Das Forschungs- und Produktionsunternehmen Electronic Special Process Equipment (SPE ESTO JSC) ist in die Endphase des Projekts zur Herstellung von Plasmaätzanlagen für die Massenproduktion von VLSIs der Größenordnung 65-28 Nanometer übergegangen. Die Umsetzung des Projekts begann im Jahr 2016 mit finanzieller Unterstützung des Ministeriums für Industrie und Handel der Russischen Föderation.

Das technologische Hauptmodul der Einrichtung ist eine einzigartige Prozesskammer (PC) für plasmachemisches Ätzen von Dielektrika, die sich in der modernen 300-mm-Industrieproduktion bewährt und durchgesetzt hat. Auf dieser Basis hat die Firma "NPP "ESTO" einen auf 200 mm skalierten Ätzer (Oxid, Nitrid, Polymere, low-k, p-Si, TSV, etc.) mit überlappendem Bereich aller Prozessparameter entwickelt, der für keine andere industrielle Anlage auf dem Markt erreichbar ist.

Die ursprüngliche Plasmaquelle ist der weltweit einzige flache, engspaltige (30-40 mm) Prozessgenerator für induktiv gekoppeltes Plasma (ICP), bekannt als Groovy ICP. Es ist bekannt, dass die herkömmliche induktive Entladung (ICP = Inductively Coupled Plasma), die in einem großen Volumen realisiert wird, durch einen großen Druck- und Leistungsbereich gekennzeichnet ist. Und der für das kapazitiv gekoppelte Plasma (CCP = Capacitively Coupled Plasma) typische enge Gasspalt, d.h. minimales Volumen, garantiert die beste kinetische Kontrolle der Gaszusammensetzung aufgrund der kurzen Gasverweilzeit im Plasma.

"Die einzigartige Groovy-ICP-Quelle kombiniert die Vorteile der beiden grundlegenden Plasmaquellen (ICP-CCP) so, dass alle ihre Vorteile kombiniert und die Nachteile nivelliert werden. Ein PC mit einer solchen Quelle ermöglicht es, alle plasmachemischen Prozesse in einem einzigen Basis-PC zu realisieren, wobei nur die interne Ausstattung geändert wird. Die Konfiguration eines einzigen Reaktors ermöglicht es uns, eine komplette Linie plasmachemischer Reaktoren zu schaffen und eine hohe Wirtschaftlichkeit in der Maschinenproduktion und Technologievielfalt zu erreichen", erklärt das Unternehmen.

Technische Merkmale

Ein großer Bereich von Prozessparametern wird nicht nur im Entladungsvolumen, sondern auch auf der Oberfläche des Wafers gewährleistet. Das Modul ist mit einem hochmodernen elektrostatischen Spanntisch (ESC) mit einer hochreinen keramischen Arbeitsfläche ausgestattet, die eine waferfreie Reinigung der Kammer und des Chucks ermöglicht. Die Platte kann mit einer maximalen Leistung von bis zu 5 Kilowatt beaufschlagt werden.

Sie eignet sich für das tiefe und ultratiefe Ätzen von Kontakten mit hohem Aspektverhältnis in Siliziumoxid (FEOL - front end of line), z. B. für Speicherbausteine. Dieser Prozess wird bei niedriger Plasmaleistung und hoher HF-Verschiebung auf einem Wafer mit verschiedenen Masken durchgeführt: Fotoresist, amorpher Kohlenstoff, Siliziumnitrid, Polysilizium. Die höchste Geschwindigkeit des Oxidätzens in BEOL-Prozessen (back end of line) wie Fuse (Sicherung, Pad) wird in der Produktion auf 2,8 Mikrometer pro Minute gebracht.

Andererseits ermöglicht das System die Kontrolle der Atomlagen-Ätzrate auf 40-50 Angström pro Minute bei geringer Bias-Leistung auf dem Wafer, mit ultimativer Geschwindigkeitsgleichmäßigkeit über den Wafer und Gleichmäßigkeit von Strukturen kritischer Größe.

Zahlreiche Anwendungen, wie z.B. Dissektion und Feststoffmaskenbildung (Oxid, Nitrid, Polysilizium, amorpher Kohlenstoff) und Photoresistentfernung sind Standardprozesse der PC-Prozessspezifikation.

Eine Bibliothek von Silizium-Geschwindigkeits-Ätzprozessen für CMOS- und MEMS-Anwendungen ist ebenfalls verfügbar.

Bauelemente-Eigenschaften

Im Gegensatz zu europäischen Kleinserienherstellern auf F&E-Niveau mit unkontrollierter Zellkontamination wurde das 300mm Modul industriell nach SEMI-Standards getestet. Die von ESTO entwickelte 200mm PC-Version ist mit zuverlässiger Massenproduktionstechnologie umgesetzt.

Die Vakuumkammer ist aus einem eloxierten Aluminium-Monoblock gefertigt und verfügt über eine zentrale Evakuierung, die durch die volle Symmetrie des Arbeitsraums und die doppelte thermostabilisierte Kammerwand gewährleistet wird, was eine hohe Homogenität und Reproduzierbarkeit der Prozesse sicherstellt. Die Plasmaquelle besteht aus monokristallinem Silizium, Quarz oder Keramik, je nach Zweck des PCs.

Eine einzigartige Kombination von Eigenschaften der Groovy ISP ist ihre Fähigkeit, unabhängig und gleichzeitig sowohl physikalische als auch chemische Prozessbedingungen in radialer Richtung einzustellen.

"Es ist die einzige industrielle Quelle weltweit, die eine gleichzeitige lokale Kontrolle der Plasmadichte und der chemischen Zusammensetzung entlang des Radius des Wafers ermöglicht. Technologen sind in der Lage, Prozesse mit bisher unerreichten Parameterkombinationen durchzuführen: Der Prozessratengradient entlang des Radius der Platte kann bei unveränderlichen externen Entladungsparametern (HF-Gesamtleistung, Druck, Gasflussrate) verändert werden. So kann ein möglichst breites Prozessparameterfenster erreicht werden und die Prozessgleichmäßigkeit über die Platte ist einfach zu erreichen. Außerdem erlaubt der PC beliebige konkave und konvexe Prozessgeschwindigkeitsverteilungen über der Platte", erklärt das Unternehmen.

Der PC ist für die Hochgeschwindigkeits-Entfernung von Fotolack nach dem Ätzen geeignet und verfügt zudem über eine Selbstreinigungsfunktion. Sowohl die Plasmadichte als auch die Energie der positiven Ionen können pulsgesteuert werden.

Der PC als freistehendes System kann mit einer Vielzahl von Vakuumplattenladern ausgestattet werden, darunter auch Kassettenplattenlader. Die Minimalvariante ist ein manuelles Ladegateway, die Maximalvariante ist ein automatisches Clustersystem mit einem, zwei oder drei PCs und einem Front-End SMIF-Modul.