等離(li)子(zi)刻蝕機作(zuo)為(wei)半導體(ti)、微電(dian)子及(ji)先進材(cai)料(liao)加(jia)工(gong)的核心(xin)設備,其(qi)選購(gou)需綜(zong)合考(kao)量(liang)技(ji)術(shu)性(xing)能、工(gong)藝(yi)兼(jian)容性(xing)、擴展(zhan)能(neng)力及(ji)服(fu)務(wu)支(zhi)持等多(duo)維(wei)度因素(su)。以(yi)下(xia)從(cong)關鍵(jian)選購(gou)要(yao)點展(zhan)開(kai)詳(xiang)述:
壹(yi)、技(ji)術(shu)原(yuan)理與(yu)機型(xing)選擇(ze)
等離(li)子(zi)刻蝕機通過射(she)頻或(huo)微波(bo)能(neng)量(liang)電(dian)離氣(qi)體(ti)產(chan)生等離(li)子(zi)體(ti),利用(yong)物理轟(hong)擊(ji)與(yu)化學(xue)反(fan)應(ying)協(xie)同(tong)作(zuo)用(yong)實(shi)現(xian)材(cai)料(liao)去(qu)除。主(zhu)流(liu)機型(xing)包括:
- 反(fan)應(ying)離(li)子(zi)刻蝕(RIE):依(yi)賴電(dian)容耦(ou)合等離(li)子(zi)體(ti),適合基(ji)礎材(cai)料(liao)刻蝕,成本(ben)較(jiao)低(di)但均(jun)勻性(xing)有(you)限。
- 電(dian)感耦(ou)合等離(li)子(zi)體(ti)(ICP):通過高頻電(dian)磁場(chang)生(sheng)成高密(mi)度等離(li)子(zi)體(ti),兼具(ju)高刻蝕速(su)率(lv)(可達(da)1μm/min)與(yu)低(di)損(sun)傷(shang)特性(xing)(離子(zi)能(neng)量(liang)<10eV),適用於(yu)深寬比(bi)結(jie)構加(jia)工(gong)。
- 原(yuan)子層(ceng)刻蝕(ALE):基(ji)於“沈積(ji)-反(fan)應(ying)-剝離(li)”循環,可實(shi)現(xian)亞(ya)納(na)米(mi)級精度(du),適合3D NAND堆(dui)疊層刻蝕。
二(er)、核(he)心(xin)性(xing)能參(can)數
- 刻(ke)蝕精(jing)度(du)與(yu)均勻性(xing):先進制(zhi)程(cheng)(如(ru)3nm以(yi)下(xia))需設備具(ju)備≤±1%的片內均勻性(xing),且(qie)側(ce)壁粗(cu)糙度(du)控(kong)制(zhi)在1nm以(yi)內。 Oxford PlasmaPro System 133 ICP380的溫控(kong)範圍(wei)達-20℃~80℃,可(ke)保障(zhang)復雜(za)結(jie)構的壹(yi)致性(xing)。
- 溫控(kong)系(xi)統:動態溫(wen)控(kong)直接(jie)影(ying)響(xiang)刻(ke)蝕速(su)率(lv)與(yu)形貌。 Sentech SI 500系(xi)列采(cai)用氦(hai)氣(qi)背(bei)冷(leng)技(ji)術(shu),支持-150℃至(zhi)+400℃寬域(yu)調(tiao)節,低(di)溫模(mo)式(shi)可(ke)減(jian)少(shao)光學(xue)器(qi)件(jian)刻蝕的側(ce)壁損(sun)傷(shang)。
三(san)、工(gong)藝(yi)兼(jian)容性(xing)與(yu)擴展(zhan)性(xing)
- 多(duo)材(cai)料(liao)適應能(neng)力:需驗證設備對(dui)矽(gui)基(ji)、化合(he)物半導(dao)體(ti)(GaN/SiC)、金屬(shu)(Cu/Al)及(ji)介(jie)質(zhi)材(cai)料(liao)的刻蝕表(biao)現(xian)。 例(li)如(ru),Cl₂/BCl₃混合氣(qi)體(ti)適用於(yu)銅互連刻蝕,而SF₆更適合鋁(lv)材(cai)加(jia)工(gong)。
- 模(mo)塊(kuai)化設計:量(liang)產(chan)場(chang)景推(tui)薦集群(qun)化設備,支(zhi)持最多(duo)5個工(gong)藝(yi)模(mo)塊(kuai)集成,兼容(rong)ALD鍍膜(mo)與(yu)PECVD沈積(ji),實(shi)現(xian)壹(yi)站式加(jia)工(gong)。
四(si)、智能化與(yu)服(fu)務(wu)
- 智能控(kong)制(zhi)系(xi)統:優(you)先選擇(ze)配備AI算(suan)法(fa)的設備,可(ke)實(shi)時(shi)優(you)化氣(qi)體(ti)配比與(yu)功(gong)率參(can)數,降(jiang)低(di)人工(gong)幹預(yu)誤差(cha)。 部分機型(xing)內置(zhi)OES光譜(pu)監(jian)測(ce),精準(zhun)判(pan)斷(duan)刻(ke)蝕終(zhong)點,避免(mian)過刻問題(ti)。
- 供應商能力:考(kao)察廠商的本(ben)地(di)化技(ji)術(shu)支持網(wang)絡(luo)與(yu)售(shou)後(hou)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)。 頭(tou)部品牌如(ru)牛津儀(yi)器(qi)提(ti)供全生命周(zhou)期(qi)維(wei)護,涵蓋(gai)定期(qi)校(xiao)準(zhun)、備(bei)件更換(huan)及工(gong)藝(yi)數據(ju)庫更新。
五、成本(ben)效益(yi)分析
- 全周(zhou)期(qi)成本(ben)核算(suan):除初(chu)始(shi)采(cai)購成本(ben)外,需評估(gu)能耗(hao)(ICP機型(xing)功(gong)耗(hao)約(yue)為(wei)RIE的1.5倍)、維(wei)護頻次及(ji)產(chan)能利(li)用率。 以(yi)300mm晶(jing)圓(yuan)產(chan)線(xian)為例(li),ICP設備雖(sui)單價高(gao),但其(qi)刻(ke)蝕速(su)率(lv)優(you)勢(shi)可(ke)使單片成本(ben)降(jiang)低(di)20%以(yi)上(shang)。