Ертедегі ылғалды ою тазалау немесе күлдету процестерінің дамуына ықпал етті. Бүгінгі таңда плазманы пайдаланып құрғақ ою негізгі бағытқа айналды.ою процесіПлазма электрондардан, катиондардан және радикалдардан тұрады. Плазмаға түсетін энергия бейтарап күйдегі бастапқы газдың ең сыртқы электрондарының бөлінуіне әкеледі, осылайша бұл электрондар катиондарға айналады.
Сонымен қатар, молекулалардағы жетілмеген атомдарды электрлік бейтарап радикалдарды қалыптастыру үшін энергия жұмсау арқылы алып тастауға болады. Құрғақ ою плазманы құрайтын катиондар мен радикалдарды пайдаланады, мұнда катиондар анизотропты (белгілі бір бағытта оюға жарамды), ал радикалдар изотропты (барлық бағытта оюға жарамды). Радикалдар саны катиондар санынан әлдеқайда көп. Бұл жағдайда құрғақ ою ылғалды ою сияқты изотропты болуы керек.
Дегенмен, ультра миниатюралық тізбектерді мүмкін ететін нәрсе - құрғақ оюдың анизотропты оюы. Мұның себебі неде? Сонымен қатар, катиондар мен радикалдардың ою жылдамдығы өте баяу. Сонымен, осы кемшілікке қарамастан, плазмалық ою әдістерін жаппай өндіріске қалай қолдануға болады?
1. Арақатынасы (A/R)
1-сурет. Аспект қатынасы ұғымы және оған технологиялық прогрестің әсері
Аспект қатынасы - көлденең еннің тік биіктікке қатынасы (яғни, биіктікті енге бөлу). Схеманың критикалық өлшемі (CD) неғұрлым кіші болса, пропорция мәні соғұрлым үлкен болады. Яғни, пропорция мәні 10 және ені 10 нм деп есептесек, ою процесінде бұрғыланған тесіктің биіктігі 100 нм болуы керек. Сондықтан, ультра-миниатюризацияны (2D) немесе жоғары тығыздықты (3D) қажет ететін келесі буын өнімдері үшін, ою кезінде катиондардың төменгі қабықшаға енуін қамтамасыз ету үшін өте жоғары пропорция мәндері қажет.
2D өнімдерінде 10 нм-ден аз маңызды өлшемі бар ультра-миниатюризация технологиясына қол жеткізу үшін динамикалық кездейсоқ қатынау жадының (DRAM) конденсатордың арақатынас мәні 100-ден жоғары болуы керек. Сол сияқты, 3D NAND флэш-жады да 256 немесе одан да көп қабатты ұяшық қабаттарын жинақтау үшін жоғары арақатынас мәндерін қажет етеді. Басқа процестер үшін қажетті шарттар орындалса да, қажетті өнімдерді өндіру мүмкін емес, егерою процесістандартқа сай емес. Сондықтан гравюра технологиясы барған сайын маңызды бола түсуде.
2. Плазмалық оюға шолу
2-сурет. Плазмалық газ көзін қабықша түріне қарай анықтау
Қуыс құбыр қолданылған кезде, құбыр диаметрі неғұрлым тар болса, сұйықтықтың енуі соғұрлым оңай болады, бұл капиллярлық құбылыс деп аталады. Дегенмен, егер ашық аймақта тесік (жабық ұшы) бұрғыланатын болса, сұйықтықтың кіруі өте қиын болады. Сондықтан, 1970 жылдардың ортасында тізбектің маңызды өлшемі 3 мкм-ден 5 мкм-ге дейін болғандықтан, құрғақоюбіртіндеп ылғалды оюды негізгі ағым ретінде алмастырды. Яғни, иондалғанымен, терең тесіктерге ену оңайырақ, себебі бір молекуланың көлемі органикалық полимер ерітіндісі молекуласының көлемінен аз.
Плазмалық ою кезінде ою үшін қолданылатын өңдеу камерасының ішкі жағы тиісті қабатқа сәйкес келетін плазмалық газды енгізбес бұрын вакуумдық күйге келтірілуі керек. Қатты оксид қабықшаларын ою кезінде көміртегі фторидіне негізделген күштірек бастапқы газдарды пайдалану керек. Салыстырмалы түрде әлсіз кремний немесе металл қабықшалары үшін хлор негізіндегі плазмалық газдарды пайдалану керек.
Сонымен, қақпа қабаты мен оның астындағы кремний диоксиді (SiO2) оқшаулағыш қабаты қалай оюлануы керек?
Біріншіден, қақпа қабаты үшін кремнийді поликремнийді ою селективтілігі бар хлор негізіндегі плазманы (кремний + хлор) пайдаланып алып тастау керек. Төменгі оқшаулағыш қабат үшін кремний диоксиді пленкасын ою селективтілігі мен тиімділігі жоғары көміртекті фтор негізіндегі плазмалық газды (кремний диоксиді + көміртек тетрафториді) пайдаланып екі кезеңмен ою керек.
3. Реактивті иондық ою (RIE немесе физико-химиялық ою) процесі
3-сурет. Реактивті иондық өңдеудің артықшылықтары (анизотропия және жоғары өңдеу жылдамдығы)
Плазмада изотропты бос радикалдар да, анизотропты катиондар да бар, сондықтан ол анизотропты өңдеуді қалай орындайды?
Плазмалық құрғақ ою негізінен реактивті иондық ою (RIE, Reactive Ion Etching) немесе осы әдіске негізделген қолданбалар арқылы жүзеге асырылады. RIE әдісінің негізгі мәні - ою аймағына анизотропты катиондармен шабуыл жасау арқылы пленкадағы нысана молекулалары арасындағы байланыстырушы күшті әлсірету. Әлсіреген аймақ бос радикалдармен сіңіріліп, қабатты құрайтын бөлшектермен біріктіріліп, газға (ұшқыш қосылыс) айналады және босатылады.
Бос радикалдардың изотропты сипаттамалары болғанымен, төменгі бетті құрайтын молекулалар (олардың байланыс күші катиондардың шабуылымен әлсірейді) күшті байланыс күші бар бүйір қабырғаларға қарағанда бос радикалдармен оңай ұсталып, жаңа қосылыстарға айналады. Сондықтан төмен қарай ою негізгі ағымға айналады. Ұсталған бөлшектер бос радикалдармен газға айналады, олар вакуумның әсерінен десорбцияланады және бетінен босатылады.
Бұл кезде физикалық әсер ету арқылы алынған катиондар мен химиялық әсер ету арқылы алынған бос радикалдар физикалық және химиялық өңдеу үшін біріктіріледі, ал өңдеу жылдамдығы (өңдеу жылдамдығы, белгілі бір уақыт аралығындағы өңдеу дәрежесі) катиондық өңдеу немесе бос радикалды өңдеу жағдайымен салыстырғанда 10 есе артады. Бұл әдіс анизотропты төмен қарай өңдеудің өңдеу жылдамдығын арттырып қана қоймай, сонымен қатар өңдеуден кейінгі полимер қалдықтары мәселесін де шеше алады. Бұл әдіс реактивті ионды өңдеу (RIE) деп аталады. RIE өңдеудің табысты болуының кілті - пленканы өңдеуге қолайлы плазмалық газ көзін табу. Ескерту: Плазмалық өңдеу - RIE өңдеуі, және екеуін бірдей ұғым деп санауға болады.
4. Ою жылдамдығы және өзек өнімділігінің индексі
4-сурет. Өңдеу жылдамдығына қатысты негізгі өңдеу өнімділік индексі
Ою жылдамдығы бір минут ішінде жететін қабықшаның тереңдігін білдіреді. Сонымен, бір пластинадағы ою жылдамдығы әр бөлікте әр түрлі болады деген нені білдіреді?
Бұл пластинаның әр бөлігінде ою тереңдігі әртүрлі болатынын білдіреді. Осы себепті, оюдың тоқтайтын соңғы нүктесін (EOP) орнату өте маңызды, себебі оюдың орташа жылдамдығы мен ою тереңдігін ескеру қажет. EOP орнатылғанның өзінде, ою тереңдігі бастапқыда жоспарланғаннан тереңірек (шамадан тыс оюланған) немесе таязырақ (жеткіліксіз оюланған) болатын кейбір аймақтар әлі де бар. Дегенмен, ою кезінде жеткіліксіз ою артық оюға қарағанда көбірек зиян келтіреді. Өйткені жеткіліксіз ою жағдайында жеткіліксіз оюланған бөлік ион имплантациясы сияқты кейінгі процестерге кедергі келтіреді.
Сонымен қатар, селективтілік (өңдеу жылдамдығымен өлшенеді) ою процесінің негізгі өнімділік көрсеткіші болып табылады. Өлшеу стандарты маска қабатының (фоторезист пленкасы, оксид пленкасы, кремний нитриді пленкасы және т.б.) және нысана қабатының ою жылдамдығын салыстыруға негізделген. Бұл селективтілік неғұрлым жоғары болса, нысана қабаты соғұрлым тез оюланады дегенді білдіреді. Миниатюризация деңгейі неғұрлым жоғары болса, жұқа өрнектердің мінсіз көрсетілуін қамтамасыз ету үшін селективтілік талабы соғұрлым жоғары болады. Ою бағыты түзу болғандықтан, катионды оюдың селективтілігі төмен, ал радикалды оюдың селективтілігі жоғары, бұл RIE селективтілігін жақсартады.
5. Ою процесі
5-сурет. Ою процесі
Алдымен пластина температурасы 800 және 1000℃ аралығында сақталатын тотығу пешіне орналастырылады, содан кейін құрғақ әдіспен пластина бетінде жоғары оқшаулағыш қасиеттері бар кремний диоксиді (SiO2) пленкасы түзіледі. Содан кейін, химиялық бумен тұндыру (CVD)/физикалық бумен тұндыру (PVD) арқылы оксид пленкасында кремний қабатын немесе өткізгіш қабатты қалыптастыру үшін тұндыру процесі енгізіледі. Егер кремний қабаты түзілсе, қажет болған жағдайда өткізгіштікті арттыру үшін қоспаның диффузиялық процесін орындауға болады. Қоспаның диффузиялық процесі кезінде бірнеше қоспалар жиі қайта-қайта қосылады.
Бұл кезде оқшаулағыш қабат пен полискремний қабатын ою үшін біріктіру керек. Алдымен фоторезист қолданылады. Кейіннен фоторезист пленкасына маска қойылады және фоторезист пленкасына қажетті үлгіні (көзге көрінбейтін) басу үшін батыру арқылы ылғалды экспозиция жасалады. Үлгі контуры әзірлеу арқылы анықталған кезде, фотосезімтал аймақтағы фоторезист алынып тасталады. Содан кейін фотолитография процесімен өңделген пластина құрғақ ою үшін ою процесіне ауыстырылады.
Құрғақ ою негізінен реактивті ионды ою (RIE) арқылы жүзеге асырылады, мұнда ою негізінен әр пленкаға сәйкес келетін бастапқы газды ауыстыру арқылы қайталанады. Құрғақ ою да, дымқыл ою да оюдың пропорциясын (A/R мәні) арттыруға бағытталған. Сонымен қатар, тесіктің түбінде жиналған полимерді (ойу арқылы пайда болған саңылауды) кетіру үшін үнемі тазалау қажет. Маңыздысы, барлық айнымалыларды (мысалы, материалдар, бастапқы газ, уақыт, пішін және реттілік) тазалау ерітіндісінің немесе плазмалық бастапқы газдың траншея түбіне ағып кетуін қамтамасыз ету үшін органикалық түрде реттеу керек. Айнымалының шамалы өзгеруі басқа айнымалыларды қайта есептеуді талап етеді және бұл қайта есептеу процесі әр кезеңнің мақсатына сай келгенше қайталанады. Жақында атомдық қабаттардың тұндыру (ALD) қабаттары сияқты моноатомды қабаттар жұқа және қатты бола бастады. Сондықтан ою технологиясы төмен температура мен қысымды пайдалануға қарай жылжуда. Ою процесі ұсақ үлгілерді жасау және ою процесінен туындаған мәселелердің, әсіресе жеткіліксіз ою және қалдықтарды кетіруге байланысты мәселелердің алдын алу үшін маңызды өлшемді (CD) басқаруға бағытталған. Гравюра туралы жоғарыда аталған екі мақала оқырмандарға гравюра процесінің мақсатын, жоғарыда аталған мақсаттарға жетудегі кедергілерді және осындай кедергілерді жеңу үшін қолданылатын өнімділік көрсеткіштерін түсінуге бағытталған.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 10 қыркүйек