วัสดุที่เหมาะสำหรับวงแหวนโฟกัสในอุปกรณ์แกะสลักพลาสม่า: ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC)

ในอุปกรณ์แกะสลักพลาสม่า ส่วนประกอบเซรามิกมีบทบาทสำคัญ รวมทั้งวงแหวนโฟกัส.ที่ วงแหวนโฟกัสซึ่งวางอยู่รอบๆ แผ่นเวเฟอร์และสัมผัสโดยตรงกับแผ่นเวเฟอร์ เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการโฟกัสพลาสมาไปที่แผ่นเวเฟอร์โดยการส่งแรงดันไฟฟ้าไปที่วงแหวน สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มความสม่ำเสมอของกระบวนการแกะสลัก

การใช้วงแหวนโฟกัส SiC ในเครื่องแกะสลัก

ส่วนประกอบ SiC CVDในเครื่องแกะสลักเช่นวงแหวนโฟกัส, ฝักบัวแก๊สแผ่นรอง และวงแหวนขอบเป็นที่นิยมเนื่องจาก SiC มีปฏิกิริยาต่ำกับก๊าซกัดกร่อนที่มีคลอรีนและฟลูออรีน รวมถึงค่าการนำไฟฟ้า ทำให้เป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับอุปกรณ์กัดด้วยพลาสมา

ข้อดีของ SiC เป็นวัสดุวงแหวนโฟกัส

เนื่องจากการสัมผัสโดยตรงกับพลาสมาในห้องปฏิกิริยาสุญญากาศ วงแหวนโฟกัสจึงต้องทำจากวัสดุที่ทนต่อพลาสมา วงแหวนโฟกัสแบบดั้งเดิม ที่ทำจากซิลิคอนหรือควอตซ์ มีความต้านทานการกัดกร่อนในพลาสมาที่มีฟลูออรีนต่ำ ทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพลดลง

การเปรียบเทียบระหว่างวงแหวนโฟกัส Si และ CVD SiC:

1. ความหนาแน่นสูงขึ้น:ลดปริมาณการแกะสลัก

2. แบนด์แกปแบบกว้าง: ให้ฉนวนที่ดีเยี่ยม

    3. ค่าการนำความร้อนสูงและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ: ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน

    4. ความยืดหยุ่นสูง:ทนต่อแรงกระแทกทางกลได้ดี

    5. ความแข็งสูง: ทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อน

SiC แบ่งปันการนำไฟฟ้าของซิลิคอน ในขณะเดียวกันก็มีความต้านทานต่อการกัดด้วยไอออนิกได้เหนือกว่า ในขณะที่การย่อขนาดวงจรรวมดำเนินไป ความต้องการกระบวนการแกะสลักที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นก็เพิ่มขึ้น อุปกรณ์แกะสลักด้วยพลาสมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์ที่ใช้พลาสมาคู่แบบคาปาซิทีฟ (CCP) ต้องใช้พลังงานพลาสมาสูงในการผลิตวงแหวนโฟกัส SiCเป็นที่นิยมมากขึ้น

พารามิเตอร์วงแหวนโฟกัส Si และ CVD SiC:

พารามิเตอร์	ซิลิคอน (ศรี)	CVD ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC)
ความหนาแน่น (ก./ซม.)	2.33	3.21
ช่องว่างวง (eV)	1.12	2.3
ค่าการนำความร้อน (W/ซม.°C)	1.5	5
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (x10⁻⁶/°C)	2.6	4
โมดูลัสยืดหยุ่น (GPa)	150	440
ความแข็ง	ต่ำกว่า	สูงกว่า

 

กระบวนการผลิตวงแหวนโฟกัส SiC

ในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ โดยทั่วไปจะใช้ CVD (Chemical Vapour Deposition) เพื่อผลิตส่วนประกอบ SiC วงแหวนโฟกัสผลิตขึ้นโดยการฝาก SiC ไว้ในรูปร่างเฉพาะผ่านการสะสมไอ ตามด้วยกระบวนการทางกลเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย อัตราส่วนวัสดุสำหรับการสะสมไอได้รับการแก้ไขหลังจากการทดลองอย่างกว้างขวาง ซึ่งทำให้พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความต้านทานมีความสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์แกะสลักที่แตกต่างกันอาจต้องใช้วงแหวนโฟกัสที่มีความต้านทานต่างกัน ทำให้ต้องมีการทดลองอัตราส่วนวัสดุใหม่สำหรับแต่ละข้อกำหนด ซึ่งใช้เวลานานและมีค่าใช้จ่ายสูง

โดยการเลือกวงแหวนโฟกัส SiCจากเซมิเซรา เซมิคอนดักเตอร์ลูกค้าจะได้รับประโยชน์จากรอบการเปลี่ยนที่ยาวนานขึ้นและประสิทธิภาพที่เหนือกว่าโดยไม่ต้องเพิ่มต้นทุนมากนัก

ส่วนประกอบการประมวลผลความร้อนอย่างรวดเร็ว (RTP)

คุณสมบัติทางความร้อนที่ยอดเยี่ยมของ CVD SiC ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งาน RTP ส่วนประกอบ RTP รวมถึงวงแหวนขอบและแท่น ได้รับประโยชน์จาก CVD SiC ในระหว่าง RTP พัลส์ความร้อนเข้มข้นจะถูกส่งไปยังเวเฟอร์แต่ละตัวในช่วงเวลาสั้นๆ ตามด้วยการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว วงแหวนขอบ CVD SiC มีความบางและมีมวลความร้อนต่ำ จึงไม่กักเก็บความร้อนจำนวนมาก ทำให้ไม่ได้รับผลกระทบจากกระบวนการทำความร้อนและความเย็นอย่างรวดเร็ว

ส่วนประกอบการแกะสลักพลาสม่า

ความทนทานต่อสารเคมีสูงของ CVD SiC ทำให้เหมาะสำหรับการกัดกรด ห้องแกะสลักหลายแห่งใช้แผ่นกระจายก๊าซ CVD SiC เพื่อกระจายก๊าซกัดซึ่งมีรูเล็กๆ หลายพันรูสำหรับการกระจายตัวของพลาสมา เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุทางเลือก CVD SiC มีปฏิกิริยาน้อยกว่ากับก๊าซคลอรีนและฟลูออรีน ในการกัดแบบแห้ง ส่วนประกอบ CVD SiC เช่น วงแหวนโฟกัส, แท่น ICP, วงแหวนขอบเขต และหัวฝักบัว มักใช้กันทั่วไป

วงแหวนโฟกัส SiC ซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าที่ใช้สำหรับการโฟกัสพลาสมา จะต้องมีการนำไฟฟ้าเพียงพอ โดยทั่วไปแล้ว วงแหวนโฟกัสจะทำจากซิลิคอน โดยจะต้องสัมผัสกับก๊าซที่ทำปฏิกิริยาซึ่งมีฟลูออรีนและคลอรีน ซึ่งนำไปสู่การกัดกร่อนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ วงแหวนโฟกัส SiC มีความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่า มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเมื่อเทียบกับวงแหวนซิลิกอน

การเปรียบเทียบวงจรชีวิต:

· วงแหวนโฟกัส SiC:เปลี่ยนทุกๆ 15 ถึง 20 วัน
· วงแหวนโฟกัสซิลิคอน:เปลี่ยนทุกๆ 10 ถึง 12 วัน

แม้ว่าวงแหวน SiC จะมีราคาแพงกว่าวงแหวนซิลิกอน 2 ถึง 3 เท่า แต่วงจรการเปลี่ยนที่ขยายออกไปจะช่วยลดต้นทุนการเปลี่ยนส่วนประกอบโดยรวม เนื่องจากชิ้นส่วนที่สึกหรอทั้งหมดในห้องเพาะเลี้ยงจะถูกเปลี่ยนพร้อมกันเมื่อห้องถูกเปิดเพื่อเปลี่ยนวงแหวนโฟกัส

วงแหวนโฟกัส SiC ของ Semicera Semiconductor

Semicera Semiconductor นำเสนอวงแหวนโฟกัส SiC ในราคาที่ใกล้เคียงกับวงแหวนซิลิกอน โดยมีระยะเวลาดำเนินการประมาณ 30 วัน ด้วยการรวมวงแหวนโฟกัส SiC ของ Semicera เข้ากับอุปกรณ์แกะสลักพลาสม่า ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานยาวนานได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ลดต้นทุนการบำรุงรักษาโดยรวม และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต นอกจากนี้ Semicera ยังสามารถปรับแต่งความต้านทานของวงแหวนโฟกัสให้ตรงตามความต้องการเฉพาะของลูกค้าได้

เมื่อเลือกวงแหวนโฟกัส SiC จาก Semicera Semiconductor ลูกค้าจะได้รับประโยชน์จากรอบการเปลี่ยนที่ยาวนานขึ้นและประสิทธิภาพที่เหนือกว่าโดยไม่ต้องเพิ่มต้นทุนอย่างมาก