ЭИПТ-ВПТ

Операция вакуумно-плазменного удаления поверхностного слоя (травления) может применяться как перед нанесением тонких пленок (с целью удаления окисного слоя, очистки и активации поверхности), так и для получения требуемого микрорельефа поверхности. Она включает в себя:

-загрузку подложек в вакуумную (рабочую) камеру;

-откачку камеры (для установок периодического действия) и напуск рабочего газа;

-включение источника травления;

-контроль процесса окончания травления;

-разгерметизацию рабочей камеры (для установок периодического действия) и выгрузку обработанных изделий.

С помощью вакуумно-плазменного травления можно обрабатывать полупроводниковые материалы, металлы, диэлектрики, окислы, нитриды, карбиды, алмаз, камни, высокомолекулярные соединения и т.д., причем как в монолитном, так и в тонкопленочном виде. В качестве инструмента травления используются: газоразрядная плазма (инертные и химически активные газы); ионный луч (Ar+, Kr+, Cl+, F+ и др.); атомный и молекулярный пучок (Ar, Kr, Cl2, F2, O2, H2 и др.). Глубина травления может составлять от 0,05 до нескольких микрометров, а минимальная ширина линии травлении 0,1 - 0,5 мкм.

В зависимости от вида обрабатываемого материала, требований по точности размеров микроструктур и производительности оборудования применяются различные способы вакуумно-плазменного травления (см. таблицу).

При использовании шлюзовых загрузочных систем главным резервом повышения производительности оборудования является скорость травления, которая в зависимости от применяемого способа может колебаться от 0,01 до 500 нм/с.

Выбор способа травления заключается в определении приоритетных характеристик: наименьшей селективностью травления и наименьшей погрешностью размеров обработки обладает ионное травление ("ИТ"); наибольшую скорость травления и наименьший нарушенный слой обрабатываемой поверхности можно получить при химическом травлении ("ХТ"); наилучшим сочетанием точности обработки и производительности оборудования обладает ионно-химическое травление ("ИХТ").

Оптимальная толщина маски при ионном травлении рассчитывается по следующей методике:

- время травления слоя t на заданную глубину ls равно:

К материалам маски при ионном травлении предъявляются следующие требования: высокая разрешающая способность; термостойкость; минимальная скорость травления по отношению к скорости травления слоя. Применяются маски из фольги (трафареты) с минимальным размером рисунка 30 – 50 мкм и тонкопленочные (контактные) маски с минимальным размером рисунка 0,1 – 0,5 мкм. Тонкопленочные маски изготавливают из:

-органических материалов: фото-, электроно-, ионо- и рентгенорезистов, которые могут работать при T< 473 К (критическая плотность мощности ионного тока на мишени: 0,05 Вт/см2 без охлаждения мишени, 0,5-1 Вт/см2 с водяным охлаждением);

-металлов: Ti, Cr, Mn, V, Mo, Ta и Al, которые выдерживают температуру 620 – 670 К и скорость травления которых резко уменьшается при напуске кислорода;

-графита, имеющего самый низкий коэффициент распыления в чистом аргоне и выдерживающего большие плотности мощности ионного тока на мишени.

Схема установки 5200 Oxide Etch Centura System

Внешний вид установки 5200 Oxide Etch Centura System

Установка 5200 Oxide Etch Centura System позволяет проводить операцию анизотропного травления слоев поликристаллического кремния с последующим удалением фоторезиста и изотропного травления диэлектрических и фоторезистивных слоев. Установка состоит из следующих основных функциональных систем:

-системы травления, состоящей из рабочей камеры и расположенных внутри нее или присоединенных к ней снаружи электродов, экранов, подложкодержателей и автономных источников стимулирующих воздействий и химически активных частиц;

-газовой системы, служащей для подачи требуемого потока газа (пара) или газовой смеси в рабочую камеру и автономные источники стимулирующих воздействий и химически активных частиц и состоящей из нескольких каналов, в состав которых входят фильтры, трубы, испарители, вентили, клапана, измерители и регуляторы расхода газа, коллекторы и стабилизаторы давления;

-вакуумной системы, служащей для обеспечения требуемых остаточных и рабочих давлений в рабочей и шлюзовой камерах, автономных источниках стимулирующих воздействий и химически активных частиц, и состоящей из откаченных коллекторов или отверстий, труб, клапанов, измерителей и регуляторов давлений и скоростей откачки, азотной ловушки, системы ее регенерации, вакуумных насосов, фильтров или станций для очистки насосного масла, скрубберов или нейтрализаторов выхлопных газов;

-системы возбуждения и поддержания плазмы разряда в рабочей камере, а также других стимулирующих воздействий в автономных источниках, состоящей из генераторов и источников электрических и магнитных полей, кабелей или волноводов, измерителей и регуляторов подводимой мощности, согласующих устройств;

-системы загрузки-выгрузки пластин, транспортирования и позиционирования их внутри установки, состоящей из передающей и приемной кассет, устройств загрузки и перемещения пластин, шлюзовой камеры, подложкодержателей и прижимных устройств, датчиков положения пластин на различных позициях;

-системы термостатирования испарителей, участков газовых каналов, электродов, подложкодержателей и стенок камер, служащей для измерения и регулирования их температуры и состоящей из термостатов, труб, хладо- и теплоагентов, устройств их перекачки, подачи и распределения, измерителей и регуляторов температуры;

-системы контроля момента окончания процесса травления функционального слоя (времени травления), состоящей из индикаторов на основе оптического эмиссионно-спектрального, лазерного интерферометрического или масс-спектрометрического методов, оптических и электронных устройств, а также специализированных микропроцессоров для обработки полученных сигналов по требуемому алгоритму (наиболее простых случаях для обработки сигналов может быть использована управляющая установкой ЭВМ);

-системы управления, служащей для управления перечисленными выше системами контроля режимов их работы и исправности входящих в них устройств, и состоящей из управляющей ЭВМ с программным