De la prueba de concepto (POC) a la fabricación de gran volumen (HVM)

Bézard describió tres etapas en el desarrollo de la tecnología del grabado:

1. Determinar el agente de grabado, el gas y las capas auxiliares necesarias para el grabado.

2. Demostrar la capacidad de eliminar completamente películas dentro del rango especificado y lograr uniformidad en una oblea.

3. Determinar cómo repetir el proceso en miles de chips en fabricación de alto volumen (HVM) con alto rendimiento y baja deriva.

Por lo general, ingenieros expertos en grabado e integración se encargan de las dos primeras etapas del desarrollo. La tercera etapa requiere experiencia en ingeniería, pero el aprendizaje automático puede resultar útil.

"El aprendizaje automático y el análisis de datos normalmente sólo son útiles en la tercera etapa", afirmó Bézard. "Es muy poderoso porque puede acceder a una gran cantidad de datos y comprender millones de interacciones pequeñas y simples. Por lo tanto, es muy difícil de comprender para el cerebro humano, pero es más fácil de manejar para los programas de computadora. Sin embargo, cuando se trata Con nuevas aplicaciones, grabado de nuevos materiales o nuevos escenarios de integración, no ha mostrado ninguna mejora con respecto a los humanos".

El uso del aprendizaje automático también está relacionado con los costos de fabricación, ya que la tercera etapa involucra miles de obleas, que es un orden de magnitud mayor que el número utilizado en la primera y segunda etapas.

Barrett Finch, director senior del grupo de productos Etch en Lam Research, describió la nueva ruta del proceso como obtener la validación del concepto a partir del flujo y diseño nominal del proceso y desarrollar uno o más dispositivos de trabajo en una oblea. Esta prueba de concepto (POC) luego se transfiere al equipo de desarrollo de productos de la fábrica de obleas para ampliar el proceso y aumentar el rendimiento.

Finch dijo: "La cantidad de trabajo necesaria para transformar la verificación de conceptos nominales en productos rentables que generen ingresos a menudo se subestima, lo que resulta en una brecha significativa en la rentabilidad. El modelado de ventanas de procesos intenta cerrar esta brecha introduciendo variaciones fabulosas en las primeras etapas de desarrollo". encontrar caminos." Sugirió que se pueden utilizar el Diseño de Experimentos virtuales (DOE) y el análisis multiparamétrico basado en Monte Carlo para simular los cambios esperados y probar el POC.

Finch agregó: "El modelado de ventanas de proceso puede responder preguntas como: '¿Cuánto CD o variabilidad necesito mantener para lograr el rendimiento y el rendimiento más bajos del dispositivo?' Completamos simulaciones de más de un millón de obleas virtuales para pruebas de ventana de proceso en cuestión de días, algo imposible de lograr en la vida real".

Múltiples parámetros afectan la velocidad de grabado, el perfil y la selectividad. Un factor clave es la temperatura. Benjamin Vincent, gerente senior de ingeniería de integración y procesos de semiconductores en Lam Research, afirmó que los clientes pueden observar el impacto de los efectos térmicos en la velocidad, la selectividad y el perfil del grabado. Todos estos parámetros afectan el rendimiento del dispositivo y la productividad de la fábrica de obleas. Él cree que la simulación puede ser particularmente útil cuando un paso del proceso tiene múltiples configuraciones posibles (un gran espacio de proceso) o cuando los resultados posteriores de ese paso son altamente impredecibles.

Alex Guermouche, director de marketing de productos de Esgee Technologies, filial de Lam Research, mencionó: "El proceso de grabado depende de la temperatura de la superficie del chip, que está influenciada por diversos flujos de calor, incluida la conducción térmica, la energía de impacto de iones, las reacciones de la superficie y la radiación de plasma. flujo de calor." Explicó además: "Por lo tanto, un modelo de plasma debe incorporar todas estas características físicas para describir con precisión la variación de temperatura en la superficie del chip. El software de simulación de procesos nos permite modelar una variedad de atributos de grabado, lo que nos permite obtener mejores resultados de grabado más rápido y acelerar la capacidad de nuestros clientes para aumentar u optimizar el rendimiento de la producción".

Lograr una sincronización precisa en el proceso de grabado.

Para geometrías más ajustadas y películas más delgadas, se requiere un equilibrio entre la tasa de grabado y un buen control sobre otros parámetros operativos.

Finch afirmó: "A medida que las reglas de diseño se reducen, muchos procesos de grabado están pasando a pasos de proceso de grabado con plasma muy rápidos que requieren un control muy preciso de todas las entradas de reacción: potencia, presión, química y temperatura". Señaló que también existe una tendencia hacia la optimización del comportamiento del pulso del plasma, donde se generan proporciones específicas de iones a neutros y luego se eliminan los subproductos. "El modelado avanzado de este escenario es fundamental para ampliar aún más el equipo".

Los fabricantes de sistemas de grabado llevan algún tiempo utilizando software de modelado para acelerar el desarrollo del siguiente nodo o aumentar el rendimiento de la producción. Dada la complejidad de este proceso y todas sus variables, esto no es sorprendente.

Finch dijo: "Simplemente no hay suficiente tiempo ni suficientes obleas durante el desarrollo de la siguiente tecnología de nodo para llevar a cabo todos los experimentos de proceso posibles". "El número de conjuntos de configuraciones de equipos de grabado puede ser de millones o incluso miles de millones, lo que hace imposible el desarrollo completo de obleas con todas las posibilidades de proceso".

Por supuesto, todos los buenos modelos están validados en chips reales. Finch dijo: "Un buen modelo debe ser predictivo y debe abordar problemas específicos que los usuarios quieren resolver". "Los datos reales de la fábrica deben reflejar los resultados recomendados cada vez que se recomienda un cambio de proceso o diseño basado en un trabajo simulado. En nuestro caso, pudimos predecir con precisión el impacto de los cambios en el proceso utilizando resultados basados en modelos y resolver rápidamente procesos difíciles y desarrollo de tecnología. asuntos."

Los proveedores de herramientas también están desarrollando procesos de grabado avanzados para integrar más estrechamente sus líneas de producción y convertir procesos de dos niveles de máscara (dos pasos de litografía) en un solo proceso, simplificando así el proceso y reduciendo costos.

Bézard dijo: "Las empresas no han modernizado el hardware existente para hacer que las navajas suizas sean más sofisticadas, sino que han introducido tecnologías adaptadas a aplicaciones específicas, como nuevos sistemas para resolver problemas de vanguardia". El objetivo es acercar las dos líneas enfrentadas, lo que actualmente requiere un paso de patrón de líneas y luego una máscara de corte. "Lo que Applied Materials y otros están introduciendo es un método de grabado directo en dirección horizontal". Este proceso también puede agrandar los agujeros pasantes.

Continuará...