सूखी नक़्क़ाशी के लिए सिलिकॉन घटक

सूखी नक़्क़ाशी उपकरण नक़्क़ाशी के लिए गीले रसायनों का उपयोग नहीं करता है। यह मुख्य रूप से छोटे छेद वाले ऊपरी इलेक्ट्रोड के माध्यम से कक्ष में एक गैसीय नक़्क़ाशी पेश करता है। ऊपरी और निचले इलेक्ट्रोड द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्र गैसीय वगैरह को आयनित करता है, जो फिर वेफर पर खोदी जाने वाली सामग्री के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे अस्थिर पदार्थ उत्पन्न होते हैं। फिर इन अस्थिर पदार्थों को प्रतिक्रिया कक्ष से निकाला जाता है, जिससे नक़्क़ाशी प्रक्रिया पूरी होती है।

शुष्क नक़्क़ाशी प्रतिक्रिया एक प्रक्रिया कक्ष के भीतर होती है, जिसमें मुख्य रूप से शामिल होते हैंसिलिकॉन घटक, जिसमें एक सिलिकॉन एग्जॉस्ट रिंग, एक सिलिकॉन बाहरी रिंग, एक सिलिकॉन शॉवरहेड, एक सिलिकॉन फोकस रिंग और एक सिलिकॉन शील्ड रिंग शामिल है।

शुष्क नक़्क़ाशी कक्ष में, एक सिलिकॉन वेफर आमतौर पर एक सिलिकॉन फोकस रिंग के भीतर रखा जाता है। यह संयोजन नक़्क़ाशी कक्ष के नीचे स्थित सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है। कक्ष के ऊपर स्थित घनी रूप से भरी हुई छोटे थ्रू-होल वाली एक सिलिकॉन डिस्क, नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करती है। एक सिलिकॉन बाहरी रिंग ऊपरी इलेक्ट्रोड और अन्य संबंधित घटकों का समर्थन करती है। ऊपरी और निचले इलेक्ट्रोड प्लाज्मा के सीधे संपर्क में हैं। जैसे ही प्लाज्मा सिलिकॉन वेफर को खोदता है, यह ऊपरी और निचले सिलिकॉन इलेक्ट्रोड को भी घिस देता है। नक़्क़ाशी प्रक्रिया के दौरान निचला इलेक्ट्रोड (फ़ोकसिंग रिंग) धीरे-धीरे पतला हो जाता है, जब मोटाई एक निश्चित स्तर तक पहुंच जाती है तो प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, ऊपरी इलेक्ट्रोड (शॉवरहेड) में समान रूप से वितरित छेद प्लाज्मा द्वारा संक्षारित होते हैं, जिससे छेद के आकार में भिन्नता होती है। एक बार जब ये विविधताएँ एक निश्चित स्तर तक पहुँच जाती हैं, तो उन्हें प्रतिस्थापित करने की आवश्यकता होती है। आमतौर पर, उपयोग के हर 2-4 सप्ताह में एक प्रतिस्थापन चक्र की आवश्यकता होती है।

यह खंड विशेष रूप से सिलिकॉन फोकसिंग रिंग (निचला इलेक्ट्रोड) की भूमिका बताता है। यह प्लाज्मा आवरण की मोटाई को नियंत्रित करता है, जिससे आयन बमबारी की एकरूपता को अनुकूलित किया जाता है। प्लाज़्मा आवरण, प्लाज़्मा और वाहिका दीवार के बीच का गैर-तटस्थ क्षेत्र, प्लाज़्मा के भीतर एक महत्वपूर्ण और अद्वितीय क्षेत्र है। प्लाज्मा में सकारात्मक आयन और इलेक्ट्रॉन समान संख्या में होते हैं। चूँकि इलेक्ट्रॉन आयनों की तुलना में तेज़ गति से यात्रा करते हैं, वे सबसे पहले बर्तन की दीवार तक पहुँचते हैं। प्लाज्मा वाहिका की दीवार के सापेक्ष सकारात्मक रूप से चार्ज होता है। म्यान विद्युत क्षेत्र प्लाज्मा के भीतर आयनों को गति देता है (सकारात्मक-नकारात्मक आकर्षण), जिससे आयनों को उच्च ऊर्जा मिलती है। यह उच्च-ऊर्जा आयन प्रवाह कोटिंग, नक़्क़ाशी और स्पटरिंग को सक्षम बनाता है।

वेफर की प्रतिबाधा प्लाज्मा शीथ की मोटाई को प्रभावित करती है (प्रतिबाधा जितनी कम होगी, शीथ उतना ही मोटा होगा)। वेफर के केंद्र में प्रतिबाधा किनारे से भिन्न होती है, जिसके परिणामस्वरूप किनारे पर असमान प्लाज्मा शीथ मोटाई होती है। यह असमान प्लाज़्मा आवरण आयनों को गति देता है लेकिन आयन बमबारी बिंदु को विक्षेपित भी करता है, जिससे नक़्क़ाशी की सटीकता कम हो जाती है। इसलिए, प्लाज्मा शीथ की मोटाई को नियंत्रित करने के लिए एक फोकसिंग रिंग की आवश्यकता होती है, जिससे आयन बमबारी दिशा को अनुकूलित किया जा सके और नक़्क़ाशी सटीकता में सुधार किया जा सके।

एक उदाहरण के रूप में वेफर के चारों ओर फोकस रिंग लेते हुए, जबकि क्वार्ट्ज, अपनी उच्च शुद्धता के साथ, कम धातु संदूषण प्राप्त करने के लिए इष्टतम है, यह फ्लोराइड गैस प्लाज्मा में तेजी से संक्षारण करता है, जिसके परिणामस्वरूप कम जीवनकाल होता है। इससे न केवल लागत बढ़ती है बल्कि प्रतिस्थापन के कारण डाउनटाइम की भी आवश्यकता होती है, जिससे उपकरण का अपटाइम कम हो जाता है। सिरेमिक, पर्याप्त रूप से लंबे जीवनकाल के बावजूद, उच्च-ऊर्जा आयन बमबारी के संपर्क में है। थूका हुआ एल्यूमीनियम प्लाज्मा में फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करके गैर-वाष्पशील फ्लोराइड (जैसे एल्यूमीनियम फ्लोराइड) बनाता है। यदि इन्हें हटाया नहीं जा सकता है और डिवाइस की सतह पर जमा नहीं किया जा सकता है या वेफर किनारे पर फोटोरेसिस्ट नहीं किया जा सकता है, तो वे उत्पन्न फ्लोराइड और फोटोरेसिस्ट को बाद में हटाने में बाधा डालते हैं, जिससे उत्पाद की उपज प्रभावित होती है। अधिक उपयुक्त सामग्री एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन या सिलिकॉन कार्बाइड हैं। हालाँकि, सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन सस्ता है लेकिन इसका जीवनकाल छोटा है, जबकि सिलिकॉन कार्बाइड अधिक महंगा है लेकिन इसका जीवनकाल थोड़ा लंबा है। इन दोनों विकल्पों के बीच समझौता विशिष्ट परिस्थितियों पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, यदि उपकरण का उपयोग अधिक है और अपटाइम महत्वपूर्ण है, तो सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग किया जाना चाहिए। यदि घटक की टूट-फूट की लागत बहुत अधिक नहीं है, तो सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन का उपयोग किया जाना चाहिए।

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