ایک تعارف
انٹیگریٹڈ سرکٹ مینوفیکچرنگ کے عمل میں اینچنگ کو اس میں تقسیم کیا گیا ہے:
گیلی اینچنگ؛
-خشک اینچنگ۔
ابتدائی دنوں میں، گیلی اینچنگ کا بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا تھا، لیکن لائن چوڑائی کے کنٹرول اور اینچنگ کی سمت بندی میں اس کی حدود کی وجہ سے، 3μm کے بعد زیادہ تر عمل خشک اینچنگ کا استعمال کرتے ہیں۔ گیلی اینچنگ کا استعمال صرف کچھ خاص مواد کی تہوں اور صاف باقیات کو ہٹانے کے لیے کیا جاتا ہے۔
خشک اینچنگ سے مراد گیسی کیمیکل اینچنٹس کو استعمال کرنے کے عمل سے ہے جو ویفر پر موجود مواد کے ساتھ رد عمل ظاہر کرنے کے لیے مواد کے اس حصے کو ہٹانے کے لیے جو ہٹایا جانا ہے اور اتار چڑھاؤ سے متعلق رد عمل کی مصنوعات بناتے ہیں، جو کہ پھر رد عمل کے چیمبر سے نکالے جاتے ہیں۔ Etchant عام طور پر اینچنگ گیس کے پلازما سے براہ راست یا بالواسطہ طور پر پیدا ہوتا ہے، لہذا خشک اینچنگ کو پلازما ایچنگ بھی کہا جاتا ہے۔
1.1 پلازما
پلازما ایک کمزور آئنائزڈ حالت میں ایک گیس ہے جو بیرونی برقی مقناطیسی فیلڈ (جیسے کہ ریڈیو فریکوئنسی پاور سپلائی سے پیدا ہوتی ہے) کے عمل کے تحت اینچنگ گیس کے گلو ڈسچارج سے بنتی ہے۔ اس میں الیکٹران، آئن اور غیر جانبدار فعال ذرات شامل ہیں۔ ان میں سے، فعال ذرات اینچنگ کو حاصل کرنے کے لیے اینچنگ مواد کے ساتھ براہ راست کیمیائی رد عمل کا اظہار کر سکتے ہیں، لیکن یہ خالص کیمیائی رد عمل عام طور پر صرف بہت کم مواد میں ہوتا ہے اور دشاتمک نہیں ہوتا ہے۔ جب آئنوں میں ایک خاص توانائی ہوتی ہے، تو انہیں براہ راست جسمانی تھوک کے ذریعے کھینچا جا سکتا ہے، لیکن اس خالص جسمانی رد عمل کی اینچنگ کی شرح انتہائی کم ہے اور سلیکٹیوٹی بہت کم ہے۔
زیادہ تر پلازما اینچنگ ایک ہی وقت میں فعال ذرات اور آئنوں کی شمولیت سے مکمل ہوتی ہے۔ اس عمل میں، آئن بمباری کے دو کام ہوتے ہیں۔ ایک یہ ہے کہ کھدائی شدہ مواد کی سطح پر جوہری بانڈز کو تباہ کرنا، اس طرح اس شرح میں اضافہ ہوتا ہے جس پر غیر جانبدار ذرات اس کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہیں۔ دوسرا یہ ہے کہ ری ایکشن انٹرفیس پر جمع شدہ ری ایکشن پروڈکٹس کو بند کر دیا جائے تاکہ اینچنٹ کو اینچنگ مواد کی سطح سے مکمل رابطہ کرنے میں سہولت ہو، تاکہ اینچنگ جاری رہے۔
اینچڈ ڈھانچے کی سائیڈ والز پر جمع ہونے والی رد عمل کی مصنوعات کو دشاتمک آئن بمباری کے ذریعے مؤثر طریقے سے نہیں ہٹایا جا سکتا، اس طرح سائیڈ والز کی اینچنگ کو روکنا اور انیسوٹروپک اینچنگ بنتی ہے۔
دوسری اینچنگ کا عمل
2.1 گیلی اینچنگ اور صفائی
گیلی اینچنگ انٹیگریٹڈ سرکٹ مینوفیکچرنگ میں استعمال ہونے والی قدیم ترین ٹیکنالوجیز میں سے ایک ہے۔ اگرچہ زیادہ تر گیلے اینچنگ کے عمل کو اس کی آئسوٹروپک اینچنگ کی وجہ سے انیسوٹروپک ڈرائی ایچنگ سے بدل دیا گیا ہے، لیکن یہ اب بھی بڑے سائز کی غیر اہم تہوں کو صاف کرنے میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ خاص طور پر آکسائڈ ہٹانے کی باقیات کی اینچنگ اور ایپیڈرمل سٹرپنگ میں، یہ خشک اینچنگ سے زیادہ موثر اور اقتصادی ہے۔
گیلی اینچنگ کی اشیاء میں بنیادی طور پر سلکان آکسائیڈ، سلکان نائٹرائڈ، سنگل کرسٹل سلکان اور پولی کرسٹل لائن سلکان شامل ہیں۔ سلیکون آکسائیڈ کی گیلی اینچنگ عام طور پر ہائیڈرو فلورک ایسڈ (HF) کو بنیادی کیمیکل کیریئر کے طور پر استعمال کرتی ہے۔ سلیکٹیوٹی کو بہتر بنانے کے لیے، اس عمل میں امونیم فلورائیڈ کے ذریعے بفر شدہ ہائیڈرو فلورک ایسڈ کا استعمال کیا جاتا ہے۔ پی ایچ ویلیو کے استحکام کو برقرار رکھنے کے لیے، تھوڑی مقدار میں مضبوط تیزاب یا دیگر عناصر شامل کیے جا سکتے ہیں۔ ڈوپڈ سلکان آکسائڈ خالص سلکان آکسائڈ سے زیادہ آسانی سے corroded ہے. گیلے کیمیائی اتارنے کا استعمال بنیادی طور پر فوٹو ریزسٹ اور سخت ماسک (سلیکن نائٹرائڈ) کو ہٹانے کے لیے کیا جاتا ہے۔ گرم فاسفورک ایسڈ (H3PO4) وہ اہم کیمیائی مائع ہے جو گیلے کیمیکل سٹرپنگ کے لیے سلکان نائٹرائڈ کو ہٹانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور اس میں سلکان آکسائیڈ کے لیے اچھی سلیکٹیوٹی ہوتی ہے۔
گیلی صفائی گیلی اینچنگ کی طرح ہے، اور بنیادی طور پر کیمیائی رد عمل کے ذریعے سلیکون ویفرز کی سطح پر موجود آلودگیوں کو ہٹاتی ہے، بشمول ذرات، نامیاتی مادے، دھاتیں اور آکسائیڈز۔ مرکزی دھارے کی گیلی صفائی گیلے کیمیائی طریقہ ہے۔ اگرچہ ڈرائی کلیننگ گیلے صفائی کے بہت سے طریقوں کو بدل سکتی ہے، لیکن ایسا کوئی طریقہ نہیں ہے جو گیلے صفائی کو مکمل طور پر تبدیل کر سکے۔
گیلی صفائی کے لیے عام طور پر استعمال ہونے والے کیمیکلز میں سلفیورک ایسڈ، ہائیڈروکلورک ایسڈ، ہائیڈرو فلورک ایسڈ، فاسفورک ایسڈ، ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ، امونیم ہائیڈرو آکسائیڈ، امونیم فلورائیڈ وغیرہ شامل ہیں۔ عملی استعمال میں، ضرورت کے مطابق ایک یا زیادہ کیمیکلز کو deionized پانی میں ملایا جاتا ہے۔ صفائی کا حل بنائیں، جیسے SC1، SC2، DHF، BHF، وغیرہ۔
آکسائڈ فلم جمع کرنے سے پہلے اس عمل میں اکثر صفائی کا استعمال کیا جاتا ہے، کیونکہ آکسائڈ فلم کی تیاری بالکل صاف سلیکون ویفر سطح پر کی جانی چاہیے۔ عام سلکان ویفر کی صفائی کا عمل مندرجہ ذیل ہے:
2.2 خشک اینچنگ and صفائی
2.2.1 خشک اینچنگ
صنعت میں خشک اینچنگ سے مراد بنیادی طور پر پلازما اینچنگ ہے، جو مخصوص مادوں کو کھینچنے کے لیے بہتر سرگرمی کے ساتھ پلازما کا استعمال کرتی ہے۔ بڑے پیمانے پر پیداواری عمل میں سازوسامان کا نظام کم درجہ حرارت کا غیر متوازن پلازما استعمال کرتا ہے۔
پلازما اینچنگ بنیادی طور پر دو ڈسچارج طریقوں کا استعمال کرتی ہے: کپیسیٹیو کپلڈ ڈسچارج اور انڈکٹیو کپلڈ ڈسچارج
capacitively جوڑے ہوئے ڈسچارج موڈ میں: بیرونی ریڈیو فریکوئنسی (RF) پاور سپلائی کے ذریعے دو متوازی پلیٹ کیپسیٹرز میں پلازما تیار اور برقرار رکھا جاتا ہے۔ گیس کا پریشر عام طور پر کئی ملی لیٹر سے دسیوں ملیٹر تک ہوتا ہے، اور آئنائزیشن کی شرح 10-5 سے کم ہوتی ہے۔ انڈکٹو جوڑے ڈسچارج موڈ میں: عام طور پر گیس کے کم پریشر (دسیوں ملیٹر) پر، پلازما ان پٹ انرجی کے ذریعے پیدا اور برقرار رکھا جاتا ہے۔ آئنائزیشن کی شرح عام طور پر 10-5 سے زیادہ ہوتی ہے، اس لیے اسے ہائی ڈینسٹی پلازما بھی کہا جاتا ہے۔ ہائی ڈینسٹی پلازما کے ذرائع الیکٹران سائکلوٹرون گونج اور سائکلوٹرون لہر خارج ہونے والے مادہ کے ذریعے بھی حاصل کیے جا سکتے ہیں۔ ہائی ڈینسٹی پلازما اینچنگ کی شرح اور اینچنگ کے عمل کی سلیکٹیوٹی کو بہتر بنا سکتا ہے جبکہ بیرونی RF یا مائکروویو پاور سپلائی اور سبسٹریٹ پر RF بائیس پاور سپلائی کے ذریعے آئن کے بہاؤ اور آئن بمباری توانائی کو آزادانہ طور پر کنٹرول کر کے اینچنگ نقصان کو کم کر سکتا ہے۔
خشک اینچنگ کا عمل مندرجہ ذیل ہے: اینچنگ گیس کو ویکیوم ری ایکشن چیمبر میں داخل کیا جاتا ہے، اور ری ایکشن چیمبر میں دباؤ کے مستحکم ہونے کے بعد، پلازما ریڈیو فریکوئنسی گلو ڈسچارج سے پیدا ہوتا ہے۔ تیز رفتار الیکٹرانوں سے متاثر ہونے کے بعد، یہ آزاد ریڈیکلز پیدا کرنے کے لیے گل جاتا ہے، جو سبسٹریٹ کی سطح پر پھیل جاتے ہیں اور جذب ہو جاتے ہیں۔ آئن بمباری کی کارروائی کے تحت، جذب شدہ آزاد ریڈیکلز سبسٹریٹ کی سطح پر موجود ایٹموں یا مالیکیولز کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہیں تاکہ گیسی ضمنی مصنوعات بن سکیں، جو کہ رد عمل کے چیمبر سے خارج ہوتے ہیں۔ عمل مندرجہ ذیل تصویر میں دکھایا گیا ہے:
خشک اینچنگ کے عمل کو درج ذیل چار اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔
(1)فزیکل سپٹرنگ اینچنگ: یہ بنیادی طور پر پلازما میں موجود توانائی بخش آئنوں پر انحصار کرتا ہے تاکہ کھدائی شدہ مواد کی سطح پر بمباری کی جا سکے۔ پھٹنے والے ایٹموں کی تعداد واقعہ ذرات کی توانائی اور زاویہ پر منحصر ہے۔ جب توانائی اور زاویہ میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی ہے، تو مختلف مادوں کے پھٹنے کی شرح عام طور پر صرف 2 سے 3 گنا مختلف ہوتی ہے، اس لیے کوئی انتخابی عمل نہیں ہوتا ہے۔ رد عمل کا عمل بنیادی طور پر انیسوٹروپک ہوتا ہے۔
(2)کیمیکل اینچنگ: پلازما گیس فیز اینچنگ ایٹم اور مالیکیول فراہم کرتا ہے، جو کہ غیر مستحکم گیسیں پیدا کرنے کے لیے مواد کی سطح کے ساتھ کیمیائی طور پر رد عمل ظاہر کرتے ہیں۔ یہ خالصتاً کیمیائی رد عمل اچھی سلیکٹیوٹی رکھتا ہے اور جالی کی ساخت پر غور کیے بغیر آئسوٹروپک خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے۔
مثال کے طور پر: Si (ٹھوس) + 4F → SiF4 (گیس)، فوٹوریزسٹ + O (گیس) → CO2 (گیس) + H2O (گیس)
(3)آئن توانائی سے چلنے والی اینچنگ: آئن دونوں ذرات ہیں جو اینچنگ اور توانائی لے جانے والے ذرات کا سبب بنتے ہیں۔ اس طرح کے توانائی لے جانے والے ذرات کی اینچنگ کی کارکردگی سادہ فزیکل یا کیمیکل اینچنگ کے مقابلے میں ایک سے زیادہ مقدار میں ہوتی ہے۔ ان میں سے، عمل کے جسمانی اور کیمیائی پیرامیٹرز کی اصلاح اینچنگ کے عمل کو کنٹرول کرنے کا مرکز ہے۔
(4)آئن بیریئر کمپوزٹ اینچنگ: یہ بنیادی طور پر اینچنگ کے عمل کے دوران جامع ذرات کے ذریعہ پولیمر رکاوٹ حفاظتی پرت کی نسل سے مراد ہے۔ پلازما کو ایسی حفاظتی پرت کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ اینچنگ کے عمل کے دوران سائیڈ والز کے اینچنگ ری ایکشن کو روکا جا سکے۔ مثال کے طور پر، Cl اور Cl2 ایچنگ میں C کو شامل کرنے سے اینچنگ کے دوران ایک کلورو کاربن کمپاؤنڈ پرت پیدا ہو سکتی ہے تاکہ سائیڈ والز کو اینچ ہونے سے بچایا جا سکے۔
2.2.1 خشک صفائی
خشک صفائی سے مراد بنیادی طور پر پلازما کی صفائی ہے۔ پلازما میں موجود آئنوں کو صاف کرنے کے لیے سطح پر بمباری کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور فعال حالت میں ایٹم اور مالیکیول اس سطح کے ساتھ تعامل کرتے ہیں جس کو صاف کیا جاتا ہے، تاکہ فوٹو ریزسٹ کو ہٹا کر راکھ کیا جا سکے۔ خشک اینچنگ کے برعکس، ڈرائی کلیننگ کے عمل کے پیرامیٹرز میں عام طور پر دشاتمک انتخاب شامل نہیں ہوتا ہے، اس لیے عمل کا ڈیزائن نسبتاً آسان ہے۔ بڑے پیمانے پر پیداواری عمل میں، فلورین پر مبنی گیسیں، آکسیجن یا ہائیڈروجن بنیادی طور پر رد عمل پلازما کے مرکزی جسم کے طور پر استعمال ہوتی ہیں۔ اس کے علاوہ، آرگن پلازما کی ایک خاص مقدار کو شامل کرنے سے آئن بمباری کے اثر کو بڑھا سکتا ہے، اس طرح صفائی کی کارکردگی کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔
پلازما خشک صفائی کے عمل میں، ریموٹ پلازما طریقہ عام طور پر استعمال کیا جاتا ہے. اس کی وجہ یہ ہے کہ صفائی کے عمل میں، آئن کی بمباری سے ہونے والے نقصان کو کنٹرول کرنے کے لیے پلازما میں آئنوں کے بمباری کے اثر کو کم کرنے کی امید کی جاتی ہے۔ اور کیمیائی فری ریڈیکلز کا بڑھتا ہوا ردعمل صفائی کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے۔ ریموٹ پلازما ری ایکشن چیمبر کے باہر ایک مستحکم اور اعلی کثافت والا پلازما پیدا کرنے کے لیے مائیکرو ویوز کا استعمال کر سکتا ہے، جس سے بڑی تعداد میں آزاد ریڈیکلز پیدا ہوتے ہیں جو صفائی کے لیے درکار ردعمل کو حاصل کرنے کے لیے ری ایکشن چیمبر میں داخل ہوتے ہیں۔ صنعت میں زیادہ تر ڈرائی کلیننگ گیس کے ذرائع فلورین پر مبنی گیسوں کا استعمال کرتے ہیں، جیسے کہ NF3، اور NF3 کا 99% سے زیادہ مائکروویو پلازما میں گل جاتا ہے۔ خشک صفائی کے عمل میں تقریبا کوئی آئن بمباری کا اثر نہیں ہے، لہذا یہ سلکان ویفر کو نقصان سے بچانے اور رد عمل کے چیمبر کی زندگی کو بڑھانے کے لئے فائدہ مند ہے.
تین گیلے اینچنگ اور صفائی کا سامان
3.1 ٹینک کی قسم کی ویفر کی صفائی کی مشین
گرت کی قسم کی ویفر کلیننگ مشین بنیادی طور پر فرنٹ اوپننگ ویفر ٹرانسفر باکس ٹرانسمیشن ماڈیول، ایک ویفر لوڈنگ/ان لوڈنگ ٹرانسمیشن ماڈیول، ایک ایگزاسٹ ایئر انٹیک ماڈیول، کیمیکل مائع ٹینک ماڈیول، ڈیونائزڈ واٹر ٹینک ماڈیول، خشک کرنے والی ٹینک پر مشتمل ہے۔ ماڈیول اور کنٹرول ماڈیول۔ یہ ایک ہی وقت میں ویفرز کے ایک سے زیادہ ڈبوں کو صاف کر سکتا ہے اور ویفرز کو ڈرائی ان اور ڈرائی آؤٹ حاصل کر سکتا ہے۔
3.2 ٹرینچ ویفر ایچر
3.3 سنگل ویفر گیلے پروسیسنگ کا سامان
مختلف عمل کے مقاصد کے مطابق، واحد ویفر گیلے عمل کے سامان کو تین قسموں میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ پہلی قسم واحد ویفر کی صفائی کا سامان ہے، جن کی صفائی کے اہداف میں ذرات، نامیاتی مادہ، قدرتی آکسائیڈ کی تہہ، دھاتی نجاست اور دیگر آلودگی شامل ہیں۔ دوسری قسم سنگل ویفر اسکربنگ کا سامان ہے، جس کے عمل کا بنیادی مقصد ویفر کی سطح پر موجود ذرات کو ہٹانا ہے۔ تیسری قسم سنگل ویفر اینچنگ کا سامان ہے، جو بنیادی طور پر پتلی فلموں کو ہٹانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ مختلف عمل کے مقاصد کے مطابق، سنگل ویفر اینچنگ کا سامان دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ پہلی قسم ہلکی اینچنگ کا سامان ہے، جو بنیادی طور پر اعلی توانائی کے آئن امپلانٹیشن کی وجہ سے سطح کی فلم کو پہنچنے والے نقصان کی تہوں کو ہٹانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ دوسری قسم قربانی کی تہہ ہٹانے کا سامان ہے، جو بنیادی طور پر ویفر کو پتلا کرنے یا کیمیکل مکینیکل پالش کرنے کے بعد رکاوٹوں کو ہٹانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
مجموعی مشینی فن تعمیر کے نقطہ نظر سے، سنگل ویفر گیلے عمل کے آلات کی تمام اقسام کا بنیادی فن تعمیر یکساں ہے، عام طور پر چھ حصوں پر مشتمل ہوتا ہے: مین فریم، ویفر ٹرانسفر سسٹم، چیمبر ماڈیول، کیمیکل مائع سپلائی اور ٹرانسفر ماڈیول، سافٹ ویئر سسٹم۔ اور الیکٹرانک کنٹرول ماڈیول۔
3.4 سنگل ویفر کی صفائی کا سامان
سنگل ویفر کی صفائی کا سامان روایتی RCA صفائی کے طریقہ کار کی بنیاد پر ڈیزائن کیا گیا ہے، اور اس کے عمل کا مقصد ذرات، نامیاتی مادے، قدرتی آکسائیڈ کی تہہ، دھات کی نجاست اور دیگر آلودگیوں کو صاف کرنا ہے۔ پروسیس ایپلی کیشن کے لحاظ سے، سنگل ویفر کلیننگ کا سامان فی الحال انٹیگریٹڈ سرکٹ مینوفیکچرنگ کے فرنٹ اینڈ اور بیک اینڈ پراسیس میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے، بشمول فلم بنانے سے پہلے اور بعد میں صفائی، پلازما اینچنگ کے بعد صفائی، آئن امپلانٹیشن کے بعد صفائی، کیمیکل کے بعد صفائی۔ مکینیکل پالش، اور دھات کے جمع ہونے کے بعد صفائی۔ اعلی درجہ حرارت فاسفورک ایسڈ کے عمل کے علاوہ، واحد ویفر کی صفائی کا سامان بنیادی طور پر تمام صفائی کے عمل کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے۔
3.5 سنگل ویفر اینچنگ کا سامان
سنگل ویفر اینچنگ کے سامان کا عمل کا مقصد بنیادی طور پر پتلی فلم اینچنگ ہے۔ عمل کے مقصد کے مطابق، اسے دو قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، یعنی ہلکی اینچنگ کا سامان (ہائی انرجی آئن امپلانٹیشن کی وجہ سے سطح کی فلم کو پہنچنے والے نقصان کی تہہ کو ہٹانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے) اور قربانی کی تہہ ہٹانے کا سامان (وفر کے بعد رکاوٹ کی تہہ کو ہٹانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ پتلا کرنا یا کیمیائی مکینیکل پالش کرنا)۔ اس عمل میں جن مواد کو ہٹانے کی ضرورت ہے ان میں عام طور پر سلکان، سلکان آکسائیڈ، سلکان نائٹرائڈ اور دھاتی فلم کی تہیں شامل ہیں۔
چار خشک اینچنگ اور صفائی کا سامان
4.1 پلازما اینچنگ کے سامان کی درجہ بندی
آئن سپٹرنگ اینچنگ کے آلات کے علاوہ جو خالص جسمانی رد عمل کے قریب ہیں اور ڈیگمنگ آلات جو خالص کیمیائی رد عمل کے قریب ہیں، پلازما ایچنگ کو مختلف پلازما جنریشن اور کنٹرول ٹیکنالوجیز کے مطابق تقریباً دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:
- Capacitively Coupled Plasma (CCP) اینچنگ؛
-آدمی طور پر کپلڈ پلازما (ICP) ایچنگ۔
4.1.1 CCP
Capacitively جوڑے ہوئے پلازما اینچنگ کا مطلب ریڈیو فریکوئنسی پاور سپلائی کو ری ایکشن چیمبر میں ایک یا دونوں اوپری اور نچلے الیکٹروڈ سے جوڑنا ہے، اور دو پلیٹوں کے درمیان پلازما ایک آسان مساوی سرکٹ میں ایک کپیسیٹر بناتا ہے۔
اس طرح کی دو قدیم ترین ٹیکنالوجیز ہیں۔:
ایک ابتدائی پلازما ایچنگ ہے، جو RF پاور سپلائی کو اوپری الیکٹروڈ سے جوڑتا ہے اور نچلا الیکٹروڈ جہاں ویفر واقع ہوتا ہے گراؤنڈ ہوتا ہے۔ چونکہ اس طرح سے پیدا ہونے والا پلازما ویفر کی سطح پر کافی موٹی آئن میان نہیں بنائے گا، اس لیے آئن بمباری کی توانائی کم ہوتی ہے، اور یہ عام طور پر سلکان اینچنگ جیسے عمل میں استعمال ہوتا ہے جو فعال ذرات کو مرکزی اینچنٹ کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔
دوسرا ابتدائی ری ایکٹیو آئن ایچنگ (RIE) ہے، جو RF پاور سپلائی کو نچلے الیکٹروڈ سے جوڑتا ہے جہاں ویفر واقع ہے، اور اوپری الیکٹروڈ کو بڑے علاقے کے ساتھ گراؤنڈ کرتا ہے۔ یہ ٹیکنالوجی ایک موٹی آئن میان بنا سکتی ہے، جو ڈائی الیکٹرک اینچنگ کے عمل کے لیے موزوں ہے جس کو رد عمل میں حصہ لینے کے لیے زیادہ آئن توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ ابتدائی رد عمل والی آئن ایچنگ کی بنیاد پر، RF الیکٹرک فیلڈ پر کھڑا ایک DC مقناطیسی فیلڈ ExB ڈرفٹ بنانے کے لیے شامل کیا جاتا ہے، جو الیکٹران اور گیس کے ذرات کے تصادم کے امکانات کو بڑھا سکتا ہے، اس طرح پلازما کے ارتکاز اور ایچنگ کی شرح کو مؤثر طریقے سے بہتر بناتا ہے۔ اس اینچنگ کو میگنیٹک فیلڈ اینہانسڈ ری ایکٹیو آئن ایچنگ (MERIE) کہا جاتا ہے۔
مندرجہ بالا تین ٹیکنالوجیز کا ایک مشترکہ نقصان ہے، یعنی پلازما کے ارتکاز اور اس کی توانائی کو الگ الگ کنٹرول نہیں کیا جا سکتا۔ مثال کے طور پر، اینچنگ کی شرح کو بڑھانے کے لیے، پلازما کی حراستی کو بڑھانے کے لیے RF پاور کو بڑھانے کا طریقہ استعمال کیا جا سکتا ہے، لیکن RF کی بڑھتی ہوئی طاقت لامحالہ آئن توانائی میں اضافے کا باعث بنے گی، جس سے آلات کو نقصان پہنچے گا۔ ویفر پچھلی دہائی میں، Capacitive Coupling Technology نے متعدد RF ذرائع کے ڈیزائن کو اپنایا ہے، جو بالترتیب بالترتیب اوپری اور نچلے الیکٹروڈ سے یا دونوں نچلے الیکٹروڈ سے جڑے ہوئے ہیں۔
مختلف RF فریکوئنسیوں کو منتخب کرنے اور ملانے سے، الیکٹروڈ ایریا، اسپیسنگ، میٹریلز اور دیگر کلیدی پیرامیٹرز ایک دوسرے کے ساتھ مربوط ہوتے ہیں، پلازما کے ارتکاز اور آئن انرجی کو زیادہ سے زیادہ ڈیکپل کیا جا سکتا ہے۔
4.1.2 ICP
انڈکٹیو طور پر جوڑے ہوئے پلازما اینچنگ کا مطلب ریڈیو فریکوئنسی پاور سپلائی سے منسلک کوائل کے ایک یا زیادہ سیٹوں کو ری ایکشن چیمبر پر یا اس کے آس پاس رکھنا ہے۔ کوائل میں ریڈیو فریکوئنسی کرنٹ سے پیدا ہونے والا متبادل مقناطیسی میدان الیکٹرانوں کو تیز کرنے کے لیے ڈائی الیکٹرک ونڈو کے ذریعے رد عمل کے چیمبر میں داخل ہوتا ہے، اس طرح پلازما پیدا ہوتا ہے۔ ایک آسان مساوی سرکٹ (ٹرانسفارمر) میں، کوائل بنیادی وائنڈنگ انڈکٹنس ہے، اور پلازما ثانوی وائنڈنگ انڈکٹنس ہے۔
یہ جوڑنے کا طریقہ پلازما کی ارتکاز کو حاصل کر سکتا ہے جو کم دباؤ پر کیپسیٹیو کپلنگ سے زیادہ شدت کے ایک آرڈر سے زیادہ ہے۔ اس کے علاوہ، دوسری آر ایف پاور سپلائی آئن بمباری توانائی فراہم کرنے کے لیے ایک تعصب پاور سپلائی کے طور پر ویفر کے مقام سے منسلک ہے۔ لہذا، آئن کا ارتکاز کنڈلی کی منبع پاور سپلائی پر منحصر ہے اور آئن انرجی کا انحصار پاور سپلائی پر ہوتا ہے، اس طرح ارتکاز اور توانائی کی زیادہ مکمل ڈیکپلنگ حاصل ہوتی ہے۔
4.2 پلازما اینچنگ کا سامان
خشک اینچنگ میں تقریباً تمام اینچنگ براہ راست یا بالواسطہ طور پر پلازما سے پیدا ہوتے ہیں، اس لیے خشک اینچنگ کو اکثر پلازما ایچنگ کہا جاتا ہے۔ پلازما اینچنگ وسیع معنوں میں پلازما ایچنگ کی ایک قسم ہے۔ دو ابتدائی فلیٹ پلیٹ ری ایکٹر کے ڈیزائن میں، ایک پلیٹ کو گراؤنڈ کرنا ہے جہاں ویفر واقع ہے اور دوسری پلیٹ آر ایف سورس سے منسلک ہے۔ دوسرا اس کے برعکس ہے. سابقہ ڈیزائن میں، گراؤنڈ پلیٹ کا رقبہ عام طور پر RF سورس سے منسلک پلیٹ کے رقبے سے بڑا ہوتا ہے، اور ری ایکٹر میں گیس کا دباؤ زیادہ ہوتا ہے۔ ویفر کی سطح پر بننے والی آئن میان بہت پتلی ہے، اور ایسا لگتا ہے کہ ویفر پلازما میں "ڈوب گیا" ہے۔ اینچنگ بنیادی طور پر پلازما میں فعال ذرات اور اینچ شدہ مواد کی سطح کے درمیان کیمیائی عمل سے مکمل ہوتی ہے۔ آئن بمباری کی توانائی بہت کم ہے، اور اینچنگ میں اس کی شرکت بہت کم ہے۔ اس ڈیزائن کو پلازما ایچنگ موڈ کہا جاتا ہے۔ ایک اور ڈیزائن میں، چونکہ آئن بمباری میں حصہ لینے کی ڈگری نسبتاً بڑی ہے، اس لیے اسے ری ایکٹیو آئن ایچنگ موڈ کہا جاتا ہے۔
4.3 ری ایکٹیو آئن ایچنگ کا سامان
ری ایکٹیو آئن ایچنگ (RIE) سے مراد ایک اینچنگ عمل ہے جس میں فعال ذرات اور چارج شدہ آئن ایک ہی وقت میں اس عمل میں حصہ لیتے ہیں۔ ان میں سے، فعال ذرات بنیادی طور پر غیر جانبدار ذرات ہیں (جن کو فری ریڈیکل بھی کہا جاتا ہے)، زیادہ ارتکاز کے ساتھ (گیس کے ارتکاز کا تقریباً 1% سے 10%)، جو اینچنٹ کے اہم اجزاء ہیں۔ ان کے درمیان کیمیائی تعامل سے پیدا ہونے والی مصنوعات اور کھدائی شدہ مواد یا تو اتار چڑھاؤ کا شکار ہوتے ہیں اور براہ راست رد عمل کے چیمبر سے نکالے جاتے ہیں، یا کھدی ہوئی سطح پر جمع ہوتے ہیں۔ جب کہ چارج شدہ آئن کم ارتکاز پر ہوتے ہیں (10-4 سے 10-3 گیس کے ارتکاز)، اور وہ کھدائی ہوئی سطح پر بمباری کرنے کے لیے ویفر کی سطح پر بننے والے آئن میان کے برقی میدان سے تیز ہوتے ہیں۔ چارج شدہ ذرات کے دو اہم کام ہوتے ہیں۔ ایک یہ ہے کہ کھدائی شدہ مواد کے جوہری ڈھانچے کو تباہ کرنا، اس طرح اس رفتار کو تیز کرنا جس پر فعال ذرات اس کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہیں۔ دوسرا یہ ہے کہ جمع شدہ رد عمل کی مصنوعات کو بمباری اور ہٹا دیں تاکہ اینچنگ مواد فعال ذرات کے ساتھ مکمل رابطے میں رہے، تاکہ اینچنگ جاری رہے۔
چونکہ آئن اینچنگ ری ایکشن میں براہ راست حصہ نہیں لیتے ہیں (یا بہت ہی کم تناسب کے لیے کھاتے ہیں، جیسے کہ جسمانی بمباری کو ہٹانا اور ایکٹیو آئنوں کی براہ راست کیمیائی اینچنگ)، سختی سے بات کریں تو، اوپر کی اینچنگ کے عمل کو آئن اسسٹڈ اینچنگ کہا جانا چاہیے۔ ری ایکٹیو آئن ایچنگ کا نام درست نہیں ہے، لیکن یہ آج بھی استعمال ہوتا ہے۔ ابتدائی RIE کا سامان 1980 کی دہائی میں استعمال میں لایا گیا تھا۔ واحد RF پاور سپلائی اور نسبتاً آسان ری ایکشن چیمبر ڈیزائن کے استعمال کی وجہ سے، اس میں اینچنگ ریٹ، یکسانیت اور سلیکٹیوٹی کے لحاظ سے حدود ہیں۔
4.4 مقناطیسی فیلڈ بہتر ری ایکٹیو آئن اینچنگ کا سامان
MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) ڈیوائس ایک اینچنگ ڈیوائس ہے جو فلیٹ پینل RIE ڈیوائس میں ڈی سی میگنیٹک فیلڈ کو شامل کرکے بنائی جاتی ہے اور اس کا مقصد ایچنگ کی شرح کو بڑھانا ہے۔
MERIE آلات کو 1990 کی دہائی میں بڑے پیمانے پر استعمال میں لایا گیا تھا، جب سنگل ویفر اینچنگ کا سامان صنعت میں مرکزی دھارے کا سامان بن گیا تھا۔ MERIE آلات کا سب سے بڑا نقصان یہ ہے کہ مقناطیسی فیلڈ کی وجہ سے پلازما کے ارتکاز کی مقامی تقسیم غیر ہم آہنگی انٹیگریٹڈ سرکٹ ڈیوائس میں کرنٹ یا وولٹیج کے فرق کا باعث بنے گی، جس سے ڈیوائس کو نقصان پہنچے گا۔ چونکہ یہ نقصان فوری طور پر غیر ہم آہنگی کی وجہ سے ہوتا ہے، اس لیے مقناطیسی میدان کی گردش اسے ختم نہیں کر سکتی۔ جیسے جیسے انٹیگریٹڈ سرکٹس کا سائز سکڑتا جا رہا ہے، ان کے آلے کا نقصان پلازما کی غیر ہم آہنگی کے لیے تیزی سے حساس ہوتا جا رہا ہے، اور مقناطیسی فیلڈ کو بڑھا کر ایچنگ کی شرح کو بڑھانے کی ٹیکنالوجی کو آہستہ آہستہ ملٹی آر ایف پاور سپلائی پلانر ری ایکٹیو آئن ایچنگ ٹیکنالوجی نے تبدیل کر دیا ہے۔ ہے، capacitively جوڑے پلازما ایچنگ ٹیکنالوجی.
4.5 Capacitively جوڑے پلازما اینچنگ کا سامان
Capacitively کپلڈ پلازما (CCP) اینچنگ کا سامان ایک ایسا آلہ ہے جو الیکٹروڈ پلیٹ میں ریڈیو فریکوئنسی (یا DC) پاور سپلائی لگا کر capacitive Coupling کے ذریعے رد عمل کے چیمبر میں پلازما تیار کرتا ہے اور اسے اینچنگ کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اس کا اینچنگ کا اصول ری ایکٹیو آئن اینچنگ آلات سے ملتا جلتا ہے۔
سی سی پی اینچنگ کے سامان کا آسان اسکیمیٹک خاکہ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔ یہ عام طور پر مختلف تعدد کے دو یا تین RF ذرائع استعمال کرتا ہے، اور کچھ DC پاور سپلائیز بھی استعمال کرتے ہیں۔ RF پاور سپلائی کی فریکوئنسی 800kHz~162MHz ہے، اور عام طور پر استعمال ہونے والے 2MHz، 4MHz، 13MHz، 27MHz، 40MHz اور 60MHz ہیں۔ 2MHz یا 4MHz کی فریکوئنسی کے ساتھ RF پاور سپلائیز کو عام طور پر کم فریکوئنسی RF ذرائع کہا جاتا ہے۔ وہ عام طور پر نچلے الیکٹروڈ سے جڑے ہوتے ہیں جہاں ویفر واقع ہوتا ہے۔ یہ آئن انرجی کو کنٹرول کرنے میں زیادہ موثر ہیں، اس لیے انہیں بائیس پاور سپلائیز بھی کہا جاتا ہے۔ 27MHz سے زیادہ فریکوئنسی والی RF پاور سپلائی کو ہائی فریکوئنسی RF سورس کہا جاتا ہے۔ وہ یا تو اوپری الیکٹروڈ یا نچلے الیکٹروڈ سے منسلک ہوسکتے ہیں۔ یہ پلازما کے ارتکاز کو کنٹرول کرنے میں زیادہ موثر ہیں، اس لیے انہیں سورس پاور سپلائی بھی کہا جاتا ہے۔ 13MHz RF پاور سپلائی درمیان میں ہے اور عام طور پر یہ سمجھا جاتا ہے کہ مذکورہ بالا دونوں فنکشنز ہیں لیکن نسبتاً کمزور ہیں۔ نوٹ کریں کہ اگرچہ پلازما کے ارتکاز اور توانائی کو مختلف فریکوئنسیوں (نام نہاد ڈیکوپلنگ اثر) کے RF ذرائع کی طاقت سے ایک خاص حد میں ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے، لیکن capacitive coupling کی خصوصیات کی وجہ سے، انہیں مکمل طور پر آزادانہ طور پر ایڈجسٹ اور کنٹرول نہیں کیا جا سکتا۔
آئن کی توانائی کی تقسیم کا اینچنگ اور ڈیوائس کو پہنچنے والے نقصان کی تفصیلی کارکردگی پر نمایاں اثر پڑتا ہے، اس لیے آئن توانائی کی تقسیم کو بہتر بنانے کے لیے ٹیکنالوجی کی ترقی جدید اینچنگ آلات کے اہم نکات میں سے ایک بن گئی ہے۔ فی الحال، پیداوار میں کامیابی کے ساتھ استعمال ہونے والی ٹیکنالوجیز میں ملٹی آر ایف ہائبرڈ ڈرائیو، ڈی سی سپرپوزیشن، ڈی سی پلس بائیس کے ساتھ مل کر آر ایف، اور بائیس پاور سپلائی اور سورس پاور سپلائی کا سنکرونس پلسڈ آر ایف آؤٹ پٹ شامل ہیں۔
CCP اینچنگ کا سامان پلازما اینچنگ آلات کی دو سب سے زیادہ استعمال شدہ اقسام میں سے ایک ہے۔ یہ بنیادی طور پر ڈائی الیکٹرک میٹریل کی اینچنگ کے عمل میں استعمال ہوتا ہے، جیسے لاجک چپ کے عمل کے اگلے مرحلے میں گیٹ سائیڈ وال اور ہارڈ ماسک اینچنگ، درمیانی مرحلے میں کانٹیکٹ ہول اینچنگ، موزیک اور ایلومینیم پیڈ کی اینچنگ بیک اسٹیج کے ساتھ ساتھ۔ 3D فلیش میموری چپ کے عمل میں گہری کھائیوں، گہرے سوراخوں اور تاروں کے رابطے کے سوراخوں کی کھدائی (مثال کے طور پر سلکان نائٹرائیڈ/سلیکان آکسائیڈ ڈھانچہ کو لے کر)۔
سی سی پی ایچنگ کے آلات کو دو اہم چیلنجز اور بہتری کی سمتوں کا سامنا ہے۔ سب سے پہلے، انتہائی اعلی آئن توانائی کے استعمال میں، اعلی پہلو تناسب کے ڈھانچے کی ایچنگ کی صلاحیت (جیسے 3D فلیش میموری کے سوراخ اور نالی کی ایچنگ کے لیے 50:1 سے زیادہ تناسب کی ضرورت ہوتی ہے)۔ آئن توانائی کو بڑھانے کے لیے تعصب کی طاقت کو بڑھانے کے موجودہ طریقہ نے 10,000 واٹ تک کے RF پاور سپلائیز کا استعمال کیا ہے۔ پیدا ہونے والی گرمی کی بڑی مقدار کے پیش نظر، ری ایکشن چیمبر کی کولنگ اور ٹمپریچر کنٹرول ٹیکنالوجی کو مسلسل بہتر کرنے کی ضرورت ہے۔ دوسرا، اینچنگ کی صلاحیت کے مسئلے کو بنیادی طور پر حل کرنے کے لیے نئی اینچنگ گیسوں کی ترقی میں ایک پیش رفت کی ضرورت ہے۔
4.6 inductively کپلڈ پلازما اینچنگ کا سامان
Inductively کپلڈ پلازما (ICP) اینچنگ کا سامان ایک ایسا آلہ ہے جو ریڈیو فریکوئنسی پاور سورس کی توانائی کو ایک انڈکٹر کوائل کے ذریعے مقناطیسی فیلڈ کی شکل میں رد عمل کے چیمبر میں جوڑتا ہے، اس طرح اینچنگ کے لیے پلازما تیار کرتا ہے۔ اس کے اینچنگ کا اصول بھی عام رد عمل والے آئن ایچنگ سے تعلق رکھتا ہے۔
ICP اینچنگ آلات کے لیے دو اہم قسم کے پلازما سورس ڈیزائن ہیں۔ ایک ٹرانسفارمر کپلڈ پلازما (TCP) ٹیکنالوجی ہے جسے لام ریسرچ نے تیار اور تیار کیا ہے۔ اس کا انڈکٹر کوائل رد عمل کے چیمبر کے اوپر ڈائی الیکٹرک ونڈو کے جہاز پر رکھا جاتا ہے۔ 13.56MHz RF سگنل کنڈلی میں ایک متبادل مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے جو ڈائی الیکٹرک ونڈو پر کھڑا ہوتا ہے اور مرکز کے طور پر کوائل کے محور کے ساتھ ریڈیائی طور پر ہٹ جاتا ہے۔
مقناطیسی میدان ڈائی الیکٹرک ونڈو کے ذریعے ری ایکشن چیمبر میں داخل ہوتا ہے، اور متبادل مقناطیسی فیلڈ ری ایکشن چیمبر میں ڈائی الیکٹرک ونڈو کے متوازی ایک متبادل برقی میدان پیدا کرتا ہے، اس طرح اینچنگ گیس کی علیحدگی حاصل ہوتی ہے اور پلازما پیدا ہوتا ہے۔ چونکہ اس اصول کو ایک ٹرانسفارمر کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے جس میں ایک انڈکٹر کوائل کو بنیادی وائنڈنگ کے طور پر اور رد عمل کے چیمبر میں پلازما کو سیکنڈری وائنڈنگ کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے، اس لیے ICP ایچنگ کا نام اس کے نام پر رکھا گیا ہے۔
TCP ٹیکنالوجی کا سب سے بڑا فائدہ یہ ہے کہ ساخت کو بڑھانا آسان ہے۔ مثال کے طور پر، 200mm ویفر سے 300mm ویفر تک، TCP صرف کوائل کے سائز کو بڑھا کر اسی اینچنگ اثر کو برقرار رکھ سکتا ہے۔
ایک اور پلازما ماخذ ڈیزائن ڈیکپلڈ پلازما سورس (DPS) ٹیکنالوجی ہے جسے ریاستہائے متحدہ کے Applied Materials Inc. نے تیار اور تیار کیا ہے۔ اس کا انڈکٹر کوائل ایک ہیمیسفیکل ڈائی الیکٹرک ونڈو پر تین جہتی زخم ہے۔ پلازما پیدا کرنے کا اصول مذکورہ بالا TCP ٹیکنالوجی سے ملتا جلتا ہے، لیکن گیس کی تقسیم کی کارکردگی نسبتاً زیادہ ہے، جو پلازما کی زیادہ حراستی حاصل کرنے کے لیے موزوں ہے۔
چونکہ پلازما پیدا کرنے کے لیے انڈکٹیو کپلنگ کی کارکردگی کیپسیٹیو کپلنگ سے زیادہ ہوتی ہے، اور پلازما بنیادی طور پر ڈائی الیکٹرک ونڈو کے قریب کے علاقے میں پیدا ہوتا ہے، اس لیے اس کے پلازما کا ارتکاز بنیادی طور پر انڈکٹر سے منسلک سورس پاور سپلائی کی طاقت سے طے ہوتا ہے۔ کنڈلی، اور ویفر کی سطح پر آئن میان میں آئن انرجی کا تعین بنیادی طور پر بائیس پاور سپلائی کی طاقت سے ہوتا ہے، اس لیے آئنوں کی ارتکاز اور توانائی کو آزادانہ طور پر کنٹرول کیا جا سکتا ہے، اس طرح ڈیکپلنگ کو حاصل کیا جا سکتا ہے۔
ICP اینچنگ کا سامان پلازما اینچنگ آلات کی دو سب سے زیادہ استعمال شدہ اقسام میں سے ایک ہے۔ یہ بنیادی طور پر سلکان کی اتلی خندقوں، جرمینیئم (Ge)، پولی سیلیکون گیٹ کے ڈھانچے، دھاتی دروازے کے ڈھانچے، تناؤ والے سلیکون (Strained-Si)، دھاتی تاروں، دھاتی پیڈز (پیڈز)، موزیک اینچنگ میٹل ہارڈ ماسک اور متعدد عملوں کی اینچنگ کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ایک سے زیادہ امیجنگ ٹیکنالوجی.
اس کے علاوہ، سہ جہتی مربوط سرکٹس، سی ایم او ایس امیج سینسرز اور مائیکرو الیکٹرو مکینیکل سسٹمز (ایم ای ایم ایس) کے اضافے کے ساتھ ساتھ تھرو سیلیکون ویاس (ٹی ایس وی) کے استعمال میں تیزی سے اضافہ، بڑے سائز کے ترچھے سوراخ اور مختلف شکلوں کے ساتھ گہری سلکان اینچنگ، بہت سے مینوفیکچررز نے ان ایپلی کیشنز کے لیے خاص طور پر تیار کردہ اینچنگ کا سامان لانچ کیا ہے۔ اس کی خصوصیات بڑی اینچنگ ڈیپتھ (دسیوں یا یہاں تک کہ سینکڑوں مائیکرون) ہیں، اس لیے یہ زیادہ تر گیس کے بہاؤ، ہائی پریشر اور ہائی پاور حالات میں کام کرتا ہے۔
————————————————————————————————————————————————————— ————————————
Semicera فراہم کر سکتے ہیںگریفائٹ حصوں, نرم/سخت محسوس ہوا۔, سلکان کاربائیڈ حصوں, سی وی ڈی سلکان کاربائیڈ پارٹس، اورSiC/TaC لیپت حصے30 دنوں میں
اگر آپ مندرجہ بالا سیمی کنڈکٹر مصنوعات میں دلچسپی رکھتے ہیں،براہ کرم پہلی بار ہم سے رابطہ کرنے میں سنکوچ نہ کریں۔
ٹیلی فون: +86-13373889683
واٹس ایپ: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
پوسٹ ٹائم: اگست 31-2024