晶圓等離子去膠
文章出處：等離子清洗機廠(chǎng)家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-04-03
光刻膠的去除在IC制造工藝流程中占非常重要的地位，其成本約占IC制造工藝的20-30%，光刻膠去膠效果太弱影響生產(chǎn)效率，去膠效果太強容易造成基底損傷，影響整個(gè)產(chǎn)品的成品率。傳統主流去膠方法采用濕法去膠，成本低效率高，但隨著(zhù)技術(shù)不斷迭代更新，越來(lái)越多IC制造商開(kāi)始采用干法式去膠，干法式去膠工藝不同于傳統的濕法式去膠工藝，它不需要浸泡化學(xué)溶劑，也不用烘干，去膠過(guò)程更容易控制，避免過(guò)多算上基底，提高產(chǎn)品成品率。
干法式去膠又被稱(chēng)為等離子去膠，其原理同等離子清洗類(lèi)似，主要通過(guò)氧原子核和光刻膠在等離子體環(huán)境中發(fā)生反應來(lái)去除光刻膠，由于光刻膠的基本成分是碳氫有機物，在射頻或微波作用下，氧氣電離成氧原子并與光刻膠發(fā)生化學(xué)反應，生成一氧化碳，二氧化碳和水等，再通過(guò)泵被真空抽走，完成光刻膠的去除。
等離子物理去膠過(guò)程:主要是物理作用對清洗物件進(jìn)行轟擊達到去膠的目的，主要的氣體為氧氣、氬氣等，通過(guò)射頻產(chǎn)生氧離子，轟擊清洗物件，以獲得表面光滑的最大化，并且結果是親水性增大，如圖1所示。
物理清洗前后
等離子化學(xué)清洗過(guò)程:清洗物的表面主要是以化學(xué)反應的形式表現作為主要的清洗目的，利用射頻電源將氣體電離活化，與有機物發(fā)生化學(xué)反應，形成CO2和H2O，然后經(jīng)真空泵將其抽走，達到清洗目的，如圖2所示。有機物+O2→CO2+H2O。
化學(xué)清洗前后
影響等離子去膠效果的工藝參數有很多，主要包括工藝氣體流向，工藝氣體流量，射頻功率，射頻頻率，去膠時(shí)間，真空壓力值以及腔體溫度。
具體各參數對等離子清洗影響:
1)氣體流向:等離子去膠工藝中一般采用石英腔體，采用垂直的氣體流向，并加以分氣盤(pán)進(jìn)行整個(gè)氣流的覆蓋，決定了等離子體的具體位置，對去膠元件的好壞有決定性的影響。
2)工藝氣體流量:工藝氣體如氧氣、氬氣等的流量的多少直接導致了等離子體的多少，過(guò)多過(guò)少都不會(huì )有較好的去膠效果，對元件的去膠均勻性有較大影響。
3)射頻功率:決定了氣體形成離子態(tài)的能量大小，功率越大能夠激發(fā)越多氣體形成離子態(tài)，去膠清洗效果越明顯，但其余參數不變的前提下，功率越大，腔體內溫度越高，且當氣體流量達到飽和后，一定射頻功率能激發(fā)的離子體也會(huì )達到飽和，需根據實(shí)際條件配合氣體流量及工藝要求選擇。
4)射頻頻率:射頻頻率選擇一般通用13．56MHz及2．45GHz，射頻的頻率影響工藝氣體的電離程度，但頻率過(guò)高，會(huì )導致電子振幅縮短，當振幅比電子自由程還短時(shí)，電子與氣體分子碰撞機率也會(huì )大大降低，影響最終電離率。
5)清洗時(shí)間:其余參數不變的前提下，去膠時(shí)間越長(cháng)，去膠越多，腔體溫度會(huì )增加，但伴隨著(zhù)溫度升高，對某些不耐高溫及易損工件會(huì )造成損壞，因此不適宜長(cháng)時(shí)間清洗，一般控制在30s～180s之間。
6)真空壓力值:腔體真空壓力的控制也是一個(gè)重要的環(huán)節，在氧氣流量和功率一定情況下，要提高真空度，必須更換大抽速的泵，大功率泵會(huì )造成氣體離子密度降低，從而使去膠效果變差，但是本章要介紹的是利用電氣部件蝶閥來(lái)控制腔體的真空度，來(lái)達到我們在不改變氧氣的濃度條件下怎樣來(lái)控制一個(gè)腔體的真空度。
7)腔體溫度:腔體溫度對去膠速率有較大影響，溫度增加去膠速率越大，但是均勻性會(huì )變差，因此要嚴格控制腔體的溫度，為去膠清洗工藝營(yíng)造一個(gè)良好的環(huán)境。
等離子去膠工藝是半導體單片掃膠、掃底膜工藝、元器件封裝前、芯片制造等行業(yè)的重要清洗步驟。
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