プラズマエッチングマシンのエッチング均一性を高めるには、設備設計の最適化やプロセスパラメータの調整などの面から着手することができ、具体的な方法は以下の通り:
デバイス設計の最適化
フォーカスリングの取り付け:フォーカスリングをウェハエッジの周囲に取り付け、ウェハエッジと電極の間の高さ差を埋めることができ、シース層をより平坦にし、イオンがウェハ表面を垂直に衝撃することを確保し、エッチング歪み現象を回避し、エッチング均一性を改善する。
反応ガス分布の最適化:反応ガスの注入方式を最適化することによりエッチング均一性を向上させる。例えば、シリコンエッチングキャビティは、ウェハの周囲からガスを注入する方法からウェハの中心の上から注入する方法に徐々に発展することができる。
上下極板間隔距離の調整:容量結合プラズマ(CCP)キャビティにおいて、陰極と陽極の間の隙間はイオンフラックスの均一性に影響する重要なパラメータである。通常、間隙が小さいほどプラズマの均一性が良く、調整可能な間隙技術を用いて異なるプロセス条件に応じてイオンフラックス分布を最適化することができる。
ゾーン温度制御を採用:ウエハ温度はエッチング均一性に影響する重要な要素であり、静電チャック(ESC)は異なる加熱または冷却領域を導入することによって温度均一性を最適化することができ、例えば初期の単ゾーン温度制御から二ゾーン温度制御、四ゾーン温度制御に発展し、さらに100個以上の局所加熱素子を配置することができ、温度制御精度をさらに向上させることができる。
プロセスパラメータ調整
ガス組成と注入方式を最適化する:主要反応ガスの注入位置を調整するか、異なる位置に調整ガスを注入して、ウエハ上の気相化学環境を制御し、エッチング均一性を改善する。
無線周波数電力の増加:無線周波数電力を適切に増加させることは入射粒子のエネルギーを増加させ、それによりターゲット表面をより垂直に衝撃させ、それにより側壁のエッチング速度の差を減少させ、マイクロ溝効果を減少させ、エッチング均一性を向上させるのに一定の助けがある。
間欠式エッチングを実施する:エッチング過程を周期的に中断し、電子に十分な時間逃避を与えることにより、充電効果を著しく軽減し、さらにエッチング均一性を高めることができる。
補償的プロセス制御を行う:あるステップのエッチングレートが中心領域で速い場合、BevelEtchコンソールを利用して正確な制御を実現するなど、エッジエッチングレートを増加させることで補償を行うことができる。