સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ: સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયાઓ માટે જરૂરી ચોકસાઇ ઘટકો

ફોટોલિથોગ્રાફી ટેકનોલોજી મુખ્યત્વે સિલિકોન વેફર્સ પર સર્કિટ પેટર્નને ઉજાગર કરવા માટે ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. આ પ્રક્રિયાની ચોકસાઈ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ્સના પ્રદર્શન અને ઉપજને સીધી અસર કરે છે. ચિપ ઉત્પાદન માટેના ટોચના સાધનોમાંના એક તરીકે, લિથોગ્રાફી મશીનમાં લાખો ઘટકો હોય છે. સર્કિટ કામગીરી અને ચોકસાઈ સુનિશ્ચિત કરવા માટે ઓપ્ટિકલ ઘટકો અને લિથોગ્રાફી સિસ્ટમમાં રહેલા ઘટકો બંનેને અત્યંત ઉચ્ચ ચોકસાઇની જરૂર પડે છે.SiC સિરામિક્સઉપયોગમાં લેવાયેલ છેવેફર ચકઅને સિરામિક ચોરસ અરીસાઓ.

વેફર ચકલિથોગ્રાફી મશીનમાં રહેલું વેફર ચક એક્સપોઝર પ્રક્રિયા દરમિયાન વેફરને સહન કરે છે અને ખસેડે છે. વેફરની સપાટી પર પેટર્નની સચોટ નકલ કરવા માટે વેફર અને ચક વચ્ચે ચોક્કસ સંરેખણ જરૂરી છે.SiC વેફરચક તેમના હળવા વજન, ઉચ્ચ પરિમાણીય સ્થિરતા અને ઓછા થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક માટે જાણીતા છે, જે ઇનર્શિયલ લોડ ઘટાડી શકે છે અને ગતિ કાર્યક્ષમતા, સ્થિતિ ચોકસાઈ અને સ્થિરતામાં સુધારો કરી શકે છે.

સિરામિક ચોરસ અરીસો લિથોગ્રાફી મશીનમાં, વેફર ચક અને માસ્ક સ્ટેજ વચ્ચે ગતિ સમન્વયન મહત્વપૂર્ણ છે, જે લિથોગ્રાફીની ચોકસાઈ અને ઉપજને સીધી અસર કરે છે. ચોરસ પરાવર્તક એ વેફર ચક સ્કેનિંગ પોઝિશનિંગ ફીડબેક માપન પ્રણાલીનો મુખ્ય ઘટક છે, અને તેની સામગ્રીની આવશ્યકતાઓ હળવા અને કડક છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સમાં આદર્શ હળવા ગુણધર્મો હોવા છતાં, આવા ઘટકોનું ઉત્પાદન પડકારજનક છે. હાલમાં, અગ્રણી આંતરરાષ્ટ્રીય સંકલિત સર્કિટ સાધનો ઉત્પાદકો મુખ્યત્વે ફ્યુઝ્ડ સિલિકા અને કોર્ડિરાઇટ જેવી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરે છે. જો કે, ટેકનોલોજીના વિકાસ સાથે, ચીની નિષ્ણાતોએ ફોટોલિથોગ્રાફી મશીનો માટે મોટા કદના, જટિલ આકારના, અત્યંત હળવા, સંપૂર્ણપણે બંધ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક ચોરસ અરીસાઓ અને અન્ય કાર્યાત્મક ઓપ્ટિકલ ઘટકોનું ઉત્પાદન પ્રાપ્ત કર્યું છે. ફોટોમાસ્ક, જેને છિદ્ર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે ફોટોસેન્સિટિવ સામગ્રી પર પેટર્ન બનાવવા માટે માસ્ક દ્વારા પ્રકાશ પ્રસારિત કરે છે. જો કે, જ્યારે EUV પ્રકાશ માસ્કને ઇરેડિયેટ કરે છે, ત્યારે તે ગરમીનું ઉત્સર્જન કરે છે, તાપમાન 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. ASML જેવી ઘણી વિદેશી કંપનીઓ હવે ફોટોમાસ્કના ઉપયોગ દરમિયાન સફાઈ અને નિરીક્ષણ ઘટાડવા અને EUV ફોટોલિથોગ્રાફી મશીનોની કાર્યક્ષમતા અને ઉત્પાદન ઉપજમાં સુધારો કરવા માટે 90% થી વધુ ટ્રાન્સમિટન્સ ધરાવતી ફિલ્મો ઓફર કરે છે.

પ્લાઝ્મા એચિંગઅને ડિપોઝિશન ફોટોમાસ્ક, જેને ક્રોસહેયર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તેનું મુખ્ય કાર્ય માસ્ક દ્વારા પ્રકાશ પ્રસારિત કરવાનું અને ફોટોસેન્સિટિવ સામગ્રી પર પેટર્ન બનાવવાનું છે. જો કે, જ્યારે EUV (એક્સ્ટ્રીમ અલ્ટ્રાવાયોલેટ) પ્રકાશ ફોટોમાસ્કને ઇરેડિયેટ કરે છે, ત્યારે તે ગરમીનું ઉત્સર્જન કરે છે, જેનાથી તાપમાન 600 થી 1000 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી વધે છે, જે થર્મલ નુકસાનનું કારણ બની શકે છે. તેથી, આ સમસ્યાને દૂર કરવા માટે ફોટોમાસ્ક પર સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) ફિલ્મનો એક સ્તર સામાન્ય રીતે જમા કરવામાં આવે છે. હાલમાં, ASML જેવી ઘણી વિદેશી કંપનીઓએ ફોટોમાસ્કના ઉપયોગ દરમિયાન સફાઈ અને નિરીક્ષણની જરૂરિયાત ઘટાડવા માટે 90% થી વધુ પારદર્શિતાવાળી ફિલ્મો પ્રદાન કરવાનું શરૂ કર્યું છે, જેનાથી EUV લિથોગ્રાફી મશીનોની કાર્યક્ષમતા અને ઉત્પાદન ઉપજમાં સુધારો થાય છે. પ્લાઝ્મા એચિંગ અનેડિપોઝિશન ફોકસ રિંગઅને અન્ય સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં, એચિંગ પ્રક્રિયામાં વેફર પર બોમ્બમારો કરવા અને ઇચ્છિત સર્કિટ પેટર્ન ન રહે ત્યાં સુધી અનિચ્છનીય સામગ્રીને પસંદગીપૂર્વક દૂર કરવા માટે પ્લાઝ્મામાં આયનીકરણ કરાયેલા પ્રવાહી અથવા ગેસ ઇચેન્ટ્સ (જેમ કે ફ્લોરિન ધરાવતા વાયુઓ)નો ઉપયોગ થાય છે.વેફરસપાટી. તેનાથી વિપરીત, પાતળી ફિલ્મ ડિપોઝિશન એ એચિંગની વિપરીત બાજુ જેવું જ છે, જેમાં ડિપોઝિશન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને પાતળી ફિલ્મ બનાવવા માટે ધાતુના સ્તરો વચ્ચે ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રીને સ્ટેક કરવામાં આવે છે. બંને પ્રક્રિયાઓ પ્લાઝ્મા ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરતી હોવાથી, તેઓ ચેમ્બર અને ઘટકો પર કાટ લાગવાની સંભાવના ધરાવે છે. તેથી, સાધનોની અંદરના ઘટકોમાં સારો પ્લાઝ્મા પ્રતિકાર, ફ્લોરિન એચિંગ વાયુઓ પ્રત્યે ઓછી પ્રતિક્રિયાશીલતા અને ઓછી વાહકતા હોવી જરૂરી છે. પરંપરાગત એચિંગ અને ડિપોઝિશન સાધનોના ઘટકો, જેમ કે ફોકસ રિંગ્સ, સામાન્ય રીતે સિલિકોન અથવા ક્વાર્ટઝ જેવી સામગ્રીથી બનેલા હોય છે. જો કે, ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મિનિએચ્યુરાઇઝેશનની પ્રગતિ સાથે, ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ઉત્પાદનમાં એચિંગ પ્રક્રિયાઓની માંગ અને મહત્વ વધી રહ્યું છે. માઇક્રોસ્કોપિક સ્તરે, ચોક્કસ સિલિકોન વેફર એચિંગને 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) ધીમે ધીમે તેના ઉત્તમ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો, ઉચ્ચ શુદ્ધતા અને એકરૂપતા સાથે એચિંગ અને ડિપોઝિશન સાધનો માટે પસંદગીની કોટિંગ સામગ્રી બની ગઈ છે. હાલમાં, એચિંગ સાધનોમાં CVD સિલિકોન કાર્બાઇડ ઘટકોમાં ફોકસ રિંગ્સ, ગેસ શાવર હેડ, ટ્રે અને એજ રિંગ્સનો સમાવેશ થાય છે. ડિપોઝિશન સાધનોમાં, ચેમ્બર કવર, ચેમ્બર લાઇનર્સ અનેSIC-કોટેડ ગ્રેફાઇટ સબસ્ટ્રેટ્સ.

ક્લોરિન અને ફ્લોરિન એચિંગ વાયુઓ પ્રત્યે તેની ઓછી પ્રતિક્રિયાશીલતા અને વાહકતાને કારણે,સીવીડી સિલિકોન કાર્બાઇડપ્લાઝ્મા એચિંગ સાધનોમાં ફોકસ રિંગ્સ જેવા ઘટકો માટે એક આદર્શ સામગ્રી બની ગઈ છે.સીવીડી સિલિકોન કાર્બાઇડએચિંગ સાધનોમાં ફોકસ રિંગ્સ, ગેસ શાવર હેડ, ટ્રે, એજ રિંગ્સ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. ફોકસ રિંગ્સને ઉદાહરણ તરીકે લો, તે મુખ્ય ઘટકો છે જે વેફરની બહાર અને વેફર સાથે સીધા સંપર્કમાં મૂકવામાં આવે છે. રિંગમાં વોલ્ટેજ લાગુ કરીને, પ્લાઝ્મા રિંગ દ્વારા વેફર પર કેન્દ્રિત થાય છે, જે પ્રક્રિયાની એકરૂપતામાં સુધારો કરે છે. પરંપરાગત રીતે, ફોકસ રિંગ્સ સિલિકોન અથવા ક્વાર્ટઝથી બનેલા હોય છે. જો કે, જેમ જેમ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મિનિએચ્યુરાઇઝેશન આગળ વધે છે, તેમ તેમ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ઉત્પાદનમાં એચિંગ પ્રક્રિયાઓની માંગ અને મહત્વ વધતું રહે છે. પ્લાઝ્મા એચિંગ પાવર અને ઉર્જા જરૂરિયાતો વધતી રહે છે, ખાસ કરીને કેપેસિટીવલી કપલ્ડ પ્લાઝ્મા (CCP) એચિંગ સાધનોમાં, જેને વધુ પ્લાઝ્મા ઊર્જાની જરૂર પડે છે. પરિણામે, સિલિકોન કાર્બાઇડ સામગ્રીથી બનેલા ફોકસ રિંગ્સનો ઉપયોગ વધી રહ્યો છે.