La uniformidad del grabado es uno de los indicadores centrales del proceso de grabado por plasma, que afecta directamente el rendimiento y el rendimiento de los dispositivos semiconductores, y generalmente requiere un control colaborativo multidimensional desde la distribución del plasma, los parámetros del proceso, el diseño del hardware, el Estado de la muestra y el mantenimiento de la Cámara. El siguiente análisis se basa en estrategias de control específicas:
La densidad del plasma, la energía iónica y la distribución de grupos activos son las bases que determinan la uniformidad del grabado, que debe controlarse con precisión a través del sistema de radiofrecuencia, la asistencia del campo magnético y el diseño de la simetría de la Cámara.
1. control refinado del sistema de radiofrecuencia (rf)
La Potencia de radiofrecuencia es la fuerza motriz central de la generación de plasma, y su estabilidad y distribución afectan directamente la uniformidad del plasma:
Control de estabilidad de potencia: con una fuente de alimentación de radiofrecuencia de alta precisión (como una precisión de fluctuación de potencia de ± 0,1%), combinada con una red de emparejamiento automático, se compensan en tiempo real los cambios en la resistencia interior de la cavidad (causados por el Estado de la muestra y los cambios en la composición del gas) para evitar que El plasma local "se apague" o "sea demasiado fuerte". Por ejemplo, en el grabado de iones reactivos (rie), el desajuste de resistencia puede causar una disminución de la densidad de plasma en el borde de la obleas, con una desviación de la velocidad de grabado de más del 10%, y la velocidad de respuesta de la red de emparejamiento debe controlarse en milisegundos.
Regulación colaborativa de radiofrecuencia de múltiples frecuencias: se utilizan sistemas de radiofrecuencia de doble frecuencia (como 13,56 MHz + 2mhz) o de tres frecuencias, las de alta frecuencia (como 13,56 mhz) controlan principalmente la densidad de plasma (afectando la velocidad de grabado), y las de baja frecuencia (como 2mhz) controlan la energía de bombardeo de iones (afectando la directividad del grabado). Al ajustar la proporción de potencia de las diferentes frecuencias, se puede optimizar la "uniformidad de densidad" y la "uniformidad de energía", respectivamente - por ejemplo, la diferencia de densidad de plasma entre el Centro y el borde de la obleas - y se puede reducir la desviación de densidad a menos del 3% aumentando la proporción de potencia de alta frecuencia en la Región del borde (como el uso de electrodos de radiofrecuencia divididos).
2. restricciones de plasma asistidas por campos magnéticos
Para el grabado de plasma de alta densidad (como el grabado ECR y el grabado icp), el campo magnético puede restringir el movimiento electrónico a través de la fuerza Lorenz y mejorar la uniformidad de la densidad de plasma:
Optimización de la intensidad y distribución del campo magnético: utilizando un "sistema de campo magnético uniforme" compuesto por varios grupos de bobinas, la corriente de la bobina se ajusta a través de la simulación (como la simulación de campo magnético comsol), de modo que la desviación de la intensidad del campo magnético en la Cámara es ≤ 5%. Por ejemplo, en el grabado icp, si el centro del campo magnético es demasiado fuerte y el borde es débil, causará una densidad de plasma central demasiado alta y una velocidad de grabado demasiado rápida; La desviación estándar de la distribución de la densidad de plasma en la obleas se puede reducir del 8% al 2% a través de la compensación de corriente de la bobina de borde.
Ajuste dinámico del campo magnético: para diferentes patrones de grabado (como áreas gráficas de alta densidad y áreas gráficas de baja densidad), ajuste la distribución del campo magnético en tiempo real (como controlar la corriente de la bobina a través de una fuente de alimentación programable) para evitar la "aglomeración de plasma" local - por ejemplo, al grabar ranuras de gran tamaño, la región de la ranura es fácil de atraer más iones debido a la acumulación de carga eléctrica, y debilitar dinámicamente el campo magnético de la región puede equilibrar la intensidad del bombardeo de iones.
3. diseño de la simetría geométrica de la Cámara
La estructura mecánica de la cámara debe evitar "ángulos muertos" o "campos eléctricos asimétricos" para garantizar una distribución sin perturbaciones del plasma:
Paralelismo y simetría de los electrodos: el paralelismo de los electrodos superior e inferior (ánodo / cátodo) debe controlarse dentro de 0,1 mm (a través de guías de precisión y dispositivos de calibración horizontal), y si los electrodos se inclinan, causará diferencias locales en la intensidad del campo eléctrico (como el aumento del campo eléctrico de borde), lo que provocará una tasa de grabado "borde rápido y Centro lento". Además, el diámetro del electrodo debe ser ligeramente superior al de la obleas (por ejemplo, cuando el diámetro de la obleas es de 300mm, el diámetro del electrodo es de 320mm), lo que reduce la "atenuación del campo eléctrico del borde".
Evitar la contaminación metálica y la acumulación de carga eléctrica: las paredes interiores y los componentes de la Cámara (como los aspersores y los anillos de revestimiento) deben estar recubiertos con materiales inertes (como los recubrimientos de al o e y o) para evitar que los átomos metálicos contaminen las muestras después de ser salpicados por plasma, reduciendo al mismo tiempo la acumulación desigual de carga eléctrica en la pared (la acumulación de carga eléctrica distorsiona el campo eléctrico local).