Dry Etch工艺及设备介绍 PPT

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ETCH(PCB蚀刻培训教材)

蚀刻液温度：46~52oC 蚀刻液PH值：7.8~8.4(50oC) 蚀刻液比重：1.170~1.190 Cu2+：115~135g/l，Cl：150~190g/l 喷药水压力：18~30PSI 喷水压力：20~40PSI
生产线维护
设备的日常保养 A.不使蚀刻液有sludge产生(浅蓝色一价铜污泥),当结渣越多，会影响蚀刻液的化学平衡，蚀刻速率迅速下降。所以成份控制很重要－尤其是PH,太高或太低都有可能造成. B.随时保持喷嘴不被堵塞.(过滤系统要保持良好状态) 每周保养时检查喷嘴，若堵塞则立即清除堵塞物。 C.及时更换破损的喷嘴和配件 D.PH计，比重感应器要定期校验.
量，溶液温度及Cu2+浓度。
1.Cl-含量的影响
在氯化铜蚀刻液中Cl-浓度较多时， Cu2+和Cu+实际上是以络离子的形式存在（[Cu2+Cl4]2－， [Cu+Cl3]2- ），所以蚀刻液的配制和再生都需要Cl-参加反应，下表为氯离子溶度与蚀刻速率关系。Biblioteka 蚀刻时间（分）12
10
水溶液
8
6
2N HCl溶液
反应：2CuCl+2HCl+H2O2→2CuCl2+2H2O
自动控制添加系统：通过控制蚀刻速度，双氧水和盐酸的添加比例，比重和液位，温度等项目，达到自动连续生产。
我司采用此种再生方法。
二.碱性氨类蚀刻液
1.特性
－不与锡铅发生任何反应－易再生，成本低，易回收－蚀铜速度快，侧蚀小，溶铜能力高，蚀刻
为使之蚀铜反应进行更为迅速，蚀液中多加有助剂，例如：
a. 加速剂( Accelerator) 可促使上述氧化反应更为快速，并防止亚铜错离子的沉淀。

DryEtchProcessIntroduction

RF
Mixed mode GaSonics DL chamber
P.19
ECR and TCP Chamber design
Electronic Cyclotron Resonance
P.20
845 Gauss for 2.45GHz power source
Transformer Coupled Plasma
▪ 2. Probability of ionization is enhanced due to electron oscillations.
Higher plasma intensity
▪ 3. Operating at lower electrode voltages/ electric fields.
Capacitor
V VP
Self DC-bias
0
VDC
Mean plasma potential with
Capacitor
Mean plasma potential without
Capacitor
V1
4
V1 V2
A2 A1
VA
V2
P.13
Introduction for capacitor charging
Va V=5
t=0
Vb
V=7
Ib
V=5
Vb-Va=2
time
t=0
t=0
V=5
Va Vb
Ib
P.14
RF plasma ( capacitive-coupled)
+1
Va 0
-1
+1
Va 0
-1
+1

Lecture 8 Dry Etch

微/纳制造工艺技术Micro & Nano Fabrication TechnologyLecture 8 Dry Etching主讲：乔大勇OutlineOverview of dry etchingFundamentals of plasmaReactive Ion Etching (RIE)Deep RIEWhy dry etchingSmallLargeUse of chemicalsAcceptable High Batch production High Low Tool price Acceptable ，controllable High ，Uncontrollable Selectivity Acceptable ，controllable High ，controllable Etch rate ControllableIsotropic or anisotropic Side wall profile Very small >3 micronEtching tolerance Dry etching Wet etching Etching type Overview of dry etchingWetCl 2AlCHF 3Silicon OxideCF 4Silicon Nitride SF 6Silicon, PolysiliconDryH 3PO4AlHF Silicon OxideH 3PO 4Silicon Nirtide KOH, TMAH,EDPSiliconChemical used Etching target ModeComparison of Dry and Wet etchingWhy dry etchingOverview of dry etchingOverview of dry etchingPlasma is generated by RF and DC excitation of source gases in a vacuum system. Take SF6as an example, plasma composed of equal numbers of positive (SF5+) and negative charges (F-and e) and a different number of unionized molecules and radicals (F).Positive ions are accelerated and strike substrate with high kinetic energy, leading to material removal (Highly anisotropic and low selectivity). Neutral radicals interact with substrate surface to form volatile products (Isotropic and high selectivity)Fundamentals of plasma90％states of matter in Universe is plasma. Lightning and polar light are natural plasma. All stars are combination of matters in plasma state.IceWaterSteamPlasma (Ionized gas)Cold Warm Hot HotterMolecules fixed in lattices Molecules free to move Molecules free to move, large space Ions and electrons move, large spaceFundamentals of plasmaMan made PlasmaFundamentals of plasmaFundamentals of plasmaMan made PlasmagasAre-Ar+Ar+Ar+ArSheath-V+Fundamentals of plasmaMan made PlasmaExcitation(激发）跃迁eA A e +→+*For CF 4，4.0eV energy is needed for excitation. Symbol * stands for excited atoms, which will go back to general state in 1/billion second~several seconds by relaxation procedure.Fundamentals of plasmaMan made Plasma)(*Photos h A A ν+→Relaxation (驰豫)Light emitted during relaxation. Different gas plasma emitted different color. For Argon plasma, the color is pink.Fundamentals of plasmaMan made PlasmaDissociation (分裂)For CF4，12.5eV is neede for dissociation 。

Dry Etch 工艺基本原理及良率剖析(经典讲解)

【面板制程刻蚀篇】史上最全Dry Etch 分类、工艺Dry Etch工序的目的广义而言，所谓的刻蚀技术，是将显影后所产生的光阻图案真实地转印到光阻下的材质上，形成由光刻技术定义的图形。

它包含了将材质整面均匀移除及图案选择性部分去除，可分为湿式刻蚀(wet etching)和干式刻蚀(dry etching)两种技术。

湿式刻蚀具有待刻蚀材料与光阻及下层材质良好的刻蚀选择比（selectivity）。

然而，由于化学反应没有方向性，因而湿式刻蚀是各向同性刻蚀。

当刻蚀溶液做纵向刻蚀时，侧向的刻蚀将同时发生，进而造成底切（Undercut）现象，导致图案线宽失真，如下图所示。

底切现象自1970年以来，元件制造首先开始采用电浆刻蚀技术（也叫等离子体刻蚀技术），人们对于电浆化学性的了解与认识也就越来越深。

在现今的半导体集成电路或面板制造过程中，要求精确地控制各种材料尺寸至次微米大小，而且还必须具有极高的再现性，电浆刻蚀是现今技术中唯一能极有效率地将此工作在高良率下完成的技术，因此电浆刻蚀便成为半导体制造以及TFT LCD Array制造中的主要技术之一。

干式刻蚀通常指利用辉光放电（glow discharge）方式，产生包含离子、电子等带电粒子以及具有高度化学活性的中性原子、分子及自由基的电浆，来进行图案转印（pattern transfer）的刻蚀技术。

干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法，广泛应用于半导体或面板前段制程。

Dry Etch 的分类及工艺的基本原理蚀刻技术中的术语1.各向同性与各向异性蚀刻( Isotropic and Anisotropic Etching)不同的蚀刻机制将对蚀刻后的轮廓(Profile)产生直接的影响。

如下图所示，纯粹的化学蚀刻通常没有方向选择性，上下左右刻蚀速度相同，蚀刻后将形成圆弧的轮廓，并在遮罩(Mask)下形成底切(Undercut)，这种刻蚀被称为各向同性蚀刻。

Dry Etch 细化资料

Uniformity
均匀度。计算Uniformity的方法有好几种，这里表示的是通常使用的计算方法。 Max – Min Uniformity (%) = ×100 2 Average
3.3.2 Dry Etch 概要及工艺
3.3.2.2.1 解离（Dissociation）
在物理状态下，如在压力或温度下的变化，或在溶剂作用下，使分子分离为更简单的一组原子、单原子或离子的过程。
3.3 干法刻蚀
3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 Dry Dry Dry Dry Etch 安全教育 Etch 概要及工艺 Etch设备概要 Etch设备真空系统
3.3.1 Dry Etch 安全教育
3.3.1.1 LCD Etching装置存在的潜在危险：
电气危险：三相AC200V、AC100V、高频用（RF）Matching Box约 1万伏。机械危险：产业用Robot、Chamber cover的开闭、motor和timing belt等。 Gas危险： Process用Gas 真空危险：真空和大气突然接触，可能导致ceramics发生破裂
3.3.2.2.7 Sheath的形成等离子和电极或真空容器的墙面有相同的导体界面时, PLASMA内电子的热运动速度要比离子大，因此先达到体面。离电极近的地方由于等离子电子形成负电位, 离电极远的地方相对来说离子多，因此形成正电位。
Plasma Potential 电位，由等离子电位形成。
3.3.1 Dry Etch 安全教育
3.3.1.11 紧急时的处理
使用的Gas 和药液的性质，平时就该先从MSDS 等去了解。特别是名称一定要牢记。万一吸了那些或是飞散到眼睛和皮肤，如果Gas 和药液的名称不能及时告诉医生的话，有可能是一般紧急时的处理：－药液等飞散到眼睛的时候：用大量的水道水充分（15 分钟以上）地冲洗。然后应该马上看专科医生。－吸入Gas 的时候：首先转移到空气新鲜的地方、叫救护车。Gas 进入肺中马上会被血液吸收、在非常短的时间内就会对健康带来影响。要及时。不能进行正确的处理。下面叙述的

Dry ETCHING制成原理

Comparison of dry and wet etching Comparison of Process
捷胤工業有限公司 NEW JEIN Corp.
Comparison of dry and wet etching Comparison of Equipment
捷胤工業有限公司 NEW JEIN Corp.
捷胤工業有限公司 NEW JEIN Corp.
Application on 5 PEP (BCE)
(7) 各項參數的改變效應
¾Source Power 效應 1.功率增加時:電漿密度增加活性基增加蝕刻速率上升 ¾Bias R.F. Power 效應 1.功率增加時:離子轟擊能量增加蝕刻速率上升 ¾玻璃表面溫度效應 1.蝕刻過程中溫度上升導致蝕刻速率上升 2.造成蝕刻速率前後不一 3.晶片載台須有溫控設計
L/L :Load Lock
L/L
A/A :Atmospheric/Arm
A/A
S/R-1
S/R :Sender Receiver
5G
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Introduction of 5G dry etcher
Unit 概要
P/C :Process Chamber
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Application on 5 PEP (BCE)
(3)Overhang Issue
Overhang
捷胤工業有限公司 NEW JEIN Corp.
Thank You !!
捷胤工業有限公司 NEW JEIN INDUSTRIAL CO., LTD. 台南市興南街295號 TEL:(886)6‐2962008 FAX:(886)6‐2625200 E‐mail: acc4358@

干法刻蚀 ppt课件

干蚀刻简介
ppt课件
1
目录
一、干蚀刻的定义二、干蚀刻的原理三、干蚀刻的模式四、干蚀刻设备结构五、干蚀刻制程腔的构造
ppt课件
2
清洗镀膜(PVD、CVD)
一、干蚀刻的定义
镀下一层膜
去光阻
去光阻液 (Stripper)
酸气体
蚀刻 (Dry、Wet)
光罩
显影液
上光阻(Coater)
简单的说，干蚀刻：去掉不想要的薄膜，留下想要的。
干蚀刻一般用于非金属膜的蚀刻
ppt课件
4
二、干蚀刻的原理
什么是电浆？
加热
固体
加热
加电
液体
气体
电浆
正离子电子
自由基分子
电浆是除固、液、气外，物质存在的第四态。
它主要由电子、正离子、分子、自由基等组成，但其中正负电荷总数却处处
相等，对外显示电中性。这种状态的气体被称为电浆（Plasma）。
干蚀刻是以自由基为主，还是以正离子为主。是根据使用的不同分为2种：物理性蚀刻化学性蚀刻
ppt课件
10
二、干蚀刻的原理
干蚀刻的方式
物理性蚀刻
化学性蚀刻
Plasma
Plasma
物理性蚀刻：是电浆中的正离子在电场的作用下加速。垂直轰击薄膜表面，是非等向性的蚀刻（电场方向蚀刻速率较大）。
化学性蚀刻：是电浆中的自由基与薄膜发生化学反应，是等向性的蚀刻
ppt课件
5
二、干蚀刻的原理
电浆中的碰撞
电浆中有两类碰 1.弹性碰撞 2.非弹性碰撞弹性碰撞: 无能量交换，较常发生，但对蚀刻影响不大非弹性碰撞: 能量交换，对蚀刻影响很大主要反应方式有：

集成电路制造技术第五章(刻蚀)-干法dry etching

第五章：刻蚀 Chapter V: Etching
等离子体干法刻蚀技术 Plasma Dry Etching
Comparison of Dry etching vs. Wet etching
Dry Etching
A solid surface is etched in the gas or vapor phase, physically by ion bombardment, chemically by a chemical reaction through a reactive species at the surface, or by combined physical and chemical apor pressure
Boiling point at 1 Atmosphere pressure
SiF4 SiCl4 SiBr4
-144°C -63.4°C (>50°C)
-86°C 57°C 153°C
Si Etching
F contained gases (CF4, ,SF6, CHF3…) have been employed for Si etching. The mechanism are as following.
Etch Al using Cl2: AlCl3 was 200 ℃ no using F2: AlF3 was 1000 ℃
Volatility of Reaction Products
Table of Temperature for different vapor pressures.
Etch product
Si Selectivity
• To increase Si etching selectivity to SiO2, using BCl3, Cl2, SiCl4 or HBr.

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a) N+ Etch反应气体(Cl2 & SF6/NF3)： Si + Cl* + F* → SiCl4 ↑ + SiF4 ↑
b) Dry Strip 反应气体(SF6/NF3) ：
SF6/NF3
CxHy (PR胶) + O2 -----> COx↑ + H2O↑
PR
PR
SD Active
GI
SD Active
S a/b = Ea ÷ Eb
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
1.1 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 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 － FICD∣
1.1 Dry Etch 工艺概要
干法刻蚀
1.1 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：Å/Min。（1nm=10Å）
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。
(Max-Min) Uniformity = (Max + Min) or 2×Average
Slow Pump Valve
Relief Valve
Dry
Cut Off
Pump
Valve Vacuum & Exhaust System
Exhaust
2.3 PC 真空及排气系统
Process Chamber
APC TMP
To Facility
Dry Pump
Scrubber
2.3 PC 真空及排气系统
× 100%
1.1 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：40~70°
45°
Undercut 45°
4. 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：
b) Ashing 反应气体(SF6/NF3) ：
SF6/NF3
CxHy (PR胶) + O2 -----> COx↑ + H2O↑
PR
PR
SD Active
GI
PR
PR
SD Active
GI
1.2 Dry Etch 工艺介绍
3. 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。
VMB
Filter
MFC
Gas Supply System
Plasma EPD
Chiller Temperature Control System
Matching Box
~~
13.56MHz 3.2MHz
RF System
ISO Valve
Relief Pipe PS CM1 CM2 B-A
APC TMP
PVX Gate
PR
SD Active GI
PVX Gate
PR
SD Active GI
2.0 Dry Etch 设备介绍
Process
Cassette Cassette
Process Load Lock Transfer
Process USC
2.1 Dry Etcher设备构成
2.2 Dry Etcher设备构成
Gate
Gate
ITO
Glass
1.2 Dry Etch 工艺介绍
2. 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。
a) Active Etch反应气体(Cl2 & SF6/NF3)： Si + Cl* + F* → SiCl4 ↑ + SiF4 ↑
1.2 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) ：
SF6/NF3
CxHy (PR胶) + O2 -----> COx↑ + H2O↑
ห้องสมุดไป่ตู้PR PR
Gate
Gate
ITO
Glass
PR
等离子体
PR Si or Metal
Glass
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Radical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
GI
1.2 Dry Etch 工艺介绍
4. 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。
d) Via Etch反应气体(SF6/NF3) ： Si + F* → SiF4 ↑
➢ APC： Adaptive Pressure Controller
APC是与CM结合进行自动调节压力的装置
排气管
阀 Process Chamber
开时状态
Degree: 1000
CM
APC
闭时状态 Degree:0
Vacuum Pump
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工艺及设备介绍
课程内容介绍
1、Dry Etch工艺介绍 2、Dry Etch设备介绍
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： 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。