Tlak v komore leptadla na reaktívne iónové leptanie (RIE) je kritickým parametrom, ktorý významne ovplyvňuje proces leptania. Ako popredný dodávateľEAT Etcher, máme hlboké znalosti a skúsenosti s pochopením toho, ako tento tlak ovplyvňuje výsledky leptania.
Základné princípy RIE leptania
Pred ponorením sa do vplyvu tlaku v komore je nevyhnutné pochopiť základné princípy leptania RIE. V RIE Etcher sa plazma generuje v komore aplikáciou rádiofrekvenčného (RF) poľa na zmes plynov. Plazma pozostáva z iónov, elektrónov a neutrálnych radikálov. Ióny sú urýchľované smerom k substrátu elektrickým poľom a fyzicky bombardujú povrch substrátu. Radikály zároveň chemicky reagujú so substrátovým materiálom, čo vedie k odstráneniu materiálu kombináciou fyzikálneho rozprašovania a chemických reakcií.
Vplyv tlaku v komore na charakteristiky plazmy
Tlak v komore má hlboký vplyv na charakteristiky plazmy v RIE Etcher. Pri nízkych tlakoch (typicky v rozsahu niekoľkých militorrov) je stredná voľná dráha iónov a radikálov relatívne dlhá. To znamená, že ióny môžu byť pred zrážkou s inými časticami urýchlené na vyššie energie. Výsledkom je, že fyzikálna zložka naprašovania v procese leptania sa stáva dominantnejšou. Vysokoenergetické ióny môžu preniknúť hlbšie do substrátu a spôsobiť viac anizotropného leptania, čo je žiaduce pre aplikácie, ako je vytváranie vlastností s vysokým pomerom strán pri výrobe polovodičov.
Na druhej strane, pri vysokých tlakoch (v rozmedzí niekoľkých stoviek militorrov) je stredná voľná dráha častíc krátka. Ióny podliehajú viac zrážkam s inými časticami v plazme, čo znižuje ich energiu. Zložka chemickej reakcie procesu leptania sa stáva výraznejšou. Radikály majú viac príležitostí reagovať s povrchom substrátu, čo vedie k izotropnejšiemu leptaniu. Izotropné leptanie môže byť užitočné pre aplikácie, kde sa vyžaduje rovnomernejšie leptanie na povrchu, ako napríklad pri niektorých mikroobrábacích procesoch.
Vplyv na rýchlosť leptania
Tlak v komore má tiež významný vplyv na rýchlosť leptania. Vo všeobecnosti existuje optimálny rozsah tlaku na dosiahnutie maximálnej rýchlosti leptania. Pri veľmi nízkych tlakoch, aj keď majú ióny vysokú energiu, je počet iónov a radikálov dostupných na leptanie relatívne malý. Nízkotlakové prostredie totiž obmedzuje ionizačnú účinnosť plynu. V dôsledku toho je rýchlosť leptania nízka.
So zvyšujúcim sa tlakom sa zlepšuje účinnosť ionizácie a zvyšuje sa počet iónov a radikálov v plazme. To vedie k zvýšeniu rýchlosti leptania. Ak je však tlak príliš vysoký, ióny v dôsledku zrážok strácajú príliš veľa energie a rýchlosť leptania sa opäť začína znižovať. Optimálny tlak pre maximálnu rýchlosť leptania závisí od rôznych faktorov vrátane typu použitého plynu, materiálu substrátu a použitej RF energie.
Selektivita a tlak v komore
Selektivita je ďalším dôležitým parametrom pri RIE leptaní. Vzťahuje sa na pomer rýchlosti leptania materiálu terča k rýchlosti leptania maskovacieho materiálu. Tlak v komore môže ovplyvniť selektivitu procesu leptania. Pri nízkych tlakoch môžu vysokoenergetické ióny spôsobiť väčšie poškodenie maskovacieho materiálu, čím sa zníži selektivita. Fyzikálne naprašovanie môže odstrániť maskovací materiál spolu s materiálom elektrody, najmä ak je maskovací materiál relatívne tenký alebo má nízky prah rozprašovania.
Pri vysokých tlakoch môže chemická povaha procesu leptania zvýšiť selektivitu. Radikály môžu selektívnejšie reagovať s cieľovým materiálom, pričom majú menší vplyv na maskovací materiál. Napríklad pri leptaní kremíka pomocou plynu na báze fluóru môžu pri vysokých tlakoch fluórové radikály prednostne reagovať s kremíkom, zatiaľ čo maskovací materiál (ako je fotorezist) je menej ovplyvnený.
Rovnomernosť leptania
Tlak v komore tiež zohráva úlohu v rovnomernosti procesu leptania. Vo veľkom výrobnom prostredí je dôležité dosiahnuť rovnomerné leptanie na celom substráte. Pri nízkych tlakoch môže byť distribúcia plazmy v komore nerovnomerná. Vysokoenergetické ióny majú tendenciu sa koncentrovať v určitých oblastiach komory, čo vedie k nerovnomernému leptaniu. To môže byť problém najmä pri veľkopriemerových substrátoch ako naprRIE Etcher 12-palcovýaplikácie.
Pri vysokých tlakoch je plazma difúznejšia a distribúcia iónov a radikálov je v komore rovnomernejšia. Výsledkom môže byť rovnomernejšie leptanie naprieč substrátom. Avšak aj ďalšie faktory, ako je distribúcia prietoku plynu, konštrukcia elektród a distribúcia RF energie, musia byť tiež starostlivo kontrolované, aby sa zabezpečila dobrá jednotnosť.
Aplikácie a nastavenia optimálneho tlaku
Rôzne aplikácie vyžadujú rôzne charakteristiky leptania a tým aj rôzne optimálne nastavenia tlaku. Na výrobu polovodičových súčiastok, kde sa často vyžadujú vlastnosti s vysokým pomerom strán a vysoká selektivita, sa bežne používa nízkotlakové RIE leptanie. Nízkotlakové prostredie umožňuje vytvorenie zvislých bočných stien a presnú kontrolu nad rozmermi prvkov.
Pri výrobe mikro-elektro-mechanických systémov (MEMS) je možné použiť nízkotlakové aj vysokotlakové leptanie v závislosti od špecifických požiadaviek. Napríklad, ak je potrebné vyleptať hlbokú a úzku priekopu, môže sa uprednostniť nízkotlakové leptanie. Ak je na vytváranie mikroštruktúr so zaoblenými hranami potrebné rovnomernejšie a izotropné leptanie, lepšou voľbou môže byť vysokotlakové leptanie.
nášHard Metal - systém vrstveného leptaniaje navrhnutý tak, aby fungoval v širokom rozsahu tlakov, aby vyhovoval rôznym aplikáciám. Starostlivým riadením tlaku v komore spolu s ďalšími parametrami, ako je prietok plynu, RF výkon a teplota, môžeme dosiahnuť požadované výsledky leptania pre rôzne materiály vrátane tvrdých kovov.
Záver
Záverom možno povedať, že tlak v komore v RIE Etcher má mnohostranný vplyv na proces leptania. Ovplyvňuje charakteristiky plazmy, rýchlosť leptania, selektivitu a rovnomernosť. Ako dodávateľ RIE Etchers chápeme dôležitosť optimalizácie tlaku v komore pre rôzne aplikácie. Naše leptadlá RIE sú vybavené pokročilými systémami kontroly tlaku, ktoré umožňujú presné nastavenie tlaku v komore.
Ak máte záujem dozvedieť sa viac o tom, ako môžu naše leptadlá RIE splniť vaše špecifické požiadavky na leptanie alebo ak chcete prediskutovať optimálne nastavenie tlaku pre vašu aplikáciu, neváhajte nás kontaktovať. Zaviazali sme sa poskytovať vám najlepšie riešenia a podporu pre vaše potreby v oblasti leptania.
Referencie
- "Princípy plazmových výbojov a spracovania materiálov" od MA Liebermana a AJ Lichtenberga.
- "Technológia výroby polovodičov" od S. Wolfa.
- "Technológia mikrovýroby pre mikro-elektro-mechanické systémy (MEMS)" od M. Elwenspoeka a R. Wiegerinka.
