सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक: अर्धचालक प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक परिशुद्धता 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 हज़ारों घटक होते हैं। ऑप्टिकल घटकों और लिथोग्राफी सिस्टम के भीतर घटकों दोनों को सर्किट प्रदर्शन और सटीकता सुनिश्चित करने के लिए अत्यधिक उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है।SiC सिरेमिकमें इस्तेमाल किया गया हैवेफर चक्सऔर सिरेमिक वर्ग दर्पण.

वेफर चकलिथोग्राफी मशीन में वेफर चक एक्सपोज़र प्रक्रिया के दौरान वेफर को संभालता है और उसे चलाता है। वेफर की सतह पर पैटर्न को सटीक रूप से दोहराने के लिए वेफर और चक के बीच सटीक संरेखण आवश्यक है।SiC वेफरचक्स 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 स्क्वायर मिरर लिथोग्राफी मशीन में, वेफर चक और मास्क स्टेज के बीच गति सिंक्रनाइज़ेशन महत्वपूर्ण है, जो सीधे लिथोग्राफी की सटीकता और उपज को प्रभावित करता है। स्क्वायर रिफ्लेक्टर वेफर चक स्कैनिंग पोजिशनिंग फीडबैक माप प्रणाली का एक प्रमुख घटक है, और इसकी सामग्री की आवश्यकताएं हल्की और सख्त हैं। हालाँकि सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक में आदर्श हल्के गुण होते हैं, लेकिन ऐसे घटकों का निर्माण चुनौतीपूर्ण होता है। वर्तमान में, अग्रणी अंतरराष्ट्रीय एकीकृत सर्किट उपकरण निर्माता मुख्य रूप से फ़्यूज़्ड सिलिका और कॉर्डिएराइट जैसी सामग्रियों का उपयोग करते हैं। हालाँकि, प्रौद्योगिकी की उन्नति के साथ, चीनी विशेषज्ञों ने फोटोलिथोग्राफी मशीनों के लिए बड़े आकार के, जटिल आकार के, अत्यधिक हल्के, पूरी तरह से संलग्न सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक स्क्वायर मिरर और अन्य कार्यात्मक ऑप्टिकल घटकों का निर्माण हासिल किया है। फोटोमास्क, जिसे एपर्चर के रूप में भी जाना जाता है, प्रकाश को संवेदनशील सामग्री पर एक पैटर्न बनाने के लिए मास्क के माध्यम से प्रसारित करता है। हालाँकि, जब EUV 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। ASML जैसी कई विदेशी कंपनियाँ अब फोटोमास्क के उपयोग के दौरान सफाई और निरीक्षण को कम करने और EUV फोटोलिथोग्राफी मशीनों की दक्षता और उत्पाद उपज में सुधार करने के लिए 90% से अधिक संप्रेषण वाली फ़िल्में पेश करती हैं।

प्लाज्मा नक़्काशीऔर डिपोजिशन फोटोमास्क, जिसे क्रॉसहेयर के रूप में भी जाना जाता है, का मुख्य कार्य मास्क के माध्यम से प्रकाश संचारित करना और फोटोसेंसिटिव सामग्री पर एक पैटर्न बनाना है। हालाँकि, जब EUV (चरम पराबैंगनी) प्रकाश फोटोमास्क को विकिरणित करता है, तो यह गर्मी उत्सर्जित करता है, जिससे तापमान 600 से 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, ASML 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 EUV लिथोग्राफी मशीनों की दक्षता और उत्पाद उपज में सुधार हुआ है। प्लाज्मा नक़्क़ाशी औरनिक्षेपण फोकस रिंगऔर अन्य अर्धचालक विनिर्माण में, नक़्क़ाशी प्रक्रिया तरल या गैस नक़्क़ाशी (जैसे फ्लोरीन युक्त गैसों) का उपयोग करती है जो वेफर पर बमबारी करने के लिए प्लाज्मा में आयनित होती है और चुनिंदा अवांछित सामग्रियों को हटा देती है जब तक कि वांछित सर्किट पैटर्न सतह पर नहीं रहता है।वफ़रसतह। इसके विपरीत, पतली फिल्म जमाव नक़्क़ाशी के विपरीत पक्ष के समान है, एक पतली फिल्म बनाने के लिए धातु परतों के बीच इन्सुलेट सामग्री को ढेर करने के लिए एक जमाव विधि का उपयोग करना। चूंकि दोनों प्रक्रियाएं प्लाज्मा तकनीक का उपयोग करती हैं, इसलिए वे कक्षों और घटकों पर संक्षारक प्रभावों के लिए प्रवण हैं। इसलिए, उपकरण के अंदर के घटकों में अच्छा प्लाज्मा प्रतिरोध, फ्लोरीन नक़्क़ाशी गैसों के लिए कम प्रतिक्रियाशीलता और कम चालकता होना आवश्यक है। पारंपरिक नक़्क़ाशी और जमाव उपकरण घटक, जैसे फ़ोकस रिंग, आमतौर पर सिलिकॉन या क्वार्ट्ज जैसी सामग्रियों से बने होते हैं। हालाँकि, एकीकृत सर्किट लघुकरण की उन्नति के साथ, एकीकृत सर्किट निर्माण में नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं की माँग और महत्व बढ़ रहा है। सूक्ष्म स्तर पर, सटीक सिलिकॉन वेफ़र 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 (CVD) सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) धीरे-धीरे अपने उत्कृष्ट भौतिक और रासायनिक गुणों, उच्च शुद्धता और एकरूपता के साथ नक़्क़ाशी और जमाव उपकरणों के लिए पसंदीदा कोटिंग सामग्री बन गया है। वर्तमान में, नक़्काशी उपकरणों में CVD सिलिकॉन कार्बाइड घटकों में फ़ोकस रिंग, गैस शॉवर हेड, ट्रे और एज रिंग शामिल हैं। जमाव उपकरणों में, चैम्बर कवर, चैम्बर लाइनर और होते हैंएसआईसी-लेपित ग्रेफाइट सब्सट्रेट.

क्लोरीन और फ्लोरीन नक़्काशी गैसों के प्रति इसकी कम प्रतिक्रियाशीलता और चालकता के कारण,सीवीडी सिलिकॉन कार्बाइडप्लाज्मा एचिंग उपकरणों में फोकस रिंग जैसे घटकों के लिए एक आदर्श सामग्री बन गई है।सीवीडी सिलिकॉन कार्बाइडनक़्क़ाशी उपकरण में घटकों में फ़ोकस रिंग, गैस शावर हेड, ट्रे, एज रिंग आदि शामिल हैं। फ़ोकस रिंग को एक उदाहरण के रूप में लें, वे वेफर के बाहर रखे जाने वाले प्रमुख घटक हैं और वेफर के सीधे संपर्क में होते 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, फ़ोकस रिंग सिलिकॉन या क्वार्ट्ज से बने होते हैं। हालाँकि, जैसे-जैसे एकीकृत सर्किट लघुकरण आगे बढ़ता है, एकीकृत सर्किट निर्माण में नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं की माँग और महत्व में वृद्धि जारी है। प्लाज्मा नक़्क़ाशी शक्ति और ऊर्जा की आवश्यकताएं लगातार बढ़ रही हैं, विशेष रूप से कैपेसिटिवली कपल्ड प्लाज्मा (CCP) नक़्क़ाशी उपकरण में, जिसके लिए उच्च प्लाज्मा ऊर्जा की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप, सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री से बने फ़ोकस रिंग का उपयोग बढ़ रहा है।