סעמיקאַנדאַקטער מוסטערונג פּראָצעס לויפן-עטטשינג

פרי נאַס עטשינג פּראָמאָטעד די אַנטוויקלונג פון רייניקונג אָדער אַשינג פּראַסעסאַז. הייַנט, טרוקן עטשינג ניצן פּלאַזמע איז געווארן די מיינסטריםעטשינג פּראָצעס. פּלאַזמע באשטייט פון עלעקטראָנס, קאַטיאָנס און ראַדאַקאַלז. די ענערגיע געווענדט צו די פּלאַזמע ז די ויסווייניקסט עלעקטראָנס פון די מקור גאַז אין אַ נייטראַל שטאַט צו זיין סטריפּט אַוועק, דערמיט קאַנווערטינג די עלעקטראָנס אין קאַטיאָנס.

אין דערצו, ימפּערפיקט אַטאָמס אין מאַלאַקיולז קענען זיין סטריפּט אַוועק דורך אַפּלייינג ענערגיע צו פאָרעם עלעקטריק נייטראַל ראַדאַקאַלז. טרוקן עטשינג ניצט קאַטיאָנס און ראַדאַקאַלז וואָס מאַכן פּלאַזמע, ווו קאַטיאָנס זענען אַניסאָטראָפּיק (פּאַסיק פֿאַר עטשינג אין אַ זיכער ריכטונג) און ראַדאַקאַלז זענען איזאָטראָפּיק (פּאַסיק פֿאַר עטשינג אין אַלע אינסטרוקציעס). די נומער פון ראַדאַקאַלז איז פיל גרעסער ווי די נומער פון קיישאַנז. אין דעם פאַל, טרוקן עטשינג זאָל זיין יסאָטראָפיק ווי נאַס עטשינג.

אָבער, עס איז די אַניסאָטראָפּיק עטשינג פון טרוקן עטשינג וואָס מאכט הינטער-מיניאַטוריזעד סערקאַץ מעגלעך. וואָס איז די סיבה פֿאַר דעם? אין דערצו, די עטשינג גיכקייַט פון קאַטיאָנס און ראַדאַקאַלז איז זייער פּאַמעלעך. אַזוי ווי קענען מיר צולייגן פּלאַזמע עטשינג מעטהאָדס צו מאַסע פּראָדוקציע אין דעם פּנים פון דעם כיסאָרן?

 

1. אַספּעקט פאַרהעלטעניש (א/ר)

 

פיגורע 1. דער באַגריף פון אַספּעקט פאַרהעלטעניש און די פּראַל פון טעקנאַלאַדזשיקאַל פּראָגרעס אויף עס

 

אַספּעקט פאַרהעלטעניש איז די פאַרהעלטעניש פון האָריזאָנטאַל ברייט צו ווערטיקאַל הייך (ד"ה הייך צעטיילט דורך ברייט). דער קלענערער די קריטיש ויסמעסטונג (סי) פון די קרייַז, די גרעסערע די אַספּעקט פאַרהעלטעניש ווערט. אַז איז, אַסומינג אַן אַספּעקט פאַרהעלטעניש ווערט פון 10 און אַ ברייט פון 10 נם, די הייך פון די לאָך דרילד בעשאַס די עטשינג פּראָצעס זאָל זיין 100 נם. דעריבער, פֿאַר ווייַטער-דור פּראָדוקטן וואָס דאַרפן הינטער-מיניאַטוריזאַטיאָן (2 ד) אָדער הויך געדיכטקייַט (3 ד), גאָר הויך אַספּעקט פאַרהעלטעניש וואַלועס זענען פארלאנגט צו ענשור אַז קיישאַנז קענען דורכנעמען די דנאָ פילם בעשאַס עטשינג.

 

צו דערגרייכן הינטער-מיניאַטוריזאַטיאָן טעכנאָלאָגיע מיט אַ קריטיש ויסמעסטונג פון ווייניקער ווי 10nm אין 2D פּראָדוקטן, די קאַפּאַסאַטער אַספּעקט פאַרהעלטעניש ווערט פון דינאַמיש טראַפ אַקסעס זכּרון (DRAM) זאָל זיין מיינטיינד העכער 100. סימילאַרלי, 3D NAND פלאַש זכּרון אויך ריקווייערז העכער אַספּעקט פאַרהעלטעניש וואַלועס ​צו אָנלייגן 256 לייַערס אָדער מער פון צעל סטאַקינג לייַערס. אפילו אויב די באדינגונגען פארלאנגט פֿאַר אנדערע פּראַסעסאַז זענען באגעגנט, די פארלאנגט פּראָדוקטן קענען ניט זיין געשאפן אויב דיעטשינג פּראָצעסאיז נישט אַרויף צו נאָרמאַל. דאָס איז וואָס עטשינג טעכנאָלאָגיע איז ינקריסינגלי וויכטיק.

 

2. איבערבליק פון פּלאַזמע עטשינג

 

פיגורע 2. דיטערמאַנינג פּלאַזמע מקור גאַז לויט צו פילם טיפּ

 

ווען מען ניצט א הוילע רער, איז וואס שמעלער דער רער דיאַמעטער איז, אלס גרינגער איז עס אריין פאר פליסיקייט, וואס איז די אזוי גערופענע קאפילארישע דערשיינונג. אָבער, אויב אַ לאָך (פֿאַרמאַכט סוף) איז צו זיין דרילד אין די יקספּאָוזד געגנט, די אַרייַנשרייַב פון די פליסיק ווערט גאַנץ שווער. דעריבער, זינט די קריטיש גרייס פון דעם קרייַז איז געווען 3um צו 5um אין די מיטן 1970 ס, טרוקןעטינגהאט ביסלעכווייַז ריפּלייסט נאַס עטשינג ווי די מיינסטרים. אַז איז, כאָטש ייאַנייזד, עס איז גרינגער צו דורכנעמען טיף האָלעס ווייַל די באַנד פון אַ איין מאַלאַקיול איז קלענערער ווי אַז פון אַ אָרגאַניק פּאָלימער לייזונג מאַלאַקיול.

בעשאַס פּלאַזמע עטשינג, די ינלענדיש פון די פּראַסעסינג קאַמער געניצט פֿאַר עטשינג זאָל זיין אַדזשאַסטיד צו אַ וואַקוום שטאַט איידער ינדזשעקטינג די פּלאַזמע מקור גאַז פּאַסיק פֿאַר די באַטייַטיק שיכטע. ווען עטשינג האַרט אַקסייד פילמס, שטארקער טשאַד פלאָרייד-באזירט מקור גאַסאַז זאָל זיין געוויינט. פֿאַר לעפיערעך שוואַך סיליציום אָדער מעטאַל פילמס, קלאָרין-באזירט פּלאַזמע מקור גאַסאַז זאָל זיין געוויינט.

אַזוי, ווי זאָל די טויער שיכטע און די אַנדערלייינג סיליציום דייאַקסייד (SiO2) ינסאַלייטינג שיכטע זיין עטשט?

ערשטער, פֿאַר די טויער שיכטע, סיליציום זאָל זיין אַוועקגענומען מיט אַ קלאָרין-באזירט פּלאַזמע (סיליציום + קלאָרין) מיט פּאָליסיליקאָן עטשינג סעלעקטיוויטי. פֿאַר די דנאָ ינסאַלייטינג שיכטע, די סיליציום דייאַקסייד פילם זאָל זיין עטשט אין צוויי סטעפּס ניצן אַ טשאַד פלאָרייד-באזירט פּלאַזמע מקור גאַז (סיליציום דייאַקסייד + טשאַד טעטראַפלאָרידע) מיט שטארקער עטשינג סעלעקטיוויטי און יפעקטיוונאַס.

 

3. ריאַקטיוו יאָן עטשינג (ריע אָדער פיזיקאָטשעמיקאַל עטשינג) פּראָצעס

 

פיגורע 3. אַדוואַנטאַגעס פון ריאַקטיוו יאָן עטשינג (אַניסאָטראָפּי און הויך עטשינג קורס)

 

פּלאַזמע כּולל ביידע ייסאָטראָפּיק פריי ראַדאַקאַלז און אַניסאָטראָפּיק קיישאַנז, אַזוי ווי טוט עס דורכפירן אַניסאָטראָפּיק עטשינג?

פּלאַזמע טרוקן עטשינג איז דער הויפּט דורכגעקאָכט דורך ריאַקטיוו יאָן עטשינג (ריע, רעאַקטיווע יאָן עטשינג) אָדער אַפּלאַקיישאַנז באזירט אויף דעם אופֿן. די האַרץ פון די RIE אופֿן איז צו וויקאַן די ביינדינג קראַפט צווישן ציל מאַלאַקיולז אין דעם פילם דורך אַטאַקינג די עטשינג געגנט מיט אַניסאָטראָפּיק קיישאַנז. די אפגעשוואכטע געגנט ווערט איינגענומען דורך פרייע ראדיקאלן, צוזאמגעשטעלט מיט די פּאַרטיקאַלז וואס שטייען אין די שיכטע, פארוואנדלט אין גאז (א וואלאטילע פארבינדונג) און באפרייט.

כאָטש פריי ראַדאַקאַלז האָבן יסאָטראָפּיק קעראַקטעריסטיקס, מאַלאַקיולז וואָס מאַכן די דנאָ ייבערפלאַך (וועמענס ביינדינג קראַפט איז וויקאַנד דורך די באַפאַלן פון קאַטיאָנס) זענען גרינגער קאַפּטשערד דורך פריי ראַדאַקאַלז און קאָנווערטעד אין נייַע קאַמפּאַונדז ווי זייַט ווענט מיט שטאַרק ביינדינג קראַפט. דעריבער, דאַונווערד עטשינג ווערט די מיינסטרים. די קאַפּטשערד פּאַרטיקאַלז ווערן גאַז מיט פריי ראַדאַקאַלז, וואָס זענען דעסאָרבעד און באפרייט פון די ייבערפלאַך אונטער דער קאַמף פון וואַקוום.

 

אין דעם צייט, די קאַטיאָנס באקומען דורך גשמיות קאַמף און די פריי ראַדאַקאַלז באקומען דורך כעמישער קאַמף זענען קאַמביינד פֿאַר גשמיות און כעמישער עטשינג, און די עטשינג קורס (עטטש קורס, דער גראַד פון עטשינג אין אַ זיכער צייט) איז געוואקסן מיט 10 מאל קאַמפּערד מיט די פאַל פון קאַטיאָניק עטשינג אָדער פריי ראַדיקאַל עטשינג אַליין. דעם אופֿן קענען ניט בלויז פאַרגרעסערן די עטשינג קורס פון אַניסאָטראָפּיק דאַונווערד עטשינג, אָבער אויך סאָלווע די פּראָבלעם פון פּאָלימער רעזאַדו נאָך עטשינג. דער אופֿן איז גערופן ריאַקטיוו יאָן עטשינג (ריע). דער שליסל צו די הצלחה פון RIE עטשינג איז צו געפֿינען אַ פּלאַזמע מקור גאַז פּאַסיק פֿאַר עטשינג דעם פילם. באַמערקונג: פּלאַזמע עטשינג איז ריע עטשינג, און די צוויי קענען זיין גערעכנט ווי דער זעלביקער באַגריף.

 

4. עטש קורס און קאָר פּערפאָרמאַנסע אינדעקס

 

פיגורע 4. Core Etch Performance Index שייַכות צו עטש קורס

 

עטש קורס רעפערס צו די טיפקייַט פון פילם וואָס איז געריכט צו זיין ריטשט אין איין מינוט. אַזוי וואָס טוט עס מיינען אַז די עטש קורס וועריז פון טייל צו טייל אויף אַ איין ווייפער?

דעם מיטל אַז די עטשינג טיפקייַט וועריז פון טייל צו טייל אויף די ווייפער. פֿאַר דעם סיבה, עס איז זייער וויכטיק צו שטעלן די סוף פונט (EOP) ווו עטשינג זאָל האַלטן דורך קאַנסידערינג די דורכשניטלעך עטשינג קורס און עטשינג טיפקייַט. אפילו אויב די EOP איז באַשטימט, עס זענען נאָך עטלעכע געביטן ווו די עטשינג טיפעניש איז דיפּער (איבער-עטשט) אָדער פּליטקע (אונטער-עטשט) ווי ערידזשנאַלי פּלאַננעד. אָבער, אונטער-עטטשינג ז מער שעדיקן ווי איבער-עטטשינג בעשאַס עטשינג. ווייַל אין דעם פאַל פון אונטער-עטטשינג, די אונטער-עטשט טייל וועט שטערן סאַבסאַקוואַנט פּראַסעסאַז אַזאַ ווי יאָן ימפּלאַנטיישאַן.

דערווייַל, סעלעקטיוויטי (געמאסטן דורך עטש קורס) איז אַ שליסל פאָרשטעלונג גראדן פון די עטשינג פּראָצעס. די מעזשערמאַנט נאָרמאַל איז באזירט אויף די פאַרגלייַך פון די עטש קורס פון די מאַסקע שיכטע (פאָטאָרעסיסט פילם, אַקסייד פילם, סיליציום ניטריד פילם, אאז"ו ו) און די ציל שיכטע. דעם מיטל אַז די העכער די סעלעקטיוויטי, די פאַסטער די ציל שיכטע איז עטשט. די העכער די מדרגה פון מיניאַטוריזאַטיאָן, די העכער די סעלעקטיוויטי פאָדערונג איז צו ענשור אַז פייַן פּאַטערנז קענען זיין בישליימעס דערלאנגט. זינט די עטשינג ריכטונג איז גלייַך, די סעלעקטיוויטי פון קאַטיאָניק עטשינג איז נידעריק, בשעת די סעלעקטיוויטי פון ראַדיקאַל עטשינג איז הויך, וואָס ימפּרוווז די סעלעקטיוויטי פון רייע.

 

5. עטשינג פּראָצעס

 

פיגורע 5. עטשינג פּראָצעס

 

ערשטער, די ווייפער איז געשטעלט אין אַ אַקסאַדיישאַן אויוון מיט אַ טעמפּעראַטור מיינטיינד צווישן 800 און 1000 ℃, און דעמאָלט אַ סיליציום דייאַקסייד (SiO2) פילם מיט הויך ינסאַליישאַן פּראָפּערטיעס איז געשאפן אויף די ייבערפלאַך פון די ווייפער דורך אַ טרוקן אופֿן. דערנאָך, די דעפּאַזישאַן פּראָצעס איז אריין צו פאָרעם אַ סיליציום שיכטע אָדער אַ קאַנדאַקטיוו שיכטע אויף די אַקסייד פילם דורך כעמישער פארע דעפּאַזישאַן (CVD) / פיזיקאַל פארע דעפּאַזישאַן (פּווד). אויב אַ סיליציום שיכטע איז געשאפן, אַ טומע דיפיוזשאַן פּראָצעס קענען זיין דורכגעקאָכט צו פאַרגרעסערן קאַנדאַקטיוואַטי אויב נייטיק. בעשאַס די ימפּיוראַטיז דיפיוזשאַן פּראָצעס, קייפל ימפּיוראַטיז זענען אָפט מוסיף ריפּיטידלי.

אין דעם צייט, די ינסאַלייטינג שיכטע און די פּאָליסיליקאָן שיכטע זאָל זיין קאַמביינד פֿאַר עטשינג. ערשטער, אַ פאָטאָרעסיסט איז געניצט. דערנאָך, אַ מאַסקע איז געשטעלט אויף די פאָטאָרעסיסט פילם און נאַס ויסשטעלן איז דורכגעקאָכט דורך טבילה צו אָפּדרוק די געבעטן מוסטער (ומזעיק צו די נאַקעט אויג) אויף די פאָטאָרעסיסט פילם. ווען די מוסטער אַוטליין איז אנטפלעקט דורך אַנטוויקלונג, די פאָטאָרעסיסט אין די פאָטאָסענסיטיוו געגנט איז אַוועקגענומען. דערנאָך, די ווייפער פּראַסעסט דורך די פאָטאָליטאָגראַפי פּראָצעס איז טראַנספערד צו די עטשינג פּראָצעס פֿאַר טרוקן עטשינג.

טרוקן עטשינג איז דער הויפּט דורכגעקאָכט דורך ריאַקטיוו יאָן עטשינג (ריע), אין וואָס עטשינג איז ריפּיטיד דער הויפּט דורך ריפּלייסינג די מקור גאַז פּאַסיק פֿאַר יעדער פילם. ביידע טרוקן עטשינג און נאַס עטשינג צילן צו פאַרגרעסערן די אַספּעקט פאַרהעלטעניש (א / ר ווערט) פון עטשינג. אין דערצו, רעגולער רייניקונג איז פארלאנגט צו באַזייַטיקן די פּאָלימער אַקיומיאַלייטיד אין די דנאָ פון די לאָך (די ריס געשאפן דורך עטשינג). די וויכטיק פונט איז אַז אַלע וועריאַבאַלז (אַזאַ ווי מאַטעריאַלס, מקור גאַז, צייט, פאָרעם און סיקוואַנס) זאָל זיין אַדזשאַסטיד אָרגאַניקלי צו ענשור אַז די רייניקונג לייזונג אָדער פּלאַזמע מקור גאַז קענען לויפן אַראָפּ צו די דנאָ פון די טרענטש. א קליין ענדערונג אין אַ וועריאַבאַל ריקווייערז ריקאַלקיאַליישאַן פון אנדערע וועריאַבאַלז, און דער רעקאַלקולאַטיאָן פּראָצעס איז ריפּיטיד ביז עס טרעפן די ציל פון יעדער בינע. לעצטנס, מאָנאָאַטאָמיק לייַערס אַזאַ ווי אַטאָמישע שיכטע דעפּאַזישאַן (ALD) לייַערס האָבן ווערן טינער און האַרדער. דעריבער, עטשינג טעכנאָלאָגיע איז מאָווינג צו די נוצן פון נידעריק טעמפּעראַטורעס און פּרעשערז. די עטשינג פּראָצעס יימז צו קאָנטראָלירן די קריטיש ויסמעסטונג (סי) צו פּראָדוצירן פייַן פּאַטערנז און ענשור אַז פּראָבלעמס געפֿירט דורך די עטשינג פּראָצעס זענען אַוווידיד, ספּעציעל אונטער-עטטשינג און פּראָבלעמס שייַכות צו רעזאַדו באַזייַטיקונג. די אויבנדערמאנטע צוויי ארטיקלען וועגן עטשן צילן צו געבן די לייענער א פארשטאנד פון דעם ציל פונעם עטצ-פראצעס, די שטערונגען צו דערגרייכן די אויבנדערמאנטע צילן, און די פאָרשטעלונג-אינדיקאטן וועלכע ווערן גענוצט צו איבערקומען אזעלכע שטערונגען.