射頻匹配在10奈米以下半導體製程節點扮演要角
2020-12-11
作者
Reno Sub-Systems
去除電漿製程中的射頻變異性極有可能提高良率和生產率，特別是在10奈米以及以下節點，隨著沉積和蝕刻製程配方變得日益複雜，這點也變得相當重要。
射頻匹配(RF matching)在半導體製程中越來越受到重視。去除電漿製程中的射頻變異性極有可能提高良率和生產率，特別是在10奈米以及以下節點，隨著沉積和蝕刻製程配方變得日益複雜，這點也變得相當重要。如能減少匹配時間，減少每次配對的變異性，就能提高整個晶圓、晶圓間和運作間一致性。
原子層沉積(ALD)和原子層磊晶(ALE)應用的製程時間或射頻開啟(RF on)時間均已縮短。同一配方中的多個功率位準必須一致，這樣在它們之間才能有所回應，並且每次都一致。由於真空可變電容(VVC)匹配網路對這些變化無法做出足夠快的反應，一些網路開始使用固定匹配和頻率調整做為解決方法。這僅在阻抗變化相對較小的情況下有效，並且可能需要在配方中增加穩定步驟，才不會浪費時間和喪失生產力。
Reno Sub-Systems的EVC匹配網路配對到每一個功率位準的變化都是可重複且可靠的。不需要穩定步驟，電漿保持穩定並且不會熄滅。為將這些新製程引入主流製造業提供了必要的製程完整性和可重複性。
隨著薄膜厚度和臨界尺寸(CD)不斷微縮，可重複的沉積和蝕刻製程對於將3D NAND和堆疊FinFET技術等先進結構從實驗室推向大量生產相當重要。射頻穩定性，甚至更重要的是可重複性，是這些製程投入生產時獲得最高良率的驅動因素。
沉積薄膜的許多層都在100nm以下，如果射頻撞擊電漿造成不穩定或不一致，則晶圓和晶圓之間、以及每一批晶圓之間的巨大不均勻性將扼殺良率。設備製造商正用非常短的射頻開啟時間(幾十毫秒)和多級脈衝(multilevel pulsing)來沉積這些薄層。
Reno Sub-Systems的EVC匹配網路可提供快速、精確的功率控制，提供製程一致穩定的功率，並提供設備製造商薄膜生長或蝕刻的更高程度的控制，消除了可變性、確保每個晶圓經歷相同的條件，無論是蝕刻還是沉積。
在整個製程中縮短製程時間以及控制電漿是10奈米及以下制程所需要面臨的挑戰。探測電漿不穩定性和微弧度以及反應和消除這些不穩定性的能力，是Reno Sub-Systems的EVC匹配網路所固有的，可持續監測電漿狀態，檢測電漿不穩定性和微弧。快速的感測器與反應時間，可以使一致性改變匹配的網路參數，從而穩定電漿。
隨著製程時間變短，電漿的不穩定性成為該製程的重要部分。Reno Sub-Systems的匹配網路既使用原位(in-situ)感測器，也使用機器學習和人工智慧來檢測和學習如何應對這些不穩定性。客戶在製程開發過程中使用這些功能可以大大縮短開發時間。在生產產品過程中，它保持了過程的穩定性和可重複性。
除了射頻匹配系統，Reno也開發了整合射頻匹配和產生器的系統。這是因為一位長期客戶要求我們提供兩個不同頻率的新射頻匹配網路，並設計配套的產生器以進行匹配。這些產品從一開始就被設計為他們的最新的電漿工具，因此雙方一直在緊密合作，不管是在規格、外形尺寸和工具通訊協議上。
所有電子射頻匹配網路和射頻產生器的配對提供了一組獨特的價值主張。除了「單一供應商」的優勢，還可以使用專利演算法和控制參數來在匹配項和產生器之間來回溝通，從而提高兩者的性能。並且，憑藉我們專有的數據記錄功能，我們提供了比其他任何供應商更多的關於電漿箱發生的訊息。
在未來幾年，射頻產生器預期將成為主要的成長動力，增加Reno的整體潛在市場(TOTAL addressable market，TAM)是公司計劃的重要部分。產生器的整體潛在市場約為射頻匹配網路的兩倍，因此朝這個市場擴張是不可避免的。到目前為止，客戶群一直很高興支持我們進入產生器市場，我們預計不久後將有更多的射頻匹配和附加頻率的產生器組合投入市場。
隨著領導公司繼續遵循摩爾定律，我們預計匹配的網路能發揮越來越大的作用。提供蝕刻和原子層沉積製程設備的廠商因應客戶不斷增加的需求，以提高功能，滿足當前工具組無法達成的製造要求。
我們看到越來越多的客戶轉向脈衝配方，既有脈衝到零脈衝，又有分級脈衝，它們需要快速、準確的射頻匹配，以使這些配方能夠投入生產。 從透過減少射頻變異性來提高良率，到採用傳統的VVC匹配無法實現的製程配方，我們在今年為一個現有客戶交付第一台射頻產生器，該產生器將與兩個新的匹配網路配對。
