सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक: अर्धचालक प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक सटीक घटक

फोटोलिथोग्राफी तकनीक मुख्य रूप से सिलिकॉन वेफर्स पर सर्किट पैटर्न को उजागर करने के लिए ऑप्टिकल सिस्टम का उपयोग करने पर केंद्रित है। इस प्रक्रिया की सटीकता सीधे एकीकृत सर्किट के प्रदर्शन और उपज को प्रभावित करती है। चिप निर्माण के लिए शीर्ष उपकरणों में से एक के रूप में, लिथोग्राफी मशीन में सैकड़ों हजारों घटक होते हैं। लिथोग्राफी प्रणाली के भीतर ऑप्टिकल घटकों और घटकों दोनों को सर्किट प्रदर्शन और सटीकता सुनिश्चित करने के लिए अत्यधिक उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है।SiC सिरेमिकमें उपयोग किया गया हैवेफर चकऔर सिरेमिक वर्गाकार दर्पण।

वेफर चकलिथोग्राफी मशीन में वेफर चक एक्सपोज़र प्रक्रिया के दौरान वेफर को संभालता और हिलाता है। वेफर की सतह पर पैटर्न को सटीक रूप से दोहराने के लिए वेफर और चक के बीच सटीक संरेखण आवश्यक है।SiC वेफरचक अपने हल्के वजन, उच्च आयामी स्थिरता और कम तापीय विस्तार गुणांक के लिए जाने जाते हैं, जो जड़त्वीय भार को कम कर सकते हैं और गति दक्षता, स्थिति सटीकता और स्थिरता में सुधार कर सकते हैं।

सिरेमिक वर्ग दर्पण लिथोग्राफी मशीन में, वेफर चक और मास्क चरण के बीच गति सिंक्रनाइज़ेशन महत्वपूर्ण है, जो सीधे लिथोग्राफी सटीकता और उपज को प्रभावित करता है। वर्गाकार परावर्तक वेफर चक स्कैनिंग पोजिशनिंग फीडबैक माप प्रणाली का एक प्रमुख घटक है, और इसकी सामग्री आवश्यकताएं हल्की और सख्त हैं। यद्यपि सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक में आदर्श हल्के गुण होते हैं, ऐसे घटकों का निर्माण चुनौतीपूर्ण होता है। वर्तमान में, अग्रणी अंतरराष्ट्रीय एकीकृत सर्किट उपकरण निर्माता मुख्य रूप से फ़्यूज्ड सिलिका और कॉर्डिएराइट जैसी सामग्रियों का उपयोग करते हैं। हालाँकि, प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, चीनी विशेषज्ञों ने फोटोलिथोग्राफी मशीनों के लिए बड़े आकार, जटिल आकार, अत्यधिक हल्के, पूरी तरह से संलग्न सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक वर्ग दर्पण और अन्य कार्यात्मक ऑप्टिकल घटकों का निर्माण हासिल किया है। फोटोमास्क, जिसे एपर्चर के रूप में भी जाना जाता है, प्रकाश संवेदनशील सामग्री पर एक पैटर्न बनाने के लिए मास्क के माध्यम से प्रकाश संचारित करता है। हालाँकि, जब ईयूवी प्रकाश मास्क को विकिरणित करता है, तो यह गर्मी उत्सर्जित करता है, जिससे तापमान 600 से 1000 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, जिससे थर्मल क्षति हो सकती है। इसलिए, आमतौर पर फोटोमास्क पर SiC फिल्म की एक परत जमा की जाती है। एएसएमएल जैसी कई विदेशी कंपनियां अब फोटोमास्क के उपयोग के दौरान सफाई और निरीक्षण को कम करने और ईयूवी फोटोलिथोग्राफी मशीनों की दक्षता और उत्पाद उपज में सुधार करने के लिए 90% से अधिक ट्रांसमिशन वाली फिल्में पेश करती हैं।

प्लाज्मा नक़्क़ाशीऔर डिपोज़िशन फोटोमास्क, जिसे क्रॉसहेयर के रूप में भी जाना जाता है, का मुख्य कार्य मास्क के माध्यम से प्रकाश संचारित करना और प्रकाश संवेदनशील सामग्री पर एक पैटर्न बनाना है। हालाँकि, जब ईयूवी (अत्यधिक पराबैंगनी) प्रकाश फोटोमास्क को विकिरणित करता है, तो यह गर्मी उत्सर्जित करता है, जिससे तापमान 600 और 1000 डिग्री सेल्सियस के बीच बढ़ जाता है, जिससे थर्मल क्षति हो सकती है। इसलिए, इस समस्या को कम करने के लिए आमतौर पर फोटोमास्क पर सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) फिल्म की एक परत जमा की जाती है। वर्तमान में, एएसएमएल जैसी कई विदेशी कंपनियों ने फोटोमास्क के उपयोग के दौरान सफाई और निरीक्षण की आवश्यकता को कम करने के लिए 90% से अधिक पारदर्शिता वाली फिल्में प्रदान करना शुरू कर दिया है, जिससे ईयूवी लिथोग्राफी मशीनों की दक्षता और उत्पाद उपज में सुधार हुआ है। . प्लाज्मा नक़्क़ाशी औरजमाव फोकस रिंगऔर अन्य सेमीकंडक्टर निर्माण में, नक़्क़ाशी प्रक्रिया वेफर पर बमबारी करने के लिए प्लाज्मा में आयनित तरल या गैस इत्यादि (जैसे फ्लोरीन युक्त गैसों) का उपयोग करती है और अवांछित सामग्रियों को तब तक हटा देती है जब तक कि वांछित सर्किट पैटर्न उस पर न रह जाए।वफ़रसतह। इसके विपरीत, पतली फिल्म का जमाव नक़्क़ाशी के विपरीत पक्ष के समान है, एक पतली फिल्म बनाने के लिए धातु की परतों के बीच इन्सुलेट सामग्री को ढेर करने के लिए एक जमाव विधि का उपयोग किया जाता है। चूंकि दोनों प्रक्रियाएं प्लाज्मा तकनीक का उपयोग करती हैं, इसलिए वे कक्षों और घटकों पर संक्षारक प्रभाव डालने की संभावना रखती हैं। इसलिए, उपकरण के अंदर के घटकों में अच्छा प्लाज्मा प्रतिरोध, फ्लोरीन नक़्क़ाशी गैसों के प्रति कम प्रतिक्रियाशीलता और कम चालकता होना आवश्यक है। पारंपरिक नक़्क़ाशी और निक्षेपण उपकरण घटक, जैसे फ़ोकस रिंग, आमतौर पर सिलिकॉन या क्वार्ट्ज जैसी सामग्रियों से बने होते हैं। हालाँकि, एकीकृत सर्किट लघुकरण की प्रगति के साथ, एकीकृत सर्किट निर्माण में नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं की मांग और महत्व बढ़ रहा है। सूक्ष्म स्तर पर, सटीक सिलिकॉन वेफर नक़्क़ाशी के लिए छोटी लाइन चौड़ाई और अधिक जटिल डिवाइस संरचनाओं को प्राप्त करने के लिए उच्च-ऊर्जा प्लाज्मा की आवश्यकता होती है। इसलिए, रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) धीरे-धीरे अपने उत्कृष्ट भौतिक और रासायनिक गुणों, उच्च शुद्धता और एकरूपता के साथ नक़्क़ाशी और जमाव उपकरण के लिए पसंदीदा कोटिंग सामग्री बन गया है। वर्तमान में, नक़्क़ाशी उपकरण में सीवीडी सिलिकॉन कार्बाइड घटकों में फोकस रिंग, गैस शॉवर हेड, ट्रे और एज रिंग शामिल हैं। निक्षेपण उपकरण में चैम्बर कवर, चैम्बर लाइनर आदि होते हैंएसआईसी-लेपित ग्रेफाइट सबस्ट्रेट्स.

क्लोरीन और फ्लोरीन नक़्क़ाशी गैसों के प्रति इसकी कम प्रतिक्रियाशीलता और चालकता के कारण,सीवीडी सिलिकॉन कार्बाइडप्लाज्मा नक़्क़ाशी उपकरण में फोकस रिंग जैसे घटकों के लिए एक आदर्श सामग्री बन गई है।सीवीडी सिलिकॉन कार्बाइडनक़्क़ाशी उपकरण के घटकों में फोकस रिंग, गैस शॉवर हेड, ट्रे, एज रिंग आदि शामिल हैं। उदाहरण के तौर पर फोकस रिंग को लें, वे वेफर के बाहर और वेफर के सीधे संपर्क में रखे गए प्रमुख घटक हैं। रिंग पर वोल्टेज लगाने से, प्लाज्मा को रिंग के माध्यम से वेफर पर केंद्रित किया जाता है, जिससे प्रक्रिया की एकरूपता में सुधार होता है। परंपरागत रूप से, फोकस रिंग सिलिकॉन या क्वार्ट्ज से बने होते हैं। हालाँकि, जैसे-जैसे एकीकृत सर्किट लघुकरण आगे बढ़ता है, एकीकृत सर्किट निर्माण में नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं की मांग और महत्व बढ़ता जा रहा है। प्लाज्मा नक़्क़ाशी शक्ति और ऊर्जा आवश्यकताओं में वृद्धि जारी है, विशेष रूप से कैपेसिटिव रूप से युग्मित प्लाज्मा (सीसीपी) नक़्क़ाशी उपकरण में, जिसके लिए उच्च प्लाज्मा ऊर्जा की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप, सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री से बने फोकस रिंगों का उपयोग बढ़ रहा है।