Эрт үеийн нойтон сийлбэр нь цэвэрлэх эсвэл үнслэх процессыг хөгжүүлэхэд түлхэц болсон. Өнөөдөр плазм ашиглан хуурай сийлбэр хийх нь гол урсгал болж байна.сийлбэрийн үйл явцПлазм нь электрон, катион болон радикалуудаас бүрдэнэ. Плазмд хэрэглэсэн энерги нь төвийг сахисан төлөвт байгаа эх үүсвэрийн хийн хамгийн гаднах электронуудыг салгаж, улмаар эдгээр электронуудыг катион болгон хувиргадаг.
Үүнээс гадна, молекул дахь төгс бус атомуудыг цахилгаан саармаг радикал үүсгэхийн тулд энерги зарцуулснаар салгаж болно. Хуурай сийлбэр нь плазмыг бүрдүүлдэг катион ба радикалуудыг ашигладаг бөгөөд катионууд нь анизотроп (тодорхой чиглэлд сийлбэр хийхэд тохиромжтой), радикалууд нь изотроп (бүх чиглэлд сийлбэр хийхэд тохиромжтой) байдаг. Радикалуудын тоо нь катионуудын тооноос хамаагүй их байдаг. Энэ тохиолдолд хуурай сийлбэр нь нойтон сийлбэр шиг изотроп байх ёстой.
Гэсэн хэдий ч хэт жижигрүүлсэн хэлхээг боломжтой болгодог зүйл бол хуурай сийлбэрийн анизотроп сийлбэр юм. Үүний шалтгаан юу вэ? Үүнээс гадна катион ба радикалуудын сийлбэрийн хурд маш удаан байдаг. Тэгэхээр энэ дутагдалтай үед бид плазмын сийлбэрийн аргыг массын үйлдвэрлэлд хэрхэн ашиглаж болох вэ?
1. Харьцаа (A/R)
Зураг 1. Талбайн харьцааны тухай ойлголт ба технологийн дэвшлийн түүнд үзүүлэх нөлөө
Аспектийн харьцаа гэдэг нь хэвтээ өргөний босоо өндөртэй харьцуулсан харьцаа юм (өөрөөр хэлбэл өндрийг өргөнд хуваасан). Хэлхээний чухал хэмжээс (CD) бага байх тусам харьцааны утга их байна. Өөрөөр хэлбэл, харьцааны утга 10, өргөн нь 10 нм гэж үзвэл сийлбэрийн явцад өрөмдсөн нүхний өндөр нь 100 нм байх ёстой. Тиймээс хэт жижигрүүлэлт (2D) эсвэл өндөр нягтрал (3D) шаарддаг дараагийн үеийн бүтээгдэхүүний хувьд катионууд сийлбэрийн явцад доод хальсанд нэвтрэх боломжийг хангахын тулд маш өндөр харьцааны утга шаардлагатай.
2 хэмжээст бүтээгдэхүүнд 10нм-ээс бага чухал хэмжээстэй хэт жижигрүүлэх технологийг бий болгохын тулд динамик санамсаргүй хандалтын санах ойн (DRAM) конденсаторын харьцааны утгыг 100-аас дээш байлгах хэрэгтэй. Үүнтэй адилаар 3D NAND флаш санах ой нь 256 ба түүнээс дээш давхаргатай эсийн давхаргыг давхарлахын тулд илүү өндөр харьцааны утгыг шаарддаг. Бусад процессуудад шаардлагатай нөхцөл хангагдсан ч шаардлагатай бүтээгдэхүүнийг үйлдвэрлэх боломжгүй.сийлбэрийн үйл явцстандартын шаардлага хангаагүй байна. Тийм ч учраас сийлбэрийн технологи улам бүр чухал болж байна.
2. Плазмын сийлбэрийн тойм
Зураг 2. Плазмын эх үүсвэрийн хийг хальсны төрлөөр тодорхойлох
Хөндий хоолой ашиглах үед хоолойн диаметр нарийсах тусам шингэн ороход хялбар байдаг бөгөөд үүнийг капилляр үзэгдэл гэж нэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч ил гарсан хэсэгт нүх (хаалттай төгсгөл) өрөмдвөл шингэний оролт нэлээд хэцүү болдог. Тиймээс 1970-аад оны дунд үед хэлхээний чухал хэмжээ 3-5 мкм байсан тул хуурайсийлбэрнойтон сийлбэрийг аажмаар гол урсгал болгон орлож байна. Өөрөөр хэлбэл, ионжуулсан ч гэсэн нэг молекулын эзэлхүүн нь органик полимер уусмалын молекулын эзэлхүүнээс бага байдаг тул гүн нүхэнд нэвтрэхэд хялбар байдаг.
Плазмын сийлбэрийн үед сийлбэрт ашигласан боловсруулах камерын дотор талыг холбогдох давхаргад тохирох плазмын эх үүсвэрийн хийг шахахаас өмнө вакуум төлөвт тохируулах шаардлагатай. Хатуу исэл хальсыг сийлбэрлэхдээ илүү хүчтэй нүүрстөрөгчийн фтор дээр суурилсан эх үүсвэрийн хийг ашиглах хэрэгтэй. Харьцангуй сул цахиур эсвэл металл хальсны хувьд хлор дээр суурилсан плазмын эх үүсвэрийн хийг ашиглах хэрэгтэй.
Тэгэхээр хаалганы давхарга болон доор байрлах цахиурын давхар исэл (SiO2) тусгаарлагч давхаргыг хэрхэн сийлэх ёстой вэ?
Нэгдүгээрт, хаалганы давхаргын хувьд цахиурыг полисиликон сийлбэрийн сонголттой хлор дээр суурилсан плазм (цахиур + хлор) ашиглан зайлуулах ёстой. Доод тусгаарлагч давхаргын хувьд цахиурын давхар ислийн хальсыг илүү хүчтэй сийлбэрийн сонголттой, үр дүнтэй нүүрстөрөгчийн фтор дээр суурилсан плазмын эх үүсвэрийн хий (цахиурын давхар исэл + нүүрстөрөгчийн тетрафторид) ашиглан хоёр үе шаттайгаар сийлэх хэрэгтэй.
3. Реактив ионы сийлбэр (RIE эсвэл физик-химийн сийлбэр) үйл явц
Зураг 3. Идэвхтэй ионы сийлбэрийн давуу талууд (анизотропи ба өндөр сийлбэрийн хурд)
Плазм нь изотроп чөлөөт радикалууд болон анизотроп катионуудыг хоёуланг нь агуулдаг тул анизотроп сийлбэрийг хэрхэн хийдэг вэ?
Плазмын хуурай сийлбэрийг голчлон реактив ионы сийлбэр (RIE, Reactive Ion Etching) эсвэл энэ аргад суурилсан хэрэглээгээр гүйцэтгэдэг. RIE аргын гол цөм нь сийлбэрийн хэсэгт анизотроп катионоор халдаж, хальсан дахь зорилтот молекулуудын хоорондох холболтын хүчийг сулруулах явдал юм. Суларсан хэсгийг чөлөөт радикалууд шингээж, давхаргыг бүрдүүлдэг хэсгүүдтэй нийлж, хий (дэгдэмхий нэгдэл) болгон хувиргаж, ялгаруулдаг.
Хэдийгээр чөлөөт радикалууд нь изотроп шинж чанартай боловч ёроолын гадаргууг бүрдүүлдэг (холбох хүч нь катионуудын довтолгооноос сулардаг) молекулууд нь хүчтэй холбох хүч бүхий хажуугийн хананаас илүү чөлөөт радикалуудад илүү амархан баригдаж, шинэ нэгдлүүд болж хувирдаг. Тиймээс доош чиглэсэн сийлбэр нь гол урсгал болдог. Баригдсан хэсгүүд нь чөлөөт радикалуудтай хий болж хувирдаг бөгөөд эдгээр нь вакуумын үйлчлэлээр десорбцид орж, гадаргуугаас ялгардаг.
Энэ үед физик үйлчлэлээр гаргаж авсан катионууд болон химийн үйлчлэлээр гаргаж авсан чөлөөт радикалуудыг физик болон химийн сийлбэрт нэгтгэж, сийлбэрийн хурд (сийлбэрийн хурд, тодорхой хугацаанд сийлбэрийн зэрэг) нь зөвхөн катион сийлбэр эсвэл чөлөөт радикал сийлбэртэй харьцуулахад 10 дахин нэмэгддэг. Энэ арга нь зөвхөн анизотроп доош сийлбэрийн сийлбэрийн хурдыг нэмэгдүүлээд зогсохгүй сийлбэрийн дараах полимер үлдэгдлийн асуудлыг шийдэж чадна. Энэ аргыг реактив ионы сийлбэр (RIE) гэж нэрлэдэг. RIE сийлбэрийн амжилтын түлхүүр нь хальсыг сийлбэрлэхэд тохиромжтой плазмын эх үүсвэрийн хийг олох явдал юм. Тайлбар: Плазмын сийлбэр нь RIE сийлбэр бөгөөд энэ хоёрыг ижил ойлголт гэж үзэж болно.
4. Зүсэлтийн хурд ба цөмийн гүйцэтгэлийн индекс
Зураг 4. Цөм сийлбэрийн гүйцэтгэлийн индекс нь сийлбэрийн хурдтай холбоотой
Зүсэлтийн хурд гэдэг нь нэг минутын дотор хүрэх ёстой хальсны гүнийг хэлнэ. Тэгэхээр нэг хавтангийн зүсэлтийн хурд хэсэг хэсгээс хамааран өөр өөр байдаг гэдэг нь юу гэсэн үг вэ?
Энэ нь сийлбэрийн гүн нь вафли дээрх хэсгээс хамааран өөр өөр байдаг гэсэн үг юм. Ийм учраас сийлбэрийн дундаж хурд болон сийлбэрийн гүнийг харгалзан сийлбэр зогсох ёстой төгсгөлийн цэгийг (EOP) тохируулах нь маш чухал юм. EOP-г тохируулсан ч гэсэн сийлбэрийн гүн анх төлөвлөснөөс илүү гүн (хэт сийлбэрлэсэн) эсвэл гүехэн (дутуу сийлбэрлэсэн) зарим хэсэгт байсаар байна. Гэсэн хэдий ч дутуу сийлбэрлэх нь сийлбэрийн үед хэт сийлбэрлэхээс илүү их хохирол учруулдаг. Учир нь дутуу сийлбэрлэх тохиолдолд дутуу сийлбэрлэсэн хэсэг нь ионы суулгац зэрэг дараагийн үйл явцад саад учруулна.
Үүний зэрэгцээ, сонгомол чанар (сийлбэрийн хурдаар хэмжигддэг) нь сийлбэрийн үйл явцын гол үзүүлэлт юм. Хэмжилтийн стандарт нь маск давхарга (фоторезист хальс, исэл хальс, цахиурын нитридийн хальс гэх мэт) болон зорилтот давхаргын сийлбэрийн хурдыг харьцуулах дээр суурилдаг. Энэ нь сонгомол чанар өндөр байх тусам зорилтот давхарга хурдан сийлэгддэг гэсэн үг юм. Миниатюрчлалын түвшин өндөр байх тусам нарийн хээг төгс харуулахын тулд сонгомол чанарын шаардлага өндөр байдаг. Сийлбэрийн чиглэл шулуун тул катион сийлбэрийн сонгомол чанар бага, харин радикал сийлбэрийн сонгомол чанар өндөр байдаг нь RIE-ийн сонгомол чанарыг сайжруулдаг.
5. Сийлбэрийн үйл явц
Зураг 5. Сийлбэрийн үйл явц
Эхлээд вафлийг 800-1000℃ хооронд температуртай исэлдүүлэх зууханд хийж, дараа нь хуурай аргаар вафлийн гадаргуу дээр өндөр дулаалгын шинж чанартай цахиурын давхар исэл (SiO2) хальс үүсгэнэ. Дараа нь химийн уурын тунадас (CVD)/физик уурын тунадас (PVD) ашиглан исэлдэлтийн хальсан дээр цахиурын давхарга эсвэл дамжуулагч давхарга үүсгэх тунадасжуулалтын процессыг оруулна. Хэрэв цахиурын давхарга үүссэн бол шаардлагатай бол дамжуулах чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд хольцын диффузийн процессыг хийж болно. Холимог диффузийн процессын явцад олон хольцыг ихэвчлэн дахин дахин нэмдэг.
Энэ үед тусгаарлагч давхарга болон полисиликон давхаргыг нэгтгэн сийлбэр хийх хэрэгтэй. Эхлээд фоторезист хэрэглэнэ. Дараа нь фоторезист хальсан дээр маск тавьж, хүссэн хээг (нүцгэн нүдэнд үл үзэгдэх) фоторезист хальсан дээр хэвлэхийн тулд дүрж нойтон туяагаар цацна. Хэв маягийн тоймыг боловсруулснаар илэрсэн үед гэрэл мэдрэмтгий хэсэгт байрлах фоторезистийг арилгана. Дараа нь фотолитографийн аргаар боловсруулсан хавтанг хуурай сийлбэр хийх сийлбэрийн процесст шилжүүлнэ.
Хуурай сийлбэрийг голчлон реактив ионы сийлбэр (RIE) аргаар гүйцэтгэдэг бөгөөд сийлбэрийг голчлон хальс бүрт тохирох эх үүсвэрийн хийг орлуулах замаар давтдаг. Хуурай сийлбэр болон нойтон сийлбэр хоёулаа сийлбэрийн харьцааг (A/R утга) нэмэгдүүлэх зорилготой. Үүнээс гадна, нүхний ёроолд хуримтлагдсан полимерийг (сийлбэрээр үүссэн зайг) арилгахын тулд тогтмол цэвэрлэгээ хийх шаардлагатай. Чухал зүйл бол бүх хувьсагчдыг (материал, эх үүсвэрийн хий, хугацаа, хэлбэр, дараалал гэх мэт) органик байдлаар тохируулах хэрэгтэй бөгөөд ингэснээр цэвэрлэх уусмал эсвэл плазмын эх үүсвэрийн хий шуудууны ёроол руу урсаж болно. Хувьсагчийн бага зэрэг өөрчлөлт нь бусад хувьсагчдыг дахин тооцоолохыг шаарддаг бөгөөд энэхүү дахин тооцоолох үйл явцыг үе шат бүрийн зорилгод хүрэх хүртэл давтана. Саяхан атомын давхаргын тунадасжилт (ALD) давхаргууд гэх мэт моноатомын давхаргууд нимгэн, хатуу болсон. Тиймээс сийлбэрийн технологи нь бага температур, даралтыг ашиглах чиглэлд шилжиж байна. Сийлбэрийн үйл явц нь нарийн хэв маягийг бий болгохын тулд чухал хэмжээсийг (CD) хянах, сийлбэрийн процессоос үүдэлтэй асуудлууд, ялангуяа дутуу сийлбэр болон үлдэгдлийг зайлуулахтай холбоотой асуудлуудаас зайлсхийхийг зорьдог. Дээрх сийлбэрийн талаарх хоёр нийтлэл нь уншигчдад сийлбэрийн үйл явцын зорилго, дээрх зорилгод хүрэхэд тулгарч буй саад бэрхшээлүүд, эдгээр саад бэрхшээлийг даван туулахад ашигласан гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүдийн талаар ойлголт өгөх зорилготой юм.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 9-р сарын 10