ការឆ្លាក់សើមដំបូងៗបានជំរុញការអភិវឌ្ឍដំណើរការសម្អាត ឬដុតផេះ។ សព្វថ្ងៃនេះ ការឆ្លាក់ស្ងួតដោយប្រើប្លាស្មាបានក្លាយជានិន្នាការចម្បង។ដំណើរការឆ្លាក់ប្លាស្មាមានអេឡិចត្រុង កាតូន និងរ៉ាឌីកាល់។ ថាមពលដែលអនុវត្តទៅលើប្លាស្មាបណ្តាលឱ្យអេឡិចត្រុងខាងក្រៅបំផុតនៃឧស្ម័នប្រភពដែលស្ថិតក្នុងសភាពអព្យាក្រឹតត្រូវបានដកចេញ ដោយហេតុនេះបំប្លែងអេឡិចត្រុងទាំងនេះទៅជាកាតូន។
លើសពីនេះ អាតូមមិនល្អឥតខ្ចោះនៅក្នុងម៉ូលេគុលអាចត្រូវបានដកចេញដោយការអនុវត្តថាមពលដើម្បីបង្កើតជារ៉ាឌីកាល់អព្យាក្រឹតអគ្គិសនី។ ការឆ្លាក់ស្ងួតប្រើកាតូន និងរ៉ាឌីកាល់ដែលបង្កើតជាប្លាស្មា ដែលកាតូនគឺអានីសូត្រូពិច (ស័ក្តិសមសម្រាប់ការឆ្លាក់ក្នុងទិសដៅជាក់លាក់មួយ) និងរ៉ាឌីកាល់គឺអ៊ីសូត្រូពិច (ស័ក្តិសមសម្រាប់ការឆ្លាក់គ្រប់ទិសដៅ)។ ចំនួនរ៉ាឌីកាល់គឺធំជាងចំនួនកាតូនឆ្ងាយណាស់។ ក្នុងករណីនេះ ការឆ្លាក់ស្ងួតគួរតែមានអ៊ីសូត្រូពិចដូចជាការឆ្លាក់សើម។
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វាគឺជាការឆ្លាក់អានីសូត្រូពិចនៃការឆ្លាក់ស្ងួតដែលធ្វើឱ្យសៀគ្វីខ្នាតតូចបំផុតអាចធ្វើទៅបាន។ តើអ្វីទៅជាហេតុផលសម្រាប់រឿងនេះ? លើសពីនេះ ល្បឿនឆ្លាក់នៃកាតយ៉ុង និងរ៉ាឌីកាល់គឺយឺតណាស់។ ដូច្នេះតើយើងអាចអនុវត្តវិធីសាស្ត្រឆ្លាក់ប្លាស្មាទៅនឹងការផលិតទ្រង់ទ្រាយធំយ៉ាងដូចម្តេចនៅចំពោះមុខចំណុចខ្វះខាតនេះ?
១. សមាមាត្រទិដ្ឋភាព (A/R)
រូបភាពទី 1. គោលគំនិតនៃសមាមាត្រទិដ្ឋភាព និងផលប៉ះពាល់នៃវឌ្ឍនភាពបច្ចេកវិទ្យាលើវា
សមាមាត្រទិដ្ឋភាព គឺជាសមាមាត្រនៃទទឹងផ្ដេកទៅនឹងកម្ពស់បញ្ឈរ (ឧ. កម្ពស់ចែកនឹងទទឹង)។ វិមាត្រសំខាន់ (CD) នៃសៀគ្វីកាន់តែតូច តម្លៃសមាមាត្រទិដ្ឋភាពកាន់តែធំ។ នោះគឺ ដោយសន្មតថាតម្លៃសមាមាត្រទិដ្ឋភាព 10 និងទទឹង 10nm កម្ពស់នៃរន្ធដែលខួងក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការឆ្លាក់គួរតែមាន 100nm។ ដូច្នេះ សម្រាប់ផលិតផលជំនាន់ក្រោយដែលត្រូវការការបង្រួមអប្បបរមា (2D) ឬដង់ស៊ីតេខ្ពស់ (3D) តម្លៃសមាមាត្រទិដ្ឋភាពខ្ពស់បំផុតត្រូវបានទាមទារដើម្បីធានាថា cations អាចជ្រាបចូលទៅក្នុងខ្សែភាពយន្តខាងក្រោមក្នុងអំឡុងពេលឆ្លាក់។
ដើម្បីសម្រេចបាននូវបច្ចេកវិទ្យាបង្រួមអប្បបរមាជាមួយនឹងវិមាត្រសំខាន់តិចជាង 10nm នៅក្នុងផលិតផល 2D តម្លៃសមាមាត្រនៃកុងដុកទ័រនៃអង្គចងចាំចូលប្រើចៃដន្យថាមវន្ត (DRAM) គួរតែត្រូវបានរក្សាឱ្យលើសពី 100។ ស្រដៀងគ្នានេះដែរ អង្គចងចាំពន្លឺ 3D NAND ក៏តម្រូវឱ្យមានតម្លៃសមាមាត្រខ្ពស់ជាងនេះដើម្បីដាក់ស្រទាប់ដាក់កោសិកាចំនួន 256 ស្រទាប់ ឬច្រើនជាងនេះ។ ទោះបីជាលក្ខខណ្ឌដែលត្រូវការសម្រាប់ដំណើរការផ្សេងទៀតត្រូវបានបំពេញក៏ដោយ ផលិតផលដែលត្រូវការមិនអាចផលិតបានទេប្រសិនបើដំណើរការឆ្លាក់មិនទាន់ដល់ស្តង់ដារទេ។ នេះជាមូលហេតុដែលបច្ចេកវិទ្យាឆ្លាក់រូបកាន់តែមានសារៈសំខាន់។
2. ទិដ្ឋភាពទូទៅនៃការឆ្លាក់ប្លាស្មា
រូបភាពទី 2. ការកំណត់ឧស្ម័នប្រភពប្លាស្មាតាមប្រភេទខ្សែភាពយន្ត
នៅពេលប្រើបំពង់ប្រហោង អង្កត់ផ្ចិតបំពង់កាន់តែតូចចង្អៀត វាកាន់តែងាយស្រួលសម្រាប់សារធាតុរាវចូល ដែលជាបាតុភូតសរសៃឈាមតូចៗ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រសិនបើរន្ធ (ចុងបិទ) ត្រូវបានខួងនៅក្នុងតំបន់ដែលលាតត្រដាង ការបញ្ចូលសារធាតុរាវក្លាយជាការលំបាកណាស់។ ដូច្នេះ ដោយសារទំហំសំខាន់នៃសៀគ្វីគឺ 3um ទៅ 5um នៅពាក់កណ្តាលទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1970 ស្ងួតការឆ្លាក់បានជំនួសការឆ្លាក់សើមជាវិធីសាស្ត្រចម្បងបន្តិចម្តងៗ។ នោះគឺថា ទោះបីជាមានអ៊ីយ៉ូដក៏ដោយ វាងាយស្រួលក្នុងការជ្រាបចូលរន្ធជ្រៅៗ ពីព្រោះបរិមាណនៃម៉ូលេគុលតែមួយគឺតូចជាងបរិមាណនៃម៉ូលេគុលសូលុយស្យុងប៉ូលីមែរសរីរាង្គ។
អំឡុងពេលឆ្លាក់ប្លាស្មា ផ្នែកខាងក្នុងនៃបន្ទប់កែច្នៃដែលប្រើសម្រាប់ឆ្លាក់គួរតែត្រូវបានលៃតម្រូវទៅជាស្ថានភាពសុញ្ញកាសមុនពេលចាក់ឧស្ម័នប្រភពប្លាស្មាដែលសមស្របសម្រាប់ស្រទាប់ពាក់ព័ន្ធ។ នៅពេលឆ្លាក់ខ្សែភាពយន្តអុកស៊ីដរឹង ឧស្ម័នប្រភពដែលមានមូលដ្ឋានលើកាបូនហ្វ្លុយអូរីតខ្លាំងជាងគួរតែត្រូវបានប្រើ។ ចំពោះខ្សែភាពយន្តស៊ីលីកុន ឬលោហៈដែលខ្សោយ ឧស្ម័នប្រភពប្លាស្មាដែលមានមូលដ្ឋានលើក្លរីនគួរតែត្រូវបានប្រើ។
ដូច្នេះ តើស្រទាប់ច្រកទ្វារ និងស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ស៊ីលីកុនឌីអុកស៊ីត (SiO2) នៅខាងក្រោមគួរតែត្រូវបានឆ្លាក់យ៉ាងដូចម្តេច?
ដំបូង សម្រាប់ស្រទាប់ច្រកទ្វារ ស៊ីលីកុនគួរតែត្រូវបានយកចេញដោយប្រើប្លាស្មាដែលមានមូលដ្ឋានលើក្លរីន (ស៊ីលីកុន + ក្លរីន) ជាមួយនឹងជម្រើសឆ្លាក់ប៉ូលីស៊ីលីកុន។ ចំពោះស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ខាងក្រោម ខ្សែភាពយន្តស៊ីលីកុនឌីអុកស៊ីតគួរតែត្រូវបានឆ្លាក់ជាពីរជំហានដោយប្រើឧស្ម័នប្រភពប្លាស្មាដែលមានមូលដ្ឋានលើកាបូនហ្វ្លុយអូរីត (ស៊ីលីកុនឌីអុកស៊ីត + កាបូនតេត្រាហ្វ្លុយអូរីត) ជាមួយនឹងជម្រើសឆ្លាក់ខ្លាំងជាង និងមានប្រសិទ្ធភាព។
៣. ដំណើរការឆ្លាក់អ៊ីយ៉ុងប្រតិកម្ម (RIE ឬដំណើរការឆ្លាក់រូបវិទ្យា-គីមី)
រូបភាពទី 3. គុណសម្បត្តិនៃការឆ្លាក់អ៊ីយ៉ុងដែលមានប្រតិកម្ម (អានីសូត្រូពី និងអត្រាឆ្លាក់ខ្ពស់)
ប្លាស្មាមានទាំងរ៉ាឌីកាល់សេរីអ៊ីសូត្រូពិច និងកាតូនអានីសូត្រូពិច ដូច្នេះតើវាអនុវត្តការឆ្លាក់អានីសូត្រូពិចយ៉ាងដូចម្តេច?
ការឆ្លាក់ស្ងួតប្លាស្មាភាគច្រើនត្រូវបានអនុវត្តដោយការឆ្លាក់អ៊ីយ៉ុងប្រតិកម្ម (RIE, Reactive Ion Etching) ឬកម្មវិធីដែលផ្អែកលើវិធីសាស្ត្រនេះ។ ស្នូលនៃវិធីសាស្ត្រ RIE គឺធ្វើឱ្យកម្លាំងចងរវាងម៉ូលេគុលគោលដៅក្នុងខ្សែភាពយន្តចុះខ្សោយដោយវាយប្រហារតំបន់ឆ្លាក់ជាមួយនឹងកាតាយុងអានីសូត្រូពិច។ តំបន់ដែលចុះខ្សោយត្រូវបានស្រូបយកដោយរ៉ាឌីកាល់សេរី រួមបញ្ចូលជាមួយភាគល្អិតដែលបង្កើតជាស្រទាប់ បំប្លែងទៅជាឧស្ម័ន (សមាសធាតុងាយនឹងបង្កជាឧស្ម័ន) ហើយបញ្ចេញចេញ។
ទោះបីជារ៉ាឌីកាល់សេរីមានលក្ខណៈអ៊ីសូត្រូពិចក៏ដោយ ម៉ូលេគុលដែលបង្កើតជាផ្ទៃខាងក្រោម (ដែលកម្លាំងចងរបស់វាចុះខ្សោយដោយការវាយប្រហារនៃកាតូន) ងាយនឹងចាប់យកដោយរ៉ាឌីកាល់សេរី ហើយបំប្លែងទៅជាសមាសធាតុថ្មីជាងជញ្ជាំងចំហៀងដែលមានកម្លាំងចងខ្លាំង។ ដូច្នេះ ការឆ្លាក់ចុះក្រោមក្លាយជាចរន្តសំខាន់។ ភាគល្អិតដែលចាប់យកបានក្លាយទៅជាឧស្ម័នដែលមានរ៉ាឌីកាល់សេរី ដែលត្រូវបានស្រូបយក និងបញ្ចេញចេញពីផ្ទៃក្រោមសកម្មភាពនៃកន្លែងទំនេរ។
នៅពេលនេះ កាតូនដែលទទួលបានដោយសកម្មភាពរូបវន្ត និងរ៉ាឌីកាល់សេរីដែលទទួលបានដោយសកម្មភាពគីមីត្រូវបានផ្សំសម្រាប់ការឆ្លាក់រូបវន្ត និងគីមី ហើយអត្រាឆ្លាក់ (អត្រាឆ្លាក់ កម្រិតនៃការឆ្លាក់ក្នុងរយៈពេលជាក់លាក់ណាមួយ) កើនឡើង 10 ដងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងករណីនៃការឆ្លាក់កាតូនិច ឬការឆ្លាក់រ៉ាឌីកាល់សេរីតែម្នាក់ឯង។ វិធីសាស្ត្រនេះមិនត្រឹមតែអាចបង្កើនអត្រាឆ្លាក់នៃការឆ្លាក់ចុះក្រោមបែបអានីសូត្រូពិចប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងដោះស្រាយបញ្ហាសំណល់ប៉ូលីមែរបន្ទាប់ពីការឆ្លាក់ផងដែរ។ វិធីសាស្ត្រនេះត្រូវបានគេហៅថា ការឆ្លាក់អ៊ីយ៉ុងប្រតិកម្ម (RIE)។ គន្លឹះនៃភាពជោគជ័យនៃការឆ្លាក់ RIE គឺការស្វែងរកឧស្ម័នប្រភពប្លាស្មាដែលសមស្របសម្រាប់ការឆ្លាក់ខ្សែភាពយន្ត។ ចំណាំ៖ ការឆ្លាក់ប្លាស្មាគឺជាការឆ្លាក់ RIE ហើយទាំងពីរអាចត្រូវបានចាត់ទុកថាជាគោលគំនិតដូចគ្នា។
៤. អត្រាឆ្លាក់ និងសន្ទស្សន៍ដំណើរការស្នូល
រូបភាពទី 4. សន្ទស្សន៍ដំណើរការ Core Etch ដែលទាក់ទងនឹងអត្រា Etch
អត្រាឆ្លាក់សំដៅលើជម្រៅនៃខ្សែភាពយន្តដែលត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងសម្រេចបានក្នុងរយៈពេលមួយនាទី។ ដូច្នេះតើវាមានន័យយ៉ាងណាដែលថាអត្រាឆ្លាក់ប្រែប្រួលពីផ្នែកមួយទៅផ្នែកមួយលើបន្ទះស្តើងមួយ?
នេះមានន័យថាជម្រៅនៃការឆ្លាក់មានភាពខុសគ្នាពីផ្នែកមួយទៅផ្នែកមួយនៅលើបន្ទះ wafer។ សម្រាប់ហេតុផលនេះ វាមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់ក្នុងការកំណត់ចំណុចបញ្ចប់ (EOP) ដែលការឆ្លាក់គួរតែបញ្ឈប់ដោយពិចារណាលើអត្រាឆ្លាក់ជាមធ្យម និងជម្រៅឆ្លាក់។ ទោះបីជា EOP ត្រូវបានកំណត់ក៏ដោយ ក៏នៅតែមានតំបន់មួយចំនួនដែលជម្រៅនៃការឆ្លាក់កាន់តែជ្រៅ (ឆ្លាក់លើស) ឬរាក់ជាង (ឆ្លាក់ក្រោម) ជាងការគ្រោងទុកដំបូង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការឆ្លាក់ក្រោមបណ្តាលឱ្យខូចខាតច្រើនជាងការឆ្លាក់លើសក្នុងអំឡុងពេលឆ្លាក់។ ពីព្រោះក្នុងករណីនៃការឆ្លាក់ក្រោម ផ្នែកដែលឆ្លាក់ក្រោមនឹងរារាំងដំណើរការជាបន្តបន្ទាប់ដូចជាការផ្សាំអ៊ីយ៉ុង។
ទន្ទឹមនឹងនេះ ការជ្រើសរើស (វាស់ដោយអត្រាឆ្លាក់) គឺជាសូចនាករដំណើរការសំខាន់នៃដំណើរការឆ្លាក់។ ស្តង់ដារវាស់វែងគឺផ្អែកលើការប្រៀបធៀបអត្រាឆ្លាក់នៃស្រទាប់របាំង (ខ្សែភាពយន្ត photoresist ខ្សែភាពយន្តអុកស៊ីដ ខ្សែភាពយន្តស៊ីលីកុននីទ្រីត។ល។) និងស្រទាប់គោលដៅ។ នេះមានន័យថា ការជ្រើសរើសកាន់តែខ្ពស់ ស្រទាប់គោលដៅត្រូវបានឆ្លាក់កាន់តែលឿន។ កម្រិតនៃការបង្រួមកាន់តែខ្ពស់ តម្រូវការជ្រើសរើសកាន់តែខ្ពស់ ដើម្បីធានាថាលំនាំល្អិតល្អន់អាចត្រូវបានបង្ហាញយ៉ាងល្អឥតខ្ចោះ។ ដោយសារទិសដៅឆ្លាក់គឺត្រង់ ការជ្រើសរើសនៃការឆ្លាក់ cationic គឺទាប ខណៈពេលដែលការជ្រើសរើសនៃការឆ្លាក់រ៉ាឌីកាល់គឺខ្ពស់ ដែលធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវការជ្រើសរើសរបស់ RIE។
៥. ដំណើរការឆ្លាក់
រូបភាពទី 5. ដំណើរការឆ្លាក់
ដំបូង បន្ទះសៀគ្វីត្រូវបានដាក់ក្នុងឡអុកស៊ីតកម្មដែលមានសីតុណ្ហភាពរក្សាចន្លោះពី 800 ទៅ 1000 ℃ ហើយបន្ទាប់មកខ្សែភាពយន្តស៊ីលីកុនឌីអុកស៊ីត (SiO2) ដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិអ៊ីសូឡង់ខ្ពស់ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅលើផ្ទៃនៃបន្ទះសៀគ្វីដោយវិធីសាស្ត្រស្ងួត។ បន្ទាប់មក ដំណើរការដាក់ស្រទាប់ស៊ីលីកុនត្រូវបានបញ្ចូលដើម្បីបង្កើតជាស្រទាប់ស៊ីលីកុន ឬស្រទាប់ចរន្តអគ្គិសនីនៅលើខ្សែភាពយន្តអុកស៊ីដដោយការដាក់ស្រទាប់ចំហាយគីមី (CVD)/ការដាក់ស្រទាប់ចំហាយរូបវន្ត (PVD)។ ប្រសិនបើស្រទាប់ស៊ីលីកុនត្រូវបានបង្កើតឡើង ដំណើរការសាយភាយភាពមិនបរិសុទ្ធអាចត្រូវបានអនុវត្តដើម្បីបង្កើនចរន្តអគ្គិសនីប្រសិនបើចាំបាច់។ ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការសាយភាយភាពមិនបរិសុទ្ធ ភាពមិនបរិសុទ្ធច្រើនត្រូវបានបន្ថែមម្តងហើយម្តងទៀត។
នៅពេលនេះ ស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ និងស្រទាប់ប៉ូលីស៊ីលីកុនគួរតែត្រូវបានផ្សំសម្រាប់ការឆ្លាក់។ ដំបូង ឧបករណ៍ photoresist ត្រូវបានប្រើ។ បន្ទាប់មក របាំងមួយត្រូវបានដាក់នៅលើខ្សែភាពយន្ត photoresist ហើយការប៉ះពាល់សើមត្រូវបានអនុវត្តដោយការជ្រមុជដើម្បីបោះពុម្ពលំនាំដែលចង់បាន (មើលមិនឃើញដោយភ្នែកទទេ) នៅលើខ្សែភាពយន្ត photoresist។ នៅពេលដែលគ្រោងលំនាំត្រូវបានបង្ហាញដោយការអភិវឌ្ឍ ឧបករណ៍ photoresist នៅក្នុងតំបន់ដែលងាយនឹងពន្លឺត្រូវបានដកចេញ។ បន្ទាប់មក បន្ទះ wafer ដែលបានដំណើរការដោយដំណើរការ photolithography ត្រូវបានផ្ទេរទៅដំណើរការឆ្លាក់សម្រាប់ការឆ្លាក់ស្ងួត។
ការឆ្លាក់ស្ងួតភាគច្រើនត្រូវបានអនុវត្តដោយការឆ្លាក់អ៊ីយ៉ុងដែលមានប្រតិកម្ម (RIE) ដែលការឆ្លាក់ត្រូវបានធ្វើម្តងទៀតជាចម្បងដោយការជំនួសឧស្ម័នប្រភពដែលសមស្របសម្រាប់ខ្សែភាពយន្តនីមួយៗ។ ទាំងការឆ្លាក់ស្ងួត និងការឆ្លាក់សើមមានគោលបំណងបង្កើនសមាមាត្រទិដ្ឋភាព (តម្លៃ A/R) នៃការឆ្លាក់។ លើសពីនេះ ការសម្អាតជាប្រចាំគឺត្រូវបានទាមទារដើម្បីយកប៉ូលីមែរដែលប្រមូលផ្តុំនៅបាតរន្ធ (គម្លាតដែលបង្កើតឡើងដោយការឆ្លាក់)។ ចំណុចសំខាន់គឺថា អថេរទាំងអស់ (ដូចជាសម្ភារៈ ឧស្ម័នប្រភព ពេលវេលា ទម្រង់ និងលំដាប់) គួរតែត្រូវបានកែតម្រូវតាមសរីរាង្គ ដើម្បីធានាថាដំណោះស្រាយសម្អាត ឬឧស្ម័នប្រភពប្លាស្មាអាចហូរចុះទៅបាតលេណដ្ឋាន។ ការផ្លាស់ប្តូរបន្តិចបន្តួចនៅក្នុងអថេរតម្រូវឱ្យមានការគណនាឡើងវិញនៃអថេរផ្សេងទៀត ហើយដំណើរការគណនាឡើងវិញនេះត្រូវបានធ្វើម្តងទៀតរហូតដល់វាបំពេញគោលបំណងនៃដំណាក់កាលនីមួយៗ។ ថ្មីៗនេះ ស្រទាប់ម៉ូណូអាតូមិច ដូចជាស្រទាប់ដាក់ស្រទាប់អាតូមិច (ALD) បានក្លាយជាស្តើង និងរឹង។ ដូច្នេះ បច្ចេកវិទ្យាឆ្លាក់កំពុងឆ្ពោះទៅរកការប្រើប្រាស់សីតុណ្ហភាព និងសម្ពាធទាប។ ដំណើរការឆ្លាក់មានគោលបំណងគ្រប់គ្រងវិមាត្រសំខាន់ (CD) ដើម្បីបង្កើតលំនាំល្អិតល្អន់ និងធានាថាបញ្ហាដែលបណ្តាលមកពីដំណើរការឆ្លាក់ត្រូវបានជៀសវាង ជាពិសេសការឆ្លាក់មិនគ្រប់គ្រាន់ និងបញ្ហាទាក់ទងនឹងការយកសំណល់ចេញ។ អត្ថបទពីរខាងលើស្តីពីការឆ្លាក់មានគោលបំណងផ្តល់ឱ្យអ្នកអាននូវការយល់ដឹងអំពីគោលបំណងនៃដំណើរការឆ្លាក់ ឧបសគ្គក្នុងការសម្រេចគោលដៅខាងលើ និងសូចនាករការអនុវត្តដែលប្រើដើម្បីយកឈ្នះលើឧបសគ្គបែបនេះ។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ១០ ខែកញ្ញា ឆ្នាំ ២០២៤