Gravura A Água-forte Dieléctrica - Comparação de Processos Gravura Em Àgua Forte para Gravar os Filmes SiO2 Dieléctricos pela Tecnologia do Plasma dos Instrumentos de Oxford

Assuntos Cobertos

Vista Geral
Processos Dieléctricos Gravura Em Àgua Forte em Câmaras Diferentes
Sistemas Reactivos Gravura Em Àgua Forte (RIE) do Íon e Gravura Em Àgua Forte (PE) do Plasma
- densidade - Câmaras altas do Plasma (HDP)
     - densidade - Fontes altas do Plasma
     Os Componentes Anisotrópicos e Isotropic
Vantagens do ICP para Gravura A Água-forte Dieléctrica
Aplicações Gravura A Água-forte Dieléctrica
- densidade - Sistemas altos do Plasma dos Instrumentos de Oxford
O ICP Baseou o Sistema Gravura A Água-forte do Dióxido de Silicone dos Instrumentos de Oxford
Usando o ICP Para Gravar Características de Nanoscale
     Melhorando a Selectividade com Hidrogênio
     Fluxo do Íon e Química de Controlo do Gás Durante o Processo Gravura Em Àgua Forte
Sumário

Vista Geral

Este papel compara aspectos diferentes gravura a água-forte dieléctrica. As duas técnicas principais para gravar o dielétrico são discutidas, a saber o diodo RIE e processos baseados high-density. No papel nós actualizaremos os resultados os mais atrasados para estas técnicas e igualmente olharemos a importância de crescimento gravura a água-forte do nanoscale de filmes dieléctricos.

Processos Dieléctricos Gravura Em Àgua Forte em Câmaras Diferentes

Os processos dieléctricos gravura em àgua forte foram realizados Nos últimos anos cada vez mais em tipos diferentes de câmaras, segundo as exigências gravura em àgua forte dos clientes e as limitações orçamentais. Para gravura a água-forte dieléctrica onde a taxa gravura em àgua forte não é um motorista principal, com linha larguras razoável (tipicamente >1µm), o diodo-tipo tradicional câmaras é usado. Onde a taxa é um motorista, com linha larguras menor (tipicamente <1µm), os sistemas do alto-densidade-plasma são usados.

Gravura Em Àgua Forte e o Plasma (RIE) Reactivos do Íon Gravam (PE) Sistemas

O diodo Tradicional, ou a paralelo-placa, câmaras do plasma são bem conhecidos na indústria. os sistemas da Paralelo-Placa são divididos clàssica em dois tipos distintos; estes são chamados sistemas Gravura Em Àgua Forte de Reactivo (RIE) Íon ou Gravura Em Àgua Forte (PE) do Plasma. Alguns fabricantes adicionaram o realce magnético a estes sistemas básicos, reduzir o sidewall perde e limita o plasma. Destes reactores de duas paralelo-placas os RIE dactilografam o sistema foram esse adotado tipicamente para gravura a água-forte de filmes dieléctricos. Em um RIE o plasma é gerado tipicamente em radiofrequência com uma potência do RF na escala de algumas centenas de watts, completamente ao quilowatt. Para a freqüência de condução escolhida os elétrons na câmara são acelerados preferencial, visto que os íons são conduzidos pelos campos electrostáticos médios. A bolacha processada reside no eléctrodo posto (para aumentar a aceleração do íon). O trajecto livre médio do elétron limita a pressão de funcionamento. Se a pressão é abaixada perto do nível em que o trajecto livre médio do elétron aproxima a diferença entre os eléctrodos (geralmente diversos cm) o plasma é já não auto-alimentada. Um regime típico de RIE é destacado em figura 1.

Figura 1. Diagrama Esquemático de RIE.

- densidade - Câmaras altas do Plasma (HDP)

- densidade - as câmaras altas do plasma (HDP) são projectadas de modo que os elétrons do plasma sejam entusiasmado em um sentido paralelo aos limites da câmara. A fonte a mais comum de HDP é a câmara indutiva acoplada (ICP) do plasma, que é usada por OIPT. Neste sistema o plasma é conduzido por um potencial magnético estabelecido por uma ferida da bobina fora das paredes dieléctricas (o projecto típico considera figura 2). O sentido da corrente do elétron é oposto àquele das correntes da bobina que são, pelo projecto, paralela às superfícies da câmara. Quando o plasma é entusiasmado desse modo o elétron que o trajecto livre médio pode se tornar muito maior do que as dimensões da câmara, e a pressão de funcionamento podem subseqüentemente ser abaixadas. O limite mais baixo da pressão é ditado tipicamente pela eficiência da fonte particular. Em a maioria de plasmas do processamento de materiais o aquecimento do elétron é primeiramente resistive, e a impedância do plasma escala com a densidade dos pontos mortos disponíveis para colisões não elásticas. Enquanto a impedância (pressão) é abaixada assim que é a capacidade da fonte para conduzir o plasma.

Figura 2. fonte compatível de OIPT 300mm.

- densidade - Fontes altas do Plasma

as fontes high-density permitem que a moldura do vidro de originais da bolacha seja posta independentemente da fonte, fornecendo a decuplagem significativa entre a energia do íon (polarização da bolacha) e o fluxo do íon (densidade do plasma conduzida primeiramente pela potência da fonte). Em um ambiente da plasma-gravura a água-forte a anisotropia é fornecida pela aceleração dos íons através das bainhas de plasma, em um normal do sentido à superfície da bolacha.

Os Componentes Anisotrópicos e Isotropic

O componente anisotrópico é maximizado quando o fluxo entrante do íon é tão normal como possível à superfície. O componente isotropic do fluxo entrante do íon é um ou outro thermal (tipicamente menos de 0,1 eV, comparados aos várias centenas o eV para a tensão da bainha), ou causado por colisões dos íons nas bainhas com pontos mortos (elástico ou chargeexchange). A Operação em um regime da baixo-pressão/densidade fornece muitos diluidor e bainhas menos conflituais, tornando o possível obter um componente mais anisotrópico gravura a água-forte.

Vantagens do ICP para Gravura A Água-forte Dieléctrica

As vantagens de processamento preliminares do ICP para gravura a água-forte dieléctrica são melhor controle do CD, umas taxas mais altas gravura a água-forte, uns prolongamentos mais altos e um indicador de processamento melhorado.

A modelação dos dieléctricos, especialmente dióxido de silicone, é inerente na fabricação dos dispositivos de semicondutor modernos, dos medidores de ondas ópticos, da Identificação do RF, do nanoimprint Etc. Devido a umas energias que bond mais altas gravura a água-forte dieléctrica exige sistemas químicos agressivos, íon-aumentados, flúor-baseados do plasma. Os perfis Verticais são conseguidos pelo passivation do sidewall, tipicamente introduzindo uma espécie decontenção do flúor ao plasma (por exemplo, CF, CHF4, CF3).4 8As energias Altas do ionbombardment são exigidas para remover esta camada do polímero do óxido, assim como para misturar as espécies reactivas no óxido surgem para formar produtos de SiFx.

Aplicações Gravura A Água-forte Dieléctrica

As aplicações Dieléctricas gravura a água-forte confiam tipicamente nas influências de competência do depósito do polímero e gravura a água-forte de íon reactiva para conseguir perfis verticais, assim como gravura em àgua forte-pará-los em camadas sendo a base. Enquanto os tamanhos da aberto-característica da duro-máscara encolhem a 0,18 µm ou menos, para aplicações do nanoimprint, os prolongamentos estão aumentando ao 4:1 ou a mais. O íon e o fluxo radical à parte inferior destas características são reduzidos, devido às colisões com os sidewalls da característica e as outras espécies actuais na característica. Os produtos Gravura Em Àgua Forte (por exemplo, SiFOx eyz CF)x não podemy difundir fora destas características prontamente, tendo por resultado a polimerização excessiva perto da parte inferior da característica que cria características altamente afiladas e transferência deficiente da máscara.

O tipo Tradicional processos de RIE é baseado tipicamente em torno de CF/CHF43; combinado geralmente com o O2, Ele, AR ou uma permutação. Porque a energia do íon não pode ser aumento independente controlado a potência do RF conduzirá eventualmente a dano excessivo do fotoresistente. Isto limita a taxa gravura em àgua forte que pode ser conseguida, que pode ser aliviado a algum grau usando melhor refrigerar (que utiliza o aperto e o fornecimento Ele à parte traseira da bolacha). Para o processo executado em SEM1 a taxa gravura em àgua forte pode ser dobrada de 35nm a 70nm usando tal método. Uma Outra maneira de aumentar a produção é aumentar o tamanho de grupo. Isto é praticável para os tamanhos menores da bolacha, até 100mm, mas para 150mm e acima do tamanho de sistema torna-se excessivo, com as introduções adicionadas através de câmaras do Diodo da uniformidade Etc. do grupo, é sido executado igualmente em pressões geralmente do pedido dos 10's do mT, a fim sustentar o plasma (veja mais cedo), este reduz a anisotropia e os prolongamentos que podem ser gravados.

SEM 1 gravura em àgua forte do Medidor de ondas de RIE

- densidade - Sistemas altos do Plasma dos Instrumentos de Oxford

OIPT desenvolveram sistemas high-density para endereçar muitas das edições relativas à taxa gravura em àgua forte, à anisotropia e à dependência do prolongamento. Em um sistema high-density a pressão de funcionamento pode ser muito mais baixa (10mTorr ou menos), e o diffusivity e a mobilidade da espécie reactiva correspondentemente mais altamente. Além o fluxo do íon é independente ajustável pela potência da fonte, de modo que o fluxo total do íon possa ser aumentado sem tanto quanto de um aumento na energia do íon, potencial reduzindo-se resiste dano.

Empregar os sistemas químicos tradicionais (por exemplo, CF/CHF4)3 em uma câmara do ICP pode conduzir a excessivo resiste a perda/dano.

Isto ocorre porque o fluxo mais alto do íon remove demasiado do polímero que protege a oposição. A eficiência maior da dissociação, e fluxo alto do íon de fontes do alto-densidade-plasma, licenças o uso de um gás mais altamente de polimerização da alimentação (por exemplo, CF).4 8Devido suas a mais baixas pressões de funcionamento (isto é diffusivities aumentados da espécie) a parede da câmara condiciona o jogo um papel mais importante em câmaras do ICP. Por exemplo, ao acúmulo que do polímero de controle a temperatura da parede da câmara é regulada, velocidade de bombeamento é maximizado, mais etapas periódicas da limpeza do plasma são usados antes de processar uma bolacha.

O ICP Baseou o Sistema Gravura A Água-forte do Dióxido de Silicone dos Instrumentos de Oxford

O sistema baseado ICP gravura a água-forte do dióxido de silicone de OIPT é baseado nos CF48 combinados com o O2 e/ou o gás nobre Ele. Desde Que o CF48 é os produtos esticados de uma dissociação da molécula do anel são pensados para consistir em níveis elevados de precursores do polímero de CFx (x=2).

Uma matriz simples de L9 Taguchi foi executada em OIPT para verificar as influências dos parâmetros de processo tais como o fluxo, a potência Etc. do ICP, no processo. As tendências são mostradas no Gráfico 1.

Gráfico 1

Utilizando estruturas similares desta informação àquelas vistas em SEM 1 foram gravados, em >3times a taxa gravura em àgua forte e com sidewalls mais rectos considera SEM 2 e SEM 3

SEM 2

SEM 3

Usando o ICP Para Gravar Características de Nanoscale

Usando uma fonte de HDP tal como o ICP, que se opera em baixas pressões, abra a possibilidade de características do nanoscale gravura a água-forte que não são possíveis em um sistema tradicional do diodo. Isto exige o controle preciso do fluxo do íon à superfície controlar a polimerização - demasiado baixo, e a possibilidade é que o perfil gravura em àgua forte se afilará ou parará completamente. Trabalhando pròxima com nano-centros tais como aqueles em Cornell e em LBNL, OIPT desenvolveu uma escala dos processos capazes de estruturas gravura a água-forte com linha larguras do pedido de 100nm, exemplos destes é mostrado em SEMS 4, 5 e 6

SEM 4

SEM 5

SEM 6

Melhorando a Selectividade com Hidrogênio

Alguns fabricantes de equipamento do semicondutor relataram a selectividade melhorada com a adição de hidrogênio ao sistema48 CF-baseado. Esta inclusão do hidrogênio gera os níveis distante maiores de polímeroxy dos CF comparados com os sistemas que operam-se com nenhuns. OIPT encontraram que usar tal processo conduz à acumulação excessiva do polímero no reactor, mesmo se o aquecimento sofisticado da câmara é utilizado. Isto conduz a uma limpeza mais freqüente do plasma, mais a possibilidade de mais mecânico limpa - o tempo produtivo de diminuição do processo junto com o custo crescente da posse. OIPT encontraram que conseguindo o balanço correcto do processo e do hardware, enquanto excluindo o uso de H2, que além do µm 1000 da bolacha pode ser gravado antes de se tornar limpo do plasma necessário.

Fluxo do Íon e Química de Controlo do Gás Durante o Processo Gravura Em Àgua Forte

Um processo que mostra o controle que pode ser conseguido, para gravura a água-forte dieléctrica, no sistema de OIPT ICP é gravura a água-forte das micro-lentes em uma matéria-prima2 de SiO, tal como o quartzo ou o vidro. O Controle do fluxo do íon, mais a química do gás, é exigido para conseguir a forma desejada da micro-lente no material da carcaça, como as mudanças de carga do carbono com tempo. SEM7 mostra um exemplo de uma micro-lente perfeitamente gravada.

SEM 7

SEM 8

As revelações Recentes mostraram que uma tendência para gravura em àgua forte mais profundas do dielétrico, do pedido de >100µm, está sendo exigida. As máscaras Normais do fotoresistente não podem ser usadas para gravar a esta profundidade assim que as máscaras do metal, tais como o Cr e o Ni, estão sendo usadas que podem oferecer a selectividade de >100: 1. Isto dá mais latitude na química do processo que pode ser usada, mas o controle do fluxo do íon é ainda primordial. Demasiado altamente, e a máscara será corrmoído devido a engasgar antes que a profundidade desejada esteja alcançada. SEM 8 e 9 mostra gravura em àgua forte profunda de quartzo que utiliza uma máscara do Cr. Para SEM9 havia uma edição de máscara que saisse do resíduo, mas mostra a capacidade gravura em àgua forte às profundidades substanciais.

SEM 9

Sumário

O diodo e os processos do ICP, para gravura a água-forte dieléctrica, discutidos evoluíram ao longo dos anos - em termos do hardware e do processo. O processo baseado ICP oferece umas taxas mais altas gravura em àgua forte, com melhor CD e o controle da anisotropia, junto com uns prolongamentos mais altos Etc. que Conseguem estas melhorias exige o uso das bombas turbomolecular maiores, que vêm a custo, mas das vantagens das taxas mais altas mais do que compensa isto. Também, utilizando este bombas maiores e controle independente do fluxo do íon, a possibilidade de características do nanoscale gravura a água-forte é aberto.

O sistema do diodo oferece uma solução eficaz na redução de custos para gravar dos dieléctricos com linewidths maiores, mas em uma taxa muito mais lenta, e não pode ser usado gravando de características do nanoscale.

Source: “Comparação de processos gravura em àgua forte para gravar filmes2 dieléctricos de SiO” pela Tecnologia do Plasma dos Instrumentos de Oxford.

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor a Tecnologia do Plasma dos Instrumentos de Oxford.

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

Last Update: 24. September 2013 05:45

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