【蝕刻升級篇】剖析干蝕刻和濕蝕刻的作用、制程及其原理
蝕刻的作用：線路成型。
蝕刻分為干蝕刻與濕蝕刻，其區(qū)別如下：
干蝕刻：利用不易被物理、化學作用破壞的物質(zhì)光阻來阻擋不欲去除的部分，利用電漿的離子轟擊效應和化學反應去掉 想去除的部分，從而將所需要的 線路圖形留在玻璃基板上。干蝕刻等向性蝕刻與異向性蝕刻同時存在。
濕蝕刻：利用化學藥液將需要蝕刻掉的物質(zhì)蝕刻掉。濕蝕刻為等向性蝕刻。濕蝕刻機臺便宜，蝕刻速度快，但難以精確控制線寬和獲得極其精細的圖形并且需要大量用水，污染大 ；干蝕刻機臺價格昂貴，蝕刻速度速度慢，但可以精確控制線寬能獲得極其精細的圖形，而且 不需要用水，污染小。
Etching process in Array
Dry etching ：
特點：1.異向性較強的蝕刻
2.能進行微細加工
3.對panel造成的damage較大
Wet etching：
特點：1.等向性蝕刻
2.設備成本較低且易維護
DET制程介紹
Dryetching（干蝕刻）
將特定氣體置于低壓狀態(tài)下施以電壓，將其激發(fā)成各種不同的帶電荷離子、原子團、分子以及電子（這種物質(zhì)狀態(tài)稱為Plasma）并利用這些解離后帶能量的反應性的離子及原子團，對特定層膜加以化學性的蝕刻及離子轟擊，達到膜層去除的一種蝕刻方式。
Dry etching中起作用的主要是radical和ion。Radical是電中性，因為化學性質(zhì)很活潑，所以和膜表面分子發(fā)生反應，可達到膜層去除的作用。反應生成物作為gas被排氣。
帶正電的ion被selfbias的負電位吸引幾乎垂直撞向基板，轟擊膜層表面的分子鍵合，促進radical的化學反應，并使表面產(chǎn)生的反應物脫落。
Etching是以radical為主，還是以ion為主。根據(jù)使用的不同，Dry etching分為2種：
Physicaland Chemical etching
Plasma在干蝕刻中的應用
在高周波電場中電子被來回加速，加速后的電子轟擊氣體分子或原子，使分子或粒子解離出新的電子(α作用) 而產(chǎn)生Ion，或者使分子解離為高活性的自由基。高活性的自由基會和玻璃基板表面所鍍的薄膜物質(zhì)進行反應。
因此Plasma被用在半導體，LCD行業(yè)中Etching的工藝中，多用在硅和硅的化合物（SiNx、SiOx 等）的蝕刻工藝，隨著設備的改進，也可用于金屬鋁的蝕刻。
Plasma蝕刻設備昂貴，但生產(chǎn)過程中耗費的Material非常少， Plasma蝕刻的優(yōu)點在于：蝕刻的精確度很好,速度快，蝕刻均一性好，化學品消耗低（較酸液蝕刻）。
干蝕刻：
電漿的組成：電子、離子、原子團、各種中性原子和分子。
電子的作用：維持電漿的存在；
離子的作用：進行物理性蝕刻；
原子團的作用:進行化學性蝕刻。
物理性蝕刻：利用輝光放電產(chǎn)生的正離子轟擊膜層，造成非等向性蝕刻。
化學性時刻：利用Plasma中的反應性粒子與膜層發(fā)生化學反應，造成等向性蝕刻。
Physical and Chemical etching
Dry etcher的基本構(gòu)造
機械本體系統(tǒng)
1.Process Chamber ：電極板（表面批覆氧化物）(PC)
2.Load and Lock chamber (L/L)
3.Transfer Chamber (T/M)
進排氣系統(tǒng)
1．進氣壓力控制
MFC（mass Flow controller）
APC（AdapativePressure Controller）
ISO Value
2.排氣系統(tǒng)
Pump：Dry Pump
MBP：Mechanical Booster Pump
TMP：Turbo Molecular Pump
About壓力計
1.capacitance manometer （CM）
根據(jù)隔膜的弧度，靜電容量來測定壓力。
特征：與gas 種類無關(guān)，準確度高；接觸大氣會產(chǎn)生damage，有valve的保護。
2.B-Agague（ion gauge）
特征：filament有一定的壽命，時間會因process不同而有所不同；根據(jù)gas的種類不同，靈敏度也不同。接觸大氣會產(chǎn)生damage，有valve的保護。
3.convectron gauge （pirangauge）
Dry etch chamber transfer construction
This just the a part of action of the arm in P/M chamber
This just the first lifter pin’s action in the P/C
Dry ETCH mode
PE mode
PE=Plasma etch (電漿蝕刻)
uChemical (radical F＊)
RF generator接在上電極,基板位于下電極上。在蝕刻中利用中性基(radical) 與基板的的化學反應進行etching，是等向性蝕刻(isotropic) ,低ion bombardment效應
lower etch rate
Lower uniformity
對panel造成的damage很少
RIEmode
RIE=Reactive ionetch（激發(fā)態(tài)離子蝕刻）
Reactive ion etching
Chemical +physical (ion)
RF接到放置基板的下電極，(因電子質(zhì)量<<ion質(zhì)量，在接近RF端會產(chǎn)生一自我感應負偏壓)使帶正電的粒子受到負偏壓的吸引而加速，幾乎垂直對基板進行粒子轟擊(ion-bombardment)，促進 radical的化學反應。
低壓實行process
ICPmode
ICP=InductivelyCoupled Plasma（電感耦合等離子體蝕刻）
Chemical +physical (ion)
上部是coil狀的誘導電極，下部是bias電源。在線圈狀電極的磁場作用下，plasma中的電子和ion會做水平方向的螺旋運動，因此只有少量的電子被電極吸收，電離率比其他的type高2倍，下部的bias電機吸引ion轟擊基板，進行etching，能達到高密度plasma及高etch rate
非等向性蝕刻
ECCP mode
ECCP=EnhancedCapacitance Coupled Plasma（增強型電容耦合等離子體蝕刻）
Chemical +physical (ion)
在下極板接有兩個power.其中source power主要用來解離gas以產(chǎn)生plasma; bias power主要用來調(diào)節(jié)plasma的狀態(tài) ，以加強離子的轟擊效應，所以Plasma的密度雖不是很高，但依然能達到較高的蝕刻速率。
非等向性蝕刻
高etch rate
DET 方式
干蝕刻于制程上的應用
EPD(End Point Detector)
目的：利用etching從開始到結(jié)束特定波長光強度的變化，檢測出最佳蝕刻終點， EPD測量的光的強度的變化有兩種。
EPD的測量途徑有兩種：測量生成物（下降型）和測量反應物（上升型）。
DryEtching制程評價
基礎評價
1、 蝕刻速率 (Etching Rate )
2、 蝕刻均一性 (Uniform):表示1枚panel內(nèi)若干點之間E/R 的偏差： Uni.=(Max-Min)/(Max + Min)
3、 選擇性 (Selectivity): 被etching的膜和下層膜的E/R的比例
S=E.R.(a-Si)/E.R.(SiNx)
形狀評價
1、斷面形狀(Taper )
2、CD Loss(Critical Dimension Loss): etching前的resist線寬減去etching后膜的線寬的差值
DryEtching形狀評價
斷面形狀(Taper)
Taper系指蝕刻后的斷面傾斜度，是蝕刻制程中相當重要的要求，與后續(xù)沉積之薄膜覆蓋性有相當密切的關(guān)系。
CDLoss
CD Loss (CriticalDimension Loss)一般又分為單邊（Single side）和雙邊（Both side）CD loss。
干蝕刻制程
優(yōu)點：
1.側(cè)蝕量小(CD Loss小) 2.形狀加工控制容易 3.無廢水處理問題
缺點：
1.制程參數(shù)復雜 2.耗材成本高 3.特氣危險性高
WET制程介紹
Wet Etchant
Whatis wet etching ？
濕蝕刻是借適當?shù)母g性溶液對所欲去除的膜層利用化學反應來去除的制程。
優(yōu)點：設備費用低廉，制程單純且量產(chǎn)速度快等。
缺點：CD loss較大，不易將線寬控制得極為精準等。易有under cut現(xiàn)象。
相比之下，干蝕刻異向性強，線寬穩(wěn)定性易于控制，缺點為機臺設備及維護費用高，量產(chǎn)速度慢。
Procedurein wet etching
濕蝕刻反應過程大概可以分為三個階段：
（1）反應物質(zhì)擴散到欲被蝕刻材質(zhì)的表面
（2）反應物與被蝕刻薄膜反應
（3）反應物的產(chǎn)物從蝕刻表面擴散到溶液中，并隨溶液排出。
Etching mode
Taper control
Taper：指蝕刻后的斷面傾斜度，影響后續(xù)沉積薄膜的覆蓋性。
對金屬膜層及ITO膜層，采用濕蝕刻易于蝕刻速率及Taper等的控制，且設備低廉。
Process control從蝕刻速率、均一性、CD loss基礎評價，及蝕刻殘留、mura、taper等出發(fā)，考慮制程能力。
