सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक: अर्धचालक प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक परिशुद्ध घटक

फोटोलिथोग्राफी तकनीक मुख्य रूप से ऑप्टिकल सिस्टम का उपयोग करके सिलिकॉन वेफर्स पर सर्किट पैटर्न को उभारने पर केंद्रित है। इस प्रक्रिया की सटीकता सीधे तौर पर इंटीग्रेटेड सर्किट के प्रदर्शन और उत्पादन को प्रभावित करती है। चिप निर्माण के लिए सबसे महत्वपूर्ण उपकरणों में से एक, लिथोग्राफी मशीन में लाखों घटक हो सकते हैं। सर्किट के प्रदर्शन और सटीकता को सुनिश्चित करने के लिए ऑप्टिकल घटकों और लिथोग्राफी सिस्टम के भीतर के घटकों दोनों को 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 सहारा देता है और उसे गति प्रदान करता 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।

लिथोग्राफी मशीन में, वेफर चक और मास्क स्टेज के बीच गति का सिंक्रनाइज़ेशन अत्यंत महत्वपूर्ण है, जो लिथोग्राफी की सटीकता और उत्पादन को सीधे प्रभावित करता है। वर्गाकार परावर्तक वेफर चक स्कैनिंग पोजिशनिंग फीडबैक मापन प्रणाली का एक प्रमुख घटक है, और इसकी सामग्री की आवश्यकताएँ हल्की और सख्त होती हैं। हालाँकि सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक में आदर्श हल्के गुण होते हैं, फिर भी ऐसे घटकों का निर्माण चुनौतीपूर्ण है। वर्तमान में, अग्रणी अंतरराष्ट्रीय एकीकृत सर्किट उपकरण निर्माता मुख्य रूप से फ्यूज्ड सिलिका और कॉर्डिएराइट जैसी सामग्रियों का उपयोग करते हैं। हालाँकि, प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, चीनी विशेषज्ञों ने फोटोलिथोग्राफी मशीनों के लिए बड़े आकार के, जटिल आकार के, अत्यधिक हल्के, पूरी तरह से बंद सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक वर्गाकार दर्पण और अन्य कार्यात्मक ऑप्टिकल घटकों का निर्माण हासिल कर लिया है। फोटोमास्क, जिसे एपर्चर भी कहा जाता है, प्रकाश को मास्क के माध्यम से प्रसारित करता है जिससे प्रकाश संवेदनशील सामग्री पर एक पैटर्न बनता है। हालाँकि, जब EUV प्रकाश मास्क पर पड़ता है, तो यह ऊष्मा उत्सर्जित करता है, जिससे तापमान 600 से 1000 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, जो थर्मल क्षति का कारण बन सकता है। इसलिए, आमतौर पर फोटोमास्क पर SiC फिल्म की एक परत चढ़ाई जाती है। ASML जैसी कई विदेशी कंपनियां अब 90% से अधिक पारगम्यता वाली फिल्में पेश करती हैं, जिससे फोटोमास्क के उपयोग के दौरान सफाई और निरीक्षण कम हो जाता है और EUV फोटोलिथोग्राफी मशीनों की दक्षता और उत्पाद की पैदावार में सुधार होता है।

प्लाज्मा एचिंगडिपोजिशन फोटोमास्क, जिन्हें क्रॉसहेयर भी कहा जाता है, का मुख्य कार्य मास्क के माध्यम से प्रकाश को प्रसारित करना और फोटोसेंसिटिव सामग्री पर एक पैटर्न बनाना है। हालांकि, जब EUV (अत्यधिक पराबैंगनी) प्रकाश फोटोमास्क पर पड़ता है, तो यह गर्मी उत्सर्जित करता है, जिससे तापमान 600 से 1000 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, जो थर्मल क्षति का कारण बन सकता है। इसलिए, इस समस्या को कम करने के लिए आमतौर पर फोटोमास्क पर सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) फिल्म की एक परत चढ़ाई जाती है। वर्तमान में, ASML जैसी कई विदेशी कंपनियों ने 90% से अधिक पारदर्शिता वाली फिल्में प्रदान करना शुरू कर दिया है, जिससे फोटोमास्क के उपयोग के दौरान सफाई और निरीक्षण की आवश्यकता कम हो जाती है, और इस प्रकार EUV लिथोग्राफी मशीनों की दक्षता और उत्पाद उपज में सुधार होता है। प्लाज्मा एचिंग औरनिक्षेपण फोकस रिंगसेमीकंडक्टर निर्माण में, एचिंग प्रक्रिया में तरल या गैस एचेंट (जैसे फ्लोरीन युक्त गैसें) का उपयोग किया जाता है, जिन्हें प्लाज्मा में आयनित करके वेफर पर बमबारी की जाती है और अवांछित पदार्थों को चुनिंदा रूप से तब तक हटाया जाता है जब तक कि वांछित सर्किट पैटर्न वेफर पर न रह जाए।वफ़रसतह पर। इसके विपरीत, पतली फिल्म निक्षेपण, नक़्क़ाशी के विपरीत होता है, जिसमें धातु की परतों के बीच इन्सुलेटिंग सामग्री को जमा करके एक पतली फिल्म बनाने के लिए निक्षेपण विधि का उपयोग किया जाता है। चूंकि दोनों प्रक्रियाओं में प्लाज्मा तकनीक का उपयोग होता है, इसलिए वे कक्षों और घटकों पर संक्षारक प्रभाव डालने के लिए प्रवण होती हैं। इसलिए, उपकरण के अंदर के घटकों में अच्छी प्लाज्मा प्रतिरोधकता, फ्लोरीन नक़्क़ाशी गैसों के प्रति कम प्रतिक्रियाशीलता और कम चालकता होना आवश्यक है। पारंपरिक नक़्क़ाशी और निक्षेपण उपकरण के घटक, जैसे कि फोकस रिंग, आमतौर पर सिलिकॉन या क्वार्ट्ज जैसी सामग्री से बने होते हैं। हालांकि, एकीकृत परिपथों के लघुकरण में प्रगति के साथ, एकीकृत परिपथ 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 उपकरण संरचनाओं को प्राप्त करने के लिए उच्च-ऊर्जा प्लाज्मा की आवश्यकता होती है। इसलिए, रासायनिक वाष्प निक्षेपण (सीवीडी) सिलिकॉन कार्बाइड (एसआईसी) अपने उत्कृष्ट भौतिक और रासायनिक गुणों, उच्च शुद्धता और एकरूपता के कारण नक़्क़ाशी और निक्षेपण उपकरणों के लिए पसंदीदा कोटिंग सामग्री के रूप में धीरे-धीरे उभर रहा है। वर्तमान में, एचिंग उपकरण में सीवीडी सिलिकॉन कार्बाइड घटकों में फोकस रिंग, गैस शावर हेड, ट्रे और एज रिंग शामिल हैं। डिपोजिशन उपकरण में, चैम्बर कवर, चैम्बर लाइनर और अन्य घटक होते हैं।एसआईसी-लेपित ग्रेफाइट सब्सट्रेट.

क्लोरीन और फ्लोरीन जैसी नक़्क़ाशी गैसों के प्रति इसकी कम प्रतिक्रियाशीलता और चालकता के कारण,सीवीडी सिलिकॉन कार्बाइडयह प्लाज्मा एचिंग उपकरण में फोकस रिंग जैसे घटकों के लिए एक आदर्श सामग्री बन गई है।सीवीडी सिलिकॉन कार्बाइडएचिंग उपकरण के घटकों में फोकस रिंग, गैस शावर हेड, ट्रे, एज रिंग आदि शामिल हैं। उदाहरण के लिए, फोकस रिंग वेफर के बाहर स्थित एक महत्वपूर्ण घटक है जो वेफर के सीधे संपर्क में होता है। रिंग पर वोल्टेज लगाने से प्लाज्मा रिंग के माध्यम से वेफर पर केंद्रित होता है, जिससे प्रक्रिया की एकरूपता में सुधार होता है। परंपरागत रूप से, फोकस रिंग सिलिकॉन या क्वार्ट्ज से बनी होती हैं। हालांकि, एकीकृत सर्किट के लघुकरण में प्रगति के साथ, एकीकृत सर्किट निर्माण में एचिंग प्रक्रियाओं की मांग और महत्व लगातार बढ़ रहा है। प्लाज्मा एचिंग की शक्ति और ऊर्जा आवश्यकताएं लगातार बढ़ रही हैं, विशेष रूप से कैपेसिटिवली कपल्ड प्लाज्मा (सीसीपी) एचिंग उपकरणों में, जिन्हें उच्च प्लाज्मा ऊर्जा की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप, सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री से बनी फोकस रिंगों का उपयोग बढ़ रहा है।