ماده ایده آل برای حلقه های فوکوس در تجهیزات اچینگ پلاسما: کاربید سیلیکون (SiC)

در تجهیزات اچ پلاسما، اجزای سرامیکی نقش مهمی دارند، از جملهحلقه فوکوس.این حلقه فوکوسقرار گرفته در اطراف ویفر و در تماس مستقیم با آن، برای تمرکز پلاسما بر روی ویفر با اعمال ولتاژ به حلقه ضروری است. این یکنواختی فرآیند اچ را افزایش می دهد.

کاربرد حلقه های فوکوس SiC در ماشین های اچینگ

اجزای SiC CVDدر ماشین های حکاکی مانندحلقه های فوکوس, سر دوش گازی، صفحات و حلقه های لبه به دلیل واکنش پذیری کم SiC با گازهای حکاکی مبتنی بر کلر و فلوئور و رسانایی آن مورد علاقه است و آن را به یک ماده ایده آل برای تجهیزات اچ پلاسما تبدیل می کند.

مزایای SiC به عنوان یک ماده حلقه کانونی

به دلیل قرار گرفتن در معرض مستقیم پلاسما در محفظه واکنش خلاء، حلقه های کانونی باید از مواد مقاوم در برابر پلاسما ساخته شوند. حلقه‌های فوکوس سنتی که از سیلیکون یا کوارتز ساخته می‌شوند، از مقاومت ضعیفی در برابر اچینگ در پلاسمای مبتنی بر فلوئور رنج می‌برند که منجر به خوردگی سریع و کاهش کارایی می‌شود.

مقایسه بین حلقه های فوکوس Si و CVD SiC:

1. چگالی بالاتر:حجم اچ را کاهش می دهد.

2. فاصله باند گسترده: عایق عالی را ارائه می دهد.

    3. هدایت حرارتی بالا و ضریب انبساط کم: مقاوم در برابر شوک حرارتی.

    4. الاستیسیته بالا:مقاومت خوب در برابر ضربه های مکانیکی.

    5. سختی بالا: مقاوم در برابر سایش و خوردگی.

SiC رسانایی الکتریکی سیلیکون را به اشتراک می گذارد در حالی که مقاومت بالایی در برابر اچ یونی ارائه می دهد. با پیشرفت مینیاتورسازی مدار مجتمع، تقاضا برای فرآیندهای اچینگ کارآمدتر افزایش می یابد. تجهیزات اچ پلاسما، به ویژه آنهایی که از پلاسمای جفت شده خازنی (CCP) استفاده می کنند، به انرژی پلاسما بالایی نیاز دارند.حلقه های فوکوس SiCبه طور فزاینده ای محبوب است.

پارامترهای حلقه فوکوس Si و CVD SiC:

پارامتر	سیلیکون (Si)	CVD سیلیکون کاربید (SiC)
چگالی (g/cm³)	2.33	3.21
فاصله باند (eV)	1.12	2.3
هدایت حرارتی (W/cm°C)	1.5	5
ضریب انبساط حرارتی (x10-6/°C)	2.6	4
مدول الاستیک (GPa)	150	440
سختی	پایین تر	بالاتر

 

فرآیند ساخت حلقه های فوکوس SiC

در تجهیزات نیمه هادی، CVD (رسوب بخار شیمیایی) معمولا برای تولید اجزای SiC استفاده می شود. حلقه‌های فوکوس با رسوب SiC به اشکال خاص از طریق رسوب بخار و به دنبال آن پردازش مکانیکی برای تشکیل محصول نهایی تولید می‌شوند. نسبت مواد برای رسوب بخار پس از آزمایش های گسترده ثابت می شود و پارامترهایی مانند مقاومت را ثابت می کند. با این حال، تجهیزات حکاکی مختلف ممکن است به حلقه‌های فوکوس با مقاومت‌های متفاوت نیاز داشته باشند، که نیاز به آزمایش‌های نسبت مواد جدید برای هر مشخصات دارد، که زمان‌بر و پرهزینه است.

با انتخابحلقه های فوکوس SiCازنیمه هادی نیمه هادیمشتریان می توانند به مزایای چرخه های جایگزین طولانی تر و عملکرد برتر بدون افزایش قابل توجه هزینه دست یابند.

اجزای پردازش حرارتی سریع (RTP).

خواص حرارتی استثنایی CVD SiC آن را برای برنامه های RTP ایده آل می کند. اجزای RTP، از جمله حلقه های لبه و صفحات، از CVD SiC بهره می برند. در طول RTP، پالس‌های حرارتی شدید برای مدت‌های کوتاه به ویفرهای جداگانه اعمال می‌شود و به دنبال آن خنک‌سازی سریع انجام می‌شود. حلقه های لبه CVD SiC، نازک و دارای جرم حرارتی کم هستند، گرمای قابل توجهی را حفظ نمی کنند و باعث می شود فرآیندهای گرمایش و سرمایش سریع تحت تأثیر قرار نگیرند.

اجزای اچینگ پلاسما

مقاومت شیمیایی بالای CVD SiC آن را برای کاربردهای اچینگ مناسب می کند. بسیاری از محفظه های اچ از صفحات توزیع گاز CVD SiC برای توزیع گازهای حکاکی استفاده می کنند که حاوی هزاران سوراخ ریز برای پراکندگی پلاسما هستند. در مقایسه با مواد جایگزین، CVD SiC واکنش پذیری کمتری با گازهای کلر و فلوئور دارد. در اچ کردن خشک، معمولاً از اجزای CVD SiC مانند حلقه‌های فوکوس، صفحات ICP، حلقه‌های مرزی و سر دوش استفاده می‌شود.

حلقه های فوکوس SiC، با ولتاژ اعمال شده برای تمرکز پلاسما، باید رسانایی کافی داشته باشند. حلقه های فوکوس که معمولاً از سیلیکون ساخته می شوند در معرض گازهای واکنشی حاوی فلوئور و کلر قرار می گیرند که منجر به خوردگی اجتناب ناپذیر می شود. حلقه های فوکوس SiC، با مقاومت در برابر خوردگی برتر، طول عمر بیشتری را در مقایسه با حلقه های سیلیکونی ارائه می دهند.

مقایسه چرخه عمر:

حلقه های فوکوس SiC:هر 15 تا 20 روز تعویض می شود.
حلقه های فوکوس سیلیکونی:هر 10 تا 12 روز تعویض می شود.

علیرغم اینکه حلقه‌های SiC 2 تا 3 برابر گران‌تر از حلقه‌های سیلیکونی هستند، چرخه تعویض طولانی‌مدت هزینه‌های تعویض کلی قطعات را کاهش می‌دهد، زیرا تمام قطعات سایش در محفظه به طور همزمان با باز شدن محفظه برای جایگزینی حلقه فوکوس تعویض می‌شوند.

حلقه های فوکوس SiC نیمه هادی Semicera

Semicera Semiconductor حلقه‌های فوکوس SiC را با قیمت‌هایی نزدیک به حلقه‌های سیلیکونی ارائه می‌کند و زمان تحویل آن تقریباً 30 روز است. با ادغام حلقه های فوکوس SiC Semicera در تجهیزات اچ پلاسما، کارایی و طول عمر به طور قابل توجهی بهبود می یابد و هزینه های کلی تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد و راندمان تولید را افزایش می دهد. علاوه بر این، Semicera می تواند مقاومت حلقه های فوکوس را برای برآورده کردن نیازهای مشتری خاص سفارشی کند.

با انتخاب حلقه های فوکوس SiC از Semicera Semiconductor، مشتریان می توانند به مزایای چرخه های جایگزین طولانی تر و عملکرد برتر بدون افزایش قابل توجهی در هزینه دست یابند.