「プラズマエッチングによるレジストパターン転写実習」大阪府立産業技術総合研究所レジストエッチングレジスト除去合成石英平成17年３月14日(月)、15日(火) 機器利用講習会「超微細光学素子を作る」エッチング ■ 化学反応によるエッチング結晶：面方位による反応性の違い非晶質：方向性なし ■ イオンによるエッチングイオンの入射方向で制御マスクマスク基板等方性エッチング基板異方性エッチング反応性イオンエッチングガス（CF4など）－ N プラズマ RF ＋ N アンテナ電源 N －＋＋基板 SiO2に対してCF4、C4F8などのフロンをエッチングガスとして用いる ■ 物理的な側面イオンの衝撃で破壊 ■ 化学的な側面 SiO2 + 2CF2（CF3+CF） → SiF4↑ + 2CO↑ 電極エッチング・レイト反応性イオン・エッチ化学的スパッタ・エッチ物理的エッチング・レイト[n m /m in ] RF バイアス電源 600 400 200 0 イオン・エネルギー石英のエッチングガス：ArとCF4 CF4割合＝ CF4 /(CF4 +Ar) 0 20 40 60 80 C F 4 割合　[% ] 100 NLD-800 （ULVAC製）制御用ユニットロードロック室エッチング室 ■ 低圧（0.2～１Pa）、高密度（Ne(Ar)1～5x1011 cm-3）、低電子温度（Te2～3eV）のプラズマを用いている。 ■ NLD (Neutral Loop Discharge：磁気中性線 ) 方式を採用。 ■ 圧力が他のエッチング装置（2Pa～45Pa）より低いので低ラジカル密度でのエッチングが可能であり、特に有機Low-k、石英の深掘、High-k材料のエッチングに適している。 ■ 低圧エッチングのため、ダスト発生確率が低く、平滑な底面、側面を得ることが出来る。 ■ アンテナ電源＝13.56MHz（最大出力2kW）バイアス電源＝13.56MHz（最大出力1kW） ■ 基板サイズ（最大）＝φ100mm、厚み5mm ■ エッチング均一性（φ100mmの石英基板，カタログ値）基板内＝±5%以下基板間＝±5%以下磁気中性線プラズマ（Neutral Loop Discharge : NLD）磁気コイルコイル（RF用）磁気中性線が形成される磁場＝0 Neutral Point ガス供給口 RF 磁気コイル基板ロードロック電極真空ポンプ RF NLD（Neutral Loop Discharge）の特徴 ■低圧（ 10-1Pa台）で高密度プラズマ（ Arで1011cm-3以上）生成が可能。低電子温度。 ■磁気中性線を形成しているコイル磁場を制御することによりプラズマの空間分布を変化させることが出来るので、均一性制御が可能。この特長は市販されているエッチング装置ではNLDエッチング装置だけ。エッチング・レイト ■ 基板がエッチングされる速度 ■ 基板の材質、エッチングガス，アンテナ、バイアス、・・により変化 ■ アンテナ・パワー、バイアス・パワーに大きく依存バイアス・パワーが小さすぎると，エッチングが停止することもある 1200 1000 400 300 200 100 ガス：CF4 50sccm 圧力：0.4Pa バイアス・パワー：100W 0 0 500 1000 アンテナ・パワー [W] 1500 エッチング速度 [nm/min] エッチング速度 [nm/min] 500 800 600 400 200 ガス：CF4 50sccm 圧力：0.4Pa アンテナ・パワー=1500W 0 0 200 400 600 バイアス・パワー [W] 800 選択比マスクもエッチングされるマスク基板エッチング選択比＝エッチング基板のエッチング速度マスクのエッチング速度 ■ 選択比・・・基板の材質、マスクの材質、エッチングガス，バイアス、・・により変化（例）電子線レジスト・・・1～5ぐらい Ni、Cr・・・数10～100ぐらい ■ エッチング可能な深さ＝選択比 × マスクの膜厚エッチングレイト、選択比を調べる基板テープ等 250nm レジスト 30 秒エッチング基板のエッチング量＝400nm レジストの〃＝250－（450-400）＝200nm エッチングレイト＝800nm/min 選択比＝400nm/200nm＝2 400nm 450nm 本日行って頂くエッチング条件レジスト（NEB-22） SiO2 エッチングレジスト除去 0.2μm ＜エッチングの条件＞ガス：CF4=8sccm(実20)，CH2F2=8sccm(実11) 圧力：0.8Pa アンテナパワー：1500W バイアスパワー：400W エッチング時間：15sec エッチング速度：0.8μm/min 選択比：1.4程度 125nm Line & Space レジスト・パターン＜レジスト除去の条件＞ガス：O2=200sccm 圧力：1.4Pa アンテナパワー：1500W バイアスパワー：0W エッチング時間：120sec 125nm Line & Space SiO2・パターン作業の流れ 1) エッチング（30分） 2) ZYGOで段差を計測（15分） 3) パターンをSEMで観察（30分）昼食 10:30 11:00 11:30 1145 12:00 13:00 13:15 13:45