Sistema avançado de gravação iônica reativa (RIE)
Sistema avançado de gravação iônica reativa (RIE) - ToronRIE™ 400
O ToronRIE™ 400 é um sistema avançado de gravação iônica reativa que suporta configurações de wafers de 3 e 4 polegadas com química à base de flúor para gravação de Si, SiOx, SixNy, dielétricos e metais. Uma bomba turbomolecular atinge uma pressão base de 10⁻⁷ mbar; a faixa de pressão do processo de 2×10⁻³ a 100×10⁻³ mbar suporta condições de plasma estáveis. Uma fonte de RF de 300 W com autoajuste a 13.56 MHz e um eletrodo tipo chuveiro otimizado proporcionam uma não uniformidade da taxa de gravação inferior a 4%. A alta capacidade de polarização CC automática permite perfis de gravação anisotrópicos aprimorados.
Uma interface HMI com tela sensível ao toque e processamento automático baseado em receitas oferece automação confiável e resultados repetíveis em fluxos de trabalho de pesquisa e produção de semicondutores. Intertravamentos integrados garantem operação segura durante todas as etapas do processo, e a arquitetura controlada por CLP gerencia toda a sequência de corrosão, desde o bombeamento até a execução do processo. Até 8 linhas de gás permitem configurações flexíveis de química para diferentes processos de corrosão, com controle preciso de pressão mantido de forma independente em todas as etapas. A remoção de fotorresistente e a corrosão de resíduos são suportadas juntamente com os processos primários de corrosão de dielétrico e silício.
O sistema de fixação mecânica com resfriamento do substrato mantém a temperatura e a posição do substrato estáveis durante a corrosão, com opções de aquecimento da amostra também disponíveis para requisitos específicos do processo. Uma distância ajustável entre o sistema de fixação e o eletrodo permite o ajuste fino dos parâmetros de corrosão para diferentes composições químicas e geometrias de substrato. Um sistema compacto com uma grande janela de observação possibilita a inspeção visual do plasma e do substrato durante o processamento. A tela sensível ao toque HMI de 10 polegadas fornece uma interface gráfica acessível tanto para o desenvolvimento do processo quanto para as operações de produção de rotina.
Sistema avançado de gravação iônica reativa (RIE) - Aplicações do ToronRIE™ 400
O ToronRIE™ 400 é voltado para pesquisas avançadas em semicondutores e programas de fabricação de MEMS que exigem gravação a seco à base de flúor, condições de alto vácuo e uniformidade em escala de wafer inferior a 4% em uma plataforma compacta e compatível com salas limpas. Sua química de flúor e configuração de 8 linhas de gás suportam uma gama de processos mais ampla do que os sistemas RIE básicos não corrosivos.
- Gravação a seco de silício e dióxido de silício: gravação a plasma à base de flúor de camadas de Si e SiO₂ para padronização de portas de transistores, definição de trincheiras e formação de vias de contato em pesquisa de dispositivos semicondutores
- Gravação de nitreto de silício para MEMS e isolamento de dispositivosRemoção precisa da camada SixNy para estruturas de isolamento, aplicações de parada de corrosão e fabricação de elementos suspensos em programas de dispositivos MEMS.
- Gravação de película fina em metalGravação a plasma de filmes de alumínio, titânio e metais relacionados para padronização de metalização na fabricação de dispositivos semicondutores e de materiais avançados.
- Remoção e remoção de fotorresistenteRemoção por plasma de oxigênio de resíduos de fotorresistente e camadas de sujeira em wafers de 3 e 4 polegadas sem processamento químico úmido.
- Padrões dielétricos para estruturas avançadas: gravação à base de flúor de dielétricos de porta de SiO₂ e SixNy e dielétricos intercamadas para programas de pesquisa de dispositivos MOS, bipolares e MEMS
- Gravação de estruturas de silício com alta anisotropiaOperação com alta polarização CC para perfis de gravação de silício profundamente anisotrópicos em capacitores de trincheira, isolamento de trincheira rasa e fabricação de microestruturas MEMS.
- Semicondutores avançados e University PesquisaPlataforma de gravação em múltiplas etapas controlada por receita para sistemas de materiais de silício, óxido, nitreto e metálicos em programas de pesquisa acadêmica e industrial.
Sistema avançado de gravação iônica reativa (RIE) - ToronRIE™ 400 Principais características
O ToronRIE™ 400 integra química compatível com flúor, vácuo turbomolecular, distribuição de gás tipo chuveiro, alta polarização automática CC e automação HMI baseada em receitas em uma plataforma RIE compacta de placas paralelas para pesquisa de semicondutores e MEMS de 3 e 4 polegadas.
- Suporte para configurações de wafer de 3 e 4 polegadasCompatibilidade com dois tamanhos de wafer para processamento versátil em formatos de substrato padrão de pesquisa e produção de semicondutores.
- Química à base de flúor para Si, SiOx, SixNy, dielétricos e metaisCapacidade de processamento para químicas de corrosão com flúor, incluindo CF₄, SF₆ e gases relacionados, para padronização de silício e materiais dielétricos além dos sistemas RIE não corrosivos.
- Design otimizado de eletrodos para chuveiroA distribuição uniforme de gás em todo o substrato reduz os gradientes de concentração e garante uma taxa de corrosão e uma composição química consistentes em toda a zona de processo.
- Não uniformidade da taxa de corrosão abaixo de 4%: demonstrou uniformidade de corrosão em wafers de 3 e 4 polegadas, confirmada por dados de mapeamento de uniformidade da taxa de corrosão.
- Alta capacidade de autopolarização CCUma alta tensão de polarização automática aumenta a energia iônica no substrato para perfis de corrosão anisotrópicos com paredes laterais verticais em filmes de silício e dielétricos.
- Sistema de vácuo turbomolecular, pressão base de 10⁻⁷ mbarO vácuo profundo na base reduz a contaminação por gases residuais, garantindo processos de gravação a plasma de alta qualidade em composições químicas de flúor e oxigênio.
- Faixa de pressão do processo: 2×10⁻³ a 100×10⁻³ mbarAmpla faixa de pressão com controle independente preciso, suportando uma grande variedade de condições de processo de gravação a plasma.
- Até 8 linhas de gás para química flexívelA ampla capacidade das linhas de gás permite a utilização de processos químicos complexos com múltiplas espécies e configurações sequenciais de gases para etapas de corrosão.
- Fonte de alimentação RF de 300 W com auto-ajuste (13.56 MHz)A adaptação automática de impedância mantém a potência de radiofrequência estável em toda a gama de condições de plasma e composições químicas de gases.
- Interface de tela sensível ao toque HMI de 10 polegadasInterface gráfica de usuário em formato grande para controle intuitivo de processos, monitoramento em tempo real e gerenciamento de receitas.
- Processamento automático baseado em receitasReceitas de processo armazenadas permitem a execução com um único toque de sequências de corrosão em várias etapas, sem a necessidade de ajuste manual de parâmetros entre as etapas.
- Arquitetura controlada por PLC para automação confiávelO gerenciamento por CLP de todas as funções do sistema garante resultados consistentes em fluxos de trabalho de pesquisa e produção de semicondutores.
- Sistema de intertravamento de segurança integradoIntertravamentos abrangentes monitoram o status dos sistemas de radiofrequência, vácuo e gás, interrompendo o processo automaticamente em condições inseguras.
- Placa de fixação mecânica com resfriamento do substratoFixação positiva e resfriamento ativo protegem substratos sensíveis à temperatura e máscaras de fotorresistente durante ciclos de corrosão prolongados.
- Exemplos de opções de aquecimento e resfriamentoO suporte com controle de temperatura permite o resfriamento de amostras sensíveis e o aquecimento para processos químicos que exigem elevação da temperatura do substrato.
- Distância ajustável entre o mandril e o eletrodoO ajuste fino da distância entre os eletrodos otimiza os parâmetros de corrosão para diferentes processos químicos e configurações de filme alvo.
- Remoção de fotorresistente e ataque químico para remoção de resíduos: capacidade de limpeza com plasma de oxigênio e remoção de fotorresistente, juntamente com os processos primários de corrosão por flúor
- Dimensões compactas com ampla janela de observação.: formato compacto de laboratório com janela de visualização direta para a câmara, permitindo o monitoramento do plasma e do substrato durante o desenvolvimento.
Teoria e Método
A gravação iônica reativa combina seletividade química e bombardeio iônico direcional, alcançando anisotropia que a gravação química úmida não consegue produzir. Uma fonte de radiofrequência (RF) de 300 W a 13.56 MHz gera plasma entre o eletrodo tipo chuveiro e o substrato, produzindo espécies reativas de flúor a partir de gases que contêm flúor. Os radicais de flúor reagem com Si, SiO₂ e SixNy para formar produtos de gravação voláteis que são removidos pelo sistema turbomolecular. O bombardeio iônico simultâneo aumenta a direcionalidade, produzindo os perfis verticais necessários para a padronização de dispositivos semicondutores e MEMS.
O eletrodo tipo chuveiro otimizado distribui os gases de processo uniformemente sobre o substrato, reduzindo os gradientes de concentração que causam não uniformidade na gravação. O sistema de vácuo turbomolecular atinge uma pressão base de 10⁻⁷ mbar, e a faixa de processo de 2×10⁻³ a 100×10⁻³ mbar mantém condições de plasma estáveis durante toda a gravação. Essas condições contribuem para uma não uniformidade na taxa de gravação inferior a 4% em wafers de 3 e 4 polegadas. Até 8 linhas de gás permitem a utilização de composições químicas complexas com múltiplas espécies, sob controle de CLP (Controlador Lógico Programável).
A alta polarização CC acelera os íons com energia suficiente para a gravação anisotrópica de paredes laterais verticais em filmes de Si, SiO₂ e dielétricos. O suporte com fixação mecânica e resfriamento do substrato remove o calor do bombardeio iônico, e uma configuração de aquecimento opcional amplia a faixa de temperatura do substrato acessível. O processamento baseado em receitas, através da tela sensível ao toque HMI de 10 polegadas, gerencia sequências de múltiplas etapas sem intervenção do operador entre elas. Intertravamentos integrados monitoram o status dos sistemas de vácuo, RF e gás para manter a operação segura durante todo o processo de gravação.
Sistema avançado de gravação iônica reativa (RIE) - Especificações técnicas do ToronRIE™ 400
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| Tamanhos de wafer suportados | 3 polegadas e 4 polegadas |
| Fonte de alimentação RF | 300 W, com correspondência automática |
| Frequência RF | 13.56 MHz |
| Pressão base | 10⁻⁷ mbar (bomba turbomolecular) |
| Faixa de pressão do processo | 2×10⁻³ a 100×10⁻³ mbar |
| Não uniformidade da taxa de corrosão | Abaixo 4% |
| DC Auto-viés | Alta capacidade de auto-viés |
| Linhas de gás | Até 8 |
| Tipo de Eletrodo | Chuveiro otimizado |
| Químicas compatíveis | À base de flúor (CF₄, SF₆, etc.) e à base de oxigênio. |
| Aplicações de materiais | Si, SiO₂, SixNy, metais, fotorresistente, polímeros |
| Mandril | Fixação mecânica; refrigeração a água |
| Controle de temperatura do mandril | Refrigeração padrão; aquecimento disponível como opcional. |
| Folga do Eletrodo | Ajustável |
| Sistema de controle | CLP com tela sensível ao toque HMI de 10" |
| Modo de operação | Manual e automático baseado em receitas |
| Segurança (Safety) | Sistema de intertravamento integrado (RF, vácuo, gás) |
| Controle de pressão | Preciso; independente do fluxo de gás |