Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 172
Текст из файла (страница 172)
Этот метод, в первую очередь, представляет интерес 624 4. Специальные способы формирования рисунка ! Плеяла, юсле уйаления з малсиууюи,с а палрыпгия применительно к пленкам благородных металлов, например, платины, которая требует применения таких травителей, как царская водка, Следует отметить, что адгезии металлических пленок к незащипьенным участкам поверхности подложки, которая предварительно покрыта защитным рельефом, затруднена. Нагревание подложки в процессе осаждения пленки для улучшения адгезии ограничено температурой, ниже 200'С, во избежание обезгаживання и разложения фоторезиста. Сравнение методов обычной и обратной фотолитографии применительно к изготовлению пленок хрома ,усга ~иднсе для изготовления фотошаблопов на маслируюиеее стеклянной подложке проведено в работе Стелтера ]64].
Несмотря на то, ПаРлилгна что ему удалось получить линии шириной от 2,5 до 5 мкм, оп утверждает, что метод обратной фотолитогрзфин более сложен, и кроме того, прн этом адгезия пленок к подложнам хуже, чем зто достигается в технологии обычной фотолитографии. й"амстегшая 2) Другие способы обратного ма- пленла сннрованив. Недостатки, связанные с введением фоторезнста в вакуумную систему, можно избежать, применяя для создания защитного негативного рельефа другие легко растворимые материалы.
Но в этом случае необходимо ввести дополнительную операцию, а именно, осаждение пленки, из которой должен быть создан защитный негативный рельеф методами обычной фотолитографии. О таком способе сообщается в работе Мэрфи 131], который использовал пленку 1зОз, полученную реактивным раслилением. Этот окисел имеет хорошее сцепление со стеклом н легко раство- ннс. !т. Созланнь вьсуньз ь зьчь.ч , РЯ т Я В 1згз-нем растворе лоР сто- с использованием негативного масичзт.
е с х н южего аокэытчя. водородной кислоты. При последующем осаждении пленки, в которой должен быть создан требуемый рисунок, подложку с понрытием из В1зОз можно нагревать до 700'С. Поскольку покрытие из В1зОз имеет очень мелнозерннстую структуру, разрешающая способность и точность достигаю~ примерно такого же уровня, как и при применении метода обычной фото. литографии, а именно 2 — 3 мкм. Принципы маскирования негативным рельефом в несколько отличных формах использовались также Сприггом и Ленам ]!32].
На поверхность подложки напылялся очень тонкий слой индия, в виде отдельных боль. ших участков. Затем вся подложка покрывалась тонким слоем хрома, а индий селективно вытравливался и таким образом в пленке хрома создавался рисунок. Прозрачность остающейся пленки хрома составляла 80тз, з поверхностное сопротивление было в несколько сотен раз выше, чем у сплошных пленок хрома при сравнимых толщинах. Гл.
У. Формирования рнауиков в тонких пленках В. Кдтодное травдемые Видоизменением метода химического удаления пленок инертного материала являетса катодное травление, В протнвоположаость устройствам, применяемым для катодиого распылекия (см. равд. 4), в данном случае подложка и пленка составляют часть мишени разрядного контура тлеющего разряда. Любой материал со всех участков поверхностей, подвергающихся экспонированию, удаляется за счет бомбардировки положительно заряженными ионами, обычно аргона, с энергией порядка всего ! кзВ. Для того, чтобы использовать этот метод для формирования рисунка, необходимо замаскировать определенные участки поверхности от бомбарднровапия их ионами.
Более того, положительно заряженные ионы, ударяющиеся о поверхность, должны иметь возможность рекомбинировать с электронами, для того чтобы накапливающийся заряд не отталкивал вновь поступающие ионы и в связи с этим не прервался процесс удаления .материала. Были разработаны способы для обеспечения удовлетворения этик требований при катодном травлении как иа постоянном токе, так и в высокочастотном разряде, Было установлено, что метод кагодиого травления в высокочастатаом разряде является более универсальным, поскольку для облегчения процесса рекомбинации он основан на обязательном наличии поверхностей металла, и, кроме того. более контролируемым.
1) Катодное травление на постоянном токе. В методе катодного травления на постоянном токе для рекомбинации положительно заряженных ионов необходимо, чтобы подложка, котораа подвергается бомбарднрова. нию потоком частиц, была проводящей. Это условие выполняетсн только в том случае, если пленка, которая подвергается травлению и маскирующее покрытие — металлические, Йз практике такое положение встречается довольно редко, и потому этот метод имеет весьма ограниченное применение. В этом случае формирование рисунка в пленке почти любого металла легко осуществляется методами обычной фотолитографии.
Больший практический интерес представляет катодное травление окисных пленок. В этом случае обеспечение-рекомбинации зависит от характера и материала маскирующего покрытия. Один из вариантов такого метода был применен Ва. леттом [133], Из тонкой металлической фольги была изготовлена маска, которая располагалась в тесном контакте с поверхностью кремнкевойподложки и с изолирующим (окнсным) слоем. Потенциал катода, подававшийся на маску, составлял 1,3 — 2 кВ.
Рисунок, который должен был быть вы. травлен в изоляционном слое, состоял нз маленьких отверстий (0.06 мм диаметром). Бомбардированне этих участков достигалось за счет того, что при прохождении по направлению к маске ионы вргона ускорялись по прямой линии и далее через отверстия в ыеталлической фольге. Положительнме заряды, накапливавшиеся на поверхности изолятора, притягивались частично вторичными электронами испусканшнмиса маской и поэтому нейтрализовались. Этот процесс эффективен только в случае очень малых расстояний, потому что в этом случае электрическое поле вдоль ионной оболочки сильное и, как правило, оттягивает вторичные электроны от поверхностц Скорости удаления прн этом составляют от !60 до 300 А мии'-' для пленок различного состава стекла и двуокиси кремния.
Некоторые рассеннные ионы попадают под края отверстий в маске, так что стенки растравлеиных отверстий имеют наклонную форму, с коэффициентом растравливания и/б(, равным примерно 0,4 (см. рис. !6). Для того, чтобы стенки растравливаемых отверстий были более крутыми, необходимо, чтобы маскирующее покрытие напылялось непосредст. венно на поверхность пленки, так чтобы между пленкой и маскирующим покрытием не было вовсе никакого зазора. Спивак и др. [134) разработа- 4.
Спецмальщае спвеобы формирования рисунка лн конструкцию наиылениого металлического сетчатого рисунка длв вытравливания отверстий в изоляционной пленке и установили, что в этом случае скорости удаления пв всей поверхности неодинаковы из-за образования электростатических сил. В описываемом методе есть еше один недостаток, состоящий в том, что атомы рвспыляемого металла отскакивают от маски и вновь осаждаются на участках в междусеточном пространстве рисунка. Лннселтер описал метод, когда маска для катодного травления вытравливается в металлической пленке, толщиной гораздо большей, чем сама металлическая пленка, которая подвергается травлению !135).
Все эти методы требуют введение дополнительной операции металлизации в процессе формирования рисунка дла изготовления маскирующего слоя. Если все эти дополнительные операции приемлемы, то всегаа можно подобрать подходящий материал для создания маскирующего слои с последующим химическим травлением. Этот процесс занимает довольно мало времени и экономически более выгоден [см.
например, травление пленок 51,)чь равд. ЗГ, 13) или тантала, равд. ЗГ, !5)). 2) Катодное травление в высокочастотном разряде. Возможность удаления тонких слоев изолирующих материалов методом катодного травления в ВЧ разряде была продемонстрирована в 1962 г. Андерсоном, Майером и Винером 1136). В 1965 г. Давидзе )!37] установил, что фоторези.
стивиый защитный рельеф может подвергаться воздействию высокочастотного тлеющего разряда достаточно продолжительное время (необходимое для вытравливания топких пленок люббго состава). Простота высокочастотных систем, отсутствие модтрааливаиия,обусловленного прямым столк. новением ионов с поверхностью, очень хорошее формирование края линий, достаточно высокав скорость травления, которая может прн этом достигаться, н возможность использования уже разработанных методов применения фоторезистов для создания защитных рельефов при аытравливании, — вот все те преимушества, которые позволили немедленно применить этот метод на практике. В промышленности появились установки для катодиого травления, укомплектованные устройствами для настройки емкости электродов и подводимой мощности 1133).
Конструкции установок для катодного травления в ВЧ разряде описаны Давидзе н Тсун 1139). По характеру они похожи ца установки для осаждения пленок в высокочастотном разряде тем, что металлические пластины, используемые в качестве мишени, служат также в качестве держателя образцов, которые подвергаются травлению. В большинстве случаев обычно подложка размещаетсв сверху устройства цластина — мв.
вень. В данной конструкции очень важно обеспечить водяное охлаждение мишени, а для создания тесного контакта между подложкой п держателем можно использовать либо металлический !алий, либо высоковакуум. ное масло, с тем чтобы температура подложки с защитным рельефном фоторезвста не превышала 200'С. Поверхность металла, ие занятую подложкой, можно закрыть пластиной нз двуокиси кремния, имеющей аоот. ветствующне отверстия.
Распыление металла держателя и оеажденне иа поверхности образца и иа стенках колпака снижено до минимума. Как показал Дааилзе, устанавливать протнаоэлектрод нет нниакой пеобходнности, Тсуи получил плазму очень высокой плотности и достиг больших скоростей съема материала, применив противозлектрод, расположенщай на очень близком расстоянии; снаружи ои установил магниты. Но такое устройство не обеспечивает однородности скоростн съема. В высокоча. стотном тлеющем разряде устанавливается давление аргона от 2 до 15Х 10-' мм рт.
сг., при максимальном напряжении 1 кВ на частоте 13,66 МГи. Мощность, подводимая к установке, может изменяться а пределах от 100 до 1000 Вт, в зависимости от размеров рабочей поверхности 627 Гл, 7. Формирование рисунков в тонких пленках катода и требуемых скоростей съема.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
