એક પરિચય
ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મેન્યુફેક્ચરિંગ પ્રક્રિયામાં ઇચિંગને વિભાજિત કરવામાં આવે છે:
- ભીનું કોતરણી;
- સૂકી કોતરણી.
શરૂઆતના દિવસોમાં, વેટ ઈચિંગનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થતો હતો, પરંતુ લાઇન પહોળાઈના નિયંત્રણ અને એચિંગની દિશાનિર્દેશાત્મકતામાં તેની મર્યાદાઓને કારણે, 3μm પછીની મોટાભાગની પ્રક્રિયાઓ ડ્રાય ઈચિંગનો ઉપયોગ કરે છે. વેટ ઈચિંગનો ઉપયોગ અમુક વિશિષ્ટ સામગ્રીના સ્તરો અને અવશેષોને સાફ કરવા માટે જ થાય છે.
ડ્રાય ઇચિંગ એ વેફર પરની સામગ્રી સાથે પ્રતિક્રિયા કરવા માટે વાયુયુક્ત રાસાયણિક ઇચેન્ટ્સનો ઉપયોગ કરવાની પ્રક્રિયાને સંદર્ભિત કરે છે જેથી સામગ્રીના ભાગને દૂર કરવામાં આવે અને અસ્થિર પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો બનાવે છે, જે પછી પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરમાંથી કાઢવામાં આવે છે. ઇચેન્ટ સામાન્ય રીતે એચીંગ ગેસના પ્લાઝ્મામાંથી પ્રત્યક્ષ કે પરોક્ષ રીતે ઉત્પન્ન થાય છે, તેથી શુષ્ક એચીંગને પ્લાઝ્મા એચીંગ પણ કહેવાય છે.
1.1 પ્લાઝ્મા
પ્લાઝ્મા એ નબળા આયનોઇઝ્ડ અવસ્થામાંનો ગેસ છે જે બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડ (જેમ કે રેડિયો ફ્રીક્વન્સી પાવર સપ્લાય દ્વારા પેદા થાય છે) ની ક્રિયા હેઠળ એચિંગ ગેસના ગ્લો ડિસ્ચાર્જ દ્વારા રચાય છે. તેમાં ઇલેક્ટ્રોન, આયનો અને તટસ્થ સક્રિય કણોનો સમાવેશ થાય છે. તેમાંથી, સક્રિય કણો કોતરણી પ્રાપ્ત કરવા માટે કોતરેલી સામગ્રી સાથે સીધી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા કરી શકે છે, પરંતુ આ શુદ્ધ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા સામાન્ય રીતે માત્ર ખૂબ જ ઓછી સંખ્યામાં સામગ્રીમાં થાય છે અને તે દિશાત્મક નથી; જ્યારે આયનોમાં ચોક્કસ ઉર્જા હોય છે, ત્યારે તેઓ સીધા ભૌતિક સ્પુટરિંગ દ્વારા કોતરવામાં આવી શકે છે, પરંતુ આ શુદ્ધ શારીરિક પ્રતિક્રિયાનો કોતરણી દર અત્યંત નીચો છે અને પસંદગી ખૂબ નબળી છે.
મોટાભાગની પ્લાઝ્મા એચીંગ એક જ સમયે સક્રિય કણો અને આયનોની ભાગીદારી સાથે પૂર્ણ થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં, આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટના બે કાર્યો છે. એક તો કોતરેલી સામગ્રીની સપાટી પરના અણુ બંધનોનો નાશ કરવાનો છે, જેનાથી તટસ્થ કણો તેની સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે તે દરમાં વધારો કરે છે; બીજું એ છે કે રિએક્શન ઈન્ટરફેસ પર જમા થયેલ રિએક્શન પ્રોડક્ટ્સને તોડી નાખવું જેથી એચેંટને કોતરેલી સામગ્રીની સપાટી સાથે સંપૂર્ણ રીતે સંપર્ક કરી શકાય, જેથી ઈચિંગ ચાલુ રહે.
કોતરણીવાળી સ્ટ્રક્ચરની સાઇડવૉલ્સ પર જમા થયેલ પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોને દિશાત્મક આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટ દ્વારા અસરકારક રીતે દૂર કરી શકાતી નથી, જેનાથી સાઇડવૉલ્સના એચિંગને અવરોધિત કરે છે અને એનિસોટ્રોપિક એચિંગ બનાવે છે.
બીજી કોતરણી પ્રક્રિયા
2.1 વેટ એચિંગ અને ક્લીનિંગ
વેટ ઇચિંગ એ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મેન્યુફેક્ચરિંગમાં વપરાતી સૌથી જૂની તકનીકોમાંની એક છે. જો કે મોટાભાગની ભીની કોતરણી પ્રક્રિયાઓ તેના આઇસોટ્રોપિક એચીંગને કારણે એનિસોટ્રોપિક ડ્રાય એચીંગ દ્વારા બદલવામાં આવી છે, તે હજુ પણ મોટા કદના બિન-જટિલ સ્તરોને સાફ કરવામાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. ખાસ કરીને ઓક્સાઇડ દૂર કરવાના અવશેષો અને એપિડર્મલ સ્ટ્રિપિંગના એચીંગમાં, તે શુષ્ક કોતરણી કરતાં વધુ અસરકારક અને આર્થિક છે.
ભીના કોતરણીના પદાર્થોમાં મુખ્યત્વે સિલિકોન ઓક્સાઇડ, સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ, સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન અને પોલિક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોનનો સમાવેશ થાય છે. સિલિકોન ઓક્સાઇડનું ભીનું નકશીકામ સામાન્ય રીતે મુખ્ય રાસાયણિક વાહક તરીકે હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ (HF) નો ઉપયોગ કરે છે. પસંદગીમાં સુધારો કરવા માટે, પ્રક્રિયામાં એમોનિયમ ફલોરાઇડ દ્વારા બફર કરાયેલ પાતળું હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. pH મૂલ્યની સ્થિરતા જાળવવા માટે, થોડી માત્રામાં મજબૂત એસિડ અથવા અન્ય તત્વો ઉમેરી શકાય છે. શુદ્ધ સિલિકોન ઓક્સાઇડ કરતાં ડોપ્ડ સિલિકોન ઑક્સાઈડ વધુ સરળતાથી કાટખૂણે થઈ જાય છે. વેટ કેમિકલ સ્ટ્રિપિંગનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ફોટોરેસિસ્ટ અને હાર્ડ માસ્ક (સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ) દૂર કરવા માટે થાય છે. હોટ ફોસ્ફોરિક એસિડ (H3PO4) એ મુખ્ય રાસાયણિક પ્રવાહી છે જેનો ઉપયોગ સિલિકોન નાઇટ્રાઇડને દૂર કરવા માટે ભીના રાસાયણિક સ્ટ્રિપિંગ માટે થાય છે, અને તે સિલિકોન ઓક્સાઇડ માટે સારી પસંદગી ધરાવે છે.
ભીની સફાઈ ભીની કોતરણી જેવી જ છે, અને મુખ્યત્વે રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ દ્વારા સિલિકોન વેફરની સપાટી પરના પ્રદૂષકોને દૂર કરે છે, જેમાં કણો, કાર્બનિક પદાર્થો, ધાતુઓ અને ઓક્સાઇડનો સમાવેશ થાય છે. મુખ્ય પ્રવાહની ભીની સફાઈ એ ભીની રાસાયણિક પદ્ધતિ છે. જોકે ડ્રાય ક્લિનિંગ ઘણી ભીની સફાઈ પદ્ધતિઓને બદલી શકે છે, એવી કોઈ પદ્ધતિ નથી કે જે ભીની સફાઈને સંપૂર્ણપણે બદલી શકે.
ભીની સફાઈ માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા રસાયણોમાં સલ્ફ્યુરિક એસિડ, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ, ફોસ્ફોરિક એસિડ, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ, એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ, એમોનિયમ ફ્લોરાઇડ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. સફાઈ સોલ્યુશન બનાવો, જેમ કે SC1, SC2, DHF, BHF, વગેરે.
ઑક્સાઈડ ફિલ્મ ડિપોઝિશન પહેલાં પ્રક્રિયામાં ઘણીવાર સફાઈનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, કારણ કે ઑક્સાઈડ ફિલ્મની તૈયારી એકદમ સ્વચ્છ સિલિકોન વેફર સપાટી પર થવી જોઈએ. સામાન્ય સિલિકોન વેફર સફાઈ પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
2.2 ડ્રાય એચિંગ એnd સફાઈ
2.2.1 ડ્રાય એચિંગ
ઉદ્યોગમાં ડ્રાય ઈચિંગ મુખ્યત્વે પ્લાઝ્મા ઈચિંગનો સંદર્ભ આપે છે, જે ચોક્કસ પદાર્થોને ઈચ કરવા માટે ઉન્નત પ્રવૃત્તિ સાથે પ્લાઝમાનો ઉપયોગ કરે છે. મોટા પાયે ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાં સાધનોની સિસ્ટમ નીચા-તાપમાન બિન-સંતુલન પ્લાઝ્માનો ઉપયોગ કરે છે.
પ્લાઝ્મા એચિંગ મુખ્યત્વે બે ડિસ્ચાર્જ મોડ્સનો ઉપયોગ કરે છે: કેપેસિટીવ કમ્પલ્ડ ડિસ્ચાર્જ અને ઈન્ડેક્ટિવ કમ્પલ્ડ ડિસ્ચાર્જ
કેપેસિટિવ રીતે જોડાયેલા ડિસ્ચાર્જ મોડમાં: બાહ્ય રેડિયો ફ્રીક્વન્સી (RF) પાવર સપ્લાય દ્વારા બે સમાંતર પ્લેટ કેપેસિટરમાં પ્લાઝ્મા જનરેટ થાય છે અને જાળવવામાં આવે છે. ગેસનું દબાણ સામાન્ય રીતે કેટલાક મિલિટરથી દસ મિલિટર સુધીનું હોય છે અને આયનીકરણ દર 10-5 કરતા ઓછો હોય છે. પ્રેરક રીતે જોડાયેલા ડિસ્ચાર્જ મોડમાં: સામાન્ય રીતે ઓછા ગેસ પ્રેશર (દસ મિલિટર) પર, પ્લાઝ્મા પ્રેરક રીતે જોડી ઇનપુટ ઊર્જા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે અને જાળવવામાં આવે છે. આયનીકરણ દર સામાન્ય રીતે 10-5 કરતા વધારે હોય છે, તેથી તેને ઉચ્ચ ઘનતા પ્લાઝ્મા પણ કહેવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોન સાયક્લોટ્રોન રેઝોનન્સ અને સાયક્લોટ્રોન વેવ ડિસ્ચાર્જ દ્વારા પણ હાઇ-ડેન્સિટી પ્લાઝ્મા સ્ત્રોતો મેળવી શકાય છે. બાહ્ય RF અથવા માઇક્રોવેવ પાવર સપ્લાય અને સબસ્ટ્રેટ પર RF બાયસ પાવર સપ્લાય દ્વારા સ્વતંત્ર રીતે આયન પ્રવાહ અને આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટ એનર્જીને નિયંત્રિત કરીને હાઇ-ડેન્સિટી પ્લાઝ્મા એચિંગ પ્રક્રિયાના એચિંગ રેટ અને પસંદગીને ઑપ્ટિમાઇઝ કરી શકે છે.
ડ્રાય ઇચિંગ પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે: એચિંગ ગેસને વેક્યૂમ રિએક્શન ચેમ્બરમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે છે, અને રિએક્શન ચેમ્બરમાં દબાણ સ્થિર થયા પછી, રેડિયો ફ્રીક્વન્સી ગ્લો ડિસ્ચાર્જ દ્વારા પ્લાઝ્મા જનરેટ થાય છે; હાઇ-સ્પીડ ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા પ્રભાવિત થયા પછી, તે મુક્ત રેડિકલ ઉત્પન્ન કરવા માટે વિઘટિત થાય છે, જે સબસ્ટ્રેટની સપાટી પર ફેલાય છે અને શોષાય છે. આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટની ક્રિયા હેઠળ, શોષિત મુક્ત રેડિકલ સબસ્ટ્રેટની સપાટી પરના અણુઓ અથવા પરમાણુઓ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે અને વાયુયુક્ત ઉપઉત્પાદનો બનાવે છે, જે પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરમાંથી વિસર્જિત થાય છે. પ્રક્રિયા નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવી છે:
ડ્રાય ઈચિંગ પ્રક્રિયાઓને નીચેની ચાર શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે:
(1)શારીરિક સ્પુટરીંગ એચીંગ: તે કોતરણીવાળી સામગ્રીની સપાટી પર બોમ્બમારો કરવા માટે મુખ્યત્વે પ્લાઝમામાંના ઊર્જાસભર આયન પર આધાર રાખે છે. સ્ફટર થયેલા અણુઓની સંખ્યા ઘટના કણોની ઊર્જા અને કોણ પર આધારિત છે. જ્યારે ઉર્જા અને કોણ યથાવત રહે છે, ત્યારે વિવિધ સામગ્રીના સ્પુટરિંગ રેટ સામાન્ય રીતે માત્ર 2 થી 3 વખત અલગ પડે છે, તેથી ત્યાં કોઈ પસંદગી નથી. પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયા મુખ્યત્વે એનિસોટ્રોપિક છે.
(2)કેમિકલ એચીંગ: પ્લાઝમા ગેસ-ફેઝ એચિંગ અણુઓ અને પરમાણુઓ પ્રદાન કરે છે, જે અસ્થિર વાયુઓ ઉત્પન્ન કરવા માટે સામગ્રીની સપાટી સાથે રાસાયણિક રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે. આ કેવળ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં સારી પસંદગી છે અને જાળીની રચનાને ધ્યાનમાં લીધા વિના સમસ્થાનિક લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે.
ઉદાહરણ તરીકે: Si (સોલિડ) + 4F → SiF4 (વાયુયુક્ત), ફોટોરેસિસ્ટ + O (વાયુયુક્ત) → CO2 (વાયુયુક્ત) + H2O (વાયુયુક્ત)
(3)આયન ઊર્જા સંચાલિત એચીંગ: આયનો એ બંને કણો છે જે એચીંગ અને ઉર્જા વહન કરતા કણોનું કારણ બને છે. આવા ઉર્જા વહન કરતા કણોની એચીંગ કાર્યક્ષમતા સાદા ભૌતિક અથવા રાસાયણિક એચીંગ કરતા એક કરતા વધુ ક્રમની તીવ્રતા વધારે છે. તેમાંથી, પ્રક્રિયાના ભૌતિક અને રાસાયણિક પરિમાણોનું ઑપ્ટિમાઇઝેશન એ એચિંગ પ્રક્રિયાને નિયંત્રિત કરવાનો મુખ્ય ભાગ છે.
(4)આયન-અવરોધ સંયુક્ત કોતરણી: તે મુખ્યત્વે એચીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન સંયુક્ત કણો દ્વારા પોલિમર અવરોધ રક્ષણાત્મક સ્તરના નિર્માણનો સંદર્ભ આપે છે. પ્લાઝ્માને એચિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન સાઇડવૉલ્સની એચિંગ પ્રતિક્રિયાને રોકવા માટે આવા રક્ષણાત્મક સ્તરની જરૂર છે. ઉદાહરણ તરીકે, Cl અને Cl2 એચિંગમાં C ઉમેરવાથી સાઈડવોલને ખોતરવાથી બચાવવા માટે એચિંગ દરમિયાન ક્લોરોકાર્બન સંયોજન સ્તર ઉત્પન્ન થઈ શકે છે.
2.2.1 ડ્રાય ક્લિનિંગ
ડ્રાય ક્લિનિંગ મુખ્યત્વે પ્લાઝ્મા સફાઈનો સંદર્ભ આપે છે. પ્લાઝ્મામાં આયનોનો ઉપયોગ સપાટીને સાફ કરવા માટે બોમ્બમારો કરવા માટે થાય છે, અને સક્રિય અવસ્થામાં અણુઓ અને પરમાણુઓ સાફ કરવાની સપાટી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, જેથી ફોટોરોસિસ્ટને દૂર કરી અને રાખ કરી શકાય. ડ્રાય ઇચિંગથી વિપરીત, ડ્રાય ક્લિનિંગના પ્રક્રિયા પરિમાણોમાં સામાન્ય રીતે દિશાત્મક પસંદગીનો સમાવેશ થતો નથી, તેથી પ્રક્રિયાની ડિઝાઇન પ્રમાણમાં સરળ છે. મોટા પાયે ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાં, ફ્લોરિન-આધારિત વાયુઓ, ઓક્સિજન અથવા હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે પ્રતિક્રિયા પ્લાઝ્માના મુખ્ય ભાગ તરીકે થાય છે. વધુમાં, આર્ગોન પ્લાઝ્માનો ચોક્કસ જથ્થો ઉમેરવાથી આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટ અસરમાં વધારો થઈ શકે છે, જેનાથી સફાઈ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થાય છે.
પ્લાઝ્મા ડ્રાય ક્લિનિંગ પ્રક્રિયામાં, સામાન્ય રીતે દૂરસ્થ પ્લાઝ્મા પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે સફાઈ પ્રક્રિયામાં, આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટથી થતા નુકસાનને નિયંત્રિત કરવા માટે પ્લાઝ્મામાં આયનોની બોમ્બાર્ડમેન્ટ અસરને ઘટાડવાની આશા છે; અને રાસાયણિક મુક્ત રેડિકલની ઉન્નત પ્રતિક્રિયા સફાઈ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે. રિમોટ પ્લાઝ્મા પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરની બહાર સ્થિર અને ઉચ્ચ-ઘનતાવાળા પ્લાઝ્મા બનાવવા માટે માઇક્રોવેવ્સનો ઉપયોગ કરી શકે છે, મોટી સંખ્યામાં મુક્ત રેડિકલ ઉત્પન્ન કરે છે જે સફાઈ માટે જરૂરી પ્રતિક્રિયા પ્રાપ્ત કરવા માટે પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરમાં પ્રવેશ કરે છે. ઉદ્યોગમાં મોટાભાગના ડ્રાય ક્લિનિંગ ગેસ સ્ત્રોતો ફ્લોરિન આધારિત વાયુઓનો ઉપયોગ કરે છે, જેમ કે NF3, અને NF3 ના 99% થી વધુ માઇક્રોવેવ પ્લાઝ્મામાં વિઘટિત થાય છે. ડ્રાય ક્લિનિંગ પ્રક્રિયામાં લગભગ કોઈ આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટ અસર હોતી નથી, તેથી તે સિલિકોન વેફરને નુકસાનથી બચાવવા અને પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરના જીવનને લંબાવવા માટે ફાયદાકારક છે.
ત્રણ ભીનું નકશીકામ અને સફાઈ સાધનો
3.1 ટાંકી-પ્રકારનું વેફર સફાઈ મશીન
ટ્રફ-ટાઈપ વેફર ક્લિનિંગ મશીન મુખ્યત્વે ફ્રન્ટ-ઓપનિંગ વેફર ટ્રાન્સફર બોક્સ ટ્રાન્સમિશન મોડ્યુલ, વેફર લોડિંગ/અનલોડિંગ ટ્રાન્સમિશન મોડ્યુલ, એક્ઝોસ્ટ એર ઈન્ટેક મોડ્યુલ, રાસાયણિક પ્રવાહી ટાંકી મોડ્યુલ, ડીયોનાઇઝ્ડ વોટર ટાંકી મોડ્યુલ, સૂકવણી ટાંકીનું બનેલું છે. મોડ્યુલ અને કંટ્રોલ મોડ્યુલ. તે એક જ સમયે વેફરના બહુવિધ બોક્સ સાફ કરી શકે છે અને વેફરને ડ્રાય-ઇન અને ડ્રાય-આઉટ પ્રાપ્ત કરી શકે છે.
3.2 ટ્રેન્ચ વેફર ઇચર
3.3 સિંગલ વેફર વેટ પ્રોસેસિંગ ઇક્વિપમેન્ટ
વિવિધ પ્રક્રિયા હેતુઓ અનુસાર, સિંગલ વેફર વેટ પ્રોસેસ સાધનોને ત્રણ કેટેગરીમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. પ્રથમ શ્રેણી સિંગલ વેફર સફાઈ સાધનો છે, જેના સફાઈ લક્ષ્યોમાં કણો, કાર્બનિક પદાર્થો, કુદરતી ઓક્સાઇડ સ્તર, ધાતુની અશુદ્ધિઓ અને અન્ય પ્રદૂષકોનો સમાવેશ થાય છે; બીજી શ્રેણી સિંગલ વેફર સ્ક્રબિંગ સાધનો છે, જેનો મુખ્ય પ્રક્રિયા હેતુ વેફરની સપાટી પરના કણોને દૂર કરવાનો છે; ત્રીજી કેટેગરી સિંગલ વેફર ઈચિંગ ઈક્વિપમેન્ટ છે, જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે પાતળી ફિલ્મો દૂર કરવા માટે થાય છે. વિવિધ પ્રક્રિયા હેતુઓ અનુસાર, સિંગલ વેફર એચીંગ સાધનોને બે પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. પ્રથમ પ્રકાર હળવા એચિંગ સાધનો છે, જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઉચ્ચ-ઊર્જા આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશનને કારણે સપાટીની ફિલ્મ નુકસાન સ્તરોને દૂર કરવા માટે થાય છે; બીજો પ્રકાર બલિદાન સ્તર દૂર કરવાના સાધનો છે, જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે વેફર પાતળા અથવા રાસાયણિક મિકેનિકલ પોલિશિંગ પછી અવરોધ સ્તરોને દૂર કરવા માટે થાય છે.
એકંદર મશીન આર્કિટેક્ચરના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, તમામ પ્રકારના સિંગલ-વેફર વેટ પ્રોસેસ સાધનોની મૂળભૂત આર્કિટેક્ચર સમાન છે, જેમાં સામાન્ય રીતે છ ભાગોનો સમાવેશ થાય છે: મુખ્ય ફ્રેમ, વેફર ટ્રાન્સફર સિસ્ટમ, ચેમ્બર મોડ્યુલ, રાસાયણિક પ્રવાહી પુરવઠો અને ટ્રાન્સફર મોડ્યુલ, સોફ્ટવેર સિસ્ટમ અને ઇલેક્ટ્રોનિક નિયંત્રણ મોડ્યુલ.
3.4 સિંગલ વેફર ક્લિનિંગ ઇક્વિપમેન્ટ
સિંગલ વેફર ક્લિનિંગ ઇક્વિપમેન્ટ પરંપરાગત RCA સફાઈ પદ્ધતિના આધારે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું છે, અને તેની પ્રક્રિયાનો હેતુ કણો, કાર્બનિક પદાર્થો, કુદરતી ઓક્સાઇડ સ્તર, ધાતુની અશુદ્ધિઓ અને અન્ય પ્રદૂષકોને સાફ કરવાનો છે. પ્રક્રિયાના ઉપયોગની દ્રષ્ટિએ, સિંગલ વેફર ક્લિનિંગ ઇક્વિપમેન્ટ હાલમાં ઈન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મેન્યુફેક્ચરિંગની ફ્રન્ટ-એન્ડ અને બેક-એન્ડ પ્રક્રિયાઓમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, જેમાં ફિલ્મની રચના પહેલા અને પછી સફાઈ, પ્લાઝમા ઈચિંગ પછી સફાઈ, આયન ઈમ્પ્લાન્ટેશન પછી સફાઈ, કેમિકલ પછી સફાઈનો સમાવેશ થાય છે. મિકેનિકલ પોલિશિંગ, અને મેટલ ડિપોઝિશન પછી સફાઈ. ઉચ્ચ-તાપમાન ફોસ્ફોરિક એસિડ પ્રક્રિયા સિવાય, સિંગલ વેફર સફાઈ સાધનો મૂળભૂત રીતે તમામ સફાઈ પ્રક્રિયાઓ સાથે સુસંગત છે.
3.5 સિંગલ વેફર એચિંગ ઇક્વિપમેન્ટ
સિંગલ વેફર ઈચિંગ ઈક્વિપમેન્ટનો પ્રોસેસ હેતુ મુખ્યત્વે પાતળી ફિલ્મ ઈચિંગ છે. પ્રક્રિયાના હેતુ મુજબ, તેને બે કેટેગરીમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, એટલે કે, લાઇટ ઇચિંગ ઇક્વિપમેન્ટ (ઉચ્ચ-ઊર્જા આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશનને કારણે સપાટી પરના ફિલ્મ નુકસાનના સ્તરને દૂર કરવા માટે વપરાય છે) અને બલિદાન સ્તર દૂર કરવાના સાધનો (વેફર પછી અવરોધ સ્તરને દૂર કરવા માટે વપરાય છે. પાતળા અથવા રાસાયણિક યાંત્રિક પોલિશિંગ). પ્રક્રિયામાં જે સામગ્રીને દૂર કરવાની જરૂર છે તેમાં સામાન્ય રીતે સિલિકોન, સિલિકોન ઓક્સાઇડ, સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ અને મેટલ ફિલ્મ લેયરનો સમાવેશ થાય છે.
ચાર ડ્રાય ઈચિંગ અને ક્લિનિંગ સાધનો
4.1 પ્લાઝ્મા એચિંગ સાધનોનું વર્ગીકરણ
આયન સ્પટરિંગ એચિંગ સાધનો કે જે શુદ્ધ ભૌતિક પ્રતિક્રિયાની નજીક છે અને ડિગમિંગ સાધનો કે જે શુદ્ધ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાની નજીક છે તે ઉપરાંત, પ્લાઝ્મા એચિંગને વિવિધ પ્લાઝ્મા જનરેશન અને કંટ્રોલ ટેક્નોલોજીઓ અનુસાર આશરે બે કેટેગરીમાં વિભાજિત કરી શકાય છે:
-કેપેસિટીવલી કપલ્ડ પ્લાઝમા (સીસીપી) એચીંગ;
- ઇન્ડક્ટિવલી કપલ્ડ પ્લાઝ્મા (ICP) એચીંગ.
4.1.1 CCP
કેપેસિટીવલી જોડી પ્લાઝ્મા એચિંગ એ રેડિયો ફ્રીક્વન્સી પાવર સપ્લાયને પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરમાં એક અથવા બંને ઉપલા અને નીચેના ઇલેક્ટ્રોડ સાથે જોડવાનું છે અને બે પ્લેટ વચ્ચેનું પ્લાઝ્મા એક સરળ સમકક્ષ સર્કિટમાં કેપેસિટર બનાવે છે.
આવી બે પ્રારંભિક તકનીકો છે:
એક પ્રારંભિક પ્લાઝ્મા એચિંગ છે, જે આરએફ પાવર સપ્લાયને ઉપલા ઇલેક્ટ્રોડ સાથે જોડે છે અને નીચલા ઇલેક્ટ્રોડ જ્યાં વેફર સ્થિત છે તે ગ્રાઉન્ડેડ છે. કારણ કે આ રીતે ઉત્પન્ન થયેલ પ્લાઝ્મા વેફરની સપાટી પર પૂરતા પ્રમાણમાં જાડા આયન આવરણની રચના કરશે નહીં, આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટની ઉર્જા ઓછી હોય છે, અને તે સામાન્ય રીતે સિલિકોન એચિંગ જેવી પ્રક્રિયાઓમાં વપરાય છે જે સક્રિય કણોનો મુખ્ય એચેન્ટ તરીકે ઉપયોગ કરે છે.
બીજું પ્રારંભિક પ્રતિક્રિયાશીલ આયન એચિંગ (RIE) છે, જે RF પાવર સપ્લાયને નીચલા ઇલેક્ટ્રોડ સાથે જોડે છે જ્યાં વેફર સ્થિત છે અને મોટા વિસ્તાર સાથે ઉપલા ઇલેક્ટ્રોડને ગ્રાઉન્ડ કરે છે. આ ટેક્નોલૉજી એક જાડું આયન આવરણ બનાવી શકે છે, જે ડાઇલેક્ટ્રિક ઇચિંગ પ્રક્રિયાઓ માટે યોગ્ય છે જેને પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેવા માટે ઉચ્ચ આયન ઊર્જાની જરૂર પડે છે. પ્રારંભિક પ્રતિક્રિયાશીલ આયન એચીંગના આધારે, આરએફ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ પર લંબરૂપ ડીસી ચુંબકીય ક્ષેત્ર એક્સબી ડ્રિફ્ટ બનાવવા માટે ઉમેરવામાં આવે છે, જે ઇલેક્ટ્રોન અને ગેસ કણોની અથડામણની સંભાવનાને વધારી શકે છે, જેનાથી પ્લાઝ્મા સાંદ્રતા અને ઇચિંગ દરમાં અસરકારક રીતે સુધારો થાય છે. આ એચીંગને ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉન્નત પ્રતિક્રિયાશીલ આયન એચીંગ (MERIE) કહેવામાં આવે છે.
ઉપરોક્ત ત્રણ તકનીકોમાં એક સામાન્ય ગેરલાભ છે, એટલે કે, પ્લાઝ્મા સાંદ્રતા અને તેની ઊર્જા અલગથી નિયંત્રિત કરી શકાતી નથી. ઉદાહરણ તરીકે, એચીંગ રેટ વધારવા માટે, RF પાવર વધારવાની પદ્ધતિનો ઉપયોગ પ્લાઝ્મા એકાગ્રતા વધારવા માટે થઈ શકે છે, પરંતુ RF પાવરમાં વધારો અનિવાર્યપણે આયન ઊર્જામાં વધારો તરફ દોરી જશે, જે ઉપકરણોને નુકસાન પહોંચાડશે. વેફર પાછલા દાયકામાં, કેપેસિટીવ કપ્લીંગ ટેક્નોલોજીએ બહુવિધ RF સ્ત્રોતોની ડિઝાઇન અપનાવી છે, જે અનુક્રમે ઉપલા અને નીચલા ઇલેક્ટ્રોડ સાથે અથવા બંને નીચલા ઇલેક્ટ્રોડ સાથે જોડાયેલા છે.
વિવિધ આરએફ ફ્રીક્વન્સીઝને પસંદ કરીને અને મેચ કરીને, ઇલેક્ટ્રોડ વિસ્તાર, અંતર, સામગ્રી અને અન્ય મુખ્ય પરિમાણો એકબીજા સાથે સંકલિત થાય છે, પ્લાઝ્મા સાંદ્રતા અને આયન ઊર્જાને શક્ય તેટલું ડીકોપલ કરી શકાય છે.
4.1.2 ICP
ઇન્ડક્ટિવલી કમ્પલ્ડ પ્લાઝ્મા એચિંગ એ રેડિયો ફ્રીક્વન્સી પાવર સપ્લાય સાથે જોડાયેલ કોઇલના એક અથવા વધુ સેટને રિએક્શન ચેમ્બર પર અથવા તેની આસપાસ મૂકવાનો છે. કોઇલમાં રેડિયો ફ્રીક્વન્સી કરંટ દ્વારા પેદા થતું વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રોનને વેગ આપવા માટે ડાઇલેક્ટ્રિક વિન્ડો દ્વારા પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરમાં પ્રવેશ કરે છે, ત્યાંથી પ્લાઝ્મા ઉત્પન્ન થાય છે. એક સરળ સમકક્ષ સર્કિટ (ટ્રાન્સફોર્મર) માં, કોઇલ એ પ્રાથમિક વિન્ડિંગ ઇન્ડક્ટન્સ છે, અને પ્લાઝમા એ ગૌણ વિન્ડિંગ ઇન્ડક્ટન્સ છે.
આ જોડાણ પદ્ધતિ પ્લાઝ્મા એકાગ્રતા હાંસલ કરી શકે છે જે નીચા દબાણ પર કેપેસિટીવ કપ્લીંગ કરતા એક કરતાં વધુ ક્રમની તીવ્રતા ધરાવે છે. વધુમાં, બીજો આરએફ પાવર સપ્લાય આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટ એનર્જી પ્રદાન કરવા માટે બાયસ પાવર સપ્લાય તરીકે વેફરના સ્થાન સાથે જોડાયેલ છે. તેથી, આયન સાંદ્રતા કોઇલના સ્ત્રોત વીજ પુરવઠા પર આધાર રાખે છે અને આયન ઊર્જા પૂર્વગ્રહ પાવર સપ્લાય પર આધાર રાખે છે, જેનાથી એકાગ્રતા અને ઊર્જાનું વધુ સંપૂર્ણ ડીકપલિંગ પ્રાપ્ત થાય છે.
4.2 પ્લાઝ્મા એચિંગ ઇક્વિપમેન્ટ
ડ્રાય ઈચિંગમાં લગભગ તમામ એચન્ટ્સ પ્રત્યક્ષ કે પરોક્ષ રીતે પ્લાઝ્મામાંથી ઉત્પન્ન થાય છે, તેથી ડ્રાય ઈચિંગને ઘણીવાર પ્લાઝમા ઈચિંગ કહેવામાં આવે છે. પ્લાઝ્મા એચીંગ એ વ્યાપક અર્થમાં પ્લાઝમા એચીંગનો એક પ્રકાર છે. બે પ્રારંભિક ફ્લેટ-પ્લેટ રિએક્ટર ડિઝાઇનમાં, એક પ્લેટને ગ્રાઉન્ડ કરવાની છે જ્યાં વેફર સ્થિત છે અને બીજી પ્લેટ RF સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ છે; અન્ય વિપરીત છે. અગાઉની ડિઝાઇનમાં, ગ્રાઉન્ડેડ પ્લેટનો વિસ્તાર સામાન્ય રીતે RF સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ પ્લેટના વિસ્તાર કરતા મોટો હોય છે અને રિએક્ટરમાં ગેસનું દબાણ વધારે હોય છે. વેફરની સપાટી પર રચાયેલ આયન આવરણ ખૂબ જ પાતળું છે, અને વેફર પ્લાઝમામાં "ડૂબી" હોય તેવું લાગે છે. કોતરકામ મુખ્યત્વે પ્લાઝ્મામાં સક્રિય કણો અને નકશી કરેલી સામગ્રીની સપાટી વચ્ચેની રાસાયણિક પ્રક્રિયા દ્વારા પૂર્ણ થાય છે. આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટની ઉર્જા ખૂબ જ ઓછી છે, અને એચીંગમાં તેની ભાગીદારી ઘણી ઓછી છે. આ ડિઝાઇનને પ્લાઝ્મા એચિંગ મોડ કહેવામાં આવે છે. અન્ય ડિઝાઇનમાં, કારણ કે આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટની સહભાગિતાની ડિગ્રી પ્રમાણમાં મોટી છે, તેને પ્રતિક્રિયાશીલ આયન એચીંગ મોડ કહેવામાં આવે છે.
4.3 રિએક્ટિવ આયન એચિંગ ઇક્વિપમેન્ટ
રિએક્ટિવ આયન એચિંગ (RIE) એ એક એચિંગ પ્રક્રિયાનો ઉલ્લેખ કરે છે જેમાં સક્રિય કણો અને ચાર્જ આયનો એક જ સમયે પ્રક્રિયામાં ભાગ લે છે. તેમાંથી, સક્રિય કણો મુખ્યત્વે તટસ્થ કણો છે (જેને મુક્ત રેડિકલ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે), ઉચ્ચ સાંદ્રતા (આશરે 1% થી 10% ગેસ સાંદ્રતા) સાથે, જે એચેન્ટના મુખ્ય ઘટકો છે. તેમની વચ્ચેની રાસાયણિક પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પાદિત ઉત્પાદનો અને કોતરણીવાળી સામગ્રી કાં તો અસ્થિર થાય છે અને પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરમાંથી સીધા જ કાઢવામાં આવે છે, અથવા કોતરણીવાળી સપાટી પર સંચિત થાય છે; જ્યારે ચાર્જ થયેલ આયનો ઓછી સાંદ્રતામાં હોય છે (ગેસની સાંદ્રતાના 10-4 થી 10-3), અને તેઓ વેફરની સપાટી પર બનેલા આયન શીથના વિદ્યુત ક્ષેત્ર દ્વારા ત્વરિત થાય છે. ચાર્જ થયેલા કણોના બે મુખ્ય કાર્યો છે. એક તો કોતરણીવાળી સામગ્રીની અણુ રચનાને નષ્ટ કરવી, જેનાથી સક્રિય કણો તેની સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે તે દરને વેગ આપે છે; બીજું છે બોમ્બમારો અને સંચિત પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોને દૂર કરવા માટે કે જેથી કોતરેલી સામગ્રી સક્રિય કણો સાથે સંપૂર્ણ સંપર્કમાં હોય, જેથી કોતરણી ચાલુ રહે.
કારણ કે આયનો એચીંગ પ્રતિક્રિયામાં સીધો ભાગ લેતા નથી (અથવા ખૂબ જ ઓછા પ્રમાણમાં, જેમ કે ભૌતિક બોમ્બાર્ડમેન્ટ દૂર કરવું અને સક્રિય આયનોનું ડાયરેક્ટ રાસાયણિક એચીંગ), કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, ઉપરોક્ત એચીંગ પ્રક્રિયાને આયન-સહાયિત એચીંગ કહેવી જોઈએ. રિએક્ટિવ આયન એચિંગ નામ ચોક્કસ નથી, પરંતુ તે આજે પણ ઉપયોગમાં લેવાય છે. 1980ના દાયકામાં આરઆઈઇના સૌથી પહેલા સાધનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. સિંગલ આરએફ પાવર સપ્લાય અને પ્રમાણમાં સરળ પ્રતિક્રિયા ચેમ્બર ડિઝાઇનના ઉપયોગને કારણે, તેમાં એચિંગ રેટ, એકરૂપતા અને પસંદગીની દ્રષ્ટિએ મર્યાદાઓ છે.
4.4 ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉન્નત પ્રતિક્રિયાશીલ આયન ઇચિંગ સાધન
MERIE (મેગ્નેટિકલી એન્હાન્સ્ડ રિએક્ટિવ આયન ઇચિંગ) ડિવાઇસ એ એક એચિંગ ડિવાઇસ છે જે ફ્લેટ-પેનલ RIE ડિવાઇસમાં ડીસી મેગ્નેટિક ફિલ્ડ ઉમેરીને બનાવવામાં આવે છે અને તેનો ઇચિંગ રેટ વધારવાનો હેતુ છે.
MERIE સાધનોનો ઉપયોગ 1990ના દાયકામાં મોટા પાયે કરવામાં આવ્યો હતો, જ્યારે સિંગલ-વેફર ઈચિંગ સાધનો ઉદ્યોગમાં મુખ્ય પ્રવાહના સાધનો બની ગયા હતા. MERIE સાધનોનો સૌથી મોટો ગેરલાભ એ છે કે ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે પ્લાઝ્મા એકાગ્રતાની અવકાશી વિતરણ અસંગતતા સંકલિત સર્કિટ ઉપકરણમાં વર્તમાન અથવા વોલ્ટેજ તફાવત તરફ દોરી જશે, જેનાથી ઉપકરણને નુકસાન થશે. આ નુકસાન ત્વરિત અસંગતતાને કારણે થાય છે, તેથી ચુંબકીય ક્ષેત્રનું પરિભ્રમણ તેને દૂર કરી શકતું નથી. જેમ જેમ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટનું કદ સતત ઘટતું જાય છે, તેમ તેમ તેમના ઉપકરણનું નુકસાન પ્લાઝ્મા અસંગતતા પ્રત્યે વધુને વધુ સંવેદનશીલ બની રહ્યું છે, અને ચુંબકીય ક્ષેત્રને વધારીને એચિંગ રેટ વધારવાની ટેક્નોલોજીને ધીમે ધીમે મલ્ટી-આરએફ પાવર સપ્લાય પ્લાનર રિએક્ટિવ આયન એચિંગ ટેક્નોલોજી દ્વારા બદલવામાં આવી છે. છે, કેપેસિટીવલી જોડી પ્લાઝમા એચીંગ ટેકનોલોજી.
4.5 કેપેસિટીવલી જોડી પ્લાઝમા એચીંગ સાધનો
કેપેસિટીવલી કપલ્ડ પ્લાઝ્મા (સીસીપી) એચીંગ ઇક્વિપમેન્ટ એ એક ઉપકરણ છે જે ઇલેક્ટ્રોડ પ્લેટમાં રેડિયો ફ્રીક્વન્સી (અથવા ડીસી) પાવર સપ્લાય લાગુ કરીને કેપેસિટીવ કપલિંગ દ્વારા પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરમાં પ્લાઝ્મા જનરેટ કરે છે અને તેનો ઉપયોગ એચીંગ માટે થાય છે. તેનો એચીંગ સિદ્ધાંત પ્રતિક્રિયાશીલ આયન એચીંગ સાધનો જેવો જ છે.
CCP એચીંગ સાધનોનો સરળ યોજનાકીય આકૃતિ નીચે દર્શાવેલ છે. તે સામાન્ય રીતે વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝના બે અથવા ત્રણ આરએફ સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરે છે, અને કેટલાક ડીસી પાવર સપ્લાયનો પણ ઉપયોગ કરે છે. RF પાવર સપ્લાયની આવર્તન 800kHz~162MHz છે, અને સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz અને 60MHz છે. 2MHz અથવા 4MHz ની આવર્તન સાથેના RF પાવર સપ્લાયને સામાન્ય રીતે ઓછી-આવર્તન RF સ્ત્રોતો કહેવામાં આવે છે. તેઓ સામાન્ય રીતે નીચલા ઇલેક્ટ્રોડ સાથે જોડાયેલા હોય છે જ્યાં વેફર સ્થિત હોય છે. તેઓ આયન ઊર્જાને નિયંત્રિત કરવામાં વધુ અસરકારક છે, તેથી તેઓને બાયસ પાવર સપ્લાય પણ કહેવામાં આવે છે; 27MHz થી ઉપરની આવર્તન સાથેના RF પાવર સપ્લાયને ઉચ્ચ-આવર્તન RF સ્ત્રોતો કહેવામાં આવે છે. તેઓ ઉપલા ઇલેક્ટ્રોડ અથવા નીચલા ઇલેક્ટ્રોડ સાથે જોડાયેલા હોઈ શકે છે. તેઓ પ્લાઝ્મા એકાગ્રતાને નિયંત્રિત કરવામાં વધુ અસરકારક છે, તેથી તેમને સ્ત્રોત પાવર સપ્લાય પણ કહેવામાં આવે છે. 13MHz RF પાવર સપ્લાય મધ્યમાં છે અને સામાન્ય રીતે ઉપરોક્ત બંને કાર્યો ધરાવે છે પરંતુ પ્રમાણમાં નબળા છે. નોંધ કરો કે પ્લાઝ્મા એકાગ્રતા અને ઊર્જાને વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝ (કહેવાતા ડીકોપ્લિંગ અસર) ના RF સ્ત્રોતોની શક્તિ દ્વારા ચોક્કસ શ્રેણીમાં ગોઠવી શકાય છે, તેમ છતાં, કેપેસિટીવ કપલિંગની લાક્ષણિકતાઓને લીધે, તેઓ સંપૂર્ણપણે સ્વતંત્ર રીતે ગોઠવી અને નિયંત્રિત કરી શકાતા નથી.
આયનોના ઉર્જા વિતરણની એચીંગ અને ઉપકરણના નુકસાનની વિગતવાર કામગીરી પર નોંધપાત્ર અસર પડે છે, તેથી આયન ઉર્જા વિતરણને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે ટેકનોલોજીનો વિકાસ એ અદ્યતન એચીંગ સાધનોના મુખ્ય મુદ્દાઓમાંનું એક બની ગયું છે. હાલમાં, ઉત્પાદનમાં સફળતાપૂર્વક ઉપયોગમાં લેવાતી તકનીકોમાં મલ્ટી-આરએફ હાઇબ્રિડ ડ્રાઇવ, ડીસી સુપરપોઝિશન, ડીસી પલ્સ બાયસ સાથે જોડાયેલી આરએફ અને પૂર્વગ્રહ પાવર સપ્લાય અને સ્ત્રોત પાવર સપ્લાયનું સિંક્રનસ પલ્સ્ડ આરએફ આઉટપુટનો સમાવેશ થાય છે.
સીસીપી એચીંગ ઇક્વિપમેન્ટ એ બે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા પ્લાઝ્મા ઇચિંગ સાધનો પૈકીનું એક છે. તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીની એચીંગ પ્રક્રિયામાં થાય છે, જેમ કે લોજિક ચિપ પ્રક્રિયાના આગળના તબક્કામાં ગેટ સાઇડવોલ અને હાર્ડ માસ્ક એચિંગ, મધ્ય તબક્કામાં કોન્ટેક્ટ હોલ એચિંગ, મોઝેક અને એલ્યુમિનિયમ પેડ એચિંગ પાછળના તબક્કામાં, તેમજ 3D ફ્લેશ મેમરી ચિપ પ્રક્રિયામાં ઊંડા ખાઈ, ઊંડા છિદ્રો અને વાયરિંગના સંપર્ક છિદ્રોનું નકશીકામ (સિલિકોન લેવું ઉદાહરણ તરીકે નાઇટ્રાઇડ/સિલિકોન ઓક્સાઇડ માળખું).
CCP એચીંગ સાધનો દ્વારા બે મુખ્ય પડકારો અને સુધારણાની દિશાઓનો સામનો કરવો પડે છે. સૌપ્રથમ, અત્યંત ઉચ્ચ આયન ઉર્જાનો ઉપયોગ કરવા માટે, ઉચ્ચ પાસા રેશિયો સ્ટ્રક્ચર્સની એચીંગ ક્ષમતા (જેમ કે 3D ફ્લેશ મેમરીના હોલ અને ગ્રુવ એચિંગ માટે 50:1 કરતા વધારે ગુણોત્તર જરૂરી છે). આયન ઊર્જા વધારવા માટે પૂર્વગ્રહ શક્તિ વધારવાની વર્તમાન પદ્ધતિમાં 10,000 વોટ સુધીના RF પાવર સપ્લાયનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. મોટી માત્રામાં ઉત્પન્ન થતી ગરમીને ધ્યાનમાં રાખીને, પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરની ઠંડક અને તાપમાન નિયંત્રણ તકનીકમાં સતત સુધારો કરવાની જરૂર છે. બીજું, એચિંગ ક્ષમતાની સમસ્યાને મૂળભૂત રીતે હલ કરવા માટે નવા એચિંગ ગેસના વિકાસમાં પ્રગતિ કરવાની જરૂર છે.
4.6 ઇન્ડક્ટિવલી કપલ્ડ પ્લાઝમા એચિંગ ઇક્વિપમેન્ટ
ઇન્ડક્ટિવલી કપલ્ડ પ્લાઝ્મા (ICP) એચિંગ ઇક્વિપમેન્ટ એ એક એવું ઉપકરણ છે જે રેડિયો ફ્રીક્વન્સી પાવર સ્ત્રોતની ઊર્જાને ઇન્ડક્ટર કોઇલ દ્વારા ચુંબકીય ક્ષેત્રના રૂપમાં પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરમાં જોડે છે, જેનાથી એચિંગ માટે પ્લાઝ્મા ઉત્પન્ન થાય છે. તેનો એચીંગ સિદ્ધાંત પણ સામાન્યકૃત પ્રતિક્રિયાત્મક આયન એચીંગનો છે.
ICP એચિંગ સાધનો માટે પ્લાઝ્મા સોર્સ ડિઝાઇનના બે મુખ્ય પ્રકાર છે. એક છે ટ્રાન્સફોર્મર કપલ્ડ પ્લાઝ્મા (TCP) ટેક્નોલોજી લેમ રિસર્ચ દ્વારા વિકસિત અને ઉત્પાદિત. તેની ઇન્ડક્ટર કોઇલ પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરની ઉપર ડાઇલેક્ટ્રિક વિન્ડો પ્લેન પર મૂકવામાં આવે છે. 13.56MHz RF સિગ્નલ કોઇલમાં વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર પેદા કરે છે જે ડાઇલેક્ટ્રિક વિન્ડો પર લંબ હોય છે અને કેન્દ્ર તરીકે કોઇલ અક્ષ સાથે રેડિયલી રીતે અલગ પડે છે.
ચુંબકીય ક્ષેત્ર ડાઇલેક્ટ્રિક વિન્ડો દ્વારા પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરમાં પ્રવેશે છે, અને વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરમાં ડાઇલેક્ટ્રિક વિન્ડોની સમાંતર એક વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે, જેનાથી એચિંગ ગેસનું વિયોજન અને પ્લાઝમા ઉત્પન્ન થાય છે. આ સિદ્ધાંતને પ્રાથમિક વિન્ડિંગ તરીકે ઇન્ડક્ટર કોઇલ સાથેના ટ્રાન્સફોર્મર તરીકે અને પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરમાં પ્લાઝમાને ગૌણ વિન્ડિંગ તરીકે સમજી શકાય છે, તેથી ICP એચિંગનું નામ આના પરથી રાખવામાં આવ્યું છે.
TCP ટેક્નોલોજીનો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે માળખું માપવામાં સરળ છે. ઉદાહરણ તરીકે, 200mm વેફરથી 300mm વેફર સુધી, TCP કોઇલનું કદ વધારીને સમાન એચીંગ અસર જાળવી શકે છે.
અન્ય પ્લાઝ્મા સોર્સ ડિઝાઇન એ ડીકોપ્લ્ડ પ્લાઝમા સોર્સ (DPS) ટેક્નોલોજી છે જે યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સના એપ્લાઇડ મટિરિયલ્સ, ઇન્ક. દ્વારા વિકસિત અને ઉત્પાદિત છે. તેની ઇન્ડક્ટર કોઇલ હેમિસ્ફેરિકલ ડાઇલેક્ટ્રિક વિન્ડો પર ત્રિ-પરિમાણીય રીતે ઘા છે. પ્લાઝ્મા જનરેટ કરવાનો સિદ્ધાંત ઉપરોક્ત TCP ટેક્નોલોજી જેવો જ છે, પરંતુ ગેસ ડિસોસિએશનની કાર્યક્ષમતા પ્રમાણમાં ઊંચી છે, જે ઉચ્ચ પ્લાઝ્મા સાંદ્રતા મેળવવા માટે અનુકૂળ છે.
પ્લાઝ્મા જનરેટ કરવા માટે ઇન્ડક્ટિવ કપલિંગની કાર્યક્ષમતા કેપેસિટીવ કપલિંગ કરતા વધારે હોવાથી અને પ્લાઝ્મા મુખ્યત્વે ડાઇલેક્ટ્રિક વિન્ડોની નજીકના વિસ્તારમાં જનરેટ થાય છે, તેની પ્લાઝ્મા સાંદ્રતા મૂળભૂત રીતે ઇન્ડક્ટર સાથે જોડાયેલા સ્ત્રોત પાવર સપ્લાયની શક્તિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. કોઇલ, અને વેફરની સપાટી પર આયન આવરણમાં આયન ઊર્જા મૂળભૂત રીતે તેની શક્તિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. પૂર્વગ્રહ વીજ પુરવઠો, તેથી આયનોની સાંદ્રતા અને ઊર્જા સ્વતંત્ર રીતે નિયંત્રિત કરી શકાય છે, ત્યાંથી ડીકોપ્લિંગ પ્રાપ્ત થાય છે.
ICP એચિંગ ઇક્વિપમેન્ટ એ બે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા પ્લાઝ્મા ઇચિંગ સાધનો પૈકીનું એક છે. તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે સિલિકોન છીછરા ખાઈ, જર્મેનિયમ (Ge), પોલિસિલિકોન ગેટ સ્ટ્રક્ચર્સ, મેટલ ગેટ સ્ટ્રક્ચર્સ, સ્ટ્રેઇન્ડ સિલિકોન (સ્ટ્રેઇન્ડ-Si), મેટલ વાયર, મેટલ પેડ્સ (પેડ), મોઝેક એચિંગ મેટલ હાર્ડ માસ્ક અને બહુવિધ પ્રક્રિયાઓ માટે થાય છે. બહુવિધ ઇમેજિંગ ટેકનોલોજી.
વધુમાં, ત્રિ-પરિમાણીય સંકલિત સર્કિટ, CMOS ઇમેજ સેન્સર્સ અને માઇક્રો-ઇલેક્ટ્રો-મિકેનિકલ સિસ્ટમ્સ (MEMS), તેમજ થ્રુ સિલિકોન વિઆસ (TSV), મોટા-કદના ત્રાંસી છિદ્રો અને એપ્લિકેશનમાં ઝડપી વધારો સાથે. વિવિધ મોર્ફોલોજીસ સાથે ડીપ સિલિકોન એચીંગ, ઘણા ઉત્પાદકોએ ખાસ કરીને આ એપ્લિકેશનો માટે વિકસિત એચીંગ સાધનો લોન્ચ કર્યા છે. તેની વિશેષતાઓ મોટી કોતરણીની ઊંડાઈ (દસ અથવા તો સેંકડો માઇક્રોન) છે, તેથી તે મોટે ભાગે ઉચ્ચ ગેસ પ્રવાહ, ઉચ્ચ દબાણ અને ઉચ્ચ શક્તિની સ્થિતિમાં કામ કરે છે.
—————————————————————————————————————————————————————— ———————————-
સેમીસેરા આપી શકે છેગ્રેફાઇટ ભાગો, નરમ/કઠોર લાગ્યું, સિલિકોન કાર્બાઇડ ભાગો, CVD સિલિકોન કાર્બાઇડ ભાગો, અનેSiC/TaC કોટેડ ભાગોસાથે 30 દિવસમાં.
જો તમને ઉપરોક્ત સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનોમાં રસ છે,કૃપા કરીને પ્રથમ વખત અમારો સંપર્ક કરવામાં અચકાશો નહીં.
ટેલિફોન: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
પોસ્ટ સમય: ઓગસ્ટ-31-2024