સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ: સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયાઓ માટે જરૂરી ચોકસાઇ ઘટકો

ફોટોલિથોગ્રાફી ટેકનોલોજી મુખ્યત્વે સિલિકોન વેફર્સ પર સર્કિટ પેટર્નને ઉજાગર કરવા માટે ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. આ પ્રક્રિયાની ચોકસાઈ સીધી રીતે સંકલિત સર્કિટના પ્રદર્શન અને ઉપજને અસર કરે છે. ચિપ મેન્યુફેક્ચરિંગ માટેના ટોચના સાધનોમાંના એક તરીકે, લિથોગ્રાફી મશીનમાં સેંકડો હજારો ઘટકો હોય છે. લિથોગ્રાફી સિસ્ટમમાં બંને ઓપ્ટિકલ ઘટકો અને ઘટકોને સર્કિટ કામગીરી અને ચોકસાઈની ખાતરી કરવા માટે અત્યંત ઉચ્ચ ચોકસાઇની જરૂર છે.SiC સિરામિક્સમાં ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છેવેફર ચક્સઅને સિરામિક ચોરસ મિરર્સ.

વેફર ચકલિથોગ્રાફી મશીનમાં વેફર ચક એક્સપોઝર પ્રક્રિયા દરમિયાન વેફરને સહન કરે છે અને ખસેડે છે. વેફરની સપાટી પર પેટર્નની ચોક્કસ નકલ કરવા માટે વેફર અને ચક વચ્ચે ચોક્કસ ગોઠવણી જરૂરી છે.SiC વેફરચક તેમના હળવા વજન, ઉચ્ચ પરિમાણીય સ્થિરતા અને નીચા થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક માટે જાણીતા છે, જે જડતાના ભારને ઘટાડી શકે છે અને ગતિ કાર્યક્ષમતા, સ્થિતિની ચોકસાઈ અને સ્થિરતામાં સુધારો કરી શકે છે.

સિરામિક સ્ક્વેર મિરર લિથોગ્રાફી મશીનમાં, વેફર ચક અને માસ્ક સ્ટેજ વચ્ચે મોશન સિંક્રોનાઇઝેશન નિર્ણાયક છે, જે લિથોગ્રાફીની ચોકસાઈ અને ઉપજને સીધી અસર કરે છે. સ્ક્વેર રિફ્લેક્ટર એ વેફર ચક સ્કેનિંગ પોઝિશનિંગ ફીડબેક માપન પ્રણાલીનો મુખ્ય ઘટક છે અને તેની સામગ્રીની જરૂરિયાતો હળવા અને કડક છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સમાં આદર્શ હળવા વજનના ગુણો હોવા છતાં, આવા ઘટકોનું ઉત્પાદન કરવું પડકારજનક છે. હાલમાં, અગ્રણી આંતરરાષ્ટ્રીય સંકલિત સર્કિટ સાધનો ઉત્પાદકો મુખ્યત્વે ફ્યુઝ્ડ સિલિકા અને કોર્ડિરાઇટ જેવી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરે છે. જોકે, ટેક્નોલોજીની પ્રગતિ સાથે, ચીની નિષ્ણાતોએ ફોટોલિથોગ્રાફી મશીનો માટે મોટા કદના, જટિલ આકારના, અત્યંત હળવા, સંપૂર્ણ રીતે બંધ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક ચોરસ મિરર્સ અને અન્ય કાર્યાત્મક ઓપ્ટિકલ ઘટકોનું ઉત્પાદન હાંસલ કર્યું છે. ફોટોમાસ્ક, જેને છિદ્ર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે પ્રકાશસંવેદનશીલ સામગ્રી પર પેટર્ન બનાવવા માટે માસ્ક દ્વારા પ્રકાશનું પ્રસારણ કરે છે. જો કે, જ્યારે EUV લાઇટ માસ્કને ઇરેડિયેટ કરે છે, ત્યારે તે ગરમીનું ઉત્સર્જન કરે છે, તાપમાનને 600 થી 1000 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી વધારી દે છે, જે થર્મલ નુકસાનનું કારણ બની શકે છે. તેથી, SiC ફિલ્મનો એક સ્તર સામાન્ય રીતે ફોટોમાસ્ક પર જમા થાય છે. ઘણી વિદેશી કંપનીઓ, જેમ કે ASML, હવે ફોટોમાસ્કના ઉપયોગ દરમિયાન સફાઈ અને નિરીક્ષણ ઘટાડવા અને EUV ફોટોલિથોગ્રાફી મશીનોની કાર્યક્ષમતા અને ઉત્પાદન ઉપજને સુધારવા માટે 90% થી વધુ ટ્રાન્સમિટન્સ સાથે ફિલ્મો ઓફર કરે છે.

પ્લાઝ્મા એચિંગઅને ડિપોઝિશન ફોટોમાસ્ક, જેને ક્રોસહેયર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે માસ્ક દ્વારા પ્રકાશને પ્રસારિત કરવાનું અને પ્રકાશસંવેદનશીલ સામગ્રી પર પેટર્ન બનાવવાનું મુખ્ય કાર્ય ધરાવે છે. જો કે, જ્યારે EUV (અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટ) પ્રકાશ ફોટોમાસ્કને ઇરેડિયેટ કરે છે, ત્યારે તે ગરમીનું ઉત્સર્જન કરે છે, તાપમાનને 600 અને 1000 ડિગ્રી સેલ્સિયસની વચ્ચે વધારી દે છે, જે થર્મલ નુકસાનનું કારણ બની શકે છે. તેથી, આ સમસ્યાને દૂર કરવા માટે ફોટોમાસ્ક પર સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) ફિલ્મનું સ્તર સામાન્ય રીતે જમા કરવામાં આવે છે. હાલમાં, ઘણી વિદેશી કંપનીઓ, જેમ કે ASML, ફોટોમાસ્કના ઉપયોગ દરમિયાન સફાઈ અને નિરીક્ષણની જરૂરિયાતને ઘટાડવા માટે 90% થી વધુની પારદર્શિતા સાથે ફિલ્મો પ્રદાન કરવાનું શરૂ કર્યું છે, જેનાથી EUV લિથોગ્રાફી મશીનોની કાર્યક્ષમતા અને ઉત્પાદન ઉપજમાં સુધારો થાય છે. . પ્લાઝ્મા એચિંગ અનેડિપોઝિશન ફોકસ રીંગઅને અન્ય સેમિકન્ડક્ટર મેન્યુફેક્ચરિંગમાં, ઇચિંગ પ્રક્રિયા પ્રવાહી અથવા ગેસ એચન્ટ્સ (જેમ કે ફ્લોરિન ધરાવતા વાયુઓ) નો ઉપયોગ પ્લાઝમામાં આયનાઇઝ્ડ કરીને વેફર પર બોમ્બમારો કરે છે અને ઇચ્છિત સર્કિટ પેટર્ન પર રહે ત્યાં સુધી અનિચ્છનીય સામગ્રીને પસંદગીપૂર્વક દૂર કરે છે.વેફરસપાટી તેનાથી વિપરિત, પાતળી ફિલ્મ ડિપોઝિશન એચીંગની રિવર્સ બાજુ જેવી જ છે, પાતળી ફિલ્મ બનાવવા માટે ધાતુના સ્તરો વચ્ચે ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રીને સ્ટેક કરવા માટે ડિપોઝિશન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને. બંને પ્રક્રિયાઓ પ્લાઝ્મા ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરતી હોવાથી, તેઓ ચેમ્બર અને ઘટકો પર કાટ લાગવાની સંભાવના ધરાવે છે. તેથી, સાધનસામગ્રીની અંદરના ઘટકોમાં સારી પ્લાઝ્મા પ્રતિરોધકતા, ફ્લોરિન એચીંગ વાયુઓ માટે ઓછી પ્રતિક્રિયાશીલતા અને ઓછી વાહકતા હોવી જરૂરી છે. પરંપરાગત એચિંગ અને ડિપોઝિશન સાધનોના ઘટકો, જેમ કે ફોકસ રિંગ્સ, સામાન્ય રીતે સિલિકોન અથવા ક્વાર્ટઝ જેવી સામગ્રીમાંથી બને છે. જો કે, ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મિનિએચરાઇઝેશનની પ્રગતિ સાથે, ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મેન્યુફેક્ચરિંગમાં ઇચિંગ પ્રક્રિયાઓની માંગ અને મહત્વ વધી રહ્યું છે. માઇક્રોસ્કોપિક સ્તરે, ચોક્કસ સિલિકોન વેફર એચીંગને નાની લાઇન પહોળાઈ અને વધુ જટિલ ઉપકરણ માળખાં પ્રાપ્ત કરવા માટે ઉચ્ચ-ઊર્જા પ્લાઝ્માની જરૂર પડે છે. તેથી, રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન (CVD) સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) તેના ઉત્તમ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો, ઉચ્ચ શુદ્ધતા અને એકરૂપતા સાથે ધીમે ધીમે એચિંગ અને ડિપોઝિશન સાધનો માટે પસંદગીની કોટિંગ સામગ્રી બની ગઈ છે. હાલમાં, એચિંગ સાધનોમાં CVD સિલિકોન કાર્બાઇડ ઘટકોમાં ફોકસ રિંગ્સ, ગેસ શાવર હેડ્સ, ટ્રે અને એજ રિંગ્સનો સમાવેશ થાય છે. ડિપોઝિશન સાધનોમાં, ચેમ્બર કવર, ચેમ્બર લાઇનર્સ અને છેSIC-કોટેડ ગ્રેફાઇટ સબસ્ટ્રેટ્સ.

ક્લોરિન અને ફ્લોરિન એચીંગ વાયુઓ પ્રત્યે તેની ઓછી પ્રતિક્રિયાશીલતા અને વાહકતાને કારણે,CVD સિલિકોન કાર્બાઇડપ્લાઝ્મા એચિંગ સાધનોમાં ફોકસ રિંગ્સ જેવા ઘટકો માટે આદર્શ સામગ્રી બની છે.CVD સિલિકોન કાર્બાઇડએચિંગ સાધનોના ઘટકોમાં ફોકસ રિંગ્સ, ગેસ શાવર હેડ્સ, ટ્રે, એજ રિંગ્સ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે ફોકસ રિંગ્સ લો, તે મુખ્ય ઘટકો છે જે વેફરની બહાર અને વેફર સાથે સીધા સંપર્કમાં મૂકવામાં આવે છે. રિંગ પર વોલ્ટેજ લાગુ કરીને, પ્લાઝ્મા રિંગ દ્વારા વેફર પર કેન્દ્રિત થાય છે, પ્રક્રિયાની એકરૂપતામાં સુધારો કરે છે. પરંપરાગત રીતે, ફોકસ રિંગ્સ સિલિકોન અથવા ક્વાર્ટઝની બનેલી હોય છે. જો કે, જેમ જેમ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મિનિએચરાઇઝેશન આગળ વધે છે તેમ, ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મેન્યુફેક્ચરિંગમાં ઇચિંગ પ્રક્રિયાઓની માંગ અને મહત્વ સતત વધતું જાય છે. પ્લાઝ્મા એચિંગ પાવર અને એનર્જીની જરૂરિયાતો સતત વધી રહી છે, ખાસ કરીને કેપેસિટીવલી કપલ્ડ પ્લાઝ્મા (સીસીપી) ઈચિંગ ઈક્વિપમેન્ટમાં, જેને ઉચ્ચ પ્લાઝ્મા એનર્જીની જરૂર હોય છે. પરિણામે, સિલિકોન કાર્બાઇડ સામગ્રીથી બનેલી ફોકસ રિંગ્સનો ઉપયોગ વધી રહ્યો છે.