Берлин Е. - Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких плёнок (1051243), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Вид канавки после травления При травлении монокристаллического кремния на установке «Каролина РЕ-4» скорость травления при давлении элегаза 0,5 Па и мощности в антенне 750 Втдостигата 3 мкм/мин, В том же процессе скорость травления термической двуокиси кремния была в пять раз ниже. Как уже отмечалось, установка проектировалась как универсальная. Поэтому кроме реактивного ионного травления на ней проводили травление систем металлизации полупроводниковых приборов в среде аргона.
Травление шло исключительно за счет ионного распыления. Скорость травления, например, золота составляла 0,2 мкм/мин. Кроме того, были получены хорошие результаты по травлению пленок алюминия на пластинах из арсенида галлия. При травлении через маску из фоторезиста были получены линии субмикронных размеров (0,5 мкм) с вертикальной стенкой. Особенности устройства позволяют проводить процесс травления алюминия с различными, в том числе и малыми, скоростями.
Это, в свою очередь, позволяет снизить тепловые нагрузки на фоторезистивную маску и получать рисунки с хорошим разрешением на подложках с низкой теплопроводностью. В настояшее время установки «Каролина РЕ-4» используются для травления в серийном производстве полупроводниковых лазеров и светодиодов. Установки обеспечили высокую воспроизводимость процессов травления гетероструктур и отсутствие радиационных повреждений приповерхностных слоев полупроводника. 1. Плазменная технология в производстве СБИС. Под ред. Н. Айнспрука и Д.
Брауна. Перевод с англ. под ред. Е.С. Машковой, М., »Мир», 1987, 470 с. 2. Берлин Е,В., патент России ЬЬ2171555 «Источник ионов высокой плотности», приоритет от 06.03.00. 3. Хое-уо О)ап, Агйпг Н. Яаго. 1пйосггте1у спор!«д КР р1аяпа геасгог и!ГЬ Воаг!пй со!1 апгеппа Гог шйисед сараем»е соорвпа. 1)8 Рагепг Ыг5683539 (4.
11.1997) 4. )оьп Рогяег, Вапгеу М. Сопел. Вгай1еу О. 81)шзоп. Оеогйе Рген1х.!панс!!уе!у совр!ей р!аяпа геасгог иггЬ гор «1«с!гойе Гог спьапс1пв р!аяпа гвпвшп. 135 Рагепг ЬЬ568594! (2!.11.!995). 5. А)В Р Рашн>ре, Сесг! !. Оаиз, КоЬегг Т. Маггьеиз. 5(шспгге апс шегьос Гомпсогрогашщ ап !пйгсьяе1у соор!ей р)аяпа яоогсе гп ар!аяпа ргосеяяпй спагпЬег () 5 Рагепг ЬЬ5580385 (3.12.1994). ГЛАВА 19 ШЛЮЗОВАЯ УСТАНОВКА ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ «КАРОЛИНА РЕ-11» Новые серийно выпускаемые шлюзовые установки фирмы 000 «ЭСТО-Вакуум» для ионно- и плазмохимического травления «Каролина РЕ-11» и «Каролина 15» разработаны на основании опыта изготовления и эксплуатации установок «Каролина РЕ-4», Установки предназначены для поштучной обработки подложек или их носителей диаметром 200 мм. Установки осуществляют ионно- и плазмохимическое травление материалов, применяемых в производстве изделий микроэлектроники.
3 9.1 Устройство установки Установка состоит из вакуумного агрегата, модуля травления, модуля газоподачи, шкафа управления. На каркасе модуля травления горизонтально закреплена цилиндрическая рабочая камера. На переднем фланце рабочей камеры установлен шлюз загрузки-выгрузки изделий. Шлюз имеет открываемую камеру, внутри которой на подвижном штоке установлен изолированный, водоохлаждаемый столик — подложкодержатель, на котором крепятся обрабатываемые изделия. Подвод и слив воды (охлаждающей или прогревающей жидкости) в подложкодержатель выполнены из изоляционного шланга длиной не менее 1,5 м. Шлюз имеет клапан напуска воздуха в шлюзовую камеру, систему форвакуумной откачки и вакуумный затвор, отделяющий камеру шлюза от рабочей камеры на время проведения загрузки-выгрузки изделий. При открытом затворе шлюза и достигнутом вакууме в рабочей 1«г. »М» 1б )~ камере подложкодержатель на штоке с помощью пневмоцилиндров перемещается в рабочую камеру, после чего камера шлюза отсекается от рабочей камеры специальной затворной тарелкой, упруго закрепленной на корпусе штока.
Этот элемент исключает попадание рабочих газов и продуктов травления в камеру шлюза во время процесса. Источник ионов высокой плотности (антенна) (см. главы 12-17) располагается на заднем фланце рабочей камеры. Антенна смонтирована с возможностью перемещения вдоль продольной оси камеры. Для равномерной обработки подложек (допуск по скорости травления +5%) диаметром до 200 мм требуется антенна диаметром 220 мм. При таком размере антенны равномерность на диаметре 150 мм составляет при травлении термической двуокиси кремния +1% К боковому фланцу рабочей камеры крепится патрубок с датчиками измерения вакуума, соосно с ним патрубок с управляемой дроссельной заслонкой, высоковакуумный затвор камеры и, по заказу, криогенная ловушка, отсекаемая от турбомолекулярного насоса вторым высоковакуумным затвором.
Такая криогенная ловушка имеет возможность автономной регенерации, при этом продукты реакции и скоцденсированные газы не попадают ни в рабочую камеру, ни в высоковакуумный насос. Система форвакуумной откачки камеры подключается к патрубку измерения вакуума. Форвакуумные насосы откачки камеры и шлюза АВР-50 вынесены за пределы модуля, устанавливаются согласно схеме размещения оборудования. 3 9.2. Работа установки На этом же фланце, что и антенна, монтируется специатьное согласующее устройство, к которому подключается ВЧ-генератор с частотой 13,56 МЕц мощностью от 300-900 Вт. Антенна находится напротив обрабатываемой подложки, находящейся на столике-подложкодержателе и имеет вид цилиндра высотой 50 мм, имеющего со стороны плазмы кварцевый защитный колпак. Источник плазмы на расстоянии 80+120 мм от антенны создает плазму высокой плотности в зависимости от поданной мощности и сорта рабочего газа.
Плотность достигает 1О" электронов в см' и более при давлении аргона 0,5 Па и ВЧ-мощности 900 ВА. Диапазон рабочих давлений этого разряда достаточно велик, и в зависимости от технологических задач может составлять от 1О Па до 0,1 Па и менее. С! 62 «Гаоав 2. Глава 1й Шлюзовал установка «Ха»олина РЕ 11» ».3» ~ у 1Д631 При необходимости еше более повысить параметры плазмы применяется навесная магнитная система в виде двух электромагнитных катушек большого диаметра. Незначительные магнитные поля, не искажающие равномерность обработки подложек, могут повысить плотность плазмы на 50 — 70% Без подачи потенциала на подложкодержатель потенциал плазмы составляет всего несколько вольт, и ионная составляющая потока ионов и радикалов, участвующая в обработке подложки, практически не имеет энергии.
При подаче на подложкодержатель ВЧ-смешения промышленной частоты 13,5б М Гц в условиях наличия плазмы на подложкодержателе возникает отрицательный потенциал автосмещения относительно корпуса установки. Так как потенциал плазмы относительно корпуса установки, как правило, положительный и в зависимости от условий разряда не превышает двадцати вольт„можно считать, что ионы, ускоряющиеся в сторону обрабатываемого объекта разностью потенциалов между плазмой и подложкодержателем, приобретают энергию порядка потенциала автосмещения. В случае подачи на подложкодержатель от НЧ-генератора прямоугольных импульсов с частотой 100 КГц энергия ионов составляет почти две амплитуды генератора, из-за выпрямляющего эффекта на границе плазма — подложкодержатель.
Кроме плазмохимического установка обеспечивает также травление материалов ионами аргона. Механизм травления — физическое распыление. Поскольку при физическом распылении продукты реакции не удаляются откачной системой, а оседают на окружающих экранах в виде проводящей пленки, диэлектрический защитный колпак антенны (в случае травления металлов) прикрывается диэлектрическим или металлическим экраном специальной формы, чтобы исключить искажение поля антенны. Загрузка и выгрузка изделий производится через шлюз.
При этом стол с обработанными изделиями извлекается из рабочей камеры через шлюзовую камеру на атмосферу, и перегрузка стола осуществляется вручную. Это не совсем правильно с точки зрения выноса продуктов реакции, возможно осевших на арматуре, столике и т. д. на атмосферу но позволяет загружать в шлюзовую установку иэделия нестандартных размеров, осколки пластин и даже объекты неплоской формы. Система вакуумной откачки рабочей камеры установки может осуществляться (по выбору заказчика) криогенным, турбомолекуляр- ным или диффузионным насосом. Криогенный насос мало пригоден для работы с химически активными и сложными молекулярными газами из-за накопления их на криоголовке насоса, поэтому его рекомендуется использовать только при применении в процессе обработки изделий благородных газов (Аг, Кг, Хе).
Все управление установкой производится со стойки управления, размещенной справа от модуля травления. Установка управляется компьютером. Программное обеспечение позволяет задавать значительное количество процессов обработки изделий в произвольной последовательности, включая смену рабочих газов, изменение подаваемой в антенну и на подложкодержатель мощности, длительности обработки изделий на каждом этапе. 19.3. Размещение и монтаж установки Установка оснащается (по спецзаказу) также одной или двумя системами стабилизации температуры оборотной жидкости (воды или другой, заменяющей ее жидкости) для быстрой смены температуры в том или ином узле: вместе или раздельно на рабочую камеру, антенну и подложкодержатель.
Кроме того, по спецзаказу, установка комплектуется собственным компрессором. Установка размещается без специального фундамента. Площадь размещения 20 м' с учетом движущихся частей, рабочего места оператора и проходов. Агрегаты АВР-50 устанавливаются сзади модуля откачки установки или на техническом этаже. Разделение установки на относительно небольшие агрегаты сделано специально для упрощения транспортировки и монтажа установки. С той же целью модули снабжены собственными колесами. 19.4.
Применение установки «Каролина РЕ-11» На установке «Каролина РЕ-11» можно проводить все процессы, которые были разработаны для установки «Каролина РЕ-4». Кроме этих процессов, применение установки «Каролина РЕ-11» дало следующие результаты. ° Установка была применена для травления слоев двуокиси кремния. Скорость травления по термической двуокиси кремния составила 0,4 мкм1мин при давлении порядка 0,1 Па, Равномерность травления на пластине диаметром 150 мм была не ~)6» ч г.гит ~ ««,г»п. хуже + 1%.
Селективность по поликристаллическому кремнию относительно термической двуокиси кремния составляла ! к 5. При этом мошность обоих генераторов — и того, что подключен к излучателю источника плазмы, и того, что подключен к подложкодержателю, не превышала 300 Вт. В рассматриваемом случае источником потенциала подложки служил ВЧ-генератор установки (1000 Вт, 13,5б МГц) в паре со своим согласующим устройством. ° Установка с ручным шлюзовым устройством на основе источника плазмы высокой плотности используется для ионного травления материалов типа КРТ, где показала втрое большую скорость и хороший профиль травления по сравнению с ионно-лучевым травлением при использовании сеточного ионного источника типа Кауфмана.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
