Gravure Diélectrique - Comparaison des Procédés Gravure À L'eau Forte pour Corroder les Films SiO2 Diélectriques par Technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford

Sujets Couverts

Synthèse
Procédés Diélectriques Gravure À L'eau Forte dans Différentes Cavités
Systèmes Réactifs Gravure À L'eau Forte (RIE) d'Ion et Gravure À L'eau Forte (PE) de Plasma
haute densité - Cavités du Plasma (HDP)
     haute densité - Sources de Plasma
     Les Composants Anisotropes et Isotropes
Avantages d'ICP pour Gravure Diélectrique
Applications Gravure Diélectrique
haute densité - Systèmes de Plasma des Instruments d'Oxford
Système Basé Gravure de Silice d'ICP des Instruments d'Oxford
Utilisant l'ICP Pour Corroder des Caractéristiques techniques de Nanoscale
     Amélioration de la Sélectivité avec de l'Hydrogène
     Flux d'Ion et Chimie de Réglage de Gaz Pendant le Procédé Gravure À L'eau Forte
Résumé

Synthèse

Cet article compare différents aspects gravure diélectrique. Les deux principales techniques pour corroder le diélectrique sont discutées, à savoir la diode RIE et les procédés basés à haute densité. Dans le papier nous mettrons à jour les derniers résultats pour ces techniques et regarderons également l'importance croissante gravure de nanoscale des films diélectriques.

Procédés Diélectriques Gravure À L'eau Forte dans Différentes Cavités

Ces dernières années des procédés diélectriques gravure à l'eau forte ont été de plus en plus suivis dans différents types de cavités, selon les conditions gravure à l'eau forte d'abonnées et les contraintes budgétaires. Pour gravure diélectrique où les tarifs gravure à l'eau forte ne sont pas un gestionnaire important, avec la ligne les largeurs raisonnable (type >1µm), des cavités de type diode traditionnelles sont utilisées. Là Où les tarifs sont un gestionnaire, avec une plus petite ligne les largeurs (type <1µm), des systèmes de haut-densité-plasma sont utilisés.

Gravure À L'eau Forte et le Plasma (RIE) Réactifs d'Ion Corrodent (PE) des Systèmes

La diode Traditionnelle, ou la parallèle-plaque, cavités de plasma sont bien établies dans l'industrie. des systèmes de Parallèle-Plaque sont classiquement décomposés en deux types distincts ; ce sont les systèmes appelés Gravure À L'eau Forte de Reactive (RIE) Ion ou Gravure À L'eau Forte (PE) de Plasma. Quelques constructeurs ont ajouté l'amélioration magnétique à ces systèmes de base, réduire le flanc détruit et loge le plasma. De ces réacteurs de deux parallèle-plaques les RIE tapent le système ont été celui type adopté pour gravure des films diélectriques. Dans un RIE le plasma est type produit aux radios frequency avec une alimentation électrique de RF de l'ordre de quelques centaines de watts, au kilowatt. Pour la fréquence pilotante choisie les électrons dans la cavité sont préférentiellement accélérés, attendu que les ions sont pilotés par les champs électrostatiques moyens. Le disque traité demeure sur l'électrode actionnée (pour augmenter l'accélération d'ion). Le moyen libre parcours d'électron limite la pression de fonctionnement. Si la pression est abaissée près du niveau auquel le moyen libre parcours d'électron approche l'écartement entre les électrodes (généralement plusieurs cm) le plasma n'est plus indépendante. Un arrangement typique de RIE est mis en valeur sur le schéma 1.

Le Schéma 1. Schéma de RIE.

haute densité - Cavités du Plasma (HDP)

haute densité - des cavités du plasma (HDP) sont conçues de sorte que les électrons de plasma soient excités dans un sens parallèle aux bornes de cavité. La source de HDP la plus commune est la cavité inductivement accouplée (ICP) de plasma, qui est employée par OIPT. Dans ce système le plasma est piloté par une installation potentielle magnétique par une blessure de bobine en dehors des parois diélectriques (le design particulier voient le schéma 2). Le sens du courant d'électron est vis-à-vis celui des courants de bobine qui sont, par design, parallèle sur les surfaces de cavité. Quand le plasma est excité de cette manière l'électron que le moyen libre parcours peut devenir beaucoup plus grand que les cotes de cavité, et la pression de fonctionnement peuvent ultérieurement être abaissées. La limite inférieure de la pression est type dictée par l'efficience de la source particulière. Dans la plupart des plasmas de traitement de matériaux le chauffage d'électron est principalement résistif, et l'impédance du plasma évalue avec la densité des points morts disponibles pour des collisions non élastiques. Pendant Que l'impédance (pression) est abaissée ainsi est la capacité de la source de piloter le plasma.

Le Schéma 2. source compatible d'OIPT 300mm.

haute densité - Sources de Plasma

des sources à haute densité permettent à la platine de disque d'être actionnée indépendamment de la source, fournissant le découplage significatif entre l'énergie d'ion (polarisation de disque) et le flux d'ion (densité de plasma principalement pilotée par l'alimentation électrique de source). Dans un environnement de plasma-gravure l'anisotropie est fournie par l'accélération des ions par les fourreaux de plasma, dans une normale de sens à la surface de disque.

Les Composants Anisotropes et Isotropes

Le composant anisotrope est maximisé quand le flux entrant d'ion est aussi normal comme possible sur la surface. Le composant isotrope du flux entrant d'ion est l'un ou l'autre de thermique (en général moins de 0,1 eV, comparés aux plusieurs centaines eV pour la tension d'étui), ou entraîné par des collisions des ions dans les étuis avec des points morts (élastique ou chargeexchange). Le Fonctionnement dans régime à basse pression/plus à haute densité fournit beaucoup de diluant et d'étuis moins collisionnels, permettant pour obtenir un composant plus anisotrope gravure.

Avantages d'ICP pour Gravure Diélectrique

Les avantages de traitement primaires de l'ICP pour gravure diélectrique sont contrôle mieux CD, tarifs plus élevés gravure, rapports hauteur/largeur plus élevés et un hublot de traitement amélioré.

La structuration des diélectriques, particulièrement silice, est inhérente à la fabrication des dispositifs de semi-conducteur modernes, des guides d'ondes optiques, de l'Identification de RF, du nanoimprint Etc. À cause des énergies en esclavage plus élevées gravure que diélectrique exige les systèmes chimiques de plasma agressif, ion-amélioré, fluor-basé. Des profils Verticaux sont réalisés par passivation de flanc, type en introduisant une substance carbone-contenante de fluor au plasma (par exemple, CF, CHF4, CF3).4 8Des énergies Élevées d'ionbombardment sont exigées pour retirer cette couche de polymère de l'oxyde, ainsi que pour se mélanger les substances réactives dans l'oxyde apprêtent pour former des produits de SiFx.

Applications Gravure Diélectrique

Les applications Diélectriques gravure se fondent type sur les influences de concurrence du dépôt de polymère et gravure d'ion réactive pour réaliser des profils verticaux, ainsi que gravure à l'eau forte-s'arrêter sur des couches étant à la base. Pendant Que les tailles d'ouvert-caractéristique technique de dur-masque rétrécissent à 0,18 µm ou moins, pour des applications de nanoimprint, les rapports hauteur/largeur grimpent jusqu'au 4:1 ou à plus. L'ion et le flux radical au bas de ces caractéristiques techniques est réduit, dû aux collisions avec les flancs de caractéristique technique et d'autres substances actuels dans la caractéristique technique. Les produits Gravure À L'eau Forte (par exemple, SiFOx etyz CF)x ne peuvent pasy diffuser hors de ces caractéristiques techniques promptement, ayant pour résultat la polymérisation excessive près du bas de la caractéristique technique qui produit les caractéristiques techniques fortement coniques et le transfert faible de masque.

Le type Traditionnel procédés de RIE sont en général basé autour de CF/CHF43 ; habituellement combiné avec de l'O2, Lui, l'AR ou une permutation. Puisque l'énergie d'ion ne peut pas être augmentation indépendamment réglée l'alimentation électrique de RF mènera éventuellement aux dégâts excessifs de vernis photosensible. Ceci limite les tarifs gravure à l'eau forte qui peuvent être réalisés, qui peut être allégé à un certain degré à l'aide d'un meilleur refroidissement (employant le serrage et l'approvisionnement Il au postérieur du disque). Pour le procédé exécuté dans SEM1 les tarifs gravure à l'eau forte peuvent être doublés de 35nm à 70nm à l'aide d'une telle méthode. Une Autre voie d'augmenter le débit est d'augmenter la taille en lots. C'est faisable pour de plus petites tailles de disque, jusqu'à 100mm, mais pour 150mm et au-dessus de la taille de système devient excessif, avec les questions ajoutées de en travers des cavités de Diode de l'uniformité Etc. en lots, également, sont faits fonctionner aux pressions habituellement de la commande des années 10 du mT, afin de supporter le plasma (voyez plus précoce), ceci réduit l'anisotropie et les rapports hauteur/largeur qui peuvent être corrodés.

Gravure à l'eau forte de Guide D'ondes de SEM 1 RIE

haute densité - Systèmes de Plasma des Instruments d'Oxford

OIPT ont développé les systèmes à haute densité pour aborder plusieurs des délivrances liées aux tarifs gravure à l'eau forte, à l'anisotropie et à la dépendance de rapport hauteur/largeur. Dans un système à haute densité la pression de fonctionnement peut être beaucoup inférieure (10mTorr ou moins), et la diffusivité et la mobilité de la substance réactive également plus haut. De plus le flux d'ion est indépendamment réglable par l'alimentation électrique de source, de sorte que tout le flux d'ion puisse être augmenté sans autant d'une augmentation de l'énergie d'ion, potentiellement réduisant résistent aux dégâts.

L'Utilisation des systèmes chimiques traditionnels (par exemple, CF/CHF4) dans3 une cavité d'ICP peut mener à excessif résistent à la perte/aux dégâts.

Ceci se produit parce que le flux plus élevé d'ion retire trop du polymère protégeant la résistance. L'efficience plus grande de dissociation, et flux élevé d'ion des sources de haut-densité-plasma, laisux l'utilisation d'un gaz plus hautement de polymérisation d'alimentation (par exemple, CF).4 8À cause leurs de pressions de fonctionnement inférieures (c.-à-d. diffusivités accrues de substance) la paroi de cavité révise le jeu plus de rôle majeur dans des cavités d'ICP. Par exemple, à l'habillage de polymère de contrôle que la température de paroi de cavité est réglée, vitesse de pompage est maximisé, plus des phases périodiques de nettoyage de plasma sont utilisés avant de traiter un disque.

Système Basé Gravure de Silice d'ICP des Instruments d'Oxford

Le système basé gravure de silice de l'ICP d'OIPT est basé sur des CF48 combinés avec de l'O2 et/ou le gaz noble Il. Puisque le CF48 est des produits tendus d'une dissociation de molécule de sonnerie sont pensés pour se composer des hauts niveaux de CFx (x=2) précurseurs de polymère.

Une modification simple de L9 Taguchi a été faite fonctionner à OIPT pour établir les influences des paramètres de processus tels que le flux, l'alimentation électrique Etc. d'ICP, sur le procédé. Les tendances sont affichées dans le Graphique 1.

Graphique 1

Employant les structures assimilées de la cette information à ceux vues dans SEM 1 ont été corrodés, à >3times les tarifs gravure à l'eau forte et avec des flancs plus droits voient SEM 2 et SEM 3

SEM 2

SEM 3

Utilisant l'ICP Pour Corroder des Caractéristiques techniques de Nanoscale

Utilisant une source de HDP telle que l'ICP, qui fonctionne à de basses pressions, ouvrez la possibilité de caractéristiques techniques de nanoscale gravure qui ne sont pas possibles dans un système traditionnel de diode. Ceci exige du contrôle précis du flux d'ion sur la surface de régler la polymérisation - si basse, et la possibilité est que le profil gravure à l'eau forte effilera ou il s'arrêtera complet. Fonctionnant attentivement avec des nano-centres de ce type à Cornell et à LBNL, OIPT a développé un domaine des procédés capables des structures gravure avec la ligne largeurs de la commande de 100nm, exemples de ces derniers est affiché dans SEMS 4, 5 et 6

SEM 4

SEM 5

SEM 6

Amélioration de la Sélectivité avec de l'Hydrogène

Quelques fabriquants d'équipement de semi-conducteur ont enregistré la sélectivité améliorée en plus de l'hydrogène au système48 Cf-basé. Cette inclusion d'hydrogène produit des niveaux bien plus grands de polymèrexy de CF avec des systèmes fonctionnant avec aucun. OIPT ont constaté que l'utilisation d'un tel procédé mène à l'accumulation excessive de polymère dans le réacteur, même si le chauffage sophistiqué de cavité est employé. Ceci a comme conséquence un nettoyage plus fréquent de plasma, plus la possibilité de plus mécanique nettoie - le temps de processus productif décroissant avec le coût de possession croissant. OIPT ont constaté qu'en réalisant le reste correct du procédé et du matériel, tout en excluant l'utilisation de H2, qui au-dessus du µm 1000 de disque peut être corrodée avant de devenir propre de plasma nécessaire.

Flux d'Ion et Chimie de Réglage de Gaz Pendant le Procédé Gravure À L'eau Forte

Un procédé qui affiche le contrôle qui peut être réalisé, pour gravure diélectrique, dans le système d'OIPT ICP est gravure des micro-objectifs dans un matériau2 basé de SiO, tel que le quartz ou la glace. Le Contrôle du flux d'ion, plus la chimie de gaz, est exigé pour réaliser la forme désirée de micro-lentille dans le matériau de substrat, comme modifications de charge de carbone avec du temps. SEM7 affiche un exemple d'une micro-lentille parfaitement corrodée.

SEM 7

SEM 8

Les Développements récents ont prouvé qu'une tendance vers gravure à l'eau forte plus profondes de diélectrique, de la commande de >100µm, sont exigées. Des masques Normaux de vernis photosensible ne peuvent pas être employés pour corroder à cette profondeur ainsi des masques en métal, tels que le Cr et le Ni, sont utilisés qui peuvent offrir la sélectivité de >100 : 1. Ceci donne plus de latitude en chimie de processus qui peut être utilisée, mais le contrôle du flux d'ion est encore primordial. Trop élevé, et le masque soyez dû érodé à la pulvérisation avant que la profondeur désirée soit atteinte. SEM 8 et 9 affichent gravure à l'eau forte profonde de quartz employant un masque de Cr. Pour SEM9 il y avait une délivrance de masquage qui a laissé le résidu, mais elle affiche la capacité gravure à l'eau forte aux profondeurs substantielles.

SEM 9

Résumé

La diode et les procédés d'ICP, pour gravure diélectrique, discutés ont évolué au cours des années - en termes de matériel et procédé. Le procédé basé d'ICP offre des tarifs plus élevés gravure à l'eau forte, avec du meilleur CD et le contrôle d'anisotropie, avec des rapports hauteur/largeur plus élevés Etc. Réalisant ces améliorations exige l'utilisation de plus grandes pompes turbomolecular, qui viennent à un coût, mais des avantages des niveaux supérieurs de plus que compensent ceci. En Outre, en employant ce plus grandes pompes et contrôle indépendant de flux d'ion, la possibilité de caractéristiques techniques de nanoscale gravure est ouvert.

Le système de diode offre une solution à coût efficace pour corroder des diélectriques avec de plus grandes largeurs des raies, mais à des tarifs beaucoup plus lents, et ne peut pas être utilisé pour corroder des caractéristiques techniques de nanoscale.

Source : « Comparaison des procédés gravure à l'eau forte pour corroder les films2 diélectriques de SiO » par Technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford.

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît la Technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford.

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

Last Update: 24. September 2013 05:40

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