2020-02-29小刘科研笔记之简析在实际应用中，影响ICP刻蚀效果的因素

​在感应耦合等离子体刻蚀的工艺中，影响刻蚀形貌的因素很多，如：工艺参数里有源功率、RF功率、流量比、工作压力、He压、内壁温度。另外，chiller到温时间、掩模形貌，甚至反应室的内壁清洁度都会影响到刻蚀的效果。此文简单记录并分析影响ICP刻蚀效果的因素。

一、华慧高芯ICP设备

 

华慧高芯网Samco ICP-200IP

华慧高芯网Oxford  PlasmaPro System100 ICP 180 

二、 影响因素

（一）、参数的影响

1. ICP功率

ICP功率源主要的作用是提高等离子体的密度，离子通量。ICP功率增加，等离子体的密度增加，离子通量增加，刻蚀的速率也会增加，相应的刻蚀的选择比也会随之增加。但是达到一定的阈值后，ICP功率的增加会影响到chamber内部的温度，造成局部温度升高，如果抗蚀剂的抗刻蚀能力偏弱，就会导致图形异常。

2. RF偏压功率

RF功率主要控制离子轰击的力度，对于形貌影响较大，较大的RF power会加速掩模的消耗，产生衬底层的高损伤。

3. 工作气压

ICP的工作气压一般小于50mTorr，工作压力对于形貌的影响很大，是个复杂的跳变曲线影响，会随刻蚀氛围的改变而改变，非常复杂。一般来说典型的base line工作压力在40mTorr之下。工作压力的减少，也会提高粒子的平均自由程，提升方向性。值得一提的是Cl基气体通常比F基气体的离子方向性更好。

工作压力对于刻蚀影响，不同的材料和不同的气体流量比差别很大。对于三五族等需要化学气氛为主导的刻蚀，气压的影响是偏线性的，而对于金属等，以离子轰击为主导的刻蚀，气压的影响则没有明显的差异。

4. 气体

气体影响刻蚀的结果的因素分为两点，第一气体的组分，以F基气体为例，我们更看重F/C的比例，以此来区分它的作用，是主刻蚀还是主保护。换个思维方式，我们也把气体分为刻蚀气体，抑制气体，稀释气体，稀释气体一般为惰性气体，可以增强等离子体的稳定性，改善刻蚀的均匀性或提高选择比或提高离子的轰击作用。

（二）、掩膜的影响

刻蚀终究是图形转移的过程，因此掩膜的质量对于刻蚀非常的重要。我们常用的掩膜有光刻胶、SiO2和金属等。一个好的掩膜的要求底部无残留，侧壁光滑，陡直度高，抗温，抗轰击能力强。

掩膜的陡直度和侧壁光滑程度直接影响刻蚀的陡直度和光滑程度。虽然可以通过刻蚀参数来改善上述刻蚀形貌，但对于整体的工艺流程来讲，效果不及直接改善掩膜来的迅速。因此掩膜工艺对于刻蚀来讲，非常的重要。

我们日常用到的所有的掩膜的制备几乎都是从光刻胶制备开始的。对于光刻胶工艺，后续的坚膜的工艺过程尤为重要，坚膜可以去掉光刻胶中残留的溶剂，增强光刻胶和衬底的粘附力，提高光刻胶的抗高温的能力和抗刻蚀的能力。我们通常所用到的坚膜的温度，需要高于前烘和后烘的温度，坚膜的过程也可以消除光刻胶内部的细小的缺陷。由于表面张力，光刻胶变得光滑化，可以修正图形的边缘的毛糙。以AZ光刻胶为例，一般来说坚膜后，光刻胶厚度会减少10%~15%左右。

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