Dry Etch工艺及设备介绍

1、1Array 2016年8月1日Array Dry Etch工艺与设备介绍2课程内容介绍2、Dry Etch设备介绍1、Dry Etch工艺介绍30. Dry Etch 目的是什么？干法刻蚀：利用等离子体进行薄膜刻蚀的技术。薄膜：1. 化学气象沉积生成的含硅的产物-PECVD 工艺。2. 磁控溅射沉积的金属类产物-Sputter 工艺。3. 利用物理涂覆及曝光工艺形成的各种图案的PR-Photo 工艺。GlassSi or MetalPR等离子体41.0 Dry Etch 原理利用RF Power和真空气体生成的低温Plasma产生离子(Ion)和自由基(Radical),该Ion 和Radi

2、cal与沉积在基板上的物质反应生成挥发性物质,从而转移PR PR Mask规定的图案到基板上,这就是干法刻蚀的原理51.1 Dry Etch 工艺概要干法刻蚀干法刻蚀均一性均一性UniformityH/V 比比刻蚀率刻蚀率Etch RateCD BiasAshing BiasProfile选择比选择比Selectivity61.1 Dry Etch 工艺概要1. 刻蚀率(Etch Rate)即刻蚀速度，指单位时间内刻蚀膜层的速度。单位：/Min。（1nm=10）2. 均一性(Uniformity Rate)体现刻蚀过程中刻蚀量或者刻蚀完成后的剩余量的差异性。Uniformity =(Max-M

3、in)(Max + Min) or 2Average 100%71.1 Dry Etch 工艺概要3. Profile一般指刻蚀后的断面，要求比较平缓的角度，且无Undercut。要求：40704. 选择比指不同的膜层在同一条件下刻蚀速度的比值。若A膜质的刻蚀速度为Ea，B膜质在同一条件下的的刻蚀速度为Eb。那么A膜质相对B膜质的选择比就是：S a/b = Ea Eb4545Undercut81.1 Dry Etch 工艺概要5. H/V(Horizontal/Vertical)一般指针对PR胶刻蚀过程中，水平方向的刻蚀量与垂直方向的刻蚀量的比值。6. CD Bias(PR Ashing Bi

4、as)CD Bias指Photo工艺后的线宽DICD与最终形成的Pattern线宽FICD的差值。干刻相关的主要是指PR在Ashing过程中水平方向的刻蚀量。CD Bias = DICD FICD91.2 Dry Etch 工艺介绍1. GT Ashing针对Pixel 区域PR胶进行反应，生产挥发性气体的过程。Ashing 反应气体(SF6/NF3+O2) ： CxHy (PR胶) + O2 - COx + H2OGlassITOGatePRGatePRGlassITOGatePRGateSF6/NF3101.2 Dry Etch 工艺介绍2. Ash/Act or Act/AshActiv

5、e Etch：针对Pixel 区域a-Si进行反应，生产挥发性气体的过程。Ashing：针对TFT Channel区域PR胶进行反应，生成挥发性气体的过程。a) Active Etch反应气体(Cl2 & SF6/NF3)： Si + Cl* + F* SiCl4 + SiF4 b) Ashing 反应气体(SF6/NF3) ： CxHy (PR胶) + O2 - COx + H2OPRPRGIActiveSDPRPRGIActiveSDSF6/NF3111.2 Dry Etch 工艺介绍3. N+ Etch & Dry StripN+ Etch：针对TFT Channel 区

6、域a-Si进行反应，生产挥发性气体的过程。Dry Strip：针对N+ Etch后Glass表面PR胶进行反应，生成挥发性气体的过程。a) N+ Etch反应气体(Cl2 & SF6/NF3)： Si + Cl* + F* SiCl4 + SiF4 b) Dry Strip 反应气体(SF6/NF3) ： CxHy (PR胶) + O2 - COx + H2OGIActiveSDPRPRGI ActiveSDSF6/NF3121.2 Dry Etch 工艺介绍4. Via EtchVia Etch：针对Contact Hole 区域SiNx进行反应，生产挥发性气体的过程。因为刻蚀的不同

7、区域的膜厚度及成分不一样，所以选择比在Via Etch中也是一个重要的因素。d) Via Etch反应气体(SF6/NF3) ： Si + F* SiF4 PRPVXGIGateSDActivePRPVXGIGateSDActive13ProcessLoad LockProcessProcessTransferCassetteCassetteUSC2.0 Dry Etch 设备介绍142.1 Dry Etcher设备构成设备构成设备构成Vacuum&Exhaust SystemTransfer SystemRF SystemTemperature Control SystemGas S

8、upply System152.2 Dry Etcher设备构成VMBPlasmaPSCM1CM2B-AAPCTMPExhaustMatching BoxChillerEPD13.56MHz3.2MHzMFCFilterDry PumpISO ValveCut Off ValveRF SystemVacuum & Exhaust SystemGas Supply SystemRelief PipeRelief ValveTemperature Control SystemSlow Pump Valve162.3 PC 真空及排气系统ProcessChamberScrubberTo Fa

9、cility APC TMP Dry Pump172.3 PC 真空及排气系统APC是与是与CM结合进行自动调节压力的装置结合进行自动调节压力的装置排气管排气管阀阀开时状态开时状态Degree: 1000闭时状态闭时状态Degree:0CMProcess ChamberVacuum PumpAPC APC： Adaptive Pressure Controller182.3 PC 真空及排气系统Dry pump介绍：- Dry pump主要用于L/L、T/C的真空Pumping与PC的初级真空Pumping- 排气能力: 30 1500 m3/h- 运行压力范围: 102 Pa 大气Dry E

10、tch使用的Dry Pump是集成Mechanical Booster Pump(机械增压泵)和Dry Pump(干泵)的一体泵，一般统称为Dry Pump192.3 PC 真空及排气系统Turbo Molecular Pump (TMP):- 主要用于P/C次级真空Pumping与压力维持- Discharge Type(排出式)Pump- 毎分钟23万次旋转，正常使用27000rpm- 运行压力范围: 10-7 -102 Pa202.4 RF SystemRF (Radio Frequency)：提供激发电浆并维持蚀刻的能量来源- BOEHF所采用的ECCP Mode使用两个RF电源，频率

11、分别为13.56MHz和3.2MHz。- Source RF：加快粒子碰撞频率、增加Plasma浓度；- Bias RF：RF周期较长，Ion可以获得更大的速度，使Ion到达下部电极(基板)时的能量增大，使Plasma到达稳定的时间缩短，提高Plasma Uniformity。Matching Box 和 Matching Controller相结合把反射波控制到最小，使Process Chamber内产生最大的Energy。Matching boxMatching ControllerProcesschamberRF generator控制反射，把最大的Energy传递给Process Chamber212.5 温控系统Chiller (Heater Exchanger)ChillerChiller Hose ConnectorPt Sensor (热电偶)：温度测量222.5 温控系统 BC Flow使用He进入基板与下电极板的间隙，藉以冷却基板 为了防止基板出现偏移，TC使用直流电压，使基板与下部电极实静电吸引 TC使用的DC电压值，使用He之压力与流量而改变，He流量越大， TC所需使用之