НПП «ЭСТО» начал разрабатывать оборудование плазменного травления для массовых производств

Научно-производственное предприятие «Электронное специальное технологическое оборудование» (АО «НПП «ЭСТО») перешла на финальную стадию проекта производства оборудования плазменного травления для массовых производств СБИС уровня 65-28 нанометра. Реализация проекта началась в 2016 году при финансовой поддержке Министерства промышленности и торговли Российской Федерации.

Основным технологическим модулем устройства является уникальная процессная камера (ПК) плазмохимического травления диэлектриков, проверенная и принятая в современном 300 мм промышленном производстве. Компания «НПП «ЭСТО» разработала на этой основе масштабированный на 200 мм этчер (оксид, нитрид, полимеры, low-k, p-Si, TSV и др.) с перекрытием диапазона всех процессных параметров, недостижимым ни для какой иной промышленной системы на рынке.

Оригинальный плазменный источник является единственным в мире плоским узкозазорным (30-40 мм) генератором технологической индуктивно связанной плазмы (ИСП), известным как Groovy ICP. Известно, что обычный индуктивный разряд (ICP = Inductively Coupled Plasma), реализуемый в большом объеме, характеризуется широким диапазоном давления и мощности. А узость газоразрядного промежутка, то есть минимальный объем типичный для емкостных планарных реакторов (CCP = Capacitively Coupled Plasma), гарантирует наилучший кинетический контроль газового состава вследствие малости времени пребывания газа в плазме.

«Уникальный источник Groovy ICP объединяет преимущества обоих базовых источников плазмы (ICP-CCP) таким образом, что все их достоинства объединяются, а недостатки нивелируются. ПК с таким источником позволяет реализовывать все плазмохимические процессы в единой базовой ПК, меняя лишь внутреннюю оснастку. Единая конфигурация реакторов позволяет создать полную линейку плазмохимических реакторов и достичь высокой экономической эффективности машиностроительного производства и универсальности технологий», — пояснили в компании.

Технические особенности

Широкий диапазон процессных параметров обеспечен не только в объеме разряда, но и на поверхности обрабатываемой пластины. Модуль оснащен новейшим электростатическим прижимным столом (ESC) с высокочистой керамической рабочей поверхностью, позволяющей проводить очистку камеры и чака без пластины («wafereless cleaning»). Максимальная мощность подводимого к пластине ВЧ смещения до 5 киловатт.

Модуль пригоден для глубокого и сверхглубокого травления высокоаспектных контактов в оксисле кремния (FEOL – front end of line), например, для устройств памяти. Данный процесс осуществляется при низкой мощности плазмы и высоком ВЧ смещении на пластине с различными масками: фоторезистивной, аморфным углеродом, нитридом кремния, поликремнием. Наибольшая скорость травления оксида в процессах BEOL (back end of line), например, предохранителей (fuse, pad), доведена в производстве до 2,8 микрометра в минуту.

С другой стороны, система позволяет осуществлять при малой мощности смещения на пластине, атомно-слоевой контроль скорости травления до 40-50 ангстрем в минуту при предельной равномерности скорости по пластине и равномерности критических размеров структур.

Многочисленные приложения, такие как вскрытие и формирование твердой маски (оксид, нитрид, поликремний, аморфный углерод), удаление фоторезиста, являются стандартными процессами технологической спецификации ПК.

Имеется также библиотека процессов скоростного травления кремния для КМОП и МЭМС приложений.

Свойства устройства

В отличие от европейских производителей мелкосерийного оборудования уровня R&D, имеющих неконтролируемые загрязнения в камерах, 300 мм модуль прошел промышленные испытания в соответствие с требованиями стандартов SEMI. 200 мм версия ПК, разработанная ЭСТО, реализуется по надежным технологиям массового производства.

Вакуумная камера изготовлена из анодированного моноблока алюминия и имеет центральную откачку, обеспеченную полной симметрией рабочего пространства, двойную термостабилизированную стенку камеры, что обеспечивает высокую однородность и воспроизводимость процессов. Плазменный источник изготавливается в зависимости от назначения ПК из монокристаллического кремния, кварца или керамики.

Уникальным сочетанием свойств «Груви ИСП» является его способность независимо и одновременно задавать как физические, так и химические условия процесса в радиальном направлении.

«Это единственный в мире промышленный источник, позволяющий одновременно осуществлять локальный контроль плотности плазмы и ее химического состава по радиусу пластины. Технологи получают возможность осуществлять процессы при ранее недостижимых сочетаниях параметров: градиент скорости процесса по радиусу пластины можно менять при неизменных внешних парамерах разряда (полная ВЧ мощность, давление, расходы газов). Таким образом, достигается максимально широкое технологическое окно параметров и простота достижения предельной равномерности процесса по пластине. Более того, ПК позволяет задавать произвольно вогнутые и выпуклые распределения скорости процесса по пластине», — пояснил представитель компании.

ПК пригодна для скоростного удаления фоторезиста после травления, а также имеет функцию собственной очистки. Имеется возможность импульсного управления как плотностью плазмы, так и энергией положительных ионов.

ПК в варианте отдельно стоящей системы комплектуется различными вакуумными загрузчиками пластин, включая кассетные. Минимальный вариант – ручной загрузочный шлюз, максимальный – автоматическая кластерная система с одной, двумя или тремя ПК и фронтальным SMIF модулем.