Die Plasmagraviermaschine ist eine Schlüsselausrüstung für den Transfer feiner Grafiken in der Halbleiterherstellung. Ihr Arbeitsprinzip basiert auf der Synergie von Plasmaphysik und chemischen Reaktionen. Die folgenden Kernprinzipien, Schlüsselkomponenten und Prozessparameter werden detailliert analysiert:
1. Kernprinzip der Plasmagravur: Synergie zwischen physikalischer und chemischer gravur
1. Entstehung und Eigenschaften des Plasmas
Erzeugungsmechanismus: Durch Energiequellen wie Funkfrequenz (RF), Mikrowelle oder Induktionskopplung (ICP) werden Erosionsgase (wie CF4, Cl₂, O₂ usw.) im Vakuumkörper ionisiert, um ein Plasma aus Ionen, Elektronen, freien Radikalen und neutralen Partikeln zu bilden.
Schlüsseleigenschaften: Hochenergetische Ionen im Plasma (z.B. F+, Cl+) bombardieren unter der Wirkung eines elektrischen Feldes die Oberfläche des Materials (physikalische Erosion), während aktive freie Radikale (z.B. CF3, Cl) mit dem Material chemisch reagieren, um flüchtige Produkte zu erzeugen (chemische Erosion).
Synergie zwischen physikalischem und chemischem Gravur
Physikalische Gravur: Ionenbombardierung ermöglicht es Materialatomen, ausreichende Energie von der Oberfläche zu erhalten, gekennzeichnet durch eine starke Gravurrichtung (vertikale Gravur), die geeignet ist, eine hohe Tiefenbreitenverhältnisstruktur zu bilden, aber schlechter selektiv ist (kleine Unterschiede in der Gravurgeschwindigkeit verschiedener Materialien).
Chemische Gravur: Freie Radikale reagieren chemisch mit Materialien, wie z. B. SiO₂ und F+ reagieren, um SiF4-Gas zu erzeugen, gekennzeichnet durch eine hohe Selektivität der Gravur, aber eine schwache Orientierung (homogene Gravur in jeder Richtung).
Synergievorteil: Durch die Einstellung der Plasmaparameter (z. B. Ionenergie, Konzentration freier Radikale) kann ein Gleichgewicht zwischen der "hohen Tiefenbreitenverhältnis-Gravur" und der "hohen selektiven Gravur" erzielt werden, um verschiedene Prozessanforderungen (z. B. Logisches Chip-Tor-Gravur, Speicherchip-Tiefloch-Gravur) zu erfüllen.
Typische Anwendungsszenarien und Unterschiede in der Gravurtechnik
1. Logische Chip-Herstellung
Tor-Gravur: Verwenden Sie eine hohe Tiefe-Breite-Verhältnis-Gravur (wie ICP-Technologie), durch hohe Ionenergie und präzise Temperaturregelung, vertikale Seitenwände (Abweichung < 1 °) zu bilden, um den kurzen Kanal-Effekt zu vermeiden.
Kontaktloch-Gravur: Eine hohe Selektivität (Gravur-Silizium-Siliziumoxid-Verhältnis > 10: 1) ist erforderlich, um die Unterlage vor Beschädigungen zu schützen.
2.3DNAND Speicherchip
Tiefe Loch-Gravur: Gravur Tiefe von mehreren Mikrometer (z. B. über 1000 Schichten 3DNAND Loch Tiefe > 5 μm), durch den "Gravur-Passivierung" Zyklus-Prozess (z. B. Bosch-Prozess), mit CF4 / O₂ und C4F8 wechselnde Eintritt, die Bildung der Seitenwand Passivierungsschicht, um den Zusammenbruch der Lochwand zu verhindern.
3. Herstellung von Leistungsgeräten
Siliziumcarbid (SiC) -Gravur: Aufgrund der hohen Materialhärte ist eine hohe Energie-Ionenbombardierung erforderlich (z. B. mit Ar + Ionen), die chemische Gravur in Kombination mit Cl₂-Gas verstärkt, und die Gravurgeschwindigkeit kann über 100 nm / min erreichen.
Zusammenfassung
Das Arbeitsprinzip der Plasmagraviermaschine besteht darin, die präzise Synergie zwischen physikalischem und chemischem Gravum durch Plasmaregulierung zu erreichen. Sein technologischer Kern besteht in der präzisen Steuerung von Systemen wie Stromversorgung, Gas, Vakuum und anderen, um die Gravumgeschwindigkeit, Selektivität und Richtung in verschiedenen Anwendungsszenarien auszugleichen. Da sich der Halbleiterprozess zu Knoten unter 3 nm entwickelt, entwickelt sich die Gravurtechnologie in Richtung höherer Genauigkeit, weniger Schäden und Intelligenz, was zu einem der Schlüsselstücke zur Unterstützung der Fortsetzung des Moorer Gesetzes wird.