Почему кольцо фокусировки незаменимо для оборудования для травления?

Кольцо фокусировки, также называемое компенсационным кольцом или ограничительным кольцом, является незаменимым компонентом оборудования для травления, особенно оборудования для плазменного сухого травления. Без этого наномасштабные прецизионные процессы травления в современном производстве полупроводников были бы невозможны. Использование кольца фокусировки обеспечивает однородность травления, гарантирует скорость травления поверхности пластины, защищает основное оборудование оборудования для травления и, в конечном итоге, повышает производительность полупроводниковых устройств и снижает производственные затраты.

Основные функции кольца фокусировки

1. Оптимизирует краевое электрическое поле и распределение плазмы.

Безкольцо фокусировкиЛинии электрического поля на краю пластины сильно искривляются и расходятся, что приводит к краевому эффекту. Это приводит к значительным различиям в плотности плазмы и энергии ионной бомбардировки края пластины и центральной области. Кольцо фокусировки расположено вокруг пластины, чтобы эффективно поднять физическую и электрическую границу пластины и изменить форму распределения плазмы по краям. Он сглаживает профиль электрического поля на краю пластины, подобно превращению «крутого обрыва» в «пологий склон». Это улучшение создает более однородную плазменную оболочку на краю пластины, направляя ионы для бомбардировки всей поверхности пластины под более вертикальным и постоянным углом, включая самые внешние кристаллы.

2. Защищает электростатический патрон (ESC) и служит компонентом технологической камеры.

Плазменная среда очень агрессивна. Без защиты кольца фокусировки высокоэнергетическая плазма будет напрямую бомбардировать и травить электростатический патрон (ESC), удерживающий пластину. Поскольку ЭСК обычно изготавливаются из дорогих материалов, таких как глиноземная керамика, стоимость их замены чрезвычайно высока. Кольцо фокусировки, являясь сменным расходным материалом, выступает в качестве жертвующего компонента для защиты наиболее важных частей оборудования и снижения связанных с этим затрат. Кольца фокусировки обычно изготавливаются из кремния, кварца, карбида кремния и других совместимых с процессом материалов. Частицы, образующиеся в результате его эрозии, оказывают гораздо меньшее влияние на процесс, чем металлические загрязнения (например, алюминий, натрий), выделяемые эродированными материалами ЭСК. Это эффективно снижает риск загрязнения камеры и пластин частицами или побочными продуктами реакции, тем самым сводя к минимуму дефекты продукции.

3. Компенсирует изменения толщины пластины.

Верхняя поверхность кольца фокусировки обычно располагается на одном уровне с верхней поверхностью пластины. Это обеспечивает постоянное расстояние от верхнего электрода до поверхности пластины и поверхности кольца фокусировки, помогая сформировать однородное электрическое поле по всей площади и избежать искажений электрического поля, вызванных разницей высот.

В процессе обработки кольцо фокусировки постепенно становится тоньше под воздействием плазмы. Утонченное кольцо фокусировки вызывает дрейф процесса: по мере уменьшения высоты кольца фокусировки из-за эрозии его способность ограничивать краевое электрическое поле ослабевает, и производительность процесса на краю пластины (например, скорость травления, профиль) постепенно меняется. По этой причине кольцо фокусировки необходимо периодически заменять в зависимости от производительности процесса (например, накопленного количества радиочастотных часов).

В различных процессах травления (травление кремния, оксидное травление, травление металла) могут использоваться фокусирующие кольца, изготовленные из разных материалов (например, монокристаллического кремния, кварца,карбид кремния, керамика), чтобы обеспечить необходимую скорость травления и минимизировать загрязнение. В некоторых современных инструментах программное обеспечение расширенного управления процессом (APC) отслеживает продолжительность использования кольца фокусировки и может компенсировать эффекты эрозии за счет точной настройки параметров процесса (например, мощности, давления), продлевая срок службы при сохранении стабильности процесса.