磁控反應離子刻蝕技術精密化創(chuàng)新——Tateyama TEP-Xd桌上型等離子刻蝕設備

發(fā)布時間： 2026-02-02　　點擊次數(shù)： 22次

一、設備概述與技術定位

日本Tateyama Machine Co., Ltd.（立山機械工業(yè)）自1970年成立以來，長期專注于FA系統(tǒng)、精密機械及半導體制造設備的研發(fā)與生產

。其推出的TEP-Xd系列桌上型等離子刻蝕設備，作為實驗室級磁控反應離子刻蝕（Magnetron Reactive Ion Etching, RIE）系統(tǒng)的代表性產品，專為納米材料制備、微納加工及光電子器件研發(fā)而設計。

該設備采用緊湊型桌面式設計，在保證專業(yè)級刻蝕性能的同時，顯著降低了設備占地面積與運行成本，適用于高校實驗室、科研院所及企業(yè)研發(fā)中心的小批量、多品種精密加工需求。

二、核心技術原理與結構特點

2.1 磁控反應離子刻蝕（Magnetron RIE）技術

TEP-Xd采用磁控RIE技術路線，在傳統(tǒng)電容耦合等離子體（CCP）基礎上引入磁場約束機制

：

等離子體密度增強：通過磁控管在反應腔室中產生磁場，使電子運動軌跡螺旋化，顯著增加電子與氣體分子的碰撞概率，提高等離子體密度（可達傳統(tǒng)RIE的10倍以上）
各向異性刻蝕控制：獨立調控離子能量與等離子體密度，實現(xiàn)垂直側壁的高精度圖形轉移
低壓高真空環(huán)境：支持高真空工藝條件，減少顆粒污染，提升刻蝕表面質量

2.2 設備結構特性

平行板電極設計：采用經典平行板反應腔結構，確保電場分布均勻性，避免"下切"現(xiàn)象（undercut）
氣體兼容性：支持Ar、O?、SF?等多種工藝氣體，可執(zhí)行物理濺射刻蝕（Ar等離子體）與化學反應刻蝕（含氟/氧氣體）
緊湊型集成：集成真空系統(tǒng)、射頻電源（通常13.56 MHz）、水冷系統(tǒng)及真空計于一體，實現(xiàn)"即插即用"式操作

三、關鍵技術參數(shù)與性能優(yōu)勢

技術參數(shù)	性能指標	技術優(yōu)勢
設備形態(tài)	桌上型/桌面式	節(jié)省潔凈室空間，降低設施成本
刻蝕方式	磁控RIE（Reactive Ion Etching）	高刻蝕速率與優(yōu)異各向異性
等離子體源	射頻電容耦合（RF CCP）+ 磁控	高等離子體密度，低損傷加工
工藝氣體	Ar, O?, SF?, CF?等	兼容金屬/介質/半導體材料
真空系統(tǒng)	高真空泵組配置	基底真空可達10?? Pa量級
樣品兼容性	支持硅片、玻璃、金屬薄膜等	適用于MEMS、光電子、納米材料

四、典型應用領域

4.1 納米光子學與超表面制造

在超表面全息器件制備中，TEP-Xd用于金納米鰭陣列（Au nanofin array）的精密加工。通過Ar等離子體刻蝕去除Cr/Au犧牲層，保留精確設計的納米鰭結構，實現(xiàn)高效率等離激元光學響應

。

4.2 微機電系統(tǒng)（MEMS）加工

作為MEMS工藝線中的關鍵設備，TEP-Xd執(zhí)行：

SiO?絕緣層刻蝕：采用含氟氣體（如SF?）進行各向異性刻蝕
金屬層圖形化：通過Ar物理濺射或化學反應刻蝕Al、Mo、Cr等金屬薄膜
Bosch工藝輔助：與深硅刻蝕配合，實現(xiàn)高深寬比微結構釋放

4.3 微流控與生物芯片

在微流控芯片制造中，設備可用于：

玻璃/PDMS基底表面活化處理
微通道精密圖形轉移
生物傳感器電極圖案化

五、技術性與市場競爭力

5.1 與同類設備對比優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)大型RIE系統(tǒng)（如Samco RIE-10NR）或其他桌面式設備（如SPI Plasma Prep X），TEP-Xd的核心競爭力體現(xiàn)在：

磁控技術下放：將工業(yè)級磁控RIE技術集成至桌面平臺，實現(xiàn)高刻蝕速率（>100 nm/min，視材料而定）與低表面損傷的平衡
工藝靈活性：支持從物理濺射到化學反應的廣泛工藝窗口，覆蓋金屬（Au、Cr、Cu）、介質（SiO?、SiN?）及半導體材料
學術友好性：設備操作界面簡潔，維護成本低，非常適合學術研究機構進行前沿探索

5.2 產業(yè)化應用價值

在Tateyama公司的"Product Development Business"戰(zhàn)略中，TEP-Xd作為實驗室級等離子系統(tǒng)的核心產品，與該公司的大氣壓等離子設備、金屬納米膠體等材料業(yè)務形成協(xié)同

，為客戶提供從材料制備到微納加工的一站式解決方案（One Stop Solution）。

六、結語

Tateyama TEP-Xd桌上型等離子刻蝕設備代表了實驗室級微納加工設備向高性能、小型化方向發(fā)展的重要趨勢。通過磁控RIE技術的創(chuàng)新應用，該設備在超表面光學、MEMS、柔性電子等前沿研究領域展現(xiàn)出加工能力。隨著納米技術與量子器件研發(fā)的持續(xù)深入，TEP-Xd這類精密桌面型刻蝕設備將在材料科學與工程應用的交叉領域發(fā)揮越來越關鍵的作用。

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