Берлин Е. - Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких плёнок (1051243), страница 22
Текст из файла (страница 22)
5, 50-52 с. 3. Сейдман Л.А., Фомичев В.Н. Новое применение установки «Оратория-5ы нанесение диэлектриков на крупноФорматные подложки. — Электронная промышленность, 1990, вып. 3, 60-61 с. 4. Сейдман Л.А., Спектор А.А. Ннзкотемпературное нанесение пленок двуокиси кремния. — Электронная промышленность, 1988, вып. 7, 13-14 с. 5. Вегдк апба11 Сошрпгегпюбе11пвша1оо!горгегйсгйероягюпгагеапбй!шсогпрои1юп 1п геасйче зрпцеппв ргосеш. — 3. !гас.
5с1. Тесйпо!. А, 1998, ч. 16, Ха 3, р. 1277-1285. ЧАСТЬ 2 ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ Введение Тенденции развития мирового рынка электронной техники, а также зкономические аспекты полупроводникового производства ведут к увеличению степени интеграции полулроводниковых приборов на поверхности подложек. Степень интеграции, в свою очередь, напрямую связана как с увеличением диаметра применяемых в производстве пластин, так и с уменьшением геометрических размеров полупроводниковых приборов на их поверхности. Сегодня размеры используемых подложек возросли до 300 мм, а степень интеграции выросла до одного миллиарда полупроводниковых приборов на одной пластине и более.
Размеры элементов, формируемых на пластине, уменьшились до 0,09 мкм в серийном производстве. С повышением требований к выпускаемой продукции растут соответственно требования к технологическим процессам, применяемым в производстве. Для новых более совершенных технологических процессов требуется создание принципиально нового вакуумного технологического оборудования, использующего перспективные физические принципы обработки и обеспечивающего непрерывность вакуумного цикла формирования элементов микросхем в рабочих камерах (концепция так называемых кластерных систем обработки).
Для решения проблемы формирования микроструктур с размерами элементов в субмикронной области наиболее перспективны ионно-плазменные процессы в непрерывном вакуумном цикле с нанесением. В настоящее время лидерство ло-прежнему удерживают высокоэффективные системы обработки, использующие плазму, генерируемую в скрещенных электрическом и магнитном полях [Ц. В последние годы возрос интерес к системам и методам, реализующим ионно-плазменную обработку при использовании резонансных ч г.п «» П~~» явлений в ВЧ- и СВЧ-плазме [2 — 3].
Обеспечивая генерацию плазмы высокой плотности (более 10л см ') и высокие скорости обработки, в то же время зти системы создают низкий уровень теплового и зарядового воздействия на обрабатываемые структуры, а также обеспечивают высокую чистоту процесса, поскольку работают при сравнительно низких давлениях и сводят к минимуму возможность паразитного распыления элементов внутрикамерного устройства. В сухом плазменном травлении, плазма высокой плотности используется при низком давлении для высокоскоростного анизотропного травления кремния оксида кремния и поликремния. В подобных устройствах используются три основных принципа создания плазмы: устройства на электронном циклотронном резонансе ЭЦР (ЕСВ) [2], геликонные источники плазмы [3] а также плазменные источники на индуктивном ВЧ-разряде (1СР) [4, 5,16 — 21]. ЭЦР источники позволяют получить однородную плазму большого диаметра при низком давлении газа (до 1О-' Па), они дороги вследствие необходимости создавать сильные (до 1 кГс (875 Гс на частоту 2,45 ГГц)) магнитные поля и применять мощные генераторы электрического поля СВЧ-диапазона.
Источники, использующие плазму, создаваемую распространяющимся в ней геликоном имеют гораздо более низкую стоимость при сравнимых рабочих давлениях и плотностях плазмы, однако необходимость создавать даже более слабое (50 — 100 Гс) магнитное поле ведет к удорожанию установки и трудностям с получением однородной плазмы при увеличении размера обрабатываемых подложек, Поэтому в современных технологических линиях все шире используются источники плазмы высокой плотности на основе ВЧ-разряда, формирующие так называемую «трансформаторно — связанную (или индуктивно-связанную) плазму» (принятая латинская аббревиатура ТСР или 1СР— 1пдисг[че!у Соир1ео Р1аяла). ТСР-разряд позволяет травить материалы микроэлектроники высоким разрешением (менее 0,2 мкм) и осаждать слои из парогазовых смесей (плазменно стимулированный С'»1)-процесс), обеспечивая при этом высокую эффективность и качество проведения процесса [4].
Многие ведущие производители оборудования для плазмохимического травления, такие, например, как Арр[1ео Магеьйав 1пс (Санта Клара, Калифорния), ЕБ! Еой[с Согрогайоп (Милпи- лас, Калифорния), 1 АМ ВезеигсЬ Согрогаг11оп (Фремонт, Калифорния), в настоящее время активно занимаются разработкой реакторов такого типа.
Особенностью ТСР-реакторов являются высокая концентрация плазмы (порядка 10" см-'), низкий потенциал плазмы, характерный для индукционного разряда, возможность независимого регулирования плотности плазмы и энергии ионов с помощью подачи независимого смещения на подложку, высокая равномерность ионного тока на подложку болыпого диаметра. В настояшее время внимание разработчиков технологического оборудования направлено на изучение высокочастотных источников плазмы высокой плотности, которые позволяют методом ионно-плазменного травления получать высокую однородность травления подложек с высокой селективностью. ГЛАВА 12 ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И МОДЕЛИ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО РАЗРЯДА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ К высокочастотным обычно относят разряды, создаваемые внешним переменным полем с частотой, лежащей в диапазоне радиочастот (1— 100 МГц).
При этом обычно верны следуюшие ограничения на частоту: 1. За период одного колебания внешнего поля распределения плотности и температуры электронов остаются квазистационарными, т. е. для частоты внешнего поля выполняются соотношения «з»у, (2т/М) и в»ге где ч,„— частота транспортных столкновений электронов, у — частота ионизации, ш/М вЂ” отношение масс электрона и иона (нейтрала). 2. Естественно также положить размеры описываемой системы (Е) много большими амплитуд колебания частиц под действием внешнего поля: в'>е~Е~/тЕ; где е — элементарный электрический заряд, )Е( — амплитуда внешнего ВЧ-поля.
Высокочастотные разряды делятся на индуктивные, поддерживаемые замкнутым вихревым электрическим полем, не пересекаюШим границу плазмы, и емкостные, электрическое поле которых пересекает границу плазмы, создавая на ней пространственные заряды. В последнем случае ВЧ-поле обычно выпрямляется на нелинейности в слое пространственного заряда, создавая вблизи границы постоянное поле, ускоряющее ионы. Поэтому цена одного электрона в емкостном разряде обычно больше, чем в индуктивном (т.
е. при равном вкладе ВЧ-мошности в равный объем генерируемой плазмы ее концентрация в случае индукционного разряда будет выше, чем у емкостного). Кроме того, большие электрические поля и высокие энергии ионов, необходимые для стационарного существования емкостного Спй ч г.г юг.т „ы, гас разряда, могут привести к пробою диэлектрика на подложке, с другой стороны иногда оказываются полезными, например, при ионном травлении подложек распылением в благородных газах. Источники плазмы на ВЧ-разряде обладают следующими преимуществами по сравнению с источниками плазмы постоянного тока. 1. Отсутствие дрейфа частиц в постоянном поле уменьшает потери частиц, поэтому ВЧ-разряд удается зажигать при более низком давлении, чем на постоянном токе.
2. ВЧ-разряду не нужны электролы (катод и анод), поэтому не страшно распыление их материала. Кроме того, отсутствие металлических (а тем более накаливаемых) электродов позволяет работать длительное время с химически активными газами. 3. Возможно регулирование энергии ионов, бомбардирующих обрабатываемые подложки изменением ВЧ-потенциала на подложкодержателе, причем такая регулировка возможна даже для диэлектрических подложек. Для оценки параметров и расчета ВЧ-источников плазмы, так же как и других газоразрядных устройств (например, источников света) используется балансовый метод. Этот метод включает в себя рассмотрение: 1.
Баланса частиц в плазме. 2. Баланса энергии в плазме 3. Условий передачи энергии от ВЧ-поля электронам плазмы. 4. Условий возбуждения ВЧ-поля в разряде и передачи энергии ВЧ-генератора, возбуждаемому в плазме ВЧ-полю. Функция распределения электронов по энергиям в разряде очень часто отличается от максвелловской, поэтому температуру электронов определяют соотношением 31Т,/2=се>, где <в> — средняя энергия электронов.
Кроме того, обычно при рассмотрении баланса предполагается, что температура электронов постоянна по всему объему реактора, что существенно упрощает задачу. Это условие выполняется, если давление рабочего газа достаточно мало (размер рабочей камеры Т, больше длины обмена энергией Х,„(М/2ш)'"). Здесь 2. — длина свободного пробега электронов. Если плотность электронов достаточно велика (выполнено условие ч >у,„(2е/М)'~', где у„— частота межэлектронных столкновений), то функцию распределения электронов по энергиям можно считать максвелловской.
багз.г -,.~,...„.. !23)) 12Л. Баланс заряженных частиц в плазме (12.1) Здесь 0 = )(/гТ /е — коэффициент амбиполярной диффузии, )з,— подвижность ионов, /г — постоянная Больцмана, е — элементарный электрический заряд. 2. Режим свободного пробега ионов Я, /.«2,. Решения известны только для одномерных задач 111). Для цилиндрической геомет- рии Предложена аппроксимационная формула 19], охватывающая также промежуточную область давлений г я,~т„', + г„',.
Чтобы разряд в рабочей камере мог существовать, за время т, электрон„уходящий на стенку, должен родить олин новый электрон, т.е должно выполняться условие г = т-'. Частоту ионизации г можно Ж' рассчитать по формуле 1'„= 4яФ)' )'д„(г') /; (1') 1" с(1' О (12.4) где сг — сечение ионизации или возбуждения, ф5 — функция распределенйя электронов по энергиям, которая предполагается изотропной. Энергия, переносимая ионами на стенку в рамках модели Шоттки, рассчитана быть не может, так как движение последних в приграничной области теорией не описывается. Целью рассмотрения баланса заряженных частиц является определение среднего времени жизни электрона (или иона) в плазме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
