等离子清洗机的电极板面积不对称就可以做刻蚀?

发布时间:2022-04-27浏览量:146

        等离子清洗机所产生的等离子体,不仅具有清除有机物和无机物的“清洁”特性,而且通过改变电极结构、电极面积或馈入方式,可以满足一定的等离子体刻蚀的要求,今天我们来探讨一下等离子清洗机的电极板不对称怎么可以做到刻蚀。

        等离子刻蚀在半导体行业的应用属于常规工艺,例如通入特殊的工艺气体形成离子体,其中具有腐蚀性的等离子体基团会与硅晶圆等未经遮挡的表面进行反应,把线路刻蚀出来,那么轰击到电极(工件)表面的离子是一个非常重要的参数,显然控制离子能量的电极(工件)压降的定标是一个很重要的问题。

等离子清洗机的电极板面积不对称就可以做刻蚀?(图1)

        图1 阴极和阳极电极板面积不对称,电极的压降不相等的平行平板电极的等离子放电模型

        上图1是典型平行平板高频等离子清洗机的电极结构,其电极压降VA和VB与两电极的表面积SA和SB之间的比例关系根据过往的经验给出公式:

        VA/VB=(SB/SA)α

        反应离子刻蚀(RIE)模式下,电极电压VA和电极面积SA是放置工件(晶圆)的带电电极(RF馈入),也叫阴极;而VB和SA是接地电极(GND),也叫阳极。根据历史经验数据表明指数α的变化范围为:1.0≤α≤2.5。

        虽然经过国内外无数科学家多年的研究,根据基本的原理确定了指数α的范围,但在专业领域电容高频等离子体反应器物理学仍是尚未解决的物理问题。经验确定的范围是假定的理想状态,即假设两个电极所截获的实际离子电流相等。该假设对于两个电极都带电的对称情况显然是真实的;但是不清楚的是为什么对非对称的几何结构这也是真实的。

        另外此模型还假设器壁处于等离子体足够负的电位上,离子电流来自无规轰击形成的离子饱和流。

        对于圆形电容耦合高频放电,电极板压降的经验定标仍然服从指数α的变化范围为:1.0≤α≤2.5。如图2所示

等离子清洗机的电极板面积不对称就可以做刻蚀?(图2)

        图2 圆柱形容性RF放电电极板电压模型

        工业应用中的圆柱形容性耦合射频等离子清洗机的结构,往往是用圆柱形的石英玻璃做为反应腔体,在玻璃的外面包裹一层铜质电极,用来处理对均匀性要求不是非常高的产品,例如小尺寸的晶圆。放电状态如图3所示

等离子清洗机的电极板面积不对称就可以做刻蚀?(图3)