selektywność i kontrola kosztów w procesach trawienia

Od dowodu koncepcji (POC) do produkcji wielkoseryjnej (HVM)

Bézard opisał trzy etapy rozwoju technologii trawienia:

1. Określenie środka trawiącego, gazu i warstw pomocniczych niezbędnych do trawienia.

2. Wykazanie możliwości całkowitego usunięcia folii w określonym zakresie i uzyskania jednorodności na płytce.

3. Określenie sposobu powtórzenia procesu na tysiącach chipów w produkcji wielkoseryjnej (HVM) z wysoką wydajnością i niskim dryftem.

Zwykle wykwalifikowani inżynierowie zajmujący się trawieniem i integracją zajmują się pierwszymi dwoma etapami rozwoju. Trzeci etap wymaga wiedzy inżynierskiej, ale pomocne może być uczenie maszynowe.

„Uczenie maszynowe i analiza danych są zazwyczaj przydatne dopiero na trzecim etapie” – powiedział Bézard. „Jest bardzo potężny, ponieważ może uzyskać dostęp do dużej ilości danych i zrozumieć miliony drobnych i prostych interakcji. Dlatego ludzki mózg jest bardzo trudny do zrozumienia, ale łatwiej jest nim zarządzać programom komputerowym. Jednak w przypadku dzięki nowym zastosowaniom, trawieniu nowych materiałów lub nowym scenariuszom integracji nie wykazał żadnej poprawy w stosunku do ludzi”.

Zastosowanie uczenia maszynowego wiąże się również z kosztami produkcji, ponieważ w trzecim etapie wykorzystuje się tysiące płytek, czyli o rząd wielkości więcej niż liczba wykorzystana w pierwszym i drugim etapie.

Barrett Finch, starszy dyrektor grupy produktów Etch w Lam Research, opisał nową ścieżkę procesu jako uzyskanie walidacji koncepcji na podstawie nominalnego przepływu i układu procesu oraz opracowanie jednego lub większej liczby działających urządzeń na płytce. Ten dowód koncepcji (POC) jest następnie przekazywany zespołowi ds. rozwoju produktu w fabryce płytek w celu zwiększenia skali procesu i zwiększenia wydajności.

Finch powiedział: „Ilość pracy wymagana do przekształcenia weryfikacji nominalnej koncepcji w dochodowe produkty generujące dochód jest często niedoceniana, co skutkuje znaczną luką w rentowności. Modelowanie okien procesowych próbuje wypełnić tę lukę poprzez wprowadzenie modyfikacji fabrycznych na wczesnych etapach rozwoju Znalezienie drogi." Zasugerował, że do symulacji oczekiwanych zmian i przetestowania POC można zastosować wirtualny projekt eksperymentów (DOE) i analizę wieloparametrową opartą na metodzie Monte Carlo.

Finch dodał: „Modelowanie okien procesowych może odpowiedzieć na pytania takie jak: «Jak dużo CD lub zmienności muszę zachować, aby osiągnąć najniższą wydajność i wydajność urządzenia?». W ciągu kilku dni wykonaliśmy symulacje ponad miliona wirtualnych płytek do testów okien procesowych, czego nie da się osiągnąć w prawdziwym życiu.”

Wiele parametrów wpływa na szybkość, profil i selektywność trawienia. Jednym z kluczowych czynników jest temperatura. Benjamin Vincent, starszy menedżer ds. inżynierii procesów i integracji półprzewodników w Lam Research, stwierdził, że klienci mogą obserwować wpływ efektów termicznych na szybkość, selektywność i profil trawienia. Wszystkie te parametry wpływają na wydajność urządzenia i produktywność fabryki płytek. Uważa, że symulacja może być szczególnie przydatna, gdy etap procesu ma wiele możliwych konfiguracji (duża przestrzeń procesu) lub gdy dalsze wyniki tego etapu są wysoce nieprzewidywalne.

Alex Guermouche, menedżer ds. marketingu produktów w spółce zależnej Lam Research, Esgee Technologies, wspomniał: „Proces trawienia zależy od temperatury powierzchni chipa, na którą wpływają różne strumienie ciepła, w tym przewodnictwo cieplne, energia uderzenia jonów, reakcje powierzchniowe i promieniowanie plazmowe. strumień ciepła." Wyjaśnił dalej: „Dlatego model plazmowy musi uwzględniać wszystkie te cechy fizyczne, aby dokładnie opisać zmiany temperatury na powierzchni chipa. Oprogramowanie do symulacji procesu pozwala nam modelować szereg atrybutów trawienia, co pozwala nam szybciej i szybciej uzyskać lepsze wyniki trawienia. przyspieszyć zdolność naszych klientów do zwiększania lub optymalizacji wydajności produkcji.”

Osiągnięcie precyzyjnego czasu w procesie trawienia

W przypadku węższych geometrii i cieńszych folii wymagana jest równowaga pomiędzy szybkością trawienia a dobrą kontrolą nad innymi parametrami operacyjnymi.

Finch stwierdził: „W miarę kurczenia się zasad projektowania wiele procesów trawienia przechodzi w bardzo szybkie etapy trawienia plazmowego, które wymagają bardzo precyzyjnej kontroli wszystkich wejść reakcji: mocy, ciśnienia, składu chemicznego i temperatury”. Zauważył, że istnieje również tendencja do optymalizacji zachowania impulsu plazmy, w ramach której generowane są określone stosunki jonów do neutralnych, a następnie usuwane są produkty uboczne. „Zaawansowane modelowanie tego scenariusza ma kluczowe znaczenie dla dalszego zwiększania skali sprzętu”.

Producenci systemów wytrawiających od jakiegoś czasu korzystają z oprogramowania do modelowania, aby przyspieszyć rozwój kolejnego węzła lub zwiększyć wydajność produkcji. Biorąc pod uwagę złożoność tego procesu i wszystkie jego zmienne, nie jest to zaskakujące.

Finch powiedział: „Po prostu nie ma wystarczającej ilości czasu lub płytek podczas opracowywania technologii następnego węzła, aby przeprowadzić wszystkie możliwe eksperymenty procesowe”. „Liczba zestawów konfiguracji sprzętu do wytrawiania może sięgać milionów, a nawet miliardów, co uniemożliwia pełne opracowanie płytek przy wszystkich możliwościach procesu”.

Oczywiście wszystkie dobre modele są sprawdzane na rzeczywistych chipach. Finch powiedział: „Dobry model powinien mieć charakter predykcyjny i powinien uwzględniać konkretne problemy, które użytkownicy chcą rozwiązać”. „Rzeczywiste dane fabryki powinny odzwierciedlać zalecane wyniki za każdym razem, gdy zalecana jest zmiana procesu lub projektu na podstawie symulowanej pracy. W naszym przypadku byliśmy w stanie dokładnie przewidzieć wpływ zmian w procesie, korzystając z wyników opartych na modelach, i szybko rozwiązać trudne problemy związane z rozwojem procesów i technologii kwestie."

Dostawcy narzędzi opracowują również zaawansowane procesy trawienia, aby ściślej zintegrować swoje linie produkcyjne i przekształcić procesy na poziomie dwóch masek (dwa etapy litografii) w jeden proces, upraszczając w ten sposób proces i redukując koszty.

Bézard powiedział: „Firmy nie modernizowały istniejącego sprzętu, aby uczynić szwajcarskie noże wojskowe bardziej wyrafinowanymi, ale wprowadziły technologie dostosowane do konkretnych zastosowań, takie jak nowe systemy do rozwiązywania najnowocześniejszych problemów”. Celem jest zbliżenie do siebie dwóch linii skierowanych ku sobie, co obecnie wymaga etapu tworzenia linii, a następnie maski cięcia. „To, co wprowadzają Applied Materials i inni, to metoda bezpośredniego trawienia w kierunku poziomym”. W procesie tym można również powiększyć otwory przelotowe.

Ciąg dalszy nastąpi...