等離子清洗光刻膠原理

文章出處：等離子清洗機廠家 | 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，其化學特性就會發(fā)生變化，因此把光刻膠涂敷在硅基片上，再經過曝光、顯影、刻蝕等工藝，就可以將設計好的圖形復刻到硅基片上，因此光刻膠成為了光電信息產業(yè)中圖形復刻加工技術中的關鍵性材料，在其行業(yè)內得到了廣泛的應用。

光刻膠去除技術在微電子工業(yè)中占有非常重要的地位,約占集成電路制造工藝的。去除光刻膠時不應損傷和污染它下面的物質如硅、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,從而影響產品的成品率。

傳統(tǒng)的化學濕法去膠技術,主要包括有機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溶劑清洗等。它的缺點是不能精確控制,清洗不徹底,需反復清洗,容易引入新的雜質此外,這種方法污染環(huán)境,需對廢料進行處理。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一步減小,污染和損傷成為制約集成電路產量的主要因素。自世紀八十年代,等離子體清洗被應用于光刻膠的去除中,這種技術不但可以克服濕法化學的缺點,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生的活性氧與光刻膠發(fā)生反應生成二氧化碳和水,以達到去除光刻膠的目的。

等離子清洗光刻膠原理：

等離子體是物質的特殊形態(tài)，被稱為物質的“第四態(tài)”。眾所周知，固態(tài)物質隨著溫度的上升，逐步變?yōu)橐簯B(tài)和氣態(tài)。如果溫度進一步提高，構成物質分子或原子團中的原子將脫離化學鍵的束縛變成自由原子，進一步地提高溫度，則電子會脫離原子核，形成自由運動的電子和離子。這種由原子、電子及離子組成的呈電中性的物質被稱之為等離子體，演變關系如圖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聚合物,O2是主要反應氣體,在等離子體中產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中，氧原子作為蝕刻劑與光刻膠反應生生成CO、CO2、H2O等揮發(fā)性物質。

等離子清洗光刻膠原理

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

氧原子產生原理

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換和再結合產生的，如方程（1）所示：
Ar⁺+O₂→Ar+O₂⁺，
O₂⁺+e^-→O+O*
產生的氧原子運動到硅片表面與光刻膠發(fā)生反應。

等離子清洗主要是利用氧在等離子體中產生的活性氧與光刻膠發(fā)生反應生成二氧化碳和水，以達到去除光刻膠的目的。這種技術不但可以清洗化學結構更為復雜的光刻膠而且不會產生化學廢物，有利于環(huán)境保護。