Aguafuerte Dieléctrica - Comparación de los Procesos del Grabado De Pistas para Grabar El Ácido las Películas Dieléctricas SiO2 de la Tecnología del Plasma de los Instrumentos de Oxford

Temas Revestidos

Reseña
Procesos Dieléctricos del Grabado De Pistas en Diversos Compartimientos
Sistemas Reactivos del Grabado De Pistas (RIE) del Ión y del Grabado De Pistas (PE) del Plasma
altos - densidad - Compartimientos del Plasma (HDP)
     altas - densidad - Fuentes del Plasma
     Los Componentes Anisotrópicos e Isotrópicos
Ventajas del ICP para la Aguafuerte Dieléctrica
Aplicaciones de la Aguafuerte Dieléctrica
altos - densidad - Sistemas del Plasma de los Instrumentos de Oxford
El ICP Basó el Sistema de la Aguafuerte del Bióxido de Silicio de los Instrumentos de Oxford
Usando el ICP Para Grabar El Ácido las Características de Nanoscale
     Mejorar Selectividad con Hidrógeno
     Flux del Ión y Química del Gas Que Controlan Durante Proceso del Grabado De Pistas
Resumen

Reseña

Este papel compara diversos aspectos de la aguafuerte dieléctrica. Las dos técnicas de cabeza para grabar el ácido el dieléctrico se discuten, a saber el diodo RIE y los procesos basados de alta densidad. En el papel pondremos al día los últimos resultados para estas técnicas y también observaremos la importancia creciente de la aguafuerte del nanoscale de películas dieléctricas.

Procesos Dieléctricos del Grabado De Pistas en Diversos Compartimientos

Los procesos dieléctricos del grabado de pistas se han realizado Estos últimos años cada vez más en diversos tipos de compartimientos, dependiendo de los requisitos del grabado de pistas de los clientes y de los apremios presupuestarios. Para la aguafuerte dieléctrica donde no está un programa piloto el tipo del grabado de pistas importante, con la línea anchos razonable (típicamente >1µm), se utiliza el diodo-tipo tradicional compartimientos. Donde está un programa piloto el tipo, con una línea anchos más pequeña (típicamente <1µm), se utilizan los sistemas del alto-densidad-plasma.

El Grabado De Pistas y el Plasma (RIE) Reactivos del Ión Graban El Ácido (PE) Sistemas

El diodo Tradicional, o la paralelo-placa, compartimientos del plasma es establecidos en la industria. los sistemas de la Paralelo-Placa clásico se analizan en dos tipos distintos; éstos se llaman los sistemas del Grabado De Pistas Reactive (RIE) Ion o del Grabado De Pistas (PE) del Plasma. Algunos fabricantes han agregado el aumento magnético a estos sistemas básicos, reducir el flanco pierde y linda el plasma. De estos reactores de dos paralelo-placas los RIE pulsan el sistema han sido el que está adoptado típicamente para la aguafuerte de películas dieléctricas. En un RIE el plasma se genera típicamente en las radiofrecuencias con una potencia del RF en el rango de algunos centenares de vatios, a través al kilovatio. Para la frecuencia que impulsa elegida los electrones en el compartimiento se aceleran preferencial, mientras que los iones son impulsados por los campos electroestáticos medios. El fulminante tramitado reside en el electrodo movido por motor (aumentar la aceleración del ión). El camino libre medio del electrón limita la presión operatoria. Si la presión se baja cerca del nivel en el cual el camino libre medio del electrón se acerca a la separación entre los electrodos (generalmente varios cm) el plasma es no más independiente económicamente. Una ordenación típica de RIE se destaca en el cuadro 1.

Cuadro 1. Diagrama Esquemático de RIE.

altos - densidad - Compartimientos del Plasma (HDP)

se diseñan los altos - densidad - compartimientos del plasma (HDP) para excitar los electrones del plasma en una dirección paralela a los límites del compartimiento. La fuente más común de HDP es el compartimiento inductivo acoplado (ICP) del plasma, que es utilizado por OIPT. En este sistema el plasma es impulsada por un ajuste potencial magnético por una herida de la bobina fuera de las paredes dieléctricas (el diseño típico véase el cuadro 2). La dirección de la corriente del electrón está frente a la de las corrientes de la bobina que son, por diseño, paralelo a las superficies del compartimiento. Cuando se excita el plasma que de este modo el camino libre medio del electrón puede llegar a ser mucho mayor que las dimensiones del compartimiento, y la presión operatoria pueden ser bajadas posteriormente. El límite más inferior de la presión es dictado típicamente por la eficiencia de la fuente determinada. En la mayoría de las plasmas del tratamiento de materiales la calefacción del electrón es sobre todo resistente, y la impedancia del plasma escala con la densidad de las líneas neutrales disponibles para las colisiones inelásticas. Mientras Que la impedancia (presión) se baja así que es la capacidad de la fuente de impulsar el plasma.

Cuadro 2. fuente compatible de OIPT 300m m.

altas - densidad - Fuentes del Plasma

las fuentes de alta densidad permiten que la platina del fulminante sea movida por motor independientemente de la fuente, proporcionando al desemparejamiento importante entre la energía del ión (polarizado del fulminante) y al flux del ión (densidad del plasma impulsada sobre todo por potencia de la fuente). En un ambiente de la plasma-aguafuerte la anisotropía es proporcionada por la aceleración de iones a través de las vainas de plasma, en una dirección normal a la superficie del fulminante.

Los Componentes Anisotrópicos e Isotrópicos

Se maximiza el componente anisotrópico cuando el flux entrante del ión es tan normal como sea posible a la superficie. El componente isotrópico del flux entrante del ión es cualquier termal (típicamente menos de 0,1 eV, comparados a varios cientos el eV para el voltaje de la vaina), o causado por las colisiones de los iones en las vainas con líneas neutrales (elástico o chargeexchange). La Operación en un régimen de baja presión/más de alta densidad proporciona a mucho diluente y vainas menos colisionales, permitiendo obtener un componente más anisotrópico de la aguafuerte.

Ventajas del ICP para la Aguafuerte Dieléctrica

Las ventajas de tramitación primarias del ICP para la aguafuerte dieléctrica son un mejor mando del CD, tipos más altos de la aguafuerte, relaciones de aspecto más altas y una ventana de tramitación mejorada.

El modelar de dieléctricos, especialmente bióxido de silicio, es inherente en la manufactura de los dispositivos de semiconductor modernos, de los guías de ondas ópticos, de la Identificación del RF, del nanoimprint Etc. Debido a energías en enlace más altas que la aguafuerte dieléctrica requiere sistemas químicos agresivos, ión-aumentados, flúor-basados del plasma. Los perfiles Verticales son logrados por la pasivación del flanco, típicamente introduciendo una especie del flúor carbón-que contiene al plasma (e.g., CF, CHF4, CF3).4 8Las Altas energías del ionbombardment se requieren para quitar esta capa del polímero del óxido, así como mezclarse las especies reactivas en el óxido alisan para formar los productos de SiFx.

Aplicaciones de la Aguafuerte Dieléctrica

Las aplicaciones Dieléctricas de la aguafuerte confían típicamente en las influencias competentes de la deposición del polímero y de la aguafuerte de ión reactiva para lograr perfiles verticales, así como grabado de pistas-para parar en capas que son la base. Mientras Que las tallas de la abierto-característica de la duro-máscara se encogen a 0,18 µm o menos, para las aplicaciones del nanoimprint, las relaciones de aspecto están aumentando al 4:1 o más. El ión y el flux radical a la parte inferior de estas características se reduce, debido a colisiones con los flancos de la característica y otras especies presentes en la característica. Los productos del Grabado De Pistas (e.g., SiFOx yyz los CF)x no puedeny difundir de estas características fácilmente, dando por resultado la polimerización excesiva cerca de la parte inferior de la característica que crea características altamente graduadas y transferencia pobre de la máscara.

El tipo Tradicional procesos de RIE se basa típicamente alrededor de CF/CHF43; combinado generalmente con u O2, Él, AR o una permutación. Porque la energía del ión no puede ser aumento independientemente controlado la potencia del RF llevará eventual al daño excesivo de la fotoprotección. Esto limita el tipo del grabado de pistas que puede ser logrado, que se puede aliviar a un cierto grado usando un mejor enfriamiento (que utiliza embridar y el abastecimiento Él a la parte trasera del fulminante). Para el proceso realizado en SEM1 el tipo del grabado de pistas se puede duplicar de 35nm a 70nm usando tal método. Otra manera de aumentar la producción es aumentar talla de tratamiento por lotes. Esto es posible para tallas más pequeñas del fulminante, hasta 100m m, pero para 150m m y encima de la talla de sistema llega a ser excesivo, con las aplicaciones adicionales a través de los compartimientos del Diodo de la uniformidad Etc. del tratamiento por lotes, también, se ejecuta en las presiones generalmente de la orden de los años 10 del mT, para sostener el plasma (véase anterior), éste reduce la anisotropía y las relaciones de aspecto que pueden ser grabadas el ácido.

SEM 1 grabado de pistas del Guía De Ondas de RIE

altos - densidad - Sistemas del Plasma de los Instrumentos de Oxford

OIPT han desarrollado sistemas de alta densidad para abordar muchas de las ediciones relacionadas con el tipo del grabado de pistas, la anisotropía y la dependencia de la relación de aspecto. En un sistema de alta densidad la presión operatoria puede ser mucho más inferior (10mTorr o menos), y la difusibilidad y la movilidad de la especie reactiva correspondientemente más arriba. Además el flux del ión es independientemente armonioso por la potencia de la fuente, para poder aumentar el flux total del ión fuera tanto de un aumento en la energía del ión, potencialmente reduciendo resiste daño.

El Empleo de los sistemas químicos tradicionales (e.g., CF/CHF4) en3 un compartimiento del ICP puede llevar a excesivo resiste baja/daño.

Esto ocurre porque el flux más alto del ión quita demasiado del polímero que protege el resistir. La mayor eficiencia de la disociación, y alto flux del ión de las fuentes del alto-densidad-plasma, permisos el uso de un gas más altamente de polimerización de la alimentación (e.g., CF).4 8Debido a sus presiones operatorias más inferiores (es decir difusibilidades crecientes de la especie) la pared del compartimiento condiciona el juego un papel más importante en compartimientos del ICP. Por ejemplo, a la acumulación del polímero de mando que se regula la temperatura de la pared del compartimiento, velocidad de bombeo se maximiza, más pasos de progresión periódicos de la limpieza del plasma se utilizan antes de tramitar un fulminante.

El ICP Basó el Sistema de la Aguafuerte del Bióxido de Silicio de los Instrumentos de Oxford

El sistema basado ICP de la aguafuerte del bióxido del silicio de OIPT se basa en los CF48 combinados con O2 y/o el gas noble Él. Puesto Que es48 el CF los productos esforzados del anillo de una disociación de la molécula se piensan para consistir en niveles de CFx (x=2) precursores del polímero.

Una matriz simple de L9 Taguchi se ha ejecutado en OIPT para comprobar las influencias de los parámetros de proceso tales como flujo, potencia Etc. del ICP, en el proceso. Las tendencias se muestran en el Gráfico 1.

Gráfico 1

Utilizando las estructuras similares de esta información a ésas vistas en SEM 1 se han grabado el ácido, en >3times el tipo del grabado de pistas y con flancos más derechos considera SEM 2 y SEM 3

SEM 2

SEM 3

Usando el ICP Para Grabar El Ácido las Características de Nanoscale

Usando una fuente de HDP tal como ICP, que operatorio en las presiones inferiores, abra la posibilidad de las características del nanoscale de la aguafuerte que no son posibles en un sistema tradicional del diodo. Esto requiere el mando exacto del flux del ión a la superficie controlar la polimerización - demasiado baja, y la posibilidad es que el perfil del grabado de pistas graduará o parará totalmente. Trabajando de cerca con los nano-centros tales como ésos en Cornell y LBNL, OIPT ha desarrollado un rango de los procesos capaces de las estructuras de la aguafuerte con la línea anchos de la orden de 100nm, ejemplos de éstos se muestra en SEMS 4, 5 y 6

SEM 4

SEM 5

SEM 6

Mejorar Selectividad con Hidrógeno

Algunos fabricantes de equipamiento del semiconductor han señalado selectividad mejorada con la adición del hidrógeno al sistema48 CF-basado. Esta partícula extraña del hidrógeno genera niveles lejos mayores de polímeroxy de los CF comparados con los sistemas operatorios con ningunos. OIPT han encontrado que usar tal proceso lleva al aumento excesivo del polímero en el reactor, incluso si se utiliza la calefacción sofisticada del compartimiento. Esto da lugar a una limpieza más frecuente del plasma, más la posibilidad de más mecánico limpia - tiempo de proceso productivo de disminución junto con el costo cada vez mayor de la propiedad. OIPT han encontrado que logrando el equilibrio correcto del proceso y de la dotación física, mientras que excluyen el uso de H2, que superior al µm 1000 del fulminante se puede grabar el ácido antes de llegar a ser limpio del plasma necesario.

Flux del Ión y Química del Gas Que Controlan Durante Proceso del Grabado De Pistas

Un proceso que muestra el mando que se puede lograr, para la aguafuerte dieléctrica, en el sistema de OIPT ICP es la aguafuerte de micro-lentes en una materia prima2 de SiO, tal como cuarzo o cristal. El Mando del flux del ión, más química del gas, se requiere para lograr la dimensión de una variable deseada del micro-lente en el material del substrato, como los cambios de cargamento del carbón con tiempo. SEM7 muestra un ejemplo de un micro-lente perfectamente grabado el ácido.

SEM 7

SEM 8

Los Recientes desarrollos han mostrado que una tendencia hacia grabados de pistas más profundos del dieléctrico, de la orden de >100µm, se está requiriendo. Las máscaras Normales de la fotoprotección no se pueden utilizar para grabar el ácido a esta profundidad así que las máscaras del metal, tales como Cr y Ni, se están utilizando que puedan ofrecer la selectividad de >100: 1. Esto da más latitud en la química de proceso que puede ser utilizada, pero el mando del flux del ión es todavía supremo. Demasiado arriba, y la máscara será erosionado debido al chisporroteo antes de que se alcance la profundidad deseada. SEM 8 y 9 muestra un grabado de pistas profundo del cuarzo que utiliza una máscara del Cr. Para SEM9 había una edición de enmascarado que salió de residuo, pero muestra la capacidad al grabado de pistas a las profundidades sustanciales.

SEM 9

Resumen

El diodo y los procesos del ICP, para la aguafuerte dieléctrica, discutidos se han desarrollado a lo largo de los años - en términos de dotación física y proceso. El proceso basado ICP ofrece tipos más altos del grabado de pistas, con un mejor CD y el mando de la anisotropía, junto con relaciones de aspecto más altas Etc. Que Logran estas mejorías requiere el uso de bombas turbomolecular más grandes, que vienen en un costo, solamente de las ventajas de los tipos más altos más que esto. También, utilizando estas bombas más grandes y mando independiente del flux del ión, la posibilidad de las características del nanoscale de la aguafuerte es abierto.

El sistema del diodo ofrece una solución de poco costo para grabar el ácido de dieléctricos con grosores de línea más grandes, pero a un tipo mucho más lento, y no se puede utilizar para grabar el ácido de las características del nanoscale.

Fuente: “Comparación de los procesos del grabado de pistas para grabar el ácido las películas2 dieléctricas de SiO” de la Tecnología del Plasma de los Instrumentos de Oxford.

Para más información sobre esta fuente visite por favor la Tecnología del Plasma de los Instrumentos de Oxford.

Date Added: Nov 26, 2010 | Updated: Sep 24, 2013

Last Update: 24. September 2013 05:46

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