Плазменное травление

Для плазменного травления кремния, его соединений и некоторых металлов применяют молекулярные газы, содержанию один или более атомов галогенов в своих молекулах. Выбор таких газов объясняется тем, что образуемые ими в плазме элементы реагируют с материалами, подвергаемыми травлению, образуя летучие соединения при температурах, достаточно низких, чтобы обеспечить качественный перепое рисунка.

Для травления с высоким разрешением используются реакторы с электродами в виде параллельных пластин. Такие системы имеют ряд отличительных характеристик.

Во-первых, электроды почти симметричны (отношение площадей запитываемый и заземленной поверхностей значительно ближе к единице, чем в системах ионно-плазменного и реактивного ионного травления). Уровень удержания плазмы относительно высок, поскольку электроды расположены близко друг к другу и имеют размеры в плоскости, соизмеримые с диаметром внутренней полости реактора. Удержание плазмы обеспечивает повышение ее потенциала. Другими отличительными характеристиками являются размещение подвергаемых травлению подложек на заземленном электроде и относительно высокое рабочее давление (от 13,3 до 1330 Па).

Вероятность обеспечения высокого потенциала плазмы в системах плазменного травления не следует переоценивать. Поскольку подложки либо заземлены, либо находятся под плавающим потенциалом, энергия падающих на них ионов может быть равна потенциалу плазмы или немного превышать его и при определенных условиях может достичь нескольких сотен вольт, несмотря на высокое рабочее давление. При высоком потенциале плазмы поверхностные реакции, определяющие процесс травления, сильно зависят от эффекта ионной бомбардировки. В этом случае плазменное травление не отличается по механизму от реактивного ионного травления.

Обычно для осуществления плазменного травления требуется лишь механический насос. Широко применяются двухкамерные роторные насосы с масляными ловушками, обеспечивающие скорость откачки до 1500 л/мин. Поскольку даже при использовании относительно инертных рабочих газов в процессе разряда могут образовываться химически агрессивные и (или) токсичные газы, например CO, COF₂, COCl₂, F₂ и Cl₂, необходимо предусматривать меры безопасности при вентилировании насоса, замене в нем масла и повседневном техническом обслуживании.

Поскольку необходимо осуществлять независимое управление давлением и скоростью подачи рабочего газа, для регулирования скорости откачки применяют дроссельную заслонку. Значения скорости подачи газа обычно лежат в интервале 50-500 см³/мин при стандартных температуре и давлении.

Подача высокочастотного напряжения часто осуществляется посредством цепей с регулируемым импедансом при частоте 13,56 МГц (эта стандартная частота используется в промышленных, научных и медицинских установках в США). Однако недавно проведенные исследования влияния частоты на характеристики процесса травления показали важность этого параметра, определяющего энергию ионов, что привело к заключению о целесообразности отклонения от стандартной частоты. Цепи регулировки применяются для согласования импеданса плазмы с выходным импедансом высокочастотного генератора, что обеспечивает эффективную передачу энергии.