Kodėl fokusavimo žiedas yra būtinas ėsdinimo įrangai?

Fokusavimo žiedas, dar vadinamas kompensavimo žiedu arba uždarymo žiedu, yra nepakeičiamas ėsdinimo įrangos, ypač plazminio sauso ėsdinimo įrangos, komponentas. Nano skalės tikslumo ėsdinimo procesai šiuolaikinėje puslaidininkių gamyboje nebūtų pasiekiami be jo. Fokusavimo žiedo naudojimas užtikrina ėsdinimo vienodumą, garantuoja plokštelės paviršiaus ėsdinimo greitį, apsaugo pagrindinę ėsdinimo įrangos techninę įrangą ir galiausiai pagerina puslaidininkinio įrenginio našumą ir sumažina gamybos sąnaudas.

Pagrindinės fokusavimo žiedo funkcijos

1. Optimizuoja krašto elektrinį lauką ir plazmos pasiskirstymą

Be afokusavimo žiedas, elektrinio lauko linijos plokštelės krašte stipriai išlinksta ir išsiskiria, todėl atsiranda krašto efektas. Tai sukelia didelius plazmos tankio ir jonų bombardavimo energijos neatitikimus tarp plokštelės krašto ir centro srities. Fokusavimo žiedas yra išdėstytas aplink plokštelę, kad efektyviai pakeltų plokštelės fizines ir elektrines ribas ir pakeistų kraštų plazmos pasiskirstymą. Jis išlygina elektrinio lauko profilį plokštelės krašte, panašiai kaip „stačią uolą“ paverčia „švelniu šlaitu“. Šis patobulinimas sukuria vienodesnį plazmos apvalkalą plokštelės krašte, nukreipiančius jonus, kad bombarduotų visą plokštelės paviršių vertikalesniu ir nuoseklesniu kampu, įskaitant atokiausius štampus.

2. Apsaugo elektrostatinį griebtuvą (ESC) ir tarnauja kaip proceso kameros komponentas

Plazminė aplinka yra labai ėsdinanti. Be apsaugos nuo fokusavimo žiedo didelės energijos plazma tiesiogiai bombarduotų ir išgraviruotų elektrostatinį griebtuvą (ESC), laikantį plokštelę. Kadangi ESC paprastai gaminami iš brangių medžiagų, tokių kaip aliuminio oksido keramika, jų pakeitimo kaina yra labai didelė. Fokusavimo žiedas, kaip keičiama eksploatacinė medžiaga, veikia kaip aukojamas komponentas, skirtas apsaugoti svarbesnes įrangos dalis ir sumažinti susijusias išlaidas. Fokusavimo žiedai dažniausiai gaminami iš silicio, kvarco, silicio karbido ir kitų su procesu suderinamų medžiagų. Jo erozijos metu susidarančios dalelės daro daug mažesnį poveikį procesui nei metaliniai teršalai (pvz., aliuminis, natris), kuriuos išskiria erozijos ESC medžiagos. Tai veiksmingai sumažina kameros ir plokštelės užteršimo dalelėmis arba šalutiniais reakcijos produktais riziką, taip sumažinant gaminio defektus.

3. Kompensuoja plokštelių storio svyravimus

Viršutinis fokusavimo žiedo paviršius paprastai suprojektuotas taip, kad būtų lygiai su plokštelės viršutiniu paviršiumi. Tai užtikrina nuoseklų atstumą nuo viršutinio elektrodo iki plokštelės paviršiaus ir fokusavimo žiedo paviršiaus, padeda suformuoti vienodą elektrinį lauką visoje srityje ir išvengti elektrinio lauko iškraipymo dėl aukščio skirtumų.

Apdorojant fokusavimo žiedą plazma palaipsniui išgraviruoja ploniau. Suplonėjęs fokusavimo žiedas sukelia proceso poslinkį: mažėjant fokusavimo žiedo aukščiui dėl erozijos, silpnėja jo gebėjimas apriboti krašto elektrinį lauką, o proceso našumas plokštelės krašte (pvz., ėsdinimo greitis, profilis) palaipsniui keičiasi. Dėl šios priežasties fokusavimo žiedą reikia periodiškai keisti, atsižvelgiant į proceso pralaidumą (pvz., sukauptas RF valandas).

Skirtinguose ėsdinimo procesuose (silicio ėsdinimo, oksido, metalo ėsdinimo) gali būti naudojami fokusavimo žiedai, pagaminti iš skirtingų medžiagų (pvz., monokristalinio silicio, kvarco,silicio karbidas, keramika), kad atitiktų ėsdinimo greitį ir sumažintų užterštumą. Kai kuriuose pažangiuose įrankiuose pažangiojo proceso valdymo (APC) programinė įranga seka fokusavimo žiedo naudojimo trukmę ir gali kompensuoti erozijos poveikį tiksliai sureguliuodama proceso parametrus (pvz., galią, slėgį), prailgindama tarnavimo laiką, išlaikant proceso stabilumą.