Konsept Kanıtından (POC) Yüksek Hacimli Üretime (HVM)

Bézard, aşındırma teknolojisinin gelişiminin üç aşamasını anlattı:

1. Aşındırma için gerekli aşındırma maddesi, gaz ve yardımcı katmanların belirlenmesi.

2. Belirtilen aralık dahilindeki filmleri tamamen çıkarma ve bir levha üzerinde tekdüzelik sağlama yeteneğinin gösterilmesi.

3. Yüksek hacimli üretimde (HVM) yüksek verim ve düşük sapma ile binlerce çip üzerinde prosesin nasıl tekrarlanacağının belirlenmesi.

Genellikle yetenekli gravür ve entegrasyon mühendisleri geliştirmenin ilk iki aşamasını ele alır. Üçüncü aşama mühendislik uzmanlığı gerektirir ancak makine öğrenimi faydalı olabilir.

Bézard, "Makine öğrenimi ve veri analizi genellikle yalnızca üçüncü aşamada faydalıdır" dedi. "Çok güçlü çünkü çok büyük miktarda veriye ulaşabiliyor ve milyonlarca küçük ve basit etkileşimi anlayabiliyor. Dolayısıyla insan beyninin kavraması çok zor ama bilgisayar programlarının yönetmesi daha kolay. Ancak uğraşırken yeni uygulamalarla, yeni malzemelerin aşındırılmasıyla veya yeni entegrasyon senaryolarıyla insanlara göre herhangi bir gelişme göstermedi."

Makine öğreniminin kullanımı aynı zamanda üretim maliyetleriyle de ilişkilidir, çünkü üçüncü aşama binlerce levhayı içerir; bu, birinci ve ikinci aşamalarda kullanılan sayıdan çok daha büyüktür.

Lam Research'teki Etch Ürün Grubu Kıdemli Direktörü Barrett Finch, yeni süreç yolunu, nominal süreç akışı ve düzeninden konsept doğrulamanın elde edilmesi ve bir levha üzerinde bir veya daha fazla çalışma cihazının geliştirilmesi olarak tanımladı. Bu kavram kanıtı (POC), daha sonra süreci büyütmek ve verimi artırmak için levha fabrikasındaki ürün geliştirme ekibine aktarılır.

Finch şunları söyledi: "Nominal konsept doğrulamasını kârlı, gelir üreten ürünlere dönüştürmek için gereken iş miktarı çoğu zaman hafife alınıyor, bu da kârlılıkta önemli bir boşluğa neden oluyor. Süreç pencere modellemesi, geliştirmenin ilk aşamalarına fab varyasyonları getirerek bu açığı kapatmaya çalışıyor. yol bulma." Beklenen değişiklikleri simüle etmek ve POC'yi test etmek için sanal Deney Tasarımının (DOE) ve Monte Carlo tabanlı çok parametreli analizin kullanılabileceğini öne sürdü.

Finch şunu ekledi: "Süreç penceresi modelleme, 'En düşük cihaz performansını ve verimi elde etmek için ne kadar CD veya değişkenliği korumam gerekiyor?' gibi sorulara yanıt verebilir. Proses penceresi testi için bir milyondan fazla sanal plakanın simülasyonunu birkaç gün içinde tamamladık ki bu, gerçek hayatta başarılması imkansızdır."

Çoklu parametreler aşındırma hızını, profilini ve seçiciliğini etkiler. Önemli faktörlerden biri sıcaklıktır. Lam Research Yarı İletken Proses ve Entegrasyon Mühendisliği Kıdemli Müdürü Benjamin Vincent, müşterilerin termal etkilerin aşındırma hızı, seçicilik ve profil üzerindeki etkisini gözlemleyebileceğini belirtti. Tüm bu parametreler cihazın verimini ve levha fabrikasının üretkenliğini etkiler. Simülasyonun, bir süreç adımının birden fazla olası konfigürasyona sahip olduğu (büyük bir süreç alanı) veya bu adımın aşağı yönlü sonuçlarının oldukça öngörülemez olduğu durumlarda özellikle yararlı olabileceğine inanıyor.

Lam Research'ün yan kuruluşu Esgee Technologies Ürün Pazarlama Müdürü Alex Guermouche şunları söyledi: "Aşındırma işlemi, termal iletim, iyon darbe enerjisi, yüzey reaksiyonları ve plazma radyasyonu dahil olmak üzere çeşitli ısı akışlarından etkilenen çipin yüzey sıcaklığına bağlıdır. Isı akısı." Ayrıca şöyle açıkladı: "Bu nedenle, bir plazma modelinin, çip yüzeyindeki sıcaklık değişimini doğru bir şekilde tanımlamak için tüm bu fiziksel özellikleri içermesi gerekir. Proses simülasyon yazılımı, bir dizi aşındırma özelliğini modellememize olanak tanıyarak daha iyi aşındırma sonuçlarını daha hızlı ve daha hızlı elde etmemizi sağlar. Müşterilerimizin üretim verimini artırma veya optimize etme becerisini hızlandırıyoruz."

Aşındırma işleminde hassas zamanlamaya ulaşmak

Daha sıkı geometriler ve daha ince filmler için aşındırma hızı ile diğer çalışma parametreleri üzerinde iyi kontrol arasında bir denge gereklidir.

Finch şunu belirtti: "Tasarım kuralları küçüldükçe, birçok aşındırma işlemi, tüm reaksiyon girdilerinin (güç, basınç, kimya ve sıcaklık) son derece hassas kontrolünü gerektiren çok hızlı plazma aşındırma işlemi adımlarına geçiş yapıyor." Ayrıca, belirli iyon-nötr oranlarının üretildiği ve ardından yan ürünlerin temizlendiği plazma darbe davranışını optimize etmeye yönelik bir eğilim olduğunu da belirtti. "Bu senaryonun gelişmiş modellemesi, ekipmanın ölçeğini daha da büyütmek için kritik öneme sahiptir."

Aşındırma sistemi üreticileri, bir sonraki düğümün gelişimini hızlandırmak veya üretim verimini artırmak için bir süredir modelleme yazılımı kullanıyor. Bu sürecin karmaşıklığı ve tüm değişkenleri göz önüne alındığında, bu şaşırtıcı değil.

Finch, "Bir sonraki düğüm teknolojisinin geliştirilmesi sırasında olası tüm süreç deneylerini gerçekleştirmek için yeterli zaman veya yeterli yonga yok" dedi. "Aşındırma ekipmanı konfigürasyon setlerinin sayısı milyonlarca, hatta milyarlarca olabilir, bu da tüm proses olasılıklarıyla tam plaka geliştirmeyi imkansız hale getirir."

Elbette tüm iyi modeller gerçek çipler üzerinde doğrulanmıştır. Finch, "İyi bir model öngörücü olmalı ve kullanıcıların çözülmesini istediği belirli sorunları ele almalıdır" dedi. "Simüle edilmiş çalışmaya dayalı olarak bir süreç veya tasarım değişikliği önerildiğinde, gerçek fabrika verileri, önerilen sonuçları yansıtmalıdır. Bizim durumumuzda, model tabanlı sonuçları kullanarak süreç değişikliklerinin etkisini doğru bir şekilde tahmin edebildik ve zorlu süreç ve teknoloji geliştirmeyi hızlı bir şekilde çözebildik. sorunlar."

Alet tedarikçileri ayrıca üretim hatlarını daha sıkı bir şekilde entegre etmek ve iki maske düzeyindeki işlemleri (iki litografi adımı) tek bir işleme dönüştürmek, böylece süreci basitleştirmek ve maliyetleri azaltmak için gelişmiş gravür işlemleri geliştiriyor.

Bézard, "Şirketler, İsviçre Ordu bıçaklarını daha karmaşık hale getirmek için mevcut donanımları yenilemediler, ancak en ileri sorunları çözmek için yeni sistemler gibi belirli uygulamalara göre uyarlanmış teknolojileri tanıttılar." dedi. Amaç, şu anda bir çizgi desenleme adımı ve ardından bir kesme maskesi gerektiren, birbirine bakan iki çizgiyi birbirine yaklaştırmaktır. "Applied Materials ve diğerlerinin sunduğu şey, yatay yönde doğrudan aşındırma yöntemidir." Bu işlem aynı zamanda açık delikleri de genişletebilir.

Devam edecek...