ALE

Da die Chip-Knoten kontinuierlich schrumpfen, sind herkömmliche Plasmaätzprozesse an ihre Grenzen gestoßen. Das Ätzen ultradünner, hoher und schmaler Schichten im Nanobereich erfordert die Atomic Layer Etching (ALE) -Technologie, mit der Material atomar entfernt werden kann.

Diese Technologie wird verwendet, um eine Vielzahl von Oxiden oder Poly-Silizium selektiv zu ätzen, wodurch die Herstellung der fortschrittlichsten Elemente ermöglicht wird, bei denen eine hohe Selektivität, hohe Gleichmäßigkeit und geringe Beschädigung als Gegenteil zur ALD-Technologie entscheidend sind.

Wie funktioniert es?

Wie beim ALD-Verfahren besteht der ALE-Prozesszyklus aus sequentiellen Injektionen reaktiver Gase und im Plasma ionisierter Edelgase in die Ätzkammer.

Zwischen den einzelnen Impulsen wird eine N2-Spülung eingespritzt, um Reaktanten und Abfallprodukte zu evakuieren, die durch Adsorption von Precursoren an der Oberfläche entstehen. Da die Reaktion von Natur aus selbstbegrenzt ist, hängt die Ätzdicke nur von der Anzahl der durchgeführten Zyklen ab. Das ermöglicht eine Kontrolle der geätzten Schicht auf atomarer Ebene. Der ALE-Prozess wird im Allgemeinen auf Anlagen für Einzelwafer durchgeführt.

Vakuumanforderungen

Wie bei konventionellen Plasmaätzprozessen werden je nach zu ätzendem Material Chemikalien auf Chlor- und Fluorbasis verwendet. Neuartige ALE-Prozesse können auch Abscheidungsschritte zur besseren Kontrolle des Ätzprofils umfassen. Dieser neue Trend beinhaltet die Verwendung von Silizium basierten Precursoren, die typischerweise bei ALD- oder CVD-Anwendungen vorkommen. ALE-Prozesse werden bei Niederdruck im Bereich von 10-2 bis 10-3 mbar durchgeführt. Um ein Niedervakuum aufrechtzuerhalten, werden Turbopumpen direkt am Kammerreaktor montiert und durch trockene Vorvakuumpumpen, die im Keller installiert sind, unterstützt. Da die Glasflüsse ständig zunehmen, variiert das erforderliche Saugvermögen der Turbopumpen bei den Reaktoren der neuesten Generation zwischen 1.600 und 4.000 l/s. Trockene Pumpen erfordern typischerweise ein Saugvermögen von 600 bis 1.200 m3/h.

Die zu evakuierenden Nebenprodukte sind kondensierbar und stark korrosiv. Dies stellt eine große Herausforderung für Vakuumpumpen dar, die somit bei hohen Temperaturen und in sehr korrosiven Umgebungen einsetzbar sein müssen.