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1、Array 2016年8月1日,Array Dry Etch工艺与设备介绍,课程内容介绍,2、Dry Etch设备介绍,1、Dry Etch工艺介绍,0. 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：化学气象沉积生成的含硅的产物-PECVD 工艺。磁控溅射沉积的金属类产物-Sputter 工艺。利用物理涂覆及曝光工艺形成的各种图案的PR-Photo 工艺。,Glass,Si or Metal,PR,等离子体,1.0 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 Mask规定的图案到基板上,这就是干法刻蚀的原理,1.1 Dry Etch 工艺概要,1.1 Dry Etch 工艺概要,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）,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-Min),(Max + Min) or 2Average, 100%,1.1 Dry Etch 工艺概要,Profile,一般指刻蚀后的断面，要求比较平缓的角度，且无Undercut
3、。要求：4070,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 Eb,Undercut,1.1 Dry Etch 工艺概要,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。,CD Bias(PR Ashing Bias),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
4、 FICD,1.2 Dry Etch 工艺介绍,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 + H2O,SF6/NF3,1.2 Dry Etch 工艺介绍,Ash/Act or Act/Ash,Active 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。,Active Etch反应气体(Cl2 & SF6/NF3)： Si + Cl* + F* SiCl4 +
5、 SiF4 Ashing 反应气体(SF6/NF3) ： CxHy (PR胶) + O2 - COx + H2O,SF6/NF3,1.2 Dry Etch 工艺介绍,N+ Etch & Dry Strip,N+ Etch：针对TFT Channel 区域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。,N+ Etch反应气体(Cl2 & SF6/NF3)： Si + Cl* + F* SiCl4 + SiF4 Dry Strip 反应气体(SF6/NF3) ： CxHy (PR胶) + O2 - COx + H
6、2O,GI,Active,SD,SF6/NF3,1.2 Dry Etch 工艺介绍,Via Etch,Via 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。,Via Etch反应气体(SF6/NF3) ： Si + F* SiF4 ,PR,PVX,GI,Gate,SD,Active,2.0 Dry Etch 设备介绍,2.1 Dry Etcher设备构成,2.2 Dry Etcher设备构成,2.3 PC 真空及排气系统,ProcessChamber,Scrubber
7、,To Facility,APC,TMP,Dry Pump,2.3 PC 真空及排气系统,APC是与CM结合进行自动调节压力的装置,排气管,阀,开时状态Degree: 1000,闭时状态Degree:0,APC： Adaptive Pressure Controller,2.3 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 Etch使用的Dry Pump是集成Mechanical Booster Pump(机械增压泵
8、)和Dry Pump(干泵)的一体泵，一般统称为Dry Pump,2.3 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 Pa,2.4 RF System,RF (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，频率分别为和。 Source RF：加快粒子碰撞频率、增加Plasma浓度； Bias RF：R
9、F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。,2.5 温控系统,Chiller (Heater Exchanger),Chiller,Chiller Hose Connector,Pt Sensor (热电偶)：温度测量,2.5 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所需使用之电压越高,TC & BC：,TC：也被称为ESC（Electrostatic Chuck),Thank you！,