ICP刻蝕機(jī)是帶ICP等離子源和偏壓樣品臺(tái)的高速刻蝕系統(tǒng),系統(tǒng)可以達(dá)到高速率、低損傷、高深寬比的刻蝕效果??蓪?shí)現(xiàn)范圍廣泛的刻蝕工藝,包括刻蝕III-V化合物(如GaAs,InP,GaN,InSb)、II-VI化合物、介質(zhì)材料、玻璃、石英、金屬,以及硅和硅的化合物(如SiO2、Si3N4、SiC、SiGe)等。
ICP刻蝕機(jī)的工作原理:
感應(yīng)耦合等離子體刻蝕法(InductivelyCoupledPlasmaEtch,簡(jiǎn)稱(chēng)ICPE)是化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)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(xiàn)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(duì)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。
ICP刻蝕機(jī)的結(jié)構(gòu):
ICP設(shè)備主要包括預(yù)真空室、刻蝕腔、供氣系統(tǒng)和真空系統(tǒng)四部分。
(1)預(yù)真空室
預(yù)真空室的作用是確??涛g腔內(nèi)維持在設(shè)定的真空度,不受外界環(huán)境(如:粉塵、水汽)的影響,將危險(xiǎn)性氣體與潔凈廠房隔離開(kāi)來(lái)。它由蓋板、機(jī)械手、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、隔離門(mén)等組成。
(2)刻蝕腔體
刻蝕腔體是ICP刻蝕設(shè)備的核心結(jié)構(gòu),它對(duì)刻蝕速率、刻蝕的垂直度以及粗糙度都有直接的影響。刻蝕腔的主要組成有:上電極、ICP射頻單元、RF射頻單元、下電極系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)等組成。
(3)供氣系統(tǒng)
供氣系統(tǒng)是向刻蝕腔體輸送各種刻蝕氣體,通過(guò)壓力控制器(PC)和質(zhì)量流量控制器(MFC)精準(zhǔn)的控制氣體的流速和流量。氣體供應(yīng)系統(tǒng)由氣源瓶、氣體輸送管道、控制系統(tǒng)、混合單元等組成。
(4)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(kāi)隔離門(mén),進(jìn)行傳送片??涛g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。