NLD-5700干法刻蚀系统：石英刻蚀>1μm/min，NLD等离子源突破硬脆材料

一、产品概述

在光电器件、微机电系统（MEMS）和光子学等前沿制造领域，对石英、玻璃、晶体等硬脆材料的精密微加工需求日益增长。传统电感耦合等离子体（ICP）刻蚀设备在处理这类材料时，往往面临等离子体损伤大、刻蚀速率低、均匀性难以控制等挑战。日本ULVAC爱发科凭借其在真空技术领域的深厚积累，推出了搭载NLD（Neutral Loop Discharge，磁性中性线放电）等离子源的量产型干法刻蚀设备——NLD-5700。

NLD-5700是专为光学器件、MEMS制造打造的量产级干法刻蚀系统，以低气压、高密度、低电子温度的等离子体特性为核心优势，实现了对石英、Pyrex玻璃、LN（铌酸锂）、LT（钽酸锂）等难加工材料的高精度、高速度刻蚀。该设备在光通信、生物芯片、微光学等领域展现出的工艺能力，已成为全球高制造产业链中的关键装备。

二、核心技术：NLD等离子源

1. 什么是NLD（磁性中性线放电）技术？

NLD（Neutral Loop Discharge）是ULVAC爱发科自主研发的创新型等离子源技术。与传统等离子源不同，NLD通过独特的磁性中性线放电机制，能够在极低的气压条件下产生超高密度且电子温度极低的等离子体。

这一技术突破的核心价值在于：低电子温度意味着等离子体对晶圆表面的物理轰击损伤显著降低，从而大幅减少刻蚀过程中的侧壁损伤和表面缺陷；而高密度等离子体则保证了足够的活性反应粒子浓度，确保刻蚀速率和工艺效率。

2. NLD vs ICP：技术代际优势

与主流的ICP（电感耦合等离子体）刻蚀方法相比，NLD技术在多个关键维度上实现了显著提升：

NLD技术在更低气压下维持高密度等离子体的能力，使其在刻蚀深宽比较大的结构时具有天然优势——更低的气压意味着更长的平均自由程，离子可以更垂直地轰击晶圆表面，从而实现更优异的各向异性刻蚀和轮廓控制。

3. 时间与空间可控的等离子体

NLD-5700的另一个核心技术特点在于其等离子体具有时间和空间可控性。这意味着工程师可以根据不同工艺需求，精确调节等离子体的分布和强度，从而实现：

• 更均匀的刻蚀效果：面内均匀性控制能力

• 更灵活的工艺窗口：适应不同材料、不同图形密度的刻蚀需求

• 更简便的设备维护：NLD等离子体的可控性使得干法清洁更加容易，腔体维护简便高效

三、核心性能参数

NLD-5700在硬脆材料刻蚀方面展现出业界的性能指标：

值得一提的是，NLD-5700在使用光刻胶（PR）作为掩模时即可实现出色的深SiO₂刻蚀性能。这意味着在许多工艺场景下，无需使用硬掩模（如金属或氧化物掩模），直接以光刻胶为掩模即可完成高质量刻蚀，大幅简化了工艺流程，降低了制造成本。

四、产品特点与优势

1. 量产级设备平台

NLD-5700标配卡盒腔室（Cassette Chamber） ，可作为量产级系统直接投入生产使用。通过加装对准器机构，可进一步提升自动化程度和产能。设备可在洁净室内作业，并支持扩展为双腔配置（可选配NLD腔室、有磁场ICP腔室、CCP腔室或去胶室）。这一模块化设计为产线升级和工艺扩展提供了充分的灵活性。

2. 广泛的工艺覆盖能力

NLD-5700提供从掩模刻蚀到石英/玻璃刻蚀的各类工艺解决方案。无论是浅层图形的精细刻蚀，还是深沟槽的各向异性刻蚀，NLD-5700均能提供稳定的工艺表现。这种工艺通用性使其能够在一台设备上满足多种产品的制造需求，显著提高了设备的投资回报率。

3. 简便的维护设计

得益于NLD等离子体的可控特性，NLD-5700的干法清洁更加容易，腔体维护简便高效。对于量产线而言，设备维护的便捷性直接关系到产线利用率和综合运营成本，NLD-5700在这方面为用户带来了切实的效益。

4. 工艺技术支持

ULVAC设有专门的半导体技术研究所，为NLD-5700用户提供万全的工艺支持体制。从工艺开发、参数优化到量产导入，用户可获得方位的技术支持，有效降低工艺开发风险，加速产品上市进程。

五、典型应用领域

NLD-5700凭借其对石英、玻璃、LN、LT等材料的刻蚀能力，在以下领域得到广泛应用：

光学器件领域：

• 衍射光栅（Diffraction Grating）

• 光波导（Waveguide）

• 光放大器（Amplifier）

• 光开关（Optical Switch）

微光学与光子学领域：

• 微透镜（Microlens）

• 光子学结晶（Photonics Crystal）

• 光子集成器件

生物医疗与微流控领域：

• 微全分析系统（μ-TAS）

• 流体路径制作

MEMS与传感器领域：

• 微型传感器结构

• SAW/BAW器件

值得注意的是，研究机构Silicon Austria Labs（SAL） 已引入NLD-5700系统，利用ULVAC的NLD等离子技术为先进光子学应用提供高度稳定和精确的干法刻蚀工艺。这一合作充分证明了NLD-5700在高光子学制造领域的技术地位。

六、总结

ULVAC爱发科NLD-5700干法刻蚀设备，以的磁性中性线放电（NLD）等离子源技术为核心，实现了低气压、高密度、低电子温度的等离子体特性，在石英、Pyrex玻璃、LN、LT等硬脆材料的精密刻蚀方面展现出的工艺能力。

相比传统ICP刻蚀方式，NLD技术在等离子体损伤控制、刻蚀速率、工艺均匀性和材料适用广度等方面实现了全面超越。石英刻蚀速率超过1μm/min、Pyrex玻璃超过0.8μm/min的出色性能，使其成为光通信器件、微透镜、光子学结晶和μ-TAS等高制造领域的理想选择。

作为一款量产级设备，NLD-5700标配卡盒腔室、支持双腔扩展、维护简便，并配有ULVAC半导体技术研究所的工艺支持体系。无论是致力于光子集成芯片研发的前沿机构，还是追求高效量产的光电器件制造商，NLD-5700都提供了一个经过市场验证、技术的干法刻蚀解决方案。