基于OES的等离子体刻蚀过程

光学发射光谱(OES)诊断技术是高密度等离子体刻蚀工艺过程的关键技术,OES信号作为一种实时信号可以用来预测刻蚀过程的进展程度和判断刻蚀性能的好坏.在自行研发的等离子体刻蚀机平台上,采用美国海洋公司的OES传感器系统,采集多晶硅刻蚀工艺中所产生的OES信号,利用主元素分析法(PCA)对OES数据进行压缩处理,提高了实时信号的快速处理能力.对实验数据的分析表明:波长为405 mn的OES谱线可以明确显示出等离子体刻蚀进程,是一条表征等离子体刻蚀过程的状态检测及终点检测控制的特征谱线.在此基础之上,提出了基于PCA法的终点检测算法,用以判断刻蚀终点.     

光谱学在等离子体刻蚀研究中的应用

研究了摄谱系统在CF_3H等离子体工艺研究中的应用。SiO_2的CF_3H等离子体刻蚀速率与等离子体中被测组分的谱线发射强度有关。用CF_3H等离子体刻蚀SiO_2时,HF是一个理想的组分。这种摄谱系统具有控制等离子体刻蚀和沉积两种工艺的潜力,最终能使这些工艺自功化。     

非晶硅基薄膜的等离子体刻蚀光发射谱检测

本文研究了采用锁定放大相干检测技术的等离子体光发射谱检测系统。用该系统检测了仅用CF4作为刻蚀气体刻蚀非晶硅基薄膜的等离子体光发射谱。分析了检测结果和刻蚀机理。     

用于实时刻蚀深度控制的光干涉测量法

对等离子体刻蚀工艺过程中进行刻蚀的终点检测主要应用在以下两个方面:一是刻蚀穿透一种材料并在另一种材料的表面刻蚀过程终止,二是在一种材料内刻蚀到所需的深度后终止。在第一种应用中,由于刻蚀过程中不同材料的光发射谱是不一样,因而通常采用OES(光发射谱)方法进行终点检测,在刻蚀去除一种材料进入另一种材料时其光发射谱会产生变化,就可以用作工艺控制的终点检测。然而在第二种应用中,刻蚀过程中并不会出现光发射谱OES的变化,对刻蚀深度的控制通常由设定刻蚀工艺的时间来确定,但这种控制方法在实际工艺中很难达到高的控制精确度和可靠性。     

等离子体刻蚀工艺中的OES监控技术

采用光学发射光谱(OES)原位检测技术,对等离子体刻蚀机中的等离子体状态进行实时监控,讨论了其在故障诊断、分类、刻蚀终点的判断及控制方面的应用。实验平台为在新研发的高密度等离子体刻蚀机,采用化学气体HBr/Cl₂为刻蚀气体进行多晶硅刻蚀工艺实验,实验过程中所采集的OES数据通过PCA法进行分析,得到与刻蚀过程相关的特征谱线。实验结果表明：OES技术适合于深亚微米等离子体刻蚀工艺过程的终点检测及故障诊断。最后就OES技术未来发展面临的挑战进行了讨论。     

用于实时刻蚀深度控制篚光干涉测量法

对等离子体刻蚀工艺过程中进行刻蚀的终点检测主要应用在以下两个方面：一是刻蚀穿透一种材料并在另一种材料的表面刻蚀过程终止．二是在一种材料内刻蚀到所需的深度后终止。在第一种应用中．由于刻蚀过程中不同材料的光发射谱是不一样．因而通常采用OES（光发射谱）方法进行终点检测。     

激光诱导Al等离子体的时间分辨光谱

用YAG脉冲1.06μm激光,在高真空轰下击A1靶,观测到AlⅠ,AlⅡ和AlⅢ等离子体的若干谱线.利用快速脉冲发生器和光学多道分析仪(OMA),对激光脉冲和等离子体谱线的时间分辨特性进行了比较和测量.在激光脉冲作用期间均会产生连续的辐射谱.在激光能量较小时,等离子体谱线峰值在激光脉冲峰值后延迟一定时间出现,而在激光能量较大时,谱线峰值在激光脉冲期间产生.     

Si在CF_4 4%O_2等离子体中的刻蚀均匀性

用体积负载型装置研究了在OF~4 4%0_2等离子体中Si和多晶硅的刻速均匀性,理论研究和实验结果表明,硅和多晶硅在OF_4 4%0_2等离子体中的刻蚀过程是个受扩散限制的过程,用金属环来控制垂直于基片表面方向的游离基的扩散,可以使整个基片上的刻速很均匀.     

利用氟化气体和氧气的混和物进行SiC薄膜的反应离子刻蚀

本文研究了在ＳＦ６，ＣＢｒＦ３和ＣＨＦ３与氧相混合的几种氟化气体等离子体中，ＳｉＣ薄膜反应离子刻蚀（ＲＩＥ）的深度。通过监测射频等离子体的光发射谱及产生等离子体的直流偏压来研究刻蚀机理，为了更精确地定量分析刻蚀工艺，使用氩光能测定技术使等离子发射强度转换为相应的等离子物质浓度。为获得选择性的ＳｉＣ－Ｓｉ刻蚀及ＳｉＣ薄膜的各向异性图形，对等离子体条件，如气体混合物的构成，压力和功率进行了研究。首次采     

硅深刻蚀中掩蔽层材料刻蚀选择比的研究

基于硅的高深宽比微细结构是先进微器件的关键结构之一,在其加工工艺中,具有高选择比的掩蔽层材料是该结构实现的重要保证.研究了在感应耦合等离子体刻蚀过程中射频功率和气体流量对不同材料刻蚀性能的影响,获得了在SF6等离子体中Si,SiO2,MgO以及Al等材料的刻蚀速率,同时获得了在该等离子体中Si相对SiO2,MgO以及Al的选择比.通过比较研究,得到了硅深刻蚀中最佳的掩蔽层材料及刻蚀工艺参数.     

基于BCl3感应耦合等离子体的蓝宝石光滑表面刻蚀

利用Ar/BCl3、Cl2/BCl3和SF6/BCl3感应耦合等离子体(ICP),研究了蓝宝石(Al2O3)材料的干法刻蚀特性.实验表明,优化BCl3含量(80%),可以提高对Al2O3衬底的刻蚀速率;在BCl3刻蚀气体中加入20%的Ar气可以在高刻蚀速率下同时获得优于未刻蚀Al2O3衬底表面的光滑刻蚀表面和较好的刻蚀侧壁,原子力显微镜(AFM)分析得到最优刻蚀平整度为0.039 nm,俄歇电子能谱(AES)分析其归一化Al/O原子比为0.94.     

Ar气下激光诱导Cu等离子体电子温度的实验研究

本文从实验上研究了Ar气下激光诱导Cu等离子体的空间分辨发射光谱.在局部热力学平衡(LTE)条件下,根据谱线的相对强度,得到了等离子体的电子温度在104K以上.研究了原子发射谱线强度、电子温度随空间变化的规律.结果表明,通过Cu(Ⅰ)和Ar(Ⅱ)得到的等离子体电子温度随着空间距离的增加都呈下降趋势,具有相同的变化规律.据此,我们可以通过测量背景气体的电子温度来近似判断近靶面未知谱线等离子体的电子温度.     

在含卤族活性体的射频等离子体中Al及Al合金的反应离子刻蚀

本文介绍一种能在Al及Al合金膜上形成陡直的高分辨率图形的刻蚀方法.这种过程是含有离子活性体的等离子体的射频溅射刻蚀,这些活性体能与金属反应而成挥发性的或易被溅射的化合物.由于反应性活性体的存在大大增加了刻蚀速率,而在溅射过程中电场仍保持原有的方向性.在含有Cl_2、Br_2、HCl.HBr或CCl_4分压的射频等离子体中得到的卤素离子活性休可用来进行Al的反应性离子刻蚀.在输入功率为0.6瓦/厘米~2的CCl_4等离子作中刻蚀速率高达5000埃/分钟.讨论了反应速率与功率,反应剂浓度,反应剂流速,温度,气体压力,批量大小和剩余气体的沾污等的共系.还介绍适用作掩膜的各种材料的刻蚀速率数据.     

激光诱导Al等离子体发射光谱分析

激光诱导等离子体技术长期以来都是研究激光与物质相互作用的重要课题。研究并设计了激光诱导等离子体实验系统,应用Nd:YAG激光器诱导Al样品产生等离子体,获得了不同能量下的Al等离子体发射光谱,分析了Al样品中所含元素种类以及谱线强度与激光能量之间的变化关系。实验结果表明,Al样品中含有Fe、Mg元素,随着激光能量的增大,谱线强度明显增大。     

激光诱导Al等离子体中电子密度的实验研究

用Nd:YAG脉冲激光器产生的1.06μm激光,在低压环境下烧蚀金属Al靶获得等离子体,并观测其空间分辨发射光谱;利用AlⅠ的两条发射谱线的Stark展宽计算了Al等离子体电子密度,研究了电子密度随空间的演化规律。结果发现:在靶面附近电子密度达到最大值,随着离靶面距离的增加,电子密度逐渐减小,从微观物理机制的分析推断:激光诱导等离子体的复合辐射是电子密度减少的主要原因。另外,还探讨了激光能量的变化对等离子体电子密度的影响。     

专利文献介绍

等离子体刻蚀终点的光学检测法 专利号:美国4415402,发明人:Berry Gelernt,Wallace Wang,申请日期:1981年4月2日。 内容要摘:本专利介绍采用分光光度计检测等离子体刻蚀磷硅玻璃时刻蚀终点的方法,在反应室的一侧开有一个供观察用的窗口,分光光度计通过窗口检测刻蚀过程中产生的光谱。在刻蚀磷硅玻璃时可以观察到两条波长分别为2534.71A和2536.02A的氩线夹着一条波长为2535.65A磷线的光谱。一旦磷硅玻璃层刻蚀完毕,光谱中的磷线立即消失,据此即能准确判断刻蚀完结的时间。     

Al-Si合金RIE参数选择

采用正交试验法对二手RIE刻Al设备A-360进行工艺参数选择试验,并以均匀性、刻蚀速率、对PR选择比为评价指标.试验中发现RF功率是影响各评价指标的最主要因素.通过进一步优化工艺,制定出了均匀性小于3%,刻蚀速率高于300nm/min,对PR选择比好于1.8的刻Al实用工艺.     

基于各向同性干法刻蚀的大面积悬空Al膜制备

热声传感器随着多孔硅的热致超声发射现象的发现越来越受到关注。热声传感器通过改变器件表面热量而在周围空气中产生交变压力,从而向外发出声波。热声传感器的关键器件是悬空金属薄膜。制备大面积悬空薄膜释放有一定的难度,需要考虑金属薄膜本身的应力与粘附效应。该文提出了两种基于各向同性干法刻蚀的制备金属薄膜的方法,利用XeF2/SF6制备悬空Al膜。由于XeF2与SF6气体刻蚀硅时对于Al有较高的选择比,XeF2对于硅是各向同性刻蚀且有很高的刻蚀速率,而通过设置感应耦合等离子体（ICP）刻蚀机的参数也可利用SF6达到各向同性刻蚀。基于上述特点制备了悬空Al膜,设计相应的制备流程,探索XeF2刻蚀机与ICP刻蚀机合适的刻蚀参数。所制备的悬空Al膜平整、无杂质,具有良好的形貌。     

非晶碳/Mo_2C混合膜冷阴极FED发光显示

对Al2O3陶瓷衬底进行粒度为W20的金刚砂机械抛光,采用磁控溅射方法镀过渡层Mo,对其表面进行Nd∶YAG激光刻蚀处理。最后在微波等离子体增强化学汽相沉积(MPCVD)反应腔中在一定条件下沉积了薄膜,反应气体为CH4和H2。从样品的Raman谱可以看出薄膜有非晶碳成分。样品XRD谱线中有比较明显的晶态Mo2C衍射峰。所制备的样品为非晶碳/Mo2C混合结构薄膜。在高真空室中测量了样品的场发射特性,其开启场强为0.55V/μm,在1.8V/μm电场下测得样品的场发射电流密度为6.8mA/cm2。由样品CCD照片观察其发射特性可以看出,样品发射点密度随场强的增大而增加,发射点比较均匀。同时计算样品在2.2V/μm场强下样品发射点密度大于103/cm2。实验表明该薄膜是一种好的场致电子发射体。     

气压对激光诱导Al 等离子体温度的影响

用Nd∶YAG脉冲激光烧蚀Al 靶获得Al 等离子体,利用时空分辨技术采集等离子体的时 空分辨信息。用Ar 气作保护气体,记录了100kPa 、10kPa 、1kPa 、0. 1kPa 气压下的时空分辨谱。借助Ar + 离子丰富的特征谱线,计算等离子体电子温度,从而估算Al 等离子体的温度。结果发现:10kPa 气压下,Ar + 离子辐射相对较强,谱线最清晰,最有利于电子温度的计算;气压降低时,Ar + 离子辐射减弱,但0. 1kPa 时仍采集到清晰的Ar + 离子辐射;100kPa 气压下,Ar + 离子辐射很弱,不能计算电子温度;气压对Ar + 离子辐射影响很大,但对等离子体离子辐射时期的温度影响不大,后三种气压下的估算温度大约都是20000K。