Дешевое сухое травление

Когда слышишь 'дешевое сухое травление', первое, что приходит в голову — либо кустарная установка в гараже, либо китайский ноунейм-оборудование. Но на практике всё сложнее: за 12 лет работы с плазмохимическими процессами в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия я убедился, что дешевизна здесь часто оказывается иллюзией. Особенно если речь о серийном производстве микросхем или прецизионных деталей.

Почему 'бюджетное' травление редко бывает стабильным

В 2018 году мы пробовали адаптировать для травления алюминиевых подложек переделанную установку от конкурентов — вроде бы экономия 40% по сравнению с новым Trion Minilock. Но через три месяца начались систематические сбои по давлению: дешёвый масс-спектрометр не держал калибровку, а замена расходников требовала остановки линии на 6-8 часов. В итоге простаивание съело всю экономию.

Ключевая ошибка — попытка сэкономить на диагностике. В нашем цеху с постоянной температурой 1000 м2 важно поддерживать стабильность процесса, а недорогие системы часто не имеют нормальной температурной компенсации. Особенно это заметно при работе с резонансными преобразователями — их дрейф параметров может достигать 15% за смену.

Сейчас для базовых процессов используем модернизированные версии PlasmaPro 80 — да, дороже, но хотя бы предсказуемо. Хотя для некоторых покровных слоёв до сих пор применяем гибридные решения: например, комбинируем импортные источники RF питания с отечественной вакуумной системой.

Где реально можно сократить расходы без потерь

Один из немногих удачных примеров — переход на рециркуляцию травильных газов. После модернизации линии в 2022 году удалось снизить расход SF6 почти на 30%, хотя пришлось повозиться с системой очистки — добавляли дополнительные криогенные ловушки.

Интересно получилось с азотными системами: вместо дорогих индивидуальных баллонов перешли на централизованную подачу от генератора, который изначально покупали для другого участка. Мелочь, а в год экономит около 400 тысяч рублей — правда, пришлось докупать компенсаторы перепадов давления.

Самое сложное — найти баланс между стоимостью владения и качеством процесса. Например, наши 102 единицы оборудования включают и старые советские вакуумные насосы — для черновых операций они ещё вполне годятся, хоть и шумят как трактор.

Оборудование: когда китайский не значит плохой

На сайте https://www.xinjiyangongye.ru мы не зря указываем про обрабатывающие центры с ЧПУ — многие думают, что раз компания с китайскими корнями, то и оборудование должно быть исключительно местным. На самом деле для критичных процессов типа анизотропного травления кремния мы используем гибридные решения: например, камеры от Applied Materials с нашей системой контроля.

Из любопытного: пробовали брать бюджетные аналоги держателей подложек от местных производителей — оказалось, что неравномерность травления достигает 12% по краям из-за плохой термостабилизации. Пришлось вернуться к оригинальным, хоть и дороже в 2.5 раза.

Зато для некоторых полимеров неплохо показали себя переделанные установки PlasmaEtch — с заменой блока питания и системы газоподачи. Главное — не экономить на масс-контроллерах, иначе весь процесс идёт в слепую.

Типичные ошибки при организации процесса

Самое болезненное — когда пытаются удешевить подготовку поверхности. Помню случай 2020 года: взяли партию кремниевых пластин с небольшим отклонением по шероховатости (вроде бы в пределах допуска), а в итоге получили 18% брака из-за неравномерного травления — дешёвый процесс оказался дороже.

Ещё один момент — недооценка чистоты газов. Казалось бы, чего проще: ставим дополнительные фильтры и экономим на осушении. Но на практике влажность выше 3 ppm приводила к образованию побочных соединений на стенках камеры, которые потом осыпались на подложки.

Сейчас всегда проверяем систему подготовки перед запуском серии — особенно после замены расходников. Да, это добавляет 20-30 минут к циклу, зато избегаем случайного брака.

Перспективы и ограничения технологии

Если говорить о реальной экономии — будущее за модульными системами. Мы в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия постепенно переходим на блочную компоновку: базовый модуль травления можно дополнять диагностическими блоками по мере необходимости. Особенно это актуально для нашего сборочного цеха 2000 м2, где нужно гибко перестраивать линии под разные продукты.

Интересно наблюдать за развитием импульсных технологий — вроде бы увеличивается стоимость оборудования, но за счёт скорости и селективности можно снизить себестоимость процесса на 15-20%. Правда, пока это работает только для определённых материалов типа карбида кремния.

Главный вывод за эти годы: дешёвое сухое травление — не миф, но требует глубокого понимания всех нюансов процесса. Иногда лучше потратиться на надёжную систему диагностики, чем потом переделывать бракованные партии. Как показывает практика наших 122 сотрудников — скупой платит дважды, особенно в плазмохимии.