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干蚀刻简介,一、干蚀刻的定义 二、干蚀刻的原理 三、干蚀刻的模式 四、干蚀刻设备结构 五、干蚀刻制程腔的构造,目录,一、干蚀刻的定义,干蚀刻的定义： 蚀刻，就是通过“电浆（plasma）蚀刻”即干蚀刻或“湿式化学蚀刻”将显影后没有被光阻覆盖的薄膜去除，做出需要的线路图案； 干蚀刻，即将特定气体置于低压状态下施以电压，将其激发成电浆，对特定膜层加以化学性蚀刻或离子轰击，达到去除膜层的一种蚀刻方式； 简单的说，干蚀刻：去掉不想要的薄膜，留下想要的。,干蚀刻一般用于 非金属膜的蚀刻,一、干蚀刻的定义,电浆是除固、液、气外，物质存在的第四态。,什么是电浆？,它主要由电子、正离子、分子、自由基等组成，但其中正负电荷总数却处处相等，对外显示电中性。这种状态的气体被称为电浆（plasma）。,二、干蚀刻的原理,二、干蚀刻的原理,电浆中的碰撞,电浆中有两类碰 1.弹性碰撞 2.非弹性碰撞 弹性碰撞: 无能量交换，较常发生，但对蚀刻影响不大 非弹性碰撞: 能量交换，对蚀刻影响很大 主要反应方式有： 离子化碰撞 分解碰撞 激发松弛碰撞,当电子与一个原子或分子相碰撞时，它会将部分能量传递给受到原子核或分子核束缚的轨道电子上。如果该电子获得的能量足以脱离核子的束缚，它就会变成自由电子，此过程称为粒子碰撞游离。 e- +aa+2e- 离子化碰撞非常重要，它产生并维持电浆,新电离电子,电子,轰击,原子,cl +e cl 2e,二、干蚀刻的原理,离子化碰撞,当电子和分子碰撞时，如果因撞击而传递到分子的能量比分子的键合能量更高时，那就能打破化学键并且产生自由基。 e- +ab a +b +e- 自由基是至少带有一个不成对电子的一种分子碎片，因此并不稳定。自由基在化学上是非常活泼的，因为它们有一种很强的倾向去抢夺其他原子或分子的电子以形成稳定的分子。,c,轰击,f,f,f,f,c,f,f,+,e,e cf4 cf3* f * e,分解碰撞,电子,二、干蚀刻的原理,激发：碰撞传递足够多的能量而使轨道电子跃迁到能量更高的轨道的过程。 e- +a a+e- 激发状态不稳定且短暂，在激发轨道的电子会迅速掉到最低的能级或基态，此过程称为松弛。激发的原子或分子会迅速松弛到原来的基态，并以光子的形式把它从电子碰撞中得到的能量释放出来。 a a + h,h,激发,松弛,激发松弛碰撞,电子,二、干蚀刻的原理,干蚀刻中起作用的主要是自由基和正离子。自由基化学性质很活泼，很容易和膜表面分子发生反应，可达到膜层去除的作用。反应生成物作为废气被排出。 带正电的离子在电场的作用下几乎垂直撞向基板，轰击膜层表面的分子键合，促进自由基的化学反应，并使表面产生的反应物脱落。 干蚀刻是以自由基为主，还是以正离子为主。是根据使用的不同分为2种： 物理性蚀刻 化学性蚀刻,干蚀刻的方式,二、干蚀刻的原理,物理性蚀刻,化学性蚀刻,物理性蚀刻：是电浆中的正离子在电场的作用下加速。垂直轰击薄膜表面，是非等向性的蚀刻（电场方向蚀刻速率较大）。,化学性蚀刻：是电浆中的自由基与薄膜发生化学反应，是等向性的蚀刻（各方向蚀刻速率一致）。,二、干蚀刻的原理,干蚀刻的方式,反应气体在高频电场作用下产生电浆（plasma）。 电浆与基板发生作用将没有被光刻胶掩蔽的非金属薄膜蚀刻掉。,电浆,制程气体,基板,光阻,非金属薄膜,光阻,光阻,射频电源,二、干蚀刻的原理,干蚀刻的工作原理,三、干蚀刻的模式,pe mode（plasma etching mode）,化学性蚀刻 射频电源接在上电极,基板位于下电极上 在蚀刻中利用自由基与基板的的化学反应进行蚀刻，是等向性蚀刻 低蚀刻速率 低均一性 对面板造成的损害很少,三、干蚀刻的模式,rie mode (reactive ion etching mode),物理性蚀刻+化学性蚀刻 rf接到放置基板的下电极 带正电的粒子在电场的作用下加速，垂直对基板进行粒子轰击，促进自由基的化学反应 非等向性蚀刻,三、干蚀刻的模式,icp mode（inductively coupled plasma ）,物理性蚀刻+化学性蚀刻 上部是线圈状的诱导电极，下部是bias电源 在线圈状电极的磁场作用下，plasma中的电子和离子会做水平方向的螺旋运动，因此电离率比其他的type高2倍 下部的bias电极吸引ion轰击基板，进行蚀刻，能达到高密度的plasma及高蚀刻率 非等向性蚀刻 一般会产生particle,三、干蚀刻的模式,eccp mode (enhanced capacitive coupled plasma),物理性蚀刻+化学性蚀刻 在下电极接有两个电源 其中source power主要用来解离气体以产生plasma bias power主要用来调节plasma的状态 ，以加强離子的轰击效应所以plasma的密度虽不是很高，但依然能达到较高的蚀刻速率。 非等向性蝕刻 高蚀刻速率,三、干蚀刻的模式,i-type,cluster-type,设备布局,l/l: loader/lock。用于基板的装载和卸载。,t/m: transfer module。里面主要部件为真空robot，连接l/l和p/c。,p/c: process chamber。反应腔，完成薄膜的蚀刻，做出需要的线路。,四、干蚀刻的设备结构,a/a,a/a,a/a,a/a,i-type,cluster-type,两种type比较:down风险,四、干蚀刻的设备结构,mp-1800,ss-1700,vmb,plasma,mfc,filter,ps,cm1,cm2,b-a,apc,tmp,exhaust,matching box,chiller,epd,13.56mhz,3.2mhz,pneumatic valve,dry pump,rf system,vacuum system,gas system,relief pipe,五、干蚀刻制程腔的构造,设备 保证部门设备稳定的生产及运行。 设备日常的点检、维护及保养。 设备重大异常改善。 设备定期的mqc test。 设备备品备件second source导入计划。 设备操作保养等sop制定。 parts管理。 工艺 工艺参数调整及产品异常改善。 新产品新技术导入计划。 产品异常处理流程制定。 产品管控流程、项目及规格制定。 产品规格监控及异常对应。 材料评估及实验。,