4 Анализ материалов, деталей, инструментов оснастки для технологических процессов травления слоев

Технический уровень оборудования для плазмохимической обработки определяются соответствием следующим основным требованиям:

- высокая однородность пространственного распределения плотности создаваемой плазмы;

- высокая воспроизводимость и стабильность горения разряда при относительно низких давлениях газа и высокочастотной мощности, вкладываемой в разряд;

- обеспечение непрерывной подачей к обрабатываемой подложке газа и отводов продуктов травления.

Одной из основных проблем применения процессов плазмо- и ионно-химического травления для обработки материалов является катастрофическое сокращение срока службы откачки систем. Это связано с деградацией вакуумных масел и коррозией узлов форвакуумных насосов. В следствии воздействия химически агрессивной среды – потока химически активных газов и химически активных продуктов плазмохимического травления и ионно-химического травления происходит ускоренная коррозия узлов форвакуумных насосов, усиленное старение масел и, как следствие, износ деталей насосов. Продукты, образующиеся в результате реакции активных газов с маслом насоса, представляют собой кислоты, полимеры, соединения типа гудронов, отличающиеся высокой вязкостью. Кислоты вызывают коррозию, высокая вязкость масла затрудняет запуск насоса в холодном состоянии, забиваются каналы смазки, что приводит к заклиниванию насосов.

Деградацию рабочих жидкостей насосов можно уменьшать правильным выбором жидкости, использованием специальных химических ловушек в линии откачки продуктов из рабочего объема и использованием химических ловушек в системе масляной циркуляции. Применяющиеся минеральные масла очень сильно окисляются кислородом. Этот газ часто используется в процессах плазмохимического травления. При температуре 370 К кислород реагирует с минеральным маслом, представляющим смесь ароматических углеводородов, парафинов и других соединений в многоступенчатом процессе, который в конце концов, приводит к образованию полимера. Полимеры представляют собой цепочки молекул, имеющие кислотные группы.

Атомы хлора могут реагировать с углеводородами, отнимая от них молекулы водорода и формируя молекулы соляной кислоты. Оставшиеся углеводородные радикалы могут взаимодействовать между собой, образуя полимер. В результате откачки кислорода, фтора, хлора и других реактивных газов минеральные масла оказываются полимерилизованными и насыщенными соляной кислотой.

Для увеличения работоспособности откачных средств при работе с химически агрессивными газами разработаны синтетические рабочие жидкости. Они подразделяются на два класса: стойкие к окислению и инертные. Соединения типа хлорметилсилоксанов более стойкие к окислению, чем минеральные масла, но они не инертны, то есть вступают во взаимодействие с иными продуктами процессов плазмохимического травления. Хлорфтоуглероды и перфторэтилены не реагируют с большинством газов, используемых в процессах плазмохимического травления, то есть инертны. Однако по своим качествам – давлению пара, вязкости – они не могут обеспечить процессы плазмохимического травления. Практикуется смешивание синтетических минеральных масел.

Перспективы решения проблемы откачки агрессивных газов состоят в обеспечении фильтрации масла, удалении водяных паров из системы откачки , нейтрализации кислот, использовании внешних масляных накопителей , замены углеводородных масел инертны синтетическими жидкостями с необходимыми рабочими характеристиками.