L'uniformité de la gravure est l'un des principaux indicateurs du processus de gravure au plasma, qui affecte directement la performance et la performance des dispositifs semi - conducteurs et nécessite généralement un contrôle collaboratif multidimensionnel à partir de la distribution du plasma, des paramètres du processus, de la conception du matériel, de l'état de l'échantillon et de la maintenance de la chambre. Voici une analyse à partir de stratégies de contrôle spécifiques:
La densité du plasma, l'énergie ionique et la distribution des groupes actifs sont à la base de la détermination de l'uniformité de la gravure, nécessitant une régulation précise grâce à un système RF, une assistance par champ magnétique et une conception de symétrie de chambre.
1. Contrôle raffiné du système de radiofréquence (RF)
La puissance RF est la force motrice principale de la génération de plasma, dont la stabilité et la distribution affectent directement l'uniformité du plasma:
Contrôle de la stabilité de la puissance: l'utilisation d'une alimentation RF de haute précision (telle que ± 0,1% de précision de fluctuation de puissance) avec un réseau d'adaptation automatique (automatchingnetwork) compense en temps réel les changements d'impédance à l'intérieur de la Chambre (en raison de changements dans l'état de l'échantillon, la composition du gaz) et évite le plasma local "éteint" ou "trop fort". Par exemple, dans la Gravure ionique réactive (rie), la désadaptation d'impédance peut entraîner une diminution de la densité du plasma au bord de la plaquette, un écart de vitesse de gravure pouvant atteindre plus de 10%, et la vitesse de réponse du réseau d'adaptation doit être contrôlée à l'ordre de la milliseconde.
Régulation synergique RF Multi - fréquence: avec un système RF bi - fréquence (par exemple 13,56 MHz + 2 MHz) ou tri - fréquence, les hautes fréquences (par exemple 13,56 MHz) contrôlent principalement la densité du plasma (affectant la vitesse de gravure) et les basses fréquences (par exemple 2 MHz) contrôlent l'énergie de bombardment ionique (affectant la directivité de gravure). En ajustant le rapport de puissance à différentes fréquences, on peut optimiser respectivement « l'uniformité de densité» et « l'uniformité d'énergie» - par exemple, la différence de densité de plasma entre le Centre de la plaquette et les bords - et l'écart de densité peut être réduit à 3% près en augmentant le rapport de puissance à haute fréquence dans les zones de bord (par exemple, en utilisant des électrodes RF divisées).
2. Confinement plasma assisté par champ magnétique
Pour la gravure plasma haute densité (par exemple, gravure ECR, gravure ICP), le champ magnétique peut contraindre le Mouvement des électrons par la force de Lorentz, améliorant l'uniformité de la densité plasma:
Optimisation de l'intensité et de la distribution du champ magnétique: un « système de champ magnétique uniforme» composé de plusieurs groupes de bobines est utilisé pour ajuster le courant de la bobine par simulation, telle que la simulation de champ magnétique comsol, de sorte que l'intensité du champ magnétique à l'intérieur de la Chambre s'écarte de ≤ 5%. Par exemple, dans la gravure ICP, si le Centre du champ magnétique est trop fort et le bord est faible, cela entraînera une densité de plasma centrale trop élevée et une vitesse de gravure trop rapide; Grâce à la compensation de courant de la bobine de bord, l'écart - type de distribution de densité de plasma à l'intérieur de la plaquette peut être réduit de 8% à 2%.
Ajustement dynamique du champ magnétique: pour différents motifs de gravure (tels que les zones graphiques à haute densité par rapport aux zones graphiques à faible densité), ajustez la distribution du champ magnétique en temps réel (par exemple, contrôler le courant de la bobine via une alimentation Programmable) pour éviter une « agrégation plasma» locale – par exemple, lors de la gravure de tranchées de grande taille, la zone de tranchée est susceptible d’attirer plus d’ions en raison de l’accumulation de charge, l’affaiblissement dynamique de la zone. Champ magnétique peut équilibrer l’intensité du bombardment ionique.
3. Conception de la symétrie géométrique de la chambre
La structure mécanique de l'enceinte doit éviter les "angles morts" ou les "champs électriques asymétriques" assurant une distribution sans perturbation du plasma:
Parallélisme et symétrie des électrodes: le parallélisme des électrodes supérieure et inférieure (Anode / Cathode) doit être contrôlé à moins de 0,1 mm (réalisé par un guide de précision et un dispositif d'étalonnage horizontal), si les électrodes sont inclinées, cela entraînera des différences locales d'intensité du champ électrique (telles que l'augmentation du champ électrique de bord), déclenchant un taux de gravure "bord rapide, Centre lent". En outre, le diamètre de l'électrode doit être légèrement supérieur à celui de la plaquette (par exemple, diamètre de l'électrode 320 mm pour un diamètre de plaquette de 300 mm), ce qui réduit l'atténuation du champ électrique de bord.
Évitez la contamination métallique et l'accumulation de charge: les parois internes et les composants de la Chambre (par exemple, les têtes de pulvérisation, les bagues de revêtement) doivent utiliser des matériaux inertes (par exemple, revêtements al₂o₃, y₂o₃) pour empêcher la contamination de l'échantillon après la pulvérisation d'atomes de métal par le plasma, tout en réduisant l'accumulation inégale de charge sur les parois (l'accumulation de charge peut fausser le champ électrique local).