Proč je Focus Ring nepostradatelný pro leptací zařízení？

Zaostřovací kroužek, také označovaný jako kompenzační kroužek nebo omezující kroužek, je nepostradatelnou součástí leptacího zařízení, zejména zařízení pro suché leptání plazmou. Přesné leptací procesy v nanoměřítku v moderní výrobě polovodičů by bez něj nebyly dosažitelné. Použití zaostřovacího kroužku zajišťuje rovnoměrnost leptání, zaručuje rychlost leptání povrchu plátku, chrání základní hardware leptacího zařízení a v konečném důsledku zlepšuje výtěžnost polovodičového zařízení a snižuje výrobní náklady.

Základní funkce zaostřovacího kroužku

1. Optimalizuje okrajové elektrické pole a distribuci plazmatu

Bez azaostřovací kroužekčáry elektrického pole na okraji plátku se silně ohýbají a rozbíhají, což má za následek okrajový efekt. To způsobuje významné rozdíly v hustotě plazmatu a energii bombardování ionty mezi okrajem plátku a středovou oblastí. Zaostřovací kroužek je uspořádán kolem waferu, aby účinně zvýšil fyzickou a elektrickou hranici waferu a přetvořil distribuci okrajové plazmy. Vyhlazuje profil elektrického pole na okraji plátku, podobně jako přeměnu „strmého útesu“ na „mírný svah“. Toto vylepšení vytváří rovnoměrnější plazmový plášť na okraji plátku, který vede ionty k bombardování celého povrchu plátku pod svislejším a konzistentnějším úhlem, včetně nejvzdálenějších matric.

2. Chrání elektrostatické sklíčidlo (ESC) a slouží jako součást procesní komory

Plazmové prostředí je vysoce korozivní. Bez ochrany před zaostřovacím prstencem by vysokoenergetická plazma přímo bombardovala a leptala elektrostatické sklíčidlo (ESC), které drží destičku. Protože ESC jsou obvykle vyrobeny z drahých materiálů, jako je keramika z oxidu hlinitého, jsou náklady na jejich výměnu extrémně vysoké. Zaostřovací kroužek jako vyměnitelný spotřební materiál funguje jako obětní součást, která chrání kritické součásti zařízení a snižuje související náklady. Ohniskové kroužky jsou běžně vyráběny z křemíku, křemene, karbidu křemíku a dalších materiálů kompatibilních s procesem. Částice generované jeho erozí mají mnohem menší dopad na proces než kovové nečistoty (např. hliník, sodík) uvolňované erodovanými ESC materiály. To účinně snižuje riziko kontaminace komory a plátku částicemi nebo vedlejšími produkty reakce, čímž se minimalizují vady produktu.

3. Kompenzuje změny tloušťky plátku

Horní povrch zaostřovacího kroužku je obvykle navržen tak, aby byl na úrovni horního povrchu destičky. To zajišťuje konzistentní vzdálenost od horní elektrody k povrchu plátku a povrchu zaostřovacího kroužku, což pomáhá vytvářet rovnoměrné elektrické pole po celé ploše a zabraňuje zkreslení elektrického pole způsobenému výškovými rozdíly.

Ohniskový kroužek je postupně při zpracování plazmou vyleptán tenčí. Ztenčený zaostřovací kroužek způsobuje posun procesu: jak se výška zaostřovacího kroužku snižuje v důsledku eroze, jeho schopnost omezovat elektrické pole okraje slábne a výkon procesu na okraji plátku (např. rychlost leptání, profil) se postupně posouvá. Z tohoto důvodu musí být zaostřovací kroužek pravidelně vyměňován na základě propustnosti procesu (např. akumulovaných RF hodin).

Různé procesy leptání (leptání křemíkem, leptání oxidem, leptání kovů) mohou používat ohniskové kroužky vyrobené z různých materiálů (např. monokrystalický křemík, křemen,karbid křemíku, keramika), aby odpovídala rychlosti leptání a minimalizovala kontaminaci. V některých pokročilých nástrojích software pokročilého řízení procesu (APC) sleduje dobu používání zaostřovacího kroužku a může kompenzovat účinky eroze jemným doladěním parametrů procesu (např. výkon, tlak), čímž se prodlužuje životnost při zachování stability procesu.