以二維流體模型模擬分析電感耦合式電漿源之電漿特性均勻度之研究

Parametric study of Inductively-Coupled plasma discharges by Two dimensional Fluid Model

陳崑約(HASH(0x1ba96a40))

指導教授 ： 柳克強

國立清華大學/原子科學院/工程與系統科學系/碩士(2008年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2008.00420

摘要

在目前的半導體閘極尺寸越做越小的情況之下，要如何去精確的蝕刻出我們所希望的圖形是一件非常重要的議題，本論文將探討並分析ICP電漿源之結構與電漿條件對於電漿環境之影響，研究之方法為利用電腦模擬的方式去分析各參數對於電漿環境以及晶圓通量之影響。
在本論文中，將分析目前業界所使用之ICP電漿源，其包括獨立控制內外線圈功率（電流）、內外進氣流量以及晶圓內外圈溫度控制的特性，而本論文將研究獨立控制線圈功率與內外進氣流量對於電漿環境以及晶圓通量有何影響。由模擬的結果可以得知增加外線圈電流，並且降低內線圈電流將會使得氯離子通量均勻度得到改善，並且在增加外線圈電流時，可以很明顯的看到氯原子通量均勻度得到較大的改善，並且功率也得到很大的提升（相較於改變內線圈電流），為了討論改變內外線圈電流對於蝕刻率的影響，本論文使用Moshe Sarfaty由實驗所推出的蝕刻經驗公式計算蝕刻率，由計算的結果得到與離子通量均勻度相同的趨勢，即增加外線圈電流、降低內線圈電流將使蝕刻均勻度得到提升。此外模擬計算亦發現電漿特性隨進氣位置不同而改變，若從腔體中央進氣，將會使得氯離子通量隨著晶圓徑向位置的增加而變大，分子離子部分則是相反。若氣體從腔體側上方進氣，此時氯離子通量隨著晶圓徑向位置的變大而降低，分子離子通量則是變大；在離子能量部分，則可以發現若是從腔體中央進氣將會使得離子能量較高，但均勻度較差，導致了最後的蝕刻結果均勻度也很差，但是若是配合上雙進氣口的條件，則會發現到內外氣體流速為75 sccm：25 sccm時，可以得到較均勻的離子能量分佈，進而改善蝕刻均勻度。
總而言之，本研究之結果顯示，適當調變內外線圈電流以及內外進氣流量比例，將可以使得離子通量以及能量均勻度得到控制，進而增加蝕刻均勻度。

關鍵字

電感耦合式電漿源 ； 二維流體模型 ； 電漿特性均勻度

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參考文獻

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