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晶圆等离子清洗机|亲水改善与光刻胶去除工艺

晶圆等离子清洗机|亲水改善与光刻胶去除工艺

等离子清洗机可对晶元表面的亲水改善,以及表面光刻胶的去除。

等离子清洗在晶圆上有两个最常见的用途:改善表面的亲水性,以及去除表面的光刻胶。前者服务于后续的涂布、键合等工序,后者是光刻流程的收尾步骤。

工艺特点

晶圆等离子清洗广泛应用于集成电路制造、先进封装、MEMS 与功率器件制程,覆盖光刻胶去除(Ashing)、涂布前亲水处理、键合前活化等工序。

先说光刻胶去除。光刻是把电路图形转移到晶圆上的核心工序,做法是在晶圆表面涂一层光刻胶,曝光显影之后,胶层里留下图形的"模具",再用它去遮挡后面的刻蚀或者沉积;图形用完之后,这层胶要去掉,才能进入下一个循环。去胶有湿法和干法两条路:湿法用溶剂浸泡,但溶剂对某些胶和某些结构的去除不彻底,而且废液处理有成本和环保压力;干法就是等离子灰化(Ashing)——用氧等离子把有机物氧化分解成二氧化碳和水汽之类的小分子,随气流抽走,它的好处是去得干净、不留残渣、也不产生需要处理的废液,而且能处理到精细结构之间的胶(液体的表面张力在小缝隙里进不去)。残胶是必须避免的,胶没去干净,会在后面的薄膜沉积或者刻蚀中充当掩膜,造成图形异常,或者形成颗粒污染,直接影响良率。

再说亲水性改善。晶圆表面在很多工序里需要"愿意被液体润湿"——涂胶要涂得均匀、清洗液要铺得开、电镀或者化学处理的液体要能进到细微结构里。硅片表面天然是疏水的(尤其是经过氢氟酸处理之后),液体在上面会缩成珠,涂布不均。等离子处理(常用氧等离子)会在表面接上羟基等极性基团,让表面从疏水变成亲水,水滴角明显下降,液体就能均匀铺展。

在晶圆等离子清洗过程中,整片均匀性、功率与电荷控制、颗粒引入控制与参数可追溯,是保证整片良率一致且不损伤器件的工艺要点。

工艺上的控制点:均匀性是第一位的,晶圆是一整片,上面有成百上千个芯片,处理不均匀意味着同一个工艺在不同位置的效果不同,最终良率会出现"边缘差、中间好"或者相反的情况,所以等离子设备要保证整片晶圆的均匀性;不能损伤器件,晶圆表面已经有精细的图形和薄膜,处理功率过高可能造成刻蚀或者电荷损伤,尤其是对栅氧这类敏感结构,要控制等离子带来的电荷积累;颗粒控制,处理过程本身不能引入颗粒,否则就等于污染;参数可追溯,半导体行业对工艺记录的要求很高,每个批次的参数都要能查。

制程节点继续推进,晶圆尺寸更大、结构更精细,对处理均匀性与电荷控制的要求同步提高。

RM新时代官网网址在等离子表面处理设备上有多年经验,可提供真空等离子处理方案,具备晶圆级均匀性,参数可控可追溯,处理过程无颗粒引入、无器件损伤,并能与涂胶、刻蚀等设备衔接。

容易踩的几个坑

残胶未除净:在后面工序充当掩膜造成图形异常。

亲水性不足导致涂布不均:表面仍呈疏水状态。

处理不均匀造成整片良率波动:出现边缘与中心的性能差异。

处理过度造成表面损伤:功率过高引起刻蚀或电荷损伤。