等离子刻蚀机( 二 )


等离子刻蚀机

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残留物缺点1、 硅片水平运行 , 机片高(等离子刻蚀去PSG槽式浸泡甩乾 , 硅片受冲击小);2、下料吸笔易污染硅片(等离子刻蚀去PSG后甩乾);3、传动滚轴易变形(PVDF , PP材质且水平放置易变形);4、成本高(化学品刻蚀代替等离子刻蚀成本增加) 。此外 , 有些等离子刻蚀机 , 如SCE等离子刻蚀机还具备“绿色”优势:无氟氯化碳和污水、操作和环境安全、排除有毒和腐蚀性的液体 。SCE等离子刻蚀机支持以下四种平面电浆处理模式:直接模式——基片可以直接放置在电极托架或是底座托架上 , 以获得最大的平面刻蚀效果 。定向模式——需要非等向性刻蚀(anisotropic etching)的基片可以放置在特製的平面托架上 。下游模式——基片可以放置在不带电托架上 , 以便取得微小的电浆效果 。定製模式——当平面刻蚀配置不过理想时 , 特製的电极配置可以提供 。装片电浆系统效应的过程转换成材料的蚀刻工艺 。在待刻蚀硅片的两边 , 分别放置一片与硅片同样大小的玻璃夹板 , 叠放整齐 , 用夹具夹紧 , 确保待刻蚀的硅片中间没有大的缝隙 。将夹具平稳放入反应室的支架上 , 关好反应室的盖子 。
等离子刻蚀机

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冷热探针法等离子刻蚀检验原理为冷热探针法 , 具体方法如下:热探针和N型半导体接触时 , 传导电子将流向温度较低的区域 , 使得热探针处电子缺少 , 因而其电势相对于同一材料上的室温触点而言将是正的 。同样道理 , P型半导体热探针触点相对于室温触点而言将是负的 。此电势差可以用简单的微伏表测量 。热探针的结构可以是将小的热线圈绕在一个探针的周围 , 也可以用小型的电烙铁 。测量与控制由于等离子刻蚀工艺中的过程变数 , 如刻蚀率、气压、温度、等离子阻抗 , 等等 , 不易测量 , 因此业界常用的测量方法有:虚拟测量(Virtual Metrology)
等离子刻蚀机

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等离子刻蚀过程控制示意图光谱测量(Optical emission spectroscopy)等离子阻抗监控(Plasma impedance monitoring)终端探测(end-point detection)远程耦合感测(remote-coupled sensing)控制方法run-to-run 控制(R2R)模型预测控制(MPC)人工神经网路控制操作及判断1. 确认万用表工作正常 , 量程置于200mV 。2.冷探针连线电压表的正电极 , 热探针与电压表的负极相连 。3.用冷、热探针接触硅片一个边沿不相连的两个点 , 电压表显示这两点间的电压为正值 , 说明导电类型为P 型 , 刻蚀合格 。相同的方法检测另外三个边沿的导电类型是否为P型 。4.如果经过检验 , 任何一个边沿没有刻蚀合格 , 则这一批硅片需要重新装片 , 进行刻蚀 。检测技术高密度电浆刻蚀是当今超大规模积体电路製造过程中的关键步骤 。已经开发出许多终点检测技术 , 终点检测设备就是为实现刻蚀过程的实时监控而设计的 。光学发射光学发射光谱法(OES)是使用最为广泛的终点检测手段 。其原理是利用检测电浆中某种反应性化学基团或挥发性基团所发射波长的光强的变化来实现终点检测 。电浆中的原子或分子被电子激发到激发态后 , 在返回到另一个能态时 , 伴随着这一过程所发射出来的光线 。光线的强度变化可从反应腔室侧壁上的观测孔进行观测 。不同原子或分子所激发的光波波长各不相同 , 光线强度的变化反应出电浆中原子或分子浓度的变化 。被检测的波长可能会有两种变化趋式:一种是在刻蚀终点时 ,  反应物所发出的光线强度增加;另一种情形是光线强度减弱 。雷射干涉雷射干涉终点法(IEP)是用雷射光源检测透明薄膜厚度的变化 , 当厚度变化停止时 , 则意味着到达了刻蚀终点 。其原理是当雷射垂直入射薄膜表面时 , 在透明薄膜前被反射的光线与穿透该薄膜后被下层材料反射的光线相互干涉 。预报式检测随着主流半导体工艺技术由0.18 μm 逐渐转移到0.13 μm工艺 , 以及最新的90 nm 工艺成功研发及投入使用 。半导体器件的特徵尺寸进一步减小 , 栅氧层的厚度越来越薄 。90 nm工艺中 , 栅氧层的厚度仅为1.2 nm 。如果电浆刻蚀工艺控制不好 ,  则非常容易出现栅氧层的损伤;同时 ,  所使用的晶片尺寸增至300mm ,  暴露在电浆轰击下的被刻蚀面积不断缩小 , 所检测到的终点信号的强度下降 , 信号的信噪比降低 。所有这些因素都对终点检测技术本身及其测量结果的可靠性提出了更加严格的要求 。在0.18 μm工艺时 , 使用单一的OES检测手段就可满足工艺需求;进入0.13 μm 工艺后 , 就必须结合使用OES 及IEP 两种检测手段 。由于IEP技术可以在刻蚀终点到达之前进行预报 , 因而被称为预报式终点检测技术 。套用电浆处理可套用于所有的基材 , 甚至複杂的几何构形都可以进行电浆活化、电浆清洗 , 电浆镀膜也毫无问题 。电浆处理时的热负荷及机械负荷都很低 , 因此 , 低压电浆也能处理敏感性材料 。等离子刻蚀机的典型套用包括:电浆清除浮渣光阻材料剥离表面处理各向异性和各向同性失效分析套用材料改性