Зашто је фокусни прстен неопходан за опрему за гравирање?

Фокусни прстен, који се такође назива компензациони прстен или прстен за затварање, незаобилазна је компонента опреме за гравирање, посебно опреме за суво нагризање плазмом. Прецизни процеси јеткања у наноразмери у савременој производњи полупроводника не би били оствариви без тога. Употреба фокусног прстена обезбеђује униформност нагризања, гарантује брзину нагризања површине плочице, штити хардвер језгра опреме за гравирање и на крају побољшава принос полупроводничких уређаја и смањује трошкове производње.

Основне функције фокусног прстена

1. Оптимизује ивично електрично поље и дистрибуцију плазме

Без апрстен за фокусирање, линије електричног поља на ивици плочице постају јако савијене и дивергентне, што резултира ефектом ивице. Ово узрокује значајна одступања у густини плазме и енергији бомбардовања јона између ивице плочице и централног региона. Фокусни прстен је распоређен око плочице како би ефикасно подигао физичку и електричну границу плочице и преобликовао дистрибуцију плазме на ивици. Он изглађује профил електричног поља на ивици плочице, слично као претварање „стрме литице“ у „благу падину“. Ово побољшање ствара уједначенији плашт плазме на ивици плочице, водећи јоне да бомбардују целу површину плочице под вертикалнијим и конзистентнијим углом, укључујући најудаљеније матрице.

2. Штити електростатичку стезну главу (ЕСЦ) и служи као компонента процесне коморе

Плазма окружења су веома корозивна. Без заштите од фокусног прстена, високоенергетска плазма би директно бомбардовала и урезала електростатичку стезну главу (ЕСЦ) која држи плочицу. Пошто су ЕСЦ-и обично направљени од скупих материјала као што је керамика од алуминијума, њихова цена замене је изузетно висока. Прстен за фокус, као заменљиви потрошни материјал,   делује као жртвована компонента за заштиту критичнијих делова опреме и смањење повезаних трошкова. Фокусни прстенови су обично направљени од силицијума, кварца, силицијум карбида и других материјала компатибилних са процесом. Честице настале његовом ерозијом имају далеко мањи утицај на процес него метални загађивачи (нпр. алуминијум, натријум) који се ослобађају еродираним ЕСЦ материјалима. Ово ефикасно смањује ризик од контаминације коморе и плочице честицама или нуспроизводима реакције, чиме се минимизирају дефекти производа.

3. Компензује варијације дебљине плочице

Горња површина фокусног прстена је обично дизајнирана да буде у равни са горњом површином плочице. Ово обезбеђује конзистентан размак од горње електроде до површине плочице и површине фокусног прстена, помажући у формирању униформног електричног поља на целој површини и избегавајући изобличење електричног поља узроковано разликама у висини.

Фокусни прстен се постепено тање урезује плазмом током обраде. Стањи прстен фокуса узрокује померање процеса: како се висина фокусног прстена смањује услед ерозије, његова способност да ограничи ивично електрично поље слаби, а перформансе процеса на ивици плочице (нпр. брзина нагризања, профил) се постепено померају. Из тог разлога, фокусни прстен се мора периодично заменити на основу протока процеса (нпр. акумулираних РФ сати).

Различити процеси гравирања (силицијумско нагризање, оксидно гравирање, метално гравирање) могу користити фокусне прстенове направљене од различитих материјала (нпр. монокристални силицијум, кварц,силицијум карбида, керамика) како би се ускладиле са стопама јеткања и минимизирала контаминација. У неким напредним алатима, софтвер за напредну контролу процеса (АПЦ) прати трајање употребе фокусног прстена и може да компензује ефекте ерозије финим подешавањем параметара процеса (нпр. снага, притисак), продужавајући радни век уз одржавање стабилности процеса.