Synapse等離子刻蝕設(shè)備介紹

LPX-Synapse等離子刻蝕設(shè)備是SPTS公司專門針對研究所和工廠提供的應(yīng)用于研發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域的干法刻蝕設(shè)備。Synapse等離子刻蝕設(shè)備主要用于刻蝕碳化硅，氧化硅，藍寶石，壓電陶瓷等堅硬材料。在碳化硅和氧化硅的刻蝕領(lǐng)域，SPTS的市場占有率超過其他設(shè)備廠家的總和，受到業(yè)內(nèi)用戶的廣泛認可

LPX-Synapse 等離子刻蝕設(shè)備

一．設(shè)備原理

LPX Synapse 等離子刻蝕機利用等離子刻蝕原理---- 通過施加高頻電場于暴露在電子區(qū)域的氣體形成電離氣體和釋放高能電子組成的氣體。電離氣體原子通過電場加速時，會釋放足夠的力量與表面驅(qū)逐力緊緊粘合材料或蝕刻表面。半導(dǎo)體相關(guān)基片送入被真空泵抽空的反應(yīng)室，氣體被導(dǎo)入并與等離子體進行交換。等離子體在基片表面發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的揮發(fā)性副產(chǎn)物被真空泵抽走，從而在基片上形成被光刻膠定義的刻蝕形貌。等離子體刻蝕工藝實際上便是一種反應(yīng)性等離子工藝。

SPTS的刻蝕機臺利用電感耦合ICP刻蝕原理，有別于傳統(tǒng)的利用電容耦合的RIE工藝，使用一上一下兩個等離子源。其中上等離子源利用高頻對參與反應(yīng)的氣體進行解離，下等離子源利用高頻在基片表面感應(yīng)出偏壓來引導(dǎo)氣體離子團進行各向異性刻蝕。刻蝕過程中伴隨著物理和化學(xué)過程。一般物理過程作用于分子化合鍵的分解，而化學(xué)過程作用于斷鍵后基團與反應(yīng)氣體離子的反應(yīng)，形成易于氣化的成分被真空部分移除。對于介質(zhì)材料來說，物理過程和化學(xué)過程同樣重要，物理過程決定了刻蝕速率，刻蝕形貌以及刻蝕深度。而化學(xué)過程決定了刻蝕速率，副反應(yīng)產(chǎn)物的移除有效程度以及刻蝕均勻性。

SPTS的Synapse是在Aps基礎(chǔ)上研發(fā)的最新一代的等離子刻蝕機，結(jié)合自身數(shù)十年的介質(zhì)刻蝕工藝研發(fā)經(jīng)驗，通過獨到的一些硬件技術(shù)如平板式ICP源，靜電吸盤+機械壓盤輔助載片方式，帶腔壁加熱以及磁場控制技術(shù)等來應(yīng)對新一代電源芯片器件。

Synapse等離子刻蝕機利用等離子體進行薄膜微細加工的技術(shù)，在典型的反應(yīng)離子刻蝕工藝過程中，一種或多種氣體原子或分子（常用的為氟基氣體：SF6、C4F8、Ar，O2）混合于反應(yīng)腔室中，在外部射頻發(fā)生器（RF Generator）能量的作用下形成等離子體：一方面等離子體中的活性基團與待刻蝕表面材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成可揮發(fā)產(chǎn)物；另一方面等離子體中的離子在偏壓的作用下被引導(dǎo)和加速，對表面進行定向的腐蝕和加速腐蝕，該技術(shù)不僅有高的刻蝕速率，而且可以有良好的方向性和選擇比，能在刻蝕材料硅（Silicon）的表面形成精細的圖形。干法刻蝕工藝過程是化學(xué)反應(yīng)作用和物理轟擊作用的結(jié)合。

二．設(shè)備功能描述

Synapse刻蝕設(shè)備主要由操作控制系統(tǒng)、工藝腔室、預(yù)真空室、真空系統(tǒng)、RF源和自動匹配器、ICP源和自動匹配系統(tǒng)以及基片冷卻系統(tǒng)等部分組成，適用于超凈間隔墻安裝，操作區(qū)域位于高潔凈度環(huán)境，真空泵組及工藝腔室等部分位于較低潔凈度環(huán)境，系統(tǒng)滿足對各種介質(zhì)襯底包括碳化硅，氧化硅，氮化硅的刻蝕需要。設(shè)備布置合理，在設(shè)備設(shè)計時充分考慮減少設(shè)備占用面積和留足維修空間，預(yù)真空室、工藝腔室和真空管道預(yù)留氦質(zhì)儀檢漏口，另外預(yù)真空室、工藝腔室還預(yù)留兩個空置測量接口，以應(yīng)對維護維修要求。設(shè)備的機械部分設(shè)計、加工、焊接、裝配要符合中國國家標(biāo)準(zhǔn)或ISO國際標(biāo)準(zhǔn)的要求，企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)高于國標(biāo)或ISO標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工藝操作系統(tǒng)采用工控機電腦控制，外設(shè)備控制計算機，可實時記錄工藝狀態(tài)情況，可對工藝程序及結(jié)果進行保存（可保存3年以上的數(shù)據(jù)）、復(fù)制、導(dǎo)出等操作，具有數(shù)據(jù)備份功能。

三．設(shè)備硬件特點：

1. 獨特的頂部平板ICP 源設(shè)計可以有效提高刻蝕氣體解離率，增加刻蝕速度。

2. 腔體帶加熱功能，溫度控制精確到0.5攝氏度以內(nèi)，可以避免刻蝕副反應(yīng)產(chǎn)物在腔體內(nèi)壁附著，提高腔體刻蝕穩(wěn)定性，并減少開腔濕法清洗頻率。

3. 腔體側(cè)壁配置磁場，可以把等離子氣氛控制在有效范圍內(nèi)，增加刻蝕速率的同時保證良好的刻蝕均勻性。

4. 設(shè)備配置雙極型厚介質(zhì)涂層的靜電卡盤ESC（Electrostatic Chuck），并且配置機械卡盤，ESC（Electrostatic Chuck）具備吸住最厚可達1mm的鍵合片的能力。靜電吸盤在腔體自等離子清洗中無需使用硅片遮擋，且量產(chǎn)客戶多年使用證明使用壽命超過二十年。

5. 設(shè)備主體為6英寸設(shè)備，向下能夠兼容4英寸硅片/碳化硅片。

6. 設(shè)備配置1個傳送loadlock腔和1個工藝腔，工藝腔用于刻蝕碳化硅及氧化硅，工藝腔體配置RF射頻電源，偏置電源及相應(yīng)的匹配網(wǎng)絡(luò)。

 
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