Kolmen valtavirran tarkennusrenkaan vertailu

Tarkennusrenkaat ovat tarkkoja rengasmaisia ​​osia, jotka tyypillisesti asennetaan plasmaetsauslaitteiston kiekkojen istukan ympärille ja ovat suoraan alttiina korkeaenergiselle plasmalle etsausprosessin aikana. Niiden ydintehtävä on toimia uhrautuvina osina tasaisen syövytystuloksen varmistamiseksi koko kiekon pinnalla. Reunavaikutuksen vuoksi sähkökentät vääristyvät ja eroavat jyrkästi kiekkojen reunoilla, mikä tekee plasman tiheydestä ja energiasta suuresti ristiriidassa kiekon keskustan kanssa, mikä tuhoaa syövytyksen tasaisuuden. Tarkennusrenkaat ratkaisevat tämän ongelman kolmella alla luetellulla ydinmekanismilla:

1. Sähkökentän optimointi

Kiekon ympärille sijoitetut tarkennusrenkaat toimivat sähkökentän puskuriramppina nostaen kiekon fyysisiä ja sähköisiä rajoja. Tämä asetus tasoittaa kiekon reunan plasmavaippaa ohjaten ionit pommittamaan kiekon pintaa optimaalisissa kulmissa, mikä varmistaa tasaisen etsaustarkkuuden kiekon reunan ja keskustan välillä.

2. Ydinkomponenttien suojausmekanismi

Syövytysjärjestelmän uhrautuvana osana tarkennusrenkaat kantavat suoran korkeaenergisen plasman pommituksen. Ne voivat suojata alla olevia kalliita komponentteja, kuten sähköstaattisia istukkaa, vaurioilta, mikä pidentää huomattavasti komponenttien käyttöikää ja vähentää niiden ylläpitokustannuksia.

3. Lämpö- ja sähkösovitushuolto

Jotkut tarkennusrenkaat voivat helpottaa tasaisen lämmön jakautumisen saavuttamista tai hyvin yhteensopivan sähkökentän muodostamista kiekon kanssa räätälöidyllä sähkönjohtavuudella, mikä luo erittäin vakaan käsittelyympäristön erittäin tarkkaan etsaukseen.

Kolmen laajasti käytetyn tarkennusrengasmateriaalin vertailu

Kvartsi, pii ja piikarbidi ovat kolme hallitsevaa materiaalia tarkennusrenkaiden valmistuksessa. Alla on yksityiskohtainen erittely niiden vahvuuksista, haitoista ja tyypillisistä sovelluksista.

1. Kvartsitarkennusrengas (perinteinen vaihtoehto)

A. Edut ja haitat

Kvartsi tarkennusrenkaatalhaiset käyttökustannukset, tasainen käyttäytyminen suurtaajuuskentillä ja erinomainen dielektrinen eristys . Niiden rajoituksia ei kuitenkaan voida jättää huomiotta. Kvartsilla on alhainen mekaaninen kovuus, joten kvartsin tarkennusrenkaat ovat alttiita muodonmuutokselle korkeissa lämpötiloissa. Ne tarjoavat myös huonon ionisputteroinnin kestävyyden ja erittäin korkean korroosionopeuden altistuessaan fluoripohjaiselle plasmalle, mikä voi aiheuttaa kontaminaatioriskejä tuotantoprosesseille.

B. Sopivat skenaariot

Nämä renkaat toimivat ei-high-pommittavissa RIE-etchereissä, jotka tukevat keskitason ja matalan pään prosesseja 28 nm:ssä ja sitä korkeammalla. Ne eivät voi täyttää edistyneille solmuille asetettuja tiukkoja vähäkontaminaation ja pitkän käyttöiän vaatimuksia.

2. Silikoninen tarkennusrengas

A. Edut ja haitat

Silikoniset tarkennusrenkaaton valmistettu samasta materiaalista kuin piikiekot, ja niiden lämpölaajenemiskertoimet ja sähköiset ominaisuudet ovat hyvin yhteensopivia. Ne kestävät jopa 1600°C lämpötiloja ja auttavat ylläpitämään tasaisen plasman jakautumisen. Silti pii kestää huonosti fluoriplasmaetsausta vastaan. Se tuottaa helposti haihtuvaa SiF4:ää, kuluu nopeasti ja laukaisee toistuvia prosessien ajautumista ja suunnittelemattomia seisokkeja. Toistuva vaihto on tarpeen – yksikiteiset piirenkaat on yleensä vaihdettava 10–12 päivän välein.

B. Sopivat skenaariot

Piirenkaat olivat aikoinaan vakiona puolijohdeetsauslinjoissa, mutta niitä korvataan vähitellen SiC-varianteilla. Niitä käytetään edelleen kustannusherkissä perinteisissä keski- ja matalan luokan valmistusprosesseissa.

3. Piikarbidin tarkennusrengas (laadukas valinta)

A. Edut ja haitat

Piikarbidin tarkennusrenkaatMohs-kovuus on 9,5 ja taivutuslujuus on 500-600 MPa jopa 1400 °C:ssa. Samaan aikaan niiden lämpölaajenemiskerroin vastaa piikiekkoja hyvin, tarjoten erinomaisen lämpöiskun kestävyyden kestämään nopeaa lämpökiertoa, mikä optimoi merkittävästi etsauksen tasaisuuden kiekkojen reunoilla. Mikä tärkeintä, piikarbidilla on poikkeuksellinen korroosionkestävyys Ar-, F-, Cl- ja muita plasmakemiallisia yhdisteitä vastaan. Sen etsausnopeus fluoriplasmassa on lähes nolla. Piikarbidin tarkennusrenkaat tarjoavat 2–3 kertaa pitemmän käyttöiän kuin piiversiot, mikä parantaa huomattavasti laitteiden yleistä tehokkuutta. CVD:llä kasvatettu erittäin puhdas piikarbidi saavuttaa puhtaustason yli 99,9995 %, mikä vähentää merkittävästi hiukkasten ja alkuaineiden saastumisen riskiä.

Piikarbidin tarkennusrenkaat eivät kuitenkaan ole vailla haittoja. Piikarbidin äärimmäisen kovuuden vuoksi piikarbidin tarkennusrenkaiden valmistus vaatii timanttileikkaustyökaluja. Ja niiden monimutkaiset, pitkät työstötoimenpiteet nostavat alkuperäisiä ostokustannuksia huomattavasti.

B. Sopivat skenaariot

Piikarbidin tarkennusrenkaat ovat optimaalinen vaihtoehto edistyneille valmistusprosesseille, mukaan lukien alle 14 nm:n logiikkasirut ja 3D NAND -laitteet, ja ne ovat paras materiaalivalinnat piikarbidin teholaitteiden valmistuksessa.