از اثبات مفهوم (POC) تا تولید با حجم بالا (HVM)

بزارد سه مرحله از توسعه فناوری اچ را شرح داد:

1. تعیین ماده اچ، گاز و لایه های کمکی مورد نیاز برای اچ.

2. نشان دادن توانایی حذف کامل فیلم ها در محدوده مشخص شده و دستیابی به یکنواختی روی ویفر.

3. تعیین چگونگی تکرار فرآیند بر روی هزاران تراشه در تولید با حجم بالا (HVM) با بازده بالا و رانش کم.

معمولاً مهندسان ماهر اچینگ و ادغام دو مرحله اول توسعه را انجام می دهند. مرحله سوم به تخصص مهندسی نیاز دارد، اما یادگیری ماشین می تواند مفید باشد.

بزارد می گوید: «یادگیری ماشین و تجزیه و تحلیل داده ها معمولاً فقط در مرحله سوم مفید هستند. "بسیار قدرتمند است زیرا می تواند به حجم زیادی از داده ها دسترسی داشته باشد و میلیون ها تعامل کوچک و ساده را درک کند. بنابراین درک آن برای مغز انسان بسیار دشوار است، اما مدیریت آن برای برنامه های کامپیوتری آسان تر است. با این حال، هنگام معامله با کاربردهای جدید، اچ کردن مواد جدید، یا سناریوهای ادغام جدید، هیچ پیشرفتی نسبت به انسان نشان نداده است."

استفاده از یادگیری ماشین نیز به هزینه های ساخت مربوط می شود زیرا مرحله سوم شامل هزاران ویفر است که مرتبه بزرگی از تعداد مورد استفاده در مراحل اول و دوم است.

بارت فینچ، مدیر ارشد گروه محصولات Etch در Lam Research، مسیر فرآیند جدید را به عنوان به دست آوردن اعتبار مفهومی از جریان نامی فرآیند و طرحبندی و توسعه یک یا چند دستگاه کار بر روی ویفر توصیف کرد. این اثبات مفهوم (POC) سپس به تیم توسعه محصول در کارخانه ویفر منتقل می شود تا فرآیند را افزایش داده و بازده را افزایش دهد.

فینچ گفت: "میزان کار مورد نیاز برای تبدیل تایید مفهوم اسمی به محصولات سودآور و سودآور اغلب دست کم گرفته می شود و در نتیجه شکاف قابل توجهی در سوددهی ایجاد می شود. مدل سازی پنجره فرآیند تلاش می کند این شکاف را با معرفی تغییرات فاب در مراحل اولیه توسعه پر کند. راه یابی." او پیشنهاد کرد که طراحی مجازی آزمایشات (DOE) و تجزیه و تحلیل چند پارامتری مبتنی بر مونت کارلو را می توان برای شبیه سازی تغییرات مورد انتظار و آزمایش POC استفاده کرد.

فینچ افزود: «مدلسازی پنجره فرآیند میتواند به سؤالاتی مانند «چقدر CD یا تغییرپذیری را برای دستیابی به کمترین عملکرد و بازده دستگاه باید حفظ کنم؟» پاسخ دهد؟ ما شبیه سازی بیش از یک میلیون ویفر مجازی را برای آزمایش پنجره فرآیند در عرض چند روز تکمیل کردیم که دستیابی به آن در زندگی واقعی غیرممکن است."

پارامترهای متعدد بر نرخ اچ، مشخصات و گزینش پذیری تأثیر می گذارند. یکی از عوامل کلیدی دما است. بنجامین وینسنت، مدیر ارشد فرآیند نیمه هادی و مهندسی یکپارچه سازی در Lam Research، اظهار داشت که مشتریان می توانند تأثیرات حرارتی را بر سرعت اچینگ، انتخاب پذیری و پروفیل مشاهده کنند. همه این پارامترها بر راندمان دستگاه و بهره وری فاب ویفر تأثیر می گذارد. او معتقد است که شبیهسازی زمانی میتواند مفید باشد که یک مرحله فرآیند دارای تنظیمات ممکن چندگانه باشد (یک فضای فرآیند بزرگ) یا زمانی که نتایج پاییندستی آن مرحله بسیار غیرقابل پیشبینی باشد.

الکس گورموش، مدیر بازاریابی محصول در شرکت زیرمجموعه Lam Research، Esgee Technologies، خاطرنشان کرد: «فرایند اچ کردن به دمای سطح تراشه بستگی دارد که تحت تأثیر شارهای حرارتی مختلف از جمله هدایت حرارتی، انرژی ضربه یون، واکنشهای سطحی و تشعشعات پلاسما قرار میگیرد. شار حرارتی." او همچنین توضیح داد: "بنابراین، یک مدل پلاسما باید تمام این ویژگی های فیزیکی را برای توصیف دقیق تغییرات دما در سطح تراشه ترکیب کند. نرم افزار شبیه سازی فرآیند به ما امکان می دهد طیف وسیعی از ویژگی های اچ را مدل سازی کنیم، و ما را قادر می سازد تا نتایج بهتر اچ را سریعتر به دست آوریم. توانایی مشتریان خود را برای افزایش یا بهینه سازی بازده تولید تسریع کنیم."

دستیابی به زمان بندی دقیق در فرآیند اچینگ

برای هندسه های محکم تر و لایه های نازک تر، تعادل بین نرخ اچ و کنترل خوب بر سایر پارامترهای عملیاتی مورد نیاز است.

فینچ اظهار داشت: با کوچک شدن قوانین طراحی، بسیاری از فرآیندهای اچ در حال انتقال به مراحل بسیار سریع فرآیند اچ پلاسما هستند که نیاز به کنترل بسیار دقیق همه ورودیهای واکنش: توان، فشار، شیمی و دما دارد. وی خاطرنشان کرد که روند بهینه سازی رفتار پالس پلاسما نیز وجود دارد که در آن نسبت های خاص یون به خنثی تولید می شود و سپس محصولات جانبی پاک می شوند. "مدل سازی پیشرفته این سناریو برای افزایش بیشتر تجهیزات حیاتی است."

سازندگان سیستم های اچینگ مدتی است که از نرم افزار مدل سازی برای سرعت بخشیدن به توسعه گره بعدی یا افزایش بازده تولید استفاده می کنند. با توجه به پیچیدگی این فرآیند و همه متغیرهای آن، این تعجب آور نیست.

فینچ گفت: «به سادگی زمان کافی یا ویفرهای کافی در طول توسعه فناوری گره بعدی برای انجام همه آزمایشهای فرآیندی ممکن وجود ندارد.» "تعداد مجموعههای پیکربندی تجهیزات اچ میتواند میلیونها یا حتی میلیاردها باشد، که توسعه کامل ویفر را با تمام امکانات فرآیند غیرممکن میکند."

البته همه مدل های خوب روی تراشه های واقعی تایید می شوند. فینچ میگوید: «یک مدل خوب باید پیشبینیکننده باشد و باید مشکلات خاصی را که کاربران میخواهند حل شوند، بررسی کند.» "داده های واقعی واقعی باید هر بار که یک فرآیند یا تغییر طراحی بر اساس کار شبیه سازی شده توصیه می شود، نتایج توصیه شده را منعکس کند. در مورد ما، ما توانستیم تاثیر تغییرات فرآیند را با استفاده از نتایج مبتنی بر مدل به طور دقیق پیش بینی کنیم و به سرعت فرآیند دشوار و توسعه فناوری را حل کنیم. مسائل."

تامین کنندگان ابزار همچنین در حال توسعه فرآیندهای اچینگ پیشرفته هستند تا خطوط تولید خود را محکم تر ادغام کنند و فرآیندهای سطح دو ماسک (دو مرحله لیتوگرافی) را به یک فرآیند تبدیل کنند و در نتیجه فرآیند را ساده کرده و هزینه ها را کاهش دهند.

بزارد گفت: «شرکتها سختافزار موجود را برای پیچیدهتر کردن چاقوهای ارتش سوئیس بهسازی نکردهاند، بلکه فناوریهایی را برای کاربردهای خاص، مانند سیستمهای جدید برای حل مشکلات پیشرفته، معرفی کردهاند.» هدف این است که دو خط روبهرو به یکدیگر نزدیکتر شوند، که در حال حاضر به یک مرحله الگوبرداری خط و سپس یک ماسک برش نیاز دارند. "آنچه Applied Materials و دیگران معرفی میکنند، روشی برای حکاکی مستقیم در جهت افقی است." این فرآیند همچنین می تواند سوراخ های داخلی را بزرگ کند.

ادامه دارد...