前端用的等離子體

可靠的等離子體燒灼是每項成功的晶圓生產過程中,最關鍵卻常被低估的製程步驟之一。 晶圓光刻技術的複雜性與微型化趨勢,加上多層鍍膜、掩模與去掩模製程,使得選擇性且專用的灰化製程變得不可或缺。PVA 的 GIGAbatch 與 GIGAfab 系統能完美解決此需求,這些系統目前已在全球眾多相關前端晶圓生產線上扮演重要角色。

 

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流程

我們的等離子體系統是晶圓製造過程中至關重要的一環。這些系統用於去除光阻、氧化層以及有機與無機污染物,同時也能活化表面以利後續製程。唯有完成這些步驟後,才能進行後續的層疊堆疊與光刻製程。

在製程過程中,晶圓會在真空環境下接觸反應性氣體混合物,根據特定需求對表面或層進行處理。

PVA TePla 提供廣泛的解決方案,從小型手動系統到全自動的一鍵式系統皆涵蓋其中。

運作原理

潔淨度、製程穩定性、製程氣體的精細參數設定,以及豐富的製程經驗,皆為關鍵因素。

PVA TePla 在此領域擁有最廣泛的專業知識,其等離子系統在市場上已深耕逾 25 年。我們在全球提供解決方案,協助客戶實現晶圓製造的關鍵技術。

我們許多系統的運作壽命超過 20 年,這正是其卓越品質的最佳證明。

光阻製程

光阻層是透過等離子體製程去除的,通常由微波進行激發。此配置不僅能提供最佳的去除速率,同時也能將等離子體對元件造成的損傷降至最低。

以批次方式處理大量晶圓,在單片成本方面最具成本效益,且能同時從晶圓兩面去除光阻。然而,受限於晶圓裝載的幾何結構,其去除均勻性會受到影響。即便如此,在純氧製程中,由於該製程會在底層無機層處自動停止,且能完全去除光阻,因此此效應幾乎無關緊要。

在氧氣製程中,隨著晶圓溫度升高,去除率會隨之增加。為控制此現象,我們開發了一種能在恆定溫度下進行的製程。其優勢在於,可在不超過預設晶圓溫度的情況下,達到最高的去除率。溫度監測透過紅外線溫度計進行,並對微波輸出進行相應控制。

光刻後的除膜

在脫膠工序中,需以極其均勻的方式去除極薄的一層光阻,以便為後續的電鍍或剝離製程做好曝光基板表面的準備。無論是哪種情況,都必須具備輪廓分明的光阻輪廓以及不含有機雜質的基板表面,才能確保後續的金屬化製程具有良好的附著力並呈現預期的輪廓。

較小的基板可透過批次製程進行高效且具成本效益的處理,例如在製造光電元件或聲波晶體濾波器時。為此,我們會根據基板尺寸及元件需求,規劃製程腔室與裝載方案,並運用特殊氣體開發多步驟的專用製程。

由於嚴格的製程要求(例如凸點製程),較大的晶圓只能透過單晶圓製程進行處理。在此情況下,透過相應的腔室設計與製程規劃,可在 300 mm 矽晶圓上達到 5% 的均勻度。

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

相關產業

半導體

複雜電子元件的製造涉及晶圓上的眾多加工步驟,每個步驟都要求達到最高等級的潔淨度。為滿足這些嚴格的要求,我們開發了專用的等離子體系統,能為先進的半導體製造提供所需的潔淨度。

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批次晶圓系統

PVA TePla 用於批次製程的等離子體系統均遵循相同的等離子體產生原理:將大氣側的高頻激發直接耦合至真空腔室。氣體入口位於腔室的一側,真空抽氣口則位於對側。此種腔室結構可實現特別一致的製程結果。

智慧控制

此模組化控制系統採用最新一代處理器,以 Windows 為基礎的平台作為作業系統,並配備圖形化使用者介面(GUI)。因此,製程既可手動控制,亦可全自動控制,而製程氣體則透過微量氣體控制器(MFC)進行控制。 在製程過程中,所有參數皆會寫入製程配方並儲存於資料庫中。與此同時,壓力、氣體流量、產出等當前數值會顯示於螢幕上;若數值偏離目標值,系統將觸發相應的警報。

單晶圓系統

GIGAfab 產品系列整合了適用於單晶圓操作的等離子體系統。這些系統可根據基板類型或客戶的應用需求提供多種配置——從手動裝載系統到全自動版本皆有。 根據應用需求,這些系統可配備多種型號的等離子體源:從簡單且經濟實惠的微波源及大型源,到適用於對溫度敏感的矽蝕刻製程(例如薄晶圓製程)的遠端等離子體自由基源。在此過程中,可透過多種方案對晶圓進行退火處理。

手動或自動

在手動裝載系統中,腔室設有可拉出的門,晶圓放置於安裝在門上的加熱或冷卻板上。在自動系統中,則透過機器人系統利用飛行對準技術,將晶圓裝載至腔室內。

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View into a GIGAbatch 380P with open door and display

系統概覽

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

GIGAbatch 310M

  • 適用於小型實驗室及大學的解決方案

  • 支援最大 6 吋晶圓的批次處理,可容納 25 個石英舟或單片光罩系統

  • 手動門式裝卸

  • 提供適用於低溫處理的 SU-8 套件

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

GIGAbatch 360/380M

  • 適用於實驗室及量產的解決方案

  • 批次晶圓尺寸最大可達 6 吋 / 8 吋,每批 25 個石英舟

  • 最多 4 條氣體通道

  • 免費樣品測試,專業銷售與應用工程服務

  • 高品質產品,並獲得全球所有關鍵客戶的高度認可

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Gigabatch 380p frontend plasma system with control panel and signal tower.

GIGAbatch 360/380P

  • 解決方案:晶圓批次的全自動裝卸

  • 晶圓批次尺寸最大可達 6 吋 / 8 吋,每批 25 個石英舟

  • 相容 SECS GEM 協定

  • 電解拋光不鏽鋼外殼

  • 電動門

  • 氣動氣閥

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

GIGAfab M

  • 可處理直徑達 300 公釐的晶圓(包括帶框與膠帶式晶圓)

  • 高通量直接微波等離子體灰化

  • 大面積微波等離子體源

  • 基板溫度可控範圍為室溫至 190°C

  • 相容於含氟氣體化學反應

  • 配備觸控螢幕的電腦化製程控制系統

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

GIGAfab A

  • 配備全自動晶圓裝載與 FOUP 工作站的 GIGAfab

  • 可配置多種前端卡匣配置

  • 採用與 GIGAfab M 相同的微波源設計

  • 閉環冷卻夾盤,或

  • 可依訂單要求提供加熱夾盤,溫度範圍從室溫至 250 攝氏度

  • 多種工廠自動化等級

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

GIGAfab Modular

  • 採用雙臂機器人系統與光幕,可對直徑達 200 公釐的單片晶圓進行自動化等離子處理

  • 最多可配置 3 個等離子處理室,每小時處理量最高達 120 片晶圓

  • 可配置多種前端托盤組合

  • 整合式預對準裝置、冷卻站及過濾風扇單元

  • 加熱夾盤,最高可達 250 攝氏度

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