Низкотемпературной плазмы, радикалов и ионов

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.