Componentes de silicio para grabado en seco

กระบวนการออกซิเดชันหมายถึงกระบวนการให้สารออกซิแดนท์ (เช่น ออกซิเจน ไอน้ำ) และเวเฟอร์ออนซิลิคอนพลังงานความร้อน ทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างซิลิคอนกับสารออกซิแดนท์เพื่อสร้างฟิล์มป้องกันซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO₂)

La reacción de grabado en seco tiene lugar dentro de una cámara de proceso, que consiste principalmente encomponentes de silicio, que incluye un anillo de escape de silicona, un anillo exterior de silicona, un cabezal de ducha de silicona, un anillo de enfoque de silicona y un anillo protector de silicona.

En una cámara de grabado seca, normalmente se coloca una oblea de silicio dentro de un anillo de enfoque de silicio. Esta combinación sirve como electrodo positivo, ubicado debajo de la cámara de grabado. Un disco de silicio con pequeños orificios pasantes densamente poblados, ubicado encima de la cámara, sirve como electrodo negativo. Un anillo exterior de silicona sostiene el electrodo superior y otros componentes relacionados. Los electrodos superior e inferior están en contacto directo con el plasma. A medida que el plasma graba la oblea de silicio, también desgasta los electrodos de silicio superior e inferior. El electrodo inferior (anillo de enfoque) se adelgaza gradualmente durante el proceso de grabado y requiere reemplazo cuando el espesor alcanza un cierto nivel. Además, los orificios distribuidos uniformemente en el electrodo superior (alcachofa de ducha) son corroídos por el plasma, provocando variaciones en el tamaño de los orificios. Una vez que estas variaciones alcanzan un cierto nivel, es necesario reemplazarlas. Normalmente, se requiere un ciclo de reemplazo cada 2 a 4 semanas de uso.

Esta sección explica específicamente la función del anillo de enfoque de silicio (electrodo inferior). Controla el espesor de la vaina de plasma, optimizando así la uniformidad del bombardeo iónico. La vaina de plasma, la región no neutra entre el plasma y la pared del vaso, es una región crucial y única dentro del plasma. El plasma está formado por un número igual de iones positivos y electrones. Como los electrones viajan más rápido que los iones, llegan primero a la pared del vaso. El plasma está cargado positivamente con respecto a la pared del vaso. El campo eléctrico de la vaina acelera los iones dentro del plasma (atracción positiva-negativa), impartiendo alta energía a los iones. Este flujo de iones de alta energía permite el recubrimiento, el grabado y la pulverización catódica.

La impedancia de la oblea afecta al espesor de la vaina de plasma (cuanto menor es la impedancia, más gruesa es la vaina). La impedancia en el centro de la oblea es diferente a la del borde, lo que da como resultado un espesor desigual de la vaina de plasma en el borde. Esta vaina de plasma desigual acelera los iones pero también desvía el punto de bombardeo de iones, lo que reduce la precisión del grabado. Por lo tanto, se necesita un anillo de enfoque para controlar el espesor de la vaina de plasma, optimizando así la dirección del bombardeo de iones y mejorando la precisión del grabado.

Tomando como ejemplo el anillo de enfoque alrededor de la oblea, si bien el cuarzo, con su alta pureza, es óptimo para lograr una baja contaminación metálica, se corroe rápidamente en plasma de gas fluoruro, lo que resulta en una vida útil corta. Esto no sólo aumenta los costos sino que también requiere tiempo de inactividad debido al reemplazo, lo que reduce el tiempo de actividad del equipo. La cerámica, aunque tiene una vida útil suficientemente larga, está expuesta al bombardeo de iones de alta energía. El aluminio pulverizado reacciona con el flúor en el plasma para formar fluoruros no volátiles (como el fluoruro de aluminio). Si no se pueden eliminar y depositar en la superficie del dispositivo o en el fotorresistente en el borde de la oblea, dificultan la eliminación posterior de los fluoruros y el fotorresistente generados, lo que afecta el rendimiento del producto. Los materiales más adecuados son el silicio monocristalino o el carburo de silicio. Sin embargo, el silicio monocristalino es económico pero tiene una vida útil corta, mientras que el carburo de silicio es más caro pero tiene una vida útil un poco más larga. La compensación entre estas dos opciones depende de las circunstancias específicas. Por ejemplo, si la utilización del equipo es alta y el tiempo de funcionamiento es crítico, se debe utilizar carburo de silicio. Si los costes de desgaste del componente no son demasiado elevados, se debe utilizar silicio monocristalino.

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