圖1：模型邊界區(qū)域（藍(lán)色），其中包含四個(gè)鰭片（紅色）和用于測量隔離區(qū)（黃色）和溝槽區(qū)（綠色）薄膜厚度的兩個(gè)測量區(qū)域
圖2：SEMulator3D 模型，硅晶體（紅色）、氧化物（淺藍(lán)色）和在光刻膠中顯影的四個(gè)鰭片（紫色）

SEMulator3D 刻蝕終點(diǎn)探測循環(huán)

SEMulator3D 的工藝流程使用 Until Loop 循環(huán)流程。我們將測量隔離區(qū)的材料厚度，并在隔離氧化物薄膜耗盡、即厚度為0時(shí) (MEA_ISO_FT==0) 停止該工藝。在這個(gè)循環(huán)中，每個(gè)循環(huán)我們每隔 1nm 對氧化物材料進(jìn)行1秒的刻蝕，并同時(shí)測量此時(shí)隔離區(qū)氧化物薄膜厚度。此外，我們將在每次循環(huán)后追蹤兩個(gè)鰭片間溝槽區(qū)的刻蝕深度。這個(gè)循環(huán)索引有助于追蹤刻蝕循環(huán)的重復(fù)次數(shù)（圖3）。

圖3：SEMulator3D 刻蝕終點(diǎn)探測模擬中的循環(huán)流程

結(jié)果

對隔離薄膜進(jìn)行刻蝕，直至其剩余 20nm、10nm 和 0nm 深度的模擬結(jié)果如圖4所示。模型中計(jì)算出隔離薄膜厚度的測量結(jié)果，以及兩個(gè)鰭片間溝槽區(qū)的刻蝕深度。

圖4：隔離區(qū)薄膜厚度剩余 20nm、10nm 和 0nm 的工藝模擬流程，及相應(yīng)從光刻膠底部開始的溝槽刻蝕深度

我們對循環(huán)模型進(jìn)行近30次重復(fù)后，觀察到隔離區(qū)的薄膜厚度已經(jīng)達(dá)到0，并能追蹤到溝槽區(qū)氧化物的刻蝕深度（當(dāng)隔離區(qū)被完全刻蝕時(shí)，密集區(qū) 30nm 的氧化物已被刻蝕 28.4nm）。

結(jié)論

SEMulator3D 可用來創(chuàng)建刻蝕終點(diǎn)探測工藝的虛擬模型。這項(xiàng)技術(shù)可用來確定哪些材料在刻蝕工藝中被完全去除，也可測量刻蝕后剩下的材料（取決于刻蝕類型）。使用這一方法可成功模擬原位刻蝕深度控制。使用類似方法，也可以進(jìn)行其他類型的自動(dòng)工藝控制，例如深度反應(yīng)離子刻蝕 (DRIE) 或高密度等離子體化學(xué)氣相沉積 (HDP-CVD) 工藝控制。

參考資料：

[1] Derbyshire, Katherine. In Situ Metrology for Real-Time Process Control, Semiconductor Online, 10 July 1998, https://www.semiconductoronline.com/doc/in-situ-metrology-for-real-time-process-contr-0001.

[2] SEMulator3D V10 Documentation: Sequences, Loops, Variables, etc.

【本文作者： Pradeep Nanja，泛林集團(tuán) Semiverse Solutions 部門軟件應(yīng)用工程師】

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