Диссертация (Разработка технологии формирования фоторезистивных пленок прецизионной толщины с минимальной шероховатостью поверхности плазмохимическим травлением), страница 8

Контролируйте температуру по вольтметрутермопары (в режиме отображения температуры или термоэдс). После57выхода температуры на заданное значение, стабилизируйте его с помощьюручки автотрансформатора. При заданной температуре выдерживайте неменее 15 минут до начала травления.10. Во время стабилизации температуры образца включить прогрев ВЧгенератора. Нажмите кнопку «вкл.» режима «Высокое» на панелиприборов, а также включить тумблер «Сеть» генератора.11.

Выставить требуемый расход кислорода.12. Выставить рабочее положение ручки клапана-отсекателя таким образом,чтобы давление в камере соответствовало заданному.13. Включитьвысокочастотныйгенератор.Достигаетсявключениемтумблера «Анод» на панели генератора и управлением подаваемой ВЧмощности ручкой потенциометра. Контроль значений поглощаемой иотраженной мощности проводить посредством измерителя мощности,подключенного к генератору.14. Согласоватьгенераторснагрузкойпосредствомвращенияподстроечных конденсаторов, находящихся на боковой стенке защитногокожуха реактора. Отраженная мощность должна быть минимальна, неболее 1 Вт.15.

Выключить генератор с помощью тумблера «Анод». Выставить рабочиерасходы газов, проверить давление в камере.16. Включить генератор, проконтролировав и, при необходимости, проведясогласование генератора и нагрузки.Примечание. Моментом начала травления служит момент поджигаразряда.17.По истечении заданного времени осаждения выключить подачу ВЧ-мощности тумблером «Анод», потенциометр мощности вернуть висходное положение. Выключить «Сеть» генератора.18. Сбросить до минимума напряжение на печи пьедестала, и обесточить еетрансформатор (его тумблером).5819.Прекратить подачу кислорода. Закрыть клапан-отсекатель.

Включитьтумблер«Управлениенапуском»вположение«Напусксверху».Выключить подачу питания на генератор кнопкой «выкл.» режима«Высокое» на главной панели.20.Открыть загрузочное окно реактора. Когда давление в реакторевыровняется с атмосферным, освободится крышка реактора. Провестивыгрузку (и замену) образца.21.

Герметизировать реактор, закрыв шлюзовое окно и включив тумблер«Управление напуском» в положение «Низ».22.Выключить насос кнопкой «выкл.» режима «Откачка» на главнойпанели.23.Закрыть редукторы и баллоны. Отключить сетевой шнур питаниявольтметров.24.Выключить кнопку «выкл.» режима «Сеть» и обесточить установкутрехфазным автоматическим выключателем.2.3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИОБРАЗЦОВШероховатостью поверхности называется совокупность неровностей сотносительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности [ГОСТ2789-73]. При небольших выступах и впадинах (до 10-20 мкм), а также приплавныхпереходахнеровностейколичественнойхарактеристикойшероховатости является средняя арифметическая величина неровностей нанекоторой базовой линии длиной L (рисунок 2.7), которая имеет формуноминального профиля, проведенного так, что среднее квадратическоеотклонение профиля от этой линии минимально.59Рисунок 2.7характеристикиПрофильшероховатостиповерхностииегоГОСТ 2789-73 устанавливает шесть параметров шероховатостиповерхности: Ra – среднее арифметическое отклонение профиля; Rz – высотанеровностей профиля по десяти точкам, Rmax – наибольшая высотанеровностей профиля, Sm – средний шаг неровностей профиля, S – среднийшаг местных выступов, и tp – относительная опорная длина профиля.Алгоритм расчѐта этих параметров определяется ГОСТ 25142-82, там жеприводится алгоритм расчѐта таких величин, как Rq - среднее квадратичноеотклонение профиля (RMS) от средней линии, которые также являютсяпараметрами шероховатости, устанавливаемыми стандартом ISO Р 468.Оценканеровностейможетпроизводитьсякачественнымииликоличественными методами: первые основаны на сравнении обработаннойповерхности с эталонными образцами при помощи специальных оптическихметодов, вторые – на измерении неровностей поверхности специальнымиприборами.Посколькукачественнаяоценканепозволяетполучитьинформацию о точной геометрии поверхности, более интересны методынепосредственного исследования шероховатости.ТопографияповерхностииграетважнейшуюрольвМЭМС.Независимо от обработки любая поверхность шероховата в той или инойстепени.

В последние годы доступность современных методик измерений ипоявление мощных компьютеров дали возможность измерять и описывать60форму неровностей поверхности, некоторые из них рассмотрены в работе[71]. Техники измерения могут быть разделены на две основные категории:контактного типа и бесконтактного типа. В микромасштабных измеренияхшероховатостиповерхностинаиболеераспространенконтактныйпрофилометр (КП). При работе КП зонд опускают на измеряемуюповерхность и передвигают по ней с постоянной скоростью, измеряяизменения ее морфологии.

В последнее время разработан и широкоприменяется бесконтактный оптический профилометр (БОП), принципработы которого основан интерференции двух оптических лучей.Дляповерхностныхмолекулярноговсканирующаяизмеренийпоследниетуннельнаягодысразрешениемнаибольшеемикроскопия(СТМ)вплотьприменениеидонашлиатомно-силоваямикроскопия (АСМ).В СТМ тонкая металлическая игла перемещается вдоль поверхностиисследуемого образца на небольшом расстоянии, при этом измеряетсятуннельныйток,протекающиймеждуиглойиповерхностью.Экспоненциальная зависимость туннельного тока от расстояния между иглойи поверхностью образца позволяет исследовать шероховатость поверхности свысокой точностью (доли Ангстрема). Основным недостатком метода СТМявляетсяневозможностьисследованийнепроводящихповерхностей.Поэтому в представленной работе для получения сведений о шероховатостиповерхности применяли метод атомно-силовой микроскопии (АСМ).2.3.1.

Атомно-силовая микроскопияАСМ, сочетающая в себе методы СТМ и КП, представляет собоймощный метрологический инструмент, используемый для полученияизображений топографии, измерения шероховатости поверхностей, изученияразличных объектов с высоким (вплоть до атомарного) разрешением.В основе работы АСМ лежит использование различного рода силовоговзаимодействиязондасисследуемойповерхностью.Измерения61осуществляются с помощью «кантилевера» - микроразмерной упругой балки,один конец которой закреплен, а на другом располагается острый зонд.Измерения шероховатости образцов проводили с помощью СЗМ SolverP47 Pro (НТ-МДТ, Зеленоград, Россия) в полуконтактном режимесканирования.

Амплитуда колебаний кантилевера (использовались зондытипа NSG 11) в процессе сканирования составляла ~ 50 – 100 Å. Размерсканируемой области составлял 1×1, 5×5 мкм2 (256×256 точек). В результатесканирования возникал массив данных, характеризующих положение каждойточки в трех пространственных координатах. Шероховатость поверхностирассчитывалась в нескольких точках образца (от 5 до 10) автоматически спомощьюпрограммногопакета,разработанногопроизводителямииспользовавшегося оборудования. Отклонение от среднего значения длякаждого измерения не превышало 5%.

Для некоторых образцов былипостроены диаграммы распределения количества зерен (глобул) разныхвысот, которые можно использовать для характеризации внутреннегостроения фоторезистивной пленки. Ось «Относительное количество»указывает на количество зерен определенной высоты в процентах от общегоколичества зерен на всей площади АСМ - изображения поверхности.Диаграмма позволяет оценить среднюю высоту зерен, а также ее разброс поплощади растра.

То есть, чем выше и уже пик на диаграмме, тем болееравномерны по размерам зерна, и чем ближе этот пик располагается к оси«Относительное количество», тем более гладкая пленка.2.4. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ФОТОРЕЗИСТИВНЫХПЛЕНОКТолщину резистивных пленок исследовали с помощью оптическойэллипсометриииатомно-силовоймикроскопии.Атомно-силоваямикроскопия позволяет определять толщину пленок с точностью до 1%.

Для62измерениятолщиныизмерялиступеньку,сформированнуювфоторезистивной пленке (рисунок 2.8) в пяти точках на образце. Далее попрофилю ступеньки статистически определяли ее высоту, с помощьюпрограммного обеспечения к атомно-силовому микроскопу Solver P 47- Pro.абвРисунок 2.8 Этапы определения высоты ступеньки (толщины)фоторезистивной пленки а) АСМ-изображение; б) профиль ступенькифоторезистивной пленки и в) статистическая диаграмма.Полученные данные соотносили с результатами измерений, которыепроводили с помощью оптической лазерной эллипсометрии. Сравнение63полученных результатов показало, что оба способа измерений позволяютприменять их в исследовании.2.5. ОПТИЧЕСКАЯ ЭМИССИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯВ настоящей работе ОЭС использовалась для получения данных ораспределении компонентов плазмы вдоль реактора в зависимости отразличных технологических параметров процесса травления.