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반도체·LCD 연구장비
플라즈마에칭 RIE장비(Plasma Etch RIE Equipment)

모델:AW-901eR Plasma Etch RIE




Wafer Size: 3″ – 6″ Capability
Wafer Loading: 3-axis Robot; Stationary Cassette Plate (Video)
Plasma Power: RF 13.56MHz, Air Cooling. Avoid flood in Fab.
Type: Parallel/Single Wafer Process; Stand-Alone
Gas Lines: 1-3 Lines


AW-901eR Plasma Etch System Key Features:.

  • PROCESS AND PRODUCTION PROVEN reactor chamber assembly with upper and lower electrode.
  • Handles  75mm,100mm, 125mm, 150mm Silicon or III-V wafers ,round.
  • Robotic 3-axis wafer transfer TO PREVENT WAFER BREAKAGE. 
  • 4 independent gas line with 4 MFCs (Customized)
  • Processing of substrate directly on cooled wafer chuck
  • 13.56MHz fully automated RF matching network
  •  Air-Cooled RF Generators.
  • Accurate, closed-loop pressure control with UPC and MKS Baratron capacitance manometer
  • Touch screen monitor or LCD Monitor with PC.
  • New cylinder and pins speed adjustment.
  • New AW DC Power module
  • New AW EOP function if necessary
  • New electronic components
  • Wafer center aligner function
  • Industrial Grade Computer with Large Hard Disk Driver

New AW-901eR Control System from Allwin21 Corp.

  • Gas flows: settings for up to 4 independent mass flow controller values
  • RF power: 50 to 1000 watts
  • Process pressure
  • Absolute endpoint time
  • Timed cycles up to 4 hour each
  • Wafer pins up/down
  • Optical Endpoint Parameters
  • Automated calibration of all subsystems
  • Trouble shooting to subassembly levels
  • Programmed comprehensive calibration and Built-in diagnostic functions
  • Recipe creation for full automatic wafer processing
  • Automatic decline of improper recipes and process data
  • Multi level pass word protections
  • Storage of multiple recipes and system functions
  • Real-Time process data acquisition, display ,analysis
  • Real-Time graphics display
  • Process Data and Recipe storage on a hard drive

AW-901e 건식 에칭 시스템 개요:

AW-901eR Plasma/RIE 에칭 시스템은 3인치, 4인치, 5인치, 6인치 웨이퍼를 처리하는 완전 자동화된 단일 웨이퍼 플라즈마 폴리실리콘 질화물 에칭 시스템입니다. 이 시스템은 포토레지스트인 감광성 재료 층에서 형성된 패턴을 완성된 장치의 영구적인 부분을 구성하는 층으로 전송하는 제조 단계 시퀀스의 한 부분에서 사용됩니다. 포토레지스트로 패턴을 정의하는 프로세스를 포토리소그래피라고 하며, 에칭 프로세스는 포토레지스트 패턴을 영구적인 층으로 전송합니다.

반도체 소자 제조에 사용되는 재료는 습식 또는 건식의 두 가지 방법으로 에칭할 수 있습니다. 습식 에칭에서 에칭할 재료는 재료가 용해되는 액체와 접촉합니다. 액체 용매의 작용은 용액에 노출된 재료를 제거합니다. 포토레지스트로 마스크되거나 덮인 재료는 에칭 후 영구적인 패턴으로 남습니다. 건식 에칭은 플라즈마 에칭이라고도 하며, 액체 용매를 반응성 가스 혼합물로 대체하여 동일한 패턴 전사 결과를 달성합니다. 건식 에칭은 습식 에칭으로 생성된 것보다 작은 영구 레이어 피처로 전사할 수 있으며, 피처 크기 변화에 대한 제어력이 더 뛰어납니다. 반도체 산업의 현재 요구 사항은 대부분의 패턴 전사 단계에 건식 에칭을 사용해야 합니다. 반도체 소자가 더 조밀하고 빨라짐에 따라 건식 에칭으로의 전환은 계속될 것입니다. 건식 에칭 시스템은 배치 에칭기와 단일 웨이퍼 에칭기의 두 가지 광범위한 범주로 나뉩니다. 배치 에칭 시스템은 한 번에 두 개 이상의 웨이퍼를 에칭하는 반면, 단일 웨이퍼 시스템은 다음 웨이퍼로 진행하기 전에 하나의 웨이퍼만 처리하여 완료합니다. AW-901e  플라즈마/RLE 시스템은 단일 웨이퍼 에칭기입니다.

AW-901eR의 웨이퍼는 반응 챔버로 운반됩니다. 가스 혼합물이 반응 챔버로 도입되고, 가스 혼합물은 무선 주파수(RF) 전자기 방사선을 적용하여 반응성이 생깁니다. 반응성 혼합물 또는 플라즈마는 마스킹 포토레지스트로 덮이지 않은 재료를 에칭합니다. 에칭 프로세스는 적절한 시간에 종료되고, 웨이퍼는 반응 챔버에서 언로딩되고, 새로운 웨이퍼가 도입됩니다. 사이클이 반복됩니다.

플라즈마 에칭 시스템에서 에칭이 진행되는 일반적인 메커니즘은 다음과 같습니다. RF 전력은 저압 가스 혼합물에서 자유 전자를 가속합니다. 가속된 전자는 가스 분자와 충돌하여 여러 새로운 종이 생성됩니다. 가스 분자가 분해되거나 해리되면 자유 라디칼이 형성됩니다. 자유 라디칼은 순 전기 전하가 없는 화학적으로 반응성 있는 분자 조각입니다. 웨이퍼 표면의 재료와 접촉하는 라디칼은 표면과 결합하여 휘발성 반응 생성물을 형성할 만큼 화학적으로 충분히 반응할 수 있습니다. 가스 분자는 해리되고 이온화될 수 있습니다. 그렇다면 분자 조각은 순 전기 전하를 가지며 반응기에 있는 전기장에 반응합니다. 웨이퍼 표면으로 가속된 이온은 표면과 가스 라디칼 또는 표면과 중성 가스 종 사이의 화학 반응을 활성화하는 데 충분한 에너지를 제공할 수 있습니다. 이로 인해 표면 재료가 에칭됩니다. 마지막으로 가스 분자는 가속된 전자에서 에너지를 포착하여 포착된 에너지를 광자 또는 빛으로 방출할 수 있습니다. 이 마지막 과정은 플라스마의 특징인 빛을 설명합니다.

AW-901eR 시스템 Plasma/RlE 에칭기는 다양한 필름을 에칭하기 위한 플라즈마의 특성을 활용하도록 구성되었습니다. 901e는 특정 필름의 특정 에칭에 최적화되었습니다. 여러 공정 가스를 사용하여 다단계 에칭 레시피를 구현하는 공통적인 기능이 있습니다. 광학 모니터링 시스템은 에칭 완료를 결정하여 에칭 공정을 종료할 수 있는 수단을 제공합니다.

Allwin21에는 터치 스크린 운영자 인터페이스 또는 17인치 LCD 모니터가 있는 고급 AW-900 시스템 제어, Allwin21 AW-900 소프트웨어가 있는 새 PC 및 새 주 제어 보드가 포함됩니다. 새 제어 시스템은 전체 시스템 작동을 향상시킵니다. 업그레이드된 플라즈마 에칭 RIE 시스템을 실시간 정밀 제어로 훨씬 더 안정적으로 만듭니다. 견고한 통합 로봇 웨이퍼 전송은 훨씬 더 나은 웨이퍼 전송 및 MTTB를 위한 옵션입니다.
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AW-901eR 플라스마 에칭 시스템 기본 구성:

1. 챔버 :

AW-901eR 챔버는 다이오드 리액터 설계를 사용합니다. 챔버는 접지 전위에 있으며 이 계획의 음극 역할을 합니다. 척은 이 계획에서 양극입니다. AW-901e 시스템의 리액터(리액터라고도 함)의 상부와 하부 표면 사이의 간격 크기는 38mm입니다.

플라스마 생성의 첫 번째 단계로, 압력 컨트롤러의 진공 밸브는 반응 챔버를 저압으로 진공시킵니다. 그런 다음 가스 전달 모듈이 공정 가스를 도입합니다. RF 전력이 한 전극(척)에 공급되고 해당 전극과 다른 전극(챔버) 간의 전압 차이가 플라스마를 생성합니다. 사파이어 막대와 광섬유 케이블은 플라스마의 광학적 평가를 제공하며
, 그 특성은 사용된 가스 화학, 압력 및 RF 전력에 따라 달라집니다. 케이블은 챔버에서 엔드포인트 모듈로 광 신호를 전달합니다. 알루미늄으로 만들어진 챔버는 전기적으로 접지되고 척은 RF 생성기의 양극 리드에 연결됩니다. 챔버의 아래쪽 세라믹은 척 모듈의 O-링을 위한 밀봉 표면을 제공하고 척과 챔버 사이의 절연체 역할을 합니다.

2. AC 모듈:

AC 모듈(ACM)은 PDM에서 AC 전원을 수신하고 시스템 내의 • DC 전원 공급 장치, • 컨트롤러 및 • RF 생성기 모듈에 AC 전압을 분배합니다. 모듈에는 다음이 포함됩니다.

  • • 주 200-240 VAC, 20 A, 1차 AC 전원 커넥터.
  • • 라인 필터.
  • • 인터록 및 AC 제어 릴레이용 24VAC 변압기.
  • • 2개의 115VAC, 2암페어 서비스 콘센트(모듈 전면)와 다른 시스템 주변 장비에 AC를 분배하기 위한 단자 스트립.
  • • 기계의 다른 모듈에 전원을 제어하는 ​​회로 차단기 및 접점 릴레이

 3. DC 모듈:

DC 모듈은 AC 모듈에서 AC 전원(200+ VAC)을 수신합니다. DC 전원 분배 PCB를 통해 AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 
다음 위치에 분배합니다.• Endpoint PCB,• Gas/Pressure Interface PCB, Interface Matching Network PCB(IMN),• Front Panel Display PCB,• Receiver Interface PCB(해당되는 경우),• Sender Interface PCB(해당되는 경우),• Shuttle Interface PCB(해당되는 경우),• Temperature Interface PCB,• Autotune RF Matching Network PCB 등

4. 엔드포인트/광 방출

RF가 켜지면 플라즈마가 초기화되고 "이온화된 분자"가 형성됩니다. 여기된 분자가 이완되면서 방출되는 에너지는
빛(광자)의 형태입니다. 광 방출 스펙트럼의 주파수 또는 파장은 반응기에 존재하는 "여기된 분자"에 따라 다릅니다. 에칭제 종의 감소 또는 에칭제 부산물의 증가를 모니터링하여 프로세스 종말점을 결정하고 추가 분석을 위해 데이터를 저장할 수 있습니다. 종말점을 달성하려면 레시피의 에칭 단계에서 다양한 매개변수를 설정해야 합니다. 프로세스 엔지니어는 여러 레시피 매개변수를 조정하여 원하는 종말점을 감지합니다. 
포토다이오드 종말점 PCB에는 에칭 프로세스를 모니터링하고 에칭
시퀀스의 끝을 결정하는 데 필요한 디지털 및 아날로그 회로가 포함되어 있습니다. 이 회로는 두 개의 별도 포토다이오드와 양수 및 음수 DC 바이어스를 모니터링할 수 있습니다. 두 개의 포토다이오드인 셀 A와 셀 B는 동일합니다. 실리콘 포토다이오드는 광대역 광 검출기이므로 특정 파장에서 방출 강도를 감지하기 위해 광학 필터가 필요합니다. Endpoint 보드는 두 다이오드 모두에서 모든 필터를 수용하도록 설계되었습니다. 그러나 일관성을 유지하기 위해 필터에 대한 표준 위치가 있습니다. 일반적으로 음극 방출은 A 위치에 있고 양극 방출은 B 위치에 있습니다. 광 신호는 프로세스 엔지니어가 엔드포인트를 결정하고 에칭 문제를 분석하는 데 강력한 도구가 될 수 있습니다. 광 다이오드에서 전송된 신호는 시스템 소프트웨어에서 분석하여 시스템 화면과 (선택적으로) 차트 레코더에 표시됩니다.

5. 가스 공급 모듈

가스 공급 모듈은 수요에 따라 모든 공정 가스를 챔버로 제어하여 공급합니다. 제어 컴퓨터는
공급 타이밍, 수량 및 공급된 각 가스의 총 시간을 생성합니다. 질량 유량 컨트롤러는 가스 흐름을 제어합니다. 최대 4개의 공정 가스를
사용할 수 있으며, 플라즈마 세척을 위해 수동으로 조정된 클린 채널 가스(O2)도 사용할 수 있습니다.

6. 압력/진공

상단 플레이트, 왼쪽, 앞에서 본 모습. 압력 진공 모듈을 구성하는 몇 가지 핵심 구성 요소가 있습니다.

  • • 캐패시턴스 마노미터: 아날로그 장치, 0-10VDC 출력 = 0-10Torr. 마노미터는 주변 온도와 무관하게 출력 안정성을 유지하기 위해 40C로 가열됩니다. 제로를 조정하기 전에 4시간의 예열 기간을 허용해야 합니다.
  • • 대기 센서: 아날로그 장치, ~5VDC ~ ~0VDC = 0Torr ~ 760Torr. 조정은 하지 않습니다.
  • • 테스트 포트: VCR 및 Ultra Torr의 두 가지 진공 연결이 있습니다. 포트는 전면 패널 디스플레이(90Xe)에 있는 토글 스위치를 통해 수동으로 활성화됩니다.
  • • 압력 컨트롤러: UPC는 진공 펌프의 포어라인으로 N2의 흐름을 제어하여 반응기 압력을 설정 압력으로 제어합니다. 반응기 및 설정 압력은 압력 컨트롤러에 입력됩니다.
  • • 진공 밸브: 진공 밸브는 챔버를 진공 펌프에서 분리하는 데 사용됩니다. KF-40 플랜지를 통해 프로세스 챔버와 진공 펌프 라인에 연결되고, 1.5인치 직경 배관이 있으며, 솔레노이드 밸브로 제어되는 깨끗하고 건조한 공기(80psig)로 작동합니다. 진공 밸브는 소프트 펌프 기능을 위해 ¼인치 배관이 있는 더 작은 공압 제어 밸브로 우회됩니다. 두 밸브 모두 동일한 공압 신호를 받지만, 주 진공 밸브로의 공압 공급은 소프트 펌프의 경우 12~17초 내에 완전히 열리도록 측정됩니다. 또한 주 진공 밸브 끝에 두 개의 스위치가 장착되어 있습니다. 하나는 NO로 연결되고 다른 하나는 NC로 연결됩니다. RF 활성화 신호는 주 진공 밸브가 완전히 열릴 때까지 비활성화됩니다.
  • • 진공 펌프 연결: 이것은 도구의 왼쪽 후면에 위치한 KF-40 진공 플랜지입니다.

7. RF 전달

RF 전달 모듈은 섀시의 전면 중앙에 있습니다. 모듈은 힌지 패널을 통해 접근할 수 있습니다.
힌지 패널을 해제하는 레버에 접근하려면 카세트 엘리베이터 사이의 상단 패널을 열어야 합니다. On/Off 패널 상단의 5/32인치 소켓 헤드 나사로
상단 커버를 해제합니다. 
RF 전달 모듈은 RF 발전기에서 프로세스 챔버로 RF 전력을 전달하고 제어하는 ​​역할을 합니다. RF 전달 모듈에는
여러 구성 요소 또는 하위 모듈이 포함되어 있습니다.

  • 매칭 네트워크: 매칭 네트워크 모듈은 RF 전달 모듈의 왼쪽에 있습니다. 매칭 네트워크는 RF 생성기  (50)의 출력 임피던스를 반응기의 가변 임피던스에 맞추기 위해 두 개의 커패시터를 자동으로 조정합니다.  매칭 네트워크는 현재 시스템 컨트롤러와 인터페이스하지 않습니다  . 자동 튜닝 기능은 매칭 네트워크 측면에 장착된  자동 튜닝 PCB에 의해 독립적으로 제어됩니다  . 또한 매칭 네트워크 측면에는 위상/진폭  검출기가 장착되어 있으며, RF 신호는 매칭 네트워크로 들어가기 전에 이를 통과합니다  . 이 장치의 DC 출력은 자동 튜닝 PCB에 공급되며,   진폭은 반사 전력량에 비례합니다.  자동 튜닝 PCB는 위상/진폭 검출기의 출력을  최소화하는 방향으로 튜닝 커패시터를 조정합니다  . 매칭 네트워크에는  RF 출력 바로 앞에 DC 바이어스 감지 회로도 있습니다. 매칭 네트워크의 DC 바이어스 감지 회로에서 나온 신호는  BNC 연결을 통해 매칭 네트워크 모듈 후면에서 엔드포인트  PCB로 공급됩니다. 
  • DC 바이어스 이론:  전기적으로 반응기는 커패시터처럼 동작합니다. 챔버 본체와  하부 전극은 커패시터의 두 판을 구성합니다. 상부 전극은  접지 전위에 있고 하부 전극은 RF 전위에 있습니다. 상부  전극(챔버 본체)은 표면적이 더 넓기  때문에 하부 전극보다 큽니다  . 전자는 사실상 질량이 없으며  RF 신호가 양수일 때 기본적으로 모두 하부 전극으로 이동합니다. 반대로 RF 신호가 음수일 때 모든 전자는   상부 전극(챔버)으로 이동합니다.  동일한 수의 전자가 더 큰 전극(상부)  과 더 작은 전극(하부)으로 이동하기 때문에 상부 전극에 비해 하부 전극의 전자 밀도가 더 큽니다   . 따라서 하부 전극  은 접지에 대한 순 음전하, 즉 -DC 바이어스를 갖습니다. 상부 전극 과 하부 전극의 크기가 같지 않기 때문에 하부 전극에  DC 전위가  존재합니다 .  하부 전극이 양극산화 처리된 경우 양극산화(Al2O3)가 절연체이기 때문에 감지 회로에 DC 바이어스가 없습니다  . 세라믹 챔버  부품은 Al2O3입니다. 양극산화 하부 전극이 있는 시스템에 DC 바이어스가 있는 경우  양극산화에 균열이 생긴 것입니다.  양극산화에 균열이 생겨도 반드시 공정 결과에 부정적인 영향을 미치는 것은 아닙니다. 
  • 인터페이스 매칭 네트워크 PCB(IMN): IMN PCB는  RF 전달 모듈에 장착되지 않았지만 직렬로 연결됩니다.  주 제어 보드의 데이터 리본 케이블은  IMN에 연결됩니다. RF 활성화(디지털), RF 설정점(아날로그), RF 전달 및 반사 전력 피드백 신호(아날로그)가 전달됩니다.  RF 활성화 신호는 진공 밸브로 전송됩니다(  아래의 진공 밸브 인터록 참조). 다른 모든 신호는 RF 인터페이스 PCB로 전송됩니다(  아래 참조). IMN PCB는 또한 컨트롤러에 대기  센서(아날로그) 신호를 인터페이스합니다. 

  • RF 인터페이스 PCB(RFI): 이 인터페이스 카드는 RF 전달 모듈의 전면 하단에 있습니다. RFI PCB는 RF 활성화(디지털), RF 설정점(아날로그), RF 전달 및 반사 전력 피드백 신호(아날로그)와 같은 컨트롤러 신호를 인터페이스합니다.

  • RF 생성기: RF 생성기는 에처에서 최대 2.7m(9피트) 떨어진 곳에 있습니다. RFG와  에처 간의 인터페이스 연결은 두 개의 케이블로 구성됩니다. RF 케이블은 매칭 네트워크 측면의 위상/자기 검출기에 연결되고, 데이터 케이블은  RF 인터페이스 PCB의 J4에 연결됩니다. 데이터 케이블은 RF 설정점(아날로그에서 RFG로), RF 활성화 신호(디지털에서 RFG로), RF 전방 및 반사 전력 정보(아날로그에서 RFG로)를 전송합니다.

  • RF 미터: 상단 디스플레이에 두 개의 시간계가 장착되어 있습니다. 한 미터는 0으로 재설정할 수 있고(미터 근처의 버튼을 누름), 다른 미터는 재설정할 수 없습니다. 미터는 RF 인터페이스 PCB의 RF 활성화 신호에 의해 활성화되고 RF 켜짐 시간을 표시합니다.

  • RF 진공 인터록: 메인 진공 밸브 끝에 두 개의 스위치가 장착되어 있습니다. 하나는 NO로 연결되고 다른 하나는 NC로 연결됩니다. RF  활성화 신호(디지털)는 메인 진공 밸브가 완전히 열릴 때까지 이러한 스위치를 통해 비활성화됩니다. RF 활성화 신호는 IMN PCB에서  진공 밸브 스위치를 거쳐 IMN PCB로 다시 라우팅됩니다. RF 전원은 Chuck에 연결되어 플라즈마를 생성합니다.

     

    AW-901e Plasma Etch Sytem Options: 

    • Through-The-Wall configuration
    • Vacuum Pump: Customer recommended to provide.
    • Chiller: Chiller in lieu of house cooling water as defined in Facility Requirements, provides closed-loop cooling of upper and lower electrodes. Customer to provide Chiller(s).
    • GEM/SEC II functions


      AW-901e 플라스마 에칭 장비 시설:

      전기: 200-240 VAC 선택 가능 주파수(50/60Hz), 30A, 3선, 단상 및 2극. 고인러시 회로 차단기 필요(제공되지 않음).
      CDA: 공압용 CDA/N2 85 +/- 5 psig, 여과 및 건조., ¼” 표준 황동 압축형 피팅(Swagelok)
      반응기 통풍구/퍼지 및 밸러스트: 10 – 30 psig 여과 및 건조
      냉각수: 단일 채널 순환 냉각기, 증류수만 사용, 용량 2.8gal., 출구 압력: @ 40 psig, 최대 45 psig, 온도 범위: 0~80도 C, 유량: 40 psig에서 = 0.4 +/- .05GPM(1.5 +/- .2 LPM), 연결 호스는 80도에서 40 psig의 냉각수를 견뎌야 함. C. ¼” 튜빙을 사용합니다.
      가스:

      가스 1: 10 +/-5 psig +/- 5psig
      가스 2: 최대 10 psig +/- 5psig
      가스 3: 최대 10 psig +/- 5psig
      가스 4: 최대 10 psig +/- 5psig
      니들 밸브 청소(O2)= 10 +/- 5 psig 

      배기: 캐비닛 배기: 100 CFM(2.832 LPM) 최소 OD= 4.0”​


      애플리케이션

    • AW-901eRAW-903eR
      응용 프로그램
      • 실리콘 질화물
      • 도금 시드 층
      • 박막 저항기
      • 포토레지스트
        • 데스컴
        • 프리스트
      • 폴리이미드
      • 폴리이미드
      • 실리콘 산화물
        • 연락처/경로
        • 평탄화
      압력 범위(mT)0-10000-5000
      압력 제어225sccm UPC2000 sccm UPC
      엠에프씨
      • 50sccm 산소
      • 60sccm 아르곤
      • 25sccm CFCl3
      • 100sccm SF6
      • 15sccm 질소2
      • 50sccm CHF3
      • 15sccm SF6
      • 200 sccm He
      상부 전극
      • 가스입구 및 배출구는 1개로 구성되어 있습니다
      • 429개의 입구 구멍(0.031 직경)
      • 120개의 배출구(직경 0.062)
      • 냉각수는 외경 주위로 흐릅니다.
      • 양극산화 처리되지 않음
      •  가스 유입구와 배출구는 별도의 부품으로 구성되어 있습니다.
      • 593개의 입구 구멍(직경 0.008~0.016)
      • 60개의 배출구(0.130 직경)
      • 냉각수는 샤워기 헤드를 통해 외부로 흐릅니다.
      • 샤워헤드는 양극산화 처리되어 있습니다(배기 링은 그렇지 않습니다)
      핀 길이(인치)1.792.125
      물 순환기11 또는 2
      웨이퍼 링알류미늄
      • 세라믹(알루미나 99.5%)
      • 성벽화
      척에 RF 케이블다른 길이(26.25인치)다른 길이(16인치)
      전극 간격(mm)386
      하부 전극양극산화 처리되지 않음, 평면 정렬되지 않음 양극산화, 평면 정렬

 

 

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