Jeden úvod
Leptanie v procese výroby integrovaného obvodu sa delí na:
-Mokré leptanie;
- Suché leptanie.
V prvých dňoch bolo mokré leptanie široko používané, ale kvôli jeho obmedzeniam v riadení šírky čiary a smerovosti leptania väčšina procesov po 3 μm používa suché leptanie. Mokré leptanie sa používa iba na odstránenie určitých vrstiev špeciálnych materiálov a čistenie zvyškov.
Suché leptanie sa vzťahuje na proces použitia plynných chemických leptadiel na reakciu s materiálmi na plátku, aby sa odleptala časť materiálu, ktorá sa má odstrániť, a vytvorili sa prchavé reakčné produkty, ktoré sa potom extrahujú z reakčnej komory. Leptadlo sa zvyčajne vytvára priamo alebo nepriamo z plazmy leptacieho plynu, takže suché leptanie sa tiež nazýva plazmové leptanie.
1.1 Plazma
Plazma je plyn v slabo ionizovanom stave tvorený žiarivým výbojom leptacieho plynu pôsobením vonkajšieho elektromagnetického poľa (napríklad generovaného vysokofrekvenčným zdrojom energie). Zahŕňa elektróny, ióny a neutrálne aktívne častice. Medzi nimi môžu aktívne častice priamo chemicky reagovať s leptaným materiálom, aby sa dosiahlo leptanie, ale táto čistá chemická reakcia sa zvyčajne vyskytuje len vo veľmi malom počte materiálov a nie je smerová; keď majú ióny určitú energiu, môžu byť vyleptané priamym fyzikálnym rozprašovaním, ale rýchlosť leptania tejto čistej fyzikálnej reakcie je extrémne nízka a selektivita je veľmi slabá.
Väčšina plazmového leptania je dokončená za účasti aktívnych častíc a iónov súčasne. V tomto procese má bombardovanie iónmi dve funkcie. Jedným z nich je zničenie atómových väzieb na povrchu leptaného materiálu, čím sa zvýši rýchlosť, akou s ním neutrálne častice reagujú; druhým je oklepanie reakčných produktov usadených na reakčnom rozhraní, aby sa uľahčilo leptaniu úplný kontakt s povrchom leptaného materiálu, takže leptanie pokračuje.
Reakčné produkty usadené na bočných stenách leptanej štruktúry nemožno účinne odstrániť smerovým iónovým bombardovaním, čím sa blokuje leptanie bočných stien a vytvára sa anizotropné leptanie.
Druhý proces leptania
2.1 Mokré leptanie a čistenie
Mokré leptanie je jednou z prvých technológií používaných pri výrobe integrovaných obvodov. Hoci väčšina procesov mokrého leptania bola nahradená anizotropným suchým leptaním kvôli jeho izotropnému leptaniu, stále hrá dôležitú úlohu pri čistení nekritických vrstiev väčších rozmerov. Najmä pri leptaní zvyškov odstraňovania oxidov a odstraňovaní epidermy je účinnejšie a hospodárnejšie ako suché leptanie.
Predmety mokrého leptania zahŕňajú najmä oxid kremičitý, nitrid kremíka, monokryštálový kremík a polykryštalický kremík. Mokré leptanie oxidu kremičitého zvyčajne používa kyselinu fluorovodíkovú (HF) ako hlavný chemický nosič. Na zlepšenie selektivity sa v procese používa zriedená kyselina fluorovodíková pufrovaná fluoridom amónnym. Aby sa zachovala stabilita hodnoty pH, môže sa pridať malé množstvo silnej kyseliny alebo iných prvkov. Dopovaný oxid kremičitý podlieha korózii ľahšie ako čistý oxid kremičitý. Mokré chemické odstraňovanie sa používa hlavne na odstránenie fotorezistu a tvrdej masky (nitrid kremíka). Horúca kyselina fosforečná (H3PO4) je hlavná chemická kvapalina používaná na mokré chemické stripovanie na odstránenie nitridu kremíka a má dobrú selektivitu pre oxid kremičitý.
Mokré čistenie je podobné mokrému leptaniu a hlavne odstraňuje znečisťujúce látky z povrchu kremíkových doštičiek prostredníctvom chemických reakcií, vrátane častíc, organických látok, kovov a oxidov. Hlavným prúdom mokrého čistenia je mokrá chemická metóda. Hoci chemické čistenie môže nahradiť mnohé metódy mokrého čistenia, neexistuje metóda, ktorá by mohla úplne nahradiť mokré čistenie.
Medzi bežne používané chemikálie na mokré čistenie patrí kyselina sírová, kyselina chlorovodíková, kyselina fluorovodíková, kyselina fosforečná, peroxid vodíka, hydroxid amónny, fluorid amónny atď. V praktických aplikáciách sa jedna alebo viac chemikálií zmiešava s deionizovanou vodou v určitom pomere podľa potreby vytvorte čistiaci roztok, ako je SC1, SC2, DHF, BHF atď.
Čistenie sa často používa v procese pred ukladaním oxidového filmu, pretože príprava oxidového filmu musí byť vykonaná na absolútne čistom povrchu kremíkovej dosky. Bežný proces čistenia kremíkovej doštičky je nasledujúci:
2.2 Suché leptanie aČistenie
2.2.1 Suché leptanie
Suché leptanie v priemysle označuje hlavne plazmové leptanie, ktoré využíva plazmu so zvýšenou aktivitou na leptanie špecifických látok. Systém zariadení vo veľkých výrobných procesoch využíva nízkoteplotnú nerovnovážnu plazmu.
Plazmové leptanie využíva hlavne dva režimy výboja: kapacitne viazaný výboj a indukčne viazaný výboj
V režime kapacitne viazaného výboja: plazma je generovaná a udržiavaná v dvoch paralelných doskových kondenzátoroch pomocou externého vysokofrekvenčného (RF) napájacieho zdroja. Tlak plynu je zvyčajne niekoľko militorrov až desiatky militorrov a rýchlosť ionizácie je menšia ako 10-5. V režime indukčne viazaného výboja: vo všeobecnosti pri nižšom tlaku plynu (desiatky militorrov) je plazma generovaná a udržiavaná indukčne viazanou vstupnou energiou. Rýchlosť ionizácie je zvyčajne väčšia ako 10-5, preto sa nazýva aj plazma s vysokou hustotou. Zdroje plazmy s vysokou hustotou možno získať aj prostredníctvom elektrónovej cyklotrónovej rezonancie a cyklotrónového vlnového výboja. Plazma s vysokou hustotou môže optimalizovať rýchlosť leptania a selektivitu procesu leptania a zároveň znížiť poškodenie leptaním nezávislým riadením toku iónov a energie bombardovania iónmi prostredníctvom externého RF alebo mikrovlnného napájacieho zdroja a RF predpätia na substráte.
Proces suchého leptania je nasledujúci: leptací plyn sa vstrekuje do vákuovej reakčnej komory a po stabilizácii tlaku v reakčnej komore sa plazma generuje rádiofrekvenčným žiarivým výbojom; po dopade vysokorýchlostnými elektrónmi sa rozkladá za vzniku voľných radikálov, ktoré difundujú na povrch substrátu a sú adsorbované. Pri pôsobení bombardovania iónmi adsorbované voľné radikály reagujú s atómami alebo molekulami na povrchu substrátu za vzniku plynných vedľajších produktov, ktoré sú vypúšťané z reakčnej komory. Proces je znázornený na nasledujúcom obrázku:
Procesy suchého leptania možno rozdeliť do nasledujúcich štyroch kategórií:
(1)Fyzikálne naprašovanie leptanie: Spolieha sa hlavne na to, že energetické ióny v plazme bombardujú povrch leptaného materiálu. Počet rozprášených atómov závisí od energie a uhla dopadajúcich častíc. Keď energia a uhol zostanú nezmenené, rýchlosť rozprašovania rôznych materiálov sa zvyčajne líši iba 2 až 3 krát, takže neexistuje žiadna selektivita. Reakčný proces je prevažne anizotropný.
(2)Chemické leptanie: Plazma poskytuje v plynnej fáze leptanie atómov a molekúl, ktoré chemicky reagujú s povrchom materiálu za vzniku prchavých plynov. Táto čisto chemická reakcia má dobrú selektivitu a vykazuje izotropné charakteristiky bez ohľadu na štruktúru mriežky.
Napríklad: Si (tuhý) + 4F → SiF4 (plynný), fotorezist + O (plynný) → CO2 (plynný) + H2O (plynný)
(3)Leptanie poháňané iónovou energiou: Ióny sú častice, ktoré spôsobujú leptanie a častice nesúce energiu. Účinnosť leptania takýchto častíc nesúcich energiu je o viac ako jeden rád vyššia ako účinnosť jednoduchého fyzikálneho alebo chemického leptania. Spomedzi nich je jadrom riadenia procesu leptania optimalizácia fyzikálnych a chemických parametrov procesu.
(4)Kompozitné leptanie s iónovou bariérou: Vzťahuje sa hlavne na vytváranie polymérnej bariérovej ochrannej vrstvy kompozitnými časticami počas procesu leptania. Plazma vyžaduje takú ochrannú vrstvu, aby sa zabránilo reakcii leptania bočných stien počas procesu leptania. Napríklad pridanie leptania C ku Cl a Cl2 môže počas leptania vytvoriť vrstvu chlóruhľovodíkovej zlúčeniny, ktorá chráni bočné steny pred leptaním.
2.2.1 Chemické čistenie
Chemické čistenie sa týka hlavne plazmového čistenia. Ióny v plazme sa používajú na bombardovanie čisteného povrchu a atómy a molekuly v aktivovanom stave interagujú s čisteným povrchom tak, aby odstránili a popolali fotorezist. Na rozdiel od suchého leptania parametre procesu chemického čistenia zvyčajne nezahŕňajú smerovú selektivitu, takže návrh procesu je pomerne jednoduchý. Vo veľkých výrobných procesoch sa ako hlavné teleso reakčnej plazmy používajú najmä plyny na báze fluóru, kyslík alebo vodík. Okrem toho pridanie určitého množstva argónovej plazmy môže zvýšiť účinok bombardovania iónmi, čím sa zlepší účinnosť čistenia.
V procese chemického čistenia plazmou sa zvyčajne používa metóda vzdialenej plazmy. Je to preto, že v čistiacom procese sa očakáva zníženie bombardovacieho účinku iónov v plazme, aby sa kontrolovalo poškodenie spôsobené bombardovaním iónmi; a zvýšená reakcia chemických voľných radikálov môže zlepšiť účinnosť čistenia. Vzdialená plazma môže používať mikrovlny na vytvorenie stabilnej plazmy s vysokou hustotou mimo reakčnej komory, čím sa generuje veľké množstvo voľných radikálov, ktoré vstupujú do reakčnej komory, aby sa dosiahla reakcia potrebná na čistenie. Väčšina zdrojov plynu na chemické čistenie v priemysle používa plyny na báze fluóru, ako je NF3, a viac ako 99 % NF3 sa rozkladá v mikrovlnnej plazme. V procese chemického čistenia nedochádza takmer k žiadnemu efektu bombardovania iónmi, takže je výhodné chrániť kremíkový plátok pred poškodením a predĺžiť životnosť reakčnej komory.
Tri zariadenia na mokré leptanie a čistenie
3.1 Stroj na čistenie plátkov tankového typu
Stroj na čistenie plátkov žľabového typu sa skladá hlavne z prevodového modulu prenosovej skrine plátku s predným otváraním, prenosového modulu na nakladanie/vykladanie plátkov, modulu nasávania odpadového vzduchu, modulu nádrže na chemickú kvapalinu, modulu nádrže na deionizovanú vodu, sušiacej nádrže modul a riadiaci modul. Dokáže vyčistiť viacero škatúľ s oblátkami súčasne a môže dosiahnuť vyschnutie a vysušenie oblátok.
3.2 Trench Wafer Etcher
3.3 Zariadenie na mokré spracovanie jednej oblátky
Podľa rôznych účelov procesu možno zariadenie na mokré spracovanie jednej oblátky rozdeliť do troch kategórií. Prvou kategóriou sú zariadenia na čistenie jednotlivých plátkov, ktorých ciele čistenia zahŕňajú častice, organické látky, prirodzenú vrstvu oxidu, kovové nečistoty a iné znečisťujúce látky; druhou kategóriou je zariadenie na čistenie jednotlivých plátkov, ktorých hlavným účelom procesu je odstrániť častice na povrchu plátku; treťou kategóriou je zariadenie na leptanie jednotlivých plátkov, ktoré sa používa hlavne na odstraňovanie tenkých vrstiev. Podľa rôznych účelov procesu možno jednotlivé zariadenia na leptanie plátkov rozdeliť do dvoch typov. Prvým typom je zariadenie na mierne leptanie, ktoré sa používa hlavne na odstránenie vrstiev poškodenia povrchového filmu spôsobených implantáciou vysokoenergetických iónov; druhým typom je zariadenie na odstraňovanie obetnej vrstvy, ktoré sa používa hlavne na odstraňovanie bariérových vrstiev po zriedení plátku alebo chemickom mechanickom leštení.
Z hľadiska celkovej architektúry stroja je základná architektúra všetkých typov zariadení na mokré spracovanie s jedným plátkom podobná, vo všeobecnosti pozostáva zo šiestich častí: hlavný rám, systém na prenos plátkov, komorový modul, modul dodávky a prenosu chemickej kvapaliny, softvérový systém a elektronický riadiaci modul.
3.4 Zariadenie na čistenie jednotlivých plátkov
Zariadenie na čistenie jednotlivých plátkov je navrhnuté na základe tradičnej metódy čistenia RCA a jeho procesným účelom je čistenie častíc, organických látok, prírodnej oxidovej vrstvy, kovových nečistôt a iných znečisťujúcich látok. Pokiaľ ide o procesnú aplikáciu, zariadenie na čistenie jednotlivých plátkov sa v súčasnosti široko používa v predných a zadných procesoch výroby integrovaných obvodov, vrátane čistenia pred a po vytvorení filmu, čistenia po plazmovom leptaní, čistenia po implantácii iónov, čistenia po chemickom mechanické leštenie a čistenie po nanesení kovov. Okrem vysokoteplotného procesu kyseliny fosforečnej je zariadenie na čistenie jedného plátku v zásade kompatibilné so všetkými čistiacimi procesmi.
3.5 Zariadenie na leptanie jednotlivých plátkov
Účelom procesu zariadenia na leptanie jednotlivých plátkov je hlavne leptanie tenkého filmu. Podľa účelu procesu ho možno rozdeliť do dvoch kategórií, a to zariadenie na ľahké leptanie (používané na odstránenie vrstvy poškodenia povrchového filmu spôsobenej implantáciou vysokoenergetických iónov) a zariadenie na odstraňovanie obetnej vrstvy (používané na odstránenie bariérovej vrstvy po plátku). riedenie alebo chemické mechanické leštenie). Materiály, ktoré je potrebné v procese odstrániť, vo všeobecnosti zahŕňajú vrstvy kremíka, oxidu kremičitého, nitridu kremíka a kovového filmu.
Štyri zariadenia na suché leptanie a čistenie
4.1 Klasifikácia zariadení na plazmové leptanie
Okrem zariadenia na leptanie iónovým rozprašovaním, ktoré je blízke čisto fyzikálnej reakcii, a zariadenia na odstraňovanie gumy, ktoré je blízke čistej chemickej reakcii, možno plazmové leptanie zhruba rozdeliť do dvoch kategórií podľa rôznych technológií generovania a riadenia plazmy:
-Kapacitne viazaná plazma (CCP) leptanie;
- Leptanie indukčne viazanou plazmou (ICP).
4.1.1 CCP
Kapacitne viazané plazmové leptanie slúži na pripojenie vysokofrekvenčného napájacieho zdroja k jednej alebo obom z hornej a dolnej elektródy v reakčnej komore a plazma medzi dvoma doskami tvorí kondenzátor v zjednodušenom ekvivalentnom obvode.
Existujú dve prvé takéto technológie:
Jedným z nich je skoré plazmové leptanie, ktoré spája vysokofrekvenčný napájací zdroj s hornou elektródou a spodná elektróda, kde sa nachádza plátok, je uzemnená. Pretože takto vytvorená plazma nevytvorí dostatočne hrubý iónový obal na povrchu plátku, energia bombardovania iónmi je nízka a zvyčajne sa používa v procesoch, ako je leptanie kremíka, ktoré používajú aktívne častice ako hlavné leptadlo.
Druhým je skoré reaktívne iónové leptanie (RIE), ktoré spája RF napájanie so spodnou elektródou, kde sa nachádza plátok, a uzemňuje hornú elektródu väčšou plochou. Táto technológia môže vytvoriť hrubší iónový obal, ktorý je vhodný pre procesy dielektrického leptania, ktoré vyžadujú vyššiu energiu iónov na účasť v reakcii. Na základe skorého reaktívneho iónového leptania sa pridá jednosmerné magnetické pole kolmé na RF elektrické pole, aby sa vytvoril drift ExB, ktorý môže zvýšiť pravdepodobnosť kolízie elektrónov a častíc plynu, čím sa účinne zlepší koncentrácia plazmy a rýchlosť leptania. Toto leptanie sa nazýva reaktívne iónové leptanie zosilnené magnetickým poľom (MERIE).
Vyššie uvedené tri technológie majú spoločnú nevýhodu, to znamená, že koncentráciu v plazme a jej energiu nemožno riadiť oddelene. Napríklad, aby sa zvýšila rýchlosť leptania, metóda zvýšenia RF výkonu sa môže použiť na zvýšenie koncentrácie plazmy, ale zvýšený RF výkon nevyhnutne povedie k zvýšeniu energie iónov, čo spôsobí poškodenie zariadení na oblátka. V poslednom desaťročí si technológia kapacitnej väzby osvojila dizajn viacerých RF zdrojov, ktoré sú pripojené k hornej a dolnej elektróde, respektíve k spodnej elektróde.
Výberom a zosúladením rôznych RF frekvencií, plochy elektród, rozstupu, materiálov a ďalších kľúčových parametrov sú navzájom koordinované, koncentrácia plazmy a energia iónov môžu byť čo najviac oddelené.
4.1.2 ICP
Leptanie s indukčne viazanou plazmou spočíva v umiestnení jednej alebo viacerých sád cievok pripojených k vysokofrekvenčnému napájaciemu zdroju na alebo okolo reakčnej komory. Striedavé magnetické pole generované vysokofrekvenčným prúdom v cievke vstupuje do reakčnej komory cez dielektrické okno, aby urýchlilo elektróny, čím sa generuje plazma. V zjednodušenom ekvivalentnom obvode (transformátor) je cievka indukčnosťou primárneho vinutia a plazma je indukčnosťou sekundárneho vinutia.
Tento spôsob spájania môže dosiahnuť koncentráciu v plazme, ktorá je o viac ako jeden rád vyššia ako kapacitná väzba pri nízkom tlaku. Okrem toho je druhý vysokofrekvenčný napájací zdroj pripojený k umiestneniu plátku ako napájací zdroj s predpätím na poskytovanie energie bombardovania iónmi. Preto koncentrácia iónov závisí od zdroja napájania cievky a energia iónov závisí od predpätia napájania, čím sa dosiahne dôkladnejšie oddelenie koncentrácie a energie.
4.2 Zariadenie na plazmové leptanie
Takmer všetky leptadlá v suchom leptaní sú priamo alebo nepriamo generované z plazmy, takže suché leptanie sa často nazýva plazmové leptanie. Plazmové leptanie je typ plazmového leptania v širšom zmysle. V dvoch skorších konštrukciách reaktorov s plochými doskami je jedným uzemniť platňu, kde sa nachádza plátok a druhá platňa je pripojená k zdroju RF; druhý je opak. V prvom prípade je plocha uzemnenej dosky zvyčajne väčšia ako plocha dosky pripojenej k RF zdroju a tlak plynu v reaktore je vysoký. Iónový obal vytvorený na povrchu plátku je veľmi tenký a zdá sa, že plátok je „ponorený“ v plazme. Leptanie je ukončené hlavne chemickou reakciou medzi aktívnymi časticami v plazme a povrchom leptaného materiálu. Energia bombardovania iónmi je veľmi malá a jej účasť na leptaní je veľmi nízka. Tento dizajn sa nazýva režim plazmového leptania. V inom dizajne, pretože stupeň účasti iónového bombardovania je relatívne veľký, sa nazýva režim reaktívneho iónového leptania.
4.3 Zariadenie na reaktívne iónové leptanie
Reaktívne iónové leptanie (RIE) označuje proces leptania, pri ktorom sa aktívne častice a nabité ióny zúčastňujú procesu súčasne. Medzi aktívnymi časticami sú hlavne neutrálne častice (známe aj ako voľné radikály) s vysokou koncentráciou (asi 1 % až 10 % koncentrácie plynu), ktoré sú hlavnými zložkami leptadla. Produkty vznikajúce chemickou reakciou medzi nimi a leptaným materiálom sa buď odparia a priamo extrahujú z reakčnej komory, alebo sa hromadia na leptanom povrchu; zatiaľ čo nabité ióny sú v nižšej koncentrácii (10-4 až 10-3 koncentrácie plynu) a sú urýchľované elektrickým poľom iónového obalu vytvoreného na povrchu plátku, aby bombardovali leptaný povrch. Nabité častice majú dve hlavné funkcie. Jedným z nich je zničenie atómovej štruktúry leptaného materiálu, čím sa urýchli rýchlosť, akou s ním aktívne častice reagujú; druhým je bombardovanie a odstraňovanie nahromadených reakčných produktov tak, aby leptaný materiál bol v úplnom kontakte s aktívnymi časticami, aby leptanie pokračovalo.
Pretože ióny sa priamo nezúčastňujú na leptacej reakcii (alebo tvoria veľmi malý podiel, ako je fyzické odstraňovanie bombardovania a priame chemické leptanie aktívnych iónov), prísne vzaté, vyššie uvedený proces leptania by sa mal nazývať leptanie za pomoci iónov. Názov reaktívne iónové leptanie nie je presný, no používa sa dodnes. Najstaršie zariadenie RIE bolo uvedené do používania v 80. rokoch 20. storočia. Vďaka použitiu jediného RF napájacieho zdroja a relatívne jednoduchej konštrukcii reakčnej komory má obmedzenia z hľadiska rýchlosti leptania, rovnomernosti a selektivity.
4.4 Zariadenie na reaktívne iónové leptanie so zvýšeným magnetickým poľom
Zariadenie MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) je leptacie zariadenie, ktoré je skonštruované pridaním jednosmerného magnetického poľa do plochého zariadenia RIE a je určené na zvýšenie rýchlosti leptania.
Zariadenie MERIE bolo uvedené do používania vo veľkom meradle v 90-tych rokoch, keď sa zariadenie na leptanie jedného plátku stalo hlavným zariadením v priemysle. Najväčšou nevýhodou zariadení MERIE je, že nehomogenita priestorového rozloženia koncentrácie plazmy spôsobená magnetickým poľom povedie k rozdielom prúdu alebo napätia v zariadení s integrovaným obvodom a tým k poškodeniu zariadenia. Keďže toto poškodenie je spôsobené okamžitou nehomogenitou, rotácia magnetického poľa ho nedokáže odstrániť. Keďže veľkosť integrovaných obvodov sa neustále zmenšuje, poškodenie ich zariadení je čoraz citlivejšie na nehomogenitu plazmy a technológia zvyšovania rýchlosti leptania zosilňovaním magnetického poľa bola postupne nahradená technológiou plošného reaktívneho iónového leptania multi-RF napájania, ktorá je technológia kapacitne viazaného plazmového leptania.
4.5 Kapacitne viazané plazmové leptacie zariadenie
Leptacie zariadenie s kapacitne viazanou plazmou (CCP) je zariadenie, ktoré generuje plazmu v reakčnej komore prostredníctvom kapacitnej väzby privedením vysokofrekvenčného (alebo jednosmerného) napájania na elektródovú platňu a používa sa na leptanie. Jeho leptací princíp je podobný ako pri reaktívnych iónových leptacích zariadeniach.
Zjednodušený schematický diagram zariadenia na leptanie CCP je uvedený nižšie. Vo všeobecnosti používa dva alebo tri RF zdroje rôznych frekvencií a niektoré používajú aj jednosmerné napájanie. Frekvencia RF napájacieho zdroja je 800kHz~162MHz a bežne používané sú 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz a 60MHz. RF zdroje s frekvenciou 2MHz alebo 4MHz sa zvyčajne nazývajú nízkofrekvenčné RF zdroje. Vo všeobecnosti sú pripojené k spodnej elektróde, kde sa nachádza plátok. Sú účinnejšie pri riadení energie iónov, preto sa nazývajú aj predpäté napájacie zdroje; RF zdroje s frekvenciou nad 27MHz sa nazývajú vysokofrekvenčné RF zdroje. Môžu byť pripojené buď k hornej elektróde alebo k spodnej elektróde. Sú účinnejšie pri kontrole koncentrácie v plazme, preto sa nazývajú aj zdroje napájania. 13MHz RF zdroj je v strede a všeobecne sa predpokladá, že má obe vyššie uvedené funkcie, ale je relatívne slabší. Všimnite si, že hoci plazmatická koncentrácia a energia môžu byť v určitom rozsahu upravené silou RF zdrojov rôznych frekvencií (tzv. decoupling efekt), vzhľadom na charakteristiky kapacitnej väzby ich nemožno nastavovať a ovládať úplne nezávisle.
Distribúcia energie iónov má významný vplyv na detailný výkon leptania a poškodenia zariadenia, takže vývoj technológie na optimalizáciu distribúcie energie iónov sa stal jedným z kľúčových bodov pokročilých leptacích zariadení. V súčasnosti medzi technológie, ktoré sa úspešne používajú vo výrobe, patrí multi-RF hybridný pohon, jednosmerná superpozícia, RF kombinovaná s jednosmerným pulzným predpätím a synchrónny pulzný RF výstup predpätia a zdroja napájania.
Leptacie zariadenie CCP je jedným z dvoch najpoužívanejších typov zariadení na plazmové leptanie. Používa sa hlavne v procese leptania dielektrických materiálov, ako je leptanie bočnej steny brány a tvrdej masky v prednej fáze procesu logického čipu, leptanie kontaktných otvorov v strednom štádiu, leptanie mozaiky a hliníkovej podložky v zadnej fáze, ako aj leptanie hlbokých výkopov, hlbokých otvorov a kontaktných otvorov v kabeláži v procese 3D flash pamäťových čipov (ako príklad berieme štruktúru nitrid kremíka/oxid kremíka).
Zariadenia na leptanie CCP musia čeliť dvom hlavným výzvam a smerom k zlepšeniu. Po prvé, pri aplikácii extrémne vysokej iónovej energie vyžaduje schopnosť leptania štruktúr s vysokým pomerom strán (ako je leptanie otvorov a drážok 3D flash pamäte pomer vyšší ako 50:1). Súčasný spôsob zvýšenia predpätia na zvýšenie energie iónov využíva vysokofrekvenčné napájacie zdroje s výkonom až 10 000 wattov. Vzhľadom na veľké množstvo generovaného tepla je potrebné neustále zlepšovať technológiu chladenia a regulácie teploty reakčnej komory. Po druhé, je potrebný prielom vo vývoji nových leptacích plynov, aby sa zásadne vyriešil problém leptacej schopnosti.
4.6 Zariadenia na leptanie s indukčne viazanou plazmou
Leptacie zariadenie s indukčne viazanou plazmou (ICP) je zariadenie, ktoré spája energiu vysokofrekvenčného zdroja energie do reakčnej komory vo forme magnetického poľa cez indukčnú cievku, čím generuje plazmu na leptanie. Jeho princíp leptania patrí tiež k zovšeobecnenému reaktívnemu iónovému leptaniu.
Existujú dva hlavné typy návrhov plazmových zdrojov pre ICP leptacie zariadenia. Jedným z nich je technológia transformátorovej plazmy (TCP) vyvinutá a vyrobená spoločnosťou Lam Research. Jeho indukčná cievka je umiestnená na rovine dielektrického okna nad reakčnou komorou. 13,56 MHz RF signál generuje striedavé magnetické pole v cievke, ktoré je kolmé na dielektrické okno a radiálne sa rozbieha s osou cievky ako v strede.
Magnetické pole vstupuje do reakčnej komory cez dielektrické okno a striedavé magnetické pole generuje striedavé elektrické pole paralelné s dielektrickým oknom v reakčnej komore, čím sa dosiahne disociácia leptacieho plynu a generovanie plazmy. Keďže tento princíp možno chápať ako transformátor s indukčnou cievkou ako primárnym vinutím a plazmou v reakčnej komore ako sekundárnym vinutím, je podľa toho pomenované ICP leptanie.
Hlavnou výhodou technológie TCP je, že štruktúra sa dá ľahko zväčšiť. Napríklad z 200 mm plátku na 300 mm plátok môže TCP zachovať rovnaký efekt leptania jednoduchým zväčšením veľkosti cievky.
Ďalším dizajnom plazmového zdroja je technológia oddeleného plazmového zdroja (DPS) vyvinutá a vyrobená spoločnosťou Applied Materials, Inc. zo Spojených štátov amerických. Jeho indukčná cievka je trojrozmerne navinutá na pologuľovom dielektrickom okne. Princíp generovania plazmy je podobný vyššie uvedenej technológii TCP, ale účinnosť disociácie plynu je relatívne vysoká, čo vedie k získaniu vyššej koncentrácie plazmy.
Pretože účinnosť indukčnej väzby na generovanie plazmy je vyššia ako účinnosť kapacitnej väzby a plazma sa generuje hlavne v oblasti blízko dielektrického okna, jej plazmatická koncentrácia je v podstate určená výkonom zdroja napájania pripojeného k induktoru. cievka a energia iónov v iónovom plášti na povrchu doštičky je v podstate určená výkonom predpätia, takže koncentrácia a energia iónov môžu byť nezávisle kontrolované, čím sa dosiahne oddelenie.
ICP leptacie zariadenie je jedným z dvoch najpoužívanejších typov zariadení na plazmové leptanie. Používa sa hlavne na leptanie silikónových plytkých rýh, germánia (Ge), polysilikónových bránových konštrukcií, kovových bránových konštrukcií, napínaného kremíka (Strined-Si), kovových drôtov, kovových podložiek (Pads), mozaikových leptacích kovových tvrdých masiek a viacerých procesov v viacnásobná zobrazovacia technológia.
Okrem toho so vzostupom trojrozmerných integrovaných obvodov, obrazových snímačov CMOS a mikro-elektro-mechanických systémov (MEMS), ako aj s rýchlym nárastom používania priechodných kremíkových priechodov (TSV), veľkých šikmých otvorov a hlboké kremíkové leptanie s rôznymi morfológiami, mnohí výrobcovia spustili leptacie zariadenia vyvinuté špeciálne pre tieto aplikácie. Jeho charakteristikou je veľká hĺbka leptania (desiatky alebo dokonca stovky mikrónov), takže väčšinou pracuje pri vysokom prietoku plynu, vysokom tlaku a vysokom výkone.
——————————————————————————————————————————————————— ————————————-
Semicera môže poskytnúťgrafitové časti, mäkká/tuhá plsť, diely z karbidu kremíka, CVD diely z karbidu kremíka, aDiely potiahnuté SiC/TaCs do 30 dní.
Ak máte záujem o vyššie uvedené polovodičové produkty,prosím, neváhajte nás kontaktovať prvýkrát.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Čas odoslania: 31. augusta 2024