प्लाज्मा निक्षारण

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प्लाज्मा नक़्क़ाशी प्लाज्मा प्रसंस्करण का एक रूप है जिसका उपयोग एकीकृत परिपथों को बनाने के लिए किया जाता है। इसमें एक उपयुक्त गैस मिश्रण के ग्लो डिस्चार्ज (प्लाज्मा (भौतिकी)) की एक उच्च गति वाली धारा शामिल है, जिसे एक नमूने में (दालों में) शूट किया जा रहा है। प्लाज्मा स्रोत, जिसे ईच प्रजाति के रूप में जाना जाता है, या तो आवेशित (आयन) या तटस्थ (परमाणु और कट्टरपंथी (रसायन विज्ञान)) हो सकता है। इस प्रक्रिया के दौरान, प्लाज्मा नक़्क़ाशीदार सामग्री के तत्वों और प्लाज्मा द्वारा उत्पन्न प्रतिक्रियाशील प्रजातियों के बीच रासायनिक प्रतिक्रियाओं से कमरे के तापमान पर वाष्पशील नक़्क़ाशी उत्पाद उत्पन्न करता है। अंततः शॉट तत्व के परमाणु खुद को लक्ष्य की सतह पर या उसके ठीक नीचे एम्बेड करते हैं, इस प्रकार लक्ष्य के भौतिक गुणों को संशोधित करते हैं।[1]


तंत्र

प्लाज्मा पीढ़ी

प्लाज्मा एक उच्च ऊर्जावान स्थिति है जिसमें बहुत सारी प्रक्रियाएँ हो सकती हैं। ये प्रक्रियाएं इलेक्ट्रॉनों और परमाणुओं के कारण होती हैं। प्लाज्मा बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा प्राप्त करने के लिए त्वरित करना पड़ता है। अत्यधिक ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन टक्करों द्वारा ऊर्जा को परमाणुओं में स्थानांतरित करते हैं। इस टकराव के कारण तीन अलग-अलग प्रक्रियाएँ हो सकती हैं:[2][3]*उत्साहित राज्य

प्लाज्मा में विभिन्न प्रजातियां मौजूद होती हैं जैसे इलेक्ट्रॉन, आयन, रेडिकल और तटस्थ कण। वे प्रजातियां लगातार एक दूसरे के साथ बातचीत कर रही हैं। प्लाज्मा नक़्क़ाशी को दो मुख्य प्रकार की बातचीत में विभाजित किया जा सकता है:[4]

  • रासायनिक प्रजातियों की पीढ़ी
  • आसपास की सतहों के साथ बातचीत

प्लाज्मा के बिना, ये सभी प्रक्रियाएं उच्च तापमान पर होती हैं। प्लाज्मा रसायन को बदलने और विभिन्न प्रकार के प्लाज्मा नक़्क़ाशी या प्लाज्मा जमाव प्राप्त करने के विभिन्न तरीके हैं। 13.56 मेगाहर्ट्ज के शक्ति स्रोत के आरएफ उत्तेजना का उपयोग करके प्लाज्मा बनाने की उत्तेजना तकनीकों में से एक है।

ऑपरेटिंग दबाव में बदलाव होने पर प्लाज्मा सिस्टम के संचालन का तरीका बदल जाएगा। इसके अलावा, यह प्रतिक्रिया कक्ष की विभिन्न संरचनाओं के लिए अलग है। सरल मामले में, इलेक्ट्रोड संरचना सममित है, और नमूना ग्राउंडेड इलेक्ट्रोड पर रखा गया है।

प्रक्रिया पर प्रभाव

सफल जटिल नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं को विकसित करने की कुंजी उपयुक्त गैस नक़्क़ाशी रसायन का पता लगाना है जो तालिका 1 में दिखाए गए अनुसार नक़्क़ाशी की जाने वाली सामग्री के साथ वाष्पशील उत्पाद बनाएगी।[3]कुछ कठिन सामग्रियों (जैसे चुंबकीय सामग्री) के लिए, वेफर तापमान बढ़ने पर ही अस्थिरता प्राप्त की जा सकती है। प्लाज्मा प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक:[2][3][5]*इलेक्ट्रॉन स्रोत

  • दबाव
  • गैस प्रजाति
  • खालीपन

600x600पीएक्स

सरफेस इंटरैक्शन

उत्पादों की प्रतिक्रिया रासायनिक यौगिकों के रूप में प्रतिक्रिया करने वाले असमान परमाणुओं, फोटॉनों या रेडिकल्स की संभावना पर निर्भर करती है। सतह का तापमान भी उत्पादों की प्रतिक्रिया को प्रभावित करता है। सोखना तब होता है जब कोई पदार्थ घनीभूत परत में सतह तक पहुंचने में सक्षम होता है, मोटाई (आमतौर पर एक पतली, ऑक्सीकृत परत) में होती है। वाष्पशील उत्पाद प्लाज्मा चरण में उखड़ जाते हैं और प्लाज्मा नक़्क़ाशी प्रक्रिया में मदद करते हैं क्योंकि सामग्री नमूने के साथ संपर्क करती है। दीवारें। यदि उत्पाद अस्थिर नहीं हैं, तो सामग्री की सतह पर एक पतली फिल्म बनेगी। प्लाज्मा नक़्क़ाशी के लिए नमूने की क्षमता को प्रभावित करने वाले विभिन्न सिद्धांत:[3][6]

प्लाज्मा नक़्क़ाशी सतह संपर्क कोणों को बदल सकती है, जैसे हाइड्रोफिलिक से हाइड्रोफोबिक, या इसके विपरीत। आर्गन प्लाज्मा नक़्क़ाशी ने संपर्क कोण को 52 डिग्री से 68 डिग्री तक बढ़ाने की सूचना दी है,[7] और, हड्डी प्लेट अनुप्रयोगों के लिए CFRP कंपोजिट के लिए संपर्क कोण को 52 डिग्री से घटाकर 19 डिग्री करने के लिए ऑक्सीजन प्लाज्मा नक़्क़ाशी। प्लाज्मा नक़्क़ाशी के बारे में बताया गया है कि धातुओं के लिए सतह के खुरदरेपन को सैकड़ों नैनोमीटर से घटाकर 3 एनएम तक कम किया जा सकता है।[8]


प्रकार

दबाव प्लाज्मा नक़्क़ाशी प्रक्रिया को प्रभावित करता है। प्लाज्मा नक़्क़ाशी होने के लिए, कक्ष को कम दबाव में होना चाहिए, 100 Pa से कम। कम दबाव वाले प्लाज्मा को उत्पन्न करने के लिए, गैस को आयनित करना पड़ता है। आयनीकरण एक ग्लो चार्ज द्वारा होता है। वे उत्तेजन एक बाहरी स्रोत द्वारा होते हैं, जो 30 kW तक और 50 Hz (dc) से 5–10 Hz (स्पंदित dc) से अधिक आवृत्तियों को रेडियो और माइक्रोवेव फ़्रीक्वेंसी (MHz-GHz) तक वितरित कर सकता है।[2][9]


माइक्रोवेव प्लाज्मा नक़्क़ाशी

माइक्रोवेव नक़्क़ाशी माइक्रोवेव आवृत्ति में उत्तेजना स्रोतों के साथ होती है, इसलिए मेगाहर्ट्ज और गीगाहर्ट्ज के बीच। प्लाज्मा नक़्क़ाशी का एक उदाहरण यहाँ दिखाया गया है।[10] एक माइक्रोवेव प्लाज्मा नक़्क़ाशी उपकरण। माइक्रोवेव 2.45 गीगाहर्ट्ज पर काम करता है। यह आवृत्ति एक मैग्नेट्रॉन द्वारा उत्पन्न होती है और एक आयताकार और एक गोल वेवगाइड के माध्यम से डिस्चार्ज होती है। निर्वहन क्षेत्र 66 मिमी के आंतरिक व्यास के साथ एक क्वार्ट्ज ट्यूब में है। एक चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए दो कॉइल और एक स्थायी चुंबक को क्वार्ट्ज ट्यूब के चारों ओर लपेटा जाता है जो प्लाज्मा को निर्देशित करता है।

हाइड्रोजन प्लाज्मा नक़्क़ाशी

प्लाज्मा नक़्क़ाशी के रूप में गैस का उपयोग करने का एक रूप हाइड्रोजन प्लाज्मा नक़्क़ाशी है। इसलिए, इस तरह के एक प्रायोगिक उपकरण का उपयोग किया जा सकता है:[5] 30 मेगाहर्ट्ज के आरएफ उत्तेजना के साथ एक क्वार्ट्ज ट्यूब दिखाया गया है। यह 2-10 W/cm³ की शक्ति घनत्व के साथ ट्यूब के चारों ओर एक कुंडल के साथ जुड़ा हुआ है। गैस प्रजाति एच है2 कक्ष में गैस। गैस के दबाव की सीमा 100-300 उम है।

प्लाज्मा एचर

एक प्लाज़्मा एचर, या नक़्क़ाशी उपकरण, अर्धचालक उपकरणों के उत्पादन में उपयोग किया जाने वाला उपकरण है। एक प्लाज़्मा एचर एक प्रक्रिया गैस से एक प्लाज्मा (भौतिकी) का उत्पादन करता है, आमतौर पर उच्च आवृत्ति वाले विद्युत क्षेत्र, आमतौर पर आईएसएम बैंड | 13.56 मेगाहर्ट्ज का उपयोग करके ऑक्सीजन या फ्लोरीन-असर वाली गैस। प्लाज्मा एचर में एक सिलिकॉन बिस्किट रखा जाता है, और वैक्यूम पंपों की एक प्रणाली का उपयोग करके हवा को प्रक्रिया कक्ष से निकाला जाता है। फिर एक प्रक्रिया गैस को कम दबाव में पेश किया जाता है, और ढांकता हुआ ब्रेकडाउन के माध्यम से प्लाज्मा में उत्तेजित होता है।

प्लाज्मा कारावास

औद्योगिक प्लाज्मा नक़्क़ाशी अक्सर दोहराए जाने योग्य नक़्क़ाशी दर और सटीक स्थानिक वितरण को सक्षम करने के लिए प्लाज्मा कारावास की सुविधा देते हैं [[radio frequency|RF]] प्लाज़्मा।[11] प्लास्मा को सीमित करने का एक तरीका डेबी शीथ के गुणों का उपयोग करना है, जो अन्य तरल पदार्थों में डबल परत (प्लाज्मा) के समान प्लास्मा में एक निकट-सतह परत है। उदाहरण के लिए, यदि स्लॉटेड क्वार्ट्ज भाग पर डेबी शीथ की लंबाई स्लॉट की चौड़ाई से कम से कम आधी है, तो शीथ स्लॉट को बंद कर देगी और प्लाज्मा को सीमित कर देगी, जबकि अभी भी अपरिवर्तित कणों को स्लॉट से गुजरने की अनुमति होगी।

अनुप्रयोग

प्लाज्मा नक़्क़ाशी वर्तमान में इलेक्ट्रॉनिक्स के निर्माण में उनके उपयोग के लिए अर्धचालक सामग्री को संसाधित करने के लिए उपयोग की जाती है। इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग किए जाने पर अधिक कुशल होने या कुछ गुणों को बढ़ाने के लिए अर्धचालक सामग्री की सतह में छोटी विशेषताओं को उकेरा जा सकता है।[3] उदाहरण के लिए, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में उपयोग के लिए सिलिकॉन की सतह पर गहरी खाई बनाने के लिए प्लाज्मा नक़्क़ाशी का उपयोग किया जा सकता है। यह एप्लिकेशन बताता है कि प्लाज्मा नक़्क़ाशी में भी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के उत्पादन में एक प्रमुख भूमिका निभाने की क्षमता है।[3]इसी तरह, नैनोमीटर पैमाने पर प्रक्रिया को कैसे समायोजित किया जा सकता है, इस पर वर्तमान में शोध किया जा रहा है।[3]

हाइड्रोजन प्लाज्मा नक़्क़ाशी, विशेष रूप से, अन्य दिलचस्प अनुप्रयोग हैं। नक़्क़ाशी अर्धचालकों की प्रक्रिया में उपयोग किए जाने पर, हाइड्रोजन प्लाज्मा नक़्क़ाशी को सतह पर पाए जाने वाले देशी ऑक्साइड के अंशों को हटाने में प्रभावी दिखाया गया है।[5] हाइड्रोजन प्लाज्मा नक़्क़ाशी भी एक स्वच्छ और रासायनिक रूप से संतुलित सतह छोड़ती है, जो कई अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है।[5]

ऑक्सीजन प्लाज्मा नक़्क़ाशी का उपयोग इंडक्टिवली कपल्ड प्लाज़्मा/रिएक्टिव आयन ईचिंग (ICP/RIE) रिएक्टर में उच्च बायस के अनुप्रयोग द्वारा डायमंड नैनोस्ट्रक्चर के अनिसोट्रोपिक डीप-ईचिंग के लिए किया जा सकता है।[12] दूसरी ओर, सी-एच समाप्त हीरे की सतह के आइसोट्रोपिक सतह समाप्ति के लिए ऑक्सीजन 0V बायस प्लास्मा का उपयोग किया जा सकता है।[13]


एकीकृत सर्किट

प्लाज्मा का उपयोग सिलिकॉन वेफर (ऑक्सीजन प्लाज्मा का उपयोग करके) पर सिलिकॉन डाइऑक्साइड फिल्म को विकसित करने के लिए किया जा सकता है, या फ्लोरीन युक्त गैस का उपयोग करके सिलिकॉन डाइऑक्साइड को हटाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। जब फोटोलिथोग्राफी के संयोजन के साथ प्रयोग किया जाता है, तो सर्किट के लिए पथ का पता लगाने के लिए सिलिकॉन डाइऑक्साइड को चुनिंदा रूप से लागू या हटाया जा सकता है।

एकीकृत परिपथों के निर्माण के लिए विभिन्न परतों की संरचना करना आवश्यक है। यह एक प्लाज्मा एचर के साथ किया जा सकता है। नक़्क़ाशी से पहले, सतह पर एक photoresist जमा किया जाता है, एक मुखौटा के माध्यम से प्रकाशित किया जाता है, और विकसित किया जाता है। उसके बाद ड्राई ईचिंग की जाती है ताकि संरचित नक़्क़ाशी हासिल की जा सके। प्रक्रिया के बाद, शेष फोटोरेसिस्ट को हटाना होगा। यह एक विशेष प्लाज्मा एचर में भी किया जाता है, जिसे एशर (मशीन) कहा जाता है।[14] सूखी नक़्क़ाशी सिलिकॉन और III-V अर्धचालक प्रौद्योगिकी में प्रयुक्त सभी सामग्रियों की एक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य, समान नक़्क़ाशी की अनुमति देती है। आगमनात्मक रूप से युग्मित प्लाज्मा/प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी (ICP/RIE) का उपयोग करके, यहां तक ​​कि सबसे कठिन सामग्री जैसे उदा। हीरे को नैनोस्ट्रक्चर किया जा सकता है।[15][16] विफलता विश्लेषण में एकीकृत परिपथों को डी-लेयर करने के लिए प्लाज़्मा एचर्स का भी उपयोग किया जाता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ "प्लाज्मा नक़्क़ाशी - प्लाज्मा नक़्क़ाशी". oxinst.com. Retrieved 2010-02-04.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 Mattox, Donald M. (1998). भौतिक वाष्प जमाव (पीवीडी) प्रसंस्करण की पुस्तिका. Westwood, New Jersey: Noyes Publication.
  3. ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Cardinaud, Christophe; Peignon, Marie-Claude; Tessier, Pierre-Yves (2000-09-01). "Plasma etching: principles, mechanisms, application to micro- and nano-technologies". Applied Surface Science. Surface Science in Micro & Nanotechnology. 164 (1–4): 72–83. Bibcode:2000ApSS..164...72C. doi:10.1016/S0169-4332(00)00328-7.
  4. ↑ Coburn, J. W.; Winters, Harold F. (1979-03-01). "Plasma etching—A discussion of mechanisms". Journal of Vacuum Science & Technology. 16 (2): 391–403. Bibcode:1979JVST...16..391C. doi:10.1116/1.569958. ISSN 0022-5355.
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 Chang, R. P. H.; Chang, C. C.; Darac, S. (1982-01-01). "अर्धचालकों और उनके आक्साइड के हाइड्रोजन प्लाज्मा नक़्क़ाशी". Journal of Vacuum Science & Technology. 20 (1): 45–50. Bibcode:1982JVST...20...45C. doi:10.1116/1.571307. ISSN 0022-5355.
  6. ↑ Coburn, J. W.; Winters, Harold F. (1979-05-01). "Ion- and electron-assisted gas-surface chemistry—An important effect in plasma etching". Journal of Applied Physics. 50 (5): 3189–3196. Bibcode:1979JAP....50.3189C. doi:10.1063/1.326355. ISSN 0021-8979. S2CID 98770515.
  7. ↑ Zia, A. W.; Wang, Y. -Q.; Lee, S. (2015). "हड्डी प्लेट अनुप्रयोगों के लिए कार्बन फाइबर-प्रबलित पॉलिमर कंपोजिट की सतह की वेटेबिलिटी पर भौतिक और रासायनिक प्लाज्मा नक़्क़ाशी का प्रभाव". Advances in Polymer Technology. 34: n/a. doi:10.1002/adv.21480.
  8. ↑ Wasy, A.; Balakrishnan, G.; Lee, S. H.; Kim, J. K.; Kim, D. G.; Kim, T. G.; Song, J. I. (2014). "धातु सबस्ट्रेट्स पर आर्गन प्लाज्मा उपचार और हीरे की तरह कार्बन (डीएलसी) कोटिंग गुणों पर प्रभाव". Crystal Research and Technology. 49: 55–62. doi:10.1002/crat.201300171. S2CID 98549070.
  9. ↑ Bunshah, Rointan F. (2001). फिल्मों और कोटिंग्स के लिए डिपोजिशन टेक्नोलॉजीज. New York: Noyes Publication.
  10. ↑ Keizo Suzuki; Sadayuki Okudaira; Norriyuki Sakudo; Ichiro Kanomata (Nov 11, 1977). "माइक्रोवेव प्लाज्मा नक़्क़ाशी". Japanese Journal of Applied Physics. 16 (11): 1979–1984. Bibcode:1977JaJAP..16.1979S. doi:10.1143/jjap.16.1979.
  11. ↑ http://www.eecs.berkeley.edu/~lieber/confinedphys20Apr05.pdf[bare URL PDF]
  12. ↑ Radtke, Mariusz; Nelz, Richard; Slablab, Abdallah; Neu, Elke (2019). "नैनोस्केल सेंसिंग के लिए सिंगल-क्रिस्टल डायमंड फोटोनिक नैनोस्ट्रक्चर का विश्वसनीय नैनोफैब्रिकेशन". Micromachines. 10 (11): 718. arXiv:1909.12011. Bibcode:2019arXiv190912011R. doi:10.3390/mi10110718. PMC 6915366. PMID 31653033. S2CID 202889135.
  13. ↑ Radtke, Mariusz; Render, Lara; Nelz, Richard; Neu, Elke (2019). "हीरे में उथले नाइट्रोजन रिक्ति केंद्रों के लिए प्लाज्मा उपचार और फोटोनिक नैनोस्ट्रक्चर". Optical Materials Express. 9 (12): 4716. arXiv:1909.13496. Bibcode:2019arXiv190913496R. doi:10.1364/OME.9.004716. S2CID 203593249.
  14. ↑ "Hochtechnologie - Weltweit | PVA TePla AG".
  15. ↑ Radtke, Mariusz; Nelz, Richard; Slablab, Abdallah; Neu, Elke (2019-10-24). "नैनोस्केल सेंसिंग के लिए सिंगल-क्रिस्टल डायमंड फोटोनिक नैनोस्ट्रक्चर का विश्वसनीय नैनोफैब्रिकेशन". Micromachines. MDPI AG. 10 (11): 718. arXiv:1909.12011. doi:10.3390/mi10110718. ISSN 2072-666X. PMC 6915366. PMID 31653033.
  16. ↑ Radtke, Mariusz; Render, Lara; Nelz, Richard; Neu, Elke (2019-11-21). "हीरे में उथले नाइट्रोजन रिक्ति केंद्रों के लिए प्लाज्मा उपचार और फोटोनिक नैनोस्ट्रक्चर". Optical Materials Express. The Optical Society. 9 (12): 4716. arXiv:1909.13496. Bibcode:2019OMExp...9.4716R. doi:10.1364/ome.9.004716. ISSN 2159-3930.


बाहरी संबंध

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