КР Зенькович ПУТО гр990241_240323_110904

изменения динамики газового потока иногда применяют специальные обтекатели. Достигаемая однородность толщины пленок ±5%. Реакторы с горячими стенками, работающие при пониженном давлении, можно легко увеличить(вмасштабе)дляобработкиподложекдиаметром150мм.Основные преимущества реакторов рассматриваемого типа -- превосходная однородность пленок по толщине, большой объем загрузки и способность обрабатывать подложки большого диаметра. К недостаткам относятся низкая скорость осаждения и частое использование ядовитых, легковоспламеняющихся или способствующих развитию коррозии газов.

На рис. 3б представлен реактор с непрерывной загрузкой, работающий при атмосферном давлении. Такой реактор используется для осаждения двуокиси кремния. Образцы проходят через реакционную зону на конвейерной ленте. Реакционные газы, протекая через центральную часть реактора, отсекаются от атмосферы газовыми занавесями, образованными очень быстрым потоком азота. Подложки нагреваются конвективным потоком. Достоинствами реактораснепрерывной загрузкойявляются высокаяпропускнаяспособность, хорошая однородность пленок и возможность обрабатывать подложки большого диаметра. К недостаткам относятся большой расход газов и необходимость частой очистки реактора.

Рисунок 4. Плазмохимический реактор с радиальным распределением газового потока (а), плазмохимический реактор с горячими стенками (б)

На рис. 4а представлен плазмохимический реактор с радиальным распределением газового потока. Реакционная камера представляет собой стеклянный или алюминиевый цилиндр, содержащий внутри два плоских

алюминиевых электрода в верхней и нижней частях камеры. Образцы размещаются на заземленном нижнем электроде. Высокочастотное напряжение, подающееся на верхний электрод, создает тлеющий разряд между двумя пластинами. Газовый поток протекает через камеру в радиальных направлениях. Обычно его вводят через крайние области камеры и выводят из ее центральной части, хотя возможно и противоположное направлениегазовогопотока.ГазоваясмесьоткачиваетсявентиляторомРутса, расположенным за механическим насосом. Нижний заземленный электрод нагревается до температуры 100--400 °С резистивным нагревателем или инфракрасными источниками излучения высокой интенсивности. Такие реакторы используются для плазмохимического осаждения двуокиси или нитрида кремния. Его главному достоинству-- низкой температуре осаждения -- сопутствуют три следующих недостатка. Емкость реактора ограничена, в частности в него нельзя помещать подложки большого диаметра. Подложки должны загружаться и разгружаться вручную, и, кроме того, возможно их загрязнение падающим сверху рыхлым осадком с не нагретых частей камеры.

В плазмохимическом реакторе с горячими стенками (рис. 4б) устранены многие недостатки, присущие реактору с радиальным распределением газового потока. В таких реакторах процесс осаждения протекает в кварцевой трубе, нагреваемой в печи. Подложки устанавливаются вертикально, параллельно газовому потоку. Набор электродов, на которых крепятся подложки, представляет собой длинные графитовые или алюминиевые полоски. Сменные полосковые электроды подсоединены к источнику напряжения, создающему тлеющий разряд между электродами. Достоинства подобных реакторов заключаются в их большой емкости и низкой температуре осаждения. Однако при установке набора электродов в реакторе возможно образование отдельных частиц, которые в виде пылинок попадают на поверхность подложек. Кроме того, загрузка и выгрузка подложек в таких реакторах должна проводиться вручную.

Вопрос №3. Фотометрический метод контроля окончания процесса травления.

К оптическим методам контроля относятся: фотометрические, использующие измерения величины отражения или пропускания металлических, полупроводниковых и диэлектрических пленок; интерференционные, использующие явление интерференции в системе пленка - подложка; поляриметрические, основанные на измерении поляризации отраженного пленками света; спектроскопические, основанные на измерении характеристического излучения распыляемых частиц возбуждаемого в газоразрядной плазме.

Фотометрический метод можно применять для контроля окончания процесса ИПТ металлических пленок, нанесенных на диэлектрические подложки, так как после стравливания хорошо отражающей металлической пленки значение измеряемого сигнала резко уменьшается. Это изменение можно выделить на фоне помех и наводок, вносимых излучением плазмы. На рис. 5,а показана диодная система ИПТ с устройством для контроля толщины обрабатываемых пленок на основе гелий-неонового лазера. Луч лазера направляется в вакуумную камеру через смотровое окно и при помощи зеркал и микрометрических винтов юстируется на поверхности образца, подвергаемого травлению. Интенсивность отраженного луча регистрируется фотодиодом.

На рис. 5,б показано изменение коэффициента отражения во времени при ИПТ пленки Аu толщиной 100 нм на стеклянной подложке.

Устройство на рис.7, может применяться и для интерференционного контроля толщины диэлектрических пленок в многослойных структурах, основанного на подсчете интерференционных экстремумов от системы пленка - подложка (или подслой).

Методы поляриметрии редко применяют для определения толщин пленок в процессе их нанесения или травления в вакууме, так как они требуют многочисленных расчетов и графических построений.

Метод оптической спектроскопии (рис.6) дает хорошие результаты при контроле скорости ИПТ различных материалов. При удалении материала поверхностного слоя интенсивность излучения его атомов резко падает, что позволяет определять границы слоев различных материалов. Метод оптической спектроскопии может применяться для контроля процессов ИПТ в различных системах травления.

Рисунок 5 - Схема фотометрического метода контроля (а) и зависимость коэффициента отражения золотой пленки от времени ИПТ (б):

1-лазер;2- система отклонения луча лазера; 3- вакуумная камера; 4- анод; 5- образцы; 6- мишень

Рисунок 6 - Схема спектроскопического метода контроля:

1- вакуумная камера, 2- анод, 3- мишень, 4- плазма, 5- образцы, 6- зеркала, 7- модулятор, 8- монохроматор, 9- фотоумножитель, 10 – предусилитель, 11фазочувствительный усилитель, 12измерительный прибор или самописец.

Рисунок 7- Планарный реактор пониженного давления с холодной стенкой и групповой обработкой пластин с возможностью плазменной активации процессов осаждения и плазменной очистки внутренних поверхностей: 1 – крышка реактора; 2 – дно реактора; 3 – стеклянный цилиндр; 4 – плазма; 5 – верхний электрод; 6 – изолированный ВЧ – ввод; 7 – нижний электрод; 8 – кремниевые пластины; 9 – нагреваемый пьедестал; 10 – выхлопной патрубок; 11 – входной патрубок.

В ионно-лучевых системах с электронными пушками для определения толщины тонких пленок и скорости их ИТ можно использовать метод ожеспектроскопии основанный на регистрации оже-спектров, т.е. первых производных функций энергетического распределения отраженных от пленок электронов. Основные трудности метода заключаются в обеспечении воспроизводимости положения электронного и ионного пучков на поверхности подвергаемого травлению образца и в поддержании необходимой чистоты применяемого рабочего газа.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

[1]Studme [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа : https://studme.org/

[2]Studbooks [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа :https://studbooks.net/

[3]Студопелия [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа : https://studopedia.ru/.

[4]Проектирование и производство изделий электронной техники : пособие / А. П. Достанко [и др.]. – Минск : БГУИР, 2017. – 80 с.

[5]Helpiks [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа : https://helpiks.org/

[6]Семенова С. Э. Автоматизация непрерывного фотометрического контроля скорости осаждения и травления тонких диэлектрических пленок :

Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : Рыбинск, 2003 165 c. РГБ ОД, 61:04-5/1241