Способ плазмохимического травления поверхности твердого тела
Использование: способ плазмо-химического травления поверхности твердого тела, используемый в технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем. Сущность изобретения: плазменный поток формируют при атмосферном давлении из. по меньшей мере, одной высокоэнтальпийной плазменной струи инертного и/или нейтрального газа и дополнительного газового потока, содержащего, по меньшей мере, один реактивный газ, причем объемный расход дополнительного газового потока выбирают 5 - 50% об от общего расхода газов, образующих плазменный поток, а объемный расход реактивных газов в дополнительном потоке выбирают не менее 0.5% об от общего расхода газов, и воздействуют на каждый обрабатываемый участок поверхности твердого тела при его прохождении через плазменный поток, по меньшей мере один раз, со скоростью V. определяемой из условий. D/т м/с maxmm где D - диаметр плазменного потока в зоне воздействия на поверхность твердого тела,м, т - максимальное время нахождения участка поверхности твердого тела в зоне плазменного потока при одном прохождении, определяемое из условия максимально допустимого его нагрева, с. т min минимальное время нахождения участка поверхности в зоне плазменного потока при одном прохождении , за которое на поверхность поступает grtQ 10 часть/м химически активных частиц; дополнительный газовый поток вводят в область истечения из сопла или в область слияния плазменных струй инертного газа а в качестве реактивного газа могут быть использозэны пары галогенсодержащих соединений Способ позволяет исключить радиационные нарушения приповерхностного слоя материала, обеспечивает скорость травления материала на уровне 100 - 1000 нм/с и выше при практически абсолютной селективности травления материалов с различными химическими свойствами. 4 зпф-лы, 4 ил мы V 4-Х W С
(19) RU (11) 2ОО3201 С1 (51) 5 H01 L21 30б
Комитет Российской Федерации ио патентам и товарным знакам
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
ЬЭ
СР (фЭ
Ь> (21» 5019719/25 (22} 29.12.91 (46» 15.1193 Бюл. Мя 41-42 (71» Инженерный центр "Ппазмодинамика"
- (72) Кувпс ПП.; Павлов Г.Я. (73» Инженерный центр "Плазмодинамика" (M» СПОСОБ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕПА (57» Использование: способ плазмо-химического травления поверхности твердого тела, используемый в технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем. Сущность изобретения: плазменный поток формируют при атмосферном давлении из, ло меньшей мере, одной высокознтальпийной плазменной струи инертного и/или.нейтрального газа и дополнительного газоетого потока„содержащего, по меньшей мере, один реактивный газ, причем обьемный расход дополнительного газового потока выбирают 5 — 50% об. от общего расхода газов. образующих плазменный поток а обьемный расход реактивных газов в дополнительном потоке выбирают не менее 0.50ь об. от общего расхода газов, и воздействуют на каждый обрабатываемый участок поверхности вердо— го тела при его прохождении через плазменный поток, по меньшей мере один раз, са скоростью Ч. определяемой из условий: 0/.г max min где Π— диаметр плазменного потока в зоне 803действия на поверхность твердого тела,м; max максимальное время нахождения участка поверхности твердого тела в зоне плазменного потока при одном прохождении, определяемое из условия максимально допустимого его нагрева, с; г минимальное время нахождения участка поверхности в зоне плазменного потока при одном прохождении, за которое на поверхность поступает го г 10 часть/м химически активных частиц; дополнительный газовый поток вводят в область истечения из сопла или в область слияния плазменных струй инертного газа, а в качестве реактивного газа могут быть использованы пары галогенсодержащих сое— динений. Способ позволяет исключить радиационные нарушения приповерхностного слоя материала, обеспечивает скорость травления материала на уровне 100 — 1000 нм/с и выше при практически абсолютной селективности травления материалов с различными химическими свойствами. 4 зп.ф-лы, 4 2003201 55 скорости травления в такой системе свяэа- р на с ростам напряжения на подложке атно- н Изобретение относится к плазма-химическому травлению материалов, а более конкретно, к технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем. Известны способы вакуумного (<10 Па) плазменного травления поверхности твердого тела путем формирования низкотемпературной химически-активной плазмы в газовом разряде постоянного или переменного тока и воздействия указанной плазмы на поверхность твердого тела с образованием летучих продуктов реакции, которые выводятся из зоны реакции, В результате гетерогенных реакций, происходящих в неравновесной газаразрядной плазме пониженного давления (<10 Па) между химически активными частицами плазмы (ХАЧ) и материалом поверхности твердого тела, происходит образование газообразных продуктов, которые десорбируют с поверхности и осуществл я ют п ро цесс травл ения материала. В вакуумной гаэоразрядной плазме поверхность твердого тела бомбардируется патоками ионов и электронов, а также разнообразными возбужденными частицами: атомами, молекулами, радикалами. Эти частицы имеют высокие энергии, чта приводит не только к увеличению скорости протекания химических реакций на поверхности, но и к нарушению структуры и загрязнению продуктами реакций поверхности и приповерхностного слоя. Однако, скорость травления из-за низкой плотности плазмы не превышает 10 нм/с. Близким к изобретению является способ плазма-химического травления поверхности твердого тела, при котором формируют химически активный низкотемпературный плазменный поток, путем пропускания газовой смеси„содержащей реактивный газ, через генератор плазмы, воздействуют им на поверхность твердого тела и выводят из зоны реакции летучие продукты травления, образованные между материалом поверхности твердого тела и ХАЧ плазменного потока. Плазменный поток формируют, например, используя систему возбуждения газа на основе разряда с электронным циклотронным резонансом переменного тока. Обработка в плазменном потоке вне зоны генерации газорэзряднай плазмы позволяет исключить неконтролируемое воздействие на поверхность твердога тела электрических полей, возбуждающих плазму. Однако увеличение 5 .10 35 сительно плазмы, что связано с нарушением и загрязнением приповерхностного слоя, Наиболее близким к изобретению является способ травления химически активным плазменным потоком. в котором рост скорости травления обеспечивается увеличением плотности потока путем повышения рабочего давления до 10 Па и выводом плазмен4 ного потока из зоны генерации на поверхность твердого тела через узкую диафрагму. В таких системах частицы плазмы, воздействующие на поверхность твердого тела, имели минимальную кинетическую энергию (около 25ЗВ) среди известных способов вакуумного плазменного травления. Скорость травления поверхности твердого тела таким способом является величиной, максимальной среди известных процессов плазма-химического травления и достигает 0,5 — 10 мкм/с. Повышение скорости травления в таких системах ограничено плотностью. теплового потока и связанного с ним тепловым разрушением материала поверхности при травлении, Несмотря на высокую лакальну а (размер эоны гравления 10 — 20 мм ) скорость травления способ име2 ет достаточна низкая производительность (10 — 10 м /с), загрязняет поверхность -2 -1t 3 травления продуктами эрозии сопла и стенок камеры, ограничивает использование видов химических реагентов, из-за возможности вступления их ХАЧ в реакцию с материалом камеры и сопла. Техническим результатом изобретения является существенное, в 10 — 1000 раз, павы шение и роизводител ьности травления материала поверхности твердого тела при улучшении качества приповерхностного слоя и возможности применения любого реагента. Согласно предлагаемому способу в известном способе плазма-химического травления. при котором формируют химически активный низкотемпературный плазменный поток, воздействуют им на поверхность твердого тела и выводят летучие продукты, образующиеся в результате реакции материала поверхности твердого тела с химически активными частицами плазмы, плазменный поток формируют при атмосферном давлении из, по меньшей мере, одной высокоэнтальпийной(более 10 Дж/кГ) плаэменной струи инертного и/или нейтрального газа M дополнительного газового потока. содержащего. по меньшей мере, один реактивный газ, при чем обьемный расход газового потока выбирают 5-50 об.ь от общего расхода газов, а обьемный асхад реактивного газа выбирают не меее 0,5 об. (от общего расхода газов, и 2003201 воздействуют на каждый обрабатываемый участок поверхности твердого тела при высокоскоростном прохождении его через плазменный поток не менее одного раза со скоростью, оп редел..".мой из условий: DIrmax < v < D/ пмп (м/c), где 0 — диаметр плазменного потока в зоне воздействия на поверхность твердого тела, М; тп х — максимальное время нахождения участка поверхности твердого тела s зоне воздействия плазменного потока при одном прохождении, определяемое из успавия максимально допустимого его нагрева, с; Согласно предлагаемому способу плазменный поток формируют путем введения дополнительного газового потока, содержащего реактивный газ, в область истечения из сопла, по меньшей мере, одной высокоэнтальпийной низкотемпературной плазменной струи инертного и/или нейтрального газа. Согласно предлагаемому способу, плазменный поток формируют путем введения дополнительного газового потока, содержащего реактивный газ, в область слияния, по меньшей мере, двух высокоэнтальпийных плазменных струй инертного и/или нейтрального газа, Согласно предлагаемому способу, воздействуют на каждый последующий участок поверхности твердого тела, сдвигая плазменный поток или пластину на величину, не превышающую D. Согласно предлагаемому способу, в качестве одного из реактивных газов используют пары галогеносодержащих соединений. Существенные отличия предложенного технического решения от известных заключаются в следующих основных положениях: — процесс плазмо-химического травления проводится при атмосферном давлении. что обеспечивает высокую производительность и удобство реализации способа; — формирование химически активного плазменного потока проводится в газовой атмосфере беэ соприкосновения с технологической оснасткой, путем разогрева с ho5 10 мощью высокоэнтальпийных. плазменны струй инертного и/или нейтрального газа дополнительного газового потока, содержащего реактивный газ, который диссоциирует с образованием ХАЧ, что обеспечивает чистоту плазменного потока от продуктов взаимодействия плазмы с оснасткой и возможность быстрого изменения состава плазмы; — гидродинамическое натекание химически активного плазменного потока при воздействии на поверхность твердого тела обеспечивает эффективную доставку к поверхности электронейтральных ХАЧ в отличие от вакуумных процессов, в которых на поверхность вытягиваются электрическим полем только заряженные частицы, что повышает эффективность использования реактивный газ в предложенном процессе 20 травления; — высокоскоростное прохождение поверхности твердого тела через плазменный поток обеспечивает контролируемый нагрев участка поверхности тела от нескольких градусов до максимально допустимой температуры, включая температуру испарения и плавления материала обрабатываемой поверхности, что существенно расширяет технологические возможности процесса травления; — при воздействии плазменный поток гидродинамически обтекает поверхность твердого тела, обеспечивая эффективное удаление с поверхности твердого тела летучих продуктов реакции и вывод их из рабочей зоны, исключая процессы переосаждения диссоциированных в плазме продуктов реакции и обеспечивая высокую чистоту поверхности травления; 40 — кинетическая энергия частиц, приходящих на поверхность из плазмы, не превышает 1 эВ, что обеспечивает отсутствие радиационных дефектов. повышает чистоту и качество приповерхностного слоя. Предлагаемый способ может быть реализован на установках, схемы которых представлены на фиг.1а,b. Установки содержат генератор плазмы 1, патрубок 2 и подложкодержатель 3. Химически активный низкотемпературный плазменный поток формируют при атмосферном давлении с помощью, например, одноструйного электродугового или СВЧ плазмотрона 1 (см. фиг.1а) или 55 двухструйного электродугового плазмотрона 1 (см, фиг.1Ь) с вынесенной дугой. При этом выбирают паоаметры разряда иэ соотношения уР/6 > 10 Дж/кг. где: д КПД алазмотрона; Р— мощность разряда плазмотрона (Дж/с); G — весовои расход 2003201 инертного и или нейтрального газа, кг/с, которые обеспечивают формирование высокоэнтальпийных плазменных струй, В качестве инертного газа могут применяться гелий. неон, аргон, криптон и их смеси, а в качестве нейтральных газов, газы которые не взаимодействуют с материалами электродов генератора высокоэнтальпийных плазменных струй, например, азот. Такие газы исключают повышенную эрозию электродов и, соответственно, обеспечивают загрязнение поверхности материалами электродов на уровне менее 10 атом/см, 9 г что удовлетворяет требованиям к чистоте поверхности, предьявляемым технологиями изготовления СБИС со степенью интеграции 16...64 М, Через патрубок 2 вводят в высокоэнтальпийную плазменную струю или струи дополнительный газовый поток, содержащий реактивный газ. В области ввода температура плазменного потока макси-. мальна, что обеспечивает высокую интенсивность обмена энергией между холодной газовой струей и высакоэнтальпийными плазменными струями. Прогрев реактивного газа обеспечивает его диссоциацию, с образованием химически активных частиц. Очевидно, что, если расходдополнительной газовой струи будет превышать критическую величину, то энергия высокоэнтальпийных плазменных струй может оказаться недостаточной для образования в плазменном потоке ХАЧ. С другой стороны вокруг плазменного патока при атмосферном давлении возникают довольно мощные конвекциионные потоки газа окружающей среды, которые могут существенно отклонить дополнительную газовую струю, Это приводит к тому, что струя газа может не достигать плазменного потока и реактивный газ. соответственна, не попадает в поток плазмы, Экспериментально найдены ограничения на расход газового потока, которые определяются, с одной стороны, условиями эффективного разогрева газа до температуры образования ХАЧ при расходе до 50 об, $ ат общего расхода газа, а с другой стороны, условиями преодоления газовым потоком конвективных потоков окружающей среды и ввода его в высакаэнтальпийные плазменные струи, что обеспечивается при расходах более.5 об.g. Концентрация реактивного газа в дополнительном газовом потоке позволяет существенна изменять условия протекания плазма-химического процесса травления поверхности твердого тела. Однако, существует минимальная концентрация ХАЧ в плазменном потоке, ниже которой травление практически прекращается. Это происплазменного потока на участок поверхности 35 определяется условиями максимально-допустимого нагрева поверхности, Макси40 50 делить Тд 30 ходит, когда за время воздействия плазменного потока на поверхность приходит количество ХАЧ меньшее, чем количество частиц в адсорбционном монослое 3 10 час т/см, Экспериментальные исследования показали, что такие условия создаются при расходе реактивного газа менее 0,5 об, от общего расхода реактивного газа менее 0,5 об, от общего расхода газов, образующих плазменный поток. Образование концентрации адсорбата ХАЧ на поверхности твердого тела более, чем 10 част/см за одно воздействие плазменного потока является одним из существенных условий для определения минимального времени тпрр воздействия плазменного потока на участок поверхности твердого тела. Следует учитывать, что процесс гетерогенной реакции ХАЧ с материалом поверхности твердого тела содержит также механизмы диффузии ХАЧ в приповерхностный слой, химической реакции ХАЧ с образованием продуктов реакции и их десорбции с поверхности. Экспериментальные исследования показывают, что время протекания гетерогенной реакции плазма-химического травления при указанных условиях, существенно зависит от большого количества параметров и должна определяться при отработке конкретного процесса плазма-химического травления. Максимальное время воздействия мальная температура поверхности твердого тела при воздействии определяется условиями разрушения поверхности (например, началом ее плавления), либо условиями аморфизации приповерхностного слоя, либо недопустимым развитием рельефа поверхности при травлении и другими причинами. Эти условия определяются экспериментально, при разработке конкретнога процесса травления. При известной максимально-допустимой температуре Тд поверхности твердого тела из конкретного материала и при известном воздействии плазменного потока путем решения уравнений теплапроводнасти довольно просто определить максимальное время воздействия тд) х и, наоборот, па известному Гюлях опреПоскольку температура химически активной плазмы в 10-100 раз выше температуры поверхности твердого тела в процессе воздействия на нее, то плотность теплового потока на границе "плазма-поверхность 2003201 10 твердого тела" не зависит от температуры поверхности и определяется только свойствами плазменного потока. Таким образом, выполняются граничные условия второго рода для уравнения теплопроводности, т.е, на поверхности твердого тела задается распределение плотности теплового потока. Это позволяет рассчитать тепловые параметры процесса стандартными методами. В зависимости от размера плазменнаго потока и его формы выбирается скорость ч прохождения участка поверхности твердого тела через плазменный поток. Б распространенных случаях, поток имеет зону воздействия на поверхность твердого тела, близкую к кругу, диаметром О..Скорость пересечения v для выбранного времени взаимодействия t равна ч = D/t. Величина диаметра эоны воздействия может изменяться в широких пределах от 0,2-0.005 м. в зависимости от конкретного генератора формирования плазменного потока, поэтому скорость пересечения будет, соответственно, изменяться при заданном t. Таким образом. при известных предельных значениях времени нахождения участка поверхности в зоне воздействия плазменного потока, скорость прохождения будет определяться условиями О/tmax < > < О/ tmin, м/c. Возможно формирование одиночной высокоэнтальпийной плазменной струи при атмосферном давлении с помощью одноструйного электродугового плазмотрона, либо СВЧ плазмотрона, Однако если пропускать через них реактивный газ, то возможно взаимодействие этого газа с материалом плаэмотронов, что вызовет загрязнения поверхности обрабатываемого материала. Это и существенно ограничит ассортимент применяемых реактивных газов и, соответственно, материалов, которые могут подвергаться травлению. Поэтому, введение реактивного газа в высокоэнтальпийную плазменную струю на выходе ее из сопла плазмотрона обеспечивает образование чистого химически активного плазменного потока, удовлетворяющего технологии травления для СБИС. Повышение однородности травления обеспечивается путем последовательного воздействия на соседние участки поверхности твердого тела, сдвигая плазменный поток или пластину величину, не превышающую О. В качестве реактивного газа при плазма-химическом травлении наиболее широко применяются галогеносодержэщие соеди35 ми. Глубина травления кремния измерялась на растровом электронном микроскопе, ли40 5 30 нения, например, CF4, СНГз, СдГб, С!2. СС1, CFzCI2 и другие, которые образуют с материалом поверхности твердого тела легколетучие соединения типа SiF< (— 86 С), WFs (17,6 С) и других, Способ может быть пояснен следующими примерами. Пример 1. В качестве наиболее типичного примера, рассмотрим хорошо известный в области вакуумного плазменного травления процесс травления кремния в плазме реактивного газа CF4, Высакоэнтальпийные низкотемпературные плазменные струи аргона с энтальпией 4 — Sx10 Дж/кг и температурой 10 — 15 кК, формируют двухструйным электродуговым плэзмотронам. В область слияния плазменных струй вводят дополнительный газовый поток с объемным расходам 1-70 об,g от общего расхода газа. Газовая струя содержит реактивные газы CFp и Ог в отношениях 4:1. Диаметр плазменного патока в зоне воздействия был равен 0,04 м па уровню 0,5 от максимальной глубины травления и определялся из профиля травления пластины (см. фиг,2). Скорость прохождения поверхности твердого тела через плазменный поток была равна 1 м/с. Травлению подвергались пластины монокристаллического кремния КЭФ-4.5 (100) диаметром 100 мм и толщиной 0,5 мм с маской из пленки алюминия толщиной 0,1 мкм, которая.формировалась фотолитографическими методабо интерференционным оптическим микроскопом. Скорость травления поверхности кремния определялась выражением а{х) = Лh(x)/t=6h(x) ч/О = Н(х) ч/ND, где hh — толщина слоя кремния, стравленного за одно прохождение пластины через плазменный поток, нм; х — координата точки измерения, мм, перпендикулярная траектории пересечения плазменного потока с поверхностью; H(x) — толщина стравленного слоя за N-воздействий, нм; Ч вЂ” скорость пересечения, и/с; г — время воздействия потока на участок поверхности, с. Плазменный поток был окружен очищенным возду- хом. На фиг.3 кривая 1 представляет зависимость максимальной скорости травления кремния oT расхода дополнительногp газового потока. Нэ начальном участке расхода газов 0-5 об.g травление кремния не обна2003201 ружилось. Далее наблюдается линейная зависимость скорости травления от расходов газовой струи в диапазоне 5-35 об. $, далее скорости травления выходило на плато при расходах 35-50 об. . Далее. рост расхода газа, резко уменьшал скорость травления кремния. Это связано вероятно с тем, что газовая струя не успевала прогреваться, При расходе CFq 1 об.ф, травление наблюдалось при добавлении в газовую струю аргона, чтобы общий расход газовой струи превышал 5-10 об, 7. Дальнейшие исследования показали, что если расход реактивного газа становился менее 0,5 об. от общего расхода газа, травление прекращалось. При травлении была практически абсолютная селективность между маской из алюминия и кремнием, Оценки показали, что селективность превышала величину 10, з Это подтверждает отсутствие распыления поверхности пленки алюминия частицами плазмы. Исследования показали, что поверхность кремния после травления его на глубину 0,05-50 мкм в указанных выше реактивах либо вообще не содержала атомы фтора, либо его концентрация на уровне следов — менее 1 атм., причем на глубине 4 нм концентрация фтора падала в 20-50 раз, Измерения проводились методом ОЖЕ-спектроскопии и вторичной масс-ионной спектроскопией в положительных ионах, Скорость травления кремния была в 0,1-10 мкм/с, а объемная скорость травления составляла 10 0-10 мз/с, -ю fl р и м е р 2. Химически активный. низкотемпературный плазменный поток формировался, как в примере 1. Исследовался процесс плазмо-химического травления пленок двуокиси кремния, полученных термическим окислением пластин кремния КЭФ-4,5(100) толщиной 0,4-0,8 мкм, а также полученных плазмохимическим осаждением толщиной до 3 мкм и др., в зависимости от расхода реактивного газа СР4; вводимого через дополнительную газовую струю, Толщина стравленного слоя определялась методом лазерной элипсометрии, либо с помощью растрового электронного микроскопа, при травлении слоя через алюминиевую маску по фотолитографиям скола образца, Полученная зависимость представлена на фиг.3 (кривая 2), Она имеет схожий характер с кривой 1, полученной для кремния, только смещена в сторону меньших скоростей. Селективность травления двуокиси кремния по отношению к алюминиевой маске была более 100. Исследования показали, что поверхность двуокиси кремния после травления содержит менее 1 атм. фтора. Характерная скорость травления двуокиси кремния в приведенном примере была до 2 мкм/с, а объемная составляла до 10 м /с, что в 100 — 1000 раз -9 З 5выше,,чем в известных способах плазменноr0 травления. Эффективность использования реагента достигала 30 что в несколько раз превышает известные. Профиль травления двуокиси кремния на краю 45 маски был близок к изотропному. Пример 3. На фиг.4 представлена зависимость скорости травления кремния от скорости пересечения поверхности плазменного потока при условиях, описанных в примере 1, Газовая струя имела расход реактивного газа 20 об. от общего расхода газов, Скорость пересечения изменялась в диапазоне 0,4-4 м/с, соответственно, время взаимодействия оценивалось для 0 = =0,04 м в диапазоне 0,1 — 0,01 с, Скорость травления вначале резко возрастает до величины 800 нм/с и медленно растет до 1200 нм/с при увеличении длительности обработки до 0,08 с. Далее начинаются процессы нарушения приповерхностного слоя и разрушение пластин эа счет термического напряжения при времени взаимодействия более 0 09 с. В этой области времени воздействия могут наблюдаться как некоторое уменьшение скорости травления, так и ее увеличение. Таким образом, можно оценить из данного примера минимальное время воздействия на поверхность кремния, для обеспечения травления ка«0,01 с, а максимальное 0.09 с. Пример 4. Образцы., полученные в примерах 1, 2 и 3, были исследованы методами резерфордовского обратного рассеяния. Получено, что с точностью до чувствительности метода, поверхность твердого тела после травления на различную глубину не содержала тяжелых элементов с атомным весом больше веса кремния — 28 ат.ед. в том числе материалов электродов плазмотронов; вольфрама и меди. Эти результаты подтверждают преимущество данного метода перед известными вакуумяо-плазменными способами травления. Бойее того. в режиме каналирования пучка ионов в монокристаллической подложке было получено, что аморфиэированный кремний, только в слое тонкого окисленного слоя поверхности глубиной не более 4 нм, Таким образом, приведенные примеры реализации способа свидетельствуют, что предложенный способ flo скорости травления и по качеству приповерхностной области превосходит известные вакуумно-плазменные методы травления, в том числе, травление в плазменном потоке 2003201 14 с использованием для генерации плазмы электронного циклотронного резонанса. Метод прост в реализации, не требует дорогостоящего вакуумного оборудования, не требует для создания установки спецматериалов, легко перестраивается. Благодаря направленному действию потока на поверхность, метод обеспечивает высокую эффективность использования реактивного газа до 50 — 80%, что практически недостижимо в других установках. Способ успешно применяется для разработки конкретных плазмо-химических процессов травления различных материаnos. Следует отметить, что десорбция продуктов реакций с поверхности твердого тела при предложенном способе, коррелирует с температурой испарения чистых соединений продуктов реакции, однако, возможна их десорбция под воздействием плазмы при более низкой температуре поверхности, чем температура их кипения. Это позволяет расширить ассортимент материалов травления поверхности твердого тела. Параметры химически активного плазменного потока существенно зависят от расстояния между областью слияния высокознтальпийных плазменных струй и зоной воздействия плазменного потока на поверхность твердого тела. При этом изменяется температура, скорость потока, его химический состав и, соответственно, изменяются условия взаимодействия плазменного потока с поверхностью, что позволяет управлять параметрами процесса в очень широких пределах. Это существенно расширяет асФормула изобретения 1, СПОСОБ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА, при котором формируют химически активный поток низкотемпературной плазмы, воздействуют им на поверхность твердого тела и выводят летучие продукты, образующиеся в результате реакции материала поверхности твердого тела с химически активными частицами плазмы, отличающийся тем, что плазменный поток формируют при атмосферном давлении из по меньшей мере одной высокознтальпийной плазменной струи инертного и/или нейтрального газа и дополнительного газового потока, содержащего по меньшей мере один реактивный газ, причем объемный расход дополнительного газового потока выбирают из расчета 5 - 507 от общего расхода газов, образующих плазменный поток, а объемный расход реактивных гасортимент материалов травления и позволяет изменять режимы и механизмы равления, управлять селективностью и анизотропией травления материалов повер5 хн ости. Отсутствие ионной бомбардировки по-. верхности при травлении предложенным способом позволяет не только исключить радиационные нарушения приповерхност10 ного слоя материала, но и обеспечить практически абсолютную селективность травления материалов с различными химическими свойствами. Так через сверхтонкую маску алюминия толщиной 0,05 мкм прово15 дилось травление материала кремния на глубину до 50-100 мкм без нарушения маски, Скорость травления материала поверхности предложенным способом превосходит известные способы 10 — 1000 20 раз и является рекордной, Предложенный способ реализован на специализированной установке динамической плазменной обработки, изготовленной в ИЦ "Плазмодинамика" г.Москва, планиру25 ется промышленный выпуск оборудования совместимого с технологическим оборудованием изготовления СБИС. (56) Плазменная технология в производстве 30 СБИС./Под ред. Айнспрука Н. и Брауна Д., M.: Мир, 1987., с. 469. Plasma jet dry etching using different electrode Configurations. А.М,Barklund. et, J,×añ. Scl. Technol. А9/3/, Мау/June, 35 1991, рр.1055 — 1057, зов в дополнительном потоке выбирают не менее 0,5 от общего расхода газов и воздействуют на каждый обрабатываемый участок поверхности твердого тела плазменным потоком по меньшей мере один раэ при их относительном перемещении со скоростью ч, определяемой из условия D 0 — <ч <— rmax ге>л где D - диаметр плазменного потока в зоне воздействия на поверхность твердого тела, 50 м гтах - максимальное время нахождения участка поверхности твердого тела в зоне плазменного потока при одном прохождении, определяемое из условия максимально допустимого его нагрева, с: г л - минимальное время нахождения участка поверхности в зоне плазменного потока при одном прохождении, 16 2003201 15 за которое на поверхность поступает 102О / 2 химически активных частиц, с. 2. Способ no n.1, отличающийся тем, что плазменный поток формируют путем введения дополнительного газового пото- . ка в область истечения.из сопла по меньшей мере одной высокоэнтальпийной плазменной струи инертного и/или нейт- 10 рального газа. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что плазменный поток формируют путем введения дополнительного газового 15 потока в область слияния по меньшей мере двух высокознтальпийных плазменных струй инертного и/или нейтрального газа. 4. Способ по пп,1 — 3, отличающийся тем, что воздействуют на каждый последующий участок поверхности твердого тела, сдвигая плазменный поток или твердое тело на величину, не превышающую О. 5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем. что в качестве реактивного газа используют пары галогеносодержащих соединений. 20032О1 2ОО32О Заказ 3236 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 30! ф Редактор H.Ñåìåíîâà Составитель П,Кулик Техред M.Моргентал Корректор M.Äeì÷èê Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035; Москва, Ж-35, Раушскэя наб., 4/5
