多晶圆满等离子刻蚀机 - 产品信息 - 相关知识

2025-01-10 10:49:44多晶圆满等离子刻蚀机: 多晶圆满等离子刻蚀机是半导体制造中的关键设备，主要用于对多晶圆片进行高精度的刻蚀加工。它采用先进的等离子技术，通过控制等离子体的化学反应和物理轰击作用，实现对材料表面的精确刻蚀。该设备具有刻蚀精度高、加工速度快、适用于多种材料等特点，广泛应用于集成电路、微纳电子等领域。多晶圆满等离子刻蚀机的使用，对于提高芯片性能、推动半导体技术发展具有重要意义。

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多晶圆满等离子刻蚀机问答

2022-08-16 21:44:30福州大学离子束刻蚀机顺利验收: 福州大学离子束刻蚀机顺利验收烈日炎炎，热情满心间！后疫情时代，NANO-MASTER工程师步履不停，一站接一站为客户提供设备安装调试服务。首站福州大学，那诺-马斯特工程师已顺利安装验收NIE-3500型离子束刻蚀机！性能配置：离子束刻蚀机用于刻蚀金属和介质，z大可支持6”晶圆。配套美国考夫曼-罗宾逊 KDC160离子枪，650mA，100-1200V。刻蚀速率：~250A/min对Au；刻蚀均匀度：对4”片，片内均匀性优于±3%，重复性优于±3%。样品台可旋转，转速0-30RPM精确可控；可任意角度倾斜，支持斜齿刻蚀；带水冷功能，刻蚀后易去除光刻胶。极限真空12小时可达6x10-7Torr，15分钟可达10-6Torr量级的真空；采用双真空计，长期可靠，使用稳定。14”不锈钢立方腔体，配套一台主控计算机，20”触摸屏监控，配合Labview软件，实现计算机全自动工艺控制，并可在电源中断情况下安全恢复；完全的安全联锁；支持百级超净间使用。验收培训：安装调试视频：

2023-03-14 12:04:54等离子去胶机（Plasma Cleaner）: 等离子去胶机（Plasma Cleaner）为何要去除光刻胶？在现代半导体生产过程中，会大量使用光刻胶来将电路板图图形通过掩模版和光刻胶的感光与显影，转移到晶圆光刻胶上，从而在晶圆表面形成特定的光刻胶图形，然后在光刻胶的保护下，对下层薄膜或晶圆基底完成进行图形刻蚀或离子注入，最后再将原有的光刻胶彻底去除。去胶是光刻工艺中的最后一步。在刻蚀/离子注入等图形化工艺完成后，晶圆表面剩余光刻胶已完成图形转移和保护层的功能，通过去胶工艺进行完全清除。光刻胶去除是微加工工艺过程中非常重要的环节，光刻胶是否彻底去除干净、对样片是否有造成损伤，都会直接影响后续集成电路芯片制造工艺效果。半导体光刻胶去除工艺有哪些？半导体光刻胶去除工艺，一般分成两种，湿式去光刻胶和干式去光刻胶。湿式去胶又根据去胶介质的差异，分为氧化去胶和溶剂去胶两种类别。干式去胶适合大部分去胶工艺，去胶彻底且速度快，是现有去胶工艺中zui好的方式。一、等离子去胶机简述：氧等离子去胶是利用氧气在微波发生器的作用下产生氧等离子体，具有活性的氧等离子体与有机聚合物发生氧化反应，使有机聚合物被氧化成水蒸汽和二氧化碳等排除腔室，从而达到去除光刻胶的目的，这个过程我们有时候也称之为灰化或者剥离。氧等离子去胶相比于湿法去胶工艺更为简单、适应性更好，去胶过程纯干法工艺，无液体或者有机溶剂参与。当然我们需要注意的是，这里并不是说氧等离子去胶工艺100%好于湿法去胶，同时也不是所有的光刻胶都适用于氧等离子去胶，以下几种情形我们需要注意：① 部分稳定性极高的光刻胶如SU-8、PI（聚酰亚胺），往往胶厚也比较大，纯氧等离子体去胶速率也比较有限，为了保证快速去胶，往往还会在工艺气体中增加氟基气体增加去胶速率，因此不只是氧气是反应气体，有时候我们也需要其他气体参与；② 涂胶后形成类非晶态二氧化硅的HSQ光刻胶。由于其构成并不是单纯的碳氢氧，所以是无法使用氧等离子去胶机来实现去胶；③ 当我们的样品中有其他需要保留的结构层本身就是有机聚合物构成的，在等离子去胶的过程中，这些需要保留的层也可能会在氧等离子下发生损伤；④ 样品是由容易氧化的材料或者有易氧化的结构层，氧等离子去胶过程，这些材料也会被氧化，如金属AG、C、CR、Fe以及Al，非金属的石墨烯等二维材料；市面上常见氧等离子去胶机按照频率可分为微波等离子去胶机和射频等离子去胶机两种，微波等离子去胶机的工作频率为2.45GHz，射频等离子去胶机的工作频率为13.5MHz，更高的频率决定了等离子体拥有更高的离子浓度、更小的自偏压，更高的离子浓度决定了去胶速度更快，效率更高；更低的自偏压决定了其对衬底的刻蚀效应更小，也意味着去胶过程中对衬底无损伤，而射频等离子去胶机其工作原理与刻蚀机相似，结构上更加简单。因此，在光电器件的加工中，去胶机的选择更推荐使用损伤更小的微波等离子去胶机。二、等离子清洗去胶机的工作原理：氧气是干式等离子体脱胶技术中的首要腐蚀气体。它在真空等离子体脱胶机反应室内高频和微波能的作用下，电离产生氧离子、自由氧原子O*、氧分子和电子混合的等离子体，其间氧化能力强的自由氧原子（约10-20%）在高频电压作用下与光刻胶膜发生反应：O2→O*+O*，CxHy+O*→CO2↑+H2O↑。反应后产生的CO2和H2O然后被抽走。三、等离子去胶机的优势：1、等离子清洗机的加工过程易于控制、可重复且易于自动化；使用等离子扫胶机可以使得清洗效率获得更大的提高。整个清洗工艺流程几分钟内即可完成，因此具有产率高的特点2、等离子扫胶机清洗对象经等离子清洗之后是干燥的，不需要再经干燥处理即可送往下一道工序，可以提高整个工艺流水线的处理效率；3、等离子扫胶机使得用户可以远离有害溶剂对人体的伤害，同时也避免了湿法清洗中容易洗坏清洗对象的问题；4、避免使用ODS有害溶剂，这样清洗后不会产生有害污染物，因此这种清洗方法属于环保的绿色清洗方法；5、等离子去胶机采用无线电波范围的高频产生的等离子体与激光等直射光线不同，等离子体的方向性不强，这使得它可以深入到物体的微细孔眼和凹陷的内部完成清洗任务，因此不需要过多考虑被清洗物体的形状；6、等离子去胶机在完成清洗去污的同时，还可以改良材料本身的表面性能，如提高表面的润湿性能、改良膜的黏着力等，这在许多应用中都是非常重要的。四、等离子去胶的主要影响因素：频率选择：频率越高，氧越易电离形成等离子体。频率太高，以至电子振幅比其平均自由程还短，则电子与气体分子碰撞几率反而减少，使电离率降低。一般常用频率为 13.56MHz及2.45GHZ 。功率影响：对于一定量的气体，功率大，等离子体中的的活性粒子密度也大，去胶速度也快；但当功率增大到一定值，反应所能消耗的活性离子达到饱和，功率再大，去胶速度则无明显增加。由于功率大，基片温度高，所以应根据工艺需要调节功率。真空度的选择：适当提高真空度，可使电子运动的平均自由程变大，因而从电场获得的能量就大，有利电离。另外当氧气流量一定时，真空度越高，则氧的相对比例就大，产生的活性粒子浓度也就大。但若真空度过高，活性粒子浓度反而会减小。氧气流量的影响：氧气流量大，活性粒子密度大，去胶速率加快；但流量太大，则离子的复合几率增大，电子运动的平均自由程缩短，电离强度反而下降。若反应室压力不变，流量增大，则被抽出的气体量也增加，其中尚没参加反应的活性粒子抽出量也随之增加，因此流量增加对去胶速率的影响也就不甚明显。五、等离子去胶机的应用：1、光刻胶的去除、剥离或灰化2、SU-8的去除/ 牺牲层的去除3、有机高分子聚合物的去除4、等离子去除残胶/去浮渣/打底膜5、失效分析中的扁平化处理6、表面沾污清除和内腐蚀（深腐蚀）应用7、清洗微电子元件，电路板上的钻孔或铜线框架8、剥离金属化工艺前去除浮渣9、提高黏附性，消除键合问题10、塑料的表面改型：O2处理以改进涂覆性能11、产生亲水或疏水表面

2022-11-25 16:10:30离子束刻蚀（IBE）技术研究: 离子束刻蚀（IBE）技术研究 1.离子束刻蚀（IBE）技术的原理？离子束刻蚀（IBE，Ion Beam Etching）也称为离子铣（IBM，Ion Beam Milling），也有人称之为离子溅射刻蚀，是利用辉光放电原理将氩气分解为氩离子，氩离子经过阳极电场的加速对样品表面进行物理轰击，以达到刻蚀的作用。刻蚀过程即把Ar气充入离子源放电室并使其电离形成等离子体，然后由栅极将离子呈束状引出并加速，具有一定能量的离子束进入工作室，射向固体表面轰击固体表面原子，使材料原子发生溅射，达到刻蚀目的，属纯物理刻蚀。工件表面有制备沟槽的掩膜，最后裸露的部分就会被刻蚀掉，而掩膜部分则被保留，形成所需要的沟槽图形。离子束刻蚀使高方向性的中性离子束能够控制侧壁轮廓，优化纳米图案化过程中的径向均匀性和结构形貌。另外倾斜结构可以通过倾斜样品以改变离子束的撞击方向这一独特能力来实现。在离子束刻蚀过程中，通常情况下，样品表面采用厚胶作为掩模层，刻蚀期间富有能量的离子流会使得基片和光刻胶过热。为了便于后面光刻胶的剥离清洗，一般需要对样品台进行冷却处理，使整个刻蚀过程中温度控制在一个比较好的范围。图1 离子束刻蚀设备结构图图2 离子束刻蚀工艺原理图 2.离子束刻蚀（IBE）适合的材料体系？可用于刻蚀加工各种金属（Ni、Cu、Au、Al、Pb、Pt、Ti等）及其合金，以及非金属、氧化物、氮化物、碳化物、半导体、聚合物、陶瓷、红外和超导等材料。目前离子束刻蚀在非硅材料方面优势明显，在声表面波、薄膜压力传感器、红外传感器等方面具有广泛的用途。 3. 离子束刻蚀（IBE）技术的优点和缺点？a 优点：（1）方向性好、无钻蚀、陡直度高；（2）刻蚀速率可控性好，图形分辨率高，可达0.01um；（3）属于物理刻蚀，可以刻蚀各种材料（Si、SiO2、GaAs、Ag、Au、光刻胶等）；（4）刻蚀过程中可改变离子束入射角来控制图形轮廓，加工特殊的结构；b 缺点：（1）刻蚀速率慢、效率比ICP更低；（2）难以完成晶片的深刻蚀；（3）属于物理刻蚀，常常会有过刻的现象。 4.反应离子束刻蚀（RIBE）技术简介及优点？反应离子束刻蚀（RIBE）是在离子束刻蚀的基础上，增加了腐蚀性气体，因此它不但保留了离子束物理刻蚀能力，还增加了腐蚀性气体（氟基气体、O2）离化后对样品的化学反应能力（反应离子束刻蚀：RIBE），也支持腐蚀性气体非离化态的化学辅助刻蚀能力（化学辅助离子束刻蚀：CAIBE），对适用于化学辅助的材料可以大幅度提升刻蚀速率，提高刻蚀质量。 5. 离子束刻蚀（IBE）的案例展示典型应用：1、三族和四族光学零件2、激光光栅3、高深宽比的光子晶体刻蚀4、在二氧化硅、硅和金属上深沟刻蚀5、微流体传感器电极6、测热式微流体传感器

2022-12-13 18:01:10一文读懂ICP刻蚀技术: ICP刻蚀技术电感耦合等离子体刻蚀（ICP，Inductively Couple Plasma）刻蚀工作原理是：用高频火花引燃时，部分Ar工作气体被电离，产生的电子和氩离子在高频电磁场中被加速，它们与中性原子碰撞，使更多的工作气体电离，形成等离子体气体。导电的等离子体气体在磁场作用下感生出的强大的感生电流产生大量的热能又将等离子体加热，使其温度达到1×10^4K，形成ICP放电。电感耦合等离子体刻蚀是物理过程和化学过程共同作用的结果，在真空低气压下，ICP射频电源产生的射频输出到环形耦合线圈，以一定比例混合的气体经耦合辉光放电，产生高密度的等离子体，在下电极RF射频作用下，这些等离子对基片表面进行轰击，基片材料的化学键被打断，与刻蚀气体反应生成挥发性物质，以气体形式脱离基片，从真空管路被抽走。 ICP刻蚀的优势：ICP刻蚀技术具有刻蚀速率快、选择比高、各向异性高、刻蚀损伤小、大面积均匀性好、刻蚀断面轮廓可控性高和刻蚀表面平整光滑等优点；ICP刻蚀设备结构简单、外形小、操作简便、便于自动控制、适合大面积基片刻蚀。近年来，ICP刻蚀技术被广泛应用在硅、二氧化硅、III-V族化合物、金属等材料的刻蚀上 ICP刻蚀相比RIE刻蚀的优势 ICP刻蚀设备的一般构造电感耦合等离子体（ICP）刻蚀机包括两套通过自动匹配网络控制的13.56MHz 射频电源，一套连接缠绕在腔室外的螺线圈，使线圈产生感应耦合的电场，在电场作用下，刻蚀气体辉光放电产生高密度等离子体。功率的大小直接影响等离子体的电离率，从而影响等离子体的密度。第二套射频电源连接在腔室内下方的电极上，主要为等离子提供能量。这样两套RF电源的配置，使得在低离子能量条件下，可以增加离子密度，从而提高刻蚀速率的同时，保证对晶片的损伤降到最低。刻蚀的基本要求（1）负载效应刻蚀中还存在负载效应，即发生刻蚀速率变慢的情况。分为宏观负载效应和微观负载效应。刻蚀面积很大时，因为气体传输受限和刻蚀气体耗尽，刻蚀速率会较慢，这称为宏观负载效应。在微细图形的局部区域内，被刻蚀材料的密度过高造成刻蚀气体耗尽的情况称为微观负载效应。（2）图形保真度设横向刻蚀速率为V1，纵向刻蚀速率为V2，通常用A 表示刻蚀的各向异性刻蚀的程度，定义如下：A=1，表示图形转移中没有失真，刻蚀具有很好的各向异性。A=0，图形失真情况严重，刻蚀为各向同性。（3）均匀性在材料制备时，薄膜厚度一般有一定的不均匀性，而刻蚀时同一衬底片的不同位置的刻蚀速率也不同。这些都会造成图形转移的不均匀。刻蚀的均匀性在很大程度上依赖于设备的硬件参数，如反应室的设置，气流，离子浓度等均匀性情况。其次是工艺参数的影响。对于大衬底的刻蚀，如果刻蚀时间不够，膜厚处没有刻蚀完全；但是刻蚀时间太长，膜薄处会造成过刻蚀，实际情况中需要综合考虑。也可以在被刻蚀材料的下层制备截止层，截止层选用和被刻蚀材料有很高选择比的材料，这样可以加长刻蚀时间，保证膜厚处被刻蚀干净，膜薄处也不会造成明显的过刻蚀。除了同一样片不同位置的均匀性问题，同一刻蚀条件不同样片的刻蚀均匀性（也称重复性）也很重要。重复性与反应室的状况有很大的关联性。（4）表面形貌一般情况下，刻蚀后的表面形貌都希望侧壁陡直光滑，刻蚀地面平滑。但对于不同的器件有时也有特殊要求，如需倾斜剖面、微透镜结构等。（5）刻蚀的清洁刻蚀中防止玷污是非常重要的。如果在接触孔的位置出现重金属沾污也会造成漏电。对于干法刻蚀，刻蚀表面还会出现聚合物的再淀积。等离子刻蚀的基本过程等离子体刻蚀有四种基本的过程，他们分别是物理溅射刻蚀（Sputtering）、纯化学刻蚀（Chemical）、离子增强刻蚀（Ion enhanced energetic）、侧壁抑制刻蚀（Ion enhanced inhibitor）。1) 物理溅射刻蚀（Sputtering）溅射工艺是以一定能量的粒子（离子或中性原子、分子）轰击固体表面，使固体近表面的原子或分子获得足够大的能量而最终逸出固体表面的工艺。等离子体所提供的离子能量约为几百eV，一般来说会高于溅射产生的阈值（几十eV）。在等离子提供的能量范围内，溅射率随着离子本身能量的增大而急剧增加。不同材料的溅射速率在离子能量一定的情况下相差不大，因此溅射是纯物理的过程，这个过程选择性差，速率低。但是物理溅射刻蚀，离子轰击具有很强的方向性，使得被刻蚀材料具有很好的各向异性。2) 纯化学刻蚀（Chemical）在纯化学刻蚀中，等离子体提供中性的活性基团，这些活性基团与薄膜表面发生化学反应，生成相应的气相产物。如刻蚀Si材料常用F基气体，因为会生成易挥发的SiF4.化学刻蚀是各项同性的，活性基团会以近似角分布到达被刻蚀材料表面，反应过程中反应产物必须是可挥发的。一般来说化学刻蚀可以获得高的速率以及选择比。3) 离子增强刻蚀（Ion enhanced energetic）离子增强刻蚀是物理溅射和化学刻蚀互相结合的工艺方式。物理溅射中物理轰击的作用可以大大增强薄膜表面的化学反应的活性，刻蚀的效果相较单一的物理和化学刻蚀，效果显著。等离子体既提供了粒子通量又赋予离子能量。4) 侧壁抑制刻蚀（Ion enhanced inhibitor）这种刻蚀方式主要应用于深刻蚀，如Bosch工艺，深硅刻蚀运用分子量较大的钝化气体C4F8与SF6搭配，刻蚀和钝化交替进行，实现侧壁垂直的深刻蚀工艺。影响刻蚀效果的因素ICP 工艺中影响刻蚀效果的因素很多。工艺参数里包括源功率、偏压功率、刻蚀气体及流量、工作气压和温度等。此外，掩膜的制备和反应室内壁的情况对刻蚀结果也有很重要的影响。1.掩膜的影响ICP 刻蚀是图形转移的过程，因此掩膜的制备对刻蚀非常重要。最常见的掩膜是光刻胶(Photoresist.PR)、SiO2和金属(如A1、Ni等)。一个好的掩膜要求陡直度较高，边缘光滑。底部去除干净无残留，抗高温和抗轰击能力强。掩膜的陡直度和边缘的光滑程度直接影响刻蚀剖面的陡直度和侧壁的光滑程度。虽然可以通过工艺参数的调整改善刻蚀形貌，但是效果远不如掩膜质量的改善。因此高质量的光刻技术对刻蚀非常重要。(1)几乎所有的掩膜制备都需要由光刻制备，光刻胶掩膜的制备最容易，精度也最高。但是，光刻胶的抗高温和抗轰击能力很差，只能用于低温工艺，通常选择比也较低。(2)硬掩膜SIO2 和金属等硬掩膜一般需要光刻胶图形的二次转移，图形精度会有所损失。但是它们的抗高温和抗轰击能力很好，选择比高，可以刻蚀更深的深度。2.工艺参数的影响(1)ICP Power 源功率这个功率源的主要作用是产生高密度等离子体，控制离子通量。功率增加时，离子和活性基密度增加，刻蚀速率也增加。一般情况下，选择比也会增加。但过高时，均匀性会下降。同时，源功率增加会带给衬底更多的热负荷，衬底温度会明显升高，对于需要低温的工艺影响较大，需要更好的温控系统。(2)RF Power 偏压功率偏压功率源主要作用是控制离子轰击能量。对刻蚀速率和台阶角度影响很大。偏压功率增加，刻蚀速率明显增加。但是同时对掩膜的刻蚀也明显增加，可能导致选择比下降，台阶形貌变差。偏压功率过高有时会在台阶底部形成“trenching”沟槽。(3)工作气压ICP 刻蚀的工作气压一般都小于 50mTorr，典型值在几个 mTorr 至十几mTorr。在这样的低气压条件下，粒子的平均自由程很长，方向性好，离子轰击作用也较强。同时，低气压也有利于挥发性刻蚀产物的解吸附，易获得好的刻蚀结果。气压对均匀性影响很大，气压减小时均匀性更好。因此，气压减小，刻蚀的各向异性增加，均匀性和台阶角度会更好。气压对刻蚀速率的影响随刻蚀材料和气体的不同而有明显的差异。对于化学作用较强的工艺，如 GaAs 的刻蚀，气压较大时因为活性基和离子密度增加，刻蚀速率和选择比会有较大增加。而对物理作用较强的工艺，如 SiO2 的刻蚀，气压增加时刻饨速率变化不大。(4)气体成分和流量等离子体刻蚀中经常使用含多种成分的混合气体。这些气体大体可分为三类。第一类是主要刻蚀反应气体，与被刻蚀材料发生化学反应生成挥发性产物。如 CI2、CF4、SF6 等。第二类是起抑制作用的气体,可以在侧壁形成阻挡层,实现高的各向异性刻蚀,如 CHF3、 BCl3、SiCI4、CH4等。第三类是起稀释或特殊作用的惰性气体，如 Ar、He、N2 等。可以增强等离子体的稳定性，改善刻蚀均匀性，或增加离子轰击作用在(如 Ar)来提高各向异性和提高选择比(如 H2、O2)等。为了实现不同的刻蚀结果，平衡每一类气体的作用(选用合适的流量比)非常重要。如果需要获得较高的刻钟速率,应选择和被刻蚀材料反应积极并目生成物非常易干挥发的反应类气体，同时可以适当提高其百分比浓度。但是，如果是被刻蚀层偏薄，对下层材料的选择出又较低的情况，常常提高抑制气体和稀释气体的比例来降低刻蚀速露，以实现对刻钟终点的精确控制。(5)温度温度对刻蚀速率的影响主要体现在化学反应速率的变化。因此为了保证刻蚀速率的均匀性和重复性，必须精确的控制衬底温度。高温可以促进化学反应的进行，同时也有利于挥发性产物的解吸附。对于刻蚀生成物挥发温度较高的工艺，如 InP的刻蚀，高温会带来有利的影响，但是对于以光刻胶为掩膜的低温工艺来说，温度必须控制在较低的水平。温度过高时光刻胶会软化变形，造成刻蚀图形的偏差。严重时光刻胶会碳化，导致刻蚀后很难去除。如果必须使用较高的衬底温度，需要改为 SiO2、金属等硬掩膜。外加功率在很大程度上会转化为热量。对于ICP 这种等离子体，功率一般很高，反应中衬底温升很快。如果工艺对温度非常敏感，在参数设置时应更加注意。

2022-08-25 11:12:04揭秘远程微波等离子去胶机: NPC-3500型微波等离子去胶机微波等离子去胶机工作原理：为了产生等离子，系统使用远程微波源。氧在真空环境下受高频及微波能量作用，电离产生具有强氧化能力的游离态氧原子，它在高频电压作用下与光刻胶薄膜反应，反应后生成的 CO2 和 H2O 通过真空系统被抽走。CF4 气体可以达到更快速的去胶速率，尤其对于难以去除的光刻胶也具备出色的去除能力。在微波等离子体氛围中，活性气体被等离子化，将跟光刻胶产生化学反应，反应生产的化合物通过真空泵被快速抽走，可以达到高效的去胶效果。该去胶机微波源为远程微波源，轰击性的离子将被过滤掉之后微波等离子进入到工艺腔室参与反应，因此可以实现无损的去胶。微波等离子去胶机主要用途：MEMS压力传感器加工工艺中光刻胶批量处理；去除有机或无机物，而无残留；去胶渣、深刻蚀应用；半导体晶圆制造中光刻胶及SU8工艺；平板显示生产中等离子体预处理；太阳能电池生产中边缘绝缘和制绒；先进晶片(芯片)封装中的衬底清洁和预处理；NANO-MASTER微波等离子去胶机系统优势：1）Downstream结构，等离子分布均匀；2）远程微波，无损伤；3）远程微波，支持金属材质；4）批处理，一次可支持1-25片；5）微波等离子，可以深入1um以内的孔隙进行清洗；6）光刻胶去除的方式为化学方式，而非物理轰击，可实现等离子360度全方位的分布；7）旋转样品台，进一步提高去胶的均匀性。8) 腔体内无电极，更高洁净度；9）微波波段无紫外排放，操作更安全；10）高电子密度，去胶效率高。