等離子清洗機(jī)的電極板面積不對(duì)稱就可以做刻蝕？

來源：普樂斯瀏覽：次發(fā)布日期：2019-05-30 17:36【大中小】

文章導(dǎo)讀：等離子清洗機(jī)所產(chǎn)生的等離子體，不僅具有清除有機(jī)物和無機(jī)物的“清潔”特性，而且通過改變電極結(jié)構(gòu)、電極面積或饋入方式，可以滿足一定的等離子體刻蝕的要求，今天我們來探討一下等離子清洗機(jī)的電極板不對(duì)稱怎么可以做到刻蝕。

等離子清洗機(jī)等離子刻蝕在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用屬于常規(guī)工藝，例如通入特殊的工藝氣體形成離子體，其中具有腐蝕性的等離子體基團(tuán)會(huì)與硅晶圓等未經(jīng)遮擋的表面進(jìn)行反應(yīng)，把線路刻蝕出來，那么轟擊到電極（工件）表面的離子是一個(gè)非常重要的參數(shù)，顯然控制離子能量的電極（工件）壓降的定標(biāo)是一個(gè)很重要的問題。

圖1 陰極和陽(yáng)極電極板面積不對(duì)稱，電極的壓降不相等的平行平板電極的等離子放電模型

上圖1是典型平行平板高頻等離子清洗機(jī)的電極結(jié)構(gòu)，其電極壓降V_A和V_B與兩電極的表面積S_A和S_B之間的比例關(guān)系根據(jù)過往的經(jīng)驗(yàn)給出公式：
V_A/V_B=（S_B/S_A）^α
反應(yīng)離子刻蝕（RIE）模式下，電極電壓V_A和電極面積S_A是放置工件（晶圓）的帶電電極（RF饋入），也叫陰極；而V_B和S_A是接地電極（GND），也叫陽(yáng)極。根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明指數(shù)α的變化范圍為：1.0≤α≤2.5。

雖然經(jīng)過國(guó)內(nèi)外無數(shù)科學(xué)家多年的研究，根據(jù)基本的原理確定了指數(shù)α的范圍，但在專業(yè)領(lǐng)域電容高頻等離子體反應(yīng)器物理學(xué)仍是尚未解決的物理問題。經(jīng)驗(yàn)確定的范圍是假定的理想狀態(tài)，即假設(shè)兩個(gè)電極所截獲的實(shí)際離子電流相等。該假設(shè)對(duì)于兩個(gè)電極都帶電的對(duì)稱情況顯然是真實(shí)的；但是不清楚的是為什么對(duì)非對(duì)稱的幾何結(jié)構(gòu)這也是真實(shí)的。

另外此模型還假設(shè)器壁處于等離子體足夠負(fù)的電位上，離子電流來自無規(guī)轟擊形成的離子飽和流。

對(duì)于圓形電容耦合高頻放電，電極板壓降的經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)仍然服從指數(shù)α的變化范圍為：1.0≤α≤2.5。如圖2所示

圓柱形容性RF放電電極板電壓模型

工業(yè)應(yīng)用中的圓柱形容性耦合射頻等離子清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)，往往是用圓柱形的石英玻璃做為反應(yīng)腔體，在玻璃的外面包裹一層銅質(zhì)電極，用來處理對(duì)均勻性要求不是非常高的產(chǎn)品，例如小尺寸的晶圓。放電狀態(tài)如圖3所示

圖3 石英玻璃反應(yīng)腔體放電狀態(tài)

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