蚀刻设备高压电源等离子体鞘层智能调节
在半导体蚀刻工艺中，等离子体鞘层（位于等离子体与工件间的电离层，厚度几 μm - 几十 μm）的特性直接决定蚀刻速率与均匀性。传统蚀刻设备高压电源采用固定输出参数，难以适应不同工艺（硅刻蚀、金属刻蚀）下鞘层的动态变化，导致 12 英寸晶圆蚀刻均匀性超 ±8%，高深宽比沟槽侧壁垂直度不足 85°，无法满足 7nm 及以下制程需求。
构建等离子体鞘层智能调节系统，需整合监测、控制与学习功能。监测模块采用 Langmuir 探针（采样频率≥1kHz）实时检测鞘层电位与电子密度，结合光学发射光谱（OES）分析等离子体成分，实现鞘层状态的精准感知；控制核心采用 “PID + 模糊控制” 算法，当监测到鞘层厚度偏差超 5% 时，自动调节电源输出电压（100V-10kV，精度 ±1V）、频率（1kHz-100MHz，精度 ±10Hz）及脉冲占空比（5%-50%），同时针对大面积晶圆，采用 8 通道电源协同控制，每个通道根据对应区域鞘层数据独立调节；此外，引入 BP 神经网络模型，通过积累 1000 + 组工艺数据，实现鞘层变化趋势预判，预测精度≥95%，提前调节电源参数以规避蚀刻缺陷。
在 12 英寸硅片蚀刻实验中，该系统使蚀刻均匀性从 ±8% 提升至 ±3%，蚀刻速率稳定在 500nm/min（波动≤5%），高深宽比沟槽侧壁垂直度达 89.5°，完全满足先进制程蚀刻要求，为蚀刻设备的智能化升级提供了关键技术路径。
