二氧化硅薄膜蚀刻速率均匀性的比较

引言

半导体生产过程中，蚀刻工艺是非常重要的工艺。蚀刻工艺中使用的方法通常有batch式和枯叶式两种。Batch式是用传统的方法，在药液bath中一次性加入数十张晶片进行处理的方法。但是随着半导体技术的发展，开发出了一张处理晶片的枯叶式。在常温的药液中，batch式的均匀度在3%以上，而每叶式的均匀度在1%以下，非常优秀。另外，与batch式相比，枯叶式的超纯用量少1/15左右，在Cu工艺等担心金属污染的工艺中处理晶片一张，从而防止反向污染。枯叶式是一次性展示晶片时喷射书药液的方法。这时喷射喷嘴可以从伟珀中心向边框方向来回转动，通过boom swing均匀地冷却。

本方法将batch和batch结合起来，用没有boom swing的方法评价了蚀刻工艺。在进行蚀刻工艺时，以消除boom swing为基础，用晶片上有板的结构制作了枯叶式装置，进行了蚀刻评价。在没有Boom Swing的枯叶式结构中，将常温的药液从晶片中央喷射出来进行了蚀刻评价，并进行了评价，以了解使用高温药液时的结果果。使用高温药液时，出现了口感不均匀的问题。对此时发生的问题进行了这一理论考察，并在理论计算结果的基础上，改进了高温药液的喷射方法。

实验

利用枯叶式装置，用晶片上有板的词组制作了装置，进行了评价。图1是有桌面制作的枯叶式装置的外观。晶片的旋转最高可达2000RPM，使用晶片的大小为300 mm。

图1 新型单一湿法蚀刻系统

评价中使用的晶片在Si上方使用了10000A增强Si6膜，Sit >膜的蚀刻所用的药量为DIW和HF 49%混合成100:1的DHF(DHF)。上板和晶片的间隔为2毫米，药液的流量为0.6L/min。这个流量取决于晶片的转速。在100RPM以下的速度下，0.6 L/min的流量在上部板和晶片之间沉积药液，适合沿边界方向扩散。药液的温度在常温和高温时进行了蚀刻评价，蚀刻前后的膜厚测定为K-MAC ST-6000。

结果和讨论

首先，在室温下将DHF集中喷射60秒0.6L/min的药液时，对刻蚀量的分布进行了评价。、边框部分的蚀刻量很大，这是Lins工艺中DIW从中间供给的原因，所以我认为边框部分的蚀刻时间变长的原因。刻蚀最多的部分的值约为每分钟45A，最少的部分的值约为每分钟28A，平均刻蚀量约为每分钟35A，刻蚀量的均匀度约为21%。

从中央喷射的结果与蚀刻结果不相容来看，平均蚀刻量约少10A，但均匀度从18%提高到4%，提高了14%。图2(a)是从中昂喷射53℃药液时的温度分布模拟结果与实际蚀刻结果的比较。通过计算温度和刻蚀量的关系，晶片中央的刻蚀量为22℃时，为28A，为53℃时，为99A，因此随着31℃温度的上升，71A刻蚀量增加了。假设全度和刻蚀量的关系是线性的，那么根据1℃的OLALAGE，可以看到2.3A的刻蚀量增加了。如果将该值代入模拟的温度分布，则假想的食角量的分布将按图2(a)计算。从图7(a)来看，计算出的值和实际刻蚀量的分布呈现出相似的方面。图2(b)也是用同样的方法计算，与模拟结果进行比较的结果。

图2 温度分布模拟与二氧化硅薄膜刻蚀结果的比较

总结

本研究是考察在枯叶式方法中，没有boom swing的肝硬结构是否可以蚀刻。以无Boom swing的枯叶式方法，了解了进行蚀刻工艺时的蚀刻量和蚀刻量的分布情况。另外，不仅了解了一种常温的药液，还了解了使用高温药液时的食死量和食死量的分布情况。高温下的结果无法比较，因为没有在传统的batch式和boom swing式的单张式上进行评价的结果。

本方法观察到，在蚀刻SiO2膜时，药液的温度作为中约翰因素，为了用高温药液使食角量的分布均匀，采用了多孔喷射药液的方法。SiO2膜的食角量分布与模拟结果中药液的温度分布相似。从现有batch式的设备中进行评价的结果与进行boom swing的枯叶式相比是不充分的结果，但如果制作优化药液喷射孔的设备进行蚀刻工艺，则认为比前面的实验结果取得了更好的结果。评价结果表明，使用这种方法，在进行湿式蚀刻方面会有多种优点。

第一，不需要Boom swing，所以结构变得简单了。第二，可以减少可能产生晶片污染的因素。第三，可以一次吃两面。第四，如果只对基板的反面进行蚀刻，晶片下面的板和晶片之间会随着药液的填充而冷却，因此敌人可以有效地使用少量药液。最后，我们认为在解决今后的干燥问题上也有很多应用。

审核编辑：汤梓红