Die ständig steigenden Anforderungen an hochpräzise optische Elemente erfordern ein tieferes Verständnis des Herstellungsprozesses selbst. Das Ionenstrahlätzen ist eine der vielversprechendsten Methoden, wenn es darum geht, Oberflächen mit sehr geringen Rauheiten im Sub-nm-Bereich zu erzeugen und Funktionsstrukturen präzise zu übertragen. Bereits heute ist die Ionenstrahlbearbeitung die Methode der Wahl für höchste Genauigkeitsanforderungen, z.B. beim Schichtdickentrimmen von akustischen Bulk- oder Oberflächenwellenfiltern, der finalen Formkorrektur von Teleskopspiegeln oder der Herstellung hocheffizienter Pulskompressionsgitter. Die Vielzahl der einstellbaren Prozessparameter wie Prozessgas, Ionenenergie oder Ioneneinfallswinkel führt zu einem fein abstimmbaren Prozess zur Realisierung der gewünschten Oberflächeneigenschaften. Durch den Einsatz von Reaktivgasen kann z.B. die Selektivität (Verhältnis der Ätzrate des Substratmaterials zur Ätzrate des Maskenmaterials) in einem größeren Bereich eingestellt werden, ein Schlüsselparameter, der die Art der Strukturübertragung auf das Substrat charakterisiert. Darüber hinaus erfordern große zu bearbeitende Oberflächen lange Prozesszeiten und damit eine detaillierte Kenntnis der Leistung der Ionenstrahlquelle. Der einfachste und direkteste Weg ist hier die Messung der Ionenstrahlzusammensetzung und der Ionenenergieverteilung. Diese Ionenstrahleigenschaften hängen wiederum stark von der in der Ionenstrahlquelle verwendeten Plasmaanregungsmethode ab.
Um ein detailliertes Verständnis des Ätzprozesses mit einer HF-angeregten Breitstrahlionenquelle zu erhalten, wurden erstmals in der Arbeitsgruppe "Ionenstrahlunterstützte Strukturierung und Glättung" des IOM Untersuchungen zur Quantifizierung der Ionenstrahlzusammensetzung mit einem Gasgemisch aus CHF3 und O2 durchgeführt. Diese Studien bilden die Grundlage für die Beschreibung der Ionenenergieverteilungen und der Ionenstrahlzusammensetzung für einen ausgewählten Satz von Prozessparametern, auch für zukünftige Untersuchungen. Dies eröffnet auch die Möglichkeit, die Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit entsprechender Technologien und Fertigungssysteme zu verbessern.
Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden kürzlich in der folgenden Publikation veröffentlicht:
Erik Rohkamm, Daniel Spemann, Frank Scholze, Frank Frost
Characterization of an RF-excited broad beam ion source operated with a mixture of CHF3 and O2
J. Appl. Phys. 135, 223303 (2024)
https://doi.org/10.1063/5.0203290
Weiterer Link: Unveiling the Power of Hiden EQP in RF-Excited Broad-Beam Ion Source Characterisation - Hiden Analytical