前端用等离子体

可靠的等离子体烧蚀是每项成功的晶圆生产过程中最关键却常被低估的工艺步骤之一。 随着晶圆光刻工艺的日益复杂和微型化,以及多层镀膜、掩模和去掩模工艺的引入,需要一种选择性且专用的灰化工艺。PVA的GIGAbatch和GIGAfab系统能够完美解决这一需求,这些系统目前已在全球许多相关的前端晶圆生产线上发挥着重要作用。

 

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流程

我们的等离子体系统是晶圆制造过程中至关重要的一道工序。它们用于去除光刻胶、氧化层以及有机和无机污染物,并激活表面以供后续加工。只有完成这些步骤后,才能进行后续涂层和光刻工艺。

在该过程中,晶圆在真空环境下接触反应性气体混合物,根据具体要求对表面或各层进行处理。

PVA TePla 提供从小型手动系统到全自动交钥匙系统的广泛解决方案。

工作原理

洁净度、工艺稳定性、对工艺气体的精密参数控制以及丰富的工艺经验是关键因素。

PVA TePla 在该领域拥有最广泛的专业知识,其等离子体系统在市场上已深耕超过 25 年。我们向全球客户提供解决方案,助力其实现晶圆制造的核心技术。

我们许多系统的运行寿命超过 20 年,这充分证明了其卓越的质量。

光刻胶工艺

光刻胶通过等离子体工艺去除,通常采用微波激发。这种配置不仅能实现最佳的去除速率,还能最大限度地减少等离子体对元件的损伤。

批量处理大量晶圆是单片成本最低的方案,且能同时从晶圆两面去除光刻胶。然而,受晶圆装载几何结构的限制,去除均匀性会受到影响。即便如此,在纯氧工艺中,由于该工艺会在底层无机层处自动停止,因此这种影响几乎可以忽略不计。

在氧气工艺中,随着晶圆温度的升高,去除率会随之增加。为限制这一过程,我们开发了一种在恒定温度下进行的工艺。其优势在于,在不超出预设晶圆温度的前提下,实现尽可能高的去除率。温度监测通过红外测温仪进行,并相应地控制微波输出。

光刻后的除膜

在脱膜工艺中,会以非常均匀的方式去除一层极薄的光刻胶,以便为后续的电镀或剥离工艺做好基板表面的准备。在这两种情况下,都需要光刻胶轮廓清晰且基板表面无有机杂质,这样后续的金属化工艺才能获得良好的附着力并形成所需的轮廓。

对于较小的基板,采用批量工艺可实现高效且经济实惠的处理,例如在制造光电子元件或声表面波(SAW)滤波器时。为此,我们将根据基板尺寸及元件要求,对工艺腔室和装载方案进行优化设计,并利用特殊气体开发多步骤的专用工艺。

由于严格的要求(例如在凸点工艺中),较大尺寸的晶圆只能通过单晶圆工艺进行处理。在此情况下,通过相应的腔室设计和工艺配置,可在300毫米硅晶圆上实现5%的均匀度。

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Plasma frontend interior view with glowing red-orange plasma and circular electrode.

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半导体

复杂电子元件的制造涉及晶圆上的众多加工步骤,每个步骤都要求达到最高级别的洁净度。为了满足这些严格的要求,我们开发了专门的等离子体系统,为先进的半导体制造提供所需的洁净度。

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批量晶圆系统

PVA TePla 批量工艺所用的等离子体系统均遵循相同的等离子体生成原理:即将大气侧的高频激励直接耦合至真空腔室。气体入口位于腔室的一侧,真空抽气口则位于另一侧。这种腔室结构设计可确保工艺结果特别稳定。

智能控制

该模块化控制系统采用新一代处理器,以基于Windows的平台作为操作系统,并配备图形用户界面(GUI)。因此,工艺既可手动控制,也可全自动控制,工艺气体则通过微量流量控制器(MFC)进行调节。 在工艺过程中,所有参数均被写入工艺配方并存储在数据库中。与此同时,压力、气体流量、产量等实时数值会显示在屏幕上,一旦偏离目标值,系统将触发相应的报警。

单晶圆系统

GIGAfab 产品系列汇集了适用于单晶圆操作的等离子体系统。根据基板类型或客户的应用需求,这些系统提供多种配置——从手动装载系统到全自动版本。 根据具体应用,这些系统可配备多种类型的等离子体源:从简单且经济实惠的微波源和大型源,到适用于对温度敏感的硅刻蚀工艺(如超薄晶圆)的远程等离子体自由基源。在此过程中,可通过多种方案对晶圆进行退火处理。

手动或自动

在手动装载系统中,腔室配有拉出式门,晶圆放置在安装于门上的加热或冷却板上。在自动系统中,晶圆通过机器人系统以“行进中对准”的方式装入腔室。

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View into a GIGAbatch 380P with open door and display

系统概览

Gigabatch 310 frontend plasma system with closed chamber door and signal tower.

GIGAbatch 310M

  • 面向小型实验室及高校的解决方案

  • 支持6英寸及以下晶圆批量处理,可容纳25个石英舟或单掩模系统

  • 手动装卸

  • 提供适用于低温处理的SU-8封装

More about the system
Gigabatch 380m frontend plasma system with control panel and signal tower.

GIGAbatch 360/380M

  • 适用于实验室和批量生产的解决方案

  • 批量处理晶圆尺寸最大可达6英寸/8英寸,每次可处理25个石英舟

  • 最多支持4条气体通道

  • 免费样品测试,专业销售与应用工程支持

  • 高品质产品,在全球所有大客户中拥有最高认可度

关于该系统的更多信息
Gigabatch 380p frontend plasma system with control panel and signal tower.

GIGAbatch 360/380P

  • 解决方案:晶圆批次的全自动装卸

  • 支持最大6英寸/8英寸的晶圆批次,每批25个石英舟

  • 兼容SECS GEM

  • 电解抛光不锈钢外壳

  • 电动门

  • 气动气体阀门

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Gigafab M frontend plasma system with large enclosure and side control panel.

GIGAfab M

  • 可处理最大300毫米的晶圆(包括带框和带胶带的晶圆)

  • 高通量直接微波等离子体灰化

  • 大面积微波等离子体源

  • 基板温度可控范围:室温至190°C

  • 兼容含氟气体化学工艺

  • 带触摸屏的PC过程控制

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Gigafab A frontend plasma system with tall enclosure and integrated components.

GIGAfab A

  • 配备全自动晶圆装载和FOUP工作站的GIGAfab

  • 支持多种前端托盘配置

  • 与 GIGAfab M 采用相同的微波源设计

  • 闭环冷却夹盘,或

  • 可按订单要求提供加热转台,温度范围从室温至 250 摄氏度

  • 多种工厂自动化级别

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Gigafab Modular frontend plasma system with multi-module enclosure and panels.

GIGAfab Modular

  • 采用双臂机器人系统和光幕,可对最大200mm的单片晶圆进行自动化等离子处理

  • 最多支持3个等离子腔,处理能力高达120片/小时

  • 支持多种前端托盘配置

  • 集成预对准装置、冷却站及过滤风扇单元

  • 加热转台,最高温度250摄氏度

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