Sistema de gravação iônica reativa (RIE)
Sistema de gravação iônica reativa (RIE) - ToronRIE™ 300
O sistema de gravação iônica reativa (RIE) é uma plataforma de gravação a seco por plasma de placas paralelas para fabricação de dispositivos semicondutores e MEMS, processando substratos de até 76 mm (3 polegadas) em uma câmara cilíndrica de aço inoxidável. Uma fonte de alimentação de RF de 300 W com adaptação de impedância totalmente automática gera plasma entre os eletrodos paralelos, produzindo íons reativos que gravam os materiais com alta seletividade e uniformidade. A leitura da tensão de polarização CC permite o monitoramento do processo em tempo real. O sistema controlado por CLP com interface gráfica HMI suporta modos de gravação manual e totalmente automático.
Um suporte de amostra refrigerado a água com fixação mecânica mantém a temperatura e a posição do substrato estáveis durante o processo de corrosão. A distância ajustável entre a amostra e o eletrodo permite a otimização dos parâmetros de corrosão para diferentes químicas de processo e configurações de substrato. O controle da pressão do processo opera independentemente do fluxo de gás, e a regulação automática e rápida da pressão responde às mudanças nas condições do processo sem interromper a corrosão. A pressão base de 5×10⁻² mbar alcançada com a configuração padrão da bomba atende aos requisitos de vácuo para processos de corrosão iônica reativa.
O sistema realiza gravação em Si, SiO₂, Si₃N₄, poli-Si e metais selecionados, além de suportar processos orgânicos, incluindo remoção de resíduos de fotorresistente, decapagem e padronização de filmes poliméricos. A alta uniformidade da taxa de gravação em todo o substrato é obtida pela câmara de reação otimizada e pela geometria dos eletrodos. O tamanho compacto de 60 x 95 cm (largura x profundidade) e o design compatível com salas limpas permitem a instalação em laboratórios de semicondutores e ambientes de fabricação de MEMS. Uma opção de bomba a seco está disponível para configurações de sistemas de vácuo isentos de óleo.
Sistema de gravação iônica reativa (RIE) - Aplicações do ToronRIE™ 300
O sistema de gravação iônica reativa (RIE) atende à fabricação de dispositivos semicondutores, pesquisa em MEMS e laboratórios acadêmicos de filmes finos que requerem gravação a plasma a seco com perfis de gravação anisotrópicos e alta seletividade de materiais. Seu design compatível com salas limpas e a automação por CLP o tornam adequado tanto para programas de pesquisa quanto para ambientes de produção de pequeno volume.
- Fabricação de dispositivos semicondutores: ataque químico seco de camadas de Si, SiO₂, Si₃N₄ e poli-Si para padronização de portas de transistores, formação de vias e definição de trincheiras em pesquisa e prototipagem de semicondutores
- Fabricação de dispositivos MEMS: gravação anisotrópica de camadas de silício e óxido para estruturas suspensas, membranas de sensores e elementos atuadores em pesquisa de dispositivos microeletromecânicos
- Remoção e remoção de fotorresistenteRemoção por plasma de oxigênio de resíduos de fotorresistente, camadas de sujeira e contaminação orgânica pós-gravação sem processamento químico úmido.
- Gravação e padronização de filmes finos poliméricosGravação a plasma de filmes poliméricos, camadas de dispositivos orgânicos e revestimentos para aplicações em eletrônica impressa, biossensores e dispositivos flexíveis.
- Ativação de superfície e modificação da molhabilidadeTratamento de plasma em superfícies de substratos para melhorar a adesão, a molhabilidade ou a energia superficial antes das etapas subsequentes de revestimento ou colagem.
- Acadêmico e University Pesquisa em salas limpasPlataforma RIE compacta para pesquisa de materiais em filmes finos, prototipagem de dispositivos e ambientes de ensino em salas limpas.
Sistema de gravação iônica reativa (RIE) - ToronRIE™ 300 Principais características
O sistema de gravação iônica reativa (RIE) integra uma fonte de plasma de radiofrequência de 300 W, eletrodo resfriado a água, adaptação automática de impedância, controle de pressão independente e automação por CLP em uma plataforma de gravação a seco compacta e compatível com salas limpas para pesquisa em semicondutores e MEMS.
- Processamento de wafers e substratos de até 3 polegadasAcomoda wafers e pedaços de substrato de até 3 polegadas, abrangendo tamanhos padrão de wafers de pesquisa para aplicações em semicondutores e MEMS.
- Fonte de alimentação RF de 300 WA fonte de radiofrequência de alta potência abrange toda a gama de taxas de corrosão e condições de plasma para as químicas de processo suportadas pelo sistema.
- Adaptação de impedância totalmente automáticaA rede de adaptação automática otimiza a transferência de energia entre o gerador de radiofrequência e a carga de plasma, mantendo condições estáveis em diferentes pressões e composições químicas de gases.
- Leitura da tensão de polarização CCA exibição em tempo real da tensão de polarização automática fornece um indicador contínuo da energia iônica na superfície do substrato durante todo o processo de corrosão.
- Porta-amostras refrigerado a águaO resfriamento ativo do eletrodo remove o calor do bombardeio iônico, evitando danos térmicos às máscaras de fotorresistente e às amostras sensíveis à temperatura durante ciclos de corrosão prolongados.
- Fixação mecânica de amostrasA fixação mecânica positiva prende os wafers e os pedaços de substrato, mantendo uma posição estável e contato térmico com a superfície do eletrodo resfriado.
- Distância ajustável entre a amostra e o eletrodoA distância variável entre os eletrodos permite a otimização da taxa de corrosão, da uniformidade e da distribuição de energia iônica para diferentes processos químicos e geometrias de substrato.
- Controle automático de pressão de ação rápidaA regulação de pressão de resposta rápida mantém as condições de corrosão estáveis durante mudanças no consumo de gás e transições de processo.
- Controle da pressão do processo independente do fluxo de gásO controle desacoplado de pressão e vazão permite o ajuste independente de ambos os parâmetros, expandindo o espaço de parâmetros de processo acessíveis.
- 5×10⁻² mbar Pressão de baseA pressão base alcançável suporta os requisitos de vácuo para a geração de plasma RIE e limita a contaminação da superfície do substrato antes da gravação.
- Uniformidade de alta taxa de corrosãoA geometria otimizada da câmara de reação e dos eletrodos produz taxas de corrosão uniformes em toda a área do substrato, conforme confirmado pelos dados de mapeamento de uniformidade de corrosão.
- Alta seletividade entre materiaisA química do plasma e os parâmetros de radiofrequência são ajustáveis para alcançar alta seletividade de gravação entre o material alvo e a máscara ou as camadas subjacentes.
- Câmara cilíndrica de aço inoxidávelA construção em aço inoxidável proporciona um ambiente de processo durável e resistente à corrosão, compatível com oxigênio e outras químicas de plasma não corrosivas.
- Controle de CLP com interface gráfica HMIA automação baseada em PLC com uma IHM gráfica intuitiva permite operações de gravação tanto manuais quanto totalmente automáticas.
- Ciclos de processo rápidosO bombeamento rápido e a configuração ágil do processo reduzem o tempo entre as execuções de corrosão sucessivas, melhorando a produtividade do laboratório.
- Opção de bomba secaA opção de bombeamento a vácuo sem óleo elimina o risco de refluxo de hidrocarbonetos em aplicações de salas limpas e ambientes sensíveis à contaminação.
- Dimensões compactas: 60 x 95 cm (largura x profundidade)Com uma área de ocupação reduzida, o sistema é adequado para instalações padrão em laboratórios e salas limpas, sem necessidade de infraestrutura dedicada.
- Compatível com salas limpasO projeto do sistema atende aos requisitos de instalação e operação em ambientes de salas limpas para semicondutores e MEMS.
Teoria e Método
A gravação iônica reativa (RIE) utiliza tanto reações químicas quanto bombardeio iônico direcional para remover material de um substrato. Um campo elétrico de radiofrequência (RF) em baixa pressão gera um plasma entre eletrodos paralelos, produzindo espécies reativas, incluindo íons, radicais e neutros. Essas espécies corroem o substrato quimicamente por meio de reações de superfície e fisicamente por meio do impacto iônico direcional, produzindo perfis de corrosão anisotrópicos. A combinação de mecanismos químicos e físicos confere à RIE maior seletividade e controle de perfil do que a corrosão úmida puramente química.
A fonte de RF de 300 W gera tensão entre os eletrodos paralelos a 13.56 MHz, criando plasma entre eles. O eletrodo do substrato, isolado eletricamente da câmara, polariza-se negativamente em relação ao potencial do plasma, acelerando íons positivos em direção ao substrato com direcionalidade controlada. A leitura da tensão de polarização CC permite ao operador monitorar continuamente a energia dos íons durante o processo. O casamento de impedância totalmente automático maximiza a transferência de energia entre o gerador de RF e a carga de plasma, mantendo condições estáveis durante toda a gravação.
O controle de pressão do processo opera independentemente da vazão de gás, com regulação automática de pressão de ação rápida, mantendo condições de corrosão estáveis durante todo o processo. Esse controle independente permite que o operador ajuste a pressão e a composição do gás separadamente, ampliando o espaço de parâmetros para diferentes sistemas de materiais. O sistema é voltado para processos químicos não corrosivos, adequados para remoção de fotorresistente à base de oxigênio, padronização de filmes poliméricos e modificação de superfície sem a necessidade de infraestrutura agressiva de gases halogênios. O resfriamento a água do porta-amostras remove o calor depositado pelo bombardeio iônico durante os ciclos de corrosão contínuos.
Sistema de gravação iônica reativa (RIE) - Especificações técnicas do ToronRIE™ 300
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| Tamanho do substrato | Peças de wafer e substrato de até 3 polegadas |
| Fonte de alimentação RF | 300 W |
| Frequência RF | 13.56 MHz |
| Impedância | Totalmente automatizado |
| Polarização DC | Tensão de polarização automática (medida e exibida continuamente) |
| Pressão base | 5×10⁻² mbar |
| Controle de pressão | Automático, de ação rápida; independente do fluxo de gás. |
| Construção de Câmara | Aço inoxidável, cilíndrico |
| Porta Amostra | Água gelada |
| Fixação de amostra | Mecânico |
| Folga do Eletrodo | Ajustável |
| Sistema de controle | PLC com interface gráfica HMI |
| Modos de operação | Manual e totalmente automático |
| Bomba de vácuo | Configuração padrão; opção de bomba seca disponível |
| Químicas compatíveis | Processos não corrosivos (O₂, Ar, N₂ e similares) |
| Aplicações de materiais | Si, SiO₂, Si₃N₄, poli-Si, metais selecionados, fotorresistente, filmes poliméricos |
| Pegada | L60 × P95 cm |
| Compatível com salas limpas | Sim |