La société SPE ESTO JSC (Research and Production Enterprise Electronic Special Process Equipment) est passée à l'étape finale du projet de production d'équipements de gravure par plasma pour la production en masse de VLSI de 65 à 28 nanomètres. La mise en œuvre du projet a débuté en 2016 avec le soutien financier du ministère de l'industrie et du commerce de la Fédération de Russie.

Le principal module technologique de l'appareil est une chambre de traitement unique (PC) pour la gravure chimique par plasma des diélectriques, qui a fait ses preuves et est acceptée dans la production industrielle moderne de 300 mm. Sur cette base, la société "NPP "ESTO" a développé un graveur à l'échelle de 200 mm (oxyde, nitrure, polymères, low-k, p-Si, TSV, etc.) avec une gamme de chevauchement de tous les paramètres du processus, impossible à atteindre pour tout autre système industriel sur le marché.

La source de plasma d'origine est le seul générateur de plasma inductif (ICP) plat et à faible écartement (30-40 mm) au monde, connu sous le nom de Groovy ICP. On sait que la décharge inductive classique (ICP = Inductively Coupled Plasma), mise en œuvre dans un grand volume, est caractérisée par une large gamme de pression et de puissance. Et l'écart étroit entre les gaz, c'est-à-dire le volume minimum typique du plasma à couplage capacitif (CCP = Capacitively Coupled Plasma), garantit le meilleur contrôle cinétique de la composition du gaz grâce au court temps de séjour du gaz dans le plasma.

"La source unique Groovy ICP combine les avantages des deux sources de plasma de base (ICP-CCP) de telle sorte que tous leurs avantages sont réunis et les inconvénients sont nivelés. Un PC équipé d'une telle source permet de mettre en œuvre tous les procédés chimiques du plasma dans un seul PC de base, en ne changeant que l'équipement interne. La configuration à un seul réacteur nous permet de créer une ligne complète de réacteurs chimiques à plasma et d'atteindre une grande efficacité économique dans la production de machines et la polyvalence de la technologie", a expliqué l'entreprise.

Caractéristiques techniques

Un large éventail de paramètres de processus est garanti non seulement dans le volume de décharge mais aussi à la surface de la plaquette. Le module est équipé d'une table de serrage électrostatique (ESC) de pointe avec une surface de travail en céramique de haute pureté permettant un nettoyage de la chambre et du mandrin de serrage sans risque pour les plaquettes. Une puissance maximale de 5 kilowatts peut être appliquée à la plaque.

Elle convient à la gravure profonde et ultra-profonde de contacts à haut rapport d'aspect dans l'oxyde de silicium (FEOL - front end of line), par exemple pour les dispositifs de mémoire. Ce procédé est réalisé à faible puissance de plasma et à fort déplacement RF sur une plaquette avec différents masques : photoréserve, carbone amorphe, nitrure de silicium, polysilicium. La vitesse de gravure d'oxyde la plus élevée dans les procédés BEOL (back end of line) tels que le fusible (fuse, pad) est portée en production à 2,8 micromètres par minute.

D'autre part, le système permet de contrôler la vitesse de gravure de la couche atomique jusqu'à 40-50 angströms par minute avec une faible puissance de polarisation sur la plaquette, avec une uniformité de vitesse ultime sur toute la plaquette et une uniformité des structures de taille critique.

De nombreuses applications, telles que la dissection et la formation de masques solides (oxyde, nitrure, polysilicium, carbone amorphe) et l'élimination des photoréserves sont des procédés standard de la spécification des procédés PC.

Une bibliothèque de procédés de gravure rapide du silicium pour les applications CMOS et MEMS est également disponible.

Propriétés des dispositifs

Contrairement aux fabricants européens d'équipements de petite série de niveau R&D dont la contamination cellulaire n'est pas contrôlée, le module de 300 mm a été testé industriellement selon les normes SEMI. La version PC de 200 mm développée par l'ESTO est mise en œuvre avec une technologie de production de masse fiable.

La chambre à vide est faite d'un monobloc en aluminium anodisé et possède une évacuation centrale assurée par une symétrie totale de l'espace de travail, une double paroi de chambre thermostabilisée, ce qui assure une grande homogénéité et reproductibilité des processus. La source de plasma est faite de silicium monocristallin, de quartz ou de céramique selon l'utilisation du PC.

Une combinaison unique de propriétés du Groovy ISP est sa capacité à régler indépendamment et simultanément les conditions physiques et chimiques du processus dans la direction radiale.

"C'est la seule source industrielle au monde qui permet un contrôle local simultané de la densité du plasma et de la composition chimique le long du rayon de la plaquette. Les technologues sont capables de réaliser des processus avec des combinaisons de paramètres jusqu'alors inatteignables : le gradient de vitesse du processus le long du rayon de la plaque peut être modifié à des paramètres de décharge externes invariables (puissance RF totale, pression, débit de gaz). Ainsi, la fenêtre la plus large possible des paramètres du processus peut être obtenue et l'uniformité du processus sur la plaque peut être facilement atteinte. De plus, le PC permet de répartir arbitrairement la vitesse du processus sur la plaque de manière concave et convexe", explique la société.

Le PC est adapté à l'élimination rapide de la résine photosensible après la gravure, et possède également une fonction d'auto-nettoyage. Un contrôle par impulsion de la densité du plasma et de l'énergie des ions positifs est disponible.

Le PC, en tant que système autonome, peut être équipé de divers chargeurs de plaques à vide, y compris des chargeurs de plaques à cassette. La variante minimale est une passerelle de chargement manuel, la variante maximale est un système automatique en grappe avec un, deux ou trois PC et un module SMIF frontal.