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专家介绍

许多行业都在为自己发现微波和等离子体技术--加快工艺流程,使其更加精确,使其更加节能。作为全球领先的制造商,我们的专家是发展的源头。访问MUEGGE博客,深入了解未来的能源解决方案是由什么组成的。
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“能源到X”(Power-to-X)应用 / 半导体 / 微波技术 用于绿色技术的“双等离子线(DUO-PLASMALINE)”:始终先人一步的产能
双等离子线(DUO-PLASMALINE)系统如何助力您的可持续能源应用 人人都愿在一个更健康的星球上生活!各行业的创新者都在致力于更可持续的明天。在绿色技术的效率、质量和可扩容性等诸多方面,仍有改进的空间——特别是有关零排放汽车电池和柔性光伏板的技术。 Muegge公司的基于微波驱动的双等离子线(DUO-PLASMALINE)系统,应用于可持续能源生产/储存领域的表面处理和改性,提高了创新者们的竞争力。 想了解这项技术的原委,这篇专家评论将告诉您,双等离子线(DUO-PLASMALINE)系统如何实现了高自由基密度、大面积处理区上的等离子体高度均质性、以及升级的便利性。 1. 均质等离子体的产生:其他系统做不到 微波等离子体在低压条件下的激发,基于微波电场内自由电子的加速。理想状态下,气体电离一旦形成,电子就会相互碰撞、与中性粒子和带电物质碰撞,产生雪崩效应,从而形成等离子体。真空腔体工作压力是该过程一个重要参数:低压下,加速自由电子的平均自由行程,明显小于真空腔体的尺寸,并形成了非平衡等离子体,其特点是常温环境下的中性粒子、离子和由“热”加速的自由电子。当真空腔体内的压力进一步降低,使自由电子的平均自由行程与真空腔体尺寸相当时,自由电子与真空腔壁的碰撞概率显著增加,从而抑制对生成和保持等离子体至关重要的雪崩效应。 “错误的降压/增压方式,可能会抑制等离子体的生成与保持。” 另一方面,增压将把能量转移到中性粒子和离子等重粒子,致使等离子体逐渐热化。因此,等离子体的整体温度升高。另一方面,如果微波能量恒定但粒子密度增加,比如气体流量增加,则激发能量将不足以保持等离子体。 在恒定压力下电子密度的增加,将会抑制微波传播。在所谓的临界密度下,微波不再能穿透等离子体并被反射,此时的等离子体的作用就是一个导电壁。 注: 临界密度与电磁波频率的平方成正比。 2. 提高产能和轻松升级的解决之道——双等离子线(DUO-PLASMALINE) 基于上述原理,很多微波等离子体源的构想,就是把微波等离子体典型的高自由基密度这一高效优势利用起来。然而,由于特定的驻波模式的形成、以及微波的真空波长可能会与待处理材料的几何尺寸相同,这可能导致基板表面的等离子体处理不均匀。为处理大面积基板,微波等离子体源的比例放大是一个挑战。双等离子线(DUO-PLASMALINE)这种微波等离子源,以及基于多个双等离子线(DUO-PLASMALINE)的等离子阵列,完美应对了这个挑战。 3. 提高您的产品质量——产生均质等离子的双等离子线(DUO-PLASMALINE) 双等离子线(DUO-PLASMALINE)是一种低压微波等离子体源。等离子体仅由微波激发,即没有其他磁场影响。简言之,双等离子线是一种由微波激发的反向荧光管:沿着真空腔体安装同轴线,即由从相对两端的微波供电的导电材料,形成微波能传输线(天线)。在真空腔体内,外部同轴导体由玻璃、石英或陶瓷制成的介电管代替。介电管的内部为常压,而外部,即真空腔体则处于低压,最好在 10 帕和 1000 帕之间。微波可通过介电管、传播到低压区的真空腔内。当微波场强超过击穿场强时,在双等离子线两端、其外部同轴导体被介电管所取代的低压区会引发放电。双等离子线两端形成的短等离子“管”是导电介质,替代了缺位的外部同轴导体功能。增加微波功率,等离子体则从两端沿介质管延伸,直到形成轴向均匀的等离子体——见图1。 图 1:在双等离子线低压微波等离子体源周围形成的轴向均匀等离子体 [1] …
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人工钻石生长 / 半导体 / 微机电系统 去除黑碳和有机残留物
返工和去除碳基材料–不仅仅是半导体制造商面对的挑战 碳基材料的沉积在半导体工业中起着重要作用。 没有相应的光刻胶,就无法进行光刻。 碳基材料的无残渣清洗一直是、未来也是一种挑战。随着行业向先进材料的发展——如低k材料,碳掺杂的氧化物,类金刚石碳(DLC),金刚石——挑战将越来越大。 随着沉积金刚石和实验室生长金刚石市场的持续增长,拥有合适的工具清除残留的黑碳而不损坏金刚石结构至关重要。 微波等离子体–各向同性清洁意味着轻柔高效的清洁 RF-等离子体的固有性质,使基底暴露于与等离子体能量相互作用之中。离子朝基板加速,导致物理损伤并污染要清洁的材料。去除钻石上的黑碳时,微小的RF偏压就会损坏晶体结构,因此导致不可逆的变色。相反,微波辅助等离子体系统能够快速、高效地清洁,且不会对基板造成影响。1  使用MUEGGE的微波辅助等离子体系统,转移到基板的能量极低,没有离子释放到工艺腔中。结果,基板保持不变,起到作用的清洁机制是与黑碳或其他碳基残留物的化学反应。由于该反应是纯各向同性的,因此无需将残留物直接暴露于等离子体,这对于任何3D结构(如MEMS或MMS)极为有利。   1 Amorn THEDSAKHULWONG和Warawoot THOWLADDA。 金属,材料和矿物杂志。 Vol.18 No.2 pp.137-141,2008年 MUEGGE的解决方案– STP产品系列 MUEGGE STP Tools -微波辅助等离子体有效利用能量,形成高反应性中性粒子——自由基。 没有离子释放到工艺腔中,不会造成衬底的损坏或污染。 因此,微波辅助远程等离子体系统非常适合去除钻石或DLC上的黑碳。 …
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人工钻石生长 / 半导体 / 微机电系统 / 微波技术 / 汽车工业 微波(等离子)工艺中的反射功率
“反射功率,是指微波功率中未被耦合到工艺中并返回到发生器的那部分功率。在微波工艺中,它是用于评估微波能量转移到材料中的效率的重要参数。本文将介绍反射功率值的含义,哪些参数会影响微波的反射以及如何最小化反射功率。 微波等离子体系统的优点之一是,与RF(射频)等离子体系统不同,反射功率不会造成任何直接损害,并可用于工艺优化。 微波(等离子)系统的说明 在下面的示例中,采用大气燃烧器模型来描述典型的微波等离子体系统。 图1:微波系统的功能模型,包括(1)微波发生器; (2)隔离器; (3)3销钉调谐器; (4)大气燃烧器(代表任意一种应用) 由高压电源(通常是开关电源)驱动的微波发生器通过磁控管产生微波功率;在图1中,频率为2.45 GHz。 隔离器是一个两端口设备,允许微波功率通过微波发生器传输到负载,但如果反射功率发生,则不能返回到磁控管/发生器。它最常见的用途是保护磁控管免受反射功率可能产生的破坏性作用。在隔离器的入口处,反射功率(通常是由吸收微波能力差的负载产生)被转移到完美匹配的水负载并吸收,作为热量散发到循环水中。 三销钉调谐器是一个可选组件,通过使磁控管的阻抗与负载(例如,等离子)的阻抗相匹配,从而为系统提供更宽的工艺窗。对于动态大的工艺,自动调谐器很有用。但是,如果工艺参数变化很小,即对于微波耦合是稳定的,则从工艺之初就可以永久匹配阻抗。在这种情况下,可以通过独立的、固定的调整元件进行匹配。 常压等离子源(APS)代表的负载 阻抗不匹配导致的反射功率 根本原因 当等离子系统的组件(即微波发生器和等离子源)匹配不正确时,总会产生反射功率。在微波工艺中,波导几何形状改变、传输线路几何形状(同轴导体,直波导等)改变会造成匹配不正确。工艺腔中介电负载的变化也会导致匹配不正确。因此,微波耦合可以因工艺的材料、蒸汽、等离子体起辉、温度、压力等变化而变化,则需要调节阻抗匹配以减小反射功率。这些变化越突然,用单个匹配元件补偿不匹配的难度就越大。 所有这些效应都可以通过阻抗匹配来解释,并可通过史密斯图可视化。可以为发生器和负载分配(取决于频率)复合阻抗,并通过一个复合匹配网络进行匹配。匹配网络由理想的无电阻电感和电容构成。在图1的情形中,就是调谐器的三个调谐销钉,可调节其在波导中的不同深度。 对微波工艺的意义 由于有隔离器作为保护元件,对于微波应用中的硬件,产生反射功率并不是什么主要问题:反射功率被隔离器的水负载吸收并转化为热量,即便反射功率达到微波发生器功率的100%。 反射功率通常是在隔离器上测量,因此,使用者能计算出负载吸收了多少功率。 通常,微波工艺应在反射功率的最小值下运行,以便使工艺效率最大化。 对RF(射频)工艺的意义 微波频率相比,RF等离子在较低的频率下工作(如13.56 MHz对于2.45 GHz),因此在RF等离子工艺中无法使用隔离器,这样一来反射功率就变得至关重要。 …
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半导体 微波及腔室清洁
电介质沉积后的腔室清洁-各向同性微波等离子体应用案例 沉积是半导体生产的支柱之一,它取决于受控、可重复和清洁的环境。 沉积工艺的一个挑战是,沉积不但发生在基板上,而且发生在腔壁上。 微粒和脏污是一个持久的威胁。 因此,当临界尺寸在不断挑战物理极限时,对工艺腔室进行反复、彻底的清洁是确保沉积层质量的关键。 微波等离子体是从腔壁上去除这种厚沉积层的理想解决方案。 相比RF等离子体,微波(MW)等离子体的优势很不同:即使不直接暴露于等离子源,也可清洁腔壁,因为微波的独特性质。 微波等离子体——各向同性,快速清洁 进行腔室清洁时,其各向异性的RF等离子体并不理想。 离子轰击是RF等离子所固有的,因此,需清洁之物要直接暴露于离子源。 实际上,腔壁对离子源隐藏的部位会导致清洁不彻底、随后产生剥落、微粒和产能降低。 MW辅助等离子体清洁恰恰可以解决这一问题。自由基可到达腔室的隐藏和遮蔽部位,而RF离子源达不到这些部位。 Muegge远程微波等离子体解决这些问题 进行腔室清洁时,其各向异性的RF等离子体并不理想。 离子轰击是RF等离子所固有的,因此,需清洁之物要直接暴露于离子源。 实际上,腔壁对离子源隐藏的部位会导致清洁不彻底、随后产生剥落、微粒和产能降低。 MW辅助等离子体清洁恰恰可以解决这一问题。自由基可到达腔室的隐藏和遮蔽部位,而RF离子源达不到这些部位。 即使没有直接暴露于离子源,发生器中产生的自由基也会到达腔室并进行清洁。再没有不彻底的清洁,自由基可到达您腔室的边边角角。 直接裸露部位首先清洁,并保持避免进一步损害——与RF等离子体不同,RF等离子体的溅射会改变或损坏腔壁。 过蚀是安全的,因为清洗是化学性的。没有离子轰击,就不会损坏腔室和敏感设备(如电子卡盘)的干净部件。 Muegge的腔室清洁解决方案具有可持续性,并且节能。 所有能量都用于形成自由基,热负荷极小。 适用于广泛工艺 Muegge远程等离子清洁,适用于所有不用腐蚀性化学物的材料,如: 二氧化硅 …
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半导体 / 微机电系统 / 微波技术 / 汽车工业 3D模拟:简化组件开发流程
开发热加工设备时,原型机的测试和多次重复会耗费大量时间和资源。 3D仿真技术使您可以加快原型设计期、及时实施调整,同时提供详细而全面的视野以优化您的微波应用。了解我们在MUEGGE使用的原型机虚拟工具,为您的项目助力。 为您的项目选择理想的仿真方法 无需进行复杂的样品生产,3D仿真工具能够逼真而准确的展示您的功率需求、应用端尺寸和阻抗匹配。然而不是任何一种工具和方法对任何人都有用。为节省时间并获得最佳结果,请向专家咨询,分析您的微波产品材料特性,提出最适合您项目目标的仿真和分析变量。 采用高性能3D分析以实现最大速度和精度 不要在微波仿真工具的质量上打折扣:性能低劣的服务器结构或过时的系统,会让您从这项技术中获取的优势荡然无存。通过使用高性能的3D电磁分析软件,可以以最短的时间、最高的精度执行诸如3D设计、EM分析或优化电磁组件之类的工作。 MUEGGE的仿真可能性涵盖了广泛的应用领域,例如从简单的波导组件耦合分析,到复杂多模应用中场强分布的完整仿真,一应俱全。 可视化:从柔性纳米结构到工业混合应用 分析整个带有高频电路中分立元件的PCB板 高速(> 200um / h)完全去除光刻胶 高选择性,不改变底层 更多独到之处 图01:带有可变同轴过渡和WR975模式转换器的垂直功率分配器 利用混合仿真 通过结合单个应用器,获得用于放大工艺和扩充产能的综合数据。 这些混合仿真使您能以有效且简单的方式,来分析和虚拟化高频能量和附加电磁影响系统的复杂作用。这对于确定天线系统的效率因子或谐振器的加热性能至关重要。 图片02:带有可调同轴阻抗耦合器的4倍高功率组合器 采用3D过滤器结构作为EMV和员工安全的基础 得益于3D-HF结构仿真,可重复设计频率适配的微波滤波器系统,使应用设备在低泄漏、半开式连续运行。 通过对锁定结构进行连续的空间优化,我们能始终对微波或混合技术加热的多种应用的EMV阈值进行连续观察。 3D模拟:减少时间,提高质量 随后3D模拟将用于微波组件开发的直接步骤,从而适合最短的开发周期,而无需对复杂样品进行重复多次的、长时间测试。这对以极低开发成本快速调整产品而言,极具优势。咨询我们的专家,了解我们怎样为您的项目带来仿真能力——只需在LinkedIn上发邮件,致电或ping我们。 …
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半导体 / 微机电系统 高剂量植入(HDIS)后除胶
高剂量植入除胶(HDIS) 高剂量植入后的光刻胶去除,仍是半导体工业最苛刻的工艺之一。 面临的挑战是在不烧外壳的情况下去除外壳(或在植入过程中形成的硬化层)和柔软的光刻胶整体,并留下很难清除的碳化残留物。 能在低温下,控制硬化有机材料和未接触光刻胶的去除,是清洁的关键。 微波等离子体–最小热负荷,各向同性的抗蚀剂去除 由于RF等离子体的性质,它将基板暴露于相对多的带电物质(离子)中。这些离子在撞击表面时会传递动能,导致基板加热。高温对后高剂量植入物非常不利,因为它将使光刻胶皮进一步烘烤和硬化。冷却基板有助于防止基板的整体加热,但是不能避免实际发生反应的表面的局部加热。因此,即使平均温度较低,局部温度仍较高,因为冷却对基础反应(离子溅射)不起作用。采用Muegge的微波辅助等离子体系统,能量传递非常低,没有形成带电粒子释放到工艺腔中。结果,基板保持冷态,唯一的热源是去除光刻胶的化学反应放热。由于反应热是光刻胶去除工艺的直接结果,因此可通过工艺条件轻松控制。 Muegge的解决方案:准确、可靠、可重复 微波辅助等离子体有效地利用能量,产生称为自由基的高反应性中性粒子。 不产生使基板加热的作为动能载体的离子。 因此,MW辅助远程等离子体系统非常适合温控要求严格的高剂量植入后的除胶–不会发生额外的聚合或碳化,植入的光刻胶可顺利去除。 MW辅助等离子体中释放的自由基,可确保对破坏的光刻胶进行平滑、纯粹的化学去除。 结果,热负荷极低,保证了各向同性去除光刻胶,而不会进一步碳化破坏的光刻胶。 MW辅助等离子体可实现低温下的灵活工艺控制 图1:微波功率为PMW = 2000W,工艺表面温度随时间升高和降低 图2:微波功率PMW = 3000W恒定,样品温度T = 150°C,加热板关闭,使用或不使用CF4时,标准PR的平均相对蚀刻速率 仅有自由基形成,与等离子腔体的内表面的相互作用很小甚至没有,温度仍然很低(图1)。 可以针对去胶工艺的三个步骤对纯化学HDIS工艺进行微调: 外壳去除 整体灰化 …
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半导体 / 微机电系统 厚胶去除的终点控制
完全去除厚胶需要正确的终点检测 采用微波(MW)等离子体去除厚抗蚀剂时——如用于微机械和微机电系统(MEMS)的厚胶——需要有足够的终点检测,以限制敏感结构和表面意外暴露于反应性气体。 微波辅助等离子体的这一独特性能,可采用温度传感器轻松、准确地检测终点。 微波等离子体–最小热负荷,各向同性的抗蚀剂去除 RF-等离子体使基板暴露于大量的带电物(离子)之下,它们与等离子体中的能量分布相关。 这些离子在撞击基板表面时会转移动能,使基板变热。根据工艺条件,这种变热对基板的完整性至关重要,因此需要冷却使其在所需的温度范围内。 采用Muegge的微波辅助远程等离子体源,能量传递非常低,没有带电粒子释放到工艺腔体中。 结果,基板保持冷态,唯一的热源来自去除抗蚀剂时的化学反应。相应的温度变化,可用于跟踪去除工艺的进度。 Muegge的解决方案:准确、可靠、可重复 尽管光学终点检测技术成熟并且可靠,但它仍需大量投资其他专业设备,如干涉测量和复杂的控制算法。 对于要求不高的应用(例如光刻胶去除),客户需要的是不太复杂的方案。温度,作为反应进程的指标,是显而易见的选择。但温度通常不容易监测,因为等离子体产生物质会有物理副作用(例如,由于溅射引起的升温)。 基于自由基的光刻胶去除能精确跟踪仅由化学反应释放的热量。 数据收集易于实现,可靠且可重复。 不同样本基板的终点检测 图1:通过感测单个基板温度,对两个不同样本进行终点检测 基于温度的终点检测的优势 大规模生产中,不同的应用需不同的终点控制技术。在光刻胶去除工艺中,监测基板温度提供了一种可靠的终点检测方法,然而RF-等离子体技术会产生过多的干扰,无法将反应热与其他加热机制的热量区分开。微波辅助光刻胶去除能采集到足够分辨率的温度数据,用作终点检测。温度传感器能在MW辅助等离子体的典型压力范围内可靠工作,无需额外的硬件。信号稳定且无干扰,因为它仅来自于基板上的化学反应。从终点可以很容易看出过度蚀刻,工艺腔的变化(例如泄漏,气体流量)将反映在终点监测曲线中,并有助于对预防性维护周期做出调整。检测本质上非常稳定,在工艺调整时不需要重新校准。它是Muegge微波系统(STP系列)的一项功能,已在大量生产中得到验证。 You are currently viewing a placeholder content from …
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半导体 / 微机电系统 微机械和微机电的质量飞跃
去除互嵌的厚光刻胶–各项同性微波等离子体的一个案例 微波等离子体是去除厚光刻胶的理想方案,如微机械和微机电系统(MEMS)的2D和3D结构里的厚胶。 微波(MW)等离子体相对于RF等离子体的这一优势至关重要:有机材料被清除时,不会损坏或改变之下的层与结构。 微波等离子体-光刻胶的各向同性快速去除 尽管RF等离子体是蚀刻薄层的最常用方法,但因其各向异性(方向性)的性质,从2D和3D结构中去除厚光刻胶并不理想。 RF等离子体中产生的反应性物质被导向基板方向,因此不能去除3D结构中的光刻胶(抗蚀剂),即如果有避免其直接暴露的保护层的话。 另外,溅射产生的热传导,将导致厚光刻胶(PR)受热变厚,在各向异性蚀刻时聚合。 Muegge的远端微波等离子体解决了这些问题 在远端源之外不会产生等离子体,只有自由基会到达基板。 因此,对于需要绝对避免物理影响(如离子轰击和高热负荷)的应用而言,MW辅助远程等离子体系统是理想的选择:不会发生聚合或碳化,甚至可以从大多数敏感表面(例如传感器)上去除抗蚀剂。 产生的自由基仅在基材表面上引发化学反应。 结果,热负荷极低,从而使各向同性蚀刻既有高速率、又无损伤。 图1:不同微波功率下标准光刻胶的相对蚀刻速率,样品温度为T = 150C,具体取决于蚀刻时长。 用两个不同的等离子体配方,以在线反射法示例性测量。 图2:不同的MW功率下标准光刻胶的平均相对蚀刻速率,样品温度为T = 150C,具体取决于所加微波功率。 用两个等离子配方和蚀刻时长,对时间积分。 MW辅助等离子体工艺的优势 MEMS的制造需要各种PR(光刻胶)去除。 微波等离子体既能在高选择比下调节高去除率,也能在CF4和O2敏感材料顶部进行刻蚀。 MW辅助等离子体专为快速蚀刻而不损害基板的敏感物而设计。 它能在高选择比下,以高速(> …
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