誘電性のエッチング - オックスフォードの器械血しょう技術による SiO2 誘電性のフィルムをエッチングするための腐食プロセスの比較

カバーされるトピック

概要
異なった区域の誘電性の腐食プロセス
反応イオン腐食 (RIE)および血しょう腐食 (PE)システム
高密度 - 血しょう (HDP) 区域
     高密度 - 血しょうソース
     異方性および等方性コンポーネント
誘電性のエッチングのための ICP の利点
誘電性のエッチングのアプリケーション
高密度 - オックスフォードの器械からの血しょうシステム
ICP はオックスフォードの器械からの二酸化ケイ素のエッチングシステムを基づかせていました
Nanoscale 機能をエッチングする ICP を使用して
     水素との選択率の改善
     腐食プロセスの間の制御イオン変化そしてガス化学
概要

概要

このペーパーは誘電性のエッチングの違った見方を比較します。 誘電体をエッチングするための 2 つの一流の技術は、即ちダイオード RIE および高密度基づいたプロセス論議されます。 ペーパーで私達はこれらの技術のための最新の結果をアップデートし、また誘電性のフィルムの nanoscale のエッチングの高まる重要性を見ます。

異なった区域の誘電性の腐食プロセス

近年誘電性の腐食プロセスは顧客の腐食の条件および予算の制約によって異なったタイプの区域でますます、遂行されました。 腐食のレートが主要なドライバー、適度な線幅 (普通 >1µm) が付いているではない誘電性のエッチングのために、従来のダイオードタイプ区域は使用されます。 レートがドライバー、より小さい線幅 (普通 <1µm) が付いているであるところ、高密度血しょうシステムは使用されます。

反応イオン腐食 (RIE)および血しょうはシステムを (PE)エッチングします

従来のダイオード、か平行版、血しょう区域は企業で確立しています。 平行版システムは古典的に 2 つの別々の種類分割されます; これらは Reactive Ion 腐食または (RIE)血しょう腐食システム (PE)呼出されます。 ある製造業者はこれらの基本システムに磁気機能拡張を追加しました、サイドウォールを減らすことは血しょうを失い、制限します。 これら二つの平行版リアクターの RIE のタイプシステムは普通ずっと誘電性のフィルムのエッチングのために採用されるものです。 RIE では血しょうは少数の何百もの kW へのワットの範囲で RF 力の無線周波で普通、生成されます。 区域の電子選択される運転の頻度のためにイオンが平均静電気フィールドによって運転される一方、優先的に加速されます。 処理されたウエファーは動力を与えられた電極に存在します (イオン加速を高めるため)。 電子平均自由行程は操作圧力を限定します。 圧力が電子平均自由行程が電極の間でギャップに近づくレベルの近くで (一般に cm 複数の) 血しょうもはや自立していれば下がらなければ。 典型的な RIE の整理は図 1. で強調されます。

図 1. RIE の設計図。

高密度 - 血しょう (HDP) 区域

高密度 - 血しょう電子が区域の境界に平行方向で刺激されるように血しょう (HDP) 区域は設計されています。 共通 HDP ソースは OIPT によって使用される (ICP)帰納的につながれた血しょう区域です。 このシステムで血しょうは誘電性の壁の外のコイルの傷による磁気潜在的なセットアップによって運転されます (典型的なデザインは図 2) を見ます。 電子流れの方向はあるコイルの流れのそれと反対に、平行区域の表面に意図的あります。 よりこのように電子平均自由行程は大いに大きくなることができることを血しょうが刺激されるとき区域次元および操作圧力は続いて下げることができます。 圧力の低限は特定ソースの効率によって普通定まります。 ほとんどの材料加工血しょうでは電子暖房は本質的に抵抗であり、血しょうのインピーダンスは非弾力性衝突のために使用できるニュートラルの密度と位取りします。 インピーダンス (圧力) が血しょうを運転するソースの機能下がったり従ってであると同時に。

図 2. OIPT 300mm の互換性のあるソース。

高密度 - 血しょうソース

高密度ソースはウエファーのプラテンがイオンエネルギー (ウエファーバイアス) の間の重要な結合解除およびイオン変化 (本質的にソース力によって運転される血しょう密度) を提供するソースとは関係なく動力を与えられるようにします。 血しょうエッチングの環境では異方性はウエファーの表面に方向常態の血しょう外装を通したイオンの加速によって、提供されます。

異方性および等方性コンポーネント

異方性コンポーネントは入力イオン変化が表面にできるだけ正常なとき最大化されます。 入力イオン変化の等方性コンポーネントはどちらかの上昇温暖気流 (数百と外装の電圧のための eV を比較される普通より少しにより 0.1 の eV)、またはニュートラルが付いている外装でイオンの衝突によりによって引き起こされてです (ゴムか chargeexchange)。 低圧/高密度政体の操作は異方性エッチングのコンポーネントを得ることを可能にする多くのシンナーおよびより少なく collisional 外装を提供します。

誘電性のエッチングのための ICP の利点

誘電性のエッチングのための ICP の一次処理の利点はよりよく CD 制御、より高いエッチングのレート、より高いアスペクトレシオおよび改良された処理の Windows です。

誘電体の模造は、特に二酸化ケイ素、誘電性のエッチングが積極的な必要とするより高い結合エネルギーのために現代半導体デバイス、光学導波管、 RF ID、 nanoimprint 等の製造に装備されています、イオン高められた、フッ素ベースの血しょう化学システムを。 縦のプロフィールは血しょう (例えば、カリホルニウム、 CHF のカリホルニウム) へのカーボン含んでいるフッ素種をもたらすことによるサイドウォールの不動態化によって4、普通3達成されます。4 8高い ionbombardment エネルギーは酸化物からこのポリマー層を除去するために必要となります SiFx の製品を形作るために、また反応種は酸化物に混合するために浮上します。

誘電性のエッチングのアプリケーション

誘電性のエッチングのアプリケーションはポリマー沈殿および反応イオン・エッチングの競争の影響に普通縦のプロフィールを達成するために、また下にある層で腐食停止するために頼ります。 ハードマスクオープン機能サイズが 0.18 の µm に縮まるかまたはより少なく、 nanoimprint のアプリケーションのために、アスペクトレシオが 4:1 または多くに増加していると同時に。 これらの機能の底へのイオンそして根本的な変化は機能で現在の機能サイドウォールおよび他の種の衝突のために、減ります。 腐食の製品は非常に先を細くされた機能xおよびyz 悪いマスクのx転送を作成するy機能の底の近くで余分な重合に終ってこれらの機能から (例えば、 SiFO およびカリホルニウム) 容易に拡散できません。

従来の RIE のタイププロセスは CF/CHF のまわりで普通基づいています43; O、彼、 Ar2 か置換と通常結合されて。 イオンエネルギーが単独制御の増加である場合もないので RF 力は余分な光硬化性樹脂の損傷の結局原因となります。 これは達成することができる腐食のレートを限定しますによりよく程度ことができる (彼ウエファーの裏側への締め金で止め、供給を利用する) 冷却の使用によって軽減する。 SEM1 で行われるプロセスのために腐食のレートは 35nm から 70nm へのそのような方法の使用によって倍増することができます。 スループットを増加するもう一つの方法はバッチサイズを増加することです。 これはより小さいウエファーのサイズ、 100mm までのために実行可能ですが、 150mm のためにそして血しょうを支えるためにシステムの大きさの上でバッチ均等性等のダイオード区域を渡るの追加された問題と余分に、また、通常動作します、 (先に見て下さい)、これは mT の 1910 年代の等級の圧力で減らしますエッチングすることができるアスペクトレシオおよび異方性をなります。

SEM 1 RIE の導波管の腐食

高密度 - オックスフォードの器械からの血しょうシステム

OIPT は腐食のレート、異方性およびアスペクトレシオの依存と関連している問題の多数を扱うために高密度システムを開発しました。 高密度システムでは操作圧力は大いにより低く、 (10mTorr またはより少し)、および高の相応じて反応種の拡散係数移動性のどちらである場合もあります。 さらにイオン変化は総イオン変化がイオンエネルギーの増加の外にその位高めることができるようにソース力によって独自に調整可能、で可能性としては抵抗します損傷に減ります。

ICP 区域の従来の化学システム (4例えば、3 CF/CHF) を用いることは余分に抵抗します損失/損傷に導くかもしれません。

これはより高いイオン変化が抵抗を保護するポリマーのあまりを除去するので発生します。 高密度血しょうソース、割り当てのすばらしい分離の効率および高いイオン変化もっと非常に重合の供給のガス (例えば、カリホルニウム) の使用。4 8より低い操作圧力 (すなわち高められた種の拡散係数) のために区域の壁は演劇を ICP 区域に於いてのより重要な役割調節します。 例えば、区域の壁の温度が、ポンプの体積流量調整される制御ポリマー集結に定期的な血しょうクリーニングのステップと、使用されますウエファーを処理する前に最大化されます。

ICP はオックスフォードの器械からの二酸化ケイ素のエッチングシステムを基づかせていました

OIPT の ICP によって基づく二酸化ケイ素のエッチングシステムは O や第18族元素48 と結合されるカリホルニウム2 に彼基づいています。 カリホルニウムがある48 ので緊張したリングの分子の分離の製品は CFx (x=2) ポリマー前駆物質のハイレベルから成ると考えられます。

簡単な L9 Taguchi のマトリックスは OIPT でプロセスの流れ、 ICP 力等のようなプロセスパラメータの影響を、確認するために動作しました。 傾向はグラフ 1. で示されています。

グラフ 1

この情報同じような構造を SEM 1 で見られるそれらに利用してエッチングされました >3times で腐食のレートはそしてよりまっすぐなサイドウォールと SEM 2 および SEM 3 を見ます

SEM 2

SEM 3

Nanoscale 機能をエッチングする ICP を使用して

低圧で動作する ICP のような HDP ソースを使用して従来のダイオードシステムで可能ではないエッチングの nanoscale 機能の可能性を開発して下さい。 これは表面にイオン変化の精密な制御が重合を制御するように要求します - 余りに低く、可能性は腐食のプロフィールが先を細くするか、または完全に停止することであり。 コルネルおよび LBNL でそれらのような nano 中心を密接に使用して、 OIPT は SEMS 4、 5 および 6 で 100nm の等級、これらの例の線幅が付いているエッチングの構造が可能なプロセスの範囲を示されています開発しました

SEM 4

SEM 5

SEM 6

水素との選択率の改善

ある半導体の設備製造業者はカリホルニウムベースのシステムに水素の付加との改善された選択率を48報告しました。 この水素の包含はどれもと動作するシステムと比較されるxy カリホルニウムポリマーのずっとすばらしいレベルを生成しません。 OIPT は洗練された区域の暖房が利用されてもそのようなプロセスを使用することがリアクターの余分なポリマー蓄積の原因となることが分りました。 これは所有権の増加する費用と共に機械の可能性とより頻繁な血しょうクリーニングで、きれいにします - 減少したプロダクティブプロセス時間を起因します。 OIPT は血しょうきれいな必要になる前に 1000 のウエファーの µm 以上エッチングすることができる H の使用を2除く間ことがプロセスおよびハードウェアの正しいバランスの分りました、達成によって。

腐食プロセスの間の制御イオン変化そしてガス化学

OIPT ICP システムの誘電性のエッチングのために、達成することができる制御を示す 1 つのプロセスは水晶またはガラスのような SiO の基材2 にマイクロレンズのエッチング、です。 イオン変化の制御は、ガス化学と、時間のカーボンロード変更として基板材料の望ましいマイクロレンズの形を、達成するために必要となります。 SEM7 は完全にエッチングされたマイクロレンズの例を示します。

SEM 7

SEM 8

最近の進展は >100µm の等級のより深い誘電体の腐食の方の傾向が、必要とされていることを示しました。 この深さにエッチングするのに正常な光硬化性樹脂マスクが使用することができません従って >100 の選択率を提供できる NI、使用されていますおよび Cr のような金属マスクは、: 1。 これは使用することができるがイオン変化の制御はまだ優先しますプロセス化学のより多くの緯度を与えます。 余りに高く、マスクは望ましい深さが達される前に放出させることが腐食させた原因であり。 SEM 8 および 9 は Cr マスクを利用する深い水晶腐食を示します。 SEM9 のために残余を去ったが、相当な深さに腐食に機能を示します覆う問題がありました。

SEM 9

概要

ダイオードそして論議される ICP プロセスは両方、誘電性のエッチングのために - ハードウェアおよびプロセスの点では…長年かけて展開してしまいました。 ICP によって基づくプロセスはよりよいカドミウムとのより高い腐食のレートを、提供し、これらの改善を達成するより高いアスペクトレシオ等と共に異方性制御は、費用で来るが、利点もっとより補正しますこれは必要とします高速のより大きい turbomolecular ポンプの使用を。 また、エッチングの nanoscale 機能のこれらのより大きいポンプのおよび独立したイオン変化制御、可能性利用によって開発されます。

ダイオードシステムはより大きい線幅の、大いにより遅いレートの誘電体のエッチングのための費用有効解決を提供し、 nanoscale 機能のエッチングに使用することができません。

ソース: 「オックスフォードの器械血しょう技術による SiO の誘電性の2 フィルム」をエッチングするための腐食プロセスの比較。

このソースのより多くの情報のためにオックスフォードの器械血しょう技術を訪問して下さい。

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

Last Update: 24. September 2013 05:42

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit