तीन मुख्य प्रवाहात फोकस रिंग तुलना

फोकस रिंग हे अचूक कंकणाकृती भाग असतात जे विशेषत: प्लाझ्मा एचिंग उपकरणाच्या वेफर चकभोवती स्थापित केले जातात आणि एचिंग प्रक्रियेदरम्यान थेट उच्च-ऊर्जा प्लाझ्माच्या संपर्कात येतात. संपूर्ण वेफर पृष्ठभागावर एकसमान कोरीव परिणाम सुरक्षित करण्यासाठी त्यागाचे भाग म्हणून कार्य करणे हे त्यांचे मुख्य कार्य आहे. काठाच्या प्रभावामुळे, विद्युत क्षेत्रे विकृत होतात आणि वेफरच्या कडांवर झपाट्याने वळतात, ज्यामुळे प्लाझ्मा घनता आणि ऊर्जा वेफर केंद्राशी मोठ्या प्रमाणात विसंगत बनते, त्यामुळे नक्षीकामाची एकसमानता नष्ट होते. फोकस रिंग खाली सूचीबद्ध केल्याप्रमाणे तीन मुख्य यंत्रणेद्वारे या समस्येचे निराकरण करतात:

1. इलेक्ट्रिक फील्ड ऑप्टिमायझेशन

वेफरभोवती ठेवलेल्या फोकस रिंग्स, वेफरच्या भौतिक आणि विद्युत सीमांना उंच करण्यासाठी इलेक्ट्रिक फील्ड बफर रॅम्प म्हणून काम करतात. ही सेटिंग वेफरच्या काठावर असलेल्या प्लाझ्मा शीथला समसमान करते, आयनांना वेफरच्या पृष्ठभागावर इष्टतम कोनांवर भडिमार करण्यासाठी निर्देशित करते, ज्यामुळे वेफर काठ आणि मध्यभागी सुसंगत नक्षीकामाची अचूकता सुनिश्चित होते.

2. मुख्य घटक संरक्षण यंत्रणा

एचिंग सिस्टीममधील बलिदान भाग म्हणून, फोकस रिंग्समध्ये उच्च-ऊर्जा प्लाझमाचा थेट भडिमार होतो. ते इलेक्ट्रोस्टॅटिक चक सारख्या महाग घटकांना नुकसानापासून वाचवू शकतात, ज्यामुळे घटकांचे दीर्घायुष्य मोठ्या प्रमाणात वाढते आणि त्यांच्या देखभालीचा खर्च कमी होतो.

3. थर्मल आणि इलेक्ट्रिकल मॅचिंग देखभाल

काही फोकस रिंग्स एकसमान उष्मा वितरण साध्य करण्यासाठी किंवा वेफरसह योग्य विद्युतीय वाहकतेसह एक चांगले जुळणारे इलेक्ट्रिक फील्ड तयार करण्यास सुलभ करू शकतात, अशा प्रकारे उच्च-सुस्पष्टता नक्षीसाठी अत्यंत स्थिर प्रक्रिया वातावरण तयार करतात.

तीन मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जाणाऱ्या फोकस रिंग सामग्रीची तुलना

क्वार्ट्ज, सिलिकॉन आणि सिलिकॉन कार्बाइड या फोकस रिंग्सच्या निर्मितीसाठी तीन प्रमुख सामग्री आहेत. खाली त्यांच्या संबंधित सामर्थ्य, कमतरता आणि विशिष्ट अनुप्रयोगांचे तपशीलवार ब्रेकडाउन आहे.

1. क्वार्ट्ज फोकस रिंग (पारंपारिक पर्याय)

A. फायदे आणि तोटे

क्वार्ट्ज फोकस रिंगकमी धावण्याची किंमत, उच्च-फ्रिक्वेंसी फील्डमध्ये स्थिर वर्तन आणि मध्ये उत्कृष्ट डायलेक्ट्रिक इन्सुलेशन प्रदर्शित करा. तरीही, त्यांच्या मर्यादांकडे दुर्लक्ष करता येणार नाही. क्वार्ट्ज कमी यांत्रिक कडकपणाचा अभिमान बाळगतो, म्हणून क्वार्ट्ज फोकस रिंग उच्च-तापमानाच्या परिस्थितीत विकृत होण्याची शक्यता असते. ते फ्लोरिन-आधारित प्लाझ्माच्या संपर्कात असताना अत्यंत उच्च गंज दरासह आयन स्पटरिंगला खराब प्रतिकार देखील देतात, ज्यामुळे उत्पादन प्रक्रियेस दूषित होण्याचा धोका असतो.

B. योग्य परिस्थिती

या रिंग नॉन-हाय-बॉम्बर्डमेंट RIE एचरसाठी काम करतात जे 28nm आणि त्याहून अधिकच्या मध्य-ते-लो-एंड प्रक्रियेस समर्थन देतात. ते प्रगत नोड्ससाठी कठोर कमी-दूषित आणि दीर्घ-आजीवन आवश्यकता पूर्ण करू शकत नाहीत.

2. सिलिकॉन फोकस रिंग

A. फायदे आणि तोटे

सिलिकॉन फोकस रिंगसिलिकॉन वेफर्स सारख्याच सामग्रीपासून बनवलेले असतात, जे चांगल्या प्रकारे जुळणारे थर्मल विस्तार गुणांक आणि विद्युत गुणधर्म देतात. ते 1600°C पर्यंत तापमान सहन करतात आणि अगदी प्लाझ्मा वितरण राखण्यात मदत करतात. तरीही, सिलिकॉन फ्लोरिन प्लाझ्मा एचिंगच्या विरूद्ध खराब कामगिरी करते. हे सहजगत्या अस्थिर SiF₄ व्युत्पन्न करते, त्वरीत झिजते आणि वारंवार प्रक्रिया ड्रिफ्ट आणि अनियोजित डाउनटाइम ट्रिगर करते. वारंवार बदलणे आवश्यक आहे—मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन रिंग्सना सहसा दर 10 ते 12 दिवसांनी बदलण्याची आवश्यकता असते.

B. योग्य परिस्थिती

सिलिकॉन रिंग्स एकेकाळी सेमीकंडक्टर एचिंग लाईन्समध्ये मानक होत्या तरीही हळूहळू SiC प्रकारांनी बदलल्या जात आहेत. ते किंमत-संवेदनशील वारसा मध्य-ते-लो-एंड उत्पादन प्रक्रियेसाठी वापरात राहतील.

3. सिलिकॉन कार्बाइड फोकस रिंग (प्रीमियम उच्च-कार्यक्षमता निवड)

A. फायदे आणि तोटे

सिलिकॉन कार्बाइड फोकस रिंग9.5 च्या Mohs कडकपणाचा अभिमान बाळगा आणि 1400 डिग्री सेल्सिअस तापमानातही 500 ते 600 MPa ची लवचिक ताकद राखा. दरम्यान, त्यांचा थर्मल विस्तार गुणांक सिलिकॉन वेफर्सशी चांगल्या प्रकारे जुळतो, जलद थर्मल सायकलिंगचा सामना करण्यासाठी उत्कृष्ट थर्मल शॉक प्रतिरोध प्रदान करतो, वेफरच्या काठावर नक्षीची एकसमानता लक्षणीयरीत्या अनुकूल करते. सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, SiC मध्ये Ar, F, Cl आणि इतर प्लाझ्मा रसायनांच्या विरूद्ध अपवादात्मक गंज प्रतिकार आहे. फ्लोरिन प्लाझ्मामध्ये त्याचा नक्षीचा दर जवळपास शून्य आहे. सिलिकॉन कार्बाइड फोकस रिंग सिलिकॉन आवृत्त्यांपेक्षा 2-3 पट जास्त सेवा आयुष्य देतात, ज्यामुळे एकूण उपकरणांच्या कार्यक्षमतेत मोठ्या प्रमाणात वाढ होते. CVD-उगवलेली उच्च-शुद्धता सिलिकॉन कार्बाइड 99.9995% पेक्षा जास्त शुद्धता पातळीपर्यंत पोहोचते, ज्यामुळे कण आणि मूलभूत दूषित होण्याचे धोके कमी होतात.

तथापि, सिलिकॉन कार्बाइड फोकस रिंगमध्ये कमतरता नाहीत. सिलिकॉन कार्बाइडची अत्यंत कडकपणा लक्षात घेता, सिलिकॉन कार्बाइड फोकस रिंग तयार करण्यासाठी डायमंड कटिंग टूल्सची आवश्यकता असते. आणि त्यांची जटिल, लांबलचक मशीनिंग प्रक्रिया त्याच्या प्रारंभिक खरेदी खर्चात लक्षणीय वाढ करतात.

B. योग्य परिस्थिती

सब-14nm लॉजिक चिप्स आणि 3D NAND डिव्हाइसेससह प्रगत उत्पादन प्रक्रियेसाठी सिलिकॉन कार्बाइड फोकस रिंग्स इष्टतम पर्याय म्हणून काम करतात आणि सिलिकॉन कार्बाइड पॉवर डिव्हाइस फॅब्रिकेशनसाठी टॉप मटेरियल पिक म्हणून उभे आहेत.