昆山國(guó)華電子等離子清洗機(jī)生產(chǎn)、代工商
廣泛應(yīng)用而又復(fù)雜的物理過(guò)程2.容性耦合等離子體(CCP)
等離子體刻蝕在集成電路制造中已有40余年的發(fā)展歷程，早70年代引入用于去膠，80年代成為集成電路領(lǐng)域成熟的刻蝕技術(shù)。等離子刻蝕采用的等離子體源常見(jiàn)的有容性耦合等離子體(CCP-capacitively coupled plasma)、感應(yīng)耦合等離子體ICP(Inductively coupled plasma)和微波ECR 等離子體(microwave electron cyclotron resonance plasma)等。雖然等離子體刻蝕設(shè)備已廣泛應(yīng)用于集成電路制造，但由于等離子體刻蝕過(guò)程中復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程到目前為止仍沒(méi)有一個(gè)有效的方法*從理論上模擬和分析等離子體刻蝕過(guò)程。除等離子刻蝕外，等離子體刻蝕技術(shù)也成功的應(yīng)用于其他半導(dǎo)體制程，如濺射和等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。當(dāng)然鑒于plasma豐富的活性粒子，plasma也廣泛應(yīng)用于其他非半導(dǎo)體領(lǐng)域，如空氣凈化，廢物處理等。
由于等離子刻蝕過(guò)程中復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)， 不同中性粒子、帶電粒子間的場(chǎng)(電場(chǎng)，流場(chǎng)，力場(chǎng)等)的相互作用，使得plasma刻蝕很難描述。一些文章中都是針對(duì)初學(xué)者簡(jiǎn)單的介紹了等離子體刻蝕中的主要幾個(gè)過(guò)程，但是對(duì)于原理性的描述非常有限。Nasser, “Fundamentals of Gaseous Ionization and Plasma Electronics”, John Wiley & Sons, 1971，Chapman, “Glow Discharge Processes”, John Wiley & Sons, 1980兩本經(jīng)典書(shū)籍全面的介紹了等離子體的基本物理定律和現(xiàn)象。物理和工程領(lǐng)域的相關(guān)人員可從此兩本書(shū)中了解等離子體技術(shù)。
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容性耦合等離子體(CCP)
等離子體是部分離化的中性氣體，在等離子體中自由電子與中性分子，原子進(jìn)行碰撞，通過(guò)碰撞電離，進(jìn)一步得到更多的電子和離子?；陔娮拥哪芰浚梢垣@得更豐富的離子，激發(fā)態(tài)高能中性粒子等，同時(shí)由于電子吸附在中性氣體表面還可獲得負(fù)離子。由于每種氣體在原子分子物理學(xué)中有各自的能級(jí)結(jié)構(gòu)，故高能電子可以將氣體激發(fā)到不同的能級(jí)上，當(dāng)氣體分子、原子從高能級(jí)向低能級(jí)回遷時(shí)將會(huì)輻射出不同能量的光子，不同能量的光子代表了不同的波長(zhǎng)，通過(guò)分析光譜我們可以有效地分析等離子體的刻蝕過(guò)程。該分析診斷過(guò)程常被用于半導(dǎo)體制造中的EDP監(jiān)測(cè)。
容性耦合等離子體源典型的腔室結(jié)構(gòu)如下圖。功率加載到上下電極上，通常頻率為13.56MHZ。所謂的暗鞘層將在所有器壁表面形成，暗鞘層常被認(rèn)為是絕緣體或電容，因此可以認(rèn)為功率通過(guò)一個(gè)電容器轉(zhuǎn)移至等離子體。
在頻率為1MHz和100MHz之間，自由電子可以伴隨電場(chǎng)的變化獲得能量，離子由于質(zhì)量較重，往往不會(huì)伴隨變化的電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)。
容性耦合等離子體放電氣壓范圍往往從幾個(gè)毫托到幾百毫托，因?yàn)殡娮淤|(zhì)量遠(yuǎn)低于離子質(zhì)量，電子可以運(yùn)動(dòng)更遠(yuǎn)更長(zhǎng)的距離并與氣體和器壁進(jìn)行碰撞，電離出更多的電子和離子。而器壁周?chē)驗(yàn)殡娮佑坞x只留下笨重的離子，但整個(gè)腔室必須保證電中性，故必然會(huì)在器壁形成一種結(jié)構(gòu)來(lái)阻擋電子繼續(xù)在器壁周?chē)碾婋x，而這種結(jié)構(gòu)終平衡了等離子體的電中性特性。這種結(jié)構(gòu)即鞘層，鞘層可認(rèn)為前面所說(shuō)的電容器，因?yàn)殡娙萜魈幱诜烹姯h(huán)境中，表面有電荷積累，就形成了一個(gè)電場(chǎng)，一個(gè)電場(chǎng)必然對(duì)應(yīng)一個(gè)電壓，因?yàn)殡娙萜髦車(chē)_(dá)到的電荷積累動(dòng)態(tài)平衡，故這個(gè)電場(chǎng)，電壓為動(dòng)態(tài)的靜電場(chǎng)，即直流電場(chǎng)和直流電壓，故VDC形成。因?yàn)榍皇覂?nèi)壁接地，而形成的偏壓電場(chǎng)為阻止電子，故對(duì)地內(nèi)壁而言此VDC為負(fù)值，即負(fù)偏壓。在電極上此負(fù)偏壓與射頻電壓一起形成了復(fù)合電壓。
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