Термическая электронно-лучевая обработка.

К термической ЭЛО относят способы микрообработки, при которых в результате локального нагрева, плавления или испарения материала происходит перестройка структуры материала или изменение формы облучаемого участка. Среди ЭЛ способов обработки наибольшее распространение получила размерная обработка, где электронный луч используется в качестве режущего инструмента: получение отверстий или пазов с заданным профилем, бесконтактная резка дефицитных и трудно обрабатываемых материалов, фрезерование, полировка, рекристаллизация слоев полупроводниковых материалов.

1) Размерная обработка тонких слоев в микроэлектронике

Толщина обрабатываемых слоев не превышает 10 – 100 нм. Задачей такой обработки является селективное удаление определенных участков пленки без заметного повреждения подложки.

При использовании минимально возможных для ЭЛО ускоряющих напря-жений величиной 20 – 50 кВ, глубина проникновения электронов в твёрдое тело R_{x max} значительно превосходит толщину обрабатываемой пленки и поэтому основная часть тепловой мощности выделяется в подложке. Создавая квази-адиабатические условия нагрева, т.е. когда

x/R_xmax ≈0, тогда температура облученного участка плёнки будет

, (2.41)

где С_пл и С_подл − теплоемкость материала пленки и подложки,

Т_м – температура поверхности подложки в отсутствии пленки.

Наибольший практический интерес представляет обработка металлической пленки на керамической или стеклянной подложках и полупроводниковых пленок на SiO₂. При этом С_подл ниже чем С_пл. Общая мощность установки при такой ЭЛО не превышает 100 Вт.

2)Рекристаллизация пленок

Используется в основном для получения монокристаллических пленок полупроводниковых материалов в структуре пленка – окисел (диэлектрик) – подложка. Чаще используются структуры слой поликристаллического Si – SiO₂ – подложка из монокристаллического кремния. Нагрев структуры осуществляется широким электронным лучом по всей поверхности пластины с использованием или без использования затравочного участка. Режим нагрева предусматривает локальное расплавление материала пленки и передвижение зоны расплава по всей поверхности образца. Для смягчения термоударов подложку подогревают до температуры 800…1000^оС.

Дата добавления: 2015-10-24