乾式蝕刻設備是什麼

乾式蝕刻設備(乾式蝕刻機)是使用電漿或反應性氣體,在氣相中精密去除矽・氧化膜・金屬薄膜等的半導體前段製程設備一覽。收錄RIE(反應性離子蝕刻)・ICP(電感耦合電漿)・CCP(電容耦合電漿)・ALE(原子層蝕刻)各方式,以及科林研發(Lam Research)・應用材料(Applied Materials)・東京威力科創(TEL)等主要廠商的產品。

重點整理

以電漿產生的活性物種實現精密的非等向性蝕刻
依用途選擇CCP・ICP・ECR等多種電漿方式
原子層蝕刻(ALE)可進行以1個原子層為單位的超精密去除
藉由選擇比控制,只選擇性去除目標層
先進邏輯・記憶體兩者的超微細圖形化不可或缺

常見問題

什麼是乾式蝕刻設備?
乾式蝕刻設備是使用電漿或反應性氣體,在氣相中精密去除半導體晶圓上薄膜或基板材料的設備。負責將微影轉印的圖形刻入晶圓的「圖形轉移」核心工序。相對於濕式蝕刻(液相・藥液),以乾式(氣相)處理,因此在垂直方向具有強烈的非等向性,是微細圖形加工不可或缺的設備。
乾式蝕刻設備有哪些種類?(RIE・ICP・CCP・ALE)
主要種類有①RIE(反應性離子蝕刻):最標準的方式,結合化學反應與離子轟擊的非等向性蝕刻;②CCP(電容耦合電漿):在2片平行電極間產生電漿,容易控制壓力・偏壓;③ICP(電感耦合電漿):以線圈產生高密度電漿,特點是高選擇比・高蝕刻速率;④ALE(原子層蝕刻):以1個原子層為單位的超精密去除,在2nm以下先進節點的需求日增。以上4種為代表。
乾式蝕刻與濕式蝕刻有什麼不同?
乾式蝕刻以氣相(電漿・反應性氣體)進行非等向性(垂直方向)精密去除,擅長微細圖形轉移。濕式蝕刻是以藥液進行的液相處理,屬於等向性(全方向均勻去除),不適合微細圖形,但適合大量處理・低成本・犧牲層去除・清洗前處理。先進邏輯・記憶體的主要蝕刻工序幾乎都由乾式蝕刻負責。
ICP與CCP有什麼不同?
ICP(電感耦合電漿)以外部線圈產生高密度電漿,實現高蝕刻速率與高選擇比,大量用於FinFET・記憶體的微細加工。CCP(電容耦合電漿)在2片平行電極間產生電漿,可用偏壓功率獨立控制離子能量,擅長氧化膜・硬遮罩蝕刻(接觸孔等)。
乾式蝕刻設備的主要廠商有哪些?
全球3大廠商為科林研發(Lam Research,美國・全球市占約40%)、應用材料(Applied Materials,美國)、東京威力科創(TEL,日本)。科林研發在3D NAND的超高深寬比蝕刻特別強,應用材料以CCP蝕刻機、TEL以Tactras系列競爭。在日本,日立高新技術(Hitachi High-Tech)在特定領域也具有存在感。
什麼是ALE(原子層蝕刻)?
ALE(Atomic Layer Etching・原子層蝕刻)是將電漿反應逐一原子層控制、進行精密去除的技術。以表面活化步驟與離子轟擊步驟交替重複的循環方式,每1個循環只去除數Å至1個原子層。可說是ALD的逆向製程,在FinFET・GAA・2nm以下先進節點的高精度閘極・間隔層加工中,採用持續擴大。
濕式蝕刻與乾式蝕刻如何區分使用?
濕式蝕刻為等向性(全方向去除),適合大量處理・低成本,適用於犧牲層去除或清洗用途。乾式蝕刻的非等向性(垂直方向選擇性)優異,用於要求微細圖形轉移精度的前段製程微影後加工。
選擇乾式蝕刻設備的重點是什麼?
主要選擇標準為①蝕刻對象材料(矽/氧化膜/金屬/氮化膜)、②要求的選擇比與非等向性、③製程節點(先進或成熟)、④對應晶圓尺寸(300mm/200mm)、⑤產能(WPH)、⑥是否支援ALE。依用途選擇合適的電漿方式(ICP/CCP)與設備廠商。

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