Берлин Е. - Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких плёнок (1051243), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Травление проводилось в среде аргона, время травления на глубину 12 мкм было около 25 минут через маску позитивного фоторезиста. Для подачи смещения на подложку использовался генератор низкой частоты (50 КГц) со специальной формой выходного сигнала. » Получены положительные технические заключения по испытаниям «источника ионов высокой плотности» типа ТСР на установке «Каролина РЕ-1!» от предприятий «Сапфир», НИИ «Полюс», «Орион», «Светлана», и от ОАО «АНГСТРЕМ» на применение его в промышленной двухкамерной установке плазмохимического травления ЛК-260. ГЛАВА 20 ШЛЮЗОВАЯ УСТАНОВКА ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ «КАРОЛИНА 15» По результатам эксплуатации установки «Каролина РЕ-11» была разработана новая плазмохимическая установка «Каролина 15» «традиционной» схемы шлюзования, когда перегружается только рабочая подложка или носитель с образцами, по размерам и весу сравнимый с рабочей подложкой.
Таким образом, из рабочей камеры выносится минимальное количество продуктов реакции, осевших на пластину или носитель. Внешний вид установки приведен в Приложении. Для увеличения теплоотвода от рабочей пластины или носителя был применен так называемый «гелиевый теплоотвод» вЂ” подача гелия в рабочий стол под обратную сторону пластины или носителя, создавая условия так называемого «аномального теплопереноса», существенно улучшая условия охлаждения подложек. Откачка вакуумной камеры осуществляется химически стойким турбомолекулярным насосом типа ТигЬо-У 551 Ыа»!8агог или аналогичным со скоростью откачки от 400 до 900 л/сек. Для измерения вакуума в активной зоне камеры применен датчик типа Баратрон.
Установка может укомплектовываться лазерным устройством для измерения скорости и глубины травления ЛИТ вЂ” 1. В нем используется полупроводниковый лазер с излучением с длиной волны б38 нм и мощностью порядка 3 — 5 мВт. Устройство может применяться как для прозрачных, так и непрозрачных для данного излучения слоев. В последнем случае устройство работает на отражении от поверхности рельефа. Оптическая схема устройства приведена на рис. 20.1.
Падающий луч полупроводникового лазера делится полупрозрачным зеркалом. Один из разделенных лучей собирается на фотоприемнике фокусируюшей линзой, и этот сигнал используется в качестве С ! 66 йгасеи л. Глава лги 1(!лвзовал установка «Харолика 15 гам г м .гг г»г© опорного сигнала. Другой луч согласно схеме на рис. 20.! падает на объект обработки. Интенсивность отраженного луча меняется со временем из-за интерференции лазерного излучения на осаждаемой или стравливаемой пленке (имеется в виду интерференция лучей, отраженных от верхней и нижней границы наносимого или стравливаемого слоя). Устройство может измерять меняющуюся разность хода отраженного луча от верхней и нижней границы травимого рельефа.
Если рельеф частично замаскирован прозрачным для лазера фоторезистом, скорость травления фоторезиста также будет измеряться вместе с измерением глубины рельефа. Математическое выражение для зависимости изменения интенсивности отраженного луча от глубины достаточно сложное и содержит много параметров (коэффициенты преломления, зависяшие от степени легирования слоев, неточно определяемые в процессе производства).
Тем не мене сопоставление кривых, получаемых в процессе травления или нанесения, с анализом образцов другими методами позволяет с высокой точностью определять глубину травления или толщину осажденного слоя, и затем использовать полученные закономерности во время последующих процессов. Днифрнгма Приемник он»ринг»гиги»ни мервтеля толщины Отраженный от объекта луч отклоняется тем же полупрозрачным зеркалом и направляется на приемник отраженного луча. По пути он встречает еще одно полупрозрачное зеркало, которое направляет часть луча в контрольное окно, по которому оператор контролирует наличие отраженного от объекта луча и правильность его попадания в приемник (по положению в контрольном окне).
На схеме рис. 20. ! эта часть повернута на девяносто градусов относительно оси луча и плоскости чертежа. В реальности оператор смотрит на окно перпендикулярно плоскости чертежа. После полупрозрачного зеркала через фокусируюшую линзу луч попадает на фотоприемник отраженного сигнала. Сигналы, пропорциональные интенсивности прямого и отраженного лучей, поступают на логарифмический усилитель. Выходное напряжение усилителя пропорционально логарифму отношения токов усилителей отраженного и опорного сигнала. То, что усилитель логарифмический, позволяет работать в очень широком диапазоне интенсивностей отраженного сигнала без перенастройки чувствительности усилителей отраженного и опорного сигналов. С помощью описанного устройства можно вести процесс травления, например, кварцевого стекла, на глубину сотен микрон с точностью до 20 — 50 нм.
Новейшая модификация устройства подключена к контроллеру установки, что позволило производить расчет скорости и глубины травления по заданным формулам в компьютере, управляющем установкой. Управляюший компьютер, используя эти расчеты способен вести процесс автоматически, без участия оператора, что значительно повышает воспроизводимость процесса. Другим важным последствием применения такого измерителя является возможность быстрой отработки технологических процессов, особенно длительных.
Технолог, проводя процесс, меняет технологические параметры один за другим, и за считанные минуты определяет влияние того илн иного параметра на скорость технологического процесса и оптимизирует технологические режимы буквально «на ходу». Так во время одного процесса определяется влияние состава газовой среды, давления, мошности, автосмещения и т. д. на скорость травления.
В будущем можно даже будет осуществить автоматическую процедуру оптимизации техпроцесса без участия технолога. С! 68 %взяв л. Глава 20. шлюзовая уоюановка «яо(юлина 1з» Например, с помощью устройства ЛИТ-1 был однозначно решен вопрос о полезности применения магнитно-резонансной системы на ТСР в реакторе «Каролины-15», Оказалось, что в одних и тех же условиях разряда, расхода газа, на одном и том же образце монокристаллического кварца скорость травления при включении магнитно-резонансной системы увеличивалась почти в два раза (с 0,33 мкм/мин до 0,57 мкм/мин).
Установка «Каролина !5» в настоящее время применяется для производства полупроводниковых лазеров и светодиодов на арсениде или ингриде галлия. Кроме того, она показала свою пригодность для травления пьезокварца, ЯО„кремния, полиимида, арсенида галлия, поликристаллического кремния, нитрнда кремния, алюминия, меди, золота, серебра, и для снятия фоторезиста. Установка может применяться и для стимулированного плазмой осаждения диэлектриков из газовой фазы (например, ЯО„81,Х«) (см.
главу 21). Резюме по установкам плазмохимического и ионного травления и нанесения тонких пленок: 1. Разработаны и выпускаются серийно вакуумные установки для нанесения и травления слоев металлов, резистивных сплавов и диэлектриков, и их многослойных комбинаций в едином вакуумном цикле. 2. Комплектация установок зависит от требований заказчика. В качестве высоковакуумного насоса может быть использован диффузионный насос Н-160, турбомолекулярный насос ТМН-! 500 или криогенный. 3. Предельное давление в рабочей камере — 5 10 4 Па.
Время откачки рабочей камеры до предельного вакуума при разогнанном высоковакуумном насосе — 180 мин. 4. Давление в шлюзе загрузки-выгрузки — 2 Па. Время откачки шлюза от атмосферного давления до 2 Па не более 1 минуты. 5. Время перехода манипулятора в рабочую камеру и обратно — 30 сек 6. Количества рабочих газов — 2 — 8. Расход рабочих газов — от 0 до 3,6 л/час. Диапазон рабочих давлений 5 10' — 20 Па. 7. Рабочая частота источника ионов — 13,56 МГц. ВЧ-мощность, подаваемая на антенну от 100 до 900 Вт. »» ~„» ю» 1»1«9 7 8, Рабочии столик изолированный, водоохлаждаемый. Равномерность травления ЯО на подложке диаметром 150 мм — не хуже+1%.
9. Установки полностью автоматизированы. Снабжены автономной замкнутой системой горячего водоснабжения. Время подготовки установки к работе с учетом «разгона» крионасоса не более 100 мин. 1О. Установки обеспечивают работу при подключении к ним: - холодной воды с температурой от +5 до 20'С, под давлением 3+1 атм. (качество воды по ГОСТ2874-82).
- сжатого воздуха под давлением 5»6 атм. — рабочих газов марки ОСЧ под давлением 1+5 атм. - слива воды с диаметром трубы не менее 20 мм. - выхлопа форвакуумных агрегатов(та) АВР-50 к вытяжной вентиляции. 11. Изготовленные к настоящему времени установки успешно эксплуатируются на многих предприятиях электронной промышленности. г,гю.р . «~, а г~ 1ф ГЛАВА 21 ПЛАЗМЕННО-СТИМУЛИРОВАННОЕ ОСАЖДЕНИЕ СЛОЕВ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ (РСЧ0] С ПРИМЕНЕНИЕМ ГЕНЕРАТОРА ВЫСОКОПЛОТНОЙ ПЛАЗМЫ ТИПА ТРАНСФОРМАТОРНО-СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМЫ (ТСР] В настоящее время широкое применение в технологических процессах микроэлектроники, микромеханики и в производстве многоуровневых ГИС находят процессы газофазного осахгдсния диэлектриков и полупроводниковсприменением плазменнойстимуляциипроцесса осаждения (РОГ(3).
Суть плазменной стимуляции процесса осаждения покрытий из газовой фазы состоит в том, что плазма создает на поверхности подложки условия, эквивалентные очень высокой температуре, часто превышающей предельную температуру подложки, и ускоряет процессы химического взаимодействия компонентов газовой смеси на поверхности подложки. В силу высокой «энергетики» процесса плазменной стимуляции удается получать соединения из не взаимодействуюших в нормальных условиях газовых компонент, например, моносилана и азота. Для стимуляции процесса осаждения из газовой фазы был использован «Источник ионов высокой плотности» («антенна») (9), аналогичный с описанными выше генераторами высокоплотной плазмы, использовавшимися в установках для плазмохимического травления «Каролина РЕ-4», «Каролина РЕ-11» и «Каролина 15». С помощью незначительных доработок, в основном касающихся конструкции столов-подложкодержателей (прогреваемые столы) и систем газонапуска (газораспределители и регуляторы расхода газа, предназначенные для работы с моносиланом), любая из описанных установок становится установкой для плазменно-стимулированного осаждения из газовой фазы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
