Плазменная очистка технологических камер в высокочастотном емкостном разряде
В настоящей работе исследованы характеристики процесса плазменной очистки технологической камеры, покрытой пленками нитрида кремния и аморфного кремния во фторсодержащих газах CF₄, SF₆ и NF₃ в высокочастотном емкостном разряде. Процесс очистки камеры контролировался с помощью масс-спектрометрии, рег...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физическая инженерия поверхности |
|---|---|
| Дата: | 2004 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2004
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98490 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Плазменная очистка технологических камер в высокочастотном емкостном разряде / В. Лисовский, Ж.П. Бут, K. Ландри, Д. Дуэ, В. Касань // Физическая инженерия поверхности. — 2004. — Т. 2, № 4. — С. 168–183. — Бібліогр.: 77 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859795233464647680 |
|---|---|
| author | Лисовский, В. Бут, Ж.П. Ландри, K. Дуэ, Д. Касань, В. |
| author_facet | Лисовский, В. Бут, Ж.П. Ландри, K. Дуэ, Д. Касань, В. |
| citation_txt | Плазменная очистка технологических камер в высокочастотном емкостном разряде / В. Лисовский, Ж.П. Бут, K. Ландри, Д. Дуэ, В. Касань // Физическая инженерия поверхности. — 2004. — Т. 2, № 4. — С. 168–183. — Бібліогр.: 77 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физическая инженерия поверхности |
| description | В настоящей работе исследованы характеристики процесса плазменной очистки технологической камеры, покрытой пленками нитрида кремния и аморфного кремния во фторсодержащих газах CF₄, SF₆ и NF₃ в высокочастотном емкостном разряде. Процесс очистки камеры контролировался с помощью масс-спектрометрии, регистрации давления газа, амплитуды ВЧ напряжения, угла сдвига фазы между током и напряжением, тока проводимости, а также величины второй гармоники ВЧ тока. Анализируется возможность использования этих методов для контроля плазменной очистки и определения момента окончания процесса. Измерены скорости очистки камеры от пленок для различных условий. На основании полученных результатов сделан вывод о целесообразности использования NF₃ для процесса плазменной очистки технологических камер с кремнийсодержащими загрязнениями. Показано, что очистка камеры сложной геометрии или с неоднородным распределением осажденной пленки может иметь двухступенчатый характер.
У даній роботі досліджені характеристики процесу плазмового очищення технологічної камери, покритої плівками нітриду кремнію й аморфного кремнію у фторвмістимих газах CF₄, SF₆ і NF₃ у високочастотному ємнісному розряді. Процес очищення камери контролювався з допомогою мас-спектрометрії, реєстрації тиску газу, амплітуди ВЧ напруги, кута зрушення фази між струмом та напругою, струму провідності, а такожвеличини другої гармоніки ВЧ струму. Аналізується можливість використання цих методів для контролю плазмового очищення і визначення моменту закінчення процесу. Виміряні швидкості очищення камери від плівок в різних умовах. На підставі отриманих результатів зроблений висновок про доцільність використання NF₃ для процесу плазмового очищення технологічних камер із кремнійвмістимими забрудненнями. Показано, що очищення камери складної або геометріїз неоднорідним розподілом осадженої плівки може мати двоступінчастий характер.
This paper reports the results of studying the characteristics of cleaning technological chambers covered with silicone nitride and amorphous silicon films in perfluorocompound gases CF₄, SF₆ and NF₃ with RF capacitive discharges. Chamber cleaning processes were monitored with mass spectrometry, gas pressure recordings as well as those of RF voltage amplitude, phase shift angle between current and voltage, active current together with the second harmonic of RF current. An opportunity is discussed to use these quantities for monitoring plasma cleaning and the end-point detection. Rates of film removal off the chamber walls are recorded under different conditions. On the ground of the results obtained, a conclusion is drawn on the expediency of using NF₃ for plasma cleaning of technological chambers with silicon-containing impurities. The cleaning of chambers with a complicated design or with a nonuniform distribution of the deposited film is shown to have a two-stage pattern.
|
| first_indexed | 2025-12-02T13:38:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4168
ВВЕДЕНИЕ
Плазменное травление (использование газо-
вых разрядов в химически активных газах для
травления твердых поверхностей) является
важным составным процессом в производст-
ве изделий микроэлектроники [1 – 4]. При
травлении селективно удаляется материал
поверхности с помощью химических реакций
и/или физического распыления. В газовом
разряде относительно стабильные молекулы
диссоциируют, образуя химически реактив-
ные атомы и молекулы (радикалы), которые
вступают в реакцию с обрабатываемым твер-
дым телом. Так, в обычно используемых для
травления газах (CF4 + O2, SF6 + O2, NF3 и
т.д.), которые при обычных условиях явля-
ются стабильными, не вступающими в реак-
цию с различными материалами, при диссо-
циации в газовом разряде образуются атомы
фтора, а также радикалы (CFx, SFx, NFx). Ато-
мы фтора диффундируют к поверхности об-
рабатываемых материалов, вступают с ними
в реакцию, образуя летучие продукты (SiF4 в
случае травления кремнийсодержащих под-
ложек – Si, SiO2, Si3N4 и т.д.), которые испа-
ряются с поверхности и далее откачиваются
из разрядного объема. Травление в газораз-
рядной плазме используется также для очист-
ки и полировки поверхностей, обработки
кромок и краев пластин, разделения пластин
на кристаллы и т.д.
Плазменная очистка является разновид-
ностью травления и также основана на
комбинации химических реакций загрязне-
ний поверхности с радикалами, образован-
ными в разрядном объеме и на поверхности,
и распыления ионной бомбардировкой. Из-
начально плазменная очистка была развита
для подготовки поверхностей больших ваку-
умных объемов, используемых ускорителями
заряженных частиц и установками термоя-
дерного синтеза [5-14]. Однако, затем плаз-
менная очистка начала широко применяться
в различных технологических процессах, –
обезгаживание поверхности разрядных ка-
мер, очистка кремниевых пластин от углерод-
ных загрязнений и оксидных пленок, удале-
ние с электродов и стенок технологических
камер загрязнений, образовавшихся при
осаждении полупроводниковых и полимер-
УДК 543.51
ПЛАЗМЕННАЯ ОЧИСТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАМЕР В
ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ЕМКОСТНОМ РАЗРЯДЕ
В. Лисовский*,**,***, Ж.-П. Бут*, K. Ландри**, Д. Дуэ**, В. Касань**
*Laboratoire de Physique et Technologie des Plasmas
France
** Unaxis Displays Division France SAS
France
***Научный физико-технологический центр МОН и НАН Украины
Украина
Поступила в редакцию 15.11.2004
В настоящей работе исследованы характеристики процесса плазменной очистки технологической
камеры, покрытой пленками нитрида кремния и аморфного кремния во фторсодержащих газах CF4,
SF6 и NF3 в высокочастотном емкостном разряде. Процесс очистки камеры контролировался с по-
мощью масс-спектрометрии, регистрации давления газа, амплитуды ВЧ напряжения, угла сдвига
фазы между током и напряжением, тока проводимости, а также величины второй гармоники ВЧ то-
ка. Анализируется возможность использования этих методов для контроля плазменной очистки и
определения момента окончания процесса. Измерены скорости очистки камеры от пленок для раз-
личных условий. На основании полученных результатов сделан вывод о целесообразности исполь-
зования NF3 для процесса плазменной очистки технологических камер с кремнийсодержащими за-
грязнениями. Показано, что очистка камеры сложной геометрии или с неоднородным распределением
осажденной пленки может иметь двухступенчатый характер.
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4 169
ных материалов, очистка деталей самолетов
и других устройств от смазочных материалов,
обезжиривание и подготовка поверхностей
перед окраской, удаление металлических за-
грязнений с поверхности керамических изо-
ляторов, восстановление металлических архе-
ологических артефактов и т.д. [15 – 39].
Методам контроля процессов плазменного
травления и очистки уделяется большое вни-
мание. Это связано с тем, что процессы трав-
ления не прекращаются на границе раздела
между пленками стравливаемого материала
и подслоя (подложки). Если травление вовре-
мя не остановить, происходит удаление мате-
риала подслоя или подложки, приводящее к
ухудшению характеристик обрабатываемых
структур. Когда слой стравливаемого мате-
риала удален, газовый разряд должен быть
погашен, чтобы не допустить излишнее пере-
травливание подслоя. Этот момент называ-
ется моментом окончания процесса травле-
ния (плазменной очистки).
В литературе можно найти множество ме-
тодов для определения момента окончания
процесса. Наиболее широко используемым
методом является оптическая эмиссионная
спектроскопия [40 – 45]. Оптическая эмиссия,
наблюдаемая при процессе плазменного тра-
вления, возникает благодаря электронным
возбужденным состояниям газов, используе-
мым при травлении, а также продуктов
реакции и их фрагментов (радикалов). Мно-
гие из этих электронных возбужденных сос-
тояний при дезактивации (переходе из воз-
бужденного в основное либо другое состоя-
ние с более низкой энергией возбуждения) из-
лучают линии или полосы эмиссии в диапа-
зоне от УФ до ИК (200 – 1000 нм). Для опре-
деления момента окончания процесса обыч-
но используются линии и полосы, излучае-
мые продуктами реакции (Si, SiF, SiCl, CO,
OH), а также газами, участвующими в травле-
нии материалов (CF2, F, Cl). Оптическая
спектроскопия газового разряда обладает тем
преимуществом, что обеспечивает информа-
цию о процессе травления, не оказывая на
него влияния. Этот же метод можно исполь-
зовать для определения момента окончания
процесса очистки пластин от фоторезиста в
плазме кислорода, когда регистрируется
излучение образующихся летучих продуктов
травления фоторезиста (CN, CO, CH, C2) [46].
Фотометрический способ используется как
для определения момента окончания процес-
са, так и для измерения скорости травления.
Для этого регистрируется изменение коэффи-
циента отражения стравливаемой пленки в
зависимости от времени. При этом можно ис-
пользовать как лазерную интерферометрию
[41, 47, 48], так и эллипсометрию [49]. При
травлении прозрачных диэлектрических пле-
нок на зависимости интенсивности отражен-
ного света от времени травления наблюдается
последовательность интерференционных
максимумов и минимумов. При нормальном
падении луча два соседних минимума
находятся на расстоянии λ ≤ (2n), где λ – дли-
на волны монохроматического света в ваку-
уме, n – коэффициент преломления пленки.
Зная эти величины, можно следить за скорос-
тью травления, а по изменению характера
временной зависимости коэффициента отра-
жения определить момент окончания процес-
са травления. Однако этот метод может быть
нестабильным из-за помутнения прозрачных
окон в результате их взаимодействия с хими-
чески активными частицами и загрязнения их
продуктами травления.
К оптическим методам контроля процесса
травления можно отнести также лазерно-ин-
дуцированную флюоресценцию, позволяю-
щую регистрировать молекулы SiF2, CF и CF2
[50 – 55], использование ультрафиолетового
спектра поглощения для определения кон-
центраций CF и CF2 [56, 57], ИК абсорбци-
онную спектроскопию [58 – 60], позволяю-
щую узнать тип и концентрацию молекул,
присутствующих в разрядном объеме.
Масс-спектроскопия является надежным
диагностическим методом для газоразрядной
плазмы, не возмущающим разряд [47, 49, 61
– 66]. При определении момента окончания
процесса анализируется нейтральный поток
газа, выходящий из реактора плазменного
травления. Для контроля процесса травления
и момента его окончания для кремния и крем-
нийсодержащих материалов во фторсодер-
жащих газах (CF4, SF6, NF3) обычно испо-
льзуется пик SiF3
+ с m/e = 85 атомных единиц
В. ЛИСОВСКИЙ, Ж.-П. БУТ, K. ЛАНДРИ, Д. ДУЭ, В. КАСАНЬ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4170
массы (а.е.м.). Это соединение при травлении
кремнийсодержащих пленок и фоторезиста на
подложках кремния может использоваться как
универсальный детектор завершения травле-
ния каждого отдельного слоя и/или начала
травления следующего слоя. Различные сое-
динения реагируют со фтором и продуктом
этих реакций является SiF4, но каждое
соединение при травлении производит SiF4
со своей характерной скоростью для данных
условий в газовом разряде.
Метод контроля импеданса [48, 67] ис-
пользует изменение импеданса разряда, ко-
торое имеет место при изменении химичес-
кого состава (и, как следствие, физических ха-
рактеристик – плотности плазмы, температу-
ры электронов, потенциала плазмы и т.д.)
разряда в момент окончания процесса. При
изменении импеданса промежутка ВЧ напря-
жение на электродах, ВЧ разрядный ток и угол
сдвига фазы между током и напряжением
также изменяются. При этом изменяется и
напряжение самосмещения на ВЧ электроде,
что также может быть использовано для оп-
ределения момента окончания процесса. Не-
сомненным достоинством этого метода явля-
ется то, что он не возмущает разрядную плаз-
му.
Наверное, самым простым методом опре-
деления момента окончания процесса явля-
ется контроль давления газа при проведении
процессов травления и очистки [48, 68]. За-
жигание разряда даже в химически не актив-
ном газе приводит к частичной диссоциации
молекул газа, изменению температуры газа.
При фиксированных скоростях напуска и от-
качки газа это приводит к изменению давле-
ния, которое легко детектируется обычными
измерителями давления газа (Baratron, Pirani
и т.д.). При травлении в химически активных
газах происходит превращение твердого ма-
териала в летучие вещества, которые дают
свой вклад в изменение давления газа.
Ленгмюровские зонды также могут быть
использованы для контроля процесса трав-
ления и момента окончания процесса [69 –
71]. При этом измеряется множество вольт-
амперных характеристик зонда в течение про-
цесса травления, из которых определяют
плотность плазмы, температуру электронов,
потенциал плазмы. Для эффективного опре-
деления момента окончания процесса доста-
точно измерять, скажем, только плавающий
потенциал зонда или электронный ток насы-
щения. При завершении травления одного
слоя и перехода к другому слою с другой ско-
ростью травления изменяется состав газовой
смеси в разрядном объеме. Это приводит к
тому, что изменяется функция распределения
электронов по энергиям (ФРЭЭ), которая за-
висит от упругих и неупругих столкновений
электронов с молекулами газа. В свою оче-
редь, изменение вида ФРЭЭ приведет к из-
менению плотности плазмы, ВЧ и постоян-
ному падениям напряжения на приэлектрод-
ном слое, что может быть легко измерено. К
недостаткам этого метода относятся следую-
щее: 1) зонд должен находиться в разрядном
объеме, тем самым возмущая плазму, 2) воз-
можность переосаждения продуктов травле-
ния на поверхности зонда или травление са-
мого материала зонда, что приведет к изме-
нению зондового тока, которое не будет иметь
отношения к моменту окончания процесса.
В последнее время для определения мо-
мента окончания процесса стали использо-
вать изменение гармоник ВЧ напряжения
при горении разряда [72 – 75]. Авторы этих
работ показали, что при удалении фоторе-
зиста с поверхности кремния в ВЧ разряде в
кислороде некоторые гармоники (с 5 по 8)
оказываются чувствительными к изменениям
в разряде и могут быть использованы для оп-
ределения момента окончания процесса. Тео-
ретический анализ этого метода был выпол-
нен авторами работы [76].
Фторсодержащие газы CF4, SF6 и NF3, ис-
пользуемые в промышленности микроэлект-
роники, в последнее время привлекают все
возрастающий интерес из-за их роли в глоба-
льном потеплении [77]. Сильное поглощение
в ИК спектре этими молекулами приводит к
захвату и переизлучению тепла, что повы-
шает среднюю глобальную температуру зем-
ной поверхности. Это явление получило наз-
вание “парниковый эффект” (“greenhouse ef-
fect”). Хотя это явление также вызывается ес-
тественным путем, благодаря присутствую-
щим в атмосфере газам (CO2, CH4, N2O и др.),
концентрация которых тоже возрастает в
ПЛАЗМЕННАЯ ОЧИСТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАМЕР В ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ЕМКОСТНОМ РАЗРЯДЕ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4 171
результате деятельности людей, фторсодер-
жащие газы при нынешней скорости нако-
пления в атмосфере могут вызвать дополни-
тельный нагрев земной поверхности на 3° C
до конца этого века.
Фторсодержащие газы широко использу-
ются в ряде плазменных процессов, напри-
мер, при травлении тонких пленок SiO2, Si3N4,
поликремния, вольфрама и т.д. Однако наи-
большее количество этих газов (60 – 95 %) ис-
пользуется для очистки технологических ка-
мер, удаления загрязнений с электродов и сте-
нок камер, появившихся в процессе осажде-
ния пленок (так называемого PECVD, plasma-
enhanced chemical vapor deposition). В PECVD
процессе диэлектрические или тонкие метал-
лические пленки осаждаются как на подлож-
ках, так и на всех внутренних поверхностях
технологических камер. Эти загрязнения в
конце каждого процесса осаждения должны
быть удалены, т.к. их накопление может при-
вести как к дополнительному загрязнению
подложек и увеличению брака, так и изме-
нению условий осаждения пленок и нежела-
тельному изменению их характеристик. Ис-
пользуемая изначально механическая очистка
камер затем была замещена плазменной очис-
ткой, гораздо более быстрой и поэтому позво-
ляющей увеличить производительность уста-
новки. В течение процесса плазменной очис-
тки фторсодержащие молекулы диссоци-
ируют в плазме, образовавшиеся атомы фтора
реагируют с поверхностными загрязнениями,
затем летучие продукты реакции и остаток
недиссоциированного газа откачиваются из
камеры и выпускаются в атмосферу. Обычно
степень диссоциации фторсодержащих газов
в ВЧ разряде находится в диапазоне 15 – 70 %
и зависит от разрядных условий и сорта ис-
пользуемого газа.
На рис. 1а приведены характерные вре-
мена жизни молекул газа в атмосфере Земли
[77]. Если молекула CO2 существует примерно
150 лет, то для CF4 пока не найдены естест-
венные механизмы разложения в атмосфере,
и время жизни такой молекулы достигает 50
тысяч лет. Молекулы NF3 и SF6 существуют
примерно 740 лет и 3200 лет, соответственно.
Такое долгое время жизни приводит к
постепенному их накоплению в атмосфере и
все возрастающему влиянию на температуру
земной поверхности.
Коэффициент глобального потепления
(GWP, the global warming potential) сравнивает
способность различных газов увеличивать
среднюю глобальную температуру земной
поверхности в течение данного промежутка
времени. Обычно “реперным” является угле-
кислый газ, а промежуток времени прини-
мается равным 100 годам. GWP100 для разных
газов показан на рис. 1б, из которого следует,
что наиболее опасным газом для экологии
является SF6 (GWP100 для него в 3 раза больше,
чем для NF3, и в 3,8 раза больше, чем для
CF4). Однако 100-летний промежуток спосо-
бен адекватно описывать только роль естест-
венных газов (CO2, CH4, N2O), время жизни
которых в атмосфере меньше или сравнимо
со 100 годами. Время жизни фторсодержащих
газов значительно больше, чем 100 лет, что
побудило авторов [77] ввести дополнитель-
ную величину, описывающую способность
газов увеличивать среднюю глобальную тем-
пературу земной поверхности в течение бес-
конечного промежутка времени GWPinf. Ока-
залось, что при таком рассмотрении наиболь-
ший вклад в разогрев земной поверхности
дает CF4 (из-за очень большого времени жиз-
ни в атмосфере), при этом GWPinf для CF4 в
47 и в 3,7 раз выше, чем для NF3 и SF6, соот-
ветственно (рис. 1в).
Рис.1. Время жизни в атмосфере (a), коэффициенты
глобального потепления GWP100 (б) и GWPinf (в) для CO2,
CF4, NF3 и SF6.
а) б)
в)
В. ЛИСОВСКИЙ, Ж.-П. БУТ, K. ЛАНДРИ, Д. ДУЭ, В. КАСАНЬ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4172
Можно сделать вывод, что наименее вред-
ным для экологии фторсодержащим газом яв-
ляется NF3. Но его дороговизна (он дороже,
чем CF4 и SF6, в 3 – 4 и 5 – 7 раз, соответст-
венно) тормозит широкое его использование
в процессах плазменной очистки.
Целью настоящей работы является иссле-
дование характеристик процесса плазменной
очистки технологической камеры, покрытой
пленками нитрида кремния (Si3N4) и аморф-
ного кремния (α-Si:H) во фторсодержащих
газах (CF4, SF6 и NF3) в высокочастотном ем-
костном разряде для частот 13,56 МГц и
27,12 МГц. Процесс очистки камеры контро-
лировался с помощью масс-спектрометрии,
регистрации давления газа, амплитуды ВЧ
напряжения, угла сдвига фазы между током и
напряжением, тока проводимости, активной
мощности, а также величины второй гармо-
ники ВЧ тока. Анализируется возможность
использования этих методов для определения
момента окончания процесса. Измерены ско-
рости очистки камеры от пленок для различ-
ных условий. Показано, что очистка камеры
сложной геометрии может иметь двухступен-
чатый характер.
ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
В нашей исследовательской установке ем-
костный ВЧ разряд зажигался при частотах
ВЧ поля f = 13,56 МГц и f = 27,12 МГц. Экс-
перименты проводились с CF4, SF6 и NF3 в
диапазоне давлений газа p ≈ 0,1 – 0,5 Toрр
при расстоянии между электродами
d = 25 мм. Плоские круглые электроды из
алюминия имели диаметр 143 мм. ВЧ напря-
жение с амплитудой Urf < 1300 В от генера-
тора через согласующее устройство прикла-
дывалось к потенциальному электроду, а
второй электрод был заземлен. Электроды
находились внутри кварцевой трубки с
внутренним диаметром 145 мм. Исследуемый
газ напускался во внутреннюю камеру через
маленькие отверстия в одном электроде и
затем откачивался через зазор между вторым
электродом и стенкой кварцевой трубки. Эта
газоразрядная камера была полностью окру-
жена заземленной сеткой и помещена внутрь
большей заземленной камеры диаметром
315 мм, а ее высота была равна 231 мм (так
называемая система “Plasma Box” [21], см.
рис. 2). Заземленная сетка, кварцевая трубка
вокруг электродов и более низкое давление
газа (на 1 – 2 порядка величины) в большой
камере препятствовали зажиганию в ней са-
мостоятельного ВЧ разряда. Внешняя камера
имела достаточно большое окно из кварце-
вого стекла, что позволяло наблюдать за по-
ведением разряда в процессе очистки внут-
ренней камеры.
Эффективное ВЧ напряжение Urms из-
мерялось с помощью ВЧ зонда (RF probe
Z’SCAN, Advanced Energy). Этот ВЧ зонд нахо-
дился на минимальном возможном расстоя-
нии от ВЧ электрода. Мы использовали ВЧ
генератор RF5S (RF Power Products Inc.) и со-
гласующее устройство PFM (Huttinger Elek-
tronik Gmbh) L-типа. Z’SCAN позволял изме-
рить не только эффективные значения ВЧ на-
пряжения, ВЧ тока, угла сдвига фазы ϕ между
током и напряжением и активной мощности
для основной частоты, но и величины ВЧ тока
и напряжения для гармоник. В нашем экспе-
рименте мы ограничились параметрами для
основной частоты и величиной второй гармо-
ники ВЧ тока.
Давление газа измерялось с помощью Ba-
ratron 10 и Baratron 1000 (MKS Instruments).
Напуск газа устанавливался в диапазоне 5 –
35 см3/мин (sccm) и фиксировался с помощью
контроллера потока (mass flow controller). Кон-
троллер давления (adaptive pressure controller)
поддерживал постоянную величину давле-
ния газа (в тех случаях, когда она поддержи-
валась фиксированной в процессе измере-
ний). В ряде экспериментов контроллер да-
вления переключался в режим постоянной
скорости откачки, что позволяло нам регист-
Рис.2. Структура экспериментальной камеры.
ПЛАЗМЕННАЯ ОЧИСТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАМЕР В ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ЕМКОСТНОМ РАЗРЯДЕ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4 173
рировать временную зависимость давления
газа в течение процесса очистки камеры.
Квадрупольный масс-спектрометр QMS
421 (Balzers) проводил анализ состава нейт-
рального газа, выходящего из разрядной ка-
меры. Анализируемый газ поступал из систе-
мы откачки камеры внутрь масс-спектро-
метра через узкий капилляр, что позволяло
нам проводить анализ газа вплоть до давле-
ний порядка 1 Торр.
Перед проведением экспериментов по
плазменной очистке на нижний (заземлен-
ный) электрод укладывался небольшой об-
разец из боросиликатного стекла, напускалась
смесь газов из силана, аммиака, водорода и
азота (состав смеси выбирался необходимым
для процесса осаждения пленки с нужными
характеристиками), затем после осаждения
пленки камера открывалась, образец извле-
кался для измерения толщины осажденной
пленки. После этого мы снова откачивали ка-
меру, напускали фторсодержащий газ до
нужного давления и затем в ВЧ разряде про-
водили очистку камеры от осевшей пленки.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
В газоразрядной плазме свободные элект-
роны, набрав высокую энергию от высоко-
частотного поля, сталкиваются с молекулами
газа и не только возбуждают и ионизуют эти
молекулы, но и могут приводить к их диссо-
циации. Например, в NF3 молекулы газа, бла-
годаря относительно низкой энергии связи
(примерно 2,5 эВ), легко диссоциируют при
столкновениях с электронами:
NF3 + e → NF2 + F + e,
NF2 + e → NF + F + e,
NF + e → N + F + e,
при этом могут протекать реакции и между
образовавшимися радикалами:
NF + NF → N2 + 2F,
NF + NF2 → N2 + 3F,
NF2 + NF2 → N2 + 4F.
В результате всех этих реакций образуется
большое количество атомов фтора, которые,
достигнув поверхности кремнийсодержащего
материала (подложки, пленки и т.п.), всту-
пают с ним в химическую реакцию:
Si + 2F → SiF2,
SiF2 + 2F → SiF4,
при этом образуются летучие молекулы SiF4,
которые испаряются с обрабатываемой плаз-
мой поверхности. В результате твердый мате-
риал подложки (пленки) удаляется, проис-
ходит процесс травления (либо плазменной
очистки стенок и электродов разрядной ка-
меры от кремнийсодержащих загрязнений).
В свою очередь, в газоразрядной плазме мо-
лекулы SiF4 также могут диссоциировать,
сталкиваясь с электронами высокой энергии:
SiF4 + e → SiFx + (4 – x)F + e (x = 3, 2, 1).
В результате из разрядной камеры выходит
смесь газов сложного состава (см. рис. 3а), со-
держащая молекулы NF3, NF2, NF, N, F, N2,
F2, а также продукты травления кремния SiF4,
SiF3, SiF2, SiF. Из рисунка видно, что наиболее
интенсивными пиками являются N2
+ и SiF3
+.
Интенсивность пика SiF3
+ зависит не только
от концентрации молекул SiF3 в разрядном
объеме. Наибольшее количество ионов SiF3
+
образуется непосредственно в самом масс-
спектрометре при ионизации молекул SiF4.
Временная зависимость интенсивности пика
SiF3
+ (85 а.е.м.) фактически описывает пове-
дение концентрации летучих продуктов реак-
ции SiF4, что очень удобно для контроля про-
цесса травления (очистки). Поэтому именно
этот пик используется в масс-спектрометри-
ческом методе для определения момента
окончания процесса травления или
плазменной очистки. Когда стенки и элект-
роды технологической камеры полностью
очистились, интенсивность пиков SiF4
+, SiF3
+,
SiF2
+ и SiF+ быстро уменьшается, и после пол-
ного выноса этих продуктов реакции потоком
газа из камеры мы наблюдаем только пики
NF3
+, NF2
+ (обычно это наиболее интенсив-
ный пик, m/e = 52 а.е.м.), NF+, N+, F+, N2
+ (см.
рис. 3б). Также масс-спектрометр регист-
рирует некоторое количество O2, N2O, H2, H
и OH, интенсивность которых не зависит от
разрядных условий и поэтому явно определя-
ется остаточным вакуумом в самом масс-
спектрометре. Концентрация атомарного и
молекулярного фтора F и F2, измеряемая на-
шим масс-спектрометром, также вряд ли соот-
ветствует реальной концентрации фтора в
разряде. Газ, выходящий из разрядной камеры,
откачивается через узкую щель между зазем-
ленным электродом и стенкой кварцевой
трубки, а затем часть газа через узкий капи-
В. ЛИСОВСКИЙ, Ж.-П. БУТ, K. ЛАНДРИ, Д. ДУЭ, В. КАСАНЬ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4174
лляр поступает в масс-спектрометр для ана-
лиза. Химически активный фтор успевает
вступить в реакцию с поверхностью элект-
рода, стенкой кварцевой трубки и стенками
капилляра, и в результате часто масс-спект-
рометр может показывать только пики фтора
F+ и F2
+, образовавшегося в самом масс-спект-
рометре при ионизации молекул NF3, NF2,
NF. Поэтому на рис. 3б совершенно отсутст-
вует пик F2
+ (38 а.е.м.). Часть молекул и атомов
фтора также может находиться в разрядном
объеме, не уходя из камеры, благодаря при-
липшим к ним электронам. Образовавшиеся
в результате такого прилипания отрицатель-
ные ионы F– и F2
– в высокочастотном емкост-
ном разряде удерживаются в потенциальной
яме и не имеют возможности уйти из квази-
нейтральной плазмы и достичь электродов.
Масс-спектр других фторсодержащих газов
также содержит множество пиков. На рис. 4
представлен масс-спектр SF6, измеренный
для чистой разрядной камеры. Какие-либо
пики, соответствующие кремнийсодержащим
молекулам, здесь отсутствуют (реально при
высокой активной ВЧ мощности, вкладывае-
мой в разряд, мы наблюдаем пик SiF3
+ даже
для чистых электродов, так как происходит
травление кварцевого стекла, которое содер-
жит кремний; однако при условиях, соответ-
ствующих рис. 4, ВЧ разряд горел в слабо-
точном режиме, пик SiF3
+ не наблюдался). На
рис. 4 мы видим пики SF5
+ (самый интен-
сивный, m/e = 127 а.е.м.), SF4
+, SF3
+, SF2
+ и
SF+, интенсивность которых зависит от раз-
рядных условий (давления газа, вкладывае-
мой в разряд мощности, частоты ВЧ генера-
тора). Интенсивность пика SF5
+ соответствует
концентрации молекул SF6, так как эти моле-
кулы в масс-спектрометре ионизуются с дис-
социацией, образуя SF5
+ и атом фтора. По-
этому мы будем использовать этот пик с
m/e = 127 а.е.м. для контроля процесса очист-
ки разрядной камеры, наряду с пиком SiF3
+,
m/e = 85 а.е.м. В случае CF4 наиболее интен-
сивным пиком является CF3
+ (m/e = 69 а.е.м.),
интенсивность которого соответствует кон-
центрации молекул CF4 в разрядном объеме.
На рис. 5 представлены временные зави-
симости пиков SFx
+ (x = 5 ÷ 1) и SiF3
+ для
процесса очистки камеры, покрытой пленкой
аморфного кремния a-Si:H, в ВЧ разряде в SF6.
Отсчет на рис. 5 был начат еще до включения
ВЧ напряжения, поэтому мы можем оценить
величину ионного тока, измеряемую масс-
спектрометром, при отсутствии разряда в ка-
мере. После включения ВЧ напряжения ин-
тенсивность пика SF5
+ резко уменьшилась
(примерно на 30%), уменьшились также токи,
соответствующие пикам SF4
+, SF3
+ и SF+, а
интенсивность пика SF2
+ немного возросла.
а)
б)
Рис.3. Масс-спектры для процесса очистки (a) и чистых
электродов (б). NF3, f = 13,56 МГц, p = 0,375 Торр,
Pdlv = 75 Вт.
Рис.4. Масс-спектр для чистых электродов: SF6,
f = 13,56 МГц, p = 0,375 Торр, Pdlv = 7,5 Вт.
ПЛАЗМЕННАЯ ОЧИСТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАМЕР В ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ЕМКОСТНОМ РАЗРЯДЕ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4 175
В то же время зажигание ВЧ разряда привело
к появлению мощного пика SiF3
+, временная
зависимость которого позволяет нам полу-
чить информацию о протекании процесса
плазменной очистки.
Для удобства мы рассмотрим только ин-
тенсивности двух, наиболее важных пиков
SF5
+ и SiF3
+, при этом мы нормируем их так,
чтобы максимальный уровень интенсивности
пиков был равен единице. Такие нормиро-
ванные зависимости показаны на рис. 6, где
представлена также временная зависимость
давления газа p(t) в разрядной камере в те-
чение процесса плазменной очистки.
Из рис. 6 видно, что после включения ВЧ
разряда интенсивность пика SiF3
+ сначала
резко увеличилась, затем медленно умень-
шалась, потом следуют два участка с резким
снижением интенсивности пика SiF3
+ с изло-
мом на месте их соединения. В свою очередь,
пик SF5
+ также имеет два участка роста интен-
сивности с изломом. Давление газа в камере
после зажигания разряда сначала резко уве-
личилось, затем, оставалось практически по-
стоянным, в течение примерно 40 сек, а затем
плавно, без изломов, уменьшилось до некото-
рой постоянной величины. Такое поведение
давления газа указывает на то, что временная
зависимость давления является не очень чув-
ствительной к “тонким” процессам в разряд-
ной камере, но все же позволяет определить
момент окончания процесса плазменной
очистки.
Можно предположить, что на участке AB
медленное уменьшение интенсивности пика
SiF3
+ соответствует удалению основной массы
аморфного кремния с электродов и стенок ка-
-меры. На стенках камеры толщина осевшей
пленки была максимальна там, где со стенкой
контактировала квазинейтральная плазма, и
минимальна вблизи поверхности электродов
(там, где в процессе осаждения пленки нахо-
дились приэлектродные слои). В процессе
плазменной очистки тонкие слои пленки бы-
ли удалены в первую очередь, затем с течени-
ем времени ширина очищенной от пленки
зоны на кварцевом стекле увеличивалась,
поэтому количество удаляемого аморфного
кремния постепенно уменьшалось, что и при-
вело к медленному снижению интенсив-
ности пика SiF3
+ на участке AB. После дости-
жения точки В наблюдается резкое снижение
интенсивности пика SiF3
+ вплоть до точки С,
при этом давление газа в камере оставалось
неизменным. После прохождения точки С
наблюдается второй участок CD с резким
уменьшением интенсивности пика SiF3
+, со-
провождающимся уменьшением давления га-
за в камере. Точку Е можно считать моментом
окончания процесса плазменной очистки, т.к.
давление газа стабилизировалось, а интен-
сивность пика SiF3
+ была очень мала, мед-
ленно уменьшаясь со временем (при этом
наличие или отсутствие разряда в камере не
влияло на ее величину, поэтому мы просто
Рис.5. Зависимость ионных токов для SF+, SF2
+, SF3
+,
SF4
+, SF5
+, SiF3
+ для плазменной очистки от пленки амор-
фного кремния толщиной 230 нм в SF6; p = 0,175 Topp,
Pdlv = 50 Вт; f = 27,12 МГц; Q = 35 см3/мин.
Рис.6. Зависимость нормированных интенсивностей
пиков SF5
+ и SiF3
+ при плазменной очистке от пленки
аморфного кремния толщиной 230 нм в SF6,
p = 0,175 Topp; Pdlv = 50 Вт; f = 27.12 МГц;
Q = 35 см3/мин, а также давления газа в камере от
времени.
В. ЛИСОВСКИЙ, Ж.-П. БУТ, K. ЛАНДРИ, Д. ДУЭ, В. КАСАНЬ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4176
наблюдаем медленное удаление оставшихся
молекул SiF4 из самого масс-спектрометра).
Наличие двух участков BC и CD, по-ви-
димому, можно объяснить неоднородным
распределением пленки аморфного кремния
по поверхности камеры. На кварцевом стекле
и на плоской поверхности обычно оседала
пленка разной толщины. Точку С на рисунке
можно рассматривать как момент удаления
пленки с плоской поверхности электродов, а
затем на участке CD мы наблюдаем удаление
остатков пленки с поверхности кварцевой
трубки (т.к. здесь пленка была более толстой).
Возможно, что некоторый вклад в наличие
участка CD оказало наличие пленки аморф-
ного кремния на заземленном электроде и
стенке трубки в области зазора между ними,
через который производилась откачка газа из
камеры. Удаление пленки из области этого
зазора могло проходить медленнее из-за того,
что эти поверхности не контактировали с
плазмой, ионная бомбардировка не могла
ускорить процесс очистки от пленки.
Подобные зависимости интенсивности
пика SiF3
+ от времени мы видим и на рис. 7,
8 и 9 для процесса плазменной очистки ка-
меры от пленок нитрида кремния Si3N4 в SF6,
NF3 и CF4, соответственно. Во всех случаях
процесс очистки камеры проходил в два эта-
па, а именно ABC и CD, что указывает на уда-
ление пленки из двух областей разрядной ка-
меры с разным временем очистки. Временная
зависимость давления газа и здесь оказалась
менее чувствительна к этим переходам, зато
давление газа всегда стабилизировалось после
окончания процесса плазменной очистки
камеры.
На рис. 10 представлены временные зави-
симости интенсивности пика SiF3
+, получен-
ные для плазменной очистки камеры от плен-
ки аморфного кремния при разных напусках
Q (потоках) SF6. Из этого рисунка следует, что
во всех случаях плазменная очистка прохо-
дила в 2 этапа. Время очистки уменьша-
лось с ростом напуска газа в диапазоне
Q < 20 см3/мин и оставалось практически не-
изменным при более высоком потоке газа.
На рис. 11 показаны зависимости скорости
очистки камеры от потока газа, измеренные
для обеих исследованных нами пленок и трех
Рис. 7. Зависимость нормированных интенсивно-
стей пиков SF5
+ и SiF3
+ при плазменной очистке от
пленки нитрида кремния толщиной 600 нм в SF6,
p = 0,175 Topp; Pdlv = 50 Вт; f = 27б12 МГц,
Q = 28 см3/мин, а также давления газа в камере от
времени.
Рис.8. Зависимость нормированных интенсивностей
пиков NF2
+ и SiF3
+ при плазменной очистке от пленки
нитрида кремния толщиной 400 нм в NF3,
p = 0,135 Topp; Pdlv = 50 Вт; f = 27,12 МГц;
Q = 21 см3/мин, а также давления газа в камере от
времени.
Рис. 9. Зависимость нормированных интенсивностей
пиков CF3
+ и SiF3
+ при плазменной очистке от пленки
нитрида кремния толщиной 600 нм в CF4, p = 0,26 Topp;
Pdlv = 50 Вт; f = 27,12 МГц; Q = 35 см3/мин; а также
давления газа в камере от времени.
ПЛАЗМЕННАЯ ОЧИСТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАМЕР В ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ЕМКОСТНОМ РАЗРЯДЕ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4 177
сортов газа. Из рисунка видно, что при потоке
NF3 Q < 20 см3/мин скорость очистки уве-
личивалась с ростом напуска газа почти ли-
нейно, однако при более высоком напуске газа
изменялась слабо. Подобные (но не столь ярко
выраженные) зависимости для скорости очи-
стки мы видим и для SF6 и CF4. По-видимому,
при небольшом напуске газа число диссоции-
ровавших в разряде молекул не обеспечивало
достаточного количества атомов фтора, что
замедляло скорость очистки камеры от пле-
нок. Скорость очистки камеры от пленки ни-
трида кремния в NF3 оказалась на 30 – 40 %
выше, чем в SF6 и CF4, в то время как аморф-
ный кремний быстрее всего удалялся в CF4.
Теперь рассмотрим такую величину, как
степень диссоциации молекул газа в процес-
се (и после окончания) плазменной очистки.
Из рис. 12 следует, что хуже всего диссоции-
ровали молекулы SF6: в процессе плазменной
очистки степень диссоциации достигала
примерно 30%, а после завершения очистки
диссоциировало только 15 – 20 % молекул га-
за. Остальные молекулы, не использованные
в процессе очистки, были откачаны из камеры
и выпущены в атмосферу. Степень диссоциа-
ции молекул CF4 в начале процесса очистки
достигала 80 – 82%, но затем медленно
уменьшилась до 40 – 50 %. В NF3 в течении
процесса очистки диссоциировало около 80%
молекул, а затем, после завершения очистки
степень диссоциации была примерно равна
60%. В ряде случаев нам удавалось получить
разряд в NF3 с практически полностью дис-
социировавшими молекулами, степень дис-
социации даже после завершения очистки
достигала 95 – 100 %. К тому же время от
включения ВЧ генератора до момента окон-
чания процесса очистки в NF3 было пример-
но равно 90 – 100 секунд, в SF6 – около 150 –
160 секунд, а в CF4 – 200 – 210 секунд. Т.е.
общий расход газа на весь процесс плазмен-
ной очистки был минимальным для NF3, а
максимальным – для CF4. Теперь вспомним,
что коэффициент глобального потепления
GWPinf для CF4 в 47 раз выше, чем для NF3. В
то же время GWPinf для SF6 в 12,7 раз выше,
чем для NF3. Из этого можно сделать вывод,
что NF3, несмотря на более высокую стои-
мость, является незаменимым газом для очи-
стки технологических камер от пленок крем-
нийсодержащих материалов.
Рис.10. Зависимость нормированной интенсивности
пика SiF3
+ при плазменной очистке от пленки амор-
фного кремния толщиной 230 нм в SF6, p = 0.175 Topp;
Pdlv = 50 Вт; f = 27,12 МГц; от времени при величине
напуска газа Q = 7 см3/мин, 14 см3/мин, 21 см3/мин, 28
см3/мин и 35 см3/мин.
Рис.11. Зависимость скорости очистки пленок амор-
фного кремния и нитрида кремния в SF6, NF3 и CF4 от
величины напуска газа.
Рис.12. Временные зависимости степени диссоциации
газов SF6, NF3 и CF4 при плазменной очистке от пленки
нитрида кремния при давлении p = 0,175 Topp,
Pdlv = 50 Вт; f = 27,12 МГц; Q = 28 см3/мин.
В. ЛИСОВСКИЙ, Ж.-П. БУТ, K. ЛАНДРИ, Д. ДУЭ, В. КАСАНЬ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4178
Другим преимуществом NF3 является то,
что он не осаждает пленки углерода, серы или
полимера при горении разряда. Обычно SF6
и CF4 при травлении или плазменной очистке
не используются в чистом виде, к ним добав-
ляют 10 – 20% кислорода, чтобы предотвра-
тить осаждение полимерных загрязнений на
обрабатываемую поверхность. К тому же в
чистом NF3 диссоциированные молекулы не
рекомбинируют обратно в NF3, в атмосферу
из газоразрядной камеры удаляются преиму-
щественно азот и фтор, не вызывающие пар-
никовый эффект [28].
Теперь рассмотрим случай, когда разрядная
камера имеет сложную геометрию, благодаря
чему значительное количество кремнийсо-
держащей пленки может оседать вне плоской
поверхности электродов или стенки кварце-
вой трубки. Для этого мы в заземленном элек-
троде (представляющем собой алюминиевый
диск толщиной 1 см) сделали 140 цилиндри-
ческих углублений диаметром 3,3 мм и глу-
биной 6 мм, равномерно распределенных по
поверхности электрода. Затем мы провели
процесс осаждения нитрида кремния, при-
чем пленка осела не только на плоских элект-
родах и стенке трубки, но и на боковых стен-
ках и плоском дне углублений. Мы не оце-
нивали толщину пленки, осевшей на стенках
углублений, однако она явно была больше,
чем на поверхности электродов. Дело в том,
что в каждом из углублений в процессе
осаждения пленки горел разряд полого
катода, светящийся несколько более ярко, чем
разряд вблизи соседних с ним плоских частей
электрода. Более яркое свечение указывает на
наличие более плотной и горячей плазмы, а,
следовательно, на более высокую скорость
осаждения пленки.
Затем мы провели процесс очистки каме-
ры, используя все имевшиеся в нашем распо-
ряжении методы диагностики процесса плаз-
менной очистки: масс-спектрометрический,
измерение давления газа p, эффективного ВЧ
напряжения Urms, ВЧ тока (как амплитуды Irms,
так и активного Irf cos(ϕ)), угла сдвига фазы
между током и напряжением ϕ, амплитуды
второй гармоники разрядного тока Irms2. Все
полученные в этом эксперименте результаты
приведены на рис. 13. Мы зажгли ВЧ разряд
в NF3 при давлении газа 0,375 Торр и частоте
ВЧ генератора 13,56 МГц. Начало отсчета
было с момента включения ВЧ генератора.
Сразу после зажигания ВЧ напряжение
скачком уменьшилось от 200 В до 140 В. Раз-
ряд при этих условиях горел сначала в норма-
льном режиме, не заполняя все поперечное
сечение разрядной камеры, и постепенно
очищал находящиеся в контакте с ним поверх-
ности электродов и часть стенки разрядной
трубки. После практически полной очистки
этой области разряд рывком смещался на
новый участок, покрытый пленкой. Такие
рывки были зарегистрированы при измере-
Рис.13. Зависимость интенсивности пиков N+, N2
+, NF+,
NF2
+, NF3
+ и SiF3
+, а также ВЧ напряжения Urms, угла
сдвига фазы ϕ, активного ВЧ тока Irf cos(ϕ), амплитуды
второй гармоники разрядного тока Irms2 и давления газа
p от времени при плазменной очистке от пленки нит-
рида кремния в NF3, p = 0,375 Topp; Pdlv = 50 Вт;
f = 13,56 МГц. Заземленный электрод имеет 140 углу-
блений, покрытых пленкой.
ПЛАЗМЕННАЯ ОЧИСТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАМЕР В ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ЕМКОСТНОМ РАЗРЯДЕ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4 179
нии ВЧ напряжения, активного ВЧ тока
Irf cos(ϕ), угла сдвига фазы ϕ, а также ампли-
туды второй гармоники разрядного тока Irms2.
Так, передвинувшись несколько раз с очищен-
ного на загрязненный участок, разряд посте-
пенно удалил пленку с плоской поверхности
электродов и со стенок кварцевой трубки. Пе-
ред завершением этого процесса, значительно
выросли ВЧ напряжение, активный ВЧ ток
Irf cos(ϕ) и угол сдвига фазы ϕ. Затем пара-
метры разряда, перешедшего в аномальный
режим и заполнившего всю поверхность
электродов, практически стабилизировались
на некоторое время, в течении которого ато-
мы и молекулы фтора продолжали удалять ос-
татки пленки, осевшей на стенках отверстий
в заземленном электроде. Когда процесс очис-
тки стенок отверстий подходил к концу, снова
увеличились ВЧ напряжение, активный ВЧ
ток Irf cos(ϕ) и угол сдвига фазы ϕ. Амплитуда
второй гармоники разрядного тока Irms2 в те-
чение процесса очистки вела себя несколько
иначе, чем Urms, Irf cos(ϕ) и ϕ. В течении
промежутка времени, пока разряд очищал вы-
бранный им участок камеры, Irms2 возрастала;
однако при завершении процесса очистки
участка Irms2 уменьшалась. На рис. 13 мы ви-
дим два участка со значительным уменьше-
нием Irms2, а именно когда сначала разряд за-
кончил очищать плоскую поверхность элект-
родов и стенки кварцевой трубки (первый
этап очистки) и когда остатки пленки были
удалены со стенок углублений в электроде
(второй этап очистки). Следовательно, про-
цесс очистки камеры со сложной геометрией
и неравномерным распределением осевшей
пленки проходит в два этапа, что нужно
иметь в виду при очистке больших техноло-
гических камер. После полной очистки каме-
ры от пленки нитрида кремния все измеря-
емые параметры стабилизировались, за иск-
лючением интенсивности пика SiF3
+, которая
после достижения минимума снова начала
медленно увеличиваться. Это было связано,
по-видимому, с разогревом камеры и усилив-
шимся травлением стенок кварцевой трубки.
Теперь подведем итоги о применимости
различных методов контроля процесса плаз-
менной очистки. Наиболее надежными и
оперативными являются электрические ме-
тоды, а именно измерение эффективного ВЧ
напряжения Urms, ВЧ тока (амплитуды Irms и
активного Irf cos(ϕ)), угла сдвига фазы между
током и напряжением ϕ, амплитуды второй
гармоники разрядного тока Irms2. Эти методы
чутко реагируют на все изменения, происхо-
дящие в разряде – смещение разряда с одного
места на другое, окончание процесса очистки
даже одного какого-то участка камеры, и тем
более надежно регистрируют момент оконча-
ния процесса очистки технологической каме-
ры. Масс-спектрометрический метод, испо-
льзующий интенсивность пика SiF3
+, тоже
может быть успешно использован для контро-
ля процесса очистки. При этом, как видно из
рис. 13, наличие в камере кварцевого стекла
может привести к погрешности измерения
момента очистки камеры, так как интенсив-
ность пика SiF3
+ после окончания очистки
снова начала медленно увеличиваться. Изме-
рение временного поведения давления газа
p оказалось не чувствительным к перемеще-
ниям разряда по камере, но величина давле-
ния газа стабилизировалась только после пол-
ной очистки камеры от пленки. Поэтому этот
метод может быть признан как самый прос-
той и надежный для регистрации момента
окончания плазменной очистки камеры от
загрязнений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Нами проведены процессы плазменной очис-
тки технологической камеры, покрытой плен-
ками нитрида кремния и аморфного кремния
во фторсодержащих газах CF4, SF6 и NF3 в
высокочастотном емкостном разряде. Про-
цесс очистки камеры контролировался с по-
мощью квадрупольного масс-спектрометро-
метра, измерения давления газа, амплитуды
ВЧ напряжения, угла сдвига фазы между то-
ком и напряжением, тока проводимости, а
также величины второй гармоники ВЧ тока.
Анализируется возможность использования
этих методов для определения момента окон-
чания процесса. Измерены скорости очистки
камеры от пленок для различных условий.
Сделан вывод о целесообразности использо-
вания NF3 (как наименее опасного газа для
окружающей среды) для процесса плазмен-
ной очистки технологических камер с крем-
В. ЛИСОВСКИЙ, Ж.-П. БУТ, K. ЛАНДРИ, Д. ДУЭ, В. КАСАНЬ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4180
нийсодержащими загрязнениями. Показано,
что очистка камеры сложной геометрии или
с неоднородным распределением осажден-
ной пленки может иметь двухступенчатый
характер.
БЛАГОДАРНОСТЬ
Авторы признательны компании Юнаксис
(UNAXIS France – Displays division, Palaiseau,
France) за финансовую поддержку исследо-
ваний и за предоставленное оборудование.
ЛИТЕРАТУРА
1. Moreau W.M. Semiconductor Lithography. Prin-
ciples, Practices, and Material. – Plenum Press:
New York and London, 1988. – 1240 p.
2. Winters H.F. and Coburn J.W. Surface science
aspects of etching reactions// Surface Science
Reorts. – 1992. – Vol. 65, № 4-6. – P. 161-270.
3. Aydil E.S. Plasma Etching, in Encyclopedia of
Applied Physics //VCH Publishers. – 1996. –
Vol. 14. – P. 171-197.
4. Shul R.J., Pearton S.J. (Eds.). Handbook of Ad-
vanced Plasma Processing Techniques. Springer:
Berlin, 2000. – 654 p.
5. Govier R.P., McCracken G.M. Gas discharge
cleaning of vacuum surfaces// J. Vac. Sci. Tech-
nol. – 1970. – Vol. 7, № 5. – P. 552-556.
6. Jones A.W., Jones E., Williams E.M. Investiga-
tion by techniques of electron stimulated desorpt-
ion of the merits of glow discharge cleaning of
the surfaces of vacuum chambers at the CERN
intersecting storage rings// Vacuum. – 1973. –
Vol. 23, № 7. – P. 227-230.
7. Calder R.S. Ion induced gas desorption problems
in the ISR// Vacuum. – 1974. – Vol.24, № 10. –
P. 437-443.
8. Dylla H.F., Cohen S.A., Rossnagel S.M., McCra-
cken G.M., Staib Ph. Glow discharge conditioning
of the PDX vacuum vessel// J. Vac. Sci. Technol.
– 1980. – Vol. 17, № 1. – P. 286-290.
9. Staib Ph., Dylla H.F., Rossnagel S.M.. X-ray
photoelectron spectroscopy (XPS) studies of
oxygen and carbon bonding to tokamak walls//
J. Vac. Sci. Technol. – 1980. – Vol.17, № 1. – P.
291-293.
10. Dylla H.F. A review of the wall problem and con-
ditioning techniques for tokamaks//Journal of Nu-
clear Materials. – 1980.– Vol. 93-94. – P. 61-74.
11. Stori H.. An in situ glow discharge cleaning me-
thod for the LEP vacuum system//Vacuum. –
1983. – Vol. 33, № 3. – P. 171-178.
12. Fu J.K., Shie J.K., Chen J.Y., Wang Y.G.,
Guo D.Q., Qin P.J., Yang D.W. Fast pulse and
glow discharge cleaning on the HT-6B tokamak
// Journal of Nuclear Materials. – 1984. – Vol.
128-129. – P. 851-854.
13. Brooks N.H., Petersen P., DIII-D Group. Initial
conditioning of the vessel wall and the graphite
limiters in DIII-D// Journal of Nuclear Materials.
– 1987. – Vol. 145-147. – P. 770-774.
14. Dylla H.F. Glow discharge techniques for con-
ditioning high-vacuum systems// J. Vac. Sci. Te-
chnol. A. – 1988. – Vol. 6, № 3. – P. 1276-1287.
15. O’Kane D.F., Mittal K.L. Plasma cleaning of
metal surfaces// J. Vac. Sci. Technol. – 1974. –
Vol. 11, № 3. – P. 567-569.
16. Itoh A., Ishikawa Y., Kawabe T. Reduction of
outgassing from stainless-steel surfaces by glow
discharge cleaning// J. Vac. Sci. Technol. A. –
1988. – Vol. 6, № 4. – P. 2421-2425.
17. Anthony B., Breaux L., Hsu T., Banerjee S.,
Tasch T. In situ cleaning of silicon substrate
surfaces by remote plasma-excited hydrogen//
J. Vac. Sci. Technol. B. – 1989. – Vol. 17, № 4.
– P. 621-626.
18. Coburn J.W. Surface processing with partially
ionized plasmas// IEEE Trans. Plasma Science.
– 1991. – Vol. 19, № 6. – P. 1048-1062.
19. Korzec D., Rapp J., Theirich D., Engemann J.
Cleaning of metal parts in oxygen radio frequency
plasma: Process study// J. Vac. Sci. Technol. A.
– 1994. – Vol.12, № 2. – P. 369-378.
20. Bruno G., Capezzuto P., Cicala G., Manodoro P.
Study of the NF3 plasma cleaning of reactors for
amorphous silicon deposition// J. Vac. Sci.
Technol. A. – 1994. – Vol.12, № 3. – P. 690-698.
21. Kaufmann H. Industrial applications of plasma
and ion surface engineering// Surface and Coa-
tings Technology. – 1995. – Vol. 74-75. – P. 23-
28.
22. Grun R. Combination of different plasma assisted
processes with pulsed d.c.: cleaning, nitriding and
hardcoatings// Surface and Coatings Technology.
– 1995. – Vol. 74-75. – P. 598-603.
23. Sakuma K., Machida K., Kamoshida K., SatoY.,
Imai K., Arai E. Silicon surface cleaning by oxi-
dation with electron cyclotron resonance oxygen
plasma after contact hole dry etching// J. Vac.
Sci. Technol. B.– 1995. – Vol. 13, № 3. – P. 902-
907.
24. Tae H.-S., Park S.-J., Hwang S.-H.,
Hwang K-H., Yoon E., Whang K.-W., Song S.A.
Low-temperature in situ cleaning of silicon (100)
surface by electron cyclotron resonance hydro-
gen plasma// J. Vac. Sci. Technol. B. – 1995. –
Vol. 13, № 3. – P. 908-913.
ПЛАЗМЕННАЯ ОЧИСТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАМЕР В ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ЕМКОСТНОМ РАЗРЯДЕ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4 181
25. Garke B., Edelmann C., Ehrt M. The influence
of a glow discharge treatment on surface modifi-
cation and outgassing rate of stainless steel and
titanium alloys// Vacuum. – 1996. – Vol. 47, № 4.
– P. 383-390.
26. Kersten H., Steffen H., Behnke J.F. Investiga-
tions on plasma-assisted surface cleaning of alu-
minum contaminated with lubricants// Surface and
Coatings Technology. – 1996. – Vol. 86-87. –
P. 762-768.
27. Korzec D., Engemann J. Large area lubricant
removal by use of capacitively coupled RF and
slot antenna microwave plasma source// Surface
and Coatings Technology. – 1997. – Vol. 89. –
P. 165-176.
28. Petasch W., Kegel B., Schmid H., Lenden-
mann K., Keller H.U. Low-pressure plasma cle-
aning: a process for precision cleaning applica-
tions// Surface and Coatings Technology. – 1997.
– Vol. 97. – P. 176-181.
29. Raoux S., Tanaka T., Bhan M., Ponnekanti H.,
Seamons M., Deacon T., Xia L.-Q., Pham F.,
Silvetti D., Cheung D., Fairbairn K., Jonhson A.,
Pearce R., and Langan J. Remote microwave
plasma source for cleaning chemical vapor
deposition chambers: Technology for reducing
global warming gas emissions// J. Vac. Sci.
Technol. B. – 1999. – Vol.17, № 2. – P. 477-485.
30. Sobolewski M.A., Steffens K.L. Electrical con-
trol of the spatial uniformity of reactive species
in plasmas// J. Vac. Sci. Technol. A. – 1999. –
Vol. 17, № 6. – P. 3281-3292.
31. Horiuchi K., Iizuka S., Sato N. In situ cleaning
of a chamber wall divided in a reactive ECR plas-
ma//Surface and Coatings Technology. – 2000.–
Vol. 131. – P. 243-246
32. Kastenmeier B.E.E., Oehrlein G.S., Langan J.G.,
Entley W.R. Gas utilization in remote plasma
cleaning and stripping applications// J. Vac. Sci.
Technol. A. – 2000. – Vol.18, № 5. – P. 2102-
2107.
33. Hsueh H.-P., McGrath R.T., Ji B., Felker B.S.,
Langan J.G., Karwacki E.J. Ion energy distribu-
tions and optical emission spectra in NF3-based
process chamber cleaning plasmas// J. Vac. Sci.
Technol. B. – 2001. – Vol. 19, № 4. – P. 1346-
1357.
34. Ullal S.J., Singh H., Daugherty J., Vahedi V.,
Aydil E.S. Maintaining reproducible plasma rea-
ctor wall conditions: SF6 plasma cleaning of films
deposited on chamber walls during Cl2/O2 plasma
etching of Si// J. Vac. Sci. Technol. A. – 2002. –
Vol .20, № 4. – P. 1195-1201.
35. Mezerette D., Belmonte Th., Hugon R., Henri-
on G., Czerwiec Th., Michel H. Study of the sur-
face mechanisms in an Ar–N2 post-discharge
cleaning process// Surface and Coatings Techno-
logy. – 2003. – Vol. 169 –170. – P. 181–185.
36. Yi C.H., Lee Y.H., Yeom G.Y. The study of atmo-
spheric pressure plasma for surface cleaning//
Surface and Coatings Technology. – 2003. – Vol.
171. – P. 237–240.
37. Li X., Hua X., Ling L., Oehrlein G.S., Karwa-
cki E., Ji B. Surface chemical changes of alumi-
num during NF3-based plasma processing used
for in situ chamber cleaning//. J. Vac. Sci. Tech-
nol. A. – 2004. – Vol. 22, № 1. – P. 158-164.
38. Law V.J., Tait D. Microwave plasma cleaning
of ion implant ceramic insulators// Vacuum. –
1998. – Vol. 49, № 4. – P. 273-278.
39. Veprek S., Eckmann C., Elmer J.T. Recent prog-
ress in the restoration of archeological metallic
artifacts by means of low-pressure plasma treat-
ment// Plasma Chem. Plasma Process. – 1988.
– Vol. 8, № 4. – P. 445-466.
40. Field D., Hydes A.J., Klemperer D.F. Spatially
resolved optical spectroscopy of plasma etching
systems// Vacuum. – 1984. – Vol. 34, № 3-4. –
P. 347-349.
41. Degenkolb E., Park K.O., Shorter J.B., Taba-
sky M. Highly selective dry etching of polysilicon
using chlorinated gas mixtures for VLSI appli-
cations// J. Electrochem. Soc. – 1985. – Vol. 132,
№ 8. – P. 2027-2030.
42. Clarke P.E., Field D., Klemperer D.F. Optical
spectroscopic study of mechanisms in CCl4
plasma etching of Si// J. Appl. Phys. – 1990. –
Vol. 67, № 3. – P. 1525-1534.
43. Allen R.L., Moore R., Whelan M. Application of
neutral networks to plasma etch end point
detection// J. Vac. Sci. Technol. B. – 1996. –
Vol. 14, № 1. – P. 498-503.
44. Litvak H.E. End point control via optical emission
spectroscopy//J. Vac. Sci. Technol. B. – 1996. –
Vol. 14, № 1. – P. 516-520.
45. Yue H.H., Qin S.J., Wiseman J., Toprac A. Plas-
ma eyching endpoint detection using multiple
wavelengths for small open-area wafers//J. Vac.
Sci. Technol. A. – 2001. – Vol. 19, № 1. – P. 66-
75.
46. Degenkolb E.O., Mogab C.J.// J. Appl. Spectr.
– 1976. – Vol. 30. – P. 520.
47. Gillis H.P., Gignac W.J. Ion-enhanced etching of
Si and SiO2 by Cl2// J. Vac. Sci. Technol. A. –
1986. – Vol. 4, № 3. – P. 696-697.
48. Roland J.P., Marcoux P.J., Ray G.W., Ran-
kin G.H. Endpoint detection in plasma etching//
В. ЛИСОВСКИЙ, Ж.-П. БУТ, K. ЛАНДРИ, Д. ДУЭ, В. КАСАНЬ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4182
J. Vac. Sci. Technol. A. – 1985. – Vol. 3, № 3. –
P. 631-636.
49. Thomas D.J., Southworth P., Flowers M.C.,
Greef R. An investigation of the reactive ion
etching of polysilicon in pure Cl2 plasmas by in
situ ellipsometry and quadrupole mass spectro-
metry// J. Vac. Sci. Technol. B. – 1990. – Vol. 8,
№ 5. – P. 1044-1051.
50. Cunge G., Chabert P., Booth J.-P. Laser-induced
fluorescence detection of SiF2 as a primary pro-
duct of Si and SiO2 reactive ion etching with CF4
gas// Plasma Sources Sci. Technol. – 1997. –
Vol. 6, № 3. – P. 349-360.
51. Tserepi A.D., Derouard J., Booth J.P., Sade-
ghi N. CF2 kinetics and related mechanisms in
the presence of polymers in fluorocarbon plas-
mas// J. Appl. Phys. – 1997. – Vol. 81, № 5. –
P. 2124- 2130.
52. Booth J.P., Cunge G., Chabert P., Sadeghi N.
CFx radical production and loss in a CF4 reactive
ion etching plasma: Fluorine rich conditions// J.
Appl. Phys. – 1999. – Vol. 85, № 6. – P. 3097-
3107.
53. Booth J.-P. Optical and electrical diagnostics of
fluorocarbon plasma etching processes // Plasma
Sources Sci. Technol. – 1999. – Vol. 8, № 2. –
P. 249-257.
54. Cunge G., Chabert P., Booth J.-P. Absolute fluo-
rine atom concentrations in fluorocarbon plasmas
determined from CF2 loss kinetics// J. Appl. Phys.
– 2001. – Vol. 89, № 12. – P. 7750- 7755.
55. Fendel P., Francis A., Czarnetzki U. Sources and
sinks of CF and CF2 in a cc-RF CF4-plasma under
various conditions// Plasma Sources Sci. Technol.
– 2005. – Vol. 14, № 1. – P. 1–11.
56. Luque J., Hudson E.A., Booth J.-P. CF A2S+–
X2P and B2D– X2P study by broadband absorp-
tion spectroscopy in a plasma etch reactor: Deter-
mination of transition probabilities, CF X2P con-
centrations, and gas temperatures// J. Chem.
Phys. – 2003. – Vol. 118, № 2. – P. 622-632.
57. Bulcourt N., Booth J.-P., Hudson E.A., Lu-
que J., Mok D.K.W., Lee E.P., Chau F.-T., Dy-
ke J.M. Use of the ultraviolet absorption spect-
rum of CF2 to determine the spatially resolved
absolute CF2 density, rotational temperature, and
vibrational distribution in a plasma etching reac-
tor// J. Chem. Phys. – 2004. – Vol. 120, № 20. –
P. 9499- 9508.
58. Nishizawa J., Hatasaka N. In situ observation
of plasmas for dry etching by IR spectroscopy
and probe methods// Thin Solid Films. – 1982.
– Vol. 92. – P. 189-198.
59. Wormhoudt J. Radical and molecular product
concentration measurements in CF4 and CH4 ra-
dio frequency plasmas by infrared tunable diode
laser absorption// J. Vac. Sci. Technol. A. – 1990.
– Vol.8, № 3. – P. 1722-1725.
60. Haverlag M., Stoffels W.W., Stoffels E., Kroe-
sen G.M.W., and de Hoog F.J. Production and
destruction of CFx radicals in radio-frequency
fluorocarbon plasmas// J. Vac. Sci. Technol. A.
– 1996. – Vol. 14, № 2. – P. 384-390.
61. Raby B.A. Mass spectrometric study of plasma
etching// J. Vac. Sci. Technol. – 1978. –Vol. 15,
№ 2. – P. 205-208.
62. Coburn J.W., Kay E. Some chemical aspects of
the fluorocarbon plasma etching of silicon and
its compounds// IBM J. Res. Develop. – 1979. –
Vol. 23, № 1. – P. 33-41.
63. Brandt W.W., Honda T. Mass spectrometric tran-
sient study of dc plasma etching of Si in CF4 and
CF4/O2 mixtures// J. Appl. Phys. – 1985. – Vol.
57, № 1. – P. 119-122.
64. Ferreiro L.M., Ernie D.W., Evans J.F. Mass spe-
ctrometric and ion energy diagnostics in the study
of plasma etching and polymerization// J. Vac.
Sci. Technol. A. – 1987. – Vol. 5, № 4. – P. 2280-
2284.
65. Mutsukura N., Turban G. Dynamic analyses in
mass spectrometry of SF6 plasma during et-
ching of silicon // Vacuum. – 1989. – Vol. 39,
№ 6. – P. 579-583.
66. Occhiello E., Garbassi F., Coburn J.W. Etching
of silicon and silicon dioxide by halofluorocar-
bon plasmas// J. Phys. D: Appl. Phys. – 1989. –
Vol. 22, № 7. – P. 983-988.
67. Ukai K., Hanazawa K. End-point determination
of aluminum reactive ion etching by discharge
impedance monitoring// J. Vac. Sci. Technol. –
1979. – Vol.16, № 2. – P. 385-387.
68. Hitchman M.L., Eichenberger V. A simple me-
thod of end-point determination for plasma et-
ching// J. Vac. Sci. Technol. – 1980. – Vol. 17,
№ 2. – P. 1378-1381.
69. Kawamoto Y., Hashimoto N.// Proc. 25th Annu.
Meet. Applied Physics Society of Japan. – Tokyo
(Japan). – 1978. – P. 246.
70. Nishizawa J., Hayasaka N. In situ observation
of plasmas for dry etching by IR spectroscopy
and probe methods// Thin Solid Films. – 1982. –
Vol. 92. – P. 189-198.
71. Бизюков А.А., Середа Н.Д., Фареник В.И.,
Юнаков Н.Н. Оперативный контроль про-
цессов распыления ионными пучками много-
слойных покрытий//Поверхность. Физика,
химия, механика. – 1984. – № 9. – C. 127-129.
ПЛАЗМЕННАЯ ОЧИСТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАМЕР В ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ЕМКОСТНОМ РАЗРЯДЕ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4 183
72. Koh A.T.C., Thornhill N.F., Law V.J. Principal
component analysis of plasma harmonics in end-
point detection of photoresist stripping// Electro-
nics Letters. – 1999. – Vol. 35, № 16. – P. 1383-
1385.
73. Law V.J., Kenyon A.J., Thornhill N.F., Srigen-
gan V., Batty I. Remote-coupled sensing of plas-
ma harmonics and process end-point detection//
Vacuum. – 2000. – Vol. 57. – P. 351-364.
74. Law V.J., Kenyon A.J., Thornhill N.F., Se-
eds A.J., Batty I. RF probe technology for the
next generation of technological plasmas// J.
PLASMA CLEANING OF
TECHNOLOGICAL CHAMBERS IN RF
CAPACITIVE DISCHARGES
V. Lisovskiy, J.-P. Booth, K. Landry, D.
Douai, V. Cassagne
This paper reports the results of studying the chara-
cteristics of cleaning technological chambers cove-
red with silicone nitride and amorphous silicon films
in perfluorocompound gases CF4, SF6 and NF3 with
RF capacitive discharges. Chamber cleaning proce-
sses were monitored with mass spectrometry, gas
pressure recordings as well as those of RF voltage
amplitude, phase shift angle between current and vol-
tage, active current together with the second har-
monic of RF current. An opportunity is discussed to
use these quantities for monitoring plasma cleaning
and the end-point detection. Rates of film removal
off the chamber walls are recorded under different
conditions. On the ground of the results obtained, a
conclusion is drawn on the expediency of using NF3
for plasma cleaning of technological chambers with
silicon-containing impurities. The cleaning of cham-
bers with a complicated design or with a nonuniform
distribution of the deposited film is shown to have a
two-stage pattern.
Phys. D: Appl. Phys. – 2001. – Vol. 34, № 18. –
P. 2726-2733.
75. Pagliarani A., Kenyon A., Thornhill N., Sirise-
na E., Lee K., Law V. Oxygen plasma harmonic
stability in a RIE plasma tool// Bull. Amer. Phys.
Soc. – 2004. – Vol. 49, № 5. – P. 16.
76. Franklin R., Braithwaite N. Harmonics of the
driving frequency and their use as a plasma
processing diagnostic in radio-frequency plasmas/
/ Bull. Amer. Phys. Soc. – 2004. – Vol. 49, № 5.
– P.28.
77. Langan J., Maroulis P., Ridgeway R. Strategies
for greenhouse gas reduction// Solid State
Technology. – 1996. – Vol. 39. – P. 115-119.
ПЛАЗМОВЕ ОЧИЩЕННЯ
ТЕХНОЛОГІЧНИХ КАМЕР У
ВИСОКОЧАСТОТНОМУ ЄМНІСНОМУ
РОЗРЯДІ
В. Лісовський, Ж.-П. Бут, K. Ландри,
Д. Дуе, В. Касань
У даній роботі досліджені характеристики про-
цесу плазмового очищення технологічної камери,
покритої плівками нітриду кремнію й аморфного
кремнію у фторвмістимих газах CF4, SF6 і NF3 у
високочастотному ємнісному розряді. Процес
очищення камери контролювався з допомогою
мас-спектрометрії, реєстрації тиску газу, ампліту-
ди ВЧ напруги, кута зрушення фази між струмом
та напругою, струму провідності, а також величи-
ни другої гармоніки ВЧ струму. Аналізується мо-
жливість використання цих методів для контролю
плазмового очищення і визначення моменту за-
кінчення процесу. Виміряні швидкості очищення
камери від плівок в різних умовах. На підставі
отриманих результатів зроблений висновок про
доцільність використання NF3 для процесу плаз-
мового очищення технологічних камер із кремній-
вмістимими забрудненнями. Показано, що очи-
щення камери складної або геометрії з неоднорід-
ним розподілом осадженої плівки може мати дво-
ступінчастий характер.
В. ЛИСОВСКИЙ, Ж.-П. БУТ, K. ЛАНДРИ, Д. ДУЭ, В. КАСАНЬ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98490 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1999-8074 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-02T13:38:52Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лисовский, В. Бут, Ж.П. Ландри, K. Дуэ, Д. Касань, В. 2016-04-15T11:08:38Z 2016-04-15T11:08:38Z 2004 Плазменная очистка технологических камер в высокочастотном емкостном разряде / В. Лисовский, Ж.П. Бут, K. Ландри, Д. Дуэ, В. Касань // Физическая инженерия поверхности. — 2004. — Т. 2, № 4. — С. 168–183. — Бібліогр.: 77 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98490 543.51 В настоящей работе исследованы характеристики процесса плазменной очистки технологической камеры, покрытой пленками нитрида кремния и аморфного кремния во фторсодержащих газах CF₄, SF₆ и NF₃ в высокочастотном емкостном разряде. Процесс очистки камеры контролировался с помощью масс-спектрометрии, регистрации давления газа, амплитуды ВЧ напряжения, угла сдвига фазы между током и напряжением, тока проводимости, а также величины второй гармоники ВЧ тока. Анализируется возможность использования этих методов для контроля плазменной очистки и определения момента окончания процесса. Измерены скорости очистки камеры от пленок для различных условий. На основании полученных результатов сделан вывод о целесообразности использования NF₃ для процесса плазменной очистки технологических камер с кремнийсодержащими загрязнениями. Показано, что очистка камеры сложной геометрии или с неоднородным распределением осажденной пленки может иметь двухступенчатый характер. У даній роботі досліджені характеристики процесу плазмового очищення технологічної камери, покритої плівками нітриду кремнію й аморфного кремнію у фторвмістимих газах CF₄, SF₆ і NF₃ у високочастотному ємнісному розряді. Процес очищення камери контролювався з допомогою мас-спектрометрії, реєстрації тиску газу, амплітуди ВЧ напруги, кута зрушення фази між струмом та напругою, струму провідності, а такожвеличини другої гармоніки ВЧ струму. Аналізується можливість використання цих методів для контролю плазмового очищення і визначення моменту закінчення процесу. Виміряні швидкості очищення камери від плівок в різних умовах. На підставі отриманих результатів зроблений висновок про доцільність використання NF₃ для процесу плазмового очищення технологічних камер із кремнійвмістимими забрудненнями. Показано, що очищення камери складної або геометріїз неоднорідним розподілом осадженої плівки може мати двоступінчастий характер. This paper reports the results of studying the characteristics of cleaning technological chambers covered with silicone nitride and amorphous silicon films in perfluorocompound gases CF₄, SF₆ and NF₃ with RF capacitive discharges. Chamber cleaning processes were monitored with mass spectrometry, gas pressure recordings as well as those of RF voltage amplitude, phase shift angle between current and voltage, active current together with the second harmonic of RF current. An opportunity is discussed to use these quantities for monitoring plasma cleaning and the end-point detection. Rates of film removal off the chamber walls are recorded under different conditions. On the ground of the results obtained, a conclusion is drawn on the expediency of using NF₃ for plasma cleaning of technological chambers with silicon-containing impurities. The cleaning of chambers with a complicated design or with a nonuniform distribution of the deposited film is shown to have a two-stage pattern. Авторы признательны компании Юнаксис (UNAXIS France – Displays division, Palaiseau, France) за финансовую поддержку исследований и за предоставленное оборудование. ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Физическая инженерия поверхности Плазменная очистка технологических камер в высокочастотном емкостном разряде Плазмова очищення технологічних камер у високочастотному місткості розряді Plasma cleaning of techological chambers in fr capacitive discharges Article published earlier |
| spellingShingle | Плазменная очистка технологических камер в высокочастотном емкостном разряде Лисовский, В. Бут, Ж.П. Ландри, K. Дуэ, Д. Касань, В. |
| title | Плазменная очистка технологических камер в высокочастотном емкостном разряде |
| title_alt | Плазмова очищення технологічних камер у високочастотному місткості розряді Plasma cleaning of techological chambers in fr capacitive discharges |
| title_full | Плазменная очистка технологических камер в высокочастотном емкостном разряде |
| title_fullStr | Плазменная очистка технологических камер в высокочастотном емкостном разряде |
| title_full_unstemmed | Плазменная очистка технологических камер в высокочастотном емкостном разряде |
| title_short | Плазменная очистка технологических камер в высокочастотном емкостном разряде |
| title_sort | плазменная очистка технологических камер в высокочастотном емкостном разряде |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98490 |
| work_keys_str_mv | AT lisovskiiv plazmennaâočistkatehnologičeskihkamervvysokočastotnomemkostnomrazrâde AT butžp plazmennaâočistkatehnologičeskihkamervvysokočastotnomemkostnomrazrâde AT landrik plazmennaâočistkatehnologičeskihkamervvysokočastotnomemkostnomrazrâde AT duéd plazmennaâočistkatehnologičeskihkamervvysokočastotnomemkostnomrazrâde AT kasanʹv plazmennaâočistkatehnologičeskihkamervvysokočastotnomemkostnomrazrâde AT lisovskiiv plazmovaočiŝennâtehnologíčnihkameruvisokočastotnomumístkostírozrâdí AT butžp plazmovaočiŝennâtehnologíčnihkameruvisokočastotnomumístkostírozrâdí AT landrik plazmovaočiŝennâtehnologíčnihkameruvisokočastotnomumístkostírozrâdí AT duéd plazmovaočiŝennâtehnologíčnihkameruvisokočastotnomumístkostírozrâdí AT kasanʹv plazmovaočiŝennâtehnologíčnihkameruvisokočastotnomumístkostírozrâdí AT lisovskiiv plasmacleaningoftechologicalchambersinfrcapacitivedischarges AT butžp plasmacleaningoftechologicalchambersinfrcapacitivedischarges AT landrik plasmacleaningoftechologicalchambersinfrcapacitivedischarges AT duéd plasmacleaningoftechologicalchambersinfrcapacitivedischarges AT kasanʹv plasmacleaningoftechologicalchambersinfrcapacitivedischarges |