குறைக்கடத்தி வடிவமைத்தல் செயல்முறை ஓட்டம்-பொறித்தல்

ஆரம்பகால ஈரமான செதுக்குதல் சுத்தம் செய்தல் அல்லது சாம்பல் நிறமாக்குதல் செயல்முறைகளின் வளர்ச்சியை ஊக்குவித்தது. இன்று, பிளாஸ்மாவைப் பயன்படுத்தி உலர் செதுக்குதல் முக்கிய நீரோட்டமாகிவிட்டது.பொறித்தல் செயல்முறைபிளாஸ்மாவில் எலக்ட்ரான்கள், கேஷன்கள் மற்றும் ரேடிக்கல்கள் உள்ளன. பிளாஸ்மாவில் பயன்படுத்தப்படும் ஆற்றல் நடுநிலை நிலையில் உள்ள மூல வாயுவின் வெளிப்புற எலக்ட்ரான்களை அகற்றி, அதன் மூலம் இந்த எலக்ட்ரான்களை கேஷன்களாக மாற்றுகிறது.

கூடுதலாக, மூலக்கூறுகளில் உள்ள அபூரண அணுக்களை மின்சார ரீதியாக நடுநிலையான ரேடிக்கல்களை உருவாக்க ஆற்றலைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் அகற்றலாம். உலர் செதுக்குதல் பிளாஸ்மாவை உருவாக்கும் கேஷன்கள் மற்றும் ரேடிக்கல்களைப் பயன்படுத்துகிறது, அங்கு கேஷன்கள் அனிசோட்ரோபிக் (ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் செதுக்குவதற்கு ஏற்றது) மற்றும் ரேடிக்கல்கள் ஐசோட்ரோபிக் (அனைத்து திசைகளிலும் செதுக்குவதற்கு ஏற்றது) ஆகும். ரேடிக்கல்களின் எண்ணிக்கை கேஷன்களின் எண்ணிக்கையை விட மிக அதிகமாக உள்ளது. இந்த விஷயத்தில், உலர் செதுக்குதல் ஈரமான செதுக்குதல் போல ஐசோட்ரோபிக் ஆக இருக்க வேண்டும்.

இருப்பினும், உலர் செதுக்கலின் அனிசோட்ரோபிக் செதுக்குதல் தான் அல்ட்ரா-மினியேட்டரைஸ் செய்யப்பட்ட சுற்றுகளை சாத்தியமாக்குகிறது. இதற்குக் காரணம் என்ன? கூடுதலாக, கேஷன்கள் மற்றும் ரேடிக்கல்களின் செதுக்குதல் வேகம் மிகவும் மெதுவாக உள்ளது. எனவே இந்தக் குறைபாட்டை எதிர்கொள்ளும் போது, ​​பிளாஸ்மா செதுக்குதல் முறைகளை வெகுஜன உற்பத்திக்கு எவ்வாறு பயன்படுத்தலாம்?

 

 

1. விகித விகிதம் (A/R)

 

படம் 1. விகிதத்தின் கருத்து மற்றும் அதன் மீது தொழில்நுட்ப முன்னேற்றத்தின் தாக்கம்

 

விகித விகிதம் என்பது கிடைமட்ட அகலத்திற்கும் செங்குத்து உயரத்திற்கும் இடையிலான விகிதமாகும் (அதாவது, உயரத்தை அகலத்தால் வகுத்தல்). சுற்றுகளின் முக்கிய பரிமாணம் (CD) சிறியதாக இருந்தால், விகித மதிப்பு பெரியதாக இருக்கும். அதாவது, 10 என்ற விகித மதிப்பும் 10nm அகலமும் கொண்டதாகக் கருதினால், செதுக்குதல் செயல்பாட்டின் போது துளையிடப்பட்ட துளையின் உயரம் 100nm ஆக இருக்க வேண்டும். எனவே, அல்ட்ரா-மினியேட்டரைசேஷன் (2D) அல்லது அதிக அடர்த்தி (3D) தேவைப்படும் அடுத்த தலைமுறை தயாரிப்புகளுக்கு, செதுக்கலின் போது கேஷன்கள் கீழ் படலத்தில் ஊடுருவ முடியும் என்பதை உறுதிப்படுத்த மிக அதிக விகித மதிப்புகள் தேவைப்படுகின்றன.

 

2D தயாரிப்புகளில் 10nm க்கும் குறைவான முக்கியமான பரிமாணத்துடன் கூடிய அல்ட்ரா-மினியேட்டரைசேஷன் தொழில்நுட்பத்தை அடைய, டைனமிக் ரேண்டம் அக்சஸ் மெமரியின் (DRAM) மின்தேக்கி விகித மதிப்பு 100 க்கு மேல் பராமரிக்கப்பட வேண்டும். இதேபோல், 3D NAND ஃபிளாஷ் மெமரிக்கு 256 அடுக்குகள் அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட செல் ஸ்டேக்கிங் லேயர்களை அடுக்கி வைக்க அதிக விகித மதிப்புகள் தேவைப்படுகின்றன. பிற செயல்முறைகளுக்குத் தேவையான நிபந்தனைகள் பூர்த்தி செய்யப்பட்டாலும், தேவையான தயாரிப்புகளை உற்பத்தி செய்ய முடியாது.பொறித்தல் செயல்முறைதரநிலைக்கு ஏற்றதாக இல்லை. இதனால்தான் பொறித்தல் தொழில்நுட்பம் பெருகிய முறையில் முக்கியமானதாகி வருகிறது.

 

 

2. பிளாஸ்மா பொறித்தல் பற்றிய கண்ணோட்டம்

 

படம் 2. படல வகையைப் பொறுத்து பிளாஸ்மா மூல வாயுவைத் தீர்மானித்தல்

 

ஒரு வெற்றுக் குழாய் பயன்படுத்தப்படும்போது, ​​குழாயின் விட்டம் குறைவாக இருந்தால், திரவம் உள்ளே நுழைவது எளிதாக இருக்கும், இது கேபிலரி நிகழ்வு என்று அழைக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், வெளிப்படும் பகுதியில் ஒரு துளை (மூடிய முனை) துளைக்கப்பட வேண்டும் என்றால், திரவத்தை உள்ளிடுவது மிகவும் கடினமாகிவிடும். எனவே, 1970 களின் நடுப்பகுதியில் சுற்றுகளின் முக்கியமான அளவு 3um முதல் 5um வரை இருந்ததால், உலர்பொறித்தல்ஈரமான செதுக்கலை பிரதான நீரோட்டமாக படிப்படியாக மாற்றியுள்ளது. அதாவது, அயனியாக்கம் செய்யப்பட்டாலும், ஒரு மூலக்கூறின் அளவு ஒரு கரிம பாலிமர் கரைசல் மூலக்கூறின் அளவை விட சிறியதாக இருப்பதால், ஆழமான துளைகளை ஊடுருவுவது எளிது.

பிளாஸ்மா செதுக்கலின் போது, ​​செதுக்கலுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் செயலாக்க அறையின் உட்புறம், தொடர்புடைய அடுக்குக்கு ஏற்ற பிளாஸ்மா மூல வாயுவை செலுத்துவதற்கு முன், வெற்றிட நிலைக்கு சரிசெய்யப்பட வேண்டும். திட ஆக்சைடு படலங்களை செதுக்கும்போது, ​​வலுவான கார்பன் ஃப்ளூரைடு அடிப்படையிலான மூல வாயுக்களைப் பயன்படுத்த வேண்டும். ஒப்பீட்டளவில் பலவீனமான சிலிக்கான் அல்லது உலோகப் படலங்களுக்கு, குளோரின் அடிப்படையிலான பிளாஸ்மா மூல வாயுக்களைப் பயன்படுத்த வேண்டும்.

எனவே, கேட் அடுக்கு மற்றும் அடிப்படை சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு (SiO2) காப்பு அடுக்கு எவ்வாறு பொறிக்கப்பட வேண்டும்?

முதலில், கேட் லேயருக்கு, பாலிசிலிக்கான் எட்சிங் செலக்டிவிட்டி கொண்ட குளோரின் அடிப்படையிலான பிளாஸ்மாவை (சிலிக்கான் + குளோரின்) பயன்படுத்தி சிலிக்கானை அகற்ற வேண்டும். கீழ் இன்சுலேடிங் லேயருக்கு, சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு படலத்தை இரண்டு படிகளில் கார்பன் ஃப்ளோரைடு அடிப்படையிலான பிளாஸ்மா மூல வாயுவை (சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு + கார்பன் டெட்ராஃப்ளூரைடு) பயன்படுத்தி வலுவான எட்சிங் செலக்டிவிட்டி மற்றும் செயல்திறனுடன் பொறிக்க வேண்டும்.

 

 

3. எதிர்வினை அயனி பொறித்தல் (RIE அல்லது இயற்பியல் வேதியியல் பொறித்தல்) செயல்முறை

 

படம் 3. வினைத்திறன் மிக்க அயனி பொறித்தலின் நன்மைகள் (அனிசோட்ரோபி மற்றும் உயர் பொறித்தல் வீதம்)

 

பிளாஸ்மாவில் ஐசோட்ரோபிக் ஃப்ரீ ரேடிக்கல்கள் மற்றும் அனிசோட்ரோபிக் கேஷன்கள் இரண்டும் உள்ளன, எனவே அது எவ்வாறு அனிசோட்ரோபிக் பொறிப்பைச் செய்கிறது?

பிளாஸ்மா உலர் பொறித்தல் முக்கியமாக எதிர்வினை அயன் பொறித்தல் (RIE, எதிர்வினை அயன் பொறித்தல்) அல்லது இந்த முறையை அடிப்படையாகக் கொண்ட பயன்பாடுகளால் செய்யப்படுகிறது. RIE முறையின் மையமானது, அனிசோட்ரோபிக் கேஷன்களைக் கொண்டு பொறித்தல் பகுதியைத் தாக்குவதன் மூலம் படலத்தில் உள்ள இலக்கு மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான பிணைப்பு சக்தியை பலவீனப்படுத்துவதாகும். பலவீனமான பகுதி ஃப்ரீ ரேடிக்கல்களால் உறிஞ்சப்பட்டு, அடுக்கை உருவாக்கும் துகள்களுடன் இணைந்து, வாயுவாக (ஒரு ஆவியாகும் கலவை) மாற்றப்பட்டு வெளியிடப்படுகிறது.

ஃப்ரீ ரேடிக்கல்கள் ஐசோட்ரோபிக் பண்புகளைக் கொண்டிருந்தாலும், கீழ் மேற்பரப்பை உருவாக்கும் மூலக்கூறுகள் (அதன் பிணைப்பு சக்தி கேஷன்களின் தாக்குதலால் பலவீனமடைகிறது) ஃப்ரீ ரேடிக்கல்களால் எளிதாகப் பிடிக்கப்பட்டு, வலுவான பிணைப்பு விசையுடன் கூடிய பக்க சுவர்களை விட புதிய சேர்மங்களாக மாற்றப்படுகின்றன. எனவே, கீழ்நோக்கிய பொறித்தல் முக்கிய நீரோட்டமாகிறது. கைப்பற்றப்பட்ட துகள்கள் ஃப்ரீ ரேடிக்கல்களுடன் வாயுவாக மாறுகின்றன, அவை வெற்றிடத்தின் செயல்பாட்டின் கீழ் உறிஞ்சப்பட்டு மேற்பரப்பில் இருந்து வெளியிடப்படுகின்றன.

 

இந்த நேரத்தில், இயற்பியல் செயல்பாட்டின் மூலம் பெறப்பட்ட கேஷன்களும், வேதியியல் செயல்பாட்டின் மூலம் பெறப்பட்ட ஃப்ரீ ரேடிக்கல்களும் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பொறிப்புக்காக இணைக்கப்படுகின்றன, மேலும் பொறிப்பு விகிதம் (எட்ச் விகிதம், ஒரு குறிப்பிட்ட காலத்தில் பொறிப்பின் அளவு) கேஷனிக் பொறிப்பு அல்லது ஃப்ரீ ரேடிக்கல் பொறிப்புடன் மட்டும் ஒப்பிடும்போது 10 மடங்கு அதிகரிக்கிறது. இந்த முறை அனிசோட்ரோபிக் கீழ்நோக்கிய பொறிப்பின் பொறிப்பு விகிதத்தை அதிகரிப்பது மட்டுமல்லாமல், பொறித்தலுக்குப் பிறகு பாலிமர் எச்சத்தின் சிக்கலையும் தீர்க்கும். இந்த முறை எதிர்வினை அயன் பொறிப்பு (RIE) என்று அழைக்கப்படுகிறது. RIE பொறிப்பின் வெற்றிக்கான திறவுகோல், படலத்தை பொறிப்பதற்கு ஏற்ற பிளாஸ்மா மூல வாயுவைக் கண்டுபிடிப்பதாகும். குறிப்பு: பிளாஸ்மா பொறிப்பு என்பது RIE பொறிப்பு, மேலும் இரண்டும் ஒரே கருத்தாகக் கருதப்படலாம்.

 

 

4. எட்ச் விகிதம் மற்றும் முக்கிய செயல்திறன் குறியீடு

 

படம் 4. எட்ச் விகிதத்துடன் தொடர்புடைய கோர் எட்ச் செயல்திறன் குறியீடு

 

எட்ச் வீதம் என்பது ஒரு நிமிடத்தில் அடைய எதிர்பார்க்கப்படும் படலத்தின் ஆழத்தைக் குறிக்கிறது. எனவே ஒரு வேஃபரில் எட்ச் வீதம் பகுதிக்கு பகுதி மாறுபடும் என்பதன் அர்த்தம் என்ன?

இதன் பொருள் வேஃபரில் எட்ச் ஆழம் பகுதிக்கு பகுதி மாறுபடும். இந்தக் காரணத்திற்காக, சராசரி எட்ச் வீதம் மற்றும் எட்ச் ஆழத்தைக் கருத்தில் கொண்டு எட்ச் நிறுத்தப்பட வேண்டிய இறுதிப் புள்ளியை (EOP) அமைப்பது மிகவும் முக்கியம். EOP அமைக்கப்பட்டிருந்தாலும், எட்ச் ஆழம் முதலில் திட்டமிடப்பட்டதை விட ஆழமாக (அதிகமாக-எட்ச்) அல்லது ஆழமற்றதாக (குறைவாக-எட்ச்) இருக்கும் சில பகுதிகள் இன்னும் உள்ளன. இருப்பினும், எட்ச்சிங் செய்யும் போது அதிகமாக-எட்ச் செய்வதை விட, குறைவாக-எட்ச் செய்வது அதிக சேதத்தை ஏற்படுத்துகிறது. ஏனெனில், குறைவாக-எட்ச்சிங் செய்யும் விஷயத்தில், குறைவாக-எட்ச் செய்யப்பட்ட பகுதி அயன் பொருத்துதல் போன்ற அடுத்தடுத்த செயல்முறைகளைத் தடுக்கும்.

இதற்கிடையில், தேர்ந்தெடுப்புத்திறன் (எட்ச் விகிதத்தால் அளவிடப்படுகிறது) என்பது செதுக்குதல் செயல்முறையின் முக்கிய செயல்திறன் குறிகாட்டியாகும். அளவீட்டுத் தரநிலை முகமூடி அடுக்கின் (ஃபோட்டோரெசிஸ்ட் படம், ஆக்சைடு படம், சிலிக்கான் நைட்ரைடு படம், முதலியன) எட்ச் வீதத்தையும் இலக்கு அடுக்கையும் ஒப்பிடுவதை அடிப்படையாகக் கொண்டது. இதன் பொருள் தேர்ந்தெடுப்புத்திறன் அதிகமாக இருந்தால், இலக்கு அடுக்கு வேகமாக பொறிக்கப்படுகிறது. மினியேட்டரைசேஷன் அளவு அதிகமாக இருந்தால், நுண்ணிய வடிவங்களை சரியாக வழங்க முடியும் என்பதை உறுதி செய்வதற்கு தேர்ந்தெடுப்புத்திறன் அதிகமாகும். செதுக்குதல் திசை நேராக இருப்பதால், கேஷனிக் செதுக்கலின் தேர்ந்தெடுப்புத்திறன் குறைவாக உள்ளது, அதே நேரத்தில் தீவிர செதுக்கலின் தேர்ந்தெடுப்புத்திறன் அதிகமாக உள்ளது, இது RIE இன் தேர்ந்தெடுப்பை மேம்படுத்துகிறது.

 

 

5. பொறித்தல் செயல்முறை

 

படம் 5. பொறித்தல் செயல்முறை

 

முதலில், வேஃபர் 800 முதல் 1000℃ வரை வெப்பநிலை பராமரிக்கப்படும் ஒரு ஆக்ஸிஜனேற்ற உலையில் வைக்கப்படுகிறது, பின்னர் அதிக காப்பு பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு (SiO2) படலம் வேஃபரின் மேற்பரப்பில் உலர்ந்த முறை மூலம் உருவாக்கப்படுகிறது. அடுத்து, வேதியியல் நீராவி படிவு (CVD)/பௌதிக நீராவி படிவு (PVD) மூலம் ஆக்சைடு படலத்தில் ஒரு சிலிக்கான் அடுக்கு அல்லது ஒரு கடத்தும் அடுக்கை உருவாக்க படிவு செயல்முறை உள்ளிடப்படுகிறது. ஒரு சிலிக்கான் அடுக்கு உருவாக்கப்பட்டால், தேவைப்பட்டால் கடத்துத்திறனை அதிகரிக்க ஒரு தூய்மையற்ற பரவல் செயல்முறையைச் செய்யலாம். தூய்மையற்ற பரவல் செயல்முறையின் போது, ​​பல அசுத்தங்கள் பெரும்பாலும் மீண்டும் மீண்டும் சேர்க்கப்படுகின்றன.

இந்த நேரத்தில், இன்சுலேடிங் லேயரையும் பாலிசிலிகான் லேயரையும் பொறிப்பதற்காக இணைக்க வேண்டும். முதலில், ஒரு ஃபோட்டோரெசிஸ்ட் பயன்படுத்தப்படுகிறது. பின்னர், ஃபோட்டோரெசிஸ்ட் பிலிமில் ஒரு முகமூடி வைக்கப்பட்டு, ஃபோட்டோரெசிஸ்ட் பிலிமில் விரும்பிய வடிவத்தை (நிர்வாணக் கண்ணுக்குத் தெரியாதது) பதிக்க மூழ்குவதன் மூலம் ஈரமான வெளிப்பாடு செய்யப்படுகிறது. மேம்பாட்டால் பேட்டர்ன் அவுட்லைன் வெளிப்படும் போது, ​​ஃபோட்டோசென்சிட்டிவ் பகுதியில் உள்ள ஃபோட்டோரெசிஸ்ட் அகற்றப்படும். பின்னர், ஃபோட்டோலித்தோகிராஃபி செயல்முறையால் செயலாக்கப்பட்ட வேஃபர் உலர் செதுக்கலுக்கான செதுக்குதல் செயல்முறைக்கு மாற்றப்படுகிறது.

உலர் செதுக்குதல் முக்கியமாக எதிர்வினை அயன் செதுக்குதல் (RIE) மூலம் மேற்கொள்ளப்படுகிறது, இதில் ஒவ்வொரு படலத்திற்கும் பொருத்தமான மூல வாயுவை மாற்றுவதன் மூலம் செதுக்குதல் முக்கியமாக மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்படுகிறது. உலர் செதுக்குதல் மற்றும் ஈரமான செதுக்குதல் இரண்டும் செதுக்கலின் தோற்ற விகிதத்தை (A/R மதிப்பு) அதிகரிப்பதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன. கூடுதலாக, துளையின் அடிப்பகுதியில் குவிந்துள்ள பாலிமரை (செதுக்குவதன் மூலம் உருவாகும் இடைவெளி) அகற்ற வழக்கமான சுத்தம் தேவைப்படுகிறது. முக்கியமான விஷயம் என்னவென்றால், சுத்தம் செய்யும் கரைசல் அல்லது பிளாஸ்மா மூல வாயு அகழியின் அடிப்பகுதிக்கு பாய முடியும் என்பதை உறுதிப்படுத்த அனைத்து மாறிகளும் (பொருட்கள், மூல வாயு, நேரம், வடிவம் மற்றும் வரிசை போன்றவை) இயற்கையாக சரிசெய்யப்பட வேண்டும். ஒரு மாறியில் ஒரு சிறிய மாற்றத்திற்கு மற்ற மாறிகளை மீண்டும் கணக்கிட வேண்டும், மேலும் இந்த மறு கணக்கீட்டு செயல்முறை ஒவ்வொரு கட்டத்தின் நோக்கத்தையும் பூர்த்தி செய்யும் வரை மீண்டும் செய்யப்படுகிறது. சமீபத்தில், அணு அடுக்கு படிவு (ALD) அடுக்குகள் போன்ற ஒற்றை அணு அடுக்குகள் மெல்லியதாகவும் கடினமாகவும் மாறிவிட்டன. எனவே, செதுக்குதல் தொழில்நுட்பம் குறைந்த வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தங்களைப் பயன்படுத்துவதை நோக்கி நகர்கிறது. பொறித்தல் செயல்முறை, நுண்ணிய வடிவங்களை உருவாக்குவதற்கு முக்கியமான பரிமாணத்தை (CD) கட்டுப்படுத்துவதையும், பொறித்தல் செயல்முறையால் ஏற்படும் சிக்கல்கள், குறிப்பாக குறைவான பொறித்தல் மற்றும் எச்சங்களை அகற்றுவது தொடர்பான சிக்கல்கள் தவிர்க்கப்படுவதை உறுதி செய்வதையும் நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. பொறித்தல் பற்றிய மேற்கண்ட இரண்டு கட்டுரைகள், பொறித்தல் செயல்முறையின் நோக்கம், மேற்கண்ட இலக்குகளை அடைவதற்கான தடைகள் மற்றும் அத்தகைய தடைகளை கடக்கப் பயன்படுத்தப்படும் செயல்திறன் குறிகாட்டிகள் பற்றிய புரிதலை வாசகர்களுக்கு வழங்குவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன.