基本介紹
- 中文名：剖面側壁角
- 外文名：side wall angle
剖面側壁角如下圖所示。其中角α即為剖面側壁角，由掃描電子顯微鏡照片中光柵輪廓的最小二乘直線擬合得到。
圖1 雙柵考夫曼刻蝕機離子束正入射條件下得到的光柵
刻蝕二次效應，是指再沉積、再濺射和槽底開溝的效應。如果刻蝕溝槽的深寬比較小，則濺射的材料粒子幾乎可以全部飛出溝槽外；當溝槽的深寬比較大時，因為濺射粒子存在一定的角度分布，濺射粒子不能全部飛出槽外，其中一部分大角度濺射飛出的粒子重新打到已刻出的槽壁上，形成再沉積過程。
另一方面，再沉積的材料還會再次受到離子的濺射形成再濺射。再沉積和再濺射兩種效應相互制約，其平衡過程成為決定刻槽側壁的形狀和傾角的演變因素。再沉積效應帶來的主要問題是減小刻槽寬度，使其偏離掩模限定的寬度,並影響圖形解析度，最終限制了離子束刻蝕溝槽深寬比的能力。再沉積的直觀效果是側壁傾斜和刻區變窄。當離子束垂直入射襯底時，由於圖形側壁較為陡直,離子束對側壁的入射角度很大，成掠射狀態,離子束對側壁的刻蝕速率低。隨著刻蝕深度的增加，再沉積形成一定厚度的側壁生長，並使側壁傾斜起來，離子束對側壁的入射角減小，再濺射隨之增強。
如果改變離子束入射角,再沉積和再濺射效應將隨之改變到新的平衡狀態，圖形輪廓也隨之演變成另一個結果。再濺射效應在一定程度上減輕了再沉積效應。再濺射使輪廓得到改善,提高了圖形轉移的保真度。二次效應的另一種表現形式是槽底開溝。產生開溝效應的主要原因是刻蝕的溝槽側壁向槽底反射離子所致。再沉積造成的傾斜側壁使入射離子處於大角度入射狀態，存在一定程度再濺射的同時，也表現出入射離子的高反射率。射向槽底某一部分的反射離子和正常入射的離子之和造成入射離子通量的局部超出，其結果導致該局部的刻蝕速率高於其他槽底部位形成開溝。開溝效應的直接後果是導致槽底刻面的不平 ,給控制刻蝕深度造成了困難。為分析離子束入射角對圖形側壁陡度的影響 ,需要定量分析再沉積的通量。下圖給出了索末克的理論計算模型。
圖2 素末克模型
當離子束垂直入射時,濺射原子通量為餘弦分布，α為離子束對側壁的入射角。若 F0為濺射原子的最大背向通量，由B點射向溝槽側壁 P 點方向的濺射原子通量為 F0cosΦ1,P 點接受的總濺射原子通量由下式計算:
如果深寬比不大,通常 d ≫y ,則上式可簡化為：
式(2)表明，刻蝕出的溝槽側壁上某位置的再沉積量與該位置的離子束入射角有關。增大離子束入射角會使離子束對側壁的入射角α減小，側壁的再沉積量減少，而再濺射量增強，使圖形側壁陡度得到改善。因此控制離子束入射角可以控制再沉積和再濺射效應 ,選擇適當的離子束入射角可提高側壁陡度。
