Componentes de Silício para Gravura a Seco

O equipamento de gravação a seco não utiliza produtos químicos úmidos para gravação. Ele introduz principalmente um ácido gasoso na câmara através de um eletrodo superior com pequenos orifícios. O campo elétrico gerado pelos eletrodos superior e inferior ioniza o ácido gasoso, que então reage com o material a ser gravado no wafer, produzindo substâncias voláteis. Estas substâncias voláteis são então extraídas da câmara de reação, completando o processo de gravação.

A reação de ataque a seco ocorre dentro de uma câmara de processo, que consiste principalmente decomponentes de silício, incluindo um anel de exaustão de silicone, um anel externo de silicone, um chuveiro de silicone, um anel de foco de silício e um anel de proteção de silicone.

Em uma câmara de gravação a seco, um wafer de silício é normalmente colocado dentro de um anel de foco de silício. Esta combinação serve como eletrodo positivo, posicionado abaixo da câmara de gravação. Um disco de silício com pequenos orifícios densamente compactados, localizado acima da câmara, serve como eletrodo negativo. Um anel externo de silício suporta o eletrodo superior e outros componentes relacionados. Os eletrodos superior e inferior estão em contato direto com o plasma. À medida que o plasma grava o wafer de silício, ele também desgasta os eletrodos de silício superiores e inferiores. O eletrodo inferior (anel de foco) afina gradualmente durante o processo de gravação, necessitando de substituição quando a espessura atinge um determinado nível. Além disso, os furos distribuídos uniformemente no eletrodo superior (chuveiro) são corroídos pelo plasma, causando variações no tamanho do furo. Uma vez que essas variações atinjam um determinado nível, elas precisam ser substituídas. Normalmente, é necessário um ciclo de substituição a cada 2 a 4 semanas de uso.

Esta seção explica especificamente a função do anel de foco de silício (eletrodo inferior). Ele controla a espessura da bainha de plasma, otimizando assim a uniformidade do bombardeio iônico. A bainha de plasma, a região não neutra entre o plasma e a parede do vaso, é uma região crucial e única dentro do plasma. O plasma consiste em números iguais de íons positivos e elétrons. Como os elétrons viajam mais rápido que os íons, eles alcançam primeiro a parede do vaso. O plasma está carregado positivamente em relação à parede do vaso. O campo elétrico da bainha acelera os íons dentro do plasma (atração positiva-negativa), transmitindo alta energia aos íons. Este fluxo de íons de alta energia permite revestimento, gravação e pulverização catódica.

A impedância do wafer afeta a espessura da bainha de plasma (quanto menor a impedância, mais espessa é a bainha). A impedância no centro do wafer é diferente daquela na borda, resultando em espessura irregular do revestimento de plasma na borda. Este revestimento de plasma irregular acelera os íons, mas também desvia o ponto de bombardeio de íons, reduzindo a precisão da gravação. Portanto, um anel de focagem é necessário para controlar a espessura da bainha de plasma, otimizando assim a direção do bombardeio iônico e melhorando a precisão da gravação.

Tomando como exemplo o anel de foco ao redor do wafer, embora o quartzo, com sua alta pureza, seja ideal para obter baixa contaminação por metal, ele corrói rapidamente no plasma de gás fluoreto, resultando em uma vida útil curta. Isto não só aumenta os custos, mas também exige tempo de inatividade devido à substituição, reduzindo o tempo de atividade do equipamento. A cerâmica, embora tenha uma vida útil suficientemente longa, está exposta ao bombardeio iônico de alta energia. O alumínio pulverizado reage com o flúor no plasma para formar fluoretos não voláteis (como o fluoreto de alumínio). Se estes não puderem ser removidos e depositados na superfície do dispositivo ou no fotorresistente na borda do wafer, eles dificultarão a remoção subsequente dos fluoretos gerados e do fotorresistente, impactando o rendimento do produto. Materiais mais adequados são silício monocristalino ou carboneto de silício. No entanto, o silício monocristalino é barato, mas tem uma vida útil curta, enquanto o carboneto de silício é mais caro, mas tem uma vida útil um pouco mais longa. A compensação entre estas duas opções depende das circunstâncias específicas. Por exemplo, se a utilização do equipamento for alta e o tempo de atividade for crítico, deverá ser usado carboneto de silício. Se os custos de desgaste do componente não forem muito altos, deve-se usar silício monocristalino.

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