К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Существующие АИИ могут быль разделены на две большие группы: электроепаические ионные источники, формирующие ионный пучок с помощью ионно-оптической системы, на выходе из которой осуществлкется компенсация его обьемного заряда путем инжекции электронов; плазменные ускорители, которые сразу фомируют поток ускоренных ионов с компенсированным ззрядом. Типичными представителями первой группы являются многочисленные модификации источника Кауфмана на базе дугового разряда в магнитном поле, а второй - источники "Радикал" (ИИ-4-015), 'Радикал-М-100" и "Радикал-М-200" на базе плазменных ускорителей с анодным слоем.
Для повьппения скорости и селективности РИЛТ материалов были разработаны во второй половине 00-х годов системы ионностимулированного газового травления, в которых на поверхность обрабатываемого ФС одновременно воздействуют поток ионов инертного газа, формируемый АИИ, и поток молекул химически активного шза, подаваемого в рабочую камеру нз отдельного входа (см, рис. 2.2.3). Снижение радиационных повреждений обрабатываемых структур в процессах ИЛТ, РИЛТ и ИСГТ сызано с переходом от ионных пучков к потокам энергетических нейтральных чвспщ.
Процессы и системы электронносппгулированиого газового травления (ЭСГГ), фото нно-стимулированного газового травления (ФСХТ), терно-стимулированного ивового травления (ТСГТ) и радиационностимулированного радикального травления (РСРТ) в настоящее время интенсивно исследуются и разрабатываются в лабор иго рных условиях, и, по прогнозам, промьпяленное оборудование на вх основе будет внедряться в производство микросхем с размерами элементов менее 0,5 мкм. ным реакторам типа РИПТ/ПТ относится гибкая диодиая сисюма, а типа РИПТ/ПТ/РТ- триодюш система и системы с автономными источниками плазмы. В многокамерных установках в одном реакторе можно проводить РИПТ, а в другом (или других) - ПТ или РТ.
По сравнению с полипроцессным реактором миогокамерная установка имеет ряд преимуществ, связанных с возможносп ю: исполыования в разных камерах различных рабочих газов (в полипроцессном реакторе это недопустимо из-за эффекта памяти стенок н нарушения контроля момента окончания процесса травления ФС); специализации покрытий камер и электродов под используемые рабочие газы для повышения качества травления ФС; параллельного использования камер под один процесс трюшения дяя увеличения производительности обработки пластин; шпеграции процессов повышения стойкости органической маски, травления ФС и удаления остатков маски без выноса пластин на атмосферу, что способствует существенному повышенюо выхода годных ИС.
Разработанные еще в 60-х годах системы ИЛТ и РИЛТ с автономными ионными источниками в середине 00-х годов подверглись интенсивным модернизации и развитию, что обьяснялось необходимостью: проведения качественного размерного травления сложных многокомпонентных материалов (сплавов алюминия, сверхпроводящей керамики, гранатов и т.д,), часть комцоневтов которых не взаимодействует химически ни с жидкостными, ни с газовыми реагентами в технологически допустимых областях температур; получения предельно малых (я 0,1 мкм) размеров во многих классах перспективных микроэлектронных приборов, например, датчиках поверхностных акустических волн, криоэлектронных устройствах и тщз Продолжение табл.
2.2. 3 Гаазе 22. ВАКУУМНАЯ ГАЗО-ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА 100 2.2.4. Хараятериспщи серийно ююусваемоге еборудоваввв ВГПТ фувкяновальвых слоев микросхем Число одно- временно сбреблгыеае- Прибор хснгрслл скснчеввл гревлеввл Диаметр обра- багиваеммх Оборудование Функциональные слои Уставоввв влазмехвмвческого травления с груяиеаой обработкой властии Установка влазмохвмвческого травленая с видвввдуалыюй обрабвиюй вюстввы Устюювкв реавтввиого вевио-влазмеавоге травлевюг с ввдвввдуалыюй обработкой Установки реактвввого вовне-лучевого травленая с индивидуальной обработкой "Каштан" Пермаллой, медь, се- ь 150 1 Зондовый ребро, золото датчик Момент окончания ВГПТ материалов без использования тестовых образцов илн свидетелей монет регистрироваться путем анализа: газовой фазы в рабочей камере методами масс-спектромегрни (МС), змисснонной оптической спектромстрии (ЭОС) излучения плазмы, измерения электрических параметров плазмы и давления газа, намерения силы тока ионного пучка [зондовый метод (ЗМ)); стременного от поверхности обрабатываемого функционального слоя (структуры) излучения методами лазерной интерферометрии н рефлектометрии (ЛИР) и ЭОС.
В промышленном оборудовании ВГПТ наибольшее распространение получили встраиваемые приборы контроля момента окончания травления на основе следующих методов: МС и ЗМ для установок ИЛТ, РИЛТ и ИСГТ; ЭОС и ЛИР для установок ПТ и РИПТ; ЛИР для установок РТ и ГТ. К середине 90-х годов выпущено свыше 150 типов установок ВГПТ, предназначенных для производства микросхем с размерами элементов 1 мкм н менее и обрабатывающих пластин диаметром 150 - 250 мм.
В табл. 2.2.4 представлены харакгерисппи серийно выпускаемого оборудования. КЛАССИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ 101 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Глава 2.3 ИОННО-ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА 2.3.1. Характерные процессы маесопереиоса вещеепш ври разлвчных энергызх частиц 1. Габович М. Д., Плешнвцев Н. Б.„Сеиавшо Н. Н. Пучки ионов и атомов лля управляемого термоядерного синтеза и технологических целей.
Мс Энергоатомиздат, 1986. 248 с. 2. Гетра 3. Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник. Мз Радио и связь. 1991. 528 с. 3. Данилин Б. С., Киреев В. Ю. Применение низкотемпературной плазмы лля очистки и травления материалов. Мл Энергоатомиздат, 1987.
264с. 4. Данилин Б. С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок. Мз Энергоатомиздат, 1989. 328 с. 5. Ивановеаий Г. Ф., Петров В. И. Ионне-плазменная обработка материалов. Мз Радио и связь, 1986. 232 с. 6. Море У. Микролнтография / Пер.
с ашл. В 2-х ч. Ч. 1 605 сл Ч. 2. 632 с. Мз Мир, 1990. 7. Плазменная технолопи в производстве СВИС / Пер. с англ.: Под ред. Н. Айпспрука и Д. Брауна. Мс Мир, 1987. 469 с. 8. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой / Пер. с англ.: Под ред. Р. Бериша. Мз Мир, 1984, 336 с. 9. Игу еГс)нлд ецшршеп1. Мюпю)еспошс Машг(ас(аплд ыаг Теппц. 1989. Ч. 12. 14. 1.
Р.1, 10-15. 2.ЗЛ. ФНЗИЧКГЖАЯ СУЦЩОСЧЬ Ионно-лучевая обработка (ИЛО) материалов осушестюшется пучком ускоренных заршкенньш частиц, сформированных в источнике ионов. Пучок ионов впервые наблюдал в 1886 г. Е. Гольдштейн. В 1910 г. Дм. Дж. Томсон создал первый источник ионов для массспектрометрическнх исследований. В 30-е годы источники ионов стали использоваться в ускорителях ионов дяя исследований ядерных реакций. В 40-е годы источники ионов нашли применение в установках для разделения изотопов и исследованиях юаммодействия ионов с твердым телом.
В 60 - 70-е годы источники ионов стали примешпъся для установок термоядерного синтеза, реактивных ионных двипцелей, а также в прецизионных технологических процессах - легировании полупроводников, очистке поверхности, локальном травлении поверхности, нанесении пленок. В 80 - 90-е годы ИЛО находит применение в микроэлектронике (в производстве СБИС, СВЧ-транзисторов, прецизионном селективиом травлении), технологии тонких пленок (очистка поверхностей и нанесение покрытий), оптике (мккротравление дифракционной оптики), в производстве пьезокварцевых приборов (подгонка частоты кварцевых резонаторов, утонение кварцевых пластин), акустоэлектронных приборов (микротравление структур), лазерной технике (микротрашюние структур в твердотельных лазерах), прецизионных резисторов (подгонка номинала сопротивления), машиностроении (повышение твердости, коррозионной стойкости, износостойкости, уменьшение коэффициента трения и тл.), медицине, при нанесении покрытий на стеюго, металл и т.д.
Процессы, связанные с переносом массы вещества, махно разделить по характерным для них энергиям на четыре группы (табл. 2.3.1). Процессы ионно-лучевой обработки, которые рассматриваются в настошцей главе, относятся ко П группе. Дишгазон энергий, характерных для процессов ИЛО, определяется пороговыми значениями коэффициента распыления материалов о' и максимальными значениями энергии ионов порядка 10 кэВ, при которой коэффициент о' близок к максимальным значензшм. Процессы электронно-лучевой обработки характеризуются двумя факторами - энергией и зарядом частиц (электронов), а при ИЛО процесс массопереноса вещества определяется пятью основными параметрами; энергией ионов, их импульсом, химическим составом иона, массой иона и его зарядом.
102 Глава 23. ИОННО-ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА Энергия явив. Оптимальная энергия иона определяется конкретным технологическим процессом. Выбор оптимальной энергии ионов рассмотрен в подразх. 2.3.3. Производтельность процесса ИЛО определяется скоростью распыления материала, которая зависит от коэффициента распыления Е (Я-отношение числа удаленных из материала атомов на один падающий ион). Распыление материала при ИЛО практически отсутствует (Я = 10 " ...
10-5) при энерпик ионов, меньших порогового значения, составы юде го в случае падения иона по нормали к поверхности 3 - 30 эВ. Для вычисления пороговой энергии Е„„р используются следующие соотношения: Елор = Дб / [(1 - )))Я ПРи т2 / Ш1 Д 5; Е„р и Ео при гл2 / глг = 1, где лб - поверхностны энерпгя связи; т1 и глт — масса соответственно иона и атомов распьпшемого материала; )) = 4тгглт/(тг+ ш2)2. При энергии иона больше .Е,. коэффициенты распьшения увеличиваются с ростом энергии нона до максимального значения в интервале Е = 5 - 50 кэВ. Уменьшение коэффициента распыления о' при более высоких энергиях связано с большой пгубиной проникновения в твердое тело и меньшим выделением энергии в поверхностных слоях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
