壓力主要控制刻蝕均勻性和刻蝕輪廓，同時也能影響刻蝕速率和選擇性。改變壓力會改變電子和離子的平均自由程(MFP),進(jìn)而影響等離子體和刻蝕速率的均勻性。通過增加壓力縮短MFP,此舉也表示增加了離子間的碰撞。隨著離子能量的降低，離子的碰撞散射就會增加，從而可以提高RIE中的化學(xué)刻蝕成分。如果刻蝕主要以化學(xué)方式為主，增加壓力就會提高刻蝕速率;但如果刻蝕以物理方式為主，則增加壓力將會降低刻蝕速率。

增加磁場有助于提高等離子體密度，進(jìn)而增強(qiáng)離子轟擊流量及物理刻蝕成分，也會造成鞘層偏壓降低使得離子能量減少，增加自由基的濃度可使刻蝕更具化學(xué)性。低壓狀態(tài)下當(dāng)磁場微弱時，改善物理刻蝕比化學(xué)刻蝕更重要。當(dāng)磁場強(qiáng)度增加時，刻蝕將變得更具物理性。而當(dāng)磁場強(qiáng)度達(dá)到某個特定數(shù)值時，由于離子能量隨著直流偏壓減少，所以刻蝕將變得更具化學(xué)性。下圖顯示了當(dāng)射頻功率、壓力和磁場強(qiáng)度增加時的刻蝕發(fā)展趨勢圖。

如果刻蝕反應(yīng)室產(chǎn)生漏氣，則光刻膠的刻蝕速率會因等離子體中岀現(xiàn)氧氣而相對提高。光刻膠的選擇性降低，微粒數(shù)會增加。光刻技術(shù)中，如果光刻膠硬式烘烤不足，刻蝕過程中將導(dǎo)致過高的光刻膠刻蝕速率和過多的光刻膠損失。

因?yàn)槊糠N刻蝕所需的反應(yīng)室設(shè)計(jì)、化學(xué)品和操作環(huán)境不同，所以發(fā)展趨勢也可能各不相同。一般來說，工具供應(yīng)商提供工具時也會附上包括工藝參數(shù)條件和工具檢修指南等信息。

刻蝕工藝未來發(fā)展趨勢

為了獲得更好的非等向性刻蝕輪廓并減少CD損失，需要在較低壓力下進(jìn)行刻蝕過程，因?yàn)榈蛪涵h(huán)境能夠增加平均自由程并減少離子散射。增加等離子體密度能增加離子的轟擊流量。為了達(dá)到一定的離子轟擊，增加離子轟擊流量可減少所需的離子能量，這也是通常用來減少器件損傷的方法。低壓、高密度的等離子體反應(yīng)室是未來刻蝕反應(yīng)室的設(shè)計(jì)方向,ICP和ECR刻蝕反應(yīng)室就能滿足這種情況。這兩種刻蝕反應(yīng)室都能在低壓狀態(tài)下產(chǎn)生高密度等離子體，并能獨(dú)立控制等離子體密度和離子轟擊能量，而這些對刻蝕的控制很重要。對于ICP和ECR等離子體源，離子化速率不高，為1%~5%。螺旋波等離子體源可在數(shù)毫托的低壓下達(dá)到近乎100%的離化速率，這也是未來刻蝕反應(yīng)室設(shè)計(jì)的方向之一（見下圖）。

另外需要關(guān)注的問題是等離子體的均勻性控制，特別是對于較大的晶圓尺寸。等離子體均勻性和等離子體位置的控制在未來更加重要。對于成熟的技術(shù)節(jié)點(diǎn)，高的產(chǎn)量、低的成本是與現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)競爭的關(guān)鍵因素。如果可以制造低成本的可靠的刻蝕系統(tǒng)，從長遠(yuǎn)來看，可以為客戶節(jié)省大量費(fèi)用，有可能促使IC制造商取代現(xiàn)有系統(tǒng)發(fā)展低成本的新系統(tǒng)。最關(guān)鍵的是成品率，正常運(yùn)行時間應(yīng)相同或高于現(xiàn)在的系統(tǒng)，而且產(chǎn)量更高，耗材更低，使生產(chǎn)商可以相信通過一年的系統(tǒng)更新，節(jié)省的運(yùn)作成本可以還清設(shè)備成本。

審核編輯：劉清