Warum verbiegen sich die Seitenwände beim Trockenätzen?

Ungleichmäßigkeit des Ionenbeschusses

TrockenRadierungist üblicherweise ein Prozess, der physikalische und chemische Effekte kombiniert, wobei der Ionenbeschuss eine wichtige physikalische Ätzmethode darstellt. Während desÄtzprozessDer Einfallswinkel und die Energieverteilung der Ionen können ungleichmäßig sein.

Wenn der Einfallswinkel der Ionen an verschiedenen Stellen der Seitenwand unterschiedlich ist, variiert auch deren Ätzwirkung. In Bereichen mit größeren Einfallswinkeln ist die Ätzwirkung stärker, was zu einer stärkeren Abtragung und damit zu einer Verformung der Seitenwand führt. Eine ungleichmäßige Verteilung der Ionenenergie hat ähnliche Auswirkungen. Ionen mit höherer Energie tragen Material effektiver ab, was zu ungleichmäßigen Ergebnissen führt.RadierungDie Neigung der Seitenwand an verschiedenen Stellen führt dazu, dass sich die Seitenwand verbiegt.

Der Einfluss von Fotolack

Beim Trockenätzen dient der Fotolack als Maske und schützt Bereiche, die nicht geätzt werden müssen. Allerdings wird der Fotolack während des Ätzprozesses durch Plasmabeschuss und chemische Reaktionen beeinflusst, wodurch sich seine Eigenschaften verändern können.

Bei ungleichmäßiger Dicke des Fotolacks, ungleichmäßigem Verbrauch während des Ätzprozesses oder unterschiedlicher Haftung zwischen Fotolack und Substrat kann es zu einem ungleichmäßigen Schutz der Seitenwände kommen. Beispielsweise kann in Bereichen mit dünnerem Fotolack oder schwächerer Haftung das darunterliegende Material leichter geätzt werden, wodurch sich die Seitenwände an diesen Stellen verbiegen.

Unterschiede in den Eigenschaften des Substratmaterials

Das geätzte Substratmaterial selbst kann unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, wie z. B. unterschiedliche Kristallorientierungen und Dotierungskonzentrationen in verschiedenen Bereichen. Diese Unterschiede beeinflussen die Ätzrate und die Ätzselektivität.
Beispielsweise ist in kristallinem Silizium die Anordnung der Siliziumatome in verschiedenen Kristallorientierungen unterschiedlich, was sich auch auf ihre Reaktivität und Ätzrate gegenüber dem Ätzgas auswirkt. Während des Ätzprozesses führt die durch die unterschiedlichen Materialeigenschaften bedingte uneinheitliche Ätztiefe der Seitenwände an verschiedenen Stellen zu deren Verbiegung.

Gerätebezogene Faktoren

Die Leistungsfähigkeit und der Zustand der Ätzanlage haben ebenfalls einen wesentlichen Einfluss auf die Ätzergebnisse. Beispielsweise können Probleme wie eine ungleichmäßige Plasmaverteilung in der Reaktionskammer und ungleichmäßiger Elektrodenverschleiß zu einer ungleichmäßigen Verteilung von Parametern wie Ionendichte und -energie auf der Waferoberfläche während des Ätzprozesses führen.

Darüber hinaus können eine ungleichmäßige Temperaturregelung der Anlage und geringfügige Schwankungen im Gasstrom die Gleichmäßigkeit des Ätzprozesses beeinträchtigen und zu einer Verformung der Seitenwände führen.