Przedsiębiorstwo Badań i Produkcji Elektronicznych Urządzeń Specjalnego Procesu (SPE ESTO JSC) przeszło do ostatniego etapu projektu produkcji urządzeń do trawienia plazmowego do masowej produkcji VLSI na poziomie 65-28 nanometrów. Realizacja projektu rozpoczęła się w 2016 roku przy wsparciu finansowym Ministerstwa Przemysłu i Handlu Federacji Rosyjskiej.

Głównym modułem technologicznym urządzenia jest unikalna komora procesowa (PC) do plazmowego chemicznego wytrawiania dielektryków, sprawdzona i zaakceptowana w nowoczesnej produkcji przemysłowej 300 mm. Na tej podstawie firma "NPP "ESTO" opracowała skalowany do 200 mm trawiarz (tlenek, azotek, polimery, low-k, p-Si, TSV, itp.) z nakładającym się zakresem wszystkich parametrów procesu, nieosiągalnym dla żadnego innego systemu przemysłowego na rynku.

Oryginalne źródło plazmy jest jedynym na świecie płaskim, wąskostrumieniowym (30-40 mm) generatorem plazmy procesowej sprzężonej indukcyjnie (ICP) znanym jako Groovy ICP. Wiadomo, że konwencjonalny generator plazmy indukcyjnie sprzężonej (ICP = Inductively Coupled Plasma), realizowany w dużej objętości, charakteryzuje się szerokim zakresem ciśnienia i mocy. A wąska szczelina gazowa, tj. minimalna objętość typowa dla plazmy sprzężonej pojemnościowo (CCP = Capacitively Coupled Plasma), gwarantuje najlepszą kontrolę kinetyczną składu gazu ze względu na krótki czas przebywania gazu w plazmie.

"Wyjątkowe źródło Groovy ICP łączy w sobie zalety obu podstawowych źródeł plazmy (ICP-CCP) w taki sposób, że wszystkie ich zalety są połączone, a wady wyrównane. Komputer PC z takim źródłem umożliwia realizację wszystkich procesów chemicznych plazmy w jednym podstawowym komputerze PC, zmieniając tylko wewnętrzne wyposażenie. Konfiguracja pojedynczego reaktora pozwala nam stworzyć kompletną linię reaktorów plazmowo-chemicznych i osiągnąć wysoką efektywność ekonomiczną w produkcji maszyn i wszechstronność technologii", wyjaśniła firma.

Cechy techniczne

Szeroki zakres parametrów procesowych jest zapewniony nie tylko w objętości wyładunku, ale również na powierzchni płytki. Moduł wyposażony jest w nowoczesny elektrostatyczny stół mocujący (ESC) z ceramiczną powierzchnią roboczą o wysokiej czystości umożliwiającą bezopłytkowe czyszczenie komory i uchwytu. Maksymalna moc do 5 kilowatów może być podawana na płytę.

Nadaje się do głębokiego i bardzo głębokiego wytrawiania styków o wysokim współczynniku kształtu w tlenku krzemu (FEOL - frontowa część linii), np. do urządzeń pamięciowych. Proces ten odbywa się przy małej mocy plazmy i dużej wyporności RF na płytce z różnymi maskami: fotorezystywną, amorficzną węglową, azotkiem krzemu, polikrzemem. Najwyższa prędkość wytrawiania tlenków w procesach BEOL (back end of line) takich jak zapalnik (fuse, pad) jest doprowadzana do produkcji do 2,8 mikrometrów na minutę.

Z drugiej strony, system umożliwia kontrolę szybkości trawienia warstwy atomowej do 40-50 angstremów na minutę przy małej mocy stronicowej na płytce, z najwyższą jednorodnością prędkości w całym waflu i jednorodnością krytycznych struktur rozmiaru.

Liczne zastosowania, takie jak rozcinanie i tworzenie masek stałych (tlenek, azotek, polikrzem, węgiel amorficzny) oraz usuwanie fotorezystencji są standardowymi procesami w specyfikacji procesu komputerowego.

Dostępna jest również biblioteka procesów wytrawiania z szybkością krzemu dla aplikacji CMOS i MEMS.

Właściwości urządzenia

W odróżnieniu od europejskich producentów urządzeń małoseryjnych o niekontrolowanym zanieczyszczeniu komórek, moduł 300mm został przetestowany przemysłowo zgodnie z normami SEMI. Opracowana przez ESTO wersja 200mm PC jest wdrażana w niezawodnej technologii produkcji masowej.

Komora próżniowa wykonana jest z anodyzowanego aluminium monoblokowego i posiada centralną ewakuację zapewnioną przez pełną symetrię przestrzeni roboczej, podwójną termostabilizowaną ścianę komory, co zapewnia wysoką jednorodność i powtarzalność procesów. Źródło plazmy wykonane jest z monokrystalicznego krzemu, kwarcu lub ceramiki w zależności od przeznaczenia komputera.

Unikalną kombinacją właściwości Groovy ISP jest jego zdolność do niezależnego i jednoczesnego ustawiania zarówno fizycznych jak i chemicznych warunków procesu w kierunku promieniowym.

"Jest to jedyne źródło przemysłowe na świecie, które pozwala na jednoczesną lokalną kontrolę gęstości plazmy i składu chemicznego wzdłuż promienia płytki. Technologowie są w stanie realizować procesy o wcześniej nieosiągalnych kombinacjach parametrów: gradient prędkości procesu wzdłuż promienia płytki może być zmieniany przy niezmiennych zewnętrznych parametrach wylotu (całkowita moc RF, ciśnienie, natężenie przepływu gazu). W ten sposób można osiągnąć najszersze możliwe okno parametrów procesu i łatwo osiągnąć jednorodność procesu nad płytą. Co więcej, komputer pozwala na dowolne wklęsłe i wypukłe rozkłady prędkości procesowych na płycie", wyjaśniła firma.

Komputer jest przystosowany do szybkiego usuwania fotorezystorów po wytrawieniu, a także posiada funkcję samooczyszczania. Dostępna jest kontrola impulsowa zarówno gęstości plazmy, jak i energii jonów dodatnich.

Komputer PC jako system wolnostojący może być wyposażony w wiele różnych ładowarek płyt próżniowych, w tym ładowarek płyt kasetowych. Wariant minimalny to ręczna bramka załadowcza, wariant maksymalny to automatyczny system klastrowy z jednym, dwoma lub trzema komputerami PC i modułem SMIF z przodu.