सेमीकन्डक्टर उद्योगमा ड्राई एचिंग टेक्नोलोजी बुझ्दै

नक्काशीले डिजाइन गरिएको संरचनात्मक ढाँचाहरू प्राप्त गर्न भौतिक वा रासायनिक माध्यमहरू मार्फत सामग्रीलाई छनौट गरी हटाउने प्रविधिलाई बुझाउँछ।

हाल, धेरै सेमीकन्डक्टर उपकरणहरूले मेसा उपकरण संरचनाहरू प्रयोग गर्छन्, जुन मुख्य रूपमा दुई प्रकारको नक्काशी मार्फत सिर्जना गरिन्छ:भिजेको नक्काशी र सुख्खा नक्काशी। जबकि सरल र द्रुत भिजेको नक्काशीले अर्धचालक उपकरण निर्माणमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ, यसमा आइसोट्रोपिक नक्काशी र कमजोर एकरूपता जस्ता अन्तर्निहित कमजोरीहरू छन्, जसले सानो आकारको ढाँचाहरू स्थानान्तरण गर्दा सीमित नियन्त्रणमा परिणाम दिन्छ। तथापि, यसको उच्च एनिसोट्रोपी, राम्रो एकरूपता, र दोहोर्याउने क्षमता संग, सुक्खा नक्काशी अर्धचालक उपकरण निर्माण प्रक्रियाहरूमा प्रमुख भएको छ। "ड्राइ इचिङ" शब्दले व्यापक रूपमा लेजर एचिङ, प्लाज्मा एचिङ, र केमिकल भाप नक्काशी सहित सतहका सामग्रीहरू हटाउन र माइक्रो र न्यानो ढाँचाहरू स्थानान्तरण गर्न प्रयोग गरिने कुनै पनि गैर-भिजेको नक्काशी प्रविधिलाई जनाउँछ। यस पाठमा छलफल गरिएको सुक्खा नक्काशीले विशेष गरी प्लाज्मा डिस्चार्ज प्रयोग गर्ने प्रक्रियाहरूको संकीर्ण अनुप्रयोगसँग सम्बन्धित छ - भौतिक वा रासायनिक - भौतिक सतहहरू परिमार्जन गर्न। यसले धेरै सामान्य औद्योगिक नक्काशी प्रविधिहरू समावेश गर्दछआयन बीम इचिङ (IBE), रिएक्टिभ आयन इचिङ (RIE), इलेक्ट्रोन साइक्लोट्रोन रेजोनेन्स (ECR) प्लाज्मा एचिङ, र Inductively Coupled Plasma (ICP) नक्काशी.

1. आयन बीम इचिङ (IBE)

आयन मिलिङको रूपमा पनि चिनिन्छ, आईबीई 1970 मा एक विशुद्ध भौतिक नक्काशी विधिको रूपमा विकसित भयो। प्रक्रियामा अक्रिय ग्याँसहरू (जस्तै Ar, Xe) बाट बनाइएका आयन बीमहरू समावेश हुन्छन् जुन लक्षित सामग्रीको सतहमा बमबारी गर्न भोल्टेजद्वारा द्रुत गरिन्छ। आयनहरूले सतहको परमाणुहरूमा ऊर्जा स्थानान्तरण गर्छन्, जसले गर्दा तिनीहरूको बाध्यकारी ऊर्जाभन्दा बढी ऊर्जा भएकाहरू थुंकिन्छन्। यो प्रविधिले आयन बीमको दिशा र ऊर्जालाई नियन्त्रण गर्न एक्सेलेरेटेड भोल्टेज प्रयोग गर्छ, जसले उत्कृष्ट नक्काशी एनिसोट्रोपी र रेट कन्ट्रोलेबिलिटीमा परिणाम दिन्छ। जबकि यो सिरेमिक र निश्चित धातुहरू जस्ता रासायनिक रूपमा स्थिर सामग्रीहरू नक्काशीको लागि आदर्श हो, गहिरो इचहरूको लागि बाक्लो मास्कको आवश्यकताले नक्काशी शुद्धतामा सम्झौता गर्न सक्छ, र उच्च-ऊर्जा आयन बमबारीले जाली अवरोधहरूको कारणले अपरिहार्य विद्युतीय क्षति निम्त्याउन सक्छ।

2. प्रतिक्रियात्मक आयन इचिङ (RIE)

IBE बाट विकसित, RIE ले रासायनिक प्रतिक्रियाहरूलाई भौतिक आयन बमबारीसँग जोड्छ। IBE को तुलनामा, RIE ले ठूला क्षेत्रहरूमा उच्च एचिंग दरहरू र उत्कृष्ट एनिसोट्रोपी र एकरूपता प्रदान गर्दछ, जसले यसलाई माइक्रो र न्यानो फेब्रिकेशनमा सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिने नक्कली प्रविधिहरू मध्ये एक बनाउँछ। प्रक्रियाले समानान्तर प्लेट इलेक्ट्रोडहरूमा रेडियो फ्रिक्वेन्सी (RF) भोल्टेज लागू गर्ने समावेश गर्दछ, जसको कारण च्याम्बरमा इलेक्ट्रोनहरूले प्रतिक्रिया ग्याँसहरूलाई गति दिन र आयनाइज गर्नका लागि प्लेटहरूको एक छेउमा स्थिर प्लाज्मा राज्यको नेतृत्व गर्दछ। क्याथोडमा इलेक्ट्रोनहरू आकर्षित भई एनोडमा ग्राउन्ड भएकाले प्लाज्माले सकारात्मक सम्भावना बोक्छ, जसले गर्दा चेम्बरभरि विद्युतीय क्षेत्र सिर्जना हुन्छ। सकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको प्लाज्मा क्याथोड-लिङ्क गरिएको सब्सट्रेट तिर गति बढ्छ, प्रभावकारी रूपमा यसलाई नक्काशी।

नक्काशी प्रक्रियाको समयमा, च्याम्बरले कम-दबाव वातावरण (0.1 ~ 10 Pa) राख्छ, जसले प्रतिक्रिया ग्याँसहरूको आयनीकरण दर बढाउँछ र सब्सट्रेट सतहमा रासायनिक प्रतिक्रिया प्रक्रियालाई गति दिन्छ। सामान्यतया, RIE प्रक्रियाले उच्च नक्काशी शुद्धता सुनिश्चित गर्दै भ्याकुम प्रणालीद्वारा कुशलतापूर्वक हटाउनको लागि प्रतिक्रिया उप-उत्पादनहरू अस्थिर हुन आवश्यक छ। आरएफ पावर लेभलले प्लाज्मा डेन्सिटी र एक्सेलेरेशन बायस भोल्टेजलाई प्रत्यक्ष रूपमा निर्धारण गर्छ, जसले गर्दा नक्काशी दरलाई नियन्त्रण गर्छ। यद्यपि, प्लाज्मा घनत्व बढाउँदै गर्दा, RIE ले पूर्वाग्रह भोल्टेज पनि बढाउँछ, जसले जालीको क्षति निम्त्याउन सक्छ र मास्कको चयनशीलता कम गर्न सक्छ, जसले गर्दा नक्काशी अनुप्रयोगहरूको लागि सीमितताहरू उत्पन्न हुन्छ। ठूला-ठूला एकीकृत सर्किटहरूको द्रुत विकास र ट्रान्जिस्टरहरूको घट्दो साइजको साथ, माइक्रो र न्यानो निर्माणमा परिशुद्धता र पक्ष अनुपातहरूको लागि ठूलो माग भएको छ, जसले उच्च घनत्व प्लाज्मा-आधारित ड्राई इचिंग टेक्नोलोजीहरूको आगमनमा नेतृत्व गर्दछ। इलेक्ट्रोनिक सूचना प्रविधिको विकासको लागि नयाँ अवसरहरू।

3. इलेक्ट्रोन साइक्लोट्रोन अनुनाद (ECR) प्लाज्मा इचिंग

ECR टेक्नोलोजी, उच्च-घनत्व प्लाज्मा प्राप्त गर्नको लागि प्रारम्भिक विधि, माइक्रोवेभ ऊर्जा प्रयोग गर्दछ चेम्बर भित्र इलेक्ट्रोनहरूसँग प्रतिध्वनित गर्न, बाह्य रूपमा लागू गरिएको, फ्रिक्वेन्सी-मिल्ने चुम्बकीय क्षेत्रद्वारा विस्तारित इलेक्ट्रोन साइक्लोट्रोन अनुनाद प्रेरित गर्न। यो विधिले RIE भन्दा धेरै उच्च प्लाज्मा घनत्वहरू प्राप्त गर्दछ, नक्काशी दर र मास्क चयनशीलता बढाउँदै, यसरी अल्ट्रा-उच्च पक्ष अनुपात संरचनाहरूको नक्काशीलाई सहज बनाउँछ। यद्यपि, प्रणालीको जटिलता, जसले माइक्रोवेभ स्रोतहरू, आरएफ स्रोतहरू, र चुम्बकीय क्षेत्रहरूको समन्वित कार्यमा निर्भर गर्दछ, परिचालन चुनौतीहरू खडा गर्दछ। Inductively Coupled Plasma (ICP) नक्काशीको उदय चाँडै ECR मा सरलीकरणको रूपमा पछ्याइएको छ।

4. Inductively Coupled Plasma (ICP) Etching

ICP नक्काशी टेक्नोलोजीले प्लाज्मा उत्पादन र एक्सेलेरेशन बायस भोल्टेज दुवै नियन्त्रण गर्न दुई 13.56MHz RF स्रोतहरू प्रयोग गरेर ECR प्रविधिमा आधारित प्रणालीलाई सरल बनाउँछ। ECR मा प्रयोग गरिएको बाह्य चुम्बकीय क्षेत्रको सट्टा, एक सर्पिल कुण्डलले वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रलाई प्रेरित गर्दछ, जस्तै योजनाबद्धमा देखाइएको छ। आरएफ स्रोतहरूले विद्युत चुम्बकीय युग्मन मार्फत आन्तरिक इलेक्ट्रोनहरूमा ऊर्जा स्थानान्तरण गर्दछ, जुन प्रेरित क्षेत्र भित्र साइक्लोट्रोन गतिमा सर्छ, प्रतिक्रिया ग्याँसहरूसँग टकराएर आयनीकरणको कारण बनाउँछ। यो सेटअपले ECR सँग तुलनात्मक प्लाज्मा घनत्वहरू प्राप्त गर्दछ। ICP नक्काशीले विभिन्न नक्काशी प्रणालीहरूको फाइदाहरू संयोजन गर्दछ, उच्च ईच दरहरू, उच्च चयनशीलता, ठूलो-क्षेत्र एकरूपता, र सरल, नियन्त्रण योग्य उपकरण संरचनाको आवश्यकताहरू पूरा गर्दछ, यसरी द्रुत रूपमा उच्च घनत्व प्लाज्मा नक्काशी प्रविधिहरूको नयाँ पुस्ताको लागि रुचाइएको छनोट बनिरहेको छ। ।

5. सुख्खा नक्काशी को विशेषताहरु

सुक्खा नक्काशी प्रविधिले यसको उच्च एनिसोट्रोपी र उच्च नक्काशी दरहरूका कारण माइक्रो र न्यानोफेब्रिकेशनमा द्रुत रूपमा प्रमुख स्थान लिएको छ, भिजेको नक्काशीलाई प्रतिस्थापन गर्दै। राम्रो ड्राई इचिङ टेक्नोलोजीको मूल्याङ्कन गर्ने मापदण्डमा मास्क चयनशीलता, एनिसोट्रोपी, इचिङ दर, समग्र एकरूपता, र जालीको क्षतिबाट सतहको चिल्लोपन समावेश छ। धेरै मूल्याङ्कन मापदण्डहरूको साथ, विशेष परिस्थितिलाई निर्माण आवश्यकताहरूमा आधारित विचार गरिनुपर्छ। सुख्खा नक्काशीको सबैभन्दा प्रत्यक्ष सूचकहरू सतह आकारविज्ञान हुन्, जसमा नक्काशी गरिएको भुइँ र साइडवालहरूको समतलता र एच गरिएको छतहरूको एनिसोट्रोपी समावेश छ, जुन दुवैलाई भौतिक बमबारीमा रासायनिक प्रतिक्रियाहरूको अनुपात समायोजन गरेर नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। नक्काशी पछि माइक्रोस्कोपिक विशेषता सामान्यतया स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी र परमाणु बल माइक्रोस्कोपी प्रयोग गरेर प्रदर्शन गरिन्छ। मास्क चयनशीलता, जुन मास्कको नक्काशीको गहिराईको समान नक्कली अवस्था र समय अन्तर्गत सामग्रीको अनुपात हो, महत्त्वपूर्ण छ। सामान्यतया, उच्च चयनशीलता, ढाँचा स्थानान्तरण को शुद्धता राम्रो। ICP नक्काशीमा प्रयोग हुने साधारण मास्कहरूमा फोटोरेसिस्ट, धातुहरू र डाइलेक्ट्रिक फिल्महरू समावेश हुन्छन्। फोटोरेसिस्टको कम चयनशीलता छ र उच्च तापमान वा ऊर्जावान बमबारी अन्तर्गत घटाउन सक्छ; धातुहरूले उच्च चयनशीलता प्रदान गर्दछ तर मास्क हटाउनमा चुनौतीहरू खडा गर्दछ र प्राय: बहु-तह मास्किङ प्रविधिहरू चाहिन्छ। थप रूपमा, धातुको मास्कहरू नक्काशीको क्रममा साइडवालहरूमा टाँसिन सक्छ, चुहावट मार्गहरू बनाउँदछ। त्यसकारण, उपयुक्त मास्क टेक्नोलोजी छनोट गर्नु विशेष गरी नक्काशीको लागि महत्त्वपूर्ण छ, र मास्क सामग्रीहरूको चयन उपकरणहरूको विशिष्ट प्रदर्शन आवश्यकताहरूको आधारमा निर्धारण गरिनु पर्छ।**