Ионное травление — это процесс удаления загрязнений вместе с распыляемым в вакууме поверхностным слоем обрабатываемого материала. Его осуществляют в вакуумных установках. Для распыления поверхность подложек бомбардируют ускоренными положительными ионами инертных газов. Наиболее часто для распыления применяют аргон. Эффективность распыления и, следовательно, травления характеризуется коэффициентом распыления, который численно равен количеству атомов очищаемой подложки, распыленных одним бомбардирующим ионом.
Травление кремния выполняется при плотностях ионного тока свыше 10 А/м2 и энергии ионов 1—10 кэВ. При очень больших энергиях ионы глубоко проникают в обрабатываемые подложки и распыления не наблюдается.
Для ионного травления используют системы двух типов, диодные и с автономными ионными источниками.
Диодные системы имеют реактор 3 (рисунок ниже) с двумя противолежащими дисковыми электродами 1 и 6. На одном из электродов располагают обрабатываемые подложки 2.
|
|
Установка с реактором диодного типа и анодной связью:
1 и 6 — электроды; 2 — подложка; 3 — реактор; 4 — патрубок подвода реагента; 5 —патрубок откачной системы; 7 —токоподвод от ВЧ-генератора
При подаче на него отрицательного потенциала из плазмы вытягивают положительные ионы, которые ускоряются электрическим полем и бомбардируют поверхность подложек, очищая их. Для травления диэлектрических и плохопроводящих подложек на электрод-подлож-кодержатель 6 подают высокочастотное напряжение, которое, кроме ионной, обеспечивает электронную бомбардировку подложек, компенсирующую положительный заряд на их поверхности. Травление в диодных системах называют ионно-плазменным травлением.
Системы плазмохимического травления с автономными ионными источниками имеют вакуумную камеру 1 (рисунок ниже), в которой располагают очищаемые подложки 2 и газоразрядный источник 4 для формирования ионного луча с системой вытягивающих, ускоряющих и фокусирующих линз 5, 9.
Установка плазмохимического травления с автономным ионным источником:
1 — вакуумная камера; 2 — подложки; 3 — нейтрализатор; 4 — газоразрядный источник; 5 — магнит; 6 — натекатель; 7 — анод; 8 — катод; 9 — система линз; 10 — вращающийся столик
Луч направляют в сторону вращающегося наклонного столика 10, на поверхности которого располагают подложки. Для компенсации положительного заряда, накопленного на обрабатываемых поверхностях, применяют нейтрализатор 3 — подогревный катод, эммитирующий электроны.
Ионное травление универсально. Можно очищать поверхность любых материалов от примесей любого типа. Ионное травление можно применять для обработки многослойных пленок с несовместимыми в условиях жидкостной химической очистки свойствами слоев. С помощью ионной очистки получают высокое качество без глубоких изменений в обрабатываемом поверхностном слое, высокую точность удаления слоев (±0,03 мкм). При этом исключаются межоперационные затраты времени, так как последующие операции (оксидирование, осаждение пленок) можно проводить непосредственно в той же вакуумной камере. Травление в системах с ионными источниками называют ионно-лучевым травлением.
|
|