Synapse等离子刻蚀设备介绍

LPX-Synapse等离子刻蚀设备是SPTS公司专门针对研究所和工厂提供的应用于研发和生产领域的干法刻蚀设备。Synapse等离子刻蚀设备主要用于刻蚀碳化硅，氧化硅，蓝宝石，压电陶瓷等坚硬材料。在碳化硅和氧化硅的刻蚀领域，SPTS的市场占有率超过其他设备厂家的总和，受到业内用户的广泛认可

LPX-Synapse 等离子刻蚀设备

一．设备原理

LPX Synapse 等离子刻蚀机利用等离子刻蚀原理---- 通过施加高频电场于暴露在电子区域的气体形成电离气体和释放高能电子组成的气体。电离气体原子通过电场加速时，会释放足够的力量与表面驱逐力紧紧粘合材料或蚀刻表面。半导体相关基片送入被真空泵抽空的反应室，气体被导入并与等离子体进行交换。等离子体在基片表面发生反应，反应的挥发性副产物被真空泵抽走，从而在基片上形成被光刻胶定义的刻蚀形貌。等离子体刻蚀工艺实际上便是一种反应性等离子工艺。

SPTS的刻蚀机台利用电感耦合ICP刻蚀原理，有别于传统的利用电容耦合的RIE工艺，使用一上一下两个等离子源。其中上等离子源利用高频对参与反应的气体进行解离，下等离子源利用高频在基片表面感应出偏压来引导气体离子团进行各向异性刻蚀。刻蚀过程中伴随着物理和化学过程。一般物理过程作用于分子化合键的分解，而化学过程作用于断键后基团与反应气体离子的反应，形成易于气化的成分被真空部分移除。对于介质材料来说，物理过程和化学过程同样重要，物理过程决定了刻蚀速率，刻蚀形貌以及刻蚀深度。而化学过程决定了刻蚀速率，副反应产物的移除有效程度以及刻蚀均匀性。

SPTS的Synapse是在Aps基础上研发的最新一代的等离子刻蚀机，结合自身数十年的介质刻蚀工艺研发经验，通过独到的一些硬件技术如平板式ICP源，静电吸盘+机械压盘辅助载片方式，带腔壁加热以及磁场控制技术等来应对新一代电源芯片器件。

Synapse等离子刻蚀机利用等离子体进行薄膜微细加工的技术，在典型的反应离子刻蚀工艺过程中，一种或多种气体原子或分子（常用的为氟基气体：SF6、C4F8、Ar，O2）混合于反应腔室中，在外部射频发生器（RF Generator）能量的作用下形成等离子体：一方面等离子体中的活性基团与待刻蚀表面材料发生化学反应，生成可挥发产物；另一方面等离子体中的离子在偏压的作用下被引导和加速，对表面进行定向的腐蚀和加速腐蚀，该技术不仅有高的刻蚀速率，而且可以有良好的方向性和选择比，能在刻蚀材料硅（Silicon）的表面形成精细的图形。干法刻蚀工艺过程是化学反应作用和物理轰击作用的结合。

二．设备功能描述

Synapse刻蚀设备主要由操作控制系统、工艺腔室、预真空室、真空系统、RF源和自动匹配器、ICP源和自动匹配系统以及基片冷却系统等部分组成，适用于超净间隔墙安装，操作区域位于高洁净度环境，真空泵组及工艺腔室等部分位于较低洁净度环境，系统满足对各种介质衬底包括碳化硅，氧化硅，氮化硅的刻蚀需要。设备布置合理，在设备设计时充分考虑减少设备占用面积和留足维修空间，预真空室、工艺腔室和真空管道预留氦质仪检漏口，另外预真空室、工艺腔室还预留两个空置测量接口，以应对维护维修要求。设备的机械部分设计、加工、焊接、装配要符合中国国家标准或ISO国际标准的要求，企业内部标准高于国标或ISO标准的企业标准工艺操作系统采用工控机电脑控制，外设备控制计算机，可实时记录工艺状态情况，可对工艺程序及结果进行保存（可保存3年以上的数据）、复制、导出等操作，具有数据备份功能。

三．设备硬件特点：

1. 独特的顶部平板ICP 源设计可以有效提高刻蚀气体解离率，增加刻蚀速度。

2. 腔体带加热功能，温度控制精确到0.5摄氏度以内，可以避免刻蚀副反应产物在腔体内壁附着，提高腔体刻蚀稳定性，并减少开腔湿法清洗频率。

3. 腔体侧壁配置磁场，可以把等离子气氛控制在有效范围内，增加刻蚀速率的同时保证良好的刻蚀均匀性。

4. 设备配置双极型厚介质涂层的静电卡盘ESC（Electrostatic Chuck），并且配置机械卡盘，ESC（Electrostatic Chuck）具备吸住最厚可达1mm的键合片的能力。静电吸盘在腔体自等离子清洗中无需使用硅片遮挡，且量产客户多年使用证明使用寿命超过二十年。

5. 设备主体为6英寸设备，向下能够兼容4英寸硅片/碳化硅片。

6. 设备配置1个传送loadlock腔和1个工艺腔，工艺腔用于刻蚀碳化硅及氧化硅，工艺腔体配置RF射频电源，偏置电源及相应的匹配网络。

 
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