Контакт

По мере того как передовые производственные технологии продолжают стремиться к повышению точности, ужесточению контроля процессов и расширению совместимости материалов, технологии травления также развиваются соответствующим образом. Криогенное травление, благодаря точному контролю температуры камеры и подложки, обеспечивает стабильную и воспроизводимую обработку даже на нанометровом уровне. Оно стало критически важным процессом в производстве полупроводников, изготовлении фотонных устройств, производстве МЭМС и научных исследованиях.

Что такое криогенное травление?
Криогенное травление — это процесс плазменного травления, выполняемый при сверхнизких температурах, обычно от –80 °C до –150 °C или ниже. В процессе подложка поддерживается при стабильной глубококриогенной температуре, что позволяет продуктам реакции образовывать контролируемый пассивирующий слой на поверхности материала. Этот механизм значительно повышает точность травления и управляемость процесса.

Основные механизмы включают:
* Подавление бокового травления: улучшенная пассивация боковых стенок обеспечивает более прямые и вертикальные профили.
* Улучшенная однородность реакции: более низкие температуры уменьшают колебания скорости реакции, улучшая структурную стабильность.
* Превосходное качество поверхности: уменьшенная шероховатость поверхности обеспечивает высокую производительность оптических и чувствительных электронных устройств.

Основные преимущества криогенного травления
1. Возможность получения высокого соотношения сторон

Криогенное травление позволяет получать чрезвычайно высокие соотношения сторон с вертикальными боковыми стенками, что делает его идеальным для глубокого травления кремния, микроканалов и сложных структур МЭМС.

2. Отличная стабильность и воспроизводимость процесса

Контроль глубококриогенной температуры стабилизирует скорость травления, поддерживая производственные условия, требующие строгой согласованности от партии к партии.

3. Широкая совместимость материалов

Криогенное травление подходит для широкого спектра материалов, включая:
* Кремний
* Оксиды
* Нитриды
* Некоторые полимеры

* Фотонные материалы, такие как ниобат лития (LiNbO₃)

4. Снижение повреждения поверхности

Меньшая ионная бомбардировка минимизирует образование дефектов, что делает процесс хорошо подходящим для оптических компонентов, инфракрасных детекторов и высокочувствительных микроструктур.

Основные компоненты криогенной системы травления
Типичная криогенная система травления состоит из:
* Криогенной камеры и охлаждаемого электродного столика для стабильной работы при сверхнизких температурах
* Источника плазмы (ВЧ/ИСП) для генерации высокоплотных реактивных частиц
* Системы контроля температуры (охлаждающего оборудования) для поддержания стабильного технологического режима
* Системы подачи газа, поддерживающей такие газы, как SF₆ и O₂
* Системы управления с обратной связью, координирующей температуру, давление, мощность и расход газа
Среди этих компонентов производительность системы контроля температуры является ключевым фактором, определяющим долгосрочную стабильность и повторяемость процесса.

Термическая координация в процессах микро- и нанопроизводства
В практических процессах микро- и нанопроизводства криогенные системы травления часто используются совместно с системами лазерной микрообработки. Типичные области применения включают формирование сквозных отверстий в стекле, изготовление фотонных устройств и маркировку пластин.

Хотя их термические задачи различаются:
* Криогенное травление требует поддержания пластины при сверхнизких температурах
* Лазерные системы требуют поддержания лазерного источника в узком диапазоне рабочих температур, близких к комнатной
Оба процесса требуют исключительной температурной стабильности.
Для обеспечения стабильной выходной мощности лазера, качества луча и долговременной стабильности обработки обычно используются высокоточные лазерные чиллеры с водяным охлаждением. В приложениях с использованием сверхбыстрых лазеров часто требуется точность контроля температуры ±0,1 °C или лучше (например, ±0,08 °C).

В реальных промышленных и исследовательских условиях чиллеры с постоянной температурой, такие как сверхбыстрый лазерный чиллер TEYU CWUP-20 PRO с температурной стабильностью ±0,08 °C, обеспечивают надежный термический контроль во время длительной работы. Вместе с криогенными системами травления эти прецизионные чиллеры образуют полную и скоординированную систему управления температурой для микро- и наномасштабного производства.

Типичные области применения
* Криогенное травление широко применяется в:
* Глубоком реактивном ионном травлении (DRIE)
* Изготовлении структур фотонных чипов
* Производстве МЭМС-устройств
* Обработке микрофлюидных каналов
* Создании прецизионных оптических структур
* Нанопроизводстве на исследовательских платформах
Все эти области применения требуют строгого контроля вертикальности боковых стенок, гладкости поверхности и стабильности процесса.

Заключение
Криогенное травление — это не просто снижение температуры. Это обеспечение стабильных, точно контролируемых температурных условий, которые позволяют достичь уровня точности и стабильности, выходящего за пределы возможностей традиционных процессов травления. По мере развития полупроводниковых, фотонных и нанотехнологий криогенное травление становится незаменимым базовым процессом, а надежные системы контроля температуры остаются основой, позволяющей ему работать с максимальной эффективностью.