रिएक्टिव-आयन एचिंग: Difference between revisions
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[[File:Reactive Ion Etcher.JPG|thumb| | [[File:Reactive Ion Etcher.JPG|thumb|[[ साफ कमरा | साफ कक्ष]] में व्यावसायिक रिएक्टिव-आयन एचिंग सेटअप]]रिएक्टिव-[[आयन]] एचिंग (RIE) ऐसी ([[microfabrication|सूक्ष्म निर्माण]]) तकनीक है जिसका उपयोग [[आइसोट्रोपिक नक़्क़ाशी|माइक्रोफ़ैब्रिकेशन]] में किया जाता है। आरआईई एक प्रकार की [[सूखी नक़्क़ाशी|सूखी]] एचिंग है जिसमें [[आइसोट्रोपिक नक़्क़ाशी|आइसोट्रोपिक]] एचिंग की तुलना में भिन्न विशेषताएं हैं। [[वेफर (इलेक्ट्रॉनिक्स)]] पर एकत्र सामग्री को विस्थापित करने के लिए आरआईई [[रासायनिक प्रतिक्रिया]] [[प्लाज्मा (भौतिकी)]] का उपयोग करता है। प्लाज्मा [[विद्युत चुम्बकीय]] क्षेत्र द्वारा कम [[दबाव]] ([[ खालीपन |वैक्यूम]]) में उत्पन्न होता है। प्लाज्मा से उच्च-ऊर्जा आयन वेफर सतह पर वार करते हैं और इसके साथ प्रतिक्रिया करते हैं। | ||
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विशिष्ट (समानांतर प्लेट) आरआईई प्रणाली में बेलनाकार निर्वात कक्ष होता है, जिसमें कक्ष के निचले भाग में स्थित वेफर (इलेक्ट्रॉनिक्स) प्लैटर होता है। वेफर प्लैटर शेष कक्ष से विद्युत रूप से पृथक होता है। गैस कक्ष के शीर्ष में छोटे इनलेटों के माध्यम से प्रवेश करती है, और नीचे के माध्यम से [[वैक्यूम पंप]] प्रणाली से बाहर निकलती है। उपयोग की जाने वाली गैस के प्रकार और मात्रा एचिंग प्रक्रिया के आधार पर भिन्न होती है; उदाहरण के लिए, [[सल्फर हेक्साफ्लोराइड]] सामान्यतः [[सिलिकॉन]] एचिंग के लिए प्रयोग किया जाता है। गैस प्रवाह दरों को समायोजित करके और निकास छिद्र को समायोजित करके गैस के दबाव को सामान्यतः कुछ मिलिटर और कुछ सौ मिलीटर के मध्य की सीमा में बनाए रखा जाता है। | |||
अन्य प्रकार की | अन्य प्रकार की आरआईई प्रणालियाँ उपस्तिथ हैं, जिनमें आगमनात्मक रूप से युग्मित प्लाज्मा (ICP) आरआईई सम्मिलित है। इस प्रकार की प्रणाली में, प्लाज्मा [[ आकाशवाणी आवृति |आकाशवाणी आवृति]] (RF) संचालित [[चुंबकीय क्षेत्र]] से उत्पन्न होता है। अधिक उच्च प्लाज्मा घनत्व प्राप्त किया जा सकता है, चूँकि ईच प्रोफाइल अधिक [[आइसोट्रॉपी]] होते हैं। | ||
समानांतर प्लेट और आगमनात्मक रूप से युग्मित प्लाज्मा | समानांतर प्लेट और आगमनात्मक रूप से युग्मित प्लाज्मा आरआईई का संयोजन संभव है। इस प्रणाली में, आईसीपी को आयनों के उच्च घनत्व स्रोत के रूप में नियोजित किया जाता है जो ईच दर को बढ़ाता है, जबकि अधिक अनिसोट्रोपिक ईच प्रोफाइल प्राप्त करने के लिए सब्सट्रेट के निकट दिशात्मक [[विद्युत क्षेत्र]] बनाने के लिए सब्सट्रेट (सिलिकॉन वेफर) पर भिन्न आरएफ पूर्वाग्रह प्रारम्भ किया जाता है।<ref>{{Cite journal|date=2011-01-01|title=प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी (आरआईई) का उपयोग कर बड़े क्षेत्र बहुक्रिस्टलीय सिलिकॉन सौर सेल निर्माण|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0927024810001583|journal=Solar Energy Materials and Solar Cells|language=en|volume=95|issue=1|pages=2–6|doi=10.1016/j.solmat.2010.03.029|issn=0927-0248|last1=Yoo |first1=Jinsu |last2=Yu |first2=Gwonjong |last3=Yi |first3=Junsin }}</ref> | ||
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[[File:Etching wet-chemical vs rie (EN).svg|thumb|प्रतिक्रियाशील आयन एचिंग (नीचे) फोटोकेमिकल एचिंग (केंद्र) की तुलना में]] | [[File:Etching wet-chemical vs rie (EN).svg|thumb|प्रतिक्रियाशील आयन एचिंग (नीचे) फोटोकेमिकल एचिंग (केंद्र) की तुलना में]] | ||
[[File:Rieoperation.svg|thumb| | [[File:Rieoperation.svg|thumb|सामान्य आरआईई सेटअप का आरेख। आरआईई में दो इलेक्ट्रोड (1 और 4) होते हैं जो नमूनों की सतह (5) की ओर आयनों (2) को गति देने के लिए विद्युत क्षेत्र (3) बनाते हैं।]]वेफर प्लैटर में स्थिर आरएफ (रेडियो आवृत्ति) विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को प्रारम्भ करके प्रणाली में प्लाज्मा का प्रारंभ किया जाता है। क्षेत्र को सामान्यतः 13.56 [[मेगाहर्ट्ज़]] की आवृत्ति पर सेट किया जाता है, जिसे कुछ सौ [[वाट]] पर प्रारम्भ किया जाता है। दोलनशील विद्युत क्षेत्र गैस के अणुओं को इलेक्ट्रॉनों से भिन्न करके, प्लाज्मा (भौतिकी) बनाकर आयनित करता है। | ||
क्षेत्र के प्रत्येक चक्र में, कक्ष में इलेक्ट्रॉनों को विद्युत रूप से ऊपर और नीचे त्वरित किया जाता है, कभी-कभी कक्ष की ऊपरी दीवार और वेफर प्लैटर दोनों को प्रभावित करता है। इसी समय, अधिक भारी आयन आरएफ विद्युत क्षेत्र की प्रतिक्रिया में अपेक्षाकृत कम गति करते हैं। जब इलेक्ट्रॉनों को कक्ष की दीवारों में अवशोषित किया जाता है तो वे केवल | क्षेत्र के प्रत्येक चक्र में, कक्ष में इलेक्ट्रॉनों को विद्युत रूप से ऊपर और नीचे त्वरित किया जाता है, कभी-कभी कक्ष की ऊपरी दीवार और वेफर प्लैटर दोनों को प्रभावित करता है। इसी समय, अधिक भारी आयन आरएफ विद्युत क्षेत्र की प्रतिक्रिया में अपेक्षाकृत कम गति करते हैं। जब इलेक्ट्रॉनों को कक्ष की दीवारों में अवशोषित किया जाता है तो वे केवल भूमि पर होते है और प्रणाली की इलेक्ट्रॉनिक स्थिति में परिवर्तन नहीं करते हैं। चूँकि, वेफर प्लैटर पर एकत्र इलेक्ट्रॉनों के कारण प्लैटर अपने डीसी भिन्नता के कारण चार्ज का निर्माण करता है। यह चार्ज बिल्ड अप प्लैटर पर बड़ा नकारात्मक वोल्टेज विकसित करता है, सामान्यतः कुछ सौ वोल्ट के निकट मुक्त इलेक्ट्रॉनों की तुलना में सकारात्मक आयनों की उच्च सांद्रता के कारण प्लाज्मा स्वयं थोड़ा सकारात्मक चार्ज विकसित करता है। | ||
बड़े वोल्टेज अंतर के कारण, सकारात्मक आयन वेफर प्लैटर की ओर | बड़े वोल्टेज अंतर के कारण, सकारात्मक आयन वेफर प्लैटर की ओर जाते हैं। आयन प्रतिरूप की सतह पर सामग्री के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करते हैं, किन्तु [[गतिज ऊर्जा]] को स्थानांतरित करके कुछ सामग्री को ([[ धूम |स्पटर]]) भी गिरा सकते हैं। प्रतिक्रियाशील आयनों की अधिक ऊर्ध्वाधर डिलीवरी के कारण, प्रतिक्रियाशील-आयन एचिंग अधिक [[एनिस्ट्रोपिक]] ईच प्रोफाइल का उत्पादन कर सकती है, जो कि [[रासायनिक मिलिंग]] के सामान्यतः [[ समदैशिक |समदैशिक]] प्रोफाइल के विपरीत होते है। | ||
आरआईई प्रणाली में ईच की स्थिति दबाव, गैस प्रवाह और आरएफ शक्ति जैसे कई प्रक्रिया मापदंडों पर दृढ़ता से निर्भर करती है। आरआईई का संशोधित संस्करण [[गहरी प्रतिक्रियाशील-आयन नक़्क़ाशी|गहरी प्रतिक्रियाशील-आयन]] एचिंग है, जिसका उपयोग गहरी सुविधाओं की खुदाई के लिए किया जाता है। | |||
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*[https://cleanroom.byu.edu/rie-etching BYU Cleanroom – | *[https://cleanroom.byu.edu/rie-etching BYU Cleanroom – आरआईई Etching] | ||
*[http://www.oxfordplasma.de/process/sibo_1.htm Bosch Process] | *[http://www.oxfordplasma.de/process/sibo_1.htm Bosch Process] | ||
*[http://www.plasmaetch.com/reactive-ion-etching-systems-rie.php Reactive Ion Etching Systems] | *[http://www.plasmaetch.com/reactive-ion-etching-systems-rie.php Reactive Ion Etching Systems] | ||
*[https://www.purdue.edu/discoverypark/birck/files/Plasma_RIE_Etching_Fundamentals_and_Applications.pdf Plasma | *[https://www.purdue.edu/discoverypark/birck/files/Plasma_RIE_Etching_Fundamentals_and_Applications.pdf Plasma आरआईई Fundamentals and Applications] | ||
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Latest revision as of 13:37, 15 June 2023
रिएक्टिव-आयन एचिंग (RIE) ऐसी (सूक्ष्म निर्माण) तकनीक है जिसका उपयोग माइक्रोफ़ैब्रिकेशन में किया जाता है। आरआईई एक प्रकार की सूखी एचिंग है जिसमें आइसोट्रोपिक एचिंग की तुलना में भिन्न विशेषताएं हैं। वेफर (इलेक्ट्रॉनिक्स) पर एकत्र सामग्री को विस्थापित करने के लिए आरआईई रासायनिक प्रतिक्रिया प्लाज्मा (भौतिकी) का उपयोग करता है। प्लाज्मा विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा कम दबाव (वैक्यूम) में उत्पन्न होता है। प्लाज्मा से उच्च-ऊर्जा आयन वेफर सतह पर वार करते हैं और इसके साथ प्रतिक्रिया करते हैं।
उपकरण
विशिष्ट (समानांतर प्लेट) आरआईई प्रणाली में बेलनाकार निर्वात कक्ष होता है, जिसमें कक्ष के निचले भाग में स्थित वेफर (इलेक्ट्रॉनिक्स) प्लैटर होता है। वेफर प्लैटर शेष कक्ष से विद्युत रूप से पृथक होता है। गैस कक्ष के शीर्ष में छोटे इनलेटों के माध्यम से प्रवेश करती है, और नीचे के माध्यम से वैक्यूम पंप प्रणाली से बाहर निकलती है। उपयोग की जाने वाली गैस के प्रकार और मात्रा एचिंग प्रक्रिया के आधार पर भिन्न होती है; उदाहरण के लिए, सल्फर हेक्साफ्लोराइड सामान्यतः सिलिकॉन एचिंग के लिए प्रयोग किया जाता है। गैस प्रवाह दरों को समायोजित करके और निकास छिद्र को समायोजित करके गैस के दबाव को सामान्यतः कुछ मिलिटर और कुछ सौ मिलीटर के मध्य की सीमा में बनाए रखा जाता है।
अन्य प्रकार की आरआईई प्रणालियाँ उपस्तिथ हैं, जिनमें आगमनात्मक रूप से युग्मित प्लाज्मा (ICP) आरआईई सम्मिलित है। इस प्रकार की प्रणाली में, प्लाज्मा आकाशवाणी आवृति (RF) संचालित चुंबकीय क्षेत्र से उत्पन्न होता है। अधिक उच्च प्लाज्मा घनत्व प्राप्त किया जा सकता है, चूँकि ईच प्रोफाइल अधिक आइसोट्रॉपी होते हैं।
समानांतर प्लेट और आगमनात्मक रूप से युग्मित प्लाज्मा आरआईई का संयोजन संभव है। इस प्रणाली में, आईसीपी को आयनों के उच्च घनत्व स्रोत के रूप में नियोजित किया जाता है जो ईच दर को बढ़ाता है, जबकि अधिक अनिसोट्रोपिक ईच प्रोफाइल प्राप्त करने के लिए सब्सट्रेट के निकट दिशात्मक विद्युत क्षेत्र बनाने के लिए सब्सट्रेट (सिलिकॉन वेफर) पर भिन्न आरएफ पूर्वाग्रह प्रारम्भ किया जाता है।[1]
प्रचालन का माध्यम
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वेफर प्लैटर में स्थिर आरएफ (रेडियो आवृत्ति) विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को प्रारम्भ करके प्रणाली में प्लाज्मा का प्रारंभ किया जाता है। क्षेत्र को सामान्यतः 13.56 मेगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर सेट किया जाता है, जिसे कुछ सौ वाट पर प्रारम्भ किया जाता है। दोलनशील विद्युत क्षेत्र गैस के अणुओं को इलेक्ट्रॉनों से भिन्न करके, प्लाज्मा (भौतिकी) बनाकर आयनित करता है।
क्षेत्र के प्रत्येक चक्र में, कक्ष में इलेक्ट्रॉनों को विद्युत रूप से ऊपर और नीचे त्वरित किया जाता है, कभी-कभी कक्ष की ऊपरी दीवार और वेफर प्लैटर दोनों को प्रभावित करता है। इसी समय, अधिक भारी आयन आरएफ विद्युत क्षेत्र की प्रतिक्रिया में अपेक्षाकृत कम गति करते हैं। जब इलेक्ट्रॉनों को कक्ष की दीवारों में अवशोषित किया जाता है तो वे केवल भूमि पर होते है और प्रणाली की इलेक्ट्रॉनिक स्थिति में परिवर्तन नहीं करते हैं। चूँकि, वेफर प्लैटर पर एकत्र इलेक्ट्रॉनों के कारण प्लैटर अपने डीसी भिन्नता के कारण चार्ज का निर्माण करता है। यह चार्ज बिल्ड अप प्लैटर पर बड़ा नकारात्मक वोल्टेज विकसित करता है, सामान्यतः कुछ सौ वोल्ट के निकट मुक्त इलेक्ट्रॉनों की तुलना में सकारात्मक आयनों की उच्च सांद्रता के कारण प्लाज्मा स्वयं थोड़ा सकारात्मक चार्ज विकसित करता है।
बड़े वोल्टेज अंतर के कारण, सकारात्मक आयन वेफर प्लैटर की ओर जाते हैं। आयन प्रतिरूप की सतह पर सामग्री के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करते हैं, किन्तु गतिज ऊर्जा को स्थानांतरित करके कुछ सामग्री को (स्पटर) भी गिरा सकते हैं। प्रतिक्रियाशील आयनों की अधिक ऊर्ध्वाधर डिलीवरी के कारण, प्रतिक्रियाशील-आयन एचिंग अधिक एनिस्ट्रोपिक ईच प्रोफाइल का उत्पादन कर सकती है, जो कि रासायनिक मिलिंग के सामान्यतः समदैशिक प्रोफाइल के विपरीत होते है।
आरआईई प्रणाली में ईच की स्थिति दबाव, गैस प्रवाह और आरएफ शक्ति जैसे कई प्रक्रिया मापदंडों पर दृढ़ता से निर्भर करती है। आरआईई का संशोधित संस्करण गहरी प्रतिक्रियाशील-आयन एचिंग है, जिसका उपयोग गहरी सुविधाओं की खुदाई के लिए किया जाता है।
यह भी देखें
- गहरी प्रतिक्रियाशील-आयन एचिंग (बॉश प्रक्रिया)
- प्लाज्मा एचर
संदर्भ
- ↑ Yoo, Jinsu; Yu, Gwonjong; Yi, Junsin (2011-01-01). "प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी (आरआईई) का उपयोग कर बड़े क्षेत्र बहुक्रिस्टलीय सिलिकॉन सौर सेल निर्माण". Solar Energy Materials and Solar Cells (in English). 95 (1): 2–6. doi:10.1016/j.solmat.2010.03.029. ISSN 0927-0248.
