Sistema di incisione a ioni reattivi (RIE)
Sistema di incisione a ioni reattivi (RIE) - ToronRIE™ 300
Il sistema di incisione a ioni reattivi (RIE) è una piattaforma di incisione a secco al plasma a piastre parallele per la fabbricazione di dispositivi a semiconduttore e MEMS, in grado di lavorare substrati fino a 3 pollici in una camera cilindrica in acciaio inossidabile. Un alimentatore RF da 300 W con adattamento di impedenza completamente automatico alimenta il plasma tra gli elettrodi paralleli, producendo ioni reattivi che incidono i materiali con elevata selettività e uniformità. La lettura della tensione di polarizzazione CC consente il monitoraggio del processo in tempo reale. Il sistema controllato da PLC con interfaccia HMI grafica supporta sia la modalità di incisione manuale che quella completamente automatica.
Un portacampioni raffreddato ad acqua con bloccaggio meccanico mantiene la temperatura e la posizione del substrato stabili durante il processo di incisione. La distanza regolabile tra campione ed elettrodo consente di ottimizzare i parametri di incisione per diverse chimiche di processo e configurazioni del substrato. Il controllo della pressione di processo opera indipendentemente dal flusso di gas e la regolazione automatica e rapida della pressione risponde alle mutevoli condizioni di processo senza interrompere l'incisione. La pressione di base di 5×10⁻² mbar ottenuta con la configurazione standard della pompa soddisfa i requisiti di vuoto per i processi di incisione a ioni reattivi.
Il sistema incide Si, SiO₂, Si₃N₄, polisilicio e metalli selezionati, e supporta processi organici tra cui la rimozione di residui di fotoresist, la decapaggio e la modellazione di film polimerici. L'elevata uniformità della velocità di incisione su tutto il substrato è garantita dalla camera di reazione e dalla geometria degli elettrodi ottimizzate. Le dimensioni compatte (60×95 cm) e il design compatibile con le camere bianche consentono l'installazione in laboratori di semiconduttori e ambienti di fabbricazione MEMS. È disponibile un'opzione con pompa a secco per configurazioni di sistemi a vuoto senza olio.
Sistema di incisione a ioni reattivi (RIE) - Applicazioni ToronRIE™ 300
Il sistema di incisione ionica reattiva (RIE) è ideale per la fabbricazione di dispositivi a semiconduttore, la ricerca sui MEMS e i laboratori accademici di film sottili che necessitano di incisione a secco al plasma con profili di incisione anisotropi ed elevata selettività del materiale. Il suo design compatibile con le camere bianche e l'automazione PLC lo rendono adatto sia ai programmi di ricerca che agli ambienti di produzione di piccoli volumi.
- Fabbricazione di dispositivi semiconduttori: incisione a secco di strati di Si, SiO₂, Si₃N₄ e poli-Si per la modellazione del gate dei transistor, la formazione di via e la definizione di trincee nella ricerca e prototipazione dei semiconduttori
- Fabbricazione di dispositivi MEMS: incisione anisotropica di strati di silicio e ossido per strutture sospese, membrane di sensori ed elementi attuatori nella ricerca sui dispositivi microelettromeccanici
- Rimozione e sgrassatura della fotoresistRimozione tramite plasma di ossigeno di residui di fotoresist, strati di incrostazioni e contaminazioni organiche post-incisione senza processi chimici a umido.
- Incisione e modellazione di film sottili polimerici: incisione al plasma di pellicole polimeriche, strati di dispositivi organici e rivestimenti per applicazioni di elettronica stampata, biosensori e dispositivi flessibili
- Attivazione della superficie e modifica della bagnabilitàTrattamento al plasma delle superfici del substrato per migliorare l'adesione, la bagnabilità o l'energia superficiale prima delle successive fasi di rivestimento o incollaggio.
- Accademico e University Ricerca in camera bianca: piattaforma RIE compatta per la ricerca su materiali a film sottile, la prototipazione di dispositivi e gli ambienti didattici in camera bianca
Sistema di incisione a ioni reattivi (RIE) - Caratteristiche principali di ToronRIE™ 300
Il sistema di incisione ionica reattiva (RIE) integra una sorgente al plasma RF da 300 W, un elettrodo raffreddato ad acqua, un sistema automatico di adattamento di impedenza, un controllo indipendente della pressione e l'automazione PLC in una piattaforma di incisione a secco compatta e compatibile con camere bianche, ideale per la ricerca nel campo dei semiconduttori e dei MEMS.
- Elaborazione di wafer e substrati fino a 3 pollici: può ospitare wafer e substrati fino a 3 pollici, coprendo le dimensioni standard dei wafer di ricerca per applicazioni a semiconduttore e MEMS.
- Alimentatore RF da 300 WLa sorgente RF ad alta potenza copre l'intera gamma di velocità di incisione e condizioni del plasma per le chimiche di processo supportate dal sistema.
- Adattamento di impedenza completamente automatico: la rete di adattamento automatico ottimizza il trasferimento di potenza tra il generatore RF e il carico al plasma, mantenendo condizioni stabili al variare della pressione e della composizione chimica del gas.
- Lettura della tensione di polarizzazione CC: la visualizzazione in tempo reale della tensione di auto-polarizzazione fornisce un indicatore continuo dell'energia ionica sulla superficie del substrato durante l'intero processo di incisione
- Portacampioni raffreddato ad acquaIl raffreddamento attivo degli elettrodi rimuove il calore generato dal bombardamento ionico, prevenendo danni termici alle maschere di fotoresist e ai campioni termosensibili durante cicli di incisione prolungati.
- Fissaggio meccanico del campione: Il bloccaggio meccanico positivo fissa i wafer e i pezzi di substrato, mantenendo una posizione stabile e il contatto termico con la superficie dell'elettrodo raffreddato
- Distanza regolabile tra campione ed elettrodo: la distanza variabile tra gli elettrodi consente di ottimizzare la velocità di incisione, l'uniformità e la distribuzione dell'energia ionica per diverse chimiche di processo e geometrie del substrato
- Controllo automatico della pressione ad azione rapida: la regolazione rapida della pressione mantiene condizioni di incisione stabili durante le variazioni del consumo di gas e le transizioni di processo
- Controllo della pressione di processo indipendente dal flusso di gasIl controllo disaccoppiato di pressione e flusso consente la regolazione indipendente di entrambi i parametri, ampliando lo spazio dei parametri di processo accessibili.
- Pressione di base 5×10⁻² mbar: la pressione di base raggiungibile supporta i requisiti di vuoto per la generazione del plasma RIE e limita la contaminazione della superficie del substrato prima dell'incisione
- Elevata uniformità del tasso di incisione: la camera di reazione ottimizzata e la geometria degli elettrodi producono velocità di incisione uniformi su tutta l'area del substrato, come confermato dai dati di mappatura dell'uniformità di incisione.
- Elevata selettività tra i materiali: la chimica del plasma e i parametri RF sono regolabili per ottenere un'elevata selettività di incisione tra il materiale bersaglio e la maschera o gli strati sottostanti
- Camera cilindrica in acciaio inossidabileLa struttura in acciaio inossidabile garantisce un ambiente di processo durevole e resistente alla corrosione, compatibile con l'ossigeno e altre sostanze chimiche al plasma non corrosive.
- Controllo PLC con interfaccia HMI graficaL'automazione basata su PLC con un'intuitiva interfaccia HMI grafica consente operazioni di incisione sia manuali che completamente automatiche.
- Cicli di processo rapidi: Il rapido svuotamento e la configurazione del processo riducono il tempo tra cicli di incisione successivi, migliorando la produttività del laboratorio.
- Opzione pompa a secco: l'opzione di pompaggio del vuoto senza olio elimina il rischio di riflusso di idrocarburi per applicazioni in camera bianca e sensibili alla contaminazione
- Dimensioni compatte: L60×P95 cm.: grazie al ridotto ingombro a pavimento, il sistema è adatto all'installazione in laboratori e camere bianche standard, senza necessità di infrastrutture dedicate per le baie.
- Compatibile con camere bianche: la progettazione del sistema soddisfa i requisiti per l'installazione e il funzionamento in ambienti di camere bianche per semiconduttori e MEMS
Teoria e metodo
La deposizione chimica da fase vapore assistita da ioni (RIE) utilizza sia reazioni chimiche che bombardamento ionico direzionale per rimuovere materiale da un substrato. Un campo elettrico a radiofrequenza a bassa pressione genera un plasma tra elettrodi paralleli, producendo specie reattive tra cui ioni, radicali e specie neutre. Queste specie incidono il substrato chimicamente attraverso reazioni superficiali e fisicamente attraverso l'impatto ionico direzionale, producendo profili di incisione anisotropi. La combinazione di meccanismi chimici e fisici conferisce alla RIE una maggiore selettività e un controllo del profilo superiore rispetto alla sola incisione chimica a umido.
L'alimentatore RF da 300 W genera una tensione tra gli elettrodi paralleli a 13.56 MHz, creando un plasma tra di essi. L'elettrodo del substrato, elettricamente isolato dalla camera, si auto-polarizza negativamente rispetto al potenziale del plasma, accelerando gli ioni positivi verso il substrato con direzionalità controllata. La lettura della tensione di polarizzazione CC consente all'operatore di monitorare costantemente l'energia degli ioni durante il processo. L'adattamento di impedenza completamente automatico massimizza il trasferimento di potenza tra il generatore RF e il carico di plasma, mantenendo condizioni stabili durante l'incisione.
Il controllo della pressione di processo opera indipendentemente dalla portata del gas, con una regolazione automatica e rapida della pressione che mantiene condizioni di incisione stabili durante tutto il processo. Questo controllo indipendente consente all'operatore di regolare separatamente la pressione e la composizione del gas, ampliando lo spazio dei parametri per diversi sistemi di materiali. Il sistema è progettato per processi chimici non corrosivi, adatti alla rimozione di fotoresist a base di ossigeno, alla modellazione di film polimerici e alla modifica delle superfici senza la necessità di infrastrutture aggressive per gas alogeni. Il raffreddamento ad acqua del portacampioni rimuove il calore depositato dal bombardamento ionico durante i cicli di incisione prolungati.
Sistema di incisione a ioni reattivi (RIE) - Specifiche tecniche del ToronRIE™ 300
| Parametro | Specificazione |
|---|---|
| Dimensione del substrato | Pezzi di wafer e substrato fino a 3 pollici |
| Alimentatore RF | 300 W |
| Frequenza RF | 13.56 MHz |
| Corrispondenza di impedenza | Completamente automatico |
| Bias DC | Tensione di auto-polarizzazione (misurata e visualizzata in continuo) |
| Pressione di base | 5×10⁻² mbar |
| controllo della pressione | Automatico, ad azione rapida; indipendente dal flusso di gas |
| Costruzione della camera | Acciaio inossidabile, cilindrico |
| Portacampione | Raffreddato ad acqua |
| Bloccaggio del campione | Meccanico |
| Distanza tra gli elettrodi | Regolabile |
| Sistema di controllo | PLC con interfaccia HMI grafica |
| Modalità operative | Manuale e completamente automatico |
| Pompa a vuoto | Configurazione standard; disponibile l'opzione pompa a secco. |
| Chimica compatibile | Processi non corrosivi (O₂, Ar, N₂ e simili) |
| Applicazioni materiali | Si, SiO₂, Si₃N₄, polisilicio, metalli selezionati, fotoresist, pellicole polimeriche |
| Orma | L60 × P95 cm |
| Compatibile con camere bianche | Si |