等離子刻蝕機(jī)

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等離子刻蝕機(jī)，又叫等離子蝕刻機(jī)、等離子平面刻蝕機(jī)、等離子體刻蝕機(jī)、等離子表面處理儀、等離子清洗系統(tǒng)等。等離子刻蝕，是干法刻蝕中常見的一種形式，其原理是暴露在電子區(qū)域的氣體形成等離子體，由此產(chǎn)生的電離氣體和釋放高能電子組成的氣體，從而形成了等離子或離子，電離氣體原子通過電場加速時(shí)，會釋放足夠的力量與表面驅(qū)逐力緊緊粘合材料或蝕刻表面。某種程度來講，等離子清洗實(shí)質(zhì)上是等離子體刻蝕的一種較輕微的情況。進(jìn)行干式蝕刻工藝的設(shè)備包括反應(yīng)室、電源、真空部分。工件送入被真空泵抽空的反應(yīng)室。氣體被導(dǎo)入并與等離子體進(jìn)行交換。等離子體在工件表面發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的揮發(fā)性副產(chǎn)物被真空泵抽走。等離子體刻蝕工藝實(shí)際上便是一種反應(yīng)性等離子工藝。近期的發(fā)展是在反應(yīng)室的內(nèi)部安裝成擱架形式，這種設(shè)計(jì)的是富有彈性的，用戶可以移去架子來配置合適的等離子體的蝕刻方法：反應(yīng)性等離子體（RIE），順流等離子體（downstream），直接等離子體（direction plasma）。

感應(yīng)耦合等離子體刻蝕的原理

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感應(yīng)耦合等離子體刻蝕法（Inductively Coupled Plasma Etch，簡稱ICPE）是化學(xué)過程和物理過程共同作用的結(jié)果。它的基本原理是在真空低氣壓下，ICP 射頻電源產(chǎn)生的射頻輸出到環(huán)形耦合線圈，以一定比例的混合刻蝕氣體經(jīng)耦合輝光放電，產(chǎn)生高密度的等離子體，在下電極的RF 射頻作用下，這些等離子體對基片表面進(jìn)行轟擊，基片圖形區(qū)域的半導(dǎo)體材料的化學(xué)鍵被打斷，與刻蝕氣體生成揮發(fā)性物質(zhì)，以氣體形式脫離基片，從真空管路被抽走。

感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)的結(jié)構(gòu)四

真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)有兩套，分別用于預(yù)真空室和刻蝕腔體。預(yù)真空室由機(jī)械泵單獨(dú)抽真空，只有在預(yù)真空室真空度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，才能打開隔離門，進(jìn)行傳送片。刻蝕腔體的真空由機(jī)械泵和分子泵共同提供，刻蝕腔體反應(yīng)生成的氣體也由真空系統(tǒng)排空。

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等離子刻蝕工藝

等離子體刻蝕分為兩個(gè)過程：首先，等離子體中產(chǎn)生化學(xué)活性組分；其次，這些活性組分與固體材料發(fā)生反應(yīng)，形成揮發(fā)性化合物，從表面擴(kuò)散排走。例如，CF4離解產(chǎn)生的F，與S反應(yīng)生成SiF4氣體，結(jié)果是在含Si材料的表面形成了微觀銑削結(jié)構(gòu)。等離子體刻蝕是一個(gè)通用術(shù)語，包括離子刻蝕、濺射刻蝕以及等離子體灰化等過程。

基底和工藝參數(shù)決定了表面改性的類型，基底溫度、處理時(shí)間和材料擴(kuò)散特性決定了改性深度。等離子體僅能在表面刻蝕幾個(gè)微米的深度，改性后的表面特性發(fā)生了改變，但大部分材料的特性仍能得以保持。這項(xiàng)技術(shù)還可以用于表面清洗、固話、粗化、改變親水性及粘結(jié)性等，同樣也可以使電子顯微鏡下觀察的樣品變薄以及應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路的制造過程中。在化學(xué)濺射中會發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生揮發(fā)性產(chǎn)物。常用的氣體包括Ar、He、O2、H2、H2O、CO2、Cl2、F2和有機(jī)蒸氣等。與存在化學(xué)反應(yīng)的等離子體濺射相比，惰性離子濺射更像是一個(gè)物理過程。

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