Диссертация (Разработка технологии формирования фоторезистивных пленок прецизионной толщины с минимальной шероховатостью поверхности плазмохимическим травлением), страница 7

Проявление осуществляли в 0,7 % раствореКОН, время проявления 30 с. Процесс задубливания проводили в термостатепо режимам, приведенным в таблице 2.2. Плазмохимическое травлениеобразцов осуществляли при различных давлениях и способах возбужденияплазмы.48Таблица 2.2Режимы термообработки, применявшиеся в ходе исследованийОбозначение Первая ступень,Вторая ступень,Третья ступень,T, °С; время, мин.T, °С; время, мин.T, °С; время, мин.I90 °С, 30 мин--II90 °С, 30 мин120 °С, 30 мин-III90 °С, 30 мин120 °С, 30 мин145 °С, 20 мин2.2.

МЕТОДИКА ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯФОТОРЕЗИСТИВНЫХ СЛОЕВВо всех опытах для плазмохимического травления при различныхрежимах использовали газообразные кислород (ТУ 6-21-10-83) и гелий маркиА (У 51-940-80).2.2.1. Плазмохимическая обработка при пониженном давлении, семкостным способом возбуждения плазмыЭксперименты по плазмохимическому травлению фоторезистивныхслоевосуществлялиоборудования,сиспользованиемотличающегосяразличногоспособовтехнологическоговозбужденияразряда,конфигурацией электродов и внутренней оснастки камеры и общимдавлением в камере.Описание установки 08 ПХО – 100 Т – 004В установке плазмохимической обработки 08 ПХО – 100 Т – 004 (далееУ1) применяется емкостной способ возбуждения разряда при пониженномдавлении. У1 предназначена для травления многослойных структур в плазмеВЧ тлеющего разряда, создаваемого с помощью ВЧ генератора с рабочейчастотой 5.28 МГц ± 1 %.У1 состояла из:49– реакционной камеры для плазмохимической обработки;– ВЧ генератора;– газораспределительной системы;- системы электропитания.РеакторявлялсяосновнымфункциональнымблокомУ1,обеспечивающим проведение технологического процесса плазмохимическойобработки подложек и схематично показан на рисунке 2.1.Рисунок 2.1 Схема реактора установки плазмохимической обработкиУ1 (1 – камера; 2 – верхний электрод; 3 – нижний электрод; 4 – полости сразмещенными образцами)В реакционной камере обрабатываемые подложки размещались наповерхности заземленного нижнего электрода.

ВЧ разряд поддерживалсямежду плоскопараллельными металлическими электродами с помощьюгенератора.Камерапредставляласобойсварнуюконструкциюцилиндрической формы, выполненную из нержавеющей стали. Рабочийобъемгерметизировалсякрышкой,соединеннойсмеханическимподъемником, и уплотнялся резиновым кольцом. В крышке имелся ввод для50подачи рабочего газа. Внутри камеры один над другим располагались дваводоохлаждаемых дисковых электрода диаметром 720 мм. На нижнемвращающемсяэлектроде(3)имелисьуглублениядляразмещенияобрабатываемых пластин (4).

Расстояние между электродами составляло 40мм. К верхнему электроду (2) присоединялся ВЧ-токоввод.Дляобеспеченияоднородностиэлектрофизическихигазодинамических условий в процессе обработки пластин осуществлялосьвращение электрода с частотой 0,08 об/с. Вакуум в системе контролировалсяс помощью вакуумметра 13 ВТЗ – 003.

В процессе травления электродыохлаждались водой.Методика плазмохимической обработки в У1Образцы помещали на нижний электрод (рисунок 2.1) и далеепроизводили откачку реакционного объема с помощью механического насоса2НВР-5Д. В камеру подавали кислород с расходом, обеспечивающимустановление в камере рабочего давления около 50 Па. Включали ВЧ –генератор. Между электродами реакционной камеры возникал ВЧ тлеющийразряд,вкоторомизисходногогаза(кислорода)образовывалисьвысокореакционные частицы, и именно этот момент считали началомпроцессатравления.Образующиесялетучиесоединениявместесотработанными технологическими газами откачивались через азотнуюловушку с помощью механического насоса.Используемые технологические параметры: Pобщ.

= 75 Па; Расстояниемежду электродами 35 мм.2.2.2. Плазмохимическая обработка при атмосферном давлении, семкостным способом возбуждения плазмыОписание установкиПроцесс проводили в установке У2, состоящей из газовой системы, ВЧгенератора и реактора. На рисунке 2.2 показа схема реактора У2. Два51дюралюминиевых электрода диаметрами 8 (верхний (1)) и 35 мм (нижний(2)) помещены в кварцевую трубу (3) диаметром 55 мм.

Реактор уплотнен сторцов крышками из оргстекла и прокладками из вакуумной резины.Жесткость конструкции обеспечивалась с помощью четырех стяжек.Подача газов в разрядный промежуток осуществлялась через отверстиев центре верхнего электрода. Пройдя через разрядный промежуток, газвыходил через отверстия в постаменте, после чего уносился через отверстиев нижней крышке. Для создания ВЧ цепи был использован ВЧ генератор,работающий на частоте 13.56 МГц.

Подвод ВЧ мощности осуществляли кверхнему электроду. На нижнем электроде (пьедестале) размещаласьдиэлектрическая пластина из оксида алюминия (5).Рисунок 2.2 Схема реактора У2 (1 – верхний ВЧ электрод; 2 – нижнийэлектрод; 3 – кварцевая труба; 4 – крышки; 5 – диэлектрическая пластина; 6 –образец)На рисунке 2.3 показана газовая система установки У2. Основнымкомпонентом, подаваемым в реактор, является гелий. Требуемые расходыгелия и кислорода устанавливались с помощью ротаметров (3,4). Дляпрекращения подачи гелия служили вентили (1) и (2).

Через общую52магистраль смесь газов поступала в реактор (5). Для предотвращениядиффузии атмосферного воздуха в систему на выходе был установленгидрозатвор (6).Рисунок 2.3 Схема газовой системы установки У3Методика проведения плазмохимической обработкиПодложки (6) располагали на нижнем электроде (рисунок 2.2).Расстояние между электродами составляло 1 мм.

Далее проводили сборкуреактора. Подавали газообразные реагенты (гелий, кислород), добиваясьстабилизации расхода. Включали генератор, подавали высокое напряжение иначинали отсчет времени. При проведении первых экспериментов полноестравливание слоя происходило в течение нескольких десятков секунд, приэтом отмечалось сильное нагревание и электродов, и образцов. В связи сэтим для предотвращения перегрева обрабатываемых слоев процесспроводили в импульсном режиме: травление 5 с, пауза – 5 с. По окончаниипроцесса процедуру выключения проводили в обратном порядке.53Используемые значения рабочих параметров P = 105 Па; Q (He) = 100мл/мин, Q (O2) = 4 мл/мин.

Расстояние между электродами 1 мм.2.2.3. Плазмохимическая обработка при пониженном давлении вустановке с индуктивно связанной удаленной плазмой.Описание установкиДля травления пленок использовали экспериментальную установку(далее У3), состоящую из следующих основных частей: реактора (рисунокэлектрическойсистемыгазораспределительнойсистемы2.4),(рисунок(рисунок2.5),2.6).вакуумнойУстановкаибыласконструирована и изготовлена на основе установки плазмохимическоготравления «Плазма – радикал».Рисунок 2.4 Схема реактора У3 (1 - индуктор; 2 – образец; 3 –нагреваемый пьедестал)54Реакционная камера состояла из двух частей.

Верхняя частьпредставляла собой кварцевую трубу, герметично соединенную с нижнейкамерой посредством уплотнения Вильсона. Использовался трубчатыйреактор диаметром 60 мм и длиной 450 мм, изготовленный из оптическогокварцевого стекла, прозрачного в интервале длин волн 200 - 800 нм,использовавшемся для диагностики методом оптической эмиссионнойспектроскопии. Нижняя часть представляла собой корпус, выполненный изнержавеющей стали 8-12Х18Н9Т.Подача кислорода осуществлялась через верхний кварцевый ввод.Пьедестал (3), на котором располагались образцы, мог перемещаться вдольвертикальной оси на расстояния от 0 до 200 мм от нижнего края индуктора(1).Электрическая схема установки для генерации индукционно связаннойплазмы представлена на рисунке 2.5.Рисунок 2.5 Электрическая схема У3 для генерации индуктивносвязанной плазмы (1 – индуктор; 2 – согласующий контур)Индуктор (1) соосно совмещѐн с кварцевой частью реактора.Согласующий контур (2) включал в себя катушку индуктивности 3,8 мкГн иподстроечный конденсатор, ѐмкость которого могла варьироваться впределах от 0 до 100 пФ.

Используя подстроечный конденсатор, можно55добитьсятого,чтобыотражѐннаямощность была минимальнойипрактически вся мощность от генератора поглощалась бы плазмойСхема газо-вакуумной системы представлена на рисунке 2.6. Расходкислорода регулировали с помощью регулятора расхода газов РРГ-10 (1)(ООО «Элточприбор», Зеленоград, РФ) с точностью ± 0,25 %. Для откачкиреакционной камеры использовали двухступенчатый пластинчато-роторныйнасос (3) марки BOC Edwards Е2М40.

Давление в камере контролировали спомощью баратрона (4) марки Setra Model 774 (Setra Systems, Inc.) попоказаниям вольтметра. Погрешность измерений составляла ± 0,25 %.Диапазоны технологических параметров, использовавшихся при проведенииэкспериментов: P = 10 ÷ 120 Па; Q (O2) = 10 ÷ 600 мл/мин; W = 0 ÷ 45 Вт; Тобр= 20 ÷ 180 ºC, расстояние от индуктора 0 ÷ 200 мм.Рисунок 2.6 Схема газо-вакуумной системы установки У3Методика проведения плазмохимической обработкиДля проведения исследований в У3 следовали инструкции к установке:561.Подать питание на установку.

Включить «Сеть» кнопкой «вкл» наглавной приборной панели.2.Проверить подачу сжатого воздуха в установку (дляпитанияпневмоклапанов). Оно должно быть в пределах от 4-5 атм. На главнойприборной панели мембранный индикатор «Воздух» в левом верхнем углудолженбытьзеленогоцвета.Проверитьвключениекомпрессорапневмосистемы.3.Полностью открыть вентили баллона кислорода и открыть редукторы(до значений 1-3 атм. избыточного давления, см.

манометр низкогодавления).4.Проверить, закрыт ли клапан-отсекатель, развязывающий откачнуюсистему и рабочую камеру. Включить вакуумный насос кнопкой «вкл»режима «Откачка» на приборной панели.5.Проверить давление внутри рабочей камере. Если значение будет внутрирабочего диапазона датчика давления (в камере разрежение), тоосуществите напуск в нее атмосферы посредством тумблера «Управлениенапуском» на главной приборной панели.

Плавный напуск проводитсяоколо 10 минут.6.Провести загрузку образца, открыв загрузочный шлюз реактора.7.Вакуумировать реактор. Для этого проверить выключен ли тумблер«Управление напуском» на главной приборной панели, затем медленноприоткрывать клапан-отсекатель до полного открытия8.Подать в реактор кислород для продувки. Для этого тумблерами напанели приборов включить питание пневмоклапана подачи кислорода ивыставить расход порядка 10 мл/мин.9.Включитьавтотрансформаторынагревателяпьедестала.Ручкуавтотрансформатора пьедестала поставить в такое положение, чтобы токнагрева составил 2 А.