Молекулярне зондування для травлення напівпровідників

З удосконаленням технологій процесу ускладнення виконання операцій травлення зросли. Нові структури та хімічні процеси створили проблеми під час моніторингу цих складних операцій. Наприклад, структури 3D-NAND вимагають траншейного травлення з високим співвідношенням сторін (HAR). Подібним чином, крім залучення Al, W, Cu, Ti і TiN, травлення тепер використовується для діелектриків з високим k, металевих затворів і рідкоземельних металів, які використовуються в стеках пам’яті. Кількісна метрологія газу на місці з використанням молекулярного зондування виявилася важливим інструментом для кваліфікації технологічних камер і моніторингу хімічних процесів для забезпечення високих врожаїв. Однак його використання не обходиться без певних проблем.

Компанія Atonarp, лідер у сфері технологій молекулярного зондування, написала технічну документацію, в якій описано проблеми, що виникають при стандартній метрології аналізу газу, і показано, як їхній молекулярний датчик Aston вирішує їх. Ключовими серед цих питань є довговічність, відповідність камери, системна інтеграція та простота використання. Aston може контролювати прекурсори, реагенти та побічні продукти під час етапів обробки. Aston працює в режимі реального часу для базової камери та відбитків пальців процесу, очищення камери, моніторингу процесу (зокрема за наявності корозійних газів), осадження часток і конденсації газоподібних забруднень.

Aston пропонує дві нові функції, які дозволяють йому працювати надійніше та довше, перш ніж потрібне технічне обслуговування. Їх ReGen^TM Режим використовує енергійні іони плазми для видалення відкладень на стінках камери датчика. Також датчик пропонує два джерела іонізації; функція іонізації μPlasma зберігає термін служби нитки від впливу агресивних газів, таких як NF₃, CF₄ Cl₂ а також є окремий іонізатор нитки електронного удару (EI) для базової лінії та калібрування. Ці функції в поєднанні з видаленням частинок, таких як (тетраетилортосилікат) TEOS, і відкладень забруднюючих парів одночасно з регулярними циклами очищення камери значно подовжують термін служби датчика між циклами планового технічного обслуговування до 100 разів.

У технічному документі Atonarp розглядаються метрологічні труднощі, які виникають, коли потрібні маски з високим співвідношенням сторін для структур 3D-пристроїв. Вони також спостерігаються у флеш-пам’яті 3D NAND і DRAM. Звичайними є співвідношення сторін більше 100:1. Травлення через чергування шарів нітрату кремнію та оксиду кремнію вимагає високошвидкісного вимірювання та кількісного визначення кінцевої точки, що стає дедалі складнішим для застарілих метрологічних рішень. Варіації від пластини до пластини повинні бути зведені до мінімуму та обмежені, інакше врожайність буде знижена. Нові матеріали, такі як вольфрам і мідь, вимагають посиленого аналізу забруднення, щоб забезпечити керування зонами протоколу в межах FAB.

Відповідно до білої книги Atonarp, Aston забезпечує комплексну метрологію газу на місці. Він може виявляти та кількісно оцінювати забруднення, перехресне забруднення, газові домішки та хімічні процеси в технологічній камері. Це може допомогти оцінити ефективність рецептів травлення. Aston також вимірює очищення після травлення, щоб допомогти усунути відхилення процесу. Нарешті, він використовує моніторинг плазми або газу для забезпечення швидкого й точного виявлення кінцевої точки (EPD). Наприклад, це можна зробити, спостерігаючи за зниженням побічного продукту CO під час діелектричного травлення або підвищенням Cl реагенту для полікремнію та металу в кінцевій точці.

Конструкції з низькою відкритою зоною (OA) і HAR роблять оптичну емісійну спектроскопію (OES) менш бажаною для EPD. OES вже стикався з проблемами для OA через рівні фонового шуму, які перешкоджали виявленню змін у випромінюючих видах. Для травлення вольфраму відбувається зменшення реагентів Cl із меншим OA. З HAR травлення сповільнюється через зменшення транспортування матеріалу. Поєднання обох цих ефектів зменшує споживання газу-реагенту, ускладнюючи спостережувані зміни в сигналі OES через виснаження реагентів із плазми. У офіційному документі вказується, що Aston здатний розглядати як реагенти, так і побічні продукти для точного EPD.

Aston корисний для травлення атомного рівня (ALE), оскільки він може повідомляти про стан камери та процесу. Хоча ALE в основному самообмежує, все одно може бути корисним контролювати дрейфи процесу для досягнення максимальної пропускної здатності. Aston не потребує плазми для проведення спостережень, тому він добре підходить для ALE, тобто хімічної деабсорбції, а не плазми. За допомогою ALE Aston можна використовувати під час процесу для моніторингу всіх хімічних змін і забезпечення належного проходження всіх етапів процесу.

Останніми роками процес травлення напівпровідників став набагато складнішим і потребує більш розширеного моніторингу. Метрологічний продукт Atonap від Aston на місці виглядає чудово підходить для цих застосувань. У цій статті я лише зміг побіжно переглянути білий документ, який пропонує набагато більше деталей щодо використання Aston. Повний білий документ доступний на веб-сайті Atonarp, зареєструвавшись за цим посиланням  https://www.atonarp.com/contact/aston

Поділитися цим дописом через: Джерело: https://semiwiki.com/semiconductor-services/299381-molecular-sensing-for-semiconductor-etch-applications/