离子束刻蚀技术利用加速的离子束轰击样品表面,精确地蚀刻出纳米级结构,广泛应用于微电子器件和传感器的制造中。而实现高精度、高效率离子束刻蚀,离不开高性能的离子束高压电源系统。
与光刻相比,离子束刻蚀具有更高分辨率的优势,能够刻制出小于10nm的结构。但其刻蚀精度和效率与加速离子束的能量直接相关。一般来说,能量在10-50千电子伏特的离子束才能保证准确、快速的刻蚀效果。因此,为离子束提供稳定可控的高电压是实现精确刻蚀的关键。
与传统的直流稳压电源不同,离子束高压电源需要采用更复杂的脉冲供电拓扑结构。其高达50kV的脉冲电压需要在几十纳秒内快速升降,对电源稳定性和响应速度提出了极高要求。同时,各种负载变化也会影响电压的稳定性,需要电源具有更强的抗干扰能力。
目前,高端离子束刻蚀系统广泛采用采用全数字控制技术的高压脉冲电源。通过高速数字信号处理单元和紧凑的电源拓扑设计,能够实现高达百万赫的脉冲频率,纳秒级响应速度和0.1%左右的脉冲电压稳定性。一些顶级系统还将高压部分与离子源集成在一起,减少连接引线,降低寄生参数对系统的影响。
可以预见,随着离子束刻蚀分辨率和效率的不断提高,高压电源作为其核心部件,也将迎来新的技术革新。基于先进功率器件、数字控制和拓扑优化的集成化设计,将大大推进离子束刻蚀技术进一步发展,实现更精密的纳米加工,造福人类社会。
