يېرىم ئۆتكۈزگۈچ نەقىشلەش جەريانى ئېقىملىق ئويۇش

دەسلەپكى ھۆل ئويۇش تازىلاش ياكى كۈلگە ئايلاندۇرۇش جەريانلىرىنىڭ تەرەققىياتىنى ئىلگىرى سۈرگەن. بۈگۈنكى كۈندە، پلازما ئىشلىتىپ قۇرۇق ئويۇش ئاساسلىق ئېقىمغا ئايلاندى.ئويۇش جەريانىپلازما ئېلېكترون، كاتىئون ۋە رادىكاللاردىن تەركىب تاپىدۇ. پلازماغا قوللىنىلغان ئېنېرگىيە نېيترال ھالەتتىكى مەنبە گازنىڭ ئەڭ سىرتقى ئېلېكترونلىرىنىڭ ئايرىۋېتىلىشىگە سەۋەب بولۇپ، بۇ ئېلېكترونلارنى كاتىئونلارغا ئايلاندۇرىدۇ.

بۇنىڭدىن باشقا، مولېكۇلادىكى نۇقسانلىق ئاتوملارنى ئېنېرگىيە سەرپ قىلىپ ئېلېكترلىك جەھەتتىن نېيترال رادىكاللارنى ھاسىل قىلىش ئارقىلىق يوقاتقىلى بولىدۇ. قۇرۇق ئويۇشتا پلازما تەركىبىنى تەشكىل قىلىدىغان كاتىئونلار ۋە رادىكاللار ئىشلىتىلىدۇ، بۇ يەردە كاتىئونلار ئانىزوتروپىك (بەلگىلىك يۆنىلىشتە ئويۇشقا ماس كېلىدۇ)، رادىكاللار بولسا ئىزوتروپىك (ھەممە يۆنىلىشتە ئويۇشقا ماس كېلىدۇ). رادىكاللارنىڭ سانى كاتىئونلارنىڭ سانىدىن خېلىلا كۆپ. بۇ خىل ئەھۋالدا، قۇرۇق ئويۇش ھۆل ئويۇشقا ئوخشاش ئىزوتروپىك بولۇشى كېرەك.

قانداقلا بولمىسۇن، قۇرۇق ئويۇشنىڭ ئانىزوتروپىك ئويۇش ئۇسۇلى ئۇلترا كىچىكلەشتۈرۈلگەن توك يولىنى مۇمكىن قىلىدۇ. بۇنىڭ سەۋەبى نېمە؟ بۇنىڭدىن باشقا، كاتىئون ۋە رادىكاللارنىڭ ئويۇش سۈرئىتى ناھايىتى ئاستا. ئۇنداقتا بۇ كەمچىلىككە دۇچ كەلگەندە، پلازما ئويۇش ئۇسۇلىنى قانداق قىلىپ كۆپ مىقداردا ئىشلەپچىقىرىشقا قوللىنالايمىز؟

 

 

1. كۆرۈنۈش نىسبىتى (A/R)

 

1-رەسىم. تەرەپ نىسبىتى ئۇقۇمى ۋە تېخنىكىلىق تەرەققىياتنىڭ ئۇنىڭغا تەسىرى

 

ئاسپېت نىسبىتى گورىزونتال كەڭلىكنىڭ تىك ئېگىزلىككە بولغان نىسبىتى (يەنى ئېگىزلىكنى كەڭلىككە بۆلۈش). توك يولىنىڭ مۇھىم ئۆلچىمى (CD) قانچە كىچىك بولسا، ئاسپېت نىسبىتى قىممىتى شۇنچە چوڭ بولىدۇ. يەنى، ئاسپېت نىسبىتى قىممىتى 10، كەڭلىكى 10nm دەپ پەرەز قىلساق، ئويۇش جەريانىدا تېشىلگەن تۆشۈكنىڭ ئېگىزلىكى 100nm بولۇشى كېرەك. شۇڭا، ئۇلترا كىچىكلەشتۈرۈش (2D) ياكى يۇقىرى زىچلىق (3D) تەلەپ قىلىدىغان كېيىنكى ئەۋلاد مەھسۇلاتلار ئۈچۈن، ئويۇش جەريانىدا كاتىئونلارنىڭ ئاستىنقى پەردىگە سىڭىپ كىرىشىگە كاپالەتلىك قىلىش ئۈچۈن ئىنتايىن يۇقىرى ئاسپېت نىسبىتى قىممىتى تەلەپ قىلىنىدۇ.

 

2D مەھسۇلاتلىرىدا 10nm دىن كىچىك بولغان مۇھىم ئۆلچىمى بىلەن ئۇلترا كىچىكلىتىش تېخنىكىسىغا ئېرىشىش ئۈچۈن، دىنامىك تاسادىپىي كىرىش ساقلىغۇچ (DRAM) نىڭ كوندېنساتورنىڭ ئەۋرىشكە نىسبىتى قىممىتى 100 دىن يۇقىرى بولۇشى كېرەك. شۇنىڭغا ئوخشاش، 3D NAND چاقماق ساقلىغۇچ 256 قەۋەت ياكى ئۇنىڭدىن كۆپ قەۋەت ھۈجەيرە ئەۋرىشكە قەۋىتىنى ئۈستى-ئۈستىگە قويۇش ئۈچۈن يۇقىرى ئەۋرىشكە نىسبىتى قىممىتىنى تەلەپ قىلىدۇ. باشقا جەريانلار ئۈچۈن تەلەپ قىلىنىدىغان شەرتلەر قاندۇرۇلغان تەقدىردىمۇ، تەلەپ قىلىنىدىغان مەھسۇلاتلارنى ئىشلەپچىقىرالمايدۇ.ئويۇش جەريانىئۆلچەمگە يەتمەيدۇ. شۇڭلاشقا ئويۇش تېخنىكىسى بارغانسېرى مۇھىم بولۇپ كەلمەكتە.

 

 

2. پلازما ئويۇشنىڭ ئومۇمىي ئەھۋالى

 

2-رەسىم. پىلاستىنكا تىپىغا ئاساسەن پلازما مەنبەسى گازىنى بېكىتىش

 

بوش تۇرۇبا ئىشلىتىلگەندە، تۇرۇبا دىئامېتىرى قانچە تار بولسا، سۇيۇقلۇقنىڭ كىرىشى شۇنچە ئاسان بولىدۇ، بۇ كاپىلليار ھادىسىسى دەپ ئاتىلىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، ئەگەر ئوچۇق رايونغا تۆشۈك (تاقىلغان ئۇچى) تېشىلىدىغان بولسا، سۇيۇقلۇقنىڭ كىرىشى قىيىنلىشىدۇ. شۇڭلاشقا، 1970-يىللارنىڭ ئوتتۇرىلىرىدا توك يولىنىڭ مۇھىم چوڭلۇقى 3 mk دىن 5 mk غىچە بولغاچقا، قۇرۇقئويۇشئاستا-ئاستا ھۆل ئويۇشنىڭ ئورنىنى ئېلىپ، ئاساسلىق ئېقىمغا ئايلاندى. يەنى، ئىئونلاشقان بولسىمۇ، چوڭقۇر تۆشۈكلەرنى تېشىپ ئۆتۈش ئاسان، چۈنكى يەككە مولېكۇلانىڭ ھەجىمى ئورگانىك پولىمېر ئېرىتمىسى مولېكۇلاسىنىڭ ھەجىمىدىن كىچىك.

پلازما ئويۇش جەريانىدا، ئويۇش ئۈچۈن ئىشلىتىلىدىغان بىر تەرەپ قىلىش كامېراسىنىڭ ئىچكى قىسمىنى مۇناسىۋەتلىك قەۋەتكە ماس كېلىدىغان پلازما مەنبە گازىنى كىرگۈزۈشتىن بۇرۇن ۋاكۇئۇم ھالىتىگە تەڭشەش كېرەك. قاتتىق ئوكسىد پەردىلىرىنى ئويۇشتا، كۈچلۈكرەك كاربون فتور ئاساسلىق مەنبە گازلىرىنى ئىشلىتىش كېرەك. نىسبەتەن ئاجىز كرېمنىي ياكى مېتال پەردىلىرى ئۈچۈن، خلور ئاساسلىق پلازما مەنبە گازلىرىنى ئىشلىتىش كېرەك.

ئۇنداقتا، دەرۋازا قەۋىتى ۋە ئاستىدىكى كرېمنىي دىئوكسىد (SiO2) ئىزولياتسىيە قەۋىتى قانداق ئويۇلىدۇ؟

ئالدى بىلەن، دەرۋازا قەۋىتى ئۈچۈن، كرېمنىينى پولى كرېمنىينى ئويۇش تاللاشچانلىقىغا ئىگە خلور ئاساسلىق پلازما (كرېمنىي + خلور) ئىشلىتىپ چىقىرىۋېتىش كېرەك. ئاستىنقى ئىزولياتسىيە قەۋىتى ئۈچۈن، كرېمنىي دىئوكسىد پەردىسىنى ئويۇش تاللاشچانلىقى ۋە ئۈنۈمى كۈچلۈك بولغان كاربون فتور ئاساسلىق پلازما مەنبەسى گازى (كرېمنىي دىئوكسىد + كاربون تېترافتورىد) ئىشلىتىپ ئىككى باسقۇچتا ئويۇش كېرەك.

 

 

3. رېئاكتىپ ئىئون ئويۇش (RIE ياكى فىزىكىلىق-خىمىيىلىك ئويۇش) جەريانى

 

3-رەسىم. رېئاكتىپ ئىئون ئويۇشنىڭ ئەۋزەللىكى (ئانىزوتروپىيە ۋە يۇقىرى ئويۇش سۈرئىتى)

 

پلازما ئىزوتروپ ئەركىن رادىكاللار ۋە ئانىزوتروپ كاتىئونلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ، ئۇنداقتا ئۇ قانداق قىلىپ ئانىزوتروپ ئويۇش رولىنى ئوينايدۇ؟

پلازما قۇرۇق ئويۇش ئاساسلىقى رېئاكتىپ ئىئون ئويۇش (RIE، رېئاكتىپ ئىئون ئويۇش) ياكى بۇ ئۇسۇلغا ئاساسلانغان قوللىنىشلار ئارقىلىق ئېلىپ بېرىلىدۇ. RIE ئۇسۇلىنىڭ يادروسى ئويۇش رايونىغا ئانىزوتروپىك كاتىئونلار بىلەن ھۇجۇم قىلىش ئارقىلىق پىلاستىنكىدىكى نىشان مولېكۇلا ئوتتۇرىسىدىكى باغلىنىش كۈچىنى ئاجىزلاشتۇرۇشتىن ئىبارەت. ئاجىزلاشقان رايون ئەركىن رادىكاللار تەرىپىدىن سۈمۈرۈلۈپ، قەۋەتنى تەشكىل قىلىدىغان زەررىچىلەر بىلەن بىرلەشتۈرۈلۈپ، گازغا (ئۇچۇچان بىرىكمە) ئايلىنىدۇ ۋە قويۇپ بېرىلىدۇ.

ئەركىن رادىكاللار ئىزوتروپ خۇسۇسىيىتىگە ئىگە بولسىمۇ، ئاستى يۈزىنى تەشكىل قىلىدىغان مولېكۇلا (ئۇلارنىڭ باغلىنىش كۈچى كاتىئونلارنىڭ ھۇجۇمى بىلەن ئاجىزلىشىدۇ) كۈچلۈك باغلىنىش كۈچىگە ئىگە يان تاملارغا قارىغاندا ئەركىن رادىكاللار تەرىپىدىن ئاسان تۇتۇلىدۇ ۋە يېڭى بىرىكمىلەرگە ئايلىنىدۇ. شۇڭلاشقا، تۆۋەنگە قاراپ ئويۇش ئاساسلىق ئېقىمغا ئايلىنىدۇ. تۇتۇۋېلىنغان زەررىچىلەر ئەركىن رادىكاللار بىلەن گازغا ئايلىنىدۇ، بۇلار ۋاكۇئۇم تەسىرىدە دېسوربسىيەلىنىپ، يۈزدىن قويۇپ بېرىلىدۇ.

 

بۇ ۋاقىتتا، فىزىكىلىق تەسىر ئارقىلىق قولغا كەلتۈرۈلگەن كاتىئونلار ۋە خىمىيىلىك تەسىر ئارقىلىق قولغا كەلتۈرۈلگەن ئەركىن رادىكاللار فىزىكىلىق ۋە خىمىيىلىك ئويۇش ئۈچۈن بىرلەشتۈرۈلىدۇ، ھەمدە ئويۇش سۈرئىتى (ئويۇش سۈرئىتى، بەلگىلىك ۋاقىت ئىچىدىكى ئويۇش دەرىجىسى) پەقەت كاتىئون ئويۇش ياكى ئەركىن رادىكال ئويۇش بىلەن سېلىشتۇرغاندا 10 ھەسسە ئاشىدۇ. بۇ ئۇسۇل پەقەت ئانىزوتروپىك تۆۋەنگە قاراپ ئويۇشنىڭ ئويۇش سۈرئىتىنى ئاشۇرۇپلا قالماي، يەنە ئويۇشتىن كېيىنكى پولىمېر قالدۇقى مەسىلىسىنى ھەل قىلالايدۇ. بۇ ئۇسۇل رېئاكتىپ ئىئون ئويۇش (RIE) دەپ ئاتىلىدۇ. RIE ئويۇشنىڭ مۇۋەپپەقىيىتىنىڭ ئاچقۇچى پىلاستىنكىنى ئويۇشقا ماس كېلىدىغان پلازما مەنبەسى گازىنى تېپىشتۇر. ئەسكەرتىش: پلازما ئويۇش RIE ئويۇش بولۇپ، ئىككىسىنى ئوخشاش ئۇقۇم دەپ قاراشقا بولىدۇ.

 

 

4. ئوراپ ئېچىش نىسبىتى ۋە يادرو ئىقتىدار كۆرسەتكۈچى

 

4-رەسىم. ئېچىش سۈرئىتىگە مۇناسىۋەتلىك يادرولۇق ئېچىش ئىقتىدار كۆرسەتكۈچى

 

ئويۇش سۈرئىتى بىر مىنۇت ئىچىدە يېتىدىغان پىلاستىنكىنىڭ چوڭقۇرلۇقىنى كۆرسىتىدۇ. ئۇنداقتا، بىر پارچە پىلاستىنكىنىڭ ئويۇش سۈرئىتى ھەر بىر قىسىمدا ئوخشىمايدۇ دېگەن نېمە؟

بۇ دېگەنلىك، لېنتىنىڭ ھەر بىر قىسمىدا ئويۇش چوڭقۇرلۇقى ئوخشىمايدۇ. شۇڭلاشقا، ئوتتۇرىچە ئويۇش سۈرئىتى ۋە ئويۇش چوڭقۇرلۇقىنى ئويلىشىش ئارقىلىق ئويۇشنىڭ توختىتىلىشى كېرەك بولغان ئاخىرقى نۇقتىنى (EOP) بېكىتىش ناھايىتى مۇھىم. EOP تەڭشەلگەن تەقدىردىمۇ، يەنىلا بەزى جايلاردا ئويۇش چوڭقۇرلۇقى دەسلەپكى پىلاندىكىدىن چوڭقۇر (ئارتۇق ئويۇلغان) ياكى سايىز (ئاز ئويۇلغان) بولىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، ئويۇش جەريانىدا ئاز ئويۇش ئارتۇق ئويۇشقا قارىغاندا كۆپرەك زىيان سالىدۇ. چۈنكى ئاز ئويۇش جەريانىدا، ئاز ئويۇلغان قىسىم ئىئون ئىمپلانتاتسىيەسى قاتارلىق كېيىنكى جەريانلارغا توسقۇنلۇق قىلىدۇ.

شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا، تاللاشچانلىق (ئويۇش سۈرئىتى بىلەن ئۆلچەنگەن) ئويۇش جەريانىنىڭ مۇھىم ئىقتىدار كۆرسەتكۈچى. ئۆلچەش ئۆلچىمى ماسكا قەۋىتى (فوتورېزىست پىلاستىنكىسى، ئوكسىد پىلاستىنكىسى، كرېمنىي نىترىد پىلاستىنكىسى قاتارلىقلار) بىلەن نىشان قەۋىتىنىڭ ئويۇش سۈرئىتىنى سېلىشتۇرۇشقا ئاساسلانغان. بۇ دېگەنلىك، تاللاشچانلىق قانچە يۇقىرى بولسا، نىشان قەۋىتى شۇنچە تېز ئويۇلىدۇ. كىچىكلىتىش سەۋىيىسى قانچە يۇقىرى بولسا، ئىنچىكە نەقىشلەرنىڭ مۇكەممەل كۆرسىتىلىشىگە كاپالەتلىك قىلىش ئۈچۈن تاللاشچانلىق تەلىپى شۇنچە يۇقىرى بولىدۇ. ئويۇش يۆنىلىشى تۈز بولغاچقا، كاتىيونلۇق ئويۇشنىڭ تاللاشچانلىقى تۆۋەن، رادىكال ئويۇشنىڭ تاللاشچانلىقى يۇقىرى بولۇپ، بۇ RIE نىڭ تاللاشچانلىقىنى ياخشىلايدۇ.

 

 

5. ئويۇش جەريانى

 

5-رەسىم. ئويۇش جەريانى

 

ئالدى بىلەن، ۋافېر تېمپېراتۇرىسى 800 دىن 1000℃ گىچە ساقلىنىدىغان ئوكسىدلىنىش ئوچىقىغا قويۇلىدۇ، ئاندىن قۇرۇق ئۇسۇلدا ۋافېرنىڭ يۈزىدە يۇقىرى ئىزولياتسىيە خۇسۇسىيىتىگە ئىگە كرېمنىي دىئوكسىد (SiO2) پەردىسى ھاسىل قىلىنىدۇ. ئاندىن، خىمىيىلىك پارغا چۆكۈش (CVD) / فىزىكىلىق پارغا چۆكۈش (PVD) ئارقىلىق كرېمنىي قەۋىتى ياكى ئوكسىد پەردىسىدە ئۆتكۈزگۈچ قەۋەت ھاسىل قىلىش ئۈچۈن چۆكمە جەريانى كىرگۈزۈلىدۇ. ئەگەر كرېمنىي قەۋىتى ھاسىل قىلىنسا، زۆرۈر بولغاندا ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى ئاشۇرۇش ئۈچۈن ئارىلاشما تارقىلىش جەريانى ئېلىپ بېرىلسا بولىدۇ. ئارىلاشما تارقىلىش جەريانىدا، كۆپ قېتىم ئارىلاشما قوشۇلىدۇ.

بۇ ۋاقىتتا، ئىزولياتسىيە قەۋىتى ۋە پولى كرېمنىي قەۋىتىنى بىرلەشتۈرۈپ ئويۇش كېرەك. ئالدى بىلەن، فوتورېزىست ئىشلىتىلىدۇ. ئاندىن، فوتورېزىست پىلاستىنكىسىغا ماسكا قويۇلىدۇ ۋە ھۆل ھالەتتە نۇرغا چىلاپ، فوتورېزىست پىلاستىنكىسىغا خالىغان نەقىشنى (يالىڭاچ كۆز بىلەن كۆرۈنمەيدىغان) بېسىپ چىقىرىلىدۇ. نەقىشنىڭ شەكلى تەرەققىي قىلدۇرۇش ئارقىلىق ئاشكارىلانغاندا، فوتورېزىست رايونىدىكى فوتورېزىست ئېلىۋېتىلىدۇ. ئاندىن، فوتولىتوگرافىيە جەريانى ئارقىلىق بىر تەرەپ قىلىنغان لېنتا قۇرۇق ئويۇش ئۈچۈن ئويۇش جەريانىغا يۆتكىلىدۇ.

قۇرۇق ئويۇش ئاساسلىقى رېئاكتىپ ئىئون ئويۇش (RIE) ئارقىلىق ئېلىپ بېرىلىدۇ، بۇ ئويۇش ئاساسلىقى ھەر بىر پەردىگە ماس كېلىدىغان مەنبە گازنى ئالماشتۇرۇش ئارقىلىق تەكرارلىنىدۇ. قۇرۇق ئويۇش ۋە ھۆل ئويۇشنىڭ ھەر ئىككىسى ئويۇشنىڭ تەرەپ نىسبىتىنى (A/R قىممىتى) ئاشۇرۇشنى مەقسەت قىلىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، تۆشۈكنىڭ ئاستى تەرىپىدە توپلانغان پولىمېرنى (ئويۇش ئارقىلىق ھاسىل بولغان بوشلۇقنى) چىقىرىۋېتىش ئۈچۈن دائىملىق تازىلاش تەلەپ قىلىنىدۇ. مۇھىم نۇقتا شۇكى، تازىلاش ئېرىتمىسى ياكى پلازما مەنبە گازىنىڭ ئۆستەڭنىڭ ئاستىغا ئېقىشىغا كاپالەتلىك قىلىش ئۈچۈن بارلىق ئۆزگەرگۈچى مىقدارلار (مەسىلەن، ماتېرىياللار، مەنبە گازى، ۋاقىت، شەكىل ۋە تەرتىپ) ئورگانىك تەڭشىلىشى كېرەك. ئۆزگەرگۈچى مىقداردىكى ئازراق ئۆزگىرىش باشقا ئۆزگەرگۈچى مىقدارلارنى قايتا ھېسابلاشنى تەلەپ قىلىدۇ، ۋە بۇ قايتا ھېسابلاش جەريانى ھەر بىر باسقۇچنىڭ مەقسىتىگە يەتكۈچە تەكرارلىنىدۇ. يېقىندا، ئاتوم قەۋىتى چۆكمىسى (ALD) قەۋەتلىرى قاتارلىق مونوئاتوم قەۋەتلىرى نېپىز ۋە قاتتىق بولۇپ قالدى. شۇڭا، ئويۇش تېخنىكىسى تۆۋەن تېمپېراتۇرا ۋە بېسىمنى ئىشلىتىشكە قاراپ يۈزلىنىۋاتىدۇ. ئويۇش جەريانى مۇھىم ئۆلچەمنى (CD) كونترول قىلىپ، ئىنچىكە نەقىشلەرنى ھاسىل قىلىشنى ۋە ئويۇش جەريانى كەلتۈرۈپ چىقارغان مەسىلىلەرنىڭ، بولۇپمۇ ئويۇشنىڭ يېتەرلىك بولماسلىقى ۋە قالدۇقلارنى چىقىرىۋېتىشكە مۇناسىۋەتلىك مەسىلىلەرنىڭ ئالدىنى ئېلىشنى مەقسەت قىلىدۇ. يۇقارقى ئويۇش ھەققىدىكى ئىككى ماقالە ئوقۇرمەنلەرگە ئويۇش جەريانىنىڭ مەقسىتى، يۇقارقى نىشانلارغا يېتىشتىكى توسالغۇلار ۋە بۇ خىل توسالغۇلارنى يېڭىشتە ئىشلىتىلىدىغان ئىقتىدار كۆرسەتكۈچلىرىنى چۈشىنىشكە ياردەم بېرىشنى مەقسەت قىلىدۇ.