Dry Etch工艺及设备介绍
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等离子体
PR Si or Metal
Glass
3
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
控制反射，把最 大的Energy传递
给Process Chamber
RF generator
Matching Controller
Matching box
Process chamber
Matching Box 和 Matching Controller相结合把反射波控制到最小，使Process Chamber内产生最大的 Energy。
Dry Etch使用的Dry Pump是集成Mechanical Booster Pump(机械增压泵)和Dry Pump(干泵)的一体泵，一般 统称为Dry Pump
18
2.3 PC 真空及排气系统
Turbo Molecular Pump (TMP):
- 主要用于P/C次级真空Pumping与压力维持 - Discharge Type(排出式)Pump - 毎分钟2~3万次旋转，正常使用27000rpm - 运行压力范围: 10-7 -102 Pa
12
PVX Gate
PR
SD Active GI
2.0 Dry Etch 设备介绍
Process
Cassette Cassette
Process Load Lock Transfer
Process USC
13
2.1 Dry Etcher设备构成
14
2.2 Dry Etcher设备构成
VMB
Filter
2. 均一性(Uniformity Rat体e)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
× 100%
6
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°
Relief Valve
Dry
Cut Off
Pump
Valve Vacuum & Exhaust System
Exhaust
15
Baidu Nhomakorabea
2.3 PC 真空及排气系统
Process Chamber
APC TMP
To Facility
Dry Pump
Scrubber
16
2.3 PC 真空及排气系统
➢ 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 17
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
SF6/NF3
CxHy (PR胶) + O2 -----> COx↑ + H2O↑
PR PR
Gate
Gate
ITO
Glass
PR
Gate
Gate
ITO
Glass
9
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。
45°
Undercu t 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：
S a/b = Ea ÷ Eb
7
1.1 Dry Etch 工艺概要
5. H/V(Horizontal/Vertic al) 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。
GI
GI
10
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。 a) N+ Etch反应气体(Cl2 & SF6/NF3)：
22
Thank you！
23
Array Dry Etch工艺与设备介绍
Array 2016年8月1日
1
课程内容介绍
1、Dry Etch工艺介绍 2、Dry Etch设备介绍
2
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。
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∣
8
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) ：
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 ↑
PVX Gate
PR
SD Active GI
19
2.4 RF System
RF (Radio Frequency)：提供激发电浆并维持蚀刻的能量来源
- BOEHF所采用的ECCP Mode使用两个RF电源，频率分别为13.56MHz和3.2MHz。 - Source RF：加快粒子碰撞频率、增加Plasma浓度； - Bias RF：RF周期较长，Ion可以获得更大的速度，使Ion到达下部电极(基板)时的能量增大，使Plasma到 达稳定的时间缩短，提高Plasma Uniformity。
-------+++++++
High DC Voltage
Glass Electrode Electrode
He TC：也被称为ESC （Electrostatic Chuck)
➢ BC Flow使用He进入基板与下电极板的间隙，藉以冷却基板 ➢ 为了防止基板出现偏移，TC使用直流电压，使基板与下部电极实静电吸引 ➢ TC使用的DC电压值，使用He之压力与流量而改变，He流量越大， TC所需使用之电压越高
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
GI
11
1.2 Dry Etch 工艺介绍
4. Via Etch
20
2.5 温控系统
Chiller (Heater Exchanger)
Chiller
Pt Sensor (热电偶)：温度测量 21
Chiller Hose Connector
2.5 温控系统
TC & BC：
Plasma Connection Glass
- +- +- +- -+ -+ -+- +-
4
1.1 Dry Etch 工艺概要
CD Bias Ashing Bias
刻蚀率 Etch Rate
H/V 比
干法刻蚀
均一性 Uniformity
选择比 Selectivity
5
Profile
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 ）
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
Slow Pump Valve
a) Active Etch反应气体(Cl2 & SF6/NF3)：
Si + Cl* + F* → SiCl4 ↑ + SiF4 ↑
b) Ashing 反应气体(SF6/NF3) ：
SF6/NF3
CxHy (PR胶) + O2 -----> COx↑ +
H2O↑
PR
PR
PR
PR
SD
SD
Active
Active
PR Si or Metal
Glass
3
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
控制反射，把最 大的Energy传递
给Process Chamber
RF generator
Matching Controller
Matching box
Process chamber
Matching Box 和 Matching Controller相结合把反射波控制到最小，使Process Chamber内产生最大的 Energy。
Dry Etch使用的Dry Pump是集成Mechanical Booster Pump(机械增压泵)和Dry Pump(干泵)的一体泵，一般 统称为Dry Pump
18
2.3 PC 真空及排气系统
Turbo Molecular Pump (TMP):
- 主要用于P/C次级真空Pumping与压力维持 - Discharge Type(排出式)Pump - 毎分钟2~3万次旋转，正常使用27000rpm - 运行压力范围: 10-7 -102 Pa
12
PVX Gate
PR
SD Active GI
2.0 Dry Etch 设备介绍
Process
Cassette Cassette
Process Load Lock Transfer
Process USC
13
2.1 Dry Etcher设备构成
14
2.2 Dry Etcher设备构成
VMB
Filter
2. 均一性(Uniformity Rat体e)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
× 100%
6
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°
Relief Valve
Dry
Cut Off
Pump
Valve Vacuum & Exhaust System
Exhaust
15
Baidu Nhomakorabea
2.3 PC 真空及排气系统
Process Chamber
APC TMP
To Facility
Dry Pump
Scrubber
16
2.3 PC 真空及排气系统
➢ 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 17
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
SF6/NF3
CxHy (PR胶) + O2 -----> COx↑ + H2O↑
PR PR
Gate
Gate
ITO
Glass
PR
Gate
Gate
ITO
Glass
9
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。
45°
Undercu t 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：
S a/b = Ea ÷ Eb
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1.1 Dry Etch 工艺概要
5. H/V(Horizontal/Vertic al) 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。
GI
GI
10
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。 a) N+ Etch反应气体(Cl2 & SF6/NF3)：
22
Thank you！
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Array Dry Etch工艺与设备介绍
Array 2016年8月1日
1
课程内容介绍
1、Dry Etch工艺介绍 2、Dry Etch设备介绍
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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。
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∣
8
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) ：
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 ↑
PVX Gate
PR
SD Active GI
19
2.4 RF System
RF (Radio Frequency)：提供激发电浆并维持蚀刻的能量来源
- BOEHF所采用的ECCP Mode使用两个RF电源，频率分别为13.56MHz和3.2MHz。 - Source RF：加快粒子碰撞频率、增加Plasma浓度； - Bias RF：RF周期较长，Ion可以获得更大的速度，使Ion到达下部电极(基板)时的能量增大，使Plasma到 达稳定的时间缩短，提高Plasma Uniformity。
-------+++++++
High DC Voltage
Glass Electrode Electrode
He TC：也被称为ESC （Electrostatic Chuck)
➢ BC Flow使用He进入基板与下电极板的间隙，藉以冷却基板 ➢ 为了防止基板出现偏移，TC使用直流电压，使基板与下部电极实静电吸引 ➢ TC使用的DC电压值，使用He之压力与流量而改变，He流量越大， TC所需使用之电压越高
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
GI
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1.2 Dry Etch 工艺介绍
4. Via Etch
20
2.5 温控系统
Chiller (Heater Exchanger)
Chiller
Pt Sensor (热电偶)：温度测量 21
Chiller Hose Connector
2.5 温控系统
TC & BC：
Plasma Connection Glass
- +- +- +- -+ -+ -+- +-
4
1.1 Dry Etch 工艺概要
CD Bias Ashing Bias
刻蚀率 Etch Rate
H/V 比
干法刻蚀
均一性 Uniformity
选择比 Selectivity
5
Profile
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 ）
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
Slow Pump Valve
a) Active Etch反应气体(Cl2 & SF6/NF3)：
Si + Cl* + F* → SiCl4 ↑ + SiF4 ↑
b) Ashing 反应气体(SF6/NF3) ：
SF6/NF3
CxHy (PR胶) + O2 -----> COx↑ +
H2O↑
PR
PR
PR
PR
SD
SD
Active
Active