ドライエッチング中に側壁が曲がるのはなぜですか？

イオン照射の不均一性

ドライエッチングこれは通常、物理的効果と化学的効果を組み合わせたプロセスであり、イオン衝撃は重要な物理的エッチング法である。エッチングプロセスイオンの入射角やエネルギー分布は不均一になる可能性がある。

側壁上の異なる位置でイオンの入射角が異なると、側壁に対するイオンのエッチング効果も異なります。イオンの入射角が大きい領域では、側壁に対するイオンのエッチング効果が強くなり、この領域の側壁がより多くエッチングされ、側壁が曲がります。さらに、イオンエネルギーの不均一な分布も同様の効果を生み出します。エネルギーの高いイオンは材料をより効果的に除去できるため、不均一な結果が生じます。エッチング異なる位置での側壁の角度が変化することで、側壁が曲がる原因となる。

フォトレジストの影響

フォトレジストはドライエッチングにおいてマスクの役割を果たし、エッチングする必要のない領域を保護します。しかし、フォトレジストはエッチングプロセス中のプラズマ照射や化学反応の影響を受け、その性能が変化する可能性があります。

フォトレジストの厚みが不均一であったり、エッチング工程中の消費速度が一定でなかったり、フォトレジストと基板との密着性が場所によって異なったりすると、エッチング工程中に側壁の保護が不均一になる可能性があります。例えば、フォトレジストが薄い部分や密着性が弱い部分では、下地の材料がエッチングされやすくなり、その部分で側壁が曲がってしまうことがあります。

基板材料特性の違い

エッチングされる基板材料自体が、異なる領域で結晶方位やドーピング濃度など、異なる特性を持つ場合がある。これらの違いは、エッチング速度とエッチング選択性に影響を与える。
例えば、結晶シリコンでは、異なる結晶方位におけるシリコン原子の配列が異なり、エッチングガスとの反応性やエッチング速度も異なります。エッチング工程において、材料特性の違いによって生じるエッチング速度の差は、異なる位置における側壁のエッチング深さの不均一性を引き起こし、最終的に側壁の曲がりにつながります。

機器関連の要因

エッチング装置の性能や状態も、エッチング結果に重要な影響を与える。例えば、反応チャンバー内のプラズマ分布の不均一性や電極の摩耗の不均一性といった問題は、エッチング中のウェーハ表面におけるイオン密度やエネルギーなどのパラメータの分布の不均一性につながる可能性がある。

さらに、装置の温度制御の不均一性やガス流量のわずかな変動もエッチングの均一性に影響を与え、側壁の曲がりを引き起こす可能性がある。