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Nr 31–32 2021 www markttechnik de 13 die Massenspektroskopie in den Prozessschritten durchzuführen in denen keine aggressiven Gase beteiligt sind Darüber hinaus gibt es eine weitere Messmethode die Optical Emission Spectroscopy OES Um sie durchführen zu können ist das Plasma in der Prozesskammer erforderlich Wenn allerdings gepulstes Plasma verwendet wird was in nicht wenigen Prozessen vorkommt dann liefert OES keine zuverlässigen Ergebnisse In Atomic-Layer-Deposition-ALD und in Atomic-Layer-Etch-ALE Prozessen wie sie mehr und mehr für die Fertigung von 3D-NAND-Flash-ICs mit vielen Layern und von Gate-All-Around-Transistoren GAA Verwendung finden kommt oft gar kein Plasma zum Einsatz sodass OES nicht infrage kommt »Das erfordert also ganz neue Metrologie-Verfahren« sagt Prakash Murthy Das habe Atonarp entwickelt und erzeugt das Plasma selber – so kann auch gemessen werden wenn im eigentlich Prozess kein Plasma erzeugt wird Das Ende des Blindflugs Bisher tasten sich die Hersteller also weitgehend im Blindflug durch die Prozessschritte sie müssen sich meist auf indirekt erhobene Daten verlassen und behelfen sich damit genaue Zeitvorgaben während der Prozessschritte einzuhalten um einigermaßen sicher zu sein dass die Prozesse auch tatsächlich beendet sind Dabei wäre es höchst wichtig sehr genau zu wissen wann beispielsweise eine bestimmte Schicht durch den Ätzprozess vollständig beseitigt ist und der Prozess gestoppt werden muss – nicht vorher weil dann unerwünschtes Material noch nicht weggeätzt wurde und nicht später weil dann die folgende Schicht unabsichtlich angegriffen wird „End-Point Detection“ lautet dafür der Fachbegriff Gerade für die Fertigung von 3D-NAND-Speichern ist die End-Point Detection entscheidend Denn hier müssen sehr tiefe Löcher durch die vielen Layer mit einer sehr hohen Aspect Ratio geätzt werden Ähnliches gilt für die Reinigung der Prozesskammern Auch hier sollen die Rückstände der Reaktionen beseitigt werden – aber sobald dies geschehen ist muss der Prozess beendet werden Sonst greifen die Reinigungsmittel die Wände der Prozesskammern an und statt für die nächsten Wafer eine reine Umgebung zu bieten sind die Kammern dann schon mit den Stoffen kontaminiert die aus den Wänden der Kammern versehentlich „herausgereinigt“ wurden – schon bevor der nächste Wafer eingeschleust wird Es kommt also darauf an die Spurenmoleküle und Nebenprodukte aufzuspüren sowie den End Point des Reinigungsprozesses genau zu detektieren Außerdem eignet sich Aston um die Prozesskammern zu charakterisieren »Wir können mehrdimensionale Profile vom Prozess über die Zeit aufgelöst nach einzelnen Molekülen erstellen sodass die Ingenieure auf Molekülebene verstehen was genau passiert So lässt sich die Ausbeute erheblich verbessern man kann eben nur verbessern was man misst« freut sich Murthy Die genaue Prozesskontrolle erlaube es sogar die teure EUV-Lithografie zu umgehen die wegen der kürzeren Wellenlänge 13 5 nm für die kritischen Prozessschritte verwendet wird Der Nachteil der Deep-UV-Lithografie 248 nm Lichtwellenlänge besteht darin dass das für kleine Prozessstrukturen erforderliche Multipatterning Litho-Etch-Litho-Etch kurz LELE sehr viele Ätzschritte nach sich zieht die Zeit erfordern und viel kosten Da lohnt sich die Investition in die teureren EUV-Maschinen Doch weil Aston die Ätzprozesse optimiert werden sie kostengünstiger und plötzlich bietet die Deep-UV-Lithografie wieder die ökonomischere Alternative Das Potenzial von KI steht nun offen Dass Aston so viele Prozessdaten in situ aufnimmt ist heute aus einem weiteren Grund sehr interessant Weil das System quantitativ bestimmte chemisch spezifische und verwertbare Echtzeitdaten liefert auf deren Basis sich KI-Systeme anlernen lassen »Genau die für das Training erforderlichen Daten können wir jetzt liefern denn wir stellen erstmals qualitativ hochwertige Daten auf Molekülebene zur Verfügung nicht nur Druck und Temperatur Das erlaubt es jetzt die Möglichkeiten von KI in vollem Umfang zu nutzen« sagt Prakash Murthy ha ■ Aston eignet sich für den Einsatz in unterschiedlichen Prozessabschnitten einer Fab Das neue Metrologie-System von Typ Aston von Atonarp ersetzt mehrere herkömmliche Systeme und erreicht eine höhere Empfindlichkeit Wiederholbarkeit und Messgenauigkeit Bilder Atonarp