Synapse等離子刻蝕設備介紹

LPX-Synapse等離子刻蝕設備是SPTS公司專門針對研究所和工廠提供的應用于研發(fā)和生產領域的干法刻蝕設備。Synapse等離子刻蝕設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域，SPTS的市場占有率超過其他設備廠家的總和，受到業(yè)內用戶的廣泛認可

LPX-Synapse 等離子刻蝕設備

一．設備原理

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逐力緊緊粘合材料或蝕刻表面。半導體相關基片送入被真空泵抽空的反應室，氣體被導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，反應的揮發(fā)性副產物被真空泵抽走，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的氣體進行解離，下等離子源利用高頻在基片表面感應出偏壓來引導氣體離子團進行各向異性刻蝕?？涛g過程中伴隨著物理和化學過程。一般物理過程作用于分子化合鍵的分解，而化學過程作用于斷鍵后基團與反應氣體離子的反應，形成易于氣化的成分被真空部分移除。對于介質材料來說，物理過程和化學過程同樣重要，物理過程決定了刻蝕速率，刻蝕形貌以及刻蝕深度。而化學過程決定了刻蝕速率，副反應產物的移除有效程度以及刻蝕均勻性。

SPTS的Synapse是在Aps基礎上研發(fā)的最新一代的等離子刻蝕機，結合自身數(shù)十年的介質刻蝕工藝研發(fā)經驗，通過獨到的一些硬件技術如平板式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等來應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，在典型的反應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)生化學反應，生成可揮發(fā)產物；另一方面等離子體中的離子在偏壓的作用下被引導和加速，對表面進行定向的腐蝕和加速腐蝕，該技術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反應作用和物理轟擊作用的結合。

二．設備功能描述

Synapse刻蝕設備主要由操作控制系統(tǒng)、工藝腔室、預真空室、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)滿足對各種介質襯底包括碳化硅，氧化硅，氮化硅的刻蝕需要。設備布置合理，在設備設計時充分考慮減少設備占用面積和留足維修空間，預真空室、工藝腔室和真空管道預留氦質儀檢漏口，另外預真空室、工藝腔室還預留兩個空置測量接口，以應對維護維修要求。設備的機械部分設計、加工、焊接、裝配要符合中國國家標準或ISO國際標準的要求，企業(yè)內部標準高于國標或ISO標準的企業(yè)標準工藝操作系統(tǒng)采用工控機電腦控制，外設備控制計算機，可實時記錄工藝狀態(tài)情況，可對工藝程序及結果進行保存（可保存3年以上的數(shù)據(jù)）、復制、導出等操作，具有數(shù)據(jù)備份功能。

三．設備硬件特點：

1. 獨特的頂部平板ICP 源設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，可以避免刻蝕副反應產物在腔體內壁附著，提高腔體刻蝕穩(wěn)定性，并減少開腔濕法清洗頻率。

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

4. 設備配置雙極型厚介質涂層的靜電卡盤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，且量產客戶多年使用證明使用壽命超過二十年。

5. 設備主體為6英寸設備，向下能夠兼容4英寸硅片/碳化硅片。

6. 設備配置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，偏置電源及相應的匹配網絡。

 
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