等離子清洗和刻蝕領域
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等離子刻蝕(ECR) 等離子清洗
等離子刻蝕(ECR)

等離子刻蝕包括微波電子回旋共振等離子體刻蝕(ECR)、反應離子刻蝕(RIE)和感性耦合等離子體刻蝕( ICP)。

* 微波電子回旋共振等離子體刻蝕(ECR)*


微波能量被離化氣體吸收形成等離子體。微波在等離子體中主要有三種吸收機制:碰撞吸收、無碰撞吸收和非線性反常吸收。吸收方式主要取決工作氣體的壓力還有所產生的等離子體的性質。電子回旋共振微波等離子體屬于無碰撞吸收。


圖片1

微波電子回旋共振等離子體刻蝕系統總體結構示意圖


 微波經傳輸回路引入到共振腔開口面附近的陶瓷窗上,同時陶瓷窗表面的永磁磁鋼產生高強磁場,在此磁場作用下,腔體內氣體分子的外層電子做圓周運動。當電子的圓周運動頻率與微波角頻率一致時,ECR條件成立。

 在這個條件下,電子能有效地吸收微波能量并被加速,使氣體大量電離,由于電子的碰撞,提高了電離效率,促使更多的氣體分子電離。于是在沒有放電電極的情況下,僅由等離子源便產生了高密度、低溫等離子體。由于磁場梯度,產生了等離子體中的電子分布,并形成了等離子電位梯度,在這個電位梯度作用下,形成了指向樣品的等離子流。


   ECR的優點是可以產生很高的等離子體密度,又可以維持較低的離子轟擊能量,解決了高刻蝕速率和高選擇比這個原本相矛盾的問題。它的缺點是結構復雜,需要微波功率源,及微波諧振與樣品基板射頻源的匹配問題。而這一缺點很好被固態功率源很好地解決了。


   在ECR系統啟動時,等離子體還未形成,相當于負載呈開路狀態,隨著等離子體的逐漸形成,負載狀態趨于好轉。因此,能否適應負載開路是衡量微波功率源的首要指標。沃特塞恩固態功率源采用基于高健壯性的半導體功率器件的技術方案,加入極端條件下的自我保護機制,使其能適用負載動態變化的不同應用場景。


適應不同的等離子諧振腔是衡量微波功率源的另一重要指標。沃特塞恩固態功率源采用可調節頻率的VCO+PLL方案,通過不斷優化的算法使固態功率源自適應不同的諧振腔體,以達到反應過程中微波能量的最高效率傳輸。


* 反應離子刻蝕(RIE)感性耦合等離子體刻蝕( ICP)*


這兩種刻蝕方法都利用了頻率為13.56Mhzhz的功率源。沃特塞恩研制的射頻功率一體機(功率源+匹配器)已于20198月發布,詳情請聯系沃特塞恩工作人員。

圖片2

反應離子刻蝕原理圖


圖片3

感性耦合等離子體刻蝕系統總體結構示意圖


注:部分內容引用自“材料人”(www.cailiaoren.com)《尋根究底——等離子刻蝕技術


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