Sistema avanzado de grabado iónico reactivo (RIE)
Sistema avanzado de grabado iónico reactivo (RIE) - ToronRIE™ 400
ToronRIE™ 400 es un sistema avanzado de grabado iónico reactivo que admite configuraciones de obleas de 3 y 4 pulgadas con química a base de flúor para el grabado de Si, SiOx, SixNy, dieléctricos y metales. Una bomba turbomolecular alcanza una presión base de 10⁻⁷ mbar; el rango de presión de proceso de 2×10⁻³ a 100×10⁻³ mbar mantiene condiciones de plasma estables. Una fuente de RF de 300 W con adaptación automática a 13.56 MHz y un electrodo de cabezal de ducha optimizado proporcionan una no uniformidad de la tasa de grabado inferior al 4 %. La alta capacidad de autopolarización de CC permite perfiles de grabado anisotrópicos mejorados.
Una interfaz hombre-máquina (HMI) con pantalla táctil y procesamiento automático basado en recetas permite una automatización fiable y resultados repetibles en los flujos de trabajo de investigación y producción de semiconductores. Los enclavamientos integrados garantizan un funcionamiento seguro durante todas las etapas del proceso, y la arquitectura controlada por PLC gestiona la secuencia completa de grabado, desde el vacío hasta la ejecución del proceso. Hasta 8 líneas de gas permiten configuraciones químicas flexibles para diferentes químicas de grabado, con un control de presión preciso y constante. Se admiten el decapado de fotorresina y el grabado de residuos junto con los procesos de grabado de dieléctrico primario y silicio.
El mandril con sujeción mecánica y refrigeración del sustrato mantiene una temperatura y posición estables durante el grabado, y también ofrece opciones de calentamiento de la muestra para requisitos específicos del proceso. La distancia ajustable entre el mandril y el electrodo permite un ajuste preciso de los parámetros de grabado para diferentes composiciones químicas y geometrías de sustrato. Su diseño compacto, con una amplia ventana de observación, permite la inspección visual del plasma y el sustrato durante el procesamiento. La pantalla táctil HMI de 10 pulgadas proporciona una interfaz gráfica accesible tanto para el desarrollo de procesos como para la producción rutinaria.
Sistema avanzado de grabado iónico reactivo (RIE) - Aplicaciones ToronRIE™ 400
El ToronRIE™ 400 está diseñado para programas avanzados de investigación de semiconductores y fabricación de MEMS que requieren grabado en seco con flúor, condiciones de proceso de alto vacío y una uniformidad a escala de oblea inferior al 4%, todo ello en una plataforma compacta y compatible con salas blancas. Su química de flúor y su configuración de gas de 8 líneas permiten un rango de procesos más amplio que los sistemas RIE básicos no corrosivos.
- Grabado en seco de silicio y dióxido de silicio: grabado con plasma a base de flúor de capas de Si y SiO₂ para la modelización de compuertas de transistores, definición de trincheras y formación de vías de contacto en la investigación de dispositivos semiconductores.
- Grabado de nitruro de silicio para MEMS y aislamiento de dispositivos: eliminación precisa de la capa SixNy para estructuras de aislamiento, aplicaciones de detención de grabado y fabricación de elementos suspendidos en programas de dispositivos MEMS
- Grabado de películas delgadas de metal: grabado con plasma de películas de aluminio, titanio y metales relacionados para la creación de patrones de metalización en la fabricación de dispositivos semiconductores y de materiales avanzados.
- Eliminación y desincrustación de fotorresinaEliminación de residuos de fotorresina y capas de suciedad mediante plasma de oxígeno en obleas de 3 y 4 pulgadas sin procesamiento químico húmedo.
- Patrones dieléctricos para estructuras avanzadas: grabado con base de flúor de dieléctricos de puerta de SiO₂ y SixNy y dieléctricos entre capas para programas de investigación de dispositivos MOS, bipolares y MEMS
- Grabado de características de silicio de alta anisotropía: funcionamiento con alta polarización automática de CC para perfiles de grabado de silicio anisotrópicos profundos en capacitores de trinchera, aislamiento de trinchera poco profunda y fabricación de microestructuras MEMS.
- Semiconductores avanzados y University Investigue Plataforma de grabado multietapa controlada por receta para sistemas de materiales de silicio, óxido, nitruro y metálicos en programas de investigación académica e industrial.
Sistema avanzado de grabado iónico reactivo (RIE) - Características principales de ToronRIE™ 400
El ToronRIE™ 400 integra química compatible con flúor, vacío turbomolecular, distribución de gas tipo ducha, polarización automática de CC elevada y automatización HMI basada en recetas en una plataforma RIE compacta de placas paralelas para la investigación de semiconductores y MEMS de 3 y 4 pulgadas.
- Compatibilidad con configuraciones de obleas de 3 y 4 pulgadas.Compatibilidad con dos tamaños de oblea para un procesamiento versátil en formatos de sustrato estándar de investigación y producción de semiconductores.
- Química basada en flúor para Si, SiOx, SixNy, dieléctricos y metalesCapacidad de procesamiento para químicas de grabado con flúor, incluyendo CF₄, SF₆ y gases relacionados para la creación de patrones de silicio y materiales dieléctricos más allá de los sistemas RIE exclusivamente no corrosivos.
- Diseño optimizado de electrodos para cabezales de ducha: La distribución uniforme del gas a través del sustrato reduce los gradientes de concentración y mantiene una velocidad de grabado y una química consistentes en toda la zona de proceso.
- No uniformidad de la tasa de grabado inferior al 4 %: se demostró uniformidad de grabado en obleas de 3 y 4 pulgadas, confirmada por datos de mapeo de uniformidad de la tasa de grabado.
- Alta capacidad de autopolarización de CC: Un alto voltaje de autopolarización mejora la energía de los iones en el sustrato para perfiles de grabado anisotrópicos con paredes laterales verticales en películas de Si y dieléctricas.
- Sistema de vacío turbomolecular, presión base de 10⁻⁷ mbar: El vacío profundo de la base reduce la contaminación por gases residuales para procesos de grabado por plasma de alta calidad en químicas de flúor y oxígeno.
- Rango de presión del proceso: de 2×10⁻³ a 100×10⁻³ mbar: amplio rango de presión con control independiente preciso que admite una amplia variedad de condiciones de proceso de grabado por plasma.
- Hasta 8 líneas de gas para química flexible.: La amplia capacidad de la línea de gas permite el uso de procesos químicos complejos con múltiples especies y configuraciones de gas para etapas de grabado secuenciales.
- Fuente de alimentación de RF de 300 W con adaptación automática (13.56 MHz): La adaptación automática de impedancias mantiene una entrega de potencia de RF estable en todo el rango de condiciones de plasma y composiciones químicas de gases.
- Interfaz de pantalla táctil HMI de 10 pulgadasInterfaz gráfica de usuario de gran formato para un control de procesos intuitivo, monitorización en tiempo real y gestión de recetas.
- Procesamiento automático basado en recetasLas recetas de procesos almacenadas permiten la ejecución con un solo toque de secuencias de grabado de varios pasos sin ajuste manual de parámetros entre pasos.
- Arquitectura controlada por PLC para una automatización confiableLa gestión mediante PLC de todas las funciones del sistema permite obtener resultados repetibles en los flujos de trabajo de investigación y producción de semiconductores.
- Sistema de bloqueo de seguridad integradoLos sistemas de enclavamiento integrales supervisan el estado de los sistemas de RF, vacío y gas, y detienen el proceso automáticamente en condiciones inseguras.
- Mandril de sujeción mecánica con refrigeración del sustrato: La sujeción positiva y la refrigeración activa protegen los sustratos sensibles a la temperatura y las máscaras de fotorresina durante ciclos de grabado prolongados.
- Opciones de enfriamiento y calentamiento de muestras: El soporte con control de temperatura permite la refrigeración de muestras sensibles y el calentamiento para procesos químicos que requieren un aumento de la temperatura del sustrato.
- Distancia ajustable entre el mandril y el electrodo: El ajuste preciso de la distancia entre electrodos optimiza los parámetros de grabado para diferentes químicas de proceso y configuraciones de película objetivo.
- Eliminación de fotorresina y grabado de la suciedad: capacidad de limpieza con plasma de oxígeno y eliminación de fotorresina junto con los procesos primarios de grabado con flúor.
- Diseño compacto con gran ventana de observación: Diseño compacto para laboratorio con una ventana visual directa al interior de la cámara para la monitorización del plasma y del sustrato durante el desarrollo.
Teoría y método
El grabado iónico reactivo combina la selectividad química y el bombardeo iónico direccional, logrando una anisotropía que el grabado químico húmedo no puede producir. Una fuente de RF de 300 W a 13.56 MHz genera plasma entre el electrodo de cabezal de ducha y el sustrato, produciendo especies reactivas de flúor a partir de gases que contienen flúor. Los radicales de flúor reaccionan con Si, SiO₂ y SixNy para formar productos de grabado volátiles que el sistema turbomolecular elimina. El bombardeo iónico simultáneo mejora la direccionalidad, produciendo los perfiles verticales necesarios para la creación de patrones en dispositivos semiconductores y MEMS.
El electrodo de cabezal de ducha optimizado distribuye los gases de proceso de manera uniforme sobre el sustrato, reduciendo los gradientes de concentración que provocan falta de uniformidad en el grabado. El sistema de vacío turbomolecular alcanza una presión base de 10⁻⁷ mbar, y el rango de proceso de 2×10⁻³ a 100×10⁻³ mbar mantiene condiciones de plasma estables durante todo el grabado. Estas condiciones contribuyen a que la no uniformidad de la velocidad de grabado sea inferior al 4 % en obleas de 3 y 4 pulgadas. Hasta 8 líneas de gas permiten el procesamiento de químicas complejas de múltiples especies bajo control PLC.
La alta polarización de CC acelera los iones con la energía suficiente para el grabado anisotrópico de paredes verticales en películas de Si, SiO₂ y dieléctricas. El soporte con sujeción mecánica y refrigeración del sustrato elimina el calor generado por el bombardeo iónico, y una configuración de calentamiento opcional amplía el rango de temperatura del sustrato. El procesamiento basado en recetas, a través de la pantalla táctil HMI de 10 pulgadas, gestiona secuencias de varios pasos sin intervención del operador entre ellos. Los sistemas de seguridad integrados supervisan el estado del sistema de vacío, RF y gas para garantizar un funcionamiento seguro durante todo el proceso de grabado.
Sistema avanzado de grabado iónico reactivo (RIE) - Especificaciones técnicas del ToronRIE™ 400
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Tamaños de obleas compatibles | 3-inch y 4-inch |
| Fuente de alimentación de RF | 300 W, autoajuste |
| Frecuencia RF | 13.56 MHz |
| Presión base | 10⁻⁷ mbar (bomba turbomolecular) |
| Rango de presión del proceso | 2×10⁻³ a 100×10⁻³ mbar |
| No uniformidad en la velocidad de grabado | A continuación 4% |
| Autosesgo de DC | Alta capacidad de sesgo propio |
| Líneas de gas | Hasta 8 |
| Tipo de electrodo | Cabezal de ducha optimizado |
| Químicas compatibles | A base de flúor (CF₄, SF₆, etc.) y a base de oxígeno. |
| Aplicaciones de materiales | Si, SiO₂, SixNy, metales, fotorresina, polímeros |
| Arrojar | Sujeción mecánica; refrigeración por agua. |
| Control de temperatura del mandril | Refrigeración estándar; calefacción disponible como opción. |
| Espacio entre electrodos | Ajustable |
| Sistema de control | PLC con pantalla táctil HMI de 10" |
| Modo de funcionamiento | Manual y automático basado en recetas |
| Seguridad | Sistema de enclavamiento integrado (RF, vacío, gas) |
| Control de presión | Preciso; independiente del flujo de gas. |