隨著半導(dǎo)體工業(yè)的迅速發(fā)展,對(duì)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(jī)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清洗方式,以解決光刻膠問(wèn)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(zhì)和污染物,然后對(duì)這些雜質(zhì)和污染物進(jìn)行分類。
在半導(dǎo)體制造過(guò)程中,需要一些有機(jī)物污染物和氧化物的存在,而且由于工藝過(guò)程總是在凈化室中有人工操作,因此半導(dǎo)體圓片不可避免地受到各種雜質(zhì)的污染。根據(jù)來(lái)源、性質(zhì)等,可大致分為四類:顆粒,有機(jī)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(zhì)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(xué)參數(shù)的形成。去除方法主要是采用物理或化學(xué)的方法對(duì)顆粒進(jìn)行切削,逐漸減少與圓表面的接觸面積,后去除。
2.有機(jī)污染物:
有機(jī)體中雜質(zhì)的來(lái)源較多,如皮膚油脂、細(xì)菌、機(jī)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(jī)物膜,防止清洗液進(jìn)入硅片表面,從而使圓片表面不能*清潔,從而使污染物如金屬雜質(zhì)在清洗后仍然保持完整。通常在清洗過(guò)程的第一步就可以除去這些污染物,主要是硫酸和過(guò)氧化氫。
3.金屬:
在半導(dǎo)體技術(shù)中,常見(jiàn)的金屬雜質(zhì)有鐵、銅、鋁、鉻、鎢、鈦、鈉、鉀、鋰等,其來(lái)源主要是:各種器皿、管路、化學(xué)試劑,以及半導(dǎo)體圓片加工過(guò)程中,在形成金屬連接時(shí),也會(huì)產(chǎn)生各種金屬污染。去除此類雜質(zhì)通常采用化學(xué)方法,通過(guò)各種清洗劑和化學(xué)藥物配制的清洗劑與金屬離子反應(yīng),形成脫離圓片表面的金屬離子絡(luò)合物。
1.3氧化物:
暴露在含氧和水的環(huán)境中的半導(dǎo)體圓片表面會(huì)形成一層天然氧化層。這種氧化膜不僅阻礙了半導(dǎo)體制造的許多步驟,而且還含有某些金屬雜質(zhì),在一定條件下,這些雜質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)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(lái)完成的。
等離子體去膠工藝原理及應(yīng)用。
(1)脫膠反應(yīng)機(jī)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(jī)反響室,使氧離子、游離態(tài)氧原子O*、氧分子和電子等多種混合物電離發(fā)生,其間帶強(qiáng)氧化才能的游離態(tài)氧原子(約10~20%)與光刻膠膜上的O2→O*+O*+O*,CxHy+O*→CO2↑+H2O↑發(fā)生混合物。合成的CO2和H2O,反應(yīng)后,立即被抽出。
二、除膠操作方法:
把待去膠片插進(jìn)空壓機(jī)內(nèi),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(dāng)?shù)难鯕猓瑘?jiān)持反響室壓力在1.3-13Pa之間,加高頻功率,在電極間出現(xiàn)淡紫色輝光,經(jīng)二極管功率、流速等技術(shù)參數(shù)后,可得不同的去膠速度,當(dāng)膠膜去除時(shí),輝光消失。
干式脫膠機(jī)
(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(gòu)成了氧離子。由于頻率過(guò)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(jīng)常使用的頻率是13.56MHZ和2.45GHZ。2.45GHZ的微波國(guó)內(nèi)用的很少,13.56MHZ國(guó)內(nèi)用的多
功耗:對(duì)于必定量的氣體,功耗較大,其體內(nèi)活性粒子密度較大,去膠速度較快;但當(dāng)功耗增加到一定值時(shí),可消耗的活性離子到達(dá)飽滿,功耗再大,則去膠速度無(wú)明顯增加。動(dòng)力強(qiáng),基溫高,應(yīng)根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。
真空選擇:適當(dāng)提高真空度,可以增大電子運(yùn)動(dòng)的平均自由程,因此,從電場(chǎng)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(duì)比重越大,發(fā)生的活性粒子的濃度越大。但是如果真空時(shí)間過(guò)長(zhǎng),活性顆粒的濃度反而會(huì)降低。
氧流效應(yīng):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(qiáng)度反而下降。當(dāng)反作用力恒定,流速增加時(shí),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(duì)脫膠速度的影響并不顯著。