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刻蝕界的“手術刀” ——科爾摩根 KBM 系列直驅方案

文：文 / 科爾摩根應用工程師張智勇2025年第六期

導語：在半導體制造的精密世界里，每一個納米級的誤差都可能決定芯片的成敗?？涛g技術作為微電子器件制造的核心工藝，對精度的要求已達到極致——0.002mm的微小位移、0.001mm的重復定位精度，這些看似不可能的技術指標，正是現代電子產品得以實現的“基石”。

　　1 微納制造核心工藝

　　微納制造工藝的工作原理通常是通過將化學物質(例如氣體、液體或等離子體)引入反應室，并在材料表面進行化學反應，從而逐漸去除所需的材料，可以用于制造微電子芯片中的晶體管、電路連接、光掩膜以及其他微細結構，是制造微電子器件、集成電路和其他微納米器件的關鍵設備。

　　蝕刻機在半導體制造、納米技術研究和微電子工業(yè)中被廣泛的應用，它們對于制造先進的電子器件和集成電路至關重要，能夠實現高度精確的微米級或甚至納米級加工。不同類型的蝕刻機可使用不同的蝕刻方法，包括濕法蝕刻、干法蝕刻和等離子體蝕刻等，以適應不同材料和加工需求。

　　2 濕法蝕刻技術應用

　　濕法蝕刻(Wet Etching)是通過將腐蝕性的液體化學溶液(通常是酸或堿)接觸到材料表面來去除材料的一種方法。這種方法適用于不同類型的蝕刻液和工藝參數通常用于不同的材料，包括金屬、半導體、絕緣體、光學玻璃和陶瓷等。濕法蝕刻的速度相對較慢，濕法蝕刻在制造微米級和納米級結構以及微電子器件中具有廣泛的應用范圍。

　　一般來說，客戶對刻蝕技術有較高的要求，主要包括均勻性和加工精度兩大技術指標。

　　(1)均勻性(Uniformity)

　　均勻性表示在樣品表面的不同區(qū)域上蝕刻速率的一致性，確保加工后的樣品具有一致的特性至關重要。

　　(2)加工精度(Accuracy)

　　加工精度表示蝕刻機可以實現的最小加工尺寸，對微細結構的制備和加工的精確性至關重要。

　　為滿足客戶的要求，刻蝕機電機軸的運動控制性能至關重要，尤其是對于豎直方向控制樣品或工作臺在蝕刻過程中的移動性能?？蛻粢话阋筮\動每次位移在0.002mm~0.1mm之間，速度在0.02~0.1mm/s，重復定位精度在0.001mm以內，以確保所需的加工效果。

　　3 科爾摩根直驅方案

　　針對客戶在均勻性和加工精度方面的高要求，科爾摩根提供的KBM系列無框力矩電機直驅方案能夠精準滿足客戶的這兩大需求。

　　(1)位置控制

　?、貯KD伺服驅動器擁有16K的電流環(huán)刷新周期和8K的速度環(huán)刷新周期;

　　②伺服系統(tǒng)采用BiSS-C協(xié)議反饋裝置，分辨率高達100nm，能夠實現微米級別的位置控制，確保加工過程中樣品的位置變化極小;

　?、郾ＷC了工作臺或樣品在蝕刻過程中位置控制的卓越精確度。

　　在實際運動中，每次位置指令變化20um，運動過程中最大的位置偏差控制在0.5um以內，確保了加工的高精度和高穩(wěn)定性。

　　(2)振動噪聲抑制技術

　　蝕刻機的機械結構、運動部件和軸承的設計和質量會直接影響加工精度，剛性和穩(wěn)定性較高的機械系統(tǒng)通常能提供更高的加工精度，但運動控制系統(tǒng)有時候面臨噪聲或外部振動，這些噪聲和振動可以導致機械部件、材料移動或變形，進而影響加工精度。因此，科爾摩根采用振動和噪聲抑制技術，以減小運行噪聲和消除振動，使運行更加穩(wěn)定，滿足了客戶在刻蝕加工過程中的需求，實現高質量的加工。

　　高性能伺服調諧器(PST)可快速、輕松調諧系統(tǒng)，不管是簡單抑或復雜的負載，PST中的高端技術都將實現高性能和高穩(wěn)定性;同時它還能收集頻率響應數據(波德圖)，這些數據可用于高級分析。