干法刻蚀原理
干法刻蚀PPT课件
PE mode（Plasma Etching mode等离子刻 蚀模式 ）
• 化学性蚀刻 • 射频电源接在上电极,基板位于
下电极上
• 在蚀刻中利用自由基与基板的 的化学反应进行蚀刻，是等向 性蚀刻
• 低蚀刻速率 • 低均一性 • 对面板造成的损害很少
RF(13.56MHz) F* F* plasma F*
A＊→ A + hν
激发
松弛
hν 电子
二、干蚀刻的原理
干蚀刻的方式
干蚀刻中起作用的主要是自由基和正离子。自由基化学性质很活泼，很容 易和膜表面分子发生反应，可达到膜层去除的作用。反应生成物作为废气 被排出。
带正电的离子在电场的作用下几乎垂直撞向基板，轰击膜层表面的分子键 合，促进自由基的化学反应，并使表面产生的反应物脱落。
PE mode
三、干蚀刻的模式
RIE mode (Reactive Ion Etching mode反应离子 刻蚀模式 )
• 物理性蚀刻+化学性蚀刻 • RF接到放置基板的下电极 • 带正电的粒子在电场的作用
下加速，垂直对基板进行粒 子轰击，促进自由基的化学 反应
• 非等向性蚀刻
SF5+ F* plasm制程气体
射频电源
电浆
光阻
光阻
光阻
非金属薄膜
基板
反应气体在高频电场作用下产生电浆（Plasma）。 电浆与基板发生作用将没有被光刻胶掩蔽的非金属薄膜蚀刻掉。
三、干蚀刻的模式
干蚀刻模式
PE mode
RIE mode
ICP mode
ECCP mode
三、干蚀刻的模式
显影(Developer)
一、干蚀刻的定义
第8章 干刻工艺
第八章干刻工艺8.1 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忠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。
第五章中已经对湿式刻蚀进行了较详细的介绍。
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。
图8.1 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LCD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LCD 前段制程。
在本章节中，将针对干刻蚀技术加以说明。
8.2 Dry Etch 的分类及工艺的基本原理8.2.1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。
如图8.2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。
刻蚀选择比研究
查强
王瑗
Email：qzha2007@
Email：ywang2007@
TEL：62872627，62872517
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谢 谢
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附件
• IBE操作流程 装片 1 关闭真空计“POWER”开关。 2关闭工作台上的“主阀”按钮。 3 打开 “放气阀”按钮。 4 等待1分钟左右，待N2充满整个真空室后，打开真空室门板，关闭 “放 气阀”按钮。 5 粘片：将样品台中间区域均匀的涂上为样片大小薄薄一层“7501”硅脂， 用镊子夹住样片，将样片一边贴在硅脂上，慢慢地放下另一边，用镊 子按住样片一端，在硅脂上稍稍移动样片，以便赶走样片与硅脂之间 的气泡，使得样片与硅脂紧密粘在一起。（注意：如果用力过大，片 子可能会碎裂） 6 完成粘片操作后，关闭真空室门板。 7 关闭 “下道阀”按钮，打开 “上道阀”按钮，此时机械泵对真空室抽取真 空。等两分钟后，打开真空计“POWER”开关。 8待真空计上显示“9E-1”时,打开 “下道阀”按钮关闭第一组合单元上的“上 道阀”按钮。 9开启“主阀”，等待第三单元右边的真空计到达“5E-4”以下时，便可进行 下面的刻蚀操作了
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ICP刻蚀原理及设备
Oxford Plasma lab System 100 ICP 180
温控
真空
能量产生
气路
Wafers经由loadlock后再进出反应腔,确保反 应腔维持在真空下不受粉尘及湿度的影响. 将有毒气体及危险气体与超净室隔离开 24
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ICP刻蚀原理及设备
•ICP功率: 0-3000W •RF功率：0-1000W •压力范围: 1-100mT •加工范围：6寸 •工艺气体： Cl2,BCl3,HBr,CH4,He,O2, H2,N2
铌酸锂干法刻蚀
铌酸锂干法刻蚀1. 介绍铌酸锂（LiNbO3）是一种重要的功能性晶体材料，具有优异的光学、电学和声学性质。
在光学通信、光学传感、光学存储等领域具有广泛的应用。
为了满足不同应用的需求，对铌酸锂晶体进行刻蚀加工是必不可少的工艺。
铌酸锂干法刻蚀是一种常用的刻蚀方法，通过使用化学气相刻蚀技术，可以在铌酸锂晶体表面形成所需的结构和图案。
本文将详细介绍铌酸锂干法刻蚀的原理、工艺流程、设备要求和刻蚀效果等内容。
2. 原理铌酸锂干法刻蚀的原理是利用化学气相刻蚀技术，在铌酸锂晶体表面形成所需的结构和图案。
具体来说，铌酸锂干法刻蚀主要包括以下几个步骤：1.基底预处理：将铌酸锂晶体基底进行清洗和表面处理，去除表面杂质和氧化层，以保证刻蚀的质量和效果。
2.刻蚀气体选择：选择适合的刻蚀气体，通常是一种含氟化合物气体，如氟化氢（HF）或氟甲烷（CHF3）等。
刻蚀气体的选择要考虑刻蚀速率、刻蚀质量和刻蚀平面度等因素。
3.刻蚀装置：使用刻蚀装置将刻蚀气体引入刻蚀室，通过调节刻蚀气体的流量和温度等参数，控制刻蚀过程中的刻蚀速率和刻蚀质量。
4.刻蚀过程：将经过预处理的铌酸锂晶体放入刻蚀室中，使其暴露在刻蚀气体中。
刻蚀气体中的氟化物会与铌酸锂晶体表面的材料发生化学反应，产生气体产物，从而实现刻蚀作用。
5.刻蚀控制：根据实际需要，通过调节刻蚀时间和刻蚀条件等参数，控制刻蚀深度和刻蚀形状。
6.刻蚀后处理：刻蚀结束后，对刻蚀后的铌酸锂晶体进行清洗和表面处理，以去除刻蚀产物和残留的刻蚀气体，使其表面光洁度达到要求。
3. 工艺流程铌酸锂干法刻蚀的工艺流程主要包括以下几个步骤：1.基底预处理：将铌酸锂晶体基底进行清洗和表面处理，去除表面杂质和氧化层。
可以使用溶剂清洗、超声清洗、离子束清洗等方法。
2.刻蚀气体选择：根据实际需求选择合适的刻蚀气体，通常是一种含氟化合物气体，如氟化氢（HF）或氟甲烷（CHF3）等。
3.刻蚀装置准备：将刻蚀装置进行清洁和检查，确保设备正常运行。
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。
干法刻蚀设备工程师面试题及答案
干法刻蚀设备工程师面试题及答案1.你对干法刻蚀的基本原理了解吗？答案：干法刻蚀是一种在真空或惰性气体环境下进行的非液相腐蚀过程，通过离子轰击等方式去除材料表面。
例如，在硅片制造中，干法刻蚀可用于精确雕刻微小结构，避免液体介质引起的副作用。
2.请解释干法刻蚀过程中的等离子体反应，以及如何优化反应效果？答案：在干法刻蚀中，气体放电产生等离子体，离子轰击表面材料。
优化反应效果可通过调节气体组成、功率密度和反应室温度等因素。
例如，通过控制气体流速和添加辅助气体，可以改善等离子体的均匀性，提高刻蚀均匀性和精度。
3.请描述一次你在干法刻蚀设备故障排除中的成功经验。
答案：在一次故障排除中，我注意到刻蚀过程中气体流速异常波动，通过仔细检查发现是气体流量传感器故障。
更换传感器后，刻蚀过程恢复正常，避免了生产停滞。
4.在设计干法刻蚀工艺时，你如何平衡刻蚀速率和表面质量的关系？答案：平衡刻蚀速率和表面质量关系需要深入了解材料特性、刻蚀气体选择以及功率密度控制。
通过调整这些参数，我可以优化刻蚀速率，同时确保表面质量满足要求。
例如，减小功率密度和增加气体流速可减小表面粗糙度。
5.如何选择刻蚀气体，以满足不同材料的刻蚀需求？答案：不同材料对刻蚀气体的选择有差异。
例如，氟化氢可用于硅的刻蚀，氯气适用于金属。
在选择刻蚀气体时，需考虑材料相容性、反应产物和工艺条件等因素，以实现高效刻蚀。
6.请分享一次你成功优化刻蚀工艺，提高产量和降低成本的经验。
答案：通过调整刻蚀气体比例和流速，我成功提高了刻蚀速率，降低了刻蚀时间，从而提高了产量。
同时，精心设计工艺参数，降低了废品率，进一步降低了生产成本。
7.在工程项目中，你如何确保干法刻蚀设备的安全性和稳定性？答案：我会制定详细的操作规程和安全标准，确保操作人员受到良好的培训。
定期检查设备状态，进行预防性维护，确保设备在稳定的工作状态。
另外，建立紧急应对计划，处理可能发生的突发状况。
8.请说明你在新型刻蚀工艺开发中的经验，如何应对未知的技术挑战？答案：在新型刻蚀工艺开发中，我会进行充分的前期研究，了解新材料的特性和刻蚀机制。
Etching IBE RIE 原理及设备
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IBE刻蚀原理及设备
离子源构成及工作原理
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IBE刻蚀原理及设备
IBE刻蚀特点
方向性好，各向异性，无钻蚀，陡直度高 分辨率高，可小于0.01μm 不受刻蚀材料限制（金属or化合物，无机物or有机物，绝缘体or半导体均可） 刻蚀过程中可改变离子束入射角θ来控制图形轮廓
离子束刻蚀速率影响因素
A.被刻蚀材料种类 B.离子能量 C .离子束流密度 D.离子束入射角度 11
适用于150mm单片晶片上的SiO2和Si3N4的刻蚀； 刻蚀温度能控制在20－35度之间
主机
射频源
显示器
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RIE刻蚀原理及设备
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SiO2刻蚀 光刻胶掩膜 Profirle 85-90° 刻蚀均匀性 <+/-5% 典型刻蚀速率： PSG 6000Å/min 热氧化SiO2 4000 Å/min 选择比： SiO2: PR >5:1 SiO2: silicon/polysilicon >=10:1
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ICP刻蚀原理及设备
RIE与ICP比较
RIE
离子密度低( ~109 ~1010/cm3) 离子密度与离子能量不能分别控制（ 离子密度大，离子能量也大） 离子能量低，刻蚀速率低 低压下刻蚀速率低 DC Bias高损伤大
ICP
离子密度高 (>1011/cm3)（刻蚀速率 高） 离子密度由ICP功率控制，离子能 量由RF功率控制 在低离子能量下可控离子流量达到 高刻蚀速率（形貌控制） 低压下由于高离子流量从而维持高 刻蚀速率 低DC bias损伤小
ICP操作注意事项
• 小片刻蚀时需要在片子背面涂真空油脂，放片、取片过程中应尽 量避免油脂玷污片子图形表面，可用异丙醇擦除 ICP Service模式权限很大，为避免误操作，仅限关闭真空装置时 操作 在手动模式下进行托盘定位时，一定要注意门阀的开启状态及卡 盘的升起与否，以免造成机械手、阀门、卡盘损坏 射频源功率不宜设置过高,ICP小于2000W,RF小于500W
半导体scrubber工作原理 刻蚀工艺
半导体scrubber工作原理刻蚀工艺半导体scrubber是一种用于清洗和去除半导体材料表面污染物和残留物的设备。
它通常使用化学气相刻蚀（CPE）工艺进行清洗。
半导体scrubber的工作原理如下：1. 清洁气体供应：系统中提供一种适当的清洁气体，通常是氨气或氢气。
这种气体被称为携氢气体，其中的氢原子可以与表面的污染物反应，形成可挥发的化合物。
2. 热气供应：系统通过加热方式传递热能到半导体材料的表面。
这有助于提高刻蚀过程的速率，并促使携氢气体与表面污染物反应。
3. 化学反应：清洁气体与被清洁物表面上的污染物发生化学反应。
通常，污染物会被转化为易挥发的化合物，然后通过排气系统从系统中移除。
4. 废气处理：刻蚀过程产生的废气需要经过处理以去除有害物质。
通常，废气会经过气体处理系统，其中包括吸附剂和催化剂等来吸附和催化转化废气中的污染物。
刻蚀工艺是一种用于制造半导体器件的重要工艺。
它通过控制刻蚀过程的条件（如温度、气体浓度、压力等），使半导体器件的表面形状和尺寸得以精确控制。
刻蚀工艺主要分为湿法刻蚀和干法刻蚀两种。
湿法刻蚀是通过将半导体器件浸泡在含有刻蚀液的溶液中，利用化学反应溶解或氧化掉半导体表面的不需要的材料来实现刻蚀的。
常用的刻蚀液有氢氟酸、硝酸、硫酸等。
干法刻蚀是通过在真空环境下，利用化学气相反应实现刻蚀的。
其中包括物理刻蚀和化学刻蚀两种方式。
物理刻蚀是通过粒子的冲击和溅射作用来去除材料，而化学刻蚀则是通过材料与气体之间的化学反应来实现刻蚀。
常用的干法刻蚀工艺包括反应离子刻蚀（RIE）、高密度等离子刻蚀（DRIE）等。
刻蚀工艺的选择取决于具体的制造要求和要刻蚀的材料。
不同的材料和工艺会有不同的刻蚀速率和选择性。
因此，在实际应用中需要根据具体情况进行选择和优化。
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干法刻蚀原理
干法刻蚀是一种常用的微纳加工技术，它通过化学气相沉积和干法刻蚀两个基
本步骤来实现对材料表面的加工。
在干法刻蚀中，刻蚀气体和反应产物都以气态存在，不需要溶液的介入，因此得名“干法刻蚀”。
干法刻蚀技术广泛应用于半导体、光电子器件、生物芯片等领域，对于微纳加工领域具有重要意义。
干法刻蚀的原理主要包括两个方面，刻蚀气体的选择和刻蚀过程的控制。
首先，刻蚀气体的选择对于干法刻蚀的效果至关重要。
刻蚀气体通常是一种活性气体，比如氟化氢、氯气、氧气等，它们能够与被刻蚀材料发生化学反应，形成气态的产物，从而实现对材料表面的刻蚀。
其次，刻蚀过程的控制也是干法刻蚀的关键。
在刻蚀过程中，需要控制刻蚀气体的流量、压力、温度等参数，以及对被刻蚀材料的表面进行保护，避免不必要的刻蚀损伤。
在干法刻蚀中，刻蚀气体与被刻蚀材料表面发生化学反应，生成气态的产物，
然后被抽走，从而实现对材料表面的刻蚀。
这种刻蚀过程具有很高的选择性，能够实现对特定材料的精确加工。
同时，干法刻蚀还具有高速、高效、低污染等优点，适用于对微细结构的加工。
因此，干法刻蚀技术在微纳加工领域得到了广泛的应用。
需要指出的是，干法刻蚀也存在一些局限性。
首先，刻蚀气体的选择和刻蚀过
程的控制对于刻蚀效果有着至关重要的影响，需要经过一定的工艺优化和参数调整。
其次，干法刻蚀的刻蚀速率通常较低，对于一些需要大面积刻蚀的应用来说，可能不太适用。
因此，在实际应用中需要根据具体的加工要求选择合适的加工技术。
总的来说，干法刻蚀作为一种重要的微纳加工技术，具有很高的加工精度和选
择性，广泛应用于半导体、光电子器件、生物芯片等领域。
随着微纳加工技术的不断发展，相信干法刻蚀技术在未来会有更广阔的应用前景。