uGmni-200/300：ULVAC爱发科单晶圆复合模块式溅射成膜设备技术解析

一、概述

uGmni系列是日本ULVAC（爱发科）公司推出的一款面向先进电子器件制造的单晶圆复合模块式成膜与加工系统。该系列包括uGmni-200（最大支持Φ200mm晶圆）和uGmni-300（最大支持Φ300mm晶圆）两款型号，以“统一传输核心"为设计理念，将溅射、刻蚀、灰化、PE-CVD等多种工艺模块集成于同一平台之上。这一创新架构使uGmni系列能够灵活应对功率器件、MEMS传感器、光电器件及先进封装等多元化应用场景，成为半导体制造领域竞争力的单晶圆集群式解决方案。

二、平台架构与模块化设计

uGmni系列的核心设计思想在于“同一传送核心、多种工艺模块"。系统通过在统一的传输核心上搭载不同类型的工艺腔室，实现溅射、刻蚀、灰化和PE-CVD等多种工艺的高度集成。

在传输核心的构型选择上，uGmni系列提供了多种灵活的配置方案：

• 方形传输核心（Square Process Module） ：最多可搭载2个工艺腔室

• 六角形传输核心（Hexagonal Process Module） ：最多可搭载4个工艺腔室

• 七角形传输核心（Heptagon Process Module） ：最多可搭载5个工艺腔室（上述选项适用于Φ200mm配置，Φ300mm配置请另行咨询）

此外，uGmni-300S型号更可根据核心形状配置最多6个工艺腔室。这种模块化的腔室配置使用户能够根据具体工艺需求灵活组合，实现“一机多能"的生产目标。

所有工艺模块均由ULVAC自主制造，保证了系统各部件之间的高度兼容性与工艺一致性。

三、技术特性与工艺性能

3.1 统一的部件与操作界面

uGmni系列在不同模块之间尽可能采用通用部件，从而显著减少备件库存种类与数量。同时，不同工艺模块共享同一操作面板与软件界面，操作人员无需在不同模块间切换不同的控制系统，大幅提升了设备的易用性与生产效率。

3.2 单晶圆处理与低颗粒污染

作为单晶圆处理系统，uGmni系列相较于传统的托盘式（tray-type）设备，在颗粒污染控制方面具有显著优势。单晶圆处理模式避免了托盘传输过程中可能产生的交叉污染，尤其适用于对洁净度要求高的先进半导体制造工艺。

3.3 溅射工艺参数

根据公开的技术规格，uGmni系列的溅射模块可实现以下关键工艺指标：

3.4 兼容多种等离子体源技术

uGmni系列支持多种先进的等离子体源技术，包括ISM（感应超级磁控管，Inductive Super Magnetron）、NLD（中性环路放电，Neutral Loop Discharge）等ULVAC自主研发的等离子体发生技术。这些技术为不同薄膜材料和刻蚀工艺提供了精准的等离子体控制手段。

3.5 高密度等离子体工艺支持

以uGmni-200C（PE-CVD型号）为例，系统支持27.12MHz高密度等离子体工艺，兼容SiH₄系薄膜（SiO₂、SiNx、SiON、a-Si）和TEOS系薄膜（SiO₂），并可通过NF₃+Ar等离子体进行腔室原位清洗。

四、应用领域

uGmni-200/300系列凭借其灵活的模块化配置与优异的工艺性能，广泛应用于以下半导体制造领域：

1. 功率器件（Power Device）

用于种子层和金属层的溅射成膜，是功率半导体器件制造中的关键工序。

2. MEMS传感器

支持PZT（锆钛酸铅压电材料）的溅射成膜与刻蚀加工，广泛应用于MEMS传感器的制造。

3. 光电器件（Optical Device）

支持VCSEL（垂直腔面发射激光器）的加工刻蚀，服务于光通信与传感领域。

4. 先进封装（Packaging）

在高密度封装的Descum（去残渣）灰化工艺中发挥重要作用。ULVAC的溅射技术针对先进封装的特殊需求进行了深度优化，在TSV硅通孔和RDL（再布线层）等复杂结构上可实现优异的台阶覆盖性与薄膜均匀性。

5. 通信器件

支持绝缘薄膜的PE-CVD沉积与加工。

五、总结

ULVAC爱发科uGmni-200/300系列单晶圆复合模块式成膜设备，以统一的传输核心架构、灵活的模块化配置、通用的部件与操作界面为核心竞争力，为先进电子器件制造提供了一个高度集成、高性价比的工艺平台。无论是200mm还是300mm晶圆产线，uGmni系列都能够通过灵活组合溅射、刻蚀、灰化、PE-CVD等工艺模块，帮助制造商在降低综合运营成本的同时，提升生产效率和工艺灵活性。该系列设备已成为功率器件、MEMS、光电器件及先进封装等领域中的半导体制造利器。