作為微納加工領域的核心設備,
反應離子刻蝕機(RIE)的精準性源于其“化學作用與物理作用協(xié)同”原理——這一原理打破了傳統(tǒng)刻蝕技術“精度不足”或“效率低下”的單一局限,通過雙重機制的深度融合,實現(xiàn)對材料的高精度、高選擇性刻蝕,成為集成電路、MEMS等制造領域的關鍵支撐。?
從原理的核心環(huán)節(jié)來看,反應離子刻蝕機的工作流程可分為“等離子體生成-化學反應刻蝕-物理離子轟擊-產(chǎn)物脫附”四步。第一步,設備將特定工藝氣體通入密閉的真空反應腔體,通過射頻電源向腔體施加電場;電場能量使氣體分子電離,形成由活性自由基、電子、正離子構成的等離子體——這種“物質(zhì)第四態(tài)”具有高化學活性,為后續(xù)刻蝕提供基礎。?
第二步是“化學反應刻蝕”。等離子體中的活性自由基會快速擴散至待刻蝕材料表面,與材料原子發(fā)生特異性化學反應:例如,氟自由基與硅反應生成易揮發(fā)的SiF?氣體,氯自由基與鋁反應生成AlCl?氣體。這一步的關鍵在于“選擇性”——通過選擇適配的工藝氣體,可確保活性自由基僅與目標材料反應,而不損傷表面的掩膜層,從而實現(xiàn)圖形化刻蝕。?

第三步是“物理離子轟擊”,這是反應離子刻蝕機區(qū)別于普通等離子體刻蝕機的核心。在射頻電場作用下,等離子體中的正離子會被加速并垂直轟擊材料表面:一方面,離子的沖擊力能打破材料表面的化學鍵,輔助活性自由基與材料的反應,提升刻蝕速率;另一方面,垂直方向的轟擊可嚴格控制刻蝕方向,避免傳統(tǒng)濕法刻蝕中橫向腐蝕的問題,實現(xiàn)各向異性刻蝕,滿足微納器件對精細圖形的要求。?
最后一步是“產(chǎn)物脫附”。化學反應生成的氣態(tài)產(chǎn)物會在真空系統(tǒng)的抽氣作用下,快速從反應腔體中排出,避免產(chǎn)物附著在材料表面導致刻蝕中斷或精度下降。整個過程中,化學作用保證了刻蝕的選擇性和效率,物理作用保證了刻蝕的精度和方向性,二者協(xié)同形成“1+1>2”的效果——例如在集成電路制造中,該原理可實現(xiàn)線寬5nm以下的圖形刻蝕,刻蝕深度均勻性控制在±3%以內(nèi)。?
我們的反應離子刻蝕機系列通過對原理環(huán)節(jié)的精準把控,優(yōu)化了射頻電源的功率穩(wěn)定性、腔體的真空度控制、氣體流量的精準配比系統(tǒng),確保每一步工藝都符合原理設計的狀態(tài),為客戶提供穩(wěn)定、高效的微納刻蝕解決方案,助力器件制造的技術突破。?