等離子清洗機洗晶圓需要用氧氣嗎?等離子去膠機的工作原理

隨著半導體工業的迅速發展,對晶圓片加工的要求也迅速提高。硅片需去除光刻膠,且需提升硅片材料表面的粘合劑、去除有機污染物等要求,由于其種種原因,目前硅片需去除光刻膠,一般都是采用等離子干洗清洗方式,以解決光刻膠問題。

為了了解去除光刻膠的原理,首先要弄清楚光刻膠上含有哪些雜質和污染物,然后對這些雜質和污染物進行分類。等離子去除光刻膠流程工藝

在半導體制造過程中,需要一些有機物污染物和氧化物的存在,而且由于工藝過程總是在凈化室中有人工操作,因此半導體圓片不可避免地受到各種雜質的污染。根據來源、性質等,可大致分為四類:顆粒,有機物,金屬離子和氧化物。

1.顆粒。

微粒主要為聚合物、光刻膠和腐蝕雜質等。這種污染物主要依靠VanderWars吸附在圓形表面上,影響器件光刻工藝中幾何形狀和電學參數的形成。去除方法主要是采用物理或化學的方法對顆粒進行切削,逐漸減少與圓表面的接觸面積,最后去除。

2.有機污染物。

有機體中雜質的來源較多,如皮膚油脂、細菌、機械油、真空脂、光刻膠、清洗溶劑等。這種污染物通常在硅片表面形成一層有機物膜,防止清洗液進入硅片表面,從而使圓片表面不能完全清潔,從而使污染物如金屬雜質在清洗后仍然保持完整。通常在清洗過程的第一步就可以除去這些污染物,主要是硫酸和過氧化氫。

3。金屬。

在半導體技術中,常見的金屬雜質有鐵、銅、鋁、鉻、鎢、鈦、鈉、鉀、鋰等,其來源主要是:各種器皿、管路、化學試劑,以及半導體圓片加工過程中,在形成金屬連接時,也會產生各種金屬污染。去除此類雜質通常采用化學方法,通過各種清洗劑和化學藥物配制的清洗劑與金屬離子反應,形成脫離圓片表面的金屬離子絡合物。

1.3氧化物。

暴露在含氧和水的環境中的半導體圓片表面會形成一層天然氧化層。這種氧化膜不僅阻礙了半導體制造的許多步驟,而且還含有某些金屬雜質,在一定條件下,這些雜質會轉移到圓片上形成電缺陷。這種氧化膜的去除通常是用稀氫氟酸浸泡來完成的。

等離子體去膠工藝原理及應用。

(1)脫膠反應機理:

干法脫膠工藝中,氧是主要的腐蝕性氣體。其高頻微波作用于真空除膠機反響室,使氧離子、游離態氧原子O*、氧分子和電子等多種混合物電離發生,其間帶強氧化才能的游離態氧原子(約10~20%)與光刻膠膜上的O2→O*+O*+O*,CxHy+O*→CO2↑+H2O↑發生混合物。合成的CO2和H2O,反應后,立即被抽出。

二、除膠操作方法:

把待去膠片插進空壓機內,平行于氣流方向,推入真空室兩電極間,至1.3Pa抽真空,通入適當的氧氣,堅持反響室壓力在1.3-13Pa之間,加高頻功率,在電極間出現淡紫色輝光,經二極管功率、流速等技術參數后,可得不同的去膠速度,當膠膜去除時,輝光消失。

干式脫膠機

(3)脫膠劑的影響因素:

選頻:隨著頻率的提高,氧氣更容易被電離,從而構成了氧離子。由于頻率過高,電子振幅小于其平均自由程,電子與氣體分子的碰撞幾率反而減小,電離率也隨之減小。經常使用的頻率是13.56MHZ和2.45GHZ。2.45GHZ的微波國內用的很少,13.56MHZ國內用的最多

功耗:對于必定量的氣體,功耗較大,其體內活性粒子密度較大,去膠速度較快;但當功耗增加到一定值時,可消耗的活性離子到達飽滿,功耗再大,則去膠速度無明顯增加。動力強,基溫高,應根據技術要求進行調節。

真空選擇:適當提高真空度,可以增大電子運動的平均自由程,因此,從電場中獲得的能量較大,有利于電離。其他情況下,氧氣流量必須恒定,真空度越高,氧的相對比重越大,發生的活性粒子的濃度越大。但是如果真空時間過長,活性顆粒的濃度反而會降低。

氧流效應:氧流較大,活化粒子密度大,脫膠速度加快;但氧流較大,離子合成概率增加,電子平均自由程縮短,電離強度反而下降。當反作用力恒定,流速增加時,所抽出的氣體量也隨之增加,在這期間,未參與反作用力的粒子抽出量也隨之增加,因此,流速增加對脫膠速度的影響并不顯著。

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