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晶圓等離子去膠

文章出處:等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間: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(qiáng)容易造成基底損傷,影響整個產(chǎn)品的成品率。傳統(tǒng)主流去膠方法采用濕法去膠,成本低效率高,但隨著技術(shù)不斷迭代更新,越來越多IC制造商開始采用干法式去膠,干法式去膠工藝不同于傳統(tǒng)的濕法式去膠工藝,它不需要浸泡化學(xué)溶劑,也不用烘干,去膠過程更容易控制,避免過多算上基底,提高產(chǎn)品成品率。

干法式去膠又被稱為等離子去膠,其原理同等離子清洗類似,主要通過氧原子核和光刻膠在等離子體環(huán)境中發(fā)生反應(yīng)來去除光刻膠,由于光刻膠的基本成分是碳?xì)溆袡C(jī)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(yīng),生成一氧化碳,二氧化碳和水等,再通過泵被真空抽走,完成光刻膠的去除。

等離子物理去膠過程:主要是物理作用對清洗物件進(jìn)行轟擊達(dá)到去膠的目的,主要的氣體為氧氣、氬氣等,通過射頻產(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(jié)果是親水性增大,如圖1所示。
物理清洗前后
物理清洗前后

 
等離子化學(xué)清洗過程:清洗物的表面主要是以化學(xué)反應(yīng)的形式表現(xiàn)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(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成CO2和H2O,然后經(jīng)真空泵將其抽走,達(dá)到清洗目的,如圖2所示。有機(jī)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(shù)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,去膠時間,真空壓力值以及腔體溫度。

具體各參數(shù)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,并加以分氣盤進(jìn)行整個氣流的覆蓋,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(dǎo)致了等離子體的多少,過多過少都不會有較好的去膠效果,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(shù)不變的前提下,功率越大,腔體內(nèi)溫度越高,且當(dāng)氣體流量達(dá)到飽和后,一定射頻功率能激發(fā)的離子體也會達(dá)到飽和,需根據(jù)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,但頻率過高,會導(dǎo)致電子振幅縮短,當(dāng)振幅比電子自由程還短時,電子與氣體分子碰撞機(jī)率也會大大降低,影響最終電離率。

5)清洗時間:其余參數(shù)不變的前提下,去膠時間越長,去膠越多,腔體溫度會增加,但伴隨著溫度升高,對某些不耐高溫及易損工件會造成損壞,因此不適宜長時間清洗,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重要的環(huán)節(jié),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控制腔體的真空度,來達(dá)到我們在不改變氧氣的濃度條件下怎樣來控制一個腔體的真空度。

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,但是均勻性會變差,因此要嚴(yán)格控制腔體的溫度,為去膠清洗工藝營造一個良好的環(huán)境。

等離子去膠工藝是半導(dǎo)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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