感應耦合電漿蝕刻(ICP)的控制方法主要圍繞電漿密度調節、工藝參數優化、腔體設計改進及實時監測與反饋等核心環節展開,以下為具體控制方法:
一、電漿密度調節
電漿調節組件:感應耦合電漿蝕刻設備包括電漿調節組件、供電裝置與反應腔體。電漿調節組件包括介電板與線圈,且更包括分流組件。當位于介電板一側的線圈通電產生電磁感應時,介電板的另一側可產生電漿以對基材進行蝕刻。
線圈調整:通過調整線圈的內圈與外圈之間的距離,或連接分流組件使通入線圈的電流受到分流,可以調節電磁感應的強弱,進而調節電漿密度。這種方法可以細微地調節產生的電漿的密度,以達成控制基材蝕刻時的蝕刻均勻度。
二、工藝參數優化
射頻功率控制:通過調節來自射頻發生器的直流偏壓,可以控制離子和電子的能量,從而影響蝕刻速率和選擇性。
氣體流量與成分:精確控制工藝氣體的流量和成分,可以優化蝕刻反應,提高蝕刻速率和均勻性。例如,通過調整反應物氣體和微調氣體的比例,可以實現對蝕刻速率的精確控制。
腔體壓力與溫度:控制蝕刻腔體的壓力和溫度,可以影響電漿的組成和分布,進而影響蝕刻結果。例如,通過調整腔體壓力,可以改變電漿中離子和中性粒子的比例,從而優化蝕刻速率和選擇性。
三、腔體設計改進
氣體注入位置:在電感式耦合電漿(ICP)蝕刻腔體中,氣體注入的位置是一項重要的設計特性。通過優化氣體注入位置,可以實現電漿在腔體內的均勻分布,提高蝕刻均勻度。
加熱器布局:采用多個獨立的加熱器或微區域控制晶圓溫度,可以影響關鍵參數CD均勻度。例如,在每個蝕刻腔體利用超過100個局部加熱器,與整個晶圓只利用兩個或四個加熱器的系統相比,可提供更高的空間解析度。
四、實時監測與反饋
蝕刻終點偵測:采用光學發射光譜(OES)或激光偵測技術,可以實時監測蝕刻過程,準確判斷蝕刻終點,避免過度蝕刻或蝕刻不足。
數據反饋與調整:通過實時監測蝕刻過程中的各項參數(如電漿密度、蝕刻速率等),并將數據反饋給控制系統,可以實現對蝕刻過程的動態調整,確保蝕刻結果的穩定性和一致性。