Preview

Машиностроение и компьютерные технологии

Расширенный поиск

Возможности плазмохимического травления стекла по диодной схеме

https://doi.org/10.24108/1117.0001324

Полный текст:

Аннотация

Рассмотрены технологические возможности повышения производительности плазмохимического травления (ПХТ) силикатных стекол через хромовую маску на установке с вынесенным планарным индуктором, формирующим высокочастотную диодную систему. Рассмотрен случай, когда индуктор в виде спиральной антенны расположен над заготовкой.

Аналитически исследованы этапы процесса ПХТ и определены лимитирующие воздействия каждого из этапов, влияющие на скорость травления и качество обработанной поверхности. Показано, что в условиях применения установок рассмотренного типа, лимитирующим по качеству подвергнутой ПХТ поверхности является этап отвода продуктов травления от заготовки, а лимитирующим по производительности травления является этап формирования химически активных частиц (ХАЧ) в плазме.

Сопоставление аналитических результатов с экспериментальными данными указывает на то, что в рассмотренных условиях формируется плазма низкой плотности и высокого давления. Экспериментально исследовалось влияние расположения обрабатываемой поверхности и рабочего давления в камере на скорость травления и особенности формирования травленой поверхности. В качестве обрабатываемого материала исследовались заготовки фотошаблонов интегральных микросхем из силикатного стекла с хромовым покрытием. Маску для ПХТ создавали методом электронно-лучевой литографии.

Экспериментально установлено, что при расположении образца в плазме обрабатываемой поверхностью, направленной “вниз” глубина травления оказывается на 5-10% больше глубины травления поверхности, направленной “вверх”. Также установлено, что увеличение подачи газов в два раза приводит к увеличению глубины травления также в два раза.

При проведении оптико-микроскопического исследования подвергнутых травлению поверхностей образцов обнаружены участки, покрытые зелёным или коричневым налётом. Предположительно это эффект обратного осаждения маски в виде соединений CrF3, CrF4, что говорит о необходимости поиска замены хромовой маски.

Для силикатного стекла, близкого по составу к оптическому стеклу марки К8, получены скорости травления 45 - 90 нм/мин, что позволяет использовать ПХТ на установках с вынесенным индуктором, реализующих высокочастотную диодную схему, в качестве способа формирования микрорельефа дифракционных и голограммных оптических элементов глубиной 400-500 нм.

Об авторах

К. Н. Бугорков
Филиал ФГУП "ЦЭНКИ" - "НИИ Прикладной механики имени В.И.Кузнецова", Москва
Россия

Бугорков Константин Николаевич

Заместитель начальника технологического отделения



Г. Р. Сагателян
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Сагателян Гайк Рафаэлович

Доктор технических наук, профессор



Список литературы

1. Коновалов С.Ф., Пономарев Ю.А., Майоров Д.В., Подчезерцев В.П., Сидоров А.Г. Гибридные микроэлектромеханические гироскопы и акселерометры // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2011. № 10. С. 1¬¬–21. Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/219257.html (дата обращения 11.12.2017).

2. Spierings G.A.C.M. Wet chemical etching of silicate glasses in hydrofluoric acid based solutions // J. of Materials Science. 1993. Vol. 28. Iss. 23. Pp. 6261–6273. DOI: 10.1007/BF01352182

3. Галперин В.А., Данилкин Е.В., Мочалов А.И. Процессы плазменного травления в микро- и нанотехнологиях [Электронный ресурс]: учебное пособие / Под ред. С.П. Тимошенкова. 3-е изд. (эл.). М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. 286 с. Режим доступа: http://znanium.com/bookread2.php?book=539829&spec=1 (дата обращения 04.11.2017).

4. Одиноков С.Б., Сагателян Г.Р., Ковалёв М.С. Расчет, конструирование и изготовление дифракционных и голограммных оптических элементов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 121 с.

5. Сагателян Г.Р., Новоселов К.Л., Шишлов А.В., Щукин С.А. Совершенствование технологического процесса изготовления пластины маятникового акселерометра // Естественные и технические науки. 2012. № 6(62). С. 369–375.

6. Ветошкин В.М. Экспериментальная установка для исследования вакуумно-плазменных процессов обработки кварца: дис. … канд. техн. наук. Ижевск, 2009. 142 с.

7. Low-pressure plasma. Режим доступа: https://www.plasma.com/en/plasmatechnik/low-pressure-plasma/ (дата обращения 26.10.2017).

8. Бугорков К.Н., Сагателян Г.Р. Плазмохимическое травление стекла с применением высокочастотной диодной системы // Естественные и технические науки. 2017. № 8(110). С. 87–91.

9. Киреев В.Ю., Данилин Б.С., Кузнецов В.И. Плазмохимическое и ионно-химическое травление микроструктур. М.: Радио и связь, 1983. 126 с.

10. Zhuoxing Luo. RF plasma etching with a DC bias: doct. diss. Lubbock: Texas Tech Univ., 1994. 126 p.

11. Chabert P., Braithwaite N. Physics of radio-frequency plasmas. Camb.: Camb. Univ. Press, Cambridge, 2011. 385 p.

12. Lieberman M.A., Lichtenberg A.J. Principles of plasma discharges and materials processing. 2nd ed. Hoboken: Wiley-Interscience, 2005. 757 p.

13. Lieberman M.A. A mini-course on the principles of plasma discharges. Berk.: Univ. of California, 2003. 111 p.

14. Dudin S.V., Zykov A.V., Dahov A.N., Farenik V.I. Experimental research of ICP reactor for plasma-chemical etching // Problems of Atomic Science and Technology. Ser.: Plasma Physics (12). 2006. № 6. Pp. 189-191.

15. Taylor & Hobson: каталог продукции. Режим доступа: http://taylor-hobson.ru/ katalog-produktcii.html?start=9 (дата обращения 26.10.2017).

16. Herbstein F.H., Kapon M., Reisner G.M. Crystal structures of chromium (III) fluoride trihydrate and chromium (III) fluoride pentahydrate. Structural chemistry of hydrated transition metal fluorides. Thermal decomposition of chromium (III) fluoride nonhydrate // Z. für Kristallographie. 1985. Bd 171. No. 1-4. S. 209-224. DOI: 10.1524/zkri.1985.171.14.209

17. Химическая энциклопедия / Зефиров Н.С. (гл. ред.) и др. Т. 5. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. 783 с.


Для цитирования:


Бугорков К.Н., Сагателян Г.Р. Возможности плазмохимического травления стекла по диодной схеме. Машиностроение и компьютерные технологии. 2017;(11):44-63. https://doi.org/10.24108/1117.0001324

For citation:


Bugorkov K.N., Saghatelyan H.R. Diode Circuit-based Glass Plasma-Chemical Etching Capabilities. Mechanical Engineering and Computer Science. 2017;(11):44-63. (In Russ.) https://doi.org/10.24108/1117.0001324

Просмотров: 228


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-9278 (Online)