Sistema de grabado iónico reactivo (RIE)
Sistema de grabado iónico reactivo (RIE) - ToronRIE™ 300
El sistema de grabado iónico reactivo (RIE) es una plataforma de grabado en seco por plasma de placas paralelas para la fabricación de semiconductores y dispositivos MEMS, que procesa sustratos de hasta 7,6 cm (3 pulgadas) en una cámara cilíndrica de acero inoxidable. Una fuente de alimentación de RF de 300 W con adaptación de impedancia totalmente automática impulsa el plasma entre los electrodos paralelos, produciendo iones reactivos que graban los materiales con alta selectividad y uniformidad. La lectura del voltaje de polarización de CC permite la monitorización del proceso en tiempo real. El sistema controlado por PLC con interfaz HMI gráfica admite modos de grabado tanto manuales como totalmente automáticos.
Un portamuestras refrigerado por agua con sujeción mecánica mantiene la temperatura y la posición del sustrato estables durante el proceso de grabado. La distancia ajustable entre la muestra y el electrodo permite optimizar los parámetros de grabado para diferentes químicas de proceso y configuraciones de sustrato. El control de la presión del proceso funciona independientemente del flujo de gas, y la regulación automática de presión de acción rápida responde a los cambios en las condiciones del proceso sin interrumpir el grabado. La presión base de 5 × 10⁻² mbar que se logra con la configuración de bomba estándar cumple con los requisitos de vacío para los procesos de grabado iónico reactivo.
El sistema graba Si, SiO₂, Si₃N₄, polisilicio y metales seleccionados, y admite procesos orgánicos como la eliminación de residuos de fotorresina, el decapado y la creación de patrones de películas poliméricas. La cámara de reacción y la geometría de los electrodos optimizadas proporcionan una alta uniformidad en la velocidad de grabado en todo el sustrato. Su tamaño compacto de 60 × 95 cm y su diseño compatible con salas blancas permiten su instalación en laboratorios de semiconductores y entornos de fabricación de MEMS. Se ofrece una opción de bomba seca para configuraciones de sistemas de vacío sin aceite.
Sistema de grabado iónico reactivo (RIE) - Aplicaciones ToronRIE™ 300
El sistema de grabado iónico reactivo (RIE) se utiliza en la fabricación de dispositivos semiconductores, la investigación de MEMS y laboratorios académicos de películas delgadas que requieren grabado en seco por plasma con perfiles de grabado anisotrópicos y alta selectividad de materiales. Su diseño compatible con salas blancas y la automatización mediante PLC lo hacen idóneo tanto para programas de investigación como para entornos de producción de bajo volumen.
- Fabricación de dispositivos semiconductores: grabado en seco de capas de Si, SiO₂, Si₃N₄ y polisilicio para la creación de patrones de compuertas de transistores, la formación de vías y la definición de trincheras en la investigación y creación de prototipos de semiconductores.
- Fabricación de dispositivos MEMS: grabado anisotrópico de capas de silicio y óxido para estructuras suspendidas, membranas de sensores y elementos actuadores en la investigación de dispositivos microelectromecánicos.
- Eliminación y desincrustación de fotorresinaEliminación de residuos de fotorresina, capas de suciedad y contaminación orgánica posterior al grabado mediante plasma de oxígeno sin procesamiento químico húmedo.
- Grabado y modelado de películas delgadas poliméricas: grabado por plasma de películas de polímeros, capas de dispositivos orgánicos y recubrimientos para aplicaciones de electrónica impresa, biosensores y dispositivos flexibles.
- Activación de la superficie y modificación de la humectabilidad: tratamiento con plasma de las superficies del sustrato para mejorar la adhesión, la humectabilidad o la energía superficial antes de los pasos posteriores de recubrimiento o unión.
- Académico y University Investigación en salas limpiasPlataforma RIE compacta para la investigación de materiales de película delgada, la creación de prototipos de dispositivos y entornos de enseñanza en salas limpias.
Sistema de grabado iónico reactivo (RIE) - Características principales de ToronRIE™ 300
El sistema de grabado iónico reactivo (RIE) integra una fuente de plasma de radiofrecuencia de 300 W, un electrodo refrigerado por agua, adaptación automática de impedancia, control de presión independiente y automatización PLC en una plataforma de grabado en seco compacta y compatible con salas limpias para la investigación de semiconductores y MEMS.
- Procesamiento de obleas y sustratos de hasta 3 pulgadas.: admite obleas y piezas de sustrato de hasta 3 pulgadas, cubriendo los tamaños estándar de obleas de investigación para aplicaciones de semiconductores y MEMS.
- Fuente de alimentación de RF de 300 W: La fuente de RF de alta potencia cubre todo el rango de velocidades de grabado y condiciones de plasma para las químicas de proceso compatibles con el sistema.
- Adaptación de impedancia totalmente automática: La red de adaptación automática optimiza la transferencia de potencia entre el generador de RF y la carga de plasma, manteniendo condiciones estables ante cambios de presión y composición química de los gases.
- Lectura de voltaje de polarización de CCLa visualización en tiempo real del voltaje de autopolarización proporciona un indicador continuo de la energía iónica en la superficie del sustrato durante todo el proceso de grabado.
- Portamuestras refrigerado por agua: El enfriamiento activo de los electrodos elimina el calor del bombardeo iónico, evitando daños térmicos a las máscaras de fotorresina y a las muestras sensibles a la temperatura durante ciclos de grabado prolongados.
- Sujeción mecánica de muestras: La sujeción mecánica positiva asegura las obleas y las piezas del sustrato, manteniendo una posición estable y el contacto térmico con la superficie del electrodo refrigerado.
- Distancia ajustable entre la muestra y el electrodo: La separación variable entre electrodos permite optimizar la velocidad de grabado, la uniformidad y la distribución de la energía iónica para diferentes procesos químicos y geometrías de sustrato.
- Control de presión automático de acción rápida: La regulación de presión de respuesta rápida mantiene condiciones de grabado estables durante los cambios en el consumo de gas y las transiciones del proceso.
- Control de la presión del proceso independiente del flujo de gasEl control desacoplado de presión y caudal permite el ajuste independiente de ambos parámetros, ampliando el espacio de parámetros de proceso accesible.
- Presión base de 5×10⁻² mbar: La presión base alcanzable cumple con los requisitos de vacío para la generación de plasma RIE y limita la contaminación de la superficie del sustrato antes del grabado.
- Uniformidad de alta velocidad de grabado: La geometría optimizada de la cámara de reacción y del electrodo produce velocidades de grabado uniformes en toda el área del sustrato, como lo confirman los datos de mapeo de uniformidad de grabado.
- Alta selectividad entre materialesLa química del plasma y los parámetros de RF son ajustables para lograr una alta selectividad de grabado entre el material objetivo y la máscara o las capas subyacentes.
- Cámara cilíndrica de acero inoxidableLa construcción en acero inoxidable proporciona un entorno de proceso duradero y resistente a la corrosión, compatible con oxígeno y otras químicas de plasma no corrosivas.
- Control PLC con interfaz HMI gráficaLa automatización basada en PLC con una interfaz hombre-máquina gráfica intuitiva permite operaciones de grabado tanto manuales como totalmente automáticas.
- Ciclos de proceso rápidosEl rápido vaciado y la configuración del proceso reducen el tiempo entre sucesivas ejecuciones de grabado para mejorar el rendimiento del laboratorio.
- Opción de bomba secaLa opción de bombeo al vacío sin aceite elimina el riesgo de reflujo de hidrocarburos para aplicaciones en salas blancas y entornos sensibles a la contaminación.
- Dimensiones compactas: 60 × 95 cm (ancho × profundidad).Su reducido tamaño hace que el sistema sea adecuado para su instalación en laboratorios y salas blancas estándar sin necesidad de infraestructura específica para bahías.
- Compatible con salas blancas: El diseño del sistema cumple con los requisitos de instalación y operación en entornos de salas limpias para semiconductores y MEMS.
Teoría y método
El grabado iónico reactivo utiliza tanto la reacción química como el bombardeo iónico direccional para eliminar material de un sustrato. Un campo eléctrico de radiofrecuencia a baja presión genera un plasma entre electrodos paralelos, produciendo especies reactivas como iones, radicales y especies neutras. Estas especies graban el sustrato químicamente mediante reacciones superficiales y físicamente mediante el impacto iónico direccional, generando perfiles de grabado anisotrópicos. La combinación de mecanismos químicos y físicos confiere al grabado iónico reactivo una mayor selectividad y control del perfil que el grabado húmedo puramente químico.
La fuente de alimentación de RF de 300 W genera voltaje entre los electrodos paralelos a 13.56 MHz, creando plasma entre ellos. El electrodo del sustrato, aislado eléctricamente de la cámara, se polariza negativamente con respecto al potencial del plasma, acelerando los iones positivos hacia el sustrato con direccionalidad controlada. La lectura del voltaje de polarización de CC permite al operador monitorizar continuamente la energía iónica durante el proceso. La adaptación de impedancia totalmente automática maximiza la transferencia de potencia entre el generador de RF y la carga de plasma, manteniendo condiciones estables durante todo el grabado.
El control de presión del proceso funciona independientemente del caudal de gas, y la regulación automática y rápida de la presión mantiene condiciones de grabado estables durante todo el proceso. Este control independiente permite al operador ajustar la presión y la composición del gas por separado, ampliando el rango de parámetros para diferentes sistemas de materiales. El sistema está diseñado para procesos químicos no corrosivos, adecuados para el decapado de fotorresistencias a base de oxígeno, la creación de patrones de películas poliméricas y la modificación de superficies sin necesidad de una infraestructura agresiva de gases halógenos. La refrigeración por agua del portamuestras elimina el calor generado por el bombardeo iónico durante los ciclos de grabado prolongados.
Sistema de grabado iónico reactivo (RIE) - Especificaciones técnicas del ToronRIE™ 300
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Tamaño del sustrato | Obleas y piezas de sustrato de hasta 3 pulgadas |
| Fuente de alimentación de RF | 300 W |
| Frecuencia RF | 13.56 MHz |
| Impedancia a juego | Completamente automático |
| Sesgo DC | Voltaje de polarización automática (medido y mostrado continuamente) |
| Presión base | 5×10⁻² mbar |
| Control de presión | Automático, de acción rápida; independiente del flujo de gas. |
| Construcción de cámara | Acero inoxidable, cilíndrico |
| Portamuestras | Enfriado con agua |
| Sujeción de muestras | Mecánico |
| Espacio entre electrodos | Ajustable |
| Sistema de control | PLC con interfaz HMI gráfica |
| Modos de funcionamiento | Manual y totalmente automático |
| Bomba aspiradora | Configuración estándar; opción de bomba seca disponible |
| Químicas compatibles | Procesos no corrosivos (O₂, Ar, N₂ y similares) |
| Aplicaciones de materiales | Si, SiO₂, Si₃N₄, polisilicio, metales seleccionados, fotorresina, películas poliméricas |
| Footprint | 60 cm de ancho × 95 cm de profundidad |
| Compatible con salas blancas | Sí: |