절연성 에칭 - 옥스포드 계기 플라스마 기술에 의하여 SiO2 절연성 필름 식각을 위한 식각 프로세스의 비교

커버되는 토픽

개관
다른 약실에 있는 절연성 식각 프로세스
민감하는 이온 식각 (RIE)과 플라스마 식각 (PE) 시스템
높은 - 조밀도 - 플라스마 (HDP) 약실
     높은 - 조밀도 - 플라스마 근원
     이방성과 등방성 분대
절연성 에칭을 위한 ICP의 이점
절연성 에칭의 응용
옥스포드 계기에서 높은 - 조밀도 - 플라스마 시스템
ICP는 옥스포드 계기에서 이산화 실리콘 에칭 시스템을 기지를 두었습니다
Nanoscale 특징을 식각하는 ICP 사용하기
     수소를 가진 선택성 향상
     식각 프로세스 도중 통제 이온 유출 그리고 가스 화학
개요

개관

이 서류는 절연성 에칭의 다른 양상을 비교합니다. 유전체 식각을 위한 2개의 주요한 기술은, 즉 다이오드 RIE와 고밀도 기지를 둔 프로세스 토론됩니다. 서류에서 우리는 이 기술을 위한 최신 결과를 경신하고 또한 절연성 필름의 nanoscale 에칭의 증대하는 중요성을 볼 것입니다.

다른 약실에 있는 절연성 식각 프로세스

최근 몇년 사이에 절연성 식각 프로세스는 고객 식각 필수품 및 예산 통제에 따라서 약실의 다른 모형에서 점점, 실행되었습니다. 식각 비율이 중요한 운전사가, 적당한 선 폭 (전형적으로 >1µm)와 더불어 아닌 절연성 에칭을 위해, 전통적인 다이오드 모형 약실은 이용됩니다. 비율이 운전사, 더 작은 선 폭 (전형적으로 <1µm)와 더불어인 곳에, 높 조밀도 플라스마 시스템은 이용됩니다.

민감하는 이온 식각 (RIE) 및 플라스마는 시스템을 (PE) 식각합니다

전통적인 다이오드, 또는 평행하 격판덮개, 플라스마 약실은 기업에서 기초가 튼튼합니다. 평행하 격판덮개 시스템은 고아하게 2가지의 명백한 모형이라고 분류됩니다; 이들은 Reactive Ion 식각에게 또는 (RIE) 플라스마 식각 시스템 (PE) 불립니다. 몇몇 제조자는 이 기본 시스템에 자석 증진을 추가했습니다, 측벽을 감소시키는 것은 플라스마를 분실하고 수감합니다. 이러한 두 종류 평행하 격판덮개 반응기의 RIE 모형 시스템은 전형적으로 계속 절연성 필름의 에칭을 위해 채택된 것입니다. RIE에서는 플라스마는 kW에 와트의 약간 수백의 범위 안에 RF 힘을 가진 고주파에 전형적으로, 처음부터 끝까지 생성됩니다. 약실에 있는 전자이라고 선택된 모는 주파수를 위해 이온이 평균 정전기 필드에 의해 몰더라도 반면, 우선적으로 가속됩니다. 가공한 웨이퍼는 강화한 전극에 거주합니다 (이온 가속도를 강화하기 위하여). 전자 비열한 자유로운 경로는 운영 압력을 제한합니다. 압력이 전자 비열한 자유로운 경로가 몇몇 전극 사이에서 간격에 접근하는 수준의 가까이에 (일반적으로 cm) 플라스마 이면 더 이상 자립 낮추지 않는 경우에. 전형적인 RIE 배열은 숫자 1.에서 강조됩니다.

숫자 1. RIE 개략도.

높은 - 조밀도 - 플라스마 (HDP) 약실

높은 - 조밀도 - 플라스마 (HDP) 약실은 플라스마 전자가 약실 경계와 평행한 방향에서 흥분하다 그래야 디자인됩니다. 일반적인 HDP 근원은 OIPT에 의해 이용되는 (ICP) 유도적으로 결합한 플라스마 약실입니다. 이 시스템에서 플라스마는 절연성 벽 이상으로 코일 부상에 의하여 자석 잠재적인 준비에 의해 몹니다 (전형적인 디자인은 숫자 2)를 봅니다. 전자 현재의 방향은 인 코일 현재의 그것의 반대 편에, 병렬 약실 표면에 고의 입니다. 이와같이 전자 비열한 자유로운 경로는 매우 더 중대하게 될 수 있다는 것을 플라스마가 흥분할 때 약실 차원 및 운영 압력은 연속적으로 낮출 수 있습니다. 압력의 저 한계는 특정한 근원의 효율성에 의해 전형적으로 지시됩니다. 대부분의 물자 가공 플라스마에서는 전자 난방은 1 차적으로 저항하고, 플라스마의 임피던스는 탄력이 없는 충돌을 위해 유효한 중립국의 조밀도로 오릅니다. 임피던스 (압력)가 플라스마를 모는 근원의 기능 낮추고는 그래서인 때.

숫자 2. OIPT 300mm 호환성 근원.

높은 - 조밀도 - 플라스마 근원

고밀도 근원은 웨이퍼 플래튼이 이온 에너지 (웨이퍼 편견) 사이에서 중요한 분리 및 이온 유출 (1 차적으로 근원 힘에 의해 모는 플라스마 조밀도)를 제공하는 근원은 별도로 강화되는 것을 허용합니다. 플라스마 에칭 환경에서는 이방성은 웨이퍼 표면에 방향 정상에서 플라스마 칼집을 통해서 이온의 가속도에 의해, 제공됩니다.

이방성과 등방성 분대

이방성 분대는 들어오는 이온 유출이 표면에 되도록 일반의 때 확대됩니다. 들어오는 이온 유출의 등방성 분대는 어느 것이든 열 (수백과 칼집 전압을 위한 eV를 비교되는 0.1 전형적으로 이하 eV), 또는 중립국과 가진 칼집에 있는 이온의 충돌에 의해 일으키는 원인이 되어입니다 (고무줄 또는 chargeexchange). 낮 압력/고밀도 정권에 있는 작동은 이방성 에칭 분대를 장악하게 가능하게 하는 다량 희석제 및 보다 적게 collisional 칼집을 제공합니다.

절연성 에칭을 위한 ICP의 이점

절연성 에칭을 위한 ICP의 1 차적인 가공 이점은 잘 CD 통제, 더 높은 에칭 비율, 더 높은 종횡비 및 향상한 가공 Windows입니다.

유전체들의 모방은, 특히 이산화 실리콘, 절연성 에칭이 공격 적이고 요구하는 더 높은 결합 에너지 때문에 현대 반도체 소자, 광학적인 도파관, RF 식별, nanoimprint 등등의 제조에서 고유합니다, 이온 강화하곤, 불소 기지를 둔 플라스마 화학계를. 수직 단면도는 플라스마 (예를들면, CF, CHF 의 CF)에 탄소 포함 불소 종을 소개해서 측벽 패시베이션에 의해4, 전형적으로3 달성됩니다.4 8높은 ionbombardment 에너지는 산화물에서 이 중합체 층을 제거할 것을 요구됩니다, 뿐 아니라 민감하는 종은 산화물로 섞기 위하여 SiFx 제품을 형성하기 위하여 떠오릅니다.

절연성 에칭의 응용

절연성 에칭 응용은 중합체 공술서와 민감하는 이온 에칭의 경쟁 영향을 전형적으로 수직 단면도를 달성하고기 위하여, 뿐 아니라 밑에 있는 층에 식각 중단하기 위하여 의지합니다. 단단하 가면 열려있 특징 규모가 0.18 µm에 긴축하는 보다 적게, nanoimprint 응용을 위해, 종횡비가 4:1 또는 더 많은 것에 증가하고 있는 때. 이 특징의 바닥에 이온 그리고 과격한 유출은 특징에서 존재하는 특징 측벽 및 그밖 종을 가진 충돌 때문에, 감소됩니다. 식각 제품은 높게 가늘게 한 특징xyz 나쁜 가면x 이동을 만드는y 특징의 바닥의 가까이에 과도한 중합의 결과로 이 특징에서 (예를들면, SiFO와 CF), 즉시 확산할 수 없습니다.

전통적인 RIE 모형 프로세스는 CF/CHF의 주위에 전형적으로 기지를 둡니다43; O, 그, Ar2 또는 순열과 일반적으로 결합해. 이온 에너지가 단독 제어 증가이기 수 없기 때문에 RF 힘은 과도한 감광저항 손상으로 결국 이끌어 낼 것입니다. 이것은 달성될 수 있는 식각 비율을 제한합니다, 에 (그 웨이퍼의 후부에 죄고 공급을 이용하는) 잘 어떤 정도 수 있는 냉각을 사용해서 완화될. SEM1에서 실행된 프로세스를 위해 식각 비율은 35nm에서 70nm에 그런 방법을 사용해서 두배로 될 수 있습니다. 처리량을 증가시키는 또 다른 쪽은 배치 크기를 증가시키기 위한 것입니다. 이것은 더 작은 웨이퍼 규모, 100mm까지를 위해 가능합니다, 그러나 150mm를 위해 그리고 시스템 크기의 위 배치 균등성 등등 다이오드 약실을 통해의 추가한 문제점과 더불어 과도하게, 또한, 플라스마를 지탱하기 위하여 일반적으로 달립니다, (먼저 보십시오), 이것은 mT의 1910 년대의 명령의 압력으로 감소시킵니다 식각될 수 있는 종횡비 및 이방성를 됩니다.

SEM 1 RIE 도파관 식각

옥스포드 계기에서 높은 - 조밀도 - 플라스마 시스템

OIPT는 고밀도 식각 비율, 이방성 및 종횡비 미결과 관련있는 문제점의 많은 것을 해결하기 위하여 시스템을 개발했습니다. 고밀도 시스템에서는 운영 압력은 매우 더 낮거나 (10mTorr 더 적은), 그리고 높이의 대응하게 민감하는 종의 퍼짐도 기동성일 수 있습니다. 추가적으로 이온 유출은 총 이온 유출 이온 에너지에 있는 증가의 바깥쪽으로 그와 같이 증가될 수 있다 그래야 자주적으로 근원 힘에 의하여 조정 가능하, 잠재적으로 저항합니다 손상을 감소시키.

ICP 약실에서 전통적인 화학계 (4예를들면,3 CF/CHF)를 채택하는 것은 과도한에 저항합니다 손실/손상을 지도할 수 있습니다.

이것은 더 높은 이온 유출이 저항을 보호하기 중합체의 너무 많이를 제거하기 때문에 생깁니다. 높 조밀도 플라스마 근원, 허용의 훌륭한 분리 효율성 및 높은 이온 유출 더 높게 중합시키는 공급 가스 (예를들면, CF)의 사용.4 8그들의 더 낮은 운영 압력 (i.e 증가된 종 퍼짐도) 때문에 약실 벽은 실행을 ICP 약실에 있는 더 중요한 역할 조절합니다. 예를 들면, 약실 벽 온도가, 양수 속도 통제되는 통제 중합체 형성에 정기적인 플라스마 청소 단계 플러스, 사용됩니다 웨이퍼를 가공하기 이전에 확대됩니다.

ICP는 옥스포드 계기에서 이산화 실리콘 에칭 시스템을 기지를 두었습니다

OIPT의 ICP에 기지를 둔 이산화 실리콘 에칭 시스템은 O 및 또는 불활성 기체와48 결합된 CF2 에 그 근거를 둡니다. CF가 이기48 때문에 지친 반지 분자 분리 제품은 CFx (x=2) 중합체 선구자의 상부로 이루어져 있고 생각됩니다.

간단한 L9 Taguchi 매트릭스는 OIPT에 프로세스에 교류 ICP 힘 등등과 같은 가공 매개변수의 영향을, 판명하기 위하여 달렸습니다. 동향은 도표 1.에서 보입니다.

도표 1

이 정보 유사한 구조물을 SEM 1에서 보인 그들에 이용해서 식각되었습니다 >3times에 식각 비율은 그리고 더 똑바른 측벽으로 SEM 2와 SEM 3을 봅니다

SEM 2

SEM 3

Nanoscale 특징을 식각하는 ICP 사용

저압으로 작동하는, ICP와 같은 HDP 근원을 사용하여 전통적인 다이오드 시스템에서 가능하지 않은 에칭 nanoscale 특징의 가능성을 여십시오. 이것은 표면에 이온 유출의 정확한 통제가 중합을 통제할 것을 요구합니다 - 너무 낮게, 가능성은 식각 단면도가 가늘게 하거나 완전하게 중단할 것이라는 점을 이고. 코넬과 LBNL에 그들과 같은 nano 센터로 바싹 작동해서 OIPT는 SEMS 4, 5 및 6에서 100nm의 명령, 이들의 보기의 선 폭을 가진 에칭 구조물 도 할 수 있던 프로세스의 범위를 보입니다 개발했습니다

SEM 4

SEM 5

SEM 6

수소를 가진 선택성 향상

몇몇 반도체 설비 제조업자는 Cf 기지를 둔 시스템에 수소의 추가를 가진 향상한 선택성을48 보고했습니다. 이 수소 포함은 아무도로 작동하는 시스템과 비교된xy CF 중합체의 멀리 훌륭한 수준을 생성합니다. OIPT는 비록 정교한 약실 난방이 이용되더라도 그런 프로세스를 사용하는 것이 반응기에 있는 과도한 중합체 병력 증강으로 이끌어 낸다는 것을 것을을 발견했습니다. 이것은 소유권의 증가 비용과 더불어 기계의 가능성 플러스 더 빈번한 플라스마 청소, 정리합니다 - 감소하는 생산적인 가공 시간을 귀착됩니다. OIPT는 플라스마 청결한 필요하게 되기 이전에 1000년 웨이퍼 µm를 초과하여 식각될 수 있는 H의 사용을2 제외하 하는 동안 것을을 프로세스와 기계설비의 정확한 균형을 발견했습니다, 달성해서.

식각 프로세스 도중 통제 이온 유출 그리고 가스 화학

, OIPT ICP 시스템에서 절연성 에칭을 위해, 달성될 수 있는 통제를 보여주는 1개의 프로세스는 석영 유리와 같은 SiO 기지를 둔 물자2 로 마이크로 렌즈의 에칭 입니다. 이온 유출의 통제는, 가스 화학 플러스, 시간을 가진 탄소 하중변화로 기질 물자에 있는 요구된 마이크로 렌즈 모양을, 달성할 것을 요구됩니다. SEM7는 완벽하게 식각한 마이크로 렌즈의 보기를 보여줍니다.

SEM 7

SEM 8

신 개발은 >100µm의 명령의 더 깊은 유전체 식각으로 동향이, 요구되고 있다는 것을 보여주었습니다. 일반적인 감광저항 가면은 이 깊이에 식각하기 위하여 이용될 수 없습니다 그래서 >100의 선택성을 제안할 수 있는 Ni 이용되고 있습니다와 크롬과 같은 금속 가면은: 1. 이것은 사용될 수 있는 가공 화학에 있는 추가 위도를 줍니다, 그러나 이온 유출의 통제는 아직도 최고 입니다. 너무 높이, 가면은 요구되는 깊이가 도달되기 전에 침을 튀기기 침식된 때문이고. SEM 8과 9는 크롬 가면을 이용하는 깊은 석영 식각을 보여줍니다. SEM9를 위해 잔류물을 떠난 복면 문제점이 있었습니다, 그러나 상당한 깊이에 식각에 기능을 보여줍니다.

SEM 9

개요

다이오드 그리고 토론된 ICP 프로세스는 둘 다, 절연성 에칭을 위한 - 기계설비와 프로세스 식으로 - 수년에 걸쳐 발전했습니다. ICP에 기지를 둔 프로세스는 더 나은 카드뮴과 더불어 더 높은 식각 비율을, 제안하고 이 개선을 달성하는 더 높은 종횡비 등등과 더불어 이방성 통제는, 비용에 오는, 고가의 더 큰 turbomolecular 펌프 그러나 이점의 사용을 좀더 보다는 보상합니다 이것은 요구합니다. 더구나, 에칭 nanoscale 특징의 이 더 큰 펌프 및 독립적인 이온 유출 통제, 가능성 이용해서 열립니다.

다이오드 시스템은 더 큰 선폭을 가진, 그러나 매우 더 느린 비율로 유전체들의 식각을 위한 비용 효과적인 해결책을 제안하고, nanoscale 특징의 식각을 위해 사용될 수 없습니다.

근원: "옥스포드 계기 플라스마 기술에 의하여 SiO 절연성2 필름" 식각을 위한 식각 프로세스의 비교.

이 근원에 추가 정보를 위해 옥스포드 계기 플라스마 기술을 방문하십시오.

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

Last Update: 24. September 2013 05:43

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