ક્રાયોજેનિક એચિંગ વધુ ચોક્કસ અને નિયંત્રિત સામગ્રી પ્રક્રિયાને સક્ષમ બનાવે છે

જેમ જેમ અદ્યતન ઉત્પાદન ઉચ્ચ ચોકસાઇ, કડક પ્રક્રિયા નિયંત્રણ અને વ્યાપક સામગ્રી સુસંગતતા તરફ આગળ વધી રહ્યું છે, તેમ તેમ એચિંગ તકનીકો તે મુજબ વિકસિત થઈ રહી છે. ક્રાયોજેનિક એચિંગ, ચેમ્બર અને સબસ્ટ્રેટ તાપમાનના ચોક્કસ નિયંત્રણ દ્વારા, નેનોમીટર સ્કેલ પર પણ સ્થિર અને પુનરાવર્તિત પ્રક્રિયાને સક્ષમ બનાવે છે. તે સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન, ફોટોનિક ઉપકરણ ફેબ્રિકેશન, MEMS ઉત્પાદન અને વૈજ્ઞાનિક સંશોધન પ્લેટફોર્મમાં એક મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયા બની ગઈ છે.

ક્રાયોજેનિક એચિંગ શું છે?
ક્રાયોજેનિક એચિંગ એ પ્લાઝ્મા-આધારિત એચિંગ પ્રક્રિયા છે જે અતિ-નીચા તાપમાને કરવામાં આવે છે, સામાન્ય રીતે -80 °C થી -150 °C અથવા તેનાથી ઓછા તાપમાને. પ્રક્રિયા દરમિયાન, સબસ્ટ્રેટને સ્થિર ઊંડા-ક્રાયોજેનિક તાપમાને જાળવવામાં આવે છે, જે પ્રતિક્રિયા ઉપ-ઉત્પાદનોને સામગ્રીની સપાટી પર નિયંત્રિત પેસિવેશન સ્તર બનાવવા દે છે. આ પદ્ધતિ એચિંગ ચોકસાઇ અને પ્રક્રિયા નિયંત્રણક્ષમતામાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે.

મુખ્ય પદ્ધતિઓમાં શામેલ છે:
* દબાયેલ લેટરલ એચિંગ: ઉન્નત સાઇડવોલ પેસિવેશન સીધા, વધુ ઊભી પ્રોફાઇલ્સ બનાવે છે.
* પ્રતિક્રિયા એકરૂપતામાં સુધારો: નીચું તાપમાન પ્રતિક્રિયા-દરના વધઘટ ઘટાડે છે, માળખાકીય સ્થિરતામાં સુધારો કરે છે.
* શ્રેષ્ઠ સપાટી ગુણવત્તા: ઓછી સપાટીની ખરબચડીતા ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઓપ્ટિકલ અને સંવેદનશીલ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોને સપોર્ટ કરે છે.

ક્રાયોજેનિક એચિંગના મુખ્ય ફાયદા
1. ઉચ્ચ પાસા ગુણોત્તર ક્ષમતા
ક્રાયોજેનિક એચિંગ ઊભી સાઇડવોલ સાથે અત્યંત ઉચ્ચ પાસા રેશિયોને સક્ષમ કરે છે, જે તેને ઊંડા સિલિકોન એચિંગ, માઇક્રોચેનલ્સ અને જટિલ MEMS માળખા માટે આદર્શ બનાવે છે.

2. ઉત્તમ પ્રક્રિયા સુસંગતતા અને પુનરાવર્તિતતા
ઊંડા ક્રાયોજેનિક તાપમાન નિયંત્રણ કોતરણી દરને સ્થિર કરે છે, જે ઉત્પાદન વાતાવરણને ટેકો આપે છે જે કડક બેચ-ટુ-બેચ સુસંગતતાની માંગ કરે છે.

3. વ્યાપક સામગ્રી સુસંગતતા
ક્રાયોજેનિક એચિંગ વિવિધ પ્રકારની સામગ્રી માટે યોગ્ય છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:
* સિલિકોન
* ઓક્સાઇડ
* નાઈટ્રાઈડ્સ
* પસંદ કરેલા પોલિમર
* ફોટોનિક પદાર્થો જેમ કે લિથિયમ નિયોબેટ (LiNbO₃)

4. સપાટીના નુકસાનમાં ઘટાડો
લોઅર આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટ ખામી રચનાને ઘટાડે છે, જે પ્રક્રિયાને ઓપ્ટિકલ ઘટકો, ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્ટર અને ઉચ્ચ-સંવેદનશીલતા માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર્સ માટે સારી રીતે અનુકૂળ બનાવે છે.

ક્રાયોજેનિક એચિંગ સિસ્ટમના મુખ્ય ઘટકો
એક લાક્ષણિક ક્રાયોજેનિક એચિંગ સિસ્ટમમાં શામેલ છે:
* સ્થિર અતિ-નીચા-તાપમાન કામગીરી માટે ક્રાયોજેનિક ચેમ્બર અને કૂલ્ડ ઇલેક્ટ્રોડ સ્ટેજ
* ઉચ્ચ-ઘનતા પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રજાતિઓ ઉત્પન્ન કરવા માટે પ્લાઝ્મા સ્ત્રોત (RF / ICP)
* સ્થિર પ્રક્રિયા વિન્ડો જાળવવા માટે તાપમાન નિયંત્રણ સિસ્ટમ (ઠંડક સાધનો)
* ગેસ ડિલિવરી સિસ્ટમ, SF₆ અને O₂ જેવા ગેસને સપોર્ટ કરતી
* ક્લોઝ્ડ-લૂપ કંટ્રોલ સિસ્ટમ જે તાપમાન, દબાણ, શક્તિ અને ગેસ પ્રવાહનું સંકલન કરે છે.
આમાં, તાપમાન નિયંત્રણ કામગીરી એ લાંબા ગાળાની પ્રક્રિયા સ્થિરતા અને પુનરાવર્તિતતા નક્કી કરતું મુખ્ય પરિબળ છે.

સૂક્ષ્મ અને નેનો-ફેબ્રિકેશન પ્રક્રિયાઓમાં થર્મલ કોઓર્ડિનેશન
વ્યવહારુ માઇક્રો- અને નેનો-ફેબ્રિકેશન વર્કફ્લોમાં, ક્રાયોજેનિક એચિંગ સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ ઘણીવાર લેસર માઇક્રોમશીનિંગ સિસ્ટમ્સ સાથે થાય છે. લાક્ષણિક એપ્લિકેશન્સમાં ગ્લાસ વાયા ફોર્મેશન, ફોટોનિક ડિવાઇસ ફેબ્રિકેશન અને વેફર માર્કિંગનો સમાવેશ થાય છે.

જ્યારે તેમના થર્મલ ઉદ્દેશ્યો અલગ અલગ હોય છે:
* ક્રાયોજેનિક એચિંગ માટે વેફરને ઊંડા-ક્રાયોજેનિક તાપમાને જાળવવાની જરૂર પડે છે.
* લેસર સિસ્ટમ માટે લેસર સ્ત્રોતને સાંકડી, રૂમ-તાપમાનની નજીકની ઓપરેટિંગ વિન્ડોની અંદર રાખવાની જરૂર છે.
બંને પ્રક્રિયાઓ માટે અસાધારણ તાપમાન સ્થિરતાની જરૂર પડે છે.
સ્થિર લેસર આઉટપુટ પાવર, બીમ ગુણવત્તા અને લાંબા ગાળાની પ્રોસેસિંગ સુસંગતતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે, ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા લેસર વોટર ચિલરનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે થાય છે. અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર એપ્લિકેશન્સમાં, ±0.1 °C અથવા તેનાથી વધુ (જેમ કે ±0.08 °C) તાપમાન નિયંત્રણ ચોકસાઈ ઘણીવાર જરૂરી હોય છે.

વાસ્તવિક ઔદ્યોગિક અને સંશોધન વાતાવરણમાં, TEYU CWUP-20 PRO અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર ચિલર જેવા સતત-તાપમાન ચિલર, ±0.08 °C તાપમાન સ્થિરતા સાથે, લાંબા ગાળાના ઓપરેશન દરમિયાન વિશ્વસનીય થર્મલ નિયંત્રણ પૂરું પાડે છે. ક્રાયોજેનિક એચિંગ સિસ્ટમ્સ સાથે, આ ચોકસાઇવાળા ચિલર માઇક્રો- અને નેનો-સ્કેલ ઉત્પાદન માટે સંપૂર્ણ અને સંકલિત થર્મલ મેનેજમેન્ટ ફ્રેમવર્ક બનાવે છે.

લાક્ષણિક એપ્લિકેશનો
* ક્રાયોજેનિક એચિંગનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે:
* ડીપ રિએક્ટિવ આયન એચિંગ (DRIE)
* ફોટોનિક ચિપ સ્ટ્રક્ચર ફેબ્રિકેશન
* MEMS ઉપકરણ ઉત્પાદન
* માઇક્રોફ્લુઇડિક ચેનલ પ્રોસેસિંગ
* ચોકસાઇ ઓપ્ટિકલ માળખાં
* સંશોધન પ્લેટફોર્મ પર નેનોફેબ્રિકેશન
આ બધા એપ્લિકેશનોને સાઇડવોલની ઊભીતા, સપાટીની સરળતા અને પ્રક્રિયા સુસંગતતા પર કડક નિયંત્રણની જરૂર છે.

નિષ્કર્ષ
ક્રાયોજેનિક એચિંગ ફક્ત તાપમાન ઘટાડવા વિશે નથી. તે સ્થિર, ઊંડાણપૂર્વક નિયંત્રિત થર્મલ પરિસ્થિતિઓ પ્રાપ્ત કરવા વિશે છે જે પરંપરાગત એચિંગ પ્રક્રિયાઓની મર્યાદાઓથી આગળ વધીને ચોકસાઇ અને સુસંગતતાના સ્તરને સક્ષમ કરે છે. જેમ જેમ સેમિકન્ડક્ટર, ફોટોનિક અને નેનોમેન્યુફેક્ચરિંગ ટેકનોલોજીઓ આગળ વધી રહી છે, તેમ ક્રાયોજેનિક એચિંગ એક અનિવાર્ય મુખ્ય પ્રક્રિયા બની રહી છે, અને વિશ્વસનીય તાપમાન નિયંત્રણ પ્રણાલીઓ પાયો બની રહી છે જે તેને તેની સંપૂર્ણ ક્ષમતા પર કાર્ય કરવા દે છે.