Поређење три главна фокусна прстена

Фокусни прстенови су прецизни прстенасти делови који се обично постављају око стезне главе опреме за јеткање плазмом и директно су изложени високоенергетској плазми током процеса јеткања. Њихова основна функција је да делују као жртвовани делови за обезбеђивање уједначених резултата јеткања по целој површини плочице. Због ефекта ивице, електрична поља се изобличују и нагло разилазе на ивицама плочице, чинећи густину и енергију плазме у великој мери неусаглашеним са центром плочице, чиме се нарушава униформност гравирања. Фокусни прстенови решавају овај проблем преко три основна механизма као што је наведено у наставку:

1. Оптимизација електричног поља

Фокусни прстенови, постављени око плочице, делују као рампа бафера електричног поља за подизање физичких и електричних граница плочице. Ова поставка изједначава плашт плазме на ивици плочице, усмеравајући јоне да бомбардују површину плочице под оптималним угловима, чиме се обезбеђује доследна прецизност нагризања између ивице и центра плочице.

2. Механизам заштите основних компоненти

Као жртвени делови у систему за гравирање, фокусни прстенови носе директно бомбардовање високоенергетске плазме. Они могу заштитити скупе компоненте испод, као што су електростатичке стезне главе, од оштећења, што значајно продужава животни век компоненти и смањује трошкове њиховог одржавања.

3. Одржавање термичког и електричног усклађивања

Неки фокусни прстенови могу олакшати постизање равномерне дистрибуције топлоте или формирање добро усклађеног електричног поља са плочицом са прилагођеном електричном проводљивошћу, стварајући тако изузетно стабилно окружење за обраду за високо прецизно јеткање.

Поређење три широко коришћена материјала фокусног прстена

Кварц, силицијум и силицијум карбид су три доминантна материјала за производњу фокусних прстенова. Испод је детаљан преглед њихових предности, недостатака и типичних примена.

1. Кварцни фокусни прстен (традиционална опција)

А. Предности и недостаци

Кварцни фокусни прстеновипоказују ниске трошкове рада, стабилно понашање у високофреквентним пољима и врхунску диелектричну изолацију у . Ипак, њихова ограничења се не могу занемарити. Кварц се може похвалити ниском механичком тврдоћом, тако да су кварцни фокусни прстенови склони деформацији у условима високе температуре. Они такође пружају слабу отпорност на јонско распршивање са изузетно високом стопом корозије када су изложени плазми на бази флуора, што може изазвати ризик од контаминације производних процеса.

Б. Погодни сценарији

Ови прстенови раде за РИЕ графичаре без високог бомбардовања који подржавају процесе средњег и нижег нивоа на 28нм и више. Они не могу да испуне строге захтеве ниске контаминације и дугог века за напредне чворове.

2. Силицијумски фокусни прстен

А. Предности и недостаци

Силиконски фокусни прстеновису направљене од истог материјала као и силицијумске плочице, нудећи добро усклађене коефицијенте топлотног ширења и електрична својства. Они толеришу температуре до 1600°Ц и помажу у одржавању равномерне дистрибуције плазме. Ипак, силицијум има слаб учинак против јеткања флуорном плазмом. Лако генерише испарљиви СиФ₄, брзо се троши и изазива честе промене процеса и непланиране застоје. Потребна је честа замена — монокристални силиконски прстенови обично треба да се мењају сваких 10 до 12 дана.

Б. Погодни сценарији

Силицијумски прстенови су некада били стандардни за полупроводничке линије за јеткање, али се постепено замењују СиЦ варијантама. Они остају у употреби за јефтине старе производне процесе средњег и нижег ранга.

3. Фокусни прстен од силицијум карбида (премијум избор високих перформанси)

А. Предности и недостаци

Фокусни прстенови од силицијум карбидаимају Мохс-ову тврдоћу од 9,5 и одржавају чврстоћу на савијање од 500 до 600 МПа чак и на 1400°Ц. У међувремену, њихов коефицијент термичке експанзије добро се поклапа са силицијумским плочицама, нудећи изузетну отпорност на топлотни удар да издрже брзе термичке циклусе, значајно оптимизујући уједначеност нагризања на ивицама плочице. Што је најважније, СиЦ се може похвалити изузетном отпорношћу на корозију против Ар, Ф, Цл и других хемија плазме. Његова брзина нагризања у флуорној плазми је скоро нула. Фокусни прстенови од силицијум карбида пружају век трајања 2-3 пута дужи од силицијумских верзија, што у великој мери повећава укупну ефикасност опреме. Силицијум карбид високе чистоће узгојен у ЦВД-у достиже нивое чистоће изнад 99,9995%, драстично смањујући ризик од контаминације честицама и елементима.

Међутим, фокусни прстенови од силицијум карбида нису без недостатака. С обзиром на екстремну тврдоћу силицијум карбида, производња фокусних прстенова од силицијум карбида захтева дијамантске алате за сечење. А њихове сложене, дугачке процедуре машинске обраде значајно повећавају почетну цену куповине.

Б. Погодни сценарији

Фокусни прстенови од силицијум карбида служе као оптимална опција за напредне производне процесе, укључујући логичке чипове испод 14нм и 3Д НАНД уређаје, и представљају најбољи избор материјала за производњу уређаја за напајање од силицијум карбида.