RPS 微波等离子刻蚀系统及工艺技术

本项目开发了远端自由基等离子体的真空刻蚀系统和硅基光学元件加工工 艺技术和方法，有效地提高了中大口径光学元件损伤层快速去除等离子体加工工 艺技术，并在硅基半导体加工方面展开了应用。 在大型强激光光学系统以及激光武器系统中，需要大量中大口径脆硬光学元 件。例如：蓝宝石、碳化硅等高脆硬光学材料，其加工精度要求高、韧性低，加 工过程中极易产生破碎和裂纹，加工难度极大，一直是制约我国高功率强激光装 置发展的瓶颈。 等离子体刻蚀技术被认为是可能高效率去除硅基脆硬光学元件损伤层最有 效的方法，具体工程实践中，真空等离子抛光技术，大气等离子体加工技术等在 对元件表面和亚表面缺陷层消除方面，具有极高的工作效率。但前者受到电极尺 寸影响，无法实现大尺寸加工，后者则存在严重的温度效应，本成果基于自由基 远端等离子源技术，利用自由基等离子体实现硅基光学材料和半导体材料高效、 低温、大面积去除。 针对光学系统中光学元件损伤层去除问题、半导体器件加工中元器件微刻 蚀，本成果采用德国远端等离子体技术，将等离子体放电产生等离子体与含氟活 性气体作用，使后者激发活化，基于等离子体密度控制手段，产生大量自由基， 在真空气体流导作用下，可实现 300mm均匀刻蚀，由于自由基等离子体中实际 等离子体密度非常低，可以保证在刻蚀过程中无物理溅射，无温升，确保不产生 新的损伤和热伤害，可以用光学平板显示、光电微器件制造、光学制造等方面。

关键技术： 1) 自由基离子体加工装置技术； 2) 自由基等离子体加工工艺技术； 3) 离子束辅助等离子体加工技术； 4) 脆硬难加工光学元件超精密加工工艺流程 技术指标： 1) 硅基薄膜及各类硅晶体材料刻蚀速率1~90μm/min.加工刻蚀面积最大Φ 300mm，刻蚀均匀性≤5%；硅晶片刻蚀速度常规控制在 10μm/min 2) 金属材料刻蚀速率最高可达 0.5μm/min. 3) 反应气体SF 、CF 、NF 、F 、O 、H ；载气：N , Ar, He 6 4 3 2 2 2 2