刻蝕界的“手術(shù)刀” ——科爾摩根 KBM 系列直驅(qū)方案

文:文 / 科爾摩根應(yīng)用工程師 張智勇2025年第六期

導(dǎo)語:在半導(dǎo)體制造的精密世界里,每一個納米級的誤差都可能決定芯片的成敗。刻蝕技術(shù)作為微電子器件制造的核心工藝,對精度的要求已達(dá)到極致——0.002mm的微小位移、0.001mm的重復(fù)定位精度,這些看似不可能的技術(shù)指標(biāo),正是現(xiàn)代電子產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)的“基石”。

  1 微納制造核心工藝

  微納制造工藝的工作原理通常是通過將化學(xué)物質(zhì)(例如氣體、液體或等離子體)引入反應(yīng)室,并在材料表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),從而逐漸去除所需的材料,可以用于制造微電子芯片中的晶體管、電路連接、光掩膜以及其他微細(xì)結(jié)構(gòu),是制造微電子器件、集成電路和其他微納米器件的關(guān)鍵設(shè)備。

  蝕刻機(jī)在半導(dǎo)體制造、納米技術(shù)研究和微電子工業(yè)中被廣泛的應(yīng)用,它們對于制造先進(jìn)的電子器件和集成電路至關(guān)重要,能夠?qū)崿F(xiàn)高度精確的微米級或甚至納米級加工。不同類型的蝕刻機(jī)可使用不同的蝕刻方法,包括濕法蝕刻、干法蝕刻和等離子體蝕刻等,以適應(yīng)不同材料和加工需求。

  2 濕法蝕刻技術(shù)應(yīng)用

  濕法蝕刻(Wet Etching)是通過將腐蝕性的液體化學(xué)溶液(通常是酸或堿)接觸到材料表面來去除材料的一種方法。這種方法適用于不同類型的蝕刻液和工藝參數(shù)通常用于不同的材料,包括金屬、半導(dǎo)體、絕緣體、光學(xué)玻璃和陶瓷等。濕法蝕刻的速度相對較慢,濕法蝕刻在制造微米級和納米級結(jié)構(gòu)以及微電子器件中具有廣泛的應(yīng)用范圍。

  一般來說,客戶對刻蝕技術(shù)有較高的要求,主要包括均勻性和加工精度兩大技術(shù)指標(biāo)。

  (1)均勻性(Uniformity)

  均勻性表示在樣品表面的不同區(qū)域上蝕刻速率的一致性,確保加工后的樣品具有一致的特性至關(guān)重要。

  (2)加工精度(Accuracy)

  加工精度表示蝕刻機(jī)可以實(shí)現(xiàn)的最小加工尺寸,對微細(xì)結(jié)構(gòu)的制備和加工的精確性至關(guān)重要。

  為滿足客戶的要求,刻蝕機(jī)電機(jī)軸的運(yùn)動控制性能至關(guān)重要,尤其是對于豎直方向控制樣品或工作臺在蝕刻過程中的移動性能??蛻粢话阋筮\(yùn)動每次位移在0.002mm~0.1mm之間,速度在0.02~0.1mm/s,重復(fù)定位精度在0.001mm以內(nèi),以確保所需的加工效果。

  3 科爾摩根直驅(qū)方案

  針對客戶在均勻性和加工精度方面的高要求,科爾摩根提供的KBM系列無框力矩電機(jī)直驅(qū)方案能夠精準(zhǔn)滿足客戶的這兩大需求。

  (1)位置控制

 ?、貯KD伺服驅(qū)動器擁有16K的電流環(huán)刷新周期和8K的速度環(huán)刷新周期;

  ②伺服系統(tǒng)采用BiSS-C協(xié)議反饋裝置, 分辨率高達(dá)100nm,能夠?qū)崿F(xiàn)微米級別的位置控制,確保加工過程中樣品的位置變化極小;

 ?、郾WC了工作臺或樣品在蝕刻過程中位置控制的卓越精確度。

  在實(shí)際運(yùn)動中,每次位置指令變化20um,運(yùn)動過程中最大的位置偏差控制在0.5um以內(nèi),確保了加工的高精度和高穩(wěn)定性。

  (2)振動噪聲抑制技術(shù)

  蝕刻機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動部件和軸承的設(shè)計和質(zhì)量會直接影響加工精度,剛性和穩(wěn)定性較高的機(jī)械系統(tǒng)通常能提供更高的加工精度,但運(yùn)動控制系統(tǒng)有時候面臨噪聲或外部振動,這些噪聲和振動可以導(dǎo)致機(jī)械部件、材料移動或變形,進(jìn)而影響加工精度。因此,科爾摩根采用振動和噪聲抑制技術(shù),以減小運(yùn)行噪聲和消除振動,使運(yùn)行更加穩(wěn)定,滿足了客戶在刻蝕加工過程中的需求,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的加工。

  高性能伺服調(diào)諧器(PST)可快速、輕松調(diào)諧系統(tǒng),不管是簡單抑或復(fù)雜的負(fù)載,PST中的高端技術(shù)都將實(shí)現(xiàn)高性能和高穩(wěn)定性;同時它還能收集頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)(波德圖),這些數(shù)據(jù)可用于高級分析。

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