하나의 소개
집적 회로 제조 공정의 에칭은 다음과 같이 구분됩니다.
-습식 에칭;
-건식 에칭.
초기에는 Wet Etching이 널리 사용되었으나, 선폭 제어 및 Etch 방향성의 한계로 인해 3μm 이후 대부분의 공정에서는 Dry Etching을 사용하고 있습니다. 습식 에칭은 특정 특수 재료 층을 제거하고 잔여물을 청소하는 데에만 사용됩니다.
건식 식각은 기체 화학 식각액을 사용하여 웨이퍼의 재료와 반응하여 제거할 재료 부분을 식각하고 휘발성 반응 생성물을 형성한 다음 반응 챔버에서 추출하는 프로세스를 의미합니다. 식각액은 일반적으로 식각 가스의 플라즈마로부터 직접 또는 간접적으로 생성되므로 건식 식각을 플라즈마 식각이라고도 합니다.
1.1 플라즈마
플라즈마는 외부 전자기장(예: 무선 주파수 전원 공급 장치에 의해 생성됨)의 작용 하에서 에칭 가스의 글로우 방전에 의해 형성된 약하게 이온화된 상태의 가스입니다. 여기에는 전자, 이온 및 중성 활성 입자가 포함됩니다. 그중 활성 입자는 에칭된 재료와 직접 화학적으로 반응하여 에칭을 달성할 수 있지만, 이 순수한 화학 반응은 일반적으로 매우 소수의 재료에서만 발생하며 방향성이 없습니다. 이온이 특정 에너지를 가지면 직접적인 물리적 스퍼터링으로 에칭할 수 있지만 이 순수한 물리적 반응의 에칭 속도는 극히 낮고 선택도도 매우 낮습니다.
대부분의 플라즈마 에칭은 활성 입자와 이온이 동시에 참여하여 완료됩니다. 이 과정에서 이온 충격은 두 가지 기능을 갖는다. 하나는 에칭된 재료 표면의 원자 결합을 파괴하여 중성 입자가 반응하는 속도를 높이는 것입니다. 다른 하나는 에칭액이 에칭된 재료의 표면과 완전히 접촉하도록 촉진하여 에칭이 계속되도록 반응 인터페이스에 증착된 반응 생성물을 녹아웃시키는 것입니다.
식각된 구조의 측벽에 증착된 반응 생성물은 방향성 이온 충격에 의해 효과적으로 제거될 수 없으므로 측벽의 식각을 차단하고 이방성 식각을 형성합니다.
2차 에칭 공정
2.1 습식 에칭 및 세척
습식 에칭은 집적 회로 제조에 사용되는 최초의 기술 중 하나입니다. 대부분의 습식 에칭 공정은 등방성 에칭으로 인해 이방성 건식 에칭으로 대체되었지만 여전히 더 큰 크기의 중요하지 않은 층을 세척하는 데 중요한 역할을 합니다. 특히 산화물 제거 잔여물 에칭 및 표피 박리 작업에서는 건식 에칭보다 효과적이고 경제적입니다.
습식 에칭의 대상에는 주로 산화규소, 질화규소, 단결정 실리콘 및 다결정 실리콘이 포함됩니다. 산화규소의 습식 에칭은 일반적으로 주요 화학 캐리어로 불화수소산(HF)을 사용합니다. 선택성을 향상시키기 위해 불화암모늄으로 완충된 묽은 불산이 공정에 사용됩니다. pH 값의 안정성을 유지하기 위해 소량의 강산이나 기타 원소를 첨가할 수 있습니다. 도핑된 산화규소는 순수한 산화규소보다 더 쉽게 부식됩니다. 습식 화학적 박리는 주로 포토레지스트 및 하드마스크(질화규소) 제거에 사용됩니다. 열인산(H3PO4)은 질화규소를 제거하기 위한 습식 화학 탈거에 사용되는 주요 화학액이며 산화규소에 대한 선택성이 좋습니다.
Wet Cleaning은 Wet Etching과 유사하며 주로 실리콘 웨이퍼 표면의 입자, 유기물, 금속, 산화물 등의 화학반응을 통해 오염물질을 제거합니다. 주류의 습식 세정은 습식 화학적 방법입니다. 드라이클리닝이 다양한 웨트클리닝 방법을 대체할 수 있지만, 웨트클리닝을 완전히 대체할 수 있는 방법은 없습니다.
습식 세정에 일반적으로 사용되는 화학 물질에는 황산, 염산, 불산, 인산, 과산화수소, 수산화 암모늄, 불화 암모늄 등이 포함됩니다. 실제 적용에서는 하나 이상의 화학 물질을 필요에 따라 특정 비율로 탈이온수와 혼합합니다. SC1, SC2, DHF, BHF 등과 같은 세척 용액을 형성합니다.
산화막 증착 전 공정에서는 산화막 준비가 절대적으로 깨끗한 실리콘 웨이퍼 표면에서 이루어져야 하기 때문에 세척이 자주 사용됩니다. 일반적인 실리콘 웨이퍼 세척 공정은 다음과 같습니다.
2.2 건식 에칭차 청소
2.2.1 건식 에칭
업계에서 건식 식각이란 주로 활성이 향상된 플라즈마를 이용해 특정 물질을 식각하는 플라즈마 식각을 말한다. 대규모 생산 공정의 장비 시스템은 저온 비평형 플라즈마를 사용합니다.
플라즈마 에칭은 주로 용량성 결합 방전과 유도 결합 방전의 두 가지 방전 모드를 사용합니다.
용량 결합 방전 모드에서는 외부 무선 주파수(RF) 전원 공급 장치에 의해 두 개의 평행판 커패시터에서 플라즈마가 생성되고 유지됩니다. 가스 압력은 일반적으로 수 밀리토르에서 수십 밀리토르이며, 이온화율은 10-5 미만입니다. 유도 결합 방전 모드에서는 일반적으로 더 낮은 가스 압력(수십 밀리토르)에서 유도 결합 입력 에너지에 의해 플라즈마가 생성되고 유지됩니다. 이온화율은 일반적으로 10-5보다 크므로 고밀도 플라즈마라고도 합니다. 고밀도 플라즈마 소스는 전자 사이클로트론 공명 및 사이클로트론 파 방전을 통해 얻을 수도 있습니다. 고밀도 플라즈마는 외부 RF 또는 마이크로파 전원 공급 장치와 기판의 RF 바이어스 전원 공급 장치를 통해 이온 흐름 및 이온 충격 에너지를 독립적으로 제어하여 에칭 손상을 줄이는 동시에 에칭 속도와 에칭 프로세스의 선택성을 최적화할 수 있습니다.
건식 에칭 공정은 다음과 같습니다. 진공 반응 챔버에 에칭 가스를 주입하고 반응 챔버의 압력이 안정화된 후 무선 주파수 글로 방전에 의해 플라즈마가 생성됩니다. 고속 전자의 충격을 받은 후 분해되어 자유 라디칼을 생성하며, 이는 기판 표면으로 확산되어 흡착됩니다. 이온 충격의 작용 하에서, 흡착된 자유 라디칼은 기판 표면의 원자 또는 분자와 반응하여 기체 부산물을 형성하고, 이는 반응 챔버에서 배출됩니다. 프로세스는 다음 그림에 나와 있습니다.
건식 에칭 공정은 다음 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
(1)물리적 스퍼터링 에칭: 주로 플라즈마의 에너지 이온에 의존하여 에칭된 재료의 표면을 공격합니다. 스퍼터링되는 원자의 수는 입사 입자의 에너지와 각도에 따라 달라집니다. 에너지와 각도가 변하지 않으면 서로 다른 재료의 스퍼터링 속도는 일반적으로 2~3배만 차이가 나므로 선택성이 없습니다. 반응 과정은 주로 이방성입니다.
(2)화학적 에칭: 플라즈마는 원자와 분자를 기상 에칭하여 재료 표면과 화학적으로 반응하여 휘발성 가스를 생성합니다. 이 순수 화학 반응은 격자 구조를 고려하지 않고도 선택성이 좋고 등방성 특성을 나타냅니다.
예: Si(고체) + 4F → SiF4(기체), 포토레지스트 + O(기체) → CO2(기체) + H2O(기체)
(3)이온 에너지 구동 에칭: 이온은 식각을 일으키는 입자이자 에너지를 운반하는 입자입니다. 이러한 에너지 전달 입자의 에칭 효율은 단순한 물리적 또는 화학적 에칭보다 10배 이상 높습니다. 그 중 공정의 물리적, 화학적 매개변수의 최적화는 에칭 공정 제어의 핵심입니다.
(4)이온 차단 복합 에칭: 주로 에칭 공정 중 복합입자에 의해 고분자 차단막 보호층이 생성되는 것을 말합니다. 플라즈마는 에칭 공정 중 측벽의 에칭 반응을 방지하기 위해 이러한 보호층이 필요합니다. 예를 들어, Cl 및 Cl2 에칭에 C를 추가하면 에칭 중에 염화탄소 화합물 층이 생성되어 측벽이 에칭되는 것을 방지할 수 있습니다.
2.2.1 드라이클리닝
드라이클리닝은 주로 플라즈마 클리닝을 말합니다. 플라즈마의 이온은 청소할 표면에 충격을 가하는 데 사용되며, 활성화된 상태의 원자와 분자는 청소할 표면과 상호 작용하여 포토레지스트를 제거하고 재화합니다. 건식 에칭과 달리 드라이클리닝의 공정 매개변수에는 일반적으로 방향 선택성이 포함되지 않으므로 공정 설계가 상대적으로 간단합니다. 대규모 생산 공정에서는 불소계 가스나 산소, 수소 등이 반응 플라즈마의 주체로 주로 사용된다. 또한 일정량의 아르곤 플라즈마를 첨가하면 이온 충격 효과를 높여 세척 효율을 높일 수 있다.
플라즈마 드라이클리닝 공정에서는 일반적으로 원격 플라즈마 방식이 사용됩니다. 이는 세정 공정에서 플라즈마 내 이온의 충격 효과를 줄여 이온 충격으로 인한 손상을 제어할 수 있기를 기대하기 때문입니다. 화학 자유 라디칼의 향상된 반응은 세척 효율을 향상시킬 수 있습니다. 원격 플라즈마는 마이크로파를 사용하여 반응 챔버 외부에서 안정적이고 밀도가 높은 플라즈마를 생성할 수 있으며, 반응 챔버에 들어가는 많은 수의 자유 라디칼을 생성하여 세척에 필요한 반응을 달성할 수 있습니다. 업계의 대부분의 드라이클리닝 가스 공급원은 NF3와 같은 불소계 가스를 사용하며, NF3의 99% 이상이 마이크로파 플라즈마에서 분해됩니다. 드라이클리닝 공정에서는 이온 충격 효과가 거의 없어 실리콘 웨이퍼를 손상으로부터 보호하고 반응 챔버의 수명을 연장하는 데 유리합니다.
세 가지 습식 에칭 및 세척 장비
3.1 탱크형 웨이퍼 세정기
트러프형 웨이퍼 세정기는 주로 전면개방식 웨이퍼 이송박스 전송모듈, 웨이퍼 로딩/언로딩 전송모듈, 배기흡입모듈, 약액탱크모듈, 탈이온수탱크모듈, 건조탱크로 구성된다. 모듈과 제어 모듈. 여러 상자의 웨이퍼를 동시에 청소할 수 있으며 웨이퍼의 건조 및 건조를 달성할 수 있습니다.
3.2 트렌치 웨이퍼 식각기
3.3 단일 웨이퍼 습식 처리 장비
다양한 공정 목적에 따라 단일 웨이퍼 습식 공정 장비는 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 범주는 단일 웨이퍼 세정 장비로, 세정 대상에는 입자, 유기물, 천연 산화물층, 금속 불순물 및 기타 오염 물질이 포함됩니다. 두 번째 범주는 단일 웨이퍼 스크러빙 장비로, 주요 공정 목적은 웨이퍼 표면의 입자를 제거하는 것입니다. 세 번째 범주는 주로 얇은 필름을 제거하는 데 사용되는 단일 웨이퍼 식각 장비입니다. 다양한 공정 목적에 따라 단일 웨이퍼 에칭 장비는 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 유형은 마일드 에칭 장비로 고에너지 이온 주입으로 인한 표면 필름 손상층을 제거하는 데 주로 사용됩니다. 두 번째 유형은 희생층 제거 장비로 주로 웨이퍼 박화 또는 화학 기계적 연마 후 장벽층을 제거하는 데 사용됩니다.
전체 기계 아키텍처의 관점에서 볼 때 모든 유형의 단일 웨이퍼 습식 공정 장비의 기본 아키텍처는 유사하며 일반적으로 메인 프레임, 웨이퍼 이송 시스템, 챔버 모듈, 약액 공급 및 이송 모듈, 소프트웨어 시스템의 6개 부분으로 구성됩니다. 및 전자 제어 모듈.
3.4 단일 웨이퍼 세정 장비
단일 웨이퍼 세정 장비는 전통적인 RCA 세정 방식을 기반으로 설계되었으며 공정 목적은 입자, 유기물, 천연 산화물층, 금속 불순물 및 기타 오염 물질을 세정하는 것입니다. 공정 적용 측면에서 단일 웨이퍼 세정 장비는 현재 필름 형성 전후 세정, 플라즈마 에칭 후 세정, 이온 주입 후 세정, 화학 물질 후 세정을 포함하여 집적 회로 제조의 전공정 및 후공정에서 널리 사용되고 있습니다. 기계적 연마 및 금속 증착 후 청소. 매엽식 세정 장비는 고온 인산 공정을 제외하고 기본적으로 모든 세정 공정에 호환됩니다.
3.5 단일 웨이퍼 에칭 장비
Single Wafer Etching 장비의 공정 목적은 주로 Thin Film Etching입니다. 공정 목적에 따라 라이트 에칭 장비(고에너지 이온 주입으로 인한 표면막 손상층 제거에 사용)와 희생층 제거 장비(웨이퍼 후 베리어층 제거에 사용) 두 가지로 구분할 수 있다. 희석 또는 화학적 기계적 연마). 공정에서 제거해야 하는 물질에는 일반적으로 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 금속 필름 층이 포함됩니다.
4개의 건식 에칭 및 세척 장비
4.1 플라즈마 에칭 장비의 분류
순수한 물리적 반응에 가까운 이온 스퍼터링 식각 장비와 순수한 화학 반응에 가까운 검 제거 장비 외에, 플라즈마 식각은 서로 다른 플라즈마 생성 및 제어 기술에 따라 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
-용량 결합 플라즈마(CCP) 에칭;
- 유도 결합 플라즈마(ICP) 에칭.
4.1.1 CCP
용량 결합 플라즈마 식각은 반응 챔버의 상부 및 하부 전극 중 하나 또는 모두에 고주파 전원 공급 장치를 연결하고 두 플레이트 사이의 플라즈마가 단순화된 등가 회로에서 커패시터를 형성하는 것입니다.
이러한 초기 기술에는 두 가지가 있습니다.:
하나는 초기 플라즈마 식각으로 RF 전원을 상부 전극에 연결하고, 웨이퍼가 위치한 하부 전극을 접지하는 방식이다. 이렇게 생성된 플라즈마는 웨이퍼 표면에 충분히 두꺼운 이온막을 형성하지 못하기 때문에 이온 충격 에너지가 낮고, 주로 활성 입자를 주 식각액으로 사용하는 실리콘 식각 등의 공정에 사용된다.
다른 하나는 웨이퍼가 위치한 하부 전극에 RF 전원을 연결하고 더 넓은 면적으로 상부 전극을 접지하는 초기 반응성 이온 식각(RIE)이다. 이 기술은 더 두꺼운 이온 외피를 형성할 수 있으며, 이는 반응에 참여하기 위해 더 높은 이온 에너지가 필요한 유전체 에칭 공정에 적합합니다. 초기 반응성 이온 에칭을 기반으로 RF 전계에 수직인 DC 자기장을 추가하여 ExB 드리프트를 형성함으로써 전자와 가스 입자의 충돌 가능성을 높여 플라즈마 농도와 에칭 속도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 이러한 에칭을 MERIE(자기장 강화 반응성 이온 에칭)이라고 합니다.
위 세 가지 기술에는 공통적인 단점이 있는데, 즉 혈장 농도와 에너지를 별도로 제어할 수 없다는 점이다. 예를 들어, 식각율을 높이기 위해서는 RF 파워를 증가시키는 방법을 이용하여 플라즈마 농도를 높일 수 있으나, RF 파워를 증가시키면 필연적으로 이온 에너지의 증가로 이어져 소자에 손상을 줄 수 있다. 웨이퍼. 지난 10년 동안 용량성 결합 기술은 상부 및 하부 전극에 각각 연결되거나 하부 전극 모두에 연결되는 다중 RF 소스 설계를 채택했습니다.
서로 다른 RF 주파수를 선택하고 일치시킴으로써 전극 면적, 간격, 재료 및 기타 주요 매개변수가 서로 조정되고 플라즈마 농도와 이온 에너지가 최대한 분리될 수 있습니다.
4.1.2 ICP
유도 결합 플라즈마 에칭은 반응 챔버 위나 주변에 무선 주파수 전원 공급 장치에 연결된 하나 이상의 코일 세트를 배치하는 것입니다. 코일에 있는 고주파 전류에 의해 생성된 교류 자기장은 유전체 창을 통해 반응 챔버로 들어가 전자를 가속시켜 플라즈마를 생성합니다. 단순화된 등가 회로(변압기)에서 코일은 1차 권선 인덕턴스이고 플라즈마는 2차 권선 인덕턴스입니다.
이 결합 방법은 저압에서 용량성 결합보다 한 자릿수 이상 더 높은 플라즈마 농도를 달성할 수 있습니다. 또한, 제2 RF 전원은 웨이퍼 위치에 바이어스 전원으로 연결되어 이온 충격 에너지를 제공한다. 따라서 이온 농도는 코일의 소스 전원 공급 장치에 따라 달라지고 이온 에너지는 바이어스 전원 공급 장치에 따라 달라지므로 농도와 에너지의보다 철저한 분리가 이루어집니다.
4.2 플라즈마 에칭 장비
건식 식각에 사용되는 거의 모든 식각액은 플라즈마에서 직접 또는 간접적으로 생성되므로 건식 식각을 흔히 플라즈마 식각이라고 합니다. 플라즈마 에칭은 넓은 의미의 플라즈마 에칭의 일종입니다. 두 개의 초기 평판 반응기 설계에서 하나는 웨이퍼가 있는 플레이트를 접지하고 다른 플레이트는 RF 소스에 연결하는 것입니다. 다른 하나는 그 반대이다. 이전 설계에서는 일반적으로 접지된 플레이트의 면적이 RF 소스에 연결된 플레이트의 면적보다 크고 반응기의 가스 압력이 높습니다. 웨이퍼 표면에 형성된 이온층은 매우 얇아 웨이퍼가 플라즈마에 '담긴' 것처럼 보입니다. 에칭은 주로 플라즈마 내 활성 입자와 에칭된 물질 표면 사이의 화학 반응에 의해 완료됩니다. 이온 충격의 에너지는 매우 작으며 에칭에 대한 참여도 매우 낮습니다. 이 디자인을 플라즈마 에칭 모드라고 합니다. 또 다른 설계에서는 이온 충격의 참여 정도가 상대적으로 크기 때문에 반응성 이온 에칭 모드라고 합니다.
4.3 반응성 이온 에칭 장비
반응성 이온 에칭(RIE)은 활성 입자와 하전 이온이 동시에 공정에 참여하는 에칭 공정을 의미합니다. 그 중 활성입자는 주로 중성입자(자유라디칼이라고도 함)로, 고농도(가스농도의 약 1%~10%)를 갖는데, 이는 식각액의 주성분이다. 이들과 에칭된 재료 사이의 화학 반응에 의해 생성된 생성물은 휘발되어 반응 챔버에서 직접 추출되거나 에칭된 표면에 축적됩니다. 하전된 이온은 더 낮은 농도(가스 농도의 10-4 ~ 10-3)에 있으며 웨이퍼 표면에 형성된 이온 피복의 전기장에 의해 가속되어 에칭된 표면에 충돌합니다. 하전입자에는 두 가지 주요 기능이 있습니다. 하나는 에칭된 재료의 원자 구조를 파괴하여 활성 입자가 반응하는 속도를 가속화하는 것입니다. 다른 하나는 에칭된 물질이 활성 입자와 완전히 접촉하여 에칭이 계속되도록 축적된 반응 생성물을 충격 및 제거하는 것입니다.
이온은 에칭 반응에 직접적으로 참여하지 않기 때문에(또는 활성 이온의 물리적 충격 제거 및 직접적인 화학적 에칭과 같이 매우 작은 비율을 차지함) 엄밀히 말하면 위의 에칭 공정을 이온 보조 에칭이라고 불러야 합니다. 반응성 이온 에칭이라는 이름은 정확하지 않지만 오늘날에도 여전히 사용되고 있습니다. 최초의 RIE 장비는 1980년대에 사용되었습니다. 단일 RF 전원 공급 장치를 사용하고 상대적으로 간단한 반응 챔버 설계로 인해 에칭 속도, 균일성 및 선택성 측면에서 한계가 있습니다.
4.4 자기장 강화 반응성 이온 에칭 장비
MERIE(Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) 장치는 평면 패널 RIE 장치에 DC 자기장을 추가하여 구성한 식각 장치로, 식각 속도를 높이는 것을 목적으로 합니다.
MERIE 장비는 단일 웨이퍼 에칭 장비가 업계의 주류 장비가 되던 1990년대에 대규모로 사용되었습니다. MERIE 장비의 가장 큰 단점은 자기장으로 인한 플라즈마 농도의 공간적 분포 불균일성이 집적회로 소자에 전류나 전압의 차이를 발생시켜 소자 손상을 초래한다는 점이다. 이러한 손상은 순간적인 불균일성으로 인해 발생하므로 자기장의 회전으로 이를 제거할 수는 없습니다. 집적회로의 크기가 계속 작아짐에 따라 소자 손상은 플라즈마 불균일성에 점점 더 민감해지고 있으며, 자기장을 강화하여 에칭 속도를 높이는 기술은 점차 다중 RF 전원 공급 장치 평면 반응성 이온 에칭 기술로 대체되고 있습니다. 용량 결합 플라즈마 식각 기술입니다.
4.5 용량결합 플라즈마 에칭 장비
CCP(Capacitively Coupled Plasma) 에칭 장비는 전극판에 무선 주파수(또는 DC) 전원을 인가하여 용량성 결합을 통해 반응 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 장치로, 에칭에 사용된다. 에칭 원리는 반응성 이온 에칭 장비와 유사합니다.
CCP 에칭 장비의 단순화된 개략도는 다음과 같습니다. 일반적으로 서로 다른 주파수의 2개 또는 3개의 RF 소스를 사용하며 일부는 DC 전원 공급 장치도 사용합니다. RF 전원 공급 장치의 주파수는 800kHz~162MHz이며 일반적으로 사용되는 주파수는 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz 및 60MHz입니다. 2MHz 또는 4MHz 주파수의 RF 전원 공급 장치를 일반적으로 저주파 RF 소스라고 합니다. 일반적으로 웨이퍼가 위치한 하부 전극에 연결됩니다. 이온 에너지 제어에 더 효과적이므로 바이어스 전원 공급 장치라고도 합니다. 27MHz 이상의 주파수를 갖는 RF 전원 공급 장치를 고주파 RF 소스라고 합니다. 이들은 상부 전극 또는 하부 전극에 연결될 수 있습니다. 플라즈마 농도 제어에 더욱 효과적이므로 소스 전원이라고도 합니다. 13MHz RF 전원 공급 장치는 중간에 있으며 일반적으로 위의 기능을 모두 갖춘 것으로 간주되지만 상대적으로 약합니다. 플라즈마 농도와 에너지는 서로 다른 주파수의 RF 소스의 전력(소위 디커플링 효과)에 의해 특정 범위 내에서 조정될 수 있지만 용량성 결합의 특성으로 인해 완전히 독립적으로 조정 및 제어할 수는 없습니다.
이온의 에너지 분포는 식각의 세부 성능과 소자 손상에 큰 영향을 미치므로, 이온 에너지 분포를 최적화하는 기술 개발은 첨단 식각 장비의 핵심 포인트 중 하나가 되었습니다. 현재 생산에 성공적으로 사용된 기술로는 다중 RF 하이브리드 드라이브, DC 중첩, DC 펄스 바이어스와 결합된 RF, 바이어스 전원 공급 장치와 소스 전원 공급 장치의 동기식 펄스 RF 출력 등이 있습니다.
CCP 에칭 장비는 가장 널리 사용되는 두 가지 유형의 플라즈마 에칭 장비 중 하나입니다. 로직 칩 공정 전단계의 게이트 측벽 및 하드마스크 식각, 중간 단계의 콘택홀 식각, 후단계의 모자이크 및 알루미늄 패드 식각 등 유전체 식각 공정에 주로 사용되며, 3D 플래시 메모리 칩 공정에서 깊은 트렌치, 깊은 구멍 및 배선 접촉 구멍의 에칭(예: 질화규소/산화규소 구조)
CCP 에칭 장비가 직면한 두 가지 주요 과제와 개선 방향이 있습니다. 첫째, 매우 높은 이온 에너지를 적용할 때 높은 종횡비 구조(예: 3D 플래시 메모리의 홀 및 홈 에칭에는 50:1보다 높은 비율이 필요함)의 에칭 기능이 필요합니다. 이온 에너지를 높이기 위해 바이어스 전력을 높이는 현재 방법은 최대 10,000와트의 RF 전원을 사용했습니다. 발열량이 많은 점을 고려하여 반응실의 냉각 및 온도 조절 기술은 지속적으로 개선되어야 한다. 둘째, 식각능력 문제를 근본적으로 해결하기 위해서는 새로운 식각가스 개발의 돌파구가 필요하다.
4.6 유도 결합 플라즈마 에칭 장비
유도 결합 플라즈마(ICP) 식각 장비는 고주파 전원의 에너지를 인덕터 코일을 통해 자기장 형태로 반응 챔버에 결합시켜 식각용 플라즈마를 발생시키는 장치이다. 에칭 원리도 일반화된 반응성 이온 에칭에 속합니다.
ICP 에칭 장비를 위한 플라즈마 소스 설계에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 하나는 램리서치가 개발·생산하는 TCP(Transformer Coupled Plasma) 기술이다. 인덕터 코일은 반응 챔버 위의 유전체 창 평면에 배치됩니다. 13.56MHz RF 신호는 유전체 창에 수직이고 코일 축을 중심으로 방사형으로 분기되는 교번 자기장을 코일에 생성합니다.
자기장은 유전체 창을 통해 반응 챔버로 들어가고, 교류 자기장은 반응 챔버 내 유전체 창과 평행한 교번 전기장을 생성하여 에칭 가스의 해리를 달성하고 플라즈마를 생성합니다. 이 원리는 인덕터 코일을 1차 권선으로 하고 반응 챔버의 플라즈마를 2차 권선으로 하는 변압기로 이해될 수 있으므로 ICP 에칭은 이 이름을 따서 명명되었습니다.
TCP 기술의 가장 큰 장점은 구조의 확장이 쉽다는 것입니다. 예를 들어 200mm 웨이퍼부터 300mm 웨이퍼까지 TCP는 단순히 코일 크기만 늘리면 동일한 에칭 효과를 유지할 수 있다.
또 다른 플라즈마 소스 설계로는 미국 어플라이드 머티어리얼즈(Applied Materials, Inc.)가 개발, 생산하는 분리형 플라즈마 소스(DPS) 기술이 있다. 인덕터 코일은 반구형 유전체 창에 3차원적으로 감겨 있습니다. 플라즈마를 생성하는 원리는 앞서 언급한 TCP 기술과 유사하지만, 가스 해리 효율이 상대적으로 높아 더 높은 플라즈마 농도를 얻는 데 도움이 됩니다.
플라즈마를 발생시키는 유도결합의 효율은 용량결합에 비해 높고, 플라즈마는 주로 유전체 창에 가까운 영역에서 발생하므로 플라즈마 농도는 기본적으로 인덕터에 연결된 소스 전원의 전력에 따라 결정된다. 코일을 형성하며, 웨이퍼 표면 이온시스의 이온 에너지는 기본적으로 바이어스 전원의 전력에 의해 결정되므로 이온의 농도와 에너지를 독립적으로 제어하여 디커플링을 달성할 수 있습니다.
ICP 에칭 장비는 가장 널리 사용되는 두 가지 유형의 플라즈마 에칭 장비 중 하나입니다. 주로 실리콘 얕은 트렌치, 게르마늄(Ge), 폴리실리콘 게이트 구조, 금속 게이트 구조, 스트레인드 실리콘(Strained-Si), 금속 와이어, 금속 패드(패드), 모자이크 에칭 금속 하드 마스크 및 여러 공정의 에칭에 사용됩니다. 다중 이미징 기술.
또한, 3차원 집적회로, CMOS 이미지 센서, MEMS(Micro Electro-Mechanical System)의 등장과 TSV(Through Silicon Via), 대형 경사 홀(Oblique Hole), 다양한 형태의 깊은 실리콘 에칭을 위해 많은 제조업체가 이러한 응용 분야를 위해 특별히 개발된 에칭 장비를 출시했습니다. 그 특징은 에칭 깊이(수십 또는 수백 미크론)가 크기 때문에 대부분 높은 가스 흐름, 고압 및 고전력 조건에서 작동합니다.
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게시 시간: 2024년 8월 31일