等離子清洗機在半導體晶圓清洗工藝上的應用
隨著(zhù)半導體技術(shù)的不斷發(fā)展,對工藝技術(shù)的要求越來(lái)越高,特別是對半導體圓片的表面質(zhì)量要求越來(lái)越嚴,其主要原因是圓片表面的顆粒和金屬雜質(zhì)沾污會(huì )嚴重影響器件的質(zhì)量和成品率,在目前的集成電路生產(chǎn)中,由于圓片表面沾污問(wèn)題,仍有50% 以上的材料被損失掉。
在半導體生產(chǎn)工藝中,幾乎每道工序中都需要進(jìn)行清洗,圓片清洗質(zhì)量的好壞對器件性能有嚴重的影響。正是由于圓片清洗是半導體制造工藝中最重要、最頻繁的工步,而且其工藝質(zhì)量將直接影響到器件的成品率、性能和可靠性,所以國內外各大公司、研究機構等對清洗工藝的研究一直在不斷地進(jìn)行。等離子體清洗作為一種先進(jìn)的干式清洗技術(shù),具有綠色環(huán)保等特點(diǎn),隨著(zhù)微電子行業(yè)的迅速發(fā)展,等離子清洗機也在半導體行業(yè)的應用越來(lái)越多。
半導體的污染雜質(zhì)和分類(lèi)
半導體制造中需要一些有機物和無(wú)機物參與完成,另外,由于工藝總是在凈化室中由人的參與進(jìn)行,所以半導體圓片不可避免的被各種雜質(zhì)污染。根據污染物的來(lái)源、性質(zhì)等,大致可分為顆粒、有機物、金屬離子和氧化物四大類(lèi)。
1.1 顆粒
顆粒主要是一些聚合物、光刻膠和蝕刻雜質(zhì)等。這類(lèi)污染物通常主要依靠范德瓦爾斯吸引力吸附在圓片表面,影響器件光刻工序的幾何圖形的形成及電學(xué)參數。這類(lèi)污染物的去除方法主要以物理或化學(xué)的方法對顆粒進(jìn)行底切,逐漸減小其與圓片表面的接觸面積,最終將其去除。
1.2 有機物
有機物雜質(zhì)的來(lái)源比較廣泛,如人的皮膚油脂、細菌、機械油、真空脂、光刻膠、清洗溶劑等。這類(lèi)污染物通常在圓片表面形成有機物薄膜阻止清洗液到達圓片表面,導致圓片表面清洗不徹底,使得金屬雜質(zhì)等污染物在清洗之后仍完整的保留在圓片表面。這類(lèi)污染物的去除常常在清洗工序的第一步進(jìn)行,主要使用硫酸和雙氧水等方法進(jìn)行。
1.3 金屬
半導體工藝中常見(jiàn)的金屬雜質(zhì)有鐵、銅、鋁、鉻、鎢、鈦、鈉、鉀、鋰等,這些雜質(zhì)的來(lái)源主要有:各種器皿、管道、化學(xué)試劑,以及半導體圓片加工過(guò)程中,在形成金屬互連的同時(shí),也產(chǎn)生了各種金屬污染。這類(lèi)雜質(zhì)的去除常采用化學(xué)方法進(jìn)行,通過(guò)各種試劑和化學(xué)藥品配制的清洗液與金屬離子反應,形成金屬離子的絡(luò )合物,脫離圓片表面。
1.4 氧化物
半導體圓片暴露在含氧氣及水的環(huán)境下表面會(huì )形成自然氧化層。這層氧化薄膜不但會(huì )妨礙半導體制造的許多工步,還包含了某些金屬雜質(zhì),在一定條件下,它們會(huì )轉移到圓片中形成電學(xué)缺陷。這層氧化薄膜的去除常采用稀氫氟酸浸泡完成。
等離子清洗機在半導體晶圓清洗工藝上的應用
等離子體清洗具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、沒(méi)有廢料處理和環(huán)境污染等問(wèn)題。但它不能去除碳和其它非揮發(fā)性金屬或金屬氧化物雜質(zhì)。等離子清洗常用于光刻膠的去除工藝中,在等離子體反應系統中通入少量的氧氣,在強電場(chǎng)作用下,使氧氣產(chǎn)生等離子體,迅速使光刻膠氧化成為可揮發(fā)性氣體狀態(tài)物質(zhì)被抽走。這種清洗技術(shù)在去膠工藝中具有操作方便、效率高、表面干凈、無(wú)劃傷、有利于確保產(chǎn)品的質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn),而且它不用酸、堿及有機溶劑等,因此越來(lái)越受到人們重視。