Kolme peavoolu fookusrõnga võrdlus

Fookusrõngad on täpsed rõngakujulised osad, mis paigaldatakse tavaliselt plasmasöövitusseadmete vahvlipadruni ümber ja puutuvad söövitusprotsessi ajal kokku suure energiaga plasmaga. Nende põhiülesanne on toimida ohverdavate osadena, et tagada ühtlased söövitustulemused kogu vahvli pinnal. Servaefekti tõttu moonutavad ja lahknevad elektriväljad vahvli servades järsult, muutes plasma tiheduse ja energia vahvli keskpunktiga väga vastuoluliseks, rikkudes seega söövituse ühtluse. Fookusrõngad lahendavad selle probleemi kolme allpool loetletud põhimehhanismi abil.

1. Elektrivälja optimeerimine

Vahvli ümber asetatud fookusrõngad toimivad elektrivälja puhvri rambina, et tõsta vahvli füüsilisi ja elektrilisi piire. See säte ühtlustab vahvli serva plasmakestat, suunates ioone vahvli pinda optimaalsete nurkade all pommitama, tagades seeläbi ühtlase söövitamise täpsuse vahvli serva ja keskpunkti vahel.

2. Põhikomponentide kaitsemehhanism

Fookusrõngad söövitussüsteemi ohverdavate osadena kannavad otsest suure energiaga plasma pommitamist. Need võivad kaitsta all olevaid kalleid komponente, näiteks elektrostaatilisi padruneid, kahjustuste eest, mis pikendab oluliselt komponentide eluiga ja vähendab nende hoolduskulusid.

3. Termilise ja elektrilise sobitamise hooldus

Mõned fookusrõngad võivad hõlbustada ühtlase soojusjaotuse saavutamist või sobiva elektrijuhtivusega vahvliga sobiva elektrivälja moodustamist, luues seega ülimalt stabiilse töötlemiskeskkonna ülitäpse söövitamise jaoks.

Kolme laialdaselt kasutatava fookusrõnga materjali võrdlus

Fookusrõngaste valmistamisel on kolm domineerivat materjali kvarts, räni ja ränikarbiid. Allpool on üksikasjalik jaotus nende vastavate tugevate külgede, puuduste ja tüüpiliste rakenduste kohta.

1. Kvartsist teravustamisrõngas (traditsiooniline valik)

A. Eelised ja puudused

Kvartsist fookusrõngadneil on madalad kasutuskulud, püsiv käitumine kõrgsagedusväljadel ja suurepärane dielektriline isolatsioon. Sellegipoolest ei saa eirata nende piiranguid. Kvartsil on madal mehaaniline kõvadus, nii et kvartsist fookusrõngad võivad kõrge temperatuuri tingimustes deformeeruda. Samuti on neil fluoripõhise plasmaga kokkupuutumisel halb vastupanu ioonide pihustamisele ja äärmiselt kõrge korrosioonikiirus, mis võib põhjustada tootmisprotsesside saastumise ohtu.

B. Sobivad stsenaariumid

Need rõngad töötavad mitte-pommitavate RIE söövitajate jaoks, mis toetavad keskmise ja madala taseme protsesse 28 nm ja kõrgemal. Need ei suuda täita kõrgetasemeliste sõlmede rangeid madala saastatuse ja pika kasutusea nõudeid.

2. Ränist fookusrõngas

A. Eelised ja puudused

Ränist teravustamisrõngadon valmistatud samast materjalist kui räniplaadid, pakkudes hästi sobivaid soojuspaisumiskoefitsiente ja elektrilisi omadusi. Nad taluvad kuni 1600°C temperatuure ja aitavad säilitada ühtlast plasmajaotust. Siiski toimib räni fluoriplasma söövitamise vastu halvasti. See tekitab kergesti lenduvat SiF₄, kulub kiiresti ja põhjustab protsessi sagedasi triivi ja planeerimata seisakuid. Vaja on sagedast asendamist – monokristallilised ränirõngad tuleb tavaliselt vahetada iga 10–12 päeva järel.

B. Sobivad stsenaariumid

Ränirõngad olid kunagi pooljuhtide söövitusliinide standardsed, kuid neid asendatakse järk-järgult SiC variantidega. Neid kasutatakse jätkuvalt kulutundlike keskmiste ja madalate tootmisprotsesside jaoks.

3. Ränikarbiidist teravustamisrõngas (kvaliteetne suure jõudlusega valik)

A. Eelised ja puudused

Ränikarbiidist teravustamisrõngadMohsi kõvadus on 9,5 ja paindetugevus 500–600 MPa isegi 1400 °C juures. Samal ajal sobib nende soojuspaisumise koefitsient hästi räniplaatidega, pakkudes silmapaistvat soojuslöögikindlust, et taluda kiiret termilist tsüklit, optimeerides märkimisväärselt söövituse ühtlust vahvli servades. Kõige tähtsam on see, et SiC-l on erakordne korrosioonikindlus Ar, F, Cl ja muude plasmakeemia suhtes. Selle söövituskiirus fluoriplasmas on peaaegu null. Ränikarbiidist fookusrõngaste kasutusiga on 2–3 korda pikem kui räni versioonidel, mis suurendab oluliselt seadmete üldist tõhusust. CVD-ga kasvatatud kõrge puhtusastmega ränikarbiid saavutab puhtustaseme üle 99,9995%, vähendades järsult osakeste ja elementide saastumise ohtu.

Ränikarbiidi fookusrõngastel pole aga puudusi. Arvestades ränikarbiidi äärmist kõvadust, on ränikarbiidi fookusrõngaste valmistamiseks vaja teemantlõiketööriistu. Ja nende keerulised ja pikad töötlemisprotseduurid tõstavad oluliselt selle esialgseid ostukulusid.

B. Sobivad stsenaariumid

Ränikarbiidist fookusrõngad on optimaalne valik täiustatud tootmisprotsesside jaoks, sealhulgas alla 14 nm loogikakiibid ja 3D NAND-seadmed, ning need on ränikarbiidist jõuseadmete valmistamise parimad materjalid.