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真空泵在等离子刻蚀设备的应用

发布时间: 2020-05-26  点击次数: 123次

一、等离子刻蚀工作原理

感应耦合等离子体刻蚀法(Inductively Coupled Plasma Etch,简称ICPE)是化学过程和物理过程共同作用的结果。它的基本原理是在真空低气压下,ICP 射频电源产生的射频输出到环形耦合线圈,以一定比例的混合刻蚀气体经耦合辉光放电,产生高密度的等离子体,在下电极的RF 射频作用下,这些等离子体对基片表面进行轰击,基片图形区域的半导体材料的化学键被打断,与刻蚀气体生成挥发性物质,以气体形式脱离基片,从真空管路被抽走。

 

二、等离子刻蚀基本过程

气体→离化成活性粒子→扩散并吸附到带刻蚀表面→表面扩散→与表面膜反应→产物解吸附→离开硅片表面并排除腔室。

 

三、等离子体刻蚀技术具体应用

1、在制备薄膜太阳能电池中,我们需要对基片(如:硅片、ITO、FTO玻璃)等进行清洗。一般的清洗方法是用超声清洗机,如果我们对清洗的结果不太满意,我们则可以继续选择等离子体清洗机对基片进行清洗,这样清洗的会比较彻底。这是在清洗方面的应用。

2、在旋涂薄膜的时候,有些基片可能亲水性不好,溶液与基片的接触角太大导致薄膜很难旋涂上去。这时,我们也可以对基片进行等离子体处理,来增加基片表面的亲水性,让溶液能够很好的分散在基片上,进而使薄膜能够旋涂在基底上。

3、等离子体刻蚀(也称干法刻蚀)是集成电路制造中的关键工艺之一,其目的是完整地将掩膜图形复制到硅片表面,其范围涵盖前端CMOS栅极(Gate)大小的控制,以及后端金属铝的刻蚀及Via和Trench的刻蚀。在今天没有一个集成电路芯片能在缺乏等离子体刻蚀技术情况下完成。刻蚀设备的投资在整个芯片厂的设备投资中约占10%~12%比重,它的工艺水平将直接影响到最终产品质量及生产技术的先进性。

  

  • 等离子刻蚀机结构

主要包括预真空室、刻蚀腔、供气系统和真空系统四部分。

1.预真空室

预真空室的作用是确保刻蚀腔内维持在设定的真空度,不受外界环境(如:粉尘、水汽)的影响,将危险性气体与洁净厂房隔离开来。它由盖板、机械手、传动机构、隔离门等组成。

 

2.刻蚀腔体

刻蚀腔体是ICP 刻蚀设备的核心结构,它对刻蚀速率、刻蚀的垂直度以及粗糙度都有直接的影响。刻蚀腔的主要组成有:上电极、ICP 射频单元、RF 射频单元、下电极系统、控温系统等组成。

 

3.供气系统

供气系统是向刻蚀腔体输送各种刻蚀气体,通过压力控制器(PC)和质量流量控制器(MFC)精准的控制气体的流速和流量。气体供应系统由气源瓶、气体输送管道、控制系统、混合单元等组成。

 

4.真空系统

真空系统有两套,分别用于预真空室和刻蚀腔体。预真空室由机械泵单独抽真空,只有在预真空室真空度达到设定值时,才能打开隔离门,进行传送片。刻蚀腔体的真空由机械泵和分子泵共同提供,刻蚀腔体反应生成的气体也由真空系统排空。

五、等离子体刻蚀设备,真空泵常用哪种类型?

 

答:传统采用的一般是水环式真空泵和旋片式真空泵,水环真空泵对气体介质要求低,但是体积较大,效率低且维护量大。渐渐的在光伏光电子行业已经淡出。

 

旋片真空泵体积小,造价很低,但是运行不稳定,会带来油污污染,且存在明显机械摩擦,叶片损坏较快,气量衰减快。近年有很多实力强的企业已经开始采用一些品质好的螺杆真空泵代替传统真空泵,螺杆真空泵运行较稳定,系统内有油污处理设备,维护周期长。

 

缺点是国内的螺杆真空泵厂家质量还不过硬,国外产品价格较高,一次投资大。所以新建企业由于投资问题都选用便宜的旋片真空泵,在投产形成利润后很多渐渐选用螺杆真空泵进行技改。

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