Споредба на три мејнстрим фокусни прстени

Фокусните прстени се прецизни прстенести делови што вообичаено се инсталираат околу нафората на опремата за офорт со плазма и се директно изложени на високо-енергетската плазма за време на процесот на офорт. Нивната основна функција е да дејствуваат како жртвени делови за да обезбедат униформни резултати на офорт низ целата површина на обландата. Поради ефектот на рабовите, електричните полиња се изобличуваат и остро се разминуваат на рабовите на обландата, правејќи ја густината и енергијата на плазмата во голема мера неконзистентни со центарот на обландата, со што се уништува униформноста на офорт. Фокусните прстени го решаваат ова прашање преку три основни механизми како што е наведено подолу:

1. Оптимизација на електричното поле

Фокусните прстени, поставени околу обландата, делуваат како рампа за тампон на електричното поле за да ги подигнат физичките и електричните граници на обландата. Оваа поставка ја изедначува плазма обвивката на работ на обландата, насочувајќи ги јоните да ја бомбардираат површината на обландата под оптимални агли, а со тоа обезбедува доследна прецизност на офорт помеѓу работ и центарот на обландата.

2. Механизам за заштита на основните компоненти

Како жртвени делови во системот за офорт, фокусните прстени го носат директното бомбардирање на високо-енергетската плазма. Тие можат да ги заштитат скапите компоненти одоздола, како што се електростатските затворачи од оштетување, што во голема мера ја продолжува долговечноста на компонентите и ги намалува трошоците за нивното одржување.

3. Термичко и електрично појавување на одржување

Некои фокусни прстени може да го олеснат постигнувањето рамномерна дистрибуција на топлина или формирање добро усогласено електрично поле со обландата со приспособена електрична спроводливост, со што се создава исклучително стабилна средина за обработка за високопрецизно офортување.

Споредба на три широко користени материјали за фокус прстен

Кварц, силициум и силициум карбид се трите доминантни материјали за производство на фокусни прстени. Подолу е детален преглед на нивните соодветни јаки страни, недостатоци и типични апликации.

1. Прстен со фокус на кварц (традиционална опција)

A. Предности и недостатоци

Кварцни фокусни прстенипокажуваат ниски работни трошоци, стабилно однесување во полињата со висока фреквенција и супериорна диелектрична изолација во. Сепак, нивните ограничувања не можат да се игнорираат. Кварцот може да се пофали со мала механичка цврстина, така што прстените со фокус на кварцот се склони кон деформација при услови на висока температура. Тие, исто така, даваат слаба отпорност на јонско прскање со екстремно висока стапка на корозија кога се изложени на плазма базирана на флуор, што може да предизвика ризици од контаминација за производните процеси.

Б. Соодветни сценарија

Овие прстени работат за RIE гревачи со невисоко бомбардирање кои поддржуваат процеси од средна до ниска класа на 28 nm и погоре. Тие не можат да ги исполнат строгите барања за ниска контаминација и долг животен век за напредните јазли.

2. Силиконски прстен за фокусирање

A. Предности и недостатоци

Силиконски фокус прстенисе направени од истиот материјал како силиконските наполитанки, нудејќи добро усогласени коефициенти на термичка експанзија и електрични својства. Тие толерираат температури до 1600°C и помагаат да се одржи рамномерна распределба на плазмата. Сепак, силиконот делува лошо против флуорното плазма офорт. Лесно генерира испарлив SiF4, брзо се троши и предизвикува честа промена на процесот и непланирано застој. Потребна е честа замена - монокристалните силиконски прстени обично треба да се менуваат на секои 10 до 12 дена.

Б. Соодветни сценарија

Силиконските прстени некогаш беа стандардни низ полупроводничките линии за офорт, но постепено се заменуваат со варијанти на SiC. Тие остануваат во употреба за чувствителни на трошоците наследени процеси на производство од средна до ниска класа.

3. Фокусен прстен од силикон карбид (премиум избор со високи перформанси)

A. Предности и недостатоци

Фокусирани прстени од силициум карбидможе да се пофали со цврстина на Мохс од 9,5 и одржува јакост на виткање од 500 до 600 MPa дури и на 1400°C. Во меѓувреме, нивниот коефициент на термичка експанзија добро се совпаѓа со силиконските наполитанки, нудејќи извонредна отпорност на термички шок за да издржи брз термички циклус, значително оптимизирајќи ја униформноста на гравирањето на рабовите на обландата. Што е најважно, SiC може да се пофали со исклучителна отпорност на корозија против Ar, F, Cl и други плазма хемикалии. Нејзината стапка на гребење во флуорната плазма е речиси нула. Фокусните прстени од силикон карбид обезбедуваат работен век 2-3 пати подолг од силиконските верзии, што во голема мера ја зголемува севкупната ефикасност на опремата. Силициум карбид со висока чистота што се одгледува во CVD достигнува нивоа на чистота над 99,9995%, драстично намалувајќи ги ризиците од контаминација на честички и елементи.

Сепак, прстените за фокусирање на силициум карбид не се без недостатоци. Со оглед на екстремната цврстина на силициум карбид, за производство на фокусни прстени од силициум карбид се потребни алатки за сечење дијаманти. И нивните сложени, долги процедури за обработка значително ја зголемуваат неговата почетна цена за купување.

Б. Соодветни сценарија

Фокусираните прстени од силициум карбид служат како оптимална опција за напредни производствени процеси, вклучително и логички чипови под 14nm и 3D NAND уреди, и стојат како врвен избор на материјали за производство на уреди за напојување со силициум карбид.