反应离子刻蚀 (RIE) 系统 - ToronRIE™ 300
反应离子刻蚀 (RIE) 系统是一种用于半导体和微机电系统 (MEMS) 器件制造的平行板等离子体干法刻蚀平台，可在不锈钢圆柱形腔室中处理最大 3 英寸的基板。300 W 射频电源具有全自动阻抗匹配功能，可驱动平行电极间的等离子体，产生反应离子，从而以高选择性和均匀性刻蚀材料。直流偏置电压读数可实现实时过程监控。该 PLC 控制系统配备图形化人机界面 (HMI)，支持手动和全自动刻蚀模式。
采用机械夹紧的水冷式样品架可在刻蚀过程中保持衬底温度和位置的稳定性。可调节的样品到电极距离能够针对不同的工艺化学条件和衬底结构优化刻蚀参数。工艺压力控制独立于气体流量运行，自动快速压力调节功能可在不中断刻蚀的情况下响应工艺条件的变化。标准泵配置可实现 5×10⁻² mbar 的基压，满足反应离子刻蚀工艺的真空要求。
该系统可蚀刻硅 (Si)、二氧化硅 (SiO₂)、氮化硅 (Si₃N₄)、多晶硅 (poly-Si) 和特定金属，并支持包括光刻胶去除、剥离和聚合物薄膜图案化在内的有机工艺。优化的反应室和电极几何形状确保了整个衬底上蚀刻速率的均匀性。W60×D95 厘米的尺寸和洁净室兼容设计使其能够安装在半导体实验室和微机电系统 (MEMS) 制造环境中。此外，还可选配干式泵，用于无油真空系统配置。
反应离子刻蚀 (RIE) 系统 - ToronRIE™ 300 应用
反应离子刻蚀 (RIE) 系统适用于半导体器件制造、微机电系统 (MEMS) 研究以及需要具有各向异性刻蚀轮廓和高材料选择性的等离子体干法刻蚀的学术薄膜实验室。其洁净室兼容的设计和 PLC 自动化使其既适用于研究项目，也适用于小批量生产环境。
- 半导体器件制造：用于半导体研究和原型制作中晶体管栅极图案化、通孔形成和沟槽定义的Si、SiO₂、Si₃N₄和多晶硅层的干法刻蚀
- MEMS器件制造：用于微机电装置研究中悬浮结构、传感器膜和致动器元件的硅和氧化物层的各向异性蚀刻
- 光刻胶的去除和剥离：无需湿化学处理，即可利用氧等离子体去除光刻胶残留物、污垢层和蚀刻后有机污染物。
- 聚合物薄膜蚀刻和图案化用于印刷电子、生物传感器和柔性器件的聚合物薄膜、有机器件层和涂层的等离子体刻蚀
- 表面活化和润湿性改性：在后续涂覆或粘合步骤之前，对基材表面进行等离子体处理，以改善附着力、润湿性或表面能。
- 学术和 University 洁净室研究：用于薄膜材料研究、器件原型制作和洁净室教学环境的紧凑型RIE平台
反应离子刻蚀 (RIE) 系统 - ToronRIE™ 300 主要特点
反应离子刻蚀 (RIE) 系统将 300 W 射频等离子体源、水冷电极、自动阻抗匹配、独立压力控制和 PLC 自动化集成在一个紧凑的、与洁净室兼容的干法刻蚀平台上，用于半导体和 MEMS 研究。
- 可加工最大 3 英寸晶圆和基板可容纳尺寸最大为 3 英寸的晶圆和基板，涵盖半导体和 MEMS 应用的标准研究型晶圆尺寸。
- 300W射频电源高功率射频源涵盖了系统支持的工艺化学的全部刻蚀速率和等离子体条件。
- 全自动阻抗匹配自动匹配网络优化射频发生器和等离子体负载之间的功率传输，在压力和气体化学成分变化的情况下保持稳定的工作条件。
- 直流偏置电压读数实时显示自偏压，可在整个刻蚀过程中持续指示衬底表面的离子能量
- 水冷式样品架主动电极冷却可消除离子轰击产生的热量，防止在长时间蚀刻循环过程中对光刻胶掩模和温度敏感样品造成热损伤。
- 机械样品夹紧正向机械夹紧装置可固定晶圆和基板，保持其稳定位置并与冷却电极表面保持热接触。
- 可调节的样品到电极距离可变电极间隙能够针对不同的工艺化学和衬底几何形状优化刻蚀速率、均匀性和离子能量分布。
- 自动快速压力控制快速响应的压力调节功能可在气体消耗变化和工艺转换期间保持稳定的蚀刻条件。
- 过程压力控制与气体流量无关：解耦的压力和流量控制允许独立调节这两个参数，从而扩展了可访问的工艺参数空间。
- 5×10⁻²毫巴基准压力可实现的基底压力满足RIE等离子体产生的真空要求，并限制刻蚀前衬底表面的污染。
- 高蚀刻速率均匀性优化的反应室和电极几何形状可在整个基板区域产生均匀的刻蚀速率，这已通过刻蚀均匀性映射数据得到证实。
- 材料间的高选择性通过调节等离子体化学和射频参数，可以实现目标材料与掩模或底层之间的高刻蚀选择性。
- 不锈钢圆柱形腔室不锈钢结构提供了一个耐用、耐腐蚀的工艺环境，可与氧气和其他非腐蚀性等离子体化学物质兼容。
- 带图形化人机界面的PLC控制基于PLC的自动化系统，配合直观的图形化人机界面，可实现手动和全自动蚀刻操作。
- 快速流程周期快速抽真空和工艺设置缩短了连续蚀刻运行之间的间隔时间，从而提高了实验室的吞吐量。
- 干式泵选项无油真空泵选项消除了洁净室和对污染敏感应用中的碳氢化合物回流风险。
- 宽60厘米×深95厘米，占地面积小巧占地面积小，使得该系统无需专用隔间基础设施即可适用于标准实验室和洁净室的安装。
- 洁净室适用系统设计满足半导体和MEMS洁净室环境的安装和运行要求
理论与方法
反应离子刻蚀 (RIE) 结合了化学反应和定向离子轰击两种方式从衬底上去除材料。低压射频电场在平行电极间产生等离子体，生成包括离子、自由基和中性粒子在内的活性物质。这些物质通过表面反应对衬底进行化学刻蚀，并通过定向离子轰击进行物理刻蚀，从而形成各向异性的刻蚀轮廓。与纯化学湿法刻蚀相比，化学和物理机制的结合使 RIE 具有更高的选择性和更精确的轮廓控制。
300 W 射频电源以 13.56 MHz 的频率驱动平行电极间的电压，从而在电极间产生等离子体。与腔室电隔离的衬底电极相对于等离子体电位具有负偏压，使正离子加速并定向地射向衬底。直流偏置电压读数使操作人员能够在刻蚀过程中持续监测离子能量。全自动阻抗匹配最大限度地提高了射频发生器和等离子体负载之间的功率传输，从而在整个刻蚀过程中保持稳定的工作条件。
工艺压力控制独立于气体流量运行，自动快速压力调节可在整个工艺过程中维持稳定的刻蚀条件。这种独立控制允许操作人员分别调节压力和气体成分，从而扩展了不同材料体系的参数范围。该系统适用于非腐蚀性化学工艺，例如氧基光刻胶剥离、聚合物薄膜图案化和表面改性，无需使用腐蚀性强的卤素气体基础设施。样品支架的水冷装置可去除持续刻蚀循环中离子轰击产生的热量。
反应离子刻蚀 (RIE) 系统 - ToronRIE™ 300 技术规格
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 基板尺寸 | 最大 3 英寸晶圆和基板片 |
| 射频电源 | 300W 瓦 |
| RF频率 | 13.56 MHz |
| 阻抗匹配 | 全自动 |
| 直流偏置 | 自偏置电压（连续测量并显示） |
| 基准压力 | 5×10⁻²毫巴 |
| 压力控制 | 自动、快速反应；不受气体流量影响 |
| 会议室建设 | 不锈钢，圆柱形 |
| 样品架 | 水冷 |
| 样品夹持 | 机械 |
| 电极间隙 | 可调整 |
| 控制系统 | 带图形化人机界面的PLC |
| 操作模式 | 手动和全自动 |
| 真空泵 | 标准配置；可选配干式泵 |
| 相容的化学物质 | 非腐蚀性工艺（O₂、Ar、N₂ 及类似气体） |
| 材料应用 | 硅、二氧化硅、氮化硅、多晶硅、特定金属、光刻胶、聚合物薄膜 |
| Footprint | 宽60厘米 × 深95厘米 |
| 洁净室适用 | 是 |