等離子清洗機(jī)所產(chǎn)生的等離子體,不僅具有清除有機(jī)物和無機(jī)物的“清潔”特性,而且通過改變電極結(jié)構(gòu)、電極面積或饋入方式,可以滿足一定的等離子體刻蝕的要求,那若是等離子清洗機(jī)的電極板不對稱,還能夠正常實(shí)現(xiàn)刻蝕作用嗎?
等離子刻蝕在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用屬于常規(guī)工藝,例如通入特殊的工藝氣體形成離子體,其中具有腐蝕性的等離子體基團(tuán)會與硅晶圓等未經(jīng)遮擋的表面進(jìn)行反應(yīng),把線路刻蝕出來,那么轟擊到電極(工件)表面的離子是一個(gè)非常重要的參數(shù),顯然控制離子能量的電極(工件)壓降的定標(biāo)是一個(gè)很重要的問題。
上圖是典型平行平板高頻等離子清洗機(jī)的電極結(jié)構(gòu),其電極壓降VA和VB與兩電極的表面積SA和SB之間的比例關(guān)系根據(jù)過往的經(jīng)驗(yàn)給出公式:VA/VB=(SB/SA)α
在反應(yīng)離子刻蝕(RIE)模式下,電極電壓VA和電極面積SA是放置工件(晶圓)的帶電電極(RF饋入),也叫陰極;而VB和SA是接地電極(GND),也叫陽極。根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明指數(shù)α的變化范圍為:1.0≤α≤2.5。
雖然經(jīng)過國內(nèi)外無數(shù)科學(xué)家多年的研究,根據(jù)基本的原理確定了指數(shù)α的范圍,但在專業(yè)領(lǐng)域電容高頻等離子體反應(yīng)器物理學(xué)仍是尚未解決的物理問題。經(jīng)驗(yàn)確定的范圍是假定的理想狀態(tài),即假設(shè)兩個(gè)電極所截獲的實(shí)際離子電流相等。該假設(shè)對于兩個(gè)電極都帶電的對稱情況顯然是真實(shí)的;但是不清楚的是為什么對非對稱的幾何結(jié)構(gòu)這也是真實(shí)的。
另外此模型還假設(shè)器壁處于等離子體足夠負(fù)的電位上,離子電流來自無規(guī)轟擊形成的離子飽和流。對于圓形電容耦合高頻放電,電極板壓降的經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)仍然服從指數(shù)α的變化范圍為:1.0≤α≤2.5。
工業(yè)應(yīng)用中的圓柱形容性耦合射頻等離子清洗機(jī)的結(jié)構(gòu),往往是用圓柱形的石英玻璃做為反應(yīng)腔體,在玻璃的外面包裹一層銅質(zhì)電極,常用來處理對均勻性要求不是非常高的產(chǎn)品,如小尺寸的晶圓。