湿法刻蚀腔室结构数值优化

为确定某种新型刻蚀机最优的晶圆与喷淋头间距(Gap),通过CFD仿真分析气体在不同Gap腔室内的物质输运分布,并结合乙醇环境下HF酸刻蚀SiO2工艺的物理化学过程,建立了刻蚀速率估算公式,以此分析了不同Gap腔室的刻蚀速率及刻蚀均匀性,最终获得了具有最佳刻蚀效果的腔室结构。研究分析表明:Gap较小时晶圆中心刻蚀速率偏高,Gap较大时晶圆边缘刻蚀速率偏高;平均刻蚀速率随着Gap的增大逐渐降低,而刻蚀不均匀度随Gap增大先减小后增大,在Gap取值70 mm时刻蚀均匀性最佳且刻蚀速率较高。

基于多目标决策方法的反应离子刻蚀机约束环优化设计研究

从反应离子刻蚀设备腔室内部结构细节角度出发,研究腔室约束环对以450 mm为代表大晶圆尺寸刻蚀机流场影响。与同类研究相比,本文旨在突出研讨仿真模型的精确性与边界条件比较设置准则的重要性。本文首先介绍刻蚀机腔室约束环的结构及其功能并提出高精度粘度修正的实现方法并计算腔室流体气压分布。提出了腔室气压分布的多目标问题,采用遗传算法求解,并通过多目标决策对优化结果进行评价和排序,得到最适合的优化结果。最后,给出约束环设计结果并得出约束环可以优化腔室内气流分布轮廓的结论。

刻蚀机装备设计中的序贯试验设计方法研究

450mm晶圆刻蚀机开发中大量应用确定性仿真来模拟腔室内部物理、化学环境,并通过仿真结果指导装备结构的详细设计。为控制仿真试验的采样规模以缩短开发周期,本文详细介绍一种新型的基于采样密度和非线性度的序贯设计方法。此方法通过蒙特卡洛方法,在设计空间中获得采样密度信息,进而对低采样密度区域增加采样点。另外,通过对每个采样的领域进行发掘,以获得采样的梯度和非线性度信息,进而对高度非线性的区域增加采样点。以450mm刻蚀机约束环设计模型和Goldstein-Price模型为背景,采用拉丁超立方和新型序贯设计方法同时采样,以代理模型精度和特征捕捉能力两个角度来对比采样结果的优劣,结果证明,在达到同样精度的前提下,新型序贯设计方法能有效减小采样规模,符合刻蚀装备设计的需要。

加速特征相关(FD)干法刻蚀的工艺发展

SEMulator3D中可视刻蚀特征提供了一种模拟与现实刻蚀腔室接近的刻蚀速率的方法。

晶圆边缘离子平均入射角度数值模拟研究

针对晶圆边缘非垂直刻蚀剖面问题,对300mm双频容性耦合等离子体刻蚀机晶圆边缘离子平均入射角度的分布特性进行了数值模拟研究。采用流体动力学模型求解等离子体宏观特性,氩气作为工艺气体,以一个射频周期内平均离子通量的矢量方向近似为离子平均入射角度,研究发现：边缘效应导致的晶圆边缘鞘层畸变是引起离子平均入射角度偏斜垂直方向的主要原因;晶圆外伸量与可利用半径近似呈负相关关系,且只会影响晶圆边缘向内约10-15mm区域的离子平均入射角度分布;上接地板半径和喷淋头半径影响范围较大,在晶圆半径超过100mm外均有较大影响;适当增大上接地板半径有利于提高离子平均入射角度的垂直性和增大晶圆的有效利用面积,而喷淋头半径在略小于晶圆半径时较佳。