等離子清洗光刻膠原理

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：2022-12-30

光刻膠是由感光樹脂、增感劑和溶劑為主要成分的一種對光特別敏感的混合液體，別名為“光致抗蝕劑”。光刻膠對光非常敏感，透過光線，其化學(xué)特性就會發(fā)生變化，因此把光刻膠涂敷在硅基片上，再經(jīng)過曝光、顯影、刻蝕等工藝，就可以將設(shè)計好的圖形復(fù)刻到硅基片上，因此光刻膠成為了光電信息產(chǎn)業(yè)中圖形復(fù)刻加工技術(shù)中的關(guān)鍵性材料，在其行業(yè)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。

光刻膠去除技術(shù)在微電子工業(yè)中占有非常重要的地位,約占集成電路制造工藝的。去除光刻膠時不應(yīng)損傷和污染它下面的物質(zhì)如硅、多晶硅、鋁、氧化硅或二氧化硅,如果這個過程不能被很好的控制或者操作不正確,很可能會對器件造成污染和損傷,從而影響產(chǎn)品的成品率。

傳統(tǒng)的化學(xué)濕法去膠技術(shù),主要包括有機(jī)溶劑如丙酮浸泡溶解、以及使用專用的光刻膠刻蝕膠液和其它一些有機(jī)溶劑清洗等。它的缺點是不能精確控制,清洗不徹底,需反復(fù)清洗,容易引入新的雜質(zhì)此外,這種方法污染環(huán)境,需對廢料進(jìn)行處理。尤其是這種方法并不能被用來去除高溫烘烤過的膠,顯影后的底膠,以及鋁電極上的光刻膠膠膜。

隨著新材料的使用和微器件特征尺寸的進(jìn)一步減小,污染和損傷成為制約集成電路產(chǎn)量的主要因素。自世紀(jì)八十年代,等離子體清洗被應(yīng)用于光刻膠的去除中,這種技術(shù)不但可以克服濕法化學(xué)的缺點,而且可以減小器件污染。等離子體去膠主要是利用氧在等離子體中產(chǎn)生的活性氧與光刻膠發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和水,以達(dá)到去除光刻膠的目的。

等離子清洗光刻膠原理：

等離子體是物質(zhì)的特殊形態(tài)，被稱為物質(zhì)的“第四態(tài)”。眾所周知，固態(tài)物質(zhì)隨著溫度的上升，逐步變?yōu)橐簯B(tài)和氣態(tài)。如果溫度進(jìn)一步提高，構(gòu)成物質(zhì)分子或原子團(tuán)中的原子將脫離化學(xué)鍵的束縛變成自由原子，進(jìn)一步地提高溫度，則電子會脫離原子核，形成自由運(yùn)動的電子和離子。這種由原子、電子及離子組成的呈電中性的物質(zhì)被稱之為等離子體，演變關(guān)系如圖1-1所示。

眾所周知,光刻膠的清洗就是指將光刻膠作為被刻蝕目標(biāo)刻蝕掉。作為被清洗的對象,光刻膠可以理解為由碳、氫、氧、氮等元素組成的長鏈有機(jī)聚合物,O2是主要反應(yīng)氣體,在等離子體中產(chǎn)生氧離子與高活性的氧原子。電容耦合射頻放電等離子清洗機(jī)中，氧原子作為蝕刻劑與光刻膠反應(yīng)生生成CO、CO2、H2O等揮發(fā)性物質(zhì)。

等離子清洗光刻膠原理

與此同時,氧離子對光刻膠進(jìn)行物理轟擊,破壞光刻膠表面形貌,移除松散結(jié)合的原子,并增強(qiáng)刻蝕產(chǎn)物的解吸附過程,加快氧原子與光刻膠表面的反應(yīng)。

氧原子產(chǎn)生原理

在等離子清洗光刻膠的過程中，清洗速率主要取決于活性氧原子。氧原子主要是通過電荷之間的轉(zhuǎn)換和再結(jié)合產(chǎn)生的，如方程（1）所示：
Ar⁺+O₂→Ar+O₂⁺，
O₂⁺+e^-→O+O*
產(chǎn)生的氧原子運(yùn)動到硅片表面與光刻膠發(fā)生反應(yīng)。

等離子清洗主要是利用氧在等離子體中產(chǎn)生的活性氧與光刻膠發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和水，以達(dá)到去除光刻膠的目的。這種技術(shù)不但可以清洗化學(xué)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的光刻膠而且不會產(chǎn)生化學(xué)廢物，有利于環(huán)境保護(hù)。