Kuru aşındırma işlemi, çip üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Silikon levha, aşındırma odasının dibine pozitif elektrot olarak yerleştirilir. Yoğun küçük deliklere sahip gaz dağıtım plakası, negatif elektrot görevi görerek odanın üstüne monte edilir. Uygun voltaj uygulanıp asidik plazma aşındırma gazı verildiğinde, litografi ile tanımlanan devre desenlerine göre yüksek sıcaklık odası içinde silikon levha üzerinde mikro üretim gerçekleştirilir; böylece levha yüzeyi tasarlanan hat genişliği ve derinliğine kadar aşındırılarak mikro entegre devreler oluşturulur.
Üst ve alt elektrotlar plazma ile doğrudan temas halindedir. Silikon levha aşındırılırken, plazma her iki elektrotu da aşındırır. Elektrotlar, aşındırma gazından kaynaklanan kademeli fiziksel ve kimyasal korozyona uğrar. Belirli bir seviyeye kadar aşındıktan sonra, düzgün aşındırmayı garanti etmek için elektrotların değiştirilmesi gerekir. Üst elektrottaki (duş başlığı / gaz dağıtım plakası) eşit olarak dağıtılmış delikler, aşındırma gazı korozyonu nedeniyle boyut olarak sapma gösterecek ve tolerans sınırları aşıldığında değiştirilmesi gerekecektir.
Duş başlığı (gaz dağıtım plakası / üst elektrot / silikon elektrot / gaz homojenleştirme plakası), yarı iletken gofret üretiminde aşındırma ve ince film biriktirme işlemlerinin temel bileşenlerinden biridir. Reaksiyon bölgesinin üst kısmına yakın bir yere monte edilir ve reaksiyon gazını odaya eşit şekilde enjekte etmek için çok sayıda ince gaz giriş deliğine sahiptir. Stokta tutulan sarf malzemesi bir parça olarak, duş başlığındaki yoğun mikro deliklerin işlenmesi, yarı iletken ekipman üretiminde yaygın darboğazlar olan aşağıdaki zorluklarla karşı karşıyadır.
– Malzeme Zorluğu – Duş başlıkları genellikle monokristal silikon, SiC ve yüksek saflıkta alümina seramik gibi sert ve kırılgan malzemelerden yapılır. Bu malzemeler yüksek sertlik ve yüksek kırılganlık özelliklerine sahiptir; bu da delik kenarlarında kolayca kırılmaya, çatlamaya ve aletlerin hızlı aşınmasına neden olur.
– Hassasiyet Zorluğu – Düzgün gaz dağılımını sağlamak için, duş başlıklarındaki devasa mikro deliklerin kalitesi, talaş işleme verimliliğini doğrudan belirler. Delik çapı toleransı, yuvarlaklık, yüzey pürüzlülüğü ve konum doğruluğunun tümü mikron seviyesindedir.
– Yapısal Zorluk — Duş başlığı mikro delikleri küçük çaplı ve yüksek derinlik-çap oranına sahiptir. Delik çapları Φ0,3 mm ile Φ0,8 mm arasında değişmekte olup, derinlik-çap oranı 55:1'e kadar çıkmaktadır. Küçük ve derin delikler, talaş tahliyesinin yetersiz olmasına, matkap kırılması riskinin yüksek olmasına ve istikrarlı işleme kalitesinin sağlanmasında zorluklara yol açmaktadır.
Çözüm Analizi
◎ φ0.45 mm PCD mikro delme yöntemiyle tek kristalli silikon üzerinde yapılan testler, delik kenarında minimum düzeyde kırılma olduğunu göstermektedir. Mikroskop altında yapılan incelemede, delik yuvarlaklık toleransı 0,005 mm'den az, boyutsal doğruluk ±0,003 mm içinde ve yüzey pürüzlülüğü ≤Ra0,2 μm olup, müşteri gereksinimlerini karşılamaktadır.
◎ Ön testlerde, matkap 3500 delik açtıktan sonra hafif kenar aşınması gösterdi ancak kullanılabilirliğini korudu.
◎ Worldia PCD mikro matkapları, işlenen malzemelere ve uygulama senaryolarına göre φ0,1-φ1,0 mm çap aralığında dört seriye (WZ1, WZ2, WZ3 ve WZ-X) ayrılmıştır. Katı PCD matkaplar, 57:1'e kadar maksimum derinlik-çap oranını destekleyen kendinden merkezlemeli bir tasarıma sahiptir. Talaş tahliyesi için entegre taşlama yöntemiyle talaş kanalları üretilmiştir. İşlenmiş delik duvarı yüzey kalitesi, delik kenarında az miktarda talaşlanma ile Ra0,2 μm veya daha iyi bir değere ulaşabilir. PCD matkap ucu mükemmel aşınma direnci, uzun takım ömrü ve yüksek boyutsal tutarlılık sunar. Ürünler, yarı iletken endüstrisinde monokristal silikon, polikristal silikon, SiC, seramik, erimiş silika ve diğer malzemeler için mikro delik işleme gereksinimlerini karşılar.