抽 至 電 漿 火 炬 系 統 進 行 處 理 ,dry pump 所 使 用 之 氮 氣 流 量 為 35 slm, 較 單 純 利 用 電漿 火 炬 所 使 用 之 20 slm 氮 氣 高 許 多 ; 由 圖 4-1 可 發 現 載 氣 流 量 亦 會 影 響 轉 化 效 果 ,主 要 因 素 為 較 高 載 氣 流 量 會 導 致 電 漿 火 炬 反 應 器 之 溫 度 下 降 , 且 反 應 氣 體 滯 留 於 電 漿高 溫 區 之 滯 留 時 間 縮 短 , 進 而 使 轉 化 果 下 降 。表 4-1PECVD 模 擬 不 同 操 作 參 數 下 之 結 果Operating Condition SF6 Conversion (%)PECVD (200W) 2.82PECVD 200W, with Si wafer(1/2*6”) 11.63PECVD 200W, with Si wafer(1*6”) 15.67PECVD + MW Torch ( 800 W, no O 2 ) 24.23PECVD + Torch ( 800 W, O 2 = 50 sccm ) 45.51PECVD + Torch ( 1000 W, O 2 = 50 sccm ) 52.09PECVD + Torch ( 1200 W, O 2 = 50 sccm ) 64.58PECVD + Torch ( 1400 W, O 2 = 50 sccm ) 73.34PECVD + Torch ( 1800 W, O 2 = 50 sccm ) 90.1435
第 五 章結 論 與 建 議5-1 結 論本 研 究 利 用 高 溫 電 火 炬 進 行 CF 4 與 SF 6 進 行 削 減 之 研 究 , 並 利 用 PECVD 模 擬 半導 體 廠 之 蝕 刻 尾 氣 , 並 進 行 於 不 同 操 作 參 數 下 對 兩 種 全 氟 化 物 轉 化 率 及 產 物 生 成 之 探討 , 並 利 用 電 腦 模 擬 預 測 達 熱 力 學 平 衡 時 之 產 物 組 成 與 實 驗 結 果 進 行 比 較 。 茲 將 研 究結 果 整 理 如 下 :1. 研 究 結 果 發 現 功 率 提 高 可 以 使 電 漿 中 之 電 子 密 度 提 高 , 增 加 電 子 與 反 應 氣 體 碰 撞之 頻 率 , 使 反 應 氣 體 之 溫 度 提 高 , 進 而 使 CF 4 轉 化 效 果 提 高 。2. 本 系 統 之 反 應 溫 度 主 要 受 到 載 氣 流 量 所 影 響 , 本 研 究 發 現 使 用 20 slm 作 為 載 氣時 , 轉 化 的 效 果 明 顯 較 載 氣 為 10 slm 低 , 主 要 由 於 較 高 流 量 的 載 氣 導 致 反 應 器 溫度 下 降 , 且 反 應 氣 體 滯 留 於 反 應 器 高 溫 區 的 時 間 縮 短 , 因 此 轉 化 率 較 低 。3. 本 研 究 CF 4 /O 2 電 漿 產 物 部 分 ,CF 4 會 與 電 子 碰 撞 形 成 CF x 自 由 基 , 與 O 原 子 反 應而 首 先 生 成 COF 2 , 接 著 再 與 電 子 碰 撞 斷 C-F 鍵 結 並 與 O 原 子 反 應 生 成 CO 2 , 若持 續 給 予 過 量 電 子 則 可 使 C-O 鍵 結 打 斷 生 成 CO, 但 於 本 實 驗 系 統 並 未 發 現 CO的 生 成 ; 另 外 實 驗 隨 功 率 上 升 而 生 成 較 多 的 NO 2 , 主 要 為 於 高 微 波 功 率 下 可 生 成較 多 N 與 O 原 子 反 應 生 成 NO 2 , 另 外 於 較 高 微 波 功 率 下 可 生 成 多 F 因 此 對 石 英管 蝕 刻 較 嚴 重 生 成 較 多 SiF 4 。4. SF 6 轉 化 部 份 , 研 究 發 現 加 入 O 2 可 有 效 抑 制 S x F y 自 由 基 間 的 再 結 合 反 應 ; 研 究 也發 現 由 於 打 斷 C-F 鍵 比 S-F 需 要 較 大 能 量 , 因 此 於 相 同 操 作 條 件 下 CF 4 的 轉 化 效果 較 SF 6 差 , 產 物 部 分 主 要 生 成 SO 2 、SOF 2 、SO 2 F 2 與 NO 2 。5. 由 電 腦 腦 模 擬 與 實 驗 值 相 比 較 , 可 預 估 進 行 電 漿 轉 化 CF 4 時 , 反 應 器 溫 度 主 要 介於 1600 至 1800 K 間 , 且 於 1800 K 時 CF 4 的 轉 化 效 果 可 達 90 % 以 上 ; 由 產 物 分析 可 發 現 CF 4 經 轉 化 程 序 首 先 生 成 COF 2 , 接 著 形 成 CO 2 , 最 後 改 變 為 CO, 而 由於 實 驗 並 未 到 達 2000 K 以 上 高 溫 , 因 此 並 未 偵 測 到 CO 之 生 成 。6. 電 腦 模 擬 添 加 O 2 對 於 轉 化 效 果 之 影 響 , 研 究 發 現 轉 化 效 果 隨 添 加 O 2 增 加 而 上升 , 但 當 CF 4 與 O 2 進 料 流 量 為 1:1 時 轉 化 的 效 果 即 達 最 大 , 額 外 添 加 的 O 2 對 轉36