Tegal 901e 干法刻蚀系统概述:
TEGAL 901e等离子/反应离子刻蚀系统是全自动单片等离子刻蚀设备，可以用于3″, 4″, 5″, 6″圆片的多晶硅氮化物刻蚀。该系统应用于制造流程中，将光刻胶形成的图形转移到器件上，成为构成器件成品的永久部分。众所周知，使光刻胶生成图形的工艺流程是光刻，而将光刻胶图形转移到永久层上的工艺流程是刻蚀。
半导体器件生产中使用的材料，可以通过干法或湿法两种方式进行刻蚀。在湿法刻蚀中，需要刻蚀的材料与可以溶解该材料的液体接触。暴露在溶剂中的材料被溶解去除，而被光刻胶遮盖的材料保留下来成为永久图形。干法刻蚀，又称作等离子刻蚀，使用反应性混合气体取代液体溶剂，从而达到相同的图形转移效果。相比于湿法刻蚀，干法刻蚀能够更好的控制特征尺寸的变化，从而将尺寸更小的图形转移到永久层。如今的半导体工业需求，使大多数图形转移步骤必须使用干法刻蚀。随着半导体器件变得更密集和快速，由湿法刻蚀向干法刻蚀的转变将继续。干法刻蚀系统氛围两大类，批量刻蚀机和单片刻蚀机。批量刻蚀系统可以同时刻蚀多个圆片，而单片刻蚀系统每次只能处理一片。TEGAL 901e等离子/反应离子刻蚀系统是单片刻蚀设备。
 
晶圆传入Tegal 901e反应腔后，将通入混合气体。混合气体在射频电磁辐射作用下变得具有活性。活性混合物，或称作等离子体，会将未被光刻胶覆盖的材料刻蚀掉。刻蚀工艺在合适的时间停止后，应腔中的晶圆被取出，然后送入新的一片。如此循环。
等离子刻蚀系统在刻蚀过程中的主要机理如下：射频能量使低压混合气体中的自由电子加速。加速后的电子与气体分子碰撞，产生几种新的粒子团。若气体分子解离，形成自由基。自由基不带有净电荷，是具有化学活性的分子碎片，与圆片表面接触后发生化学反应，生成易挥发的生成物。气体分子也可能被离子化，产生带有净电荷的分子碎片，并受到反应腔内的电场作用。离子被加速后到达圆片表面，能够提供足够的能量引起圆片表面和气体基团反应，或圆片表面与中性的气体粒子团反应。这将对圆片表面的材料起到刻蚀的作用。最终，气体分子将从加速电子中获得能量而被激发，放射出光子，产生等离子体的特征辉光。
TEGAL 901e等离子/反应离子刻蚀设备的配置，利用了等离子体的特征来刻蚀不同的薄膜，并且针对特定薄膜的刻蚀进行了优化，能够使用多种工艺气体执行多步刻蚀的工艺菜单。一种光电检测系统可以判定刻蚀是否完成，从而结束刻蚀工艺。
针对Tegal 901e，Allwin21提供独有的升级套件，包括：先进的AW-900系统软件，触摸屏操作界面或17″液晶显示器，装有软件的全新PC控制器和全新的主控板。新的控制系统提升了整机的操控性。升级后的等离子/反应离子刻蚀系统通过精确的控制，获得了更高的可靠性。可选的集成机械手传片系统更加稳定，故障率更低，可以提供更好的圆片传送

Tegal 901e干法刻蚀系统主要特点:. 

Tegal 901e干法刻蚀系统基本配置：
1. 腔体
Tegal 901e 腔体采用了二极管反应腔设计。腔体处于接地状态，在系统中起阴极的作用，载片台起阳极的作用。Tegal 901e反应腔上下表面之间的间隙是38mm，而903系统为6mm。
压力控制系统的真空阀为反应腔体提供低压，这是产生等离子体的第一步。气体配送模块通入工艺气体。射频加载到电极（载片台）上，两个电极之间的电压差促使了等离子体的产生。一根蓝宝石杆和光纤将腔体内的光信号送到终点检测模块，对等离子体进行光学评估，其特征取决于气体化学特性、压力和所用射频功率。铝制的腔体接地，而载片台连接到射频源的正极。
2. 交流电模块
配电模块的交流电源送入交流电模块（ACM），进而分配到系统内的DC电源模块，控制器和射频源模块。该模块主要由以下几部分组成：
·         初级交流电源插头，主电源为200~240V，20A
·         电源滤波器
·         24V交流变压器，为联锁装置和交流继电器供电
·         2个交流115V，2A维修输出口（在模块前部）和1个给外部设备供电的交流接线端子
·         断路器和接触器，控制设备内其它模块的电源
3. 直流模块:
直流模块将交流模块提供交流电（200V以上）转换为直流电，并通过直流电源分配板配送到终点检测板、气体/压力接口板、匹配网络接口板（IMN）、前面板显示板、收片接口板（若可用）、送片接口板（若可用）、滑梭接口板（若可用）、温度接口板、自动射频匹配网络电路板等。
4. 终点检测/光学发射
射频启动时，等离子体开始出现，并且产生“离子化颗粒”。被激发的分子会以光子的形式释放能量。反应腔内被激发的粒子，决定了辐射光谱的频率或波长特征。通过监控刻蚀剂浓度的减少或刻蚀副产品的增加，可以确定工艺终点，并且可以存储数据以便进一步分析。为准确检测到工艺终点，需要对刻蚀工艺菜单中的各个参数进行设置。工艺工程师调整不同工艺菜单的参数，以确定达到想要的终点检测效果。
光敏二极管终点检测电路板上有监控刻蚀工艺并确定刻蚀终点所需要的数字和模拟电路。这部分电路可以监控两个单独的光敏二极管和正负直流偏置。这两个光敏二极管，A单元和B单元，是完全相同的。硅基的光电二极管是宽频带的光探测器，因此需要滤光器来协助完成对特定波长的光的发射强度检测。终点检测板的设计，可以接收两个单元中任意一个的滤光信号。不过，为保持一致，我们需要标准的滤光器位置。通常，负向的发射在A位置，正向在B位置。在工艺工程师确定工艺终点和分析刻蚀问题时，光学信号是非常有效的工具。从光敏二极管获得的信号，可以通过系统软件进行分析，并显示在系统屏幕上和图表记录器（选件）中。
5. 气体配送模块
气体配送模块控制所有的工艺气体，根据需要将工艺气体通入腔体。控制电脑确定每种气体通入的时机、流量和持续通入的时间。系统使用质量流量计控制气体流量，根据您的需要，最多可以配送4路工艺气体。此外，还有一路手动调节的清洗气体（O2），用于等离子清洗。
6. 压力/真空
从前面看过去，在基板上方左侧有几个关键的部件组成了压力真空模块。
·         容压计：模拟器件，直流0~10V=0~10Torr。压力计被加热到40℃以保持输出信号稳定，不受环境温度影响。在对容压计进行零点调节前，必须经过4小时的预热。
·         大气传感器：模拟器件，直流5V~0V =0Torr~760Torr，无需调节
·         测试点：有两个不同的真空接口：VCR接口和Ultra Torr接口，可以通过拨动前显示面板（90Xe）上的开关手动启用接口。
·         压力控制器：UPC通过控制流入真空泵前级管线的N2流量来控制反应腔内的压力，从而达到压力设置点。反应腔和压力设定值输入压力控制器。
·         真空阀：真空阀用于隔离腔体和真空泵，通过KF-40法兰安装在真空泵和腔体之间1.5英寸直径的管道上，由一路被电磁阀控制的压缩空气（80psi）驱动。一个小气动阀和¼ 英寸管路构成旁通回路，用于初抽功能。两个阀门接受相同的气动信号，不过为了实现初抽功能，通入主阀的气体被调节到约12~17秒后才能使主阀完全打开。在主阀末端安装了两个开关，一个接为常开模式，另一个接为常闭模式。在主阀完全打开之前，射频启动信号无效。
·         真空泵接口：位于设备左后方，是一个KF-40真空法兰
7. 射频传输
射频传输模块位于机柜的前方中间位置，通过一个可折叠的面板能够很方便地操作。打开片架升降台之间的上面板就可以操作用于打开折叠面板的手柄。松开开关面板顶端的5/32的凹头螺钉就可以打开上盖板。
射频传输模块负责控制射频源产生射频能量，并将其输入到工艺腔。射频传输模块主要由以下器件和子模块组成：
·         匹配网络：匹配网络位于射频传输模块的左侧。它可以自动调节两个电容，将反应腔的可变阻抗匹配到射频源的输出阻抗（50欧）。目前，匹配网络并未与系统控制器相连接。自动匹配功能由安装在匹配网络侧面的自动调谐电路板单独控制。射频信号在进入匹配网络前先通过安装在匹配网络的侧面相位/幅度检测器，输出一个直流信号到自动调谐电路板，其幅度与反射功率成比例。自动调谐电路板调节匹配电容，使相位/幅度检测器输出减小。匹配网络模块内部的直流偏置检测电路，通过模块背部的BNC接头将信号输出到终点检测电路板。
·         直流偏置原理：从电学的角度讲，反应腔类似一个电容器。腔体和下电极构成了电容的两个极板。上电极处于接地状态，而下电极处于射频电位。上电极（腔体）比下电极大，具有更大的表面积。电子不具有质量，在射频信号极性为正时，基本上所有的电子都向下电极移动。相反的，当射频信号极性为负时，电子将向上电极（腔体）移动。由于到达较小的下电极和较大的上电极的电子数量一致，下电极上的电子密度要比上电极大的多。因此，下电极对地带有净负电荷，一个负的直流偏置。因为上、下电极尺寸不同而致使下电极出现直流电位。如果下电极经过阳极氧化处理，直流偏置就不会出现在检测电路上，因为阳极氧化层（Al2O3）是绝缘体。注意，陶瓷腔体配件也是Al2O3.如果直流偏置出现在装了有阳极氧化层的下电极的系统中，说明阳极氧化层出现了损伤，虽然这不一定对工艺结果造成不利影响。
·         匹配网络接口板（IMN）：IMN电路板没有安装在射频传输模块中，但与之相连。数据扁平电缆从主控板连接到IMN板，用于传输射频启动信号（数字信号）、射频设定值（模拟信号）、正向和反相功率反馈信号（模拟信号）。射频启动信号送入主阀（参考下文中的真空阀联锁内容）。所有其它信号则被送到射频接口板（参考下文）。IMN电路板还提供了大气传感器信号（模拟信号）到控制器的接口。
·         射频接口电路板（RFI）：位于射频传输模块的前方底部，为下列控制器信号提供了接口：射频启动信号（数字信号）、射频设定值（模拟信号）、正向和反相功率反馈信号（模拟信号）。
·         射频发生器：射频发生器距离刻蚀机2.7米（9英尺）。射频发生器与刻蚀机之间的接口连接有两根电缆：射频电缆连接到匹配网络侧面的相位/幅度检测器，数据电缆连接到射频接口板的J4。数据电缆传输了下列几个信号：射频启动信号（到发生器的数字信号）、射频设定值（到发生器的模拟信号）、正向和反相功率反馈信号（从发生器输出的模拟信号）。
·         射频计时器：在上显示面板上装有两个计时器。一个可以重新置零（按表头旁边的按钮），另一个则不可以。这两个计时器由射频接口板上的射频启动信号触发，显示了射频加载的时间。
·         射频真空联锁：在主阀末端装有两个开关，一个接为常开模式，另一个接为常闭模式。在主阀完全打开之前，射频启动信号无效。射频启动信号由IMN电路板产生，经过真空阀开关后回到IMN电路板。射频连接到载片台上，用来产生等离子体。

Tegal 901e干法刻蚀系统选件：
Tegal 901e干法刻蚀系统应用：