等離子清洗機在半導體晶圓清洗工藝上的應用

隨著半導體技術的不斷發(fā)展,對工藝技術的要求越來越高,特別是對半導體圓片的表面質(zhì)量要求越來越嚴,其主要原因是圓片表面的顆粒和金屬雜質(zhì)沾污會嚴重影響器件的質(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(nèi)外各大公司、研究機構(gòu)等對清洗工藝的研究一直在不斷地進行。等離子體清洗作為一種先進的干式清洗技術，具有綠色環(huán)保等特點，隨著微電子行業(yè)的迅速發(fā)展，等離子清洗機也在半導體行業(yè)的應用越來越多。

半導體的污染雜質(zhì)和分類

半導體制造中需要一些有機物和無機物參與完成,另外,由于工藝總是在凈化室中由人的參與進行,所以半導體圓片不可避免的被各種雜質(zhì)污染。根據(jù)污染物的來源、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。

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參數(shù)。這類污染物的去除方法主要以物理或化學的方法對顆粒進行底切,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。這類污染物的去除常常在清洗工序的第一步進行,主要使用硫酸和雙氧水等方法進行。

1.3 金屬

半導體工藝中常見的金屬雜質(zhì)有鐵、銅、鋁、鉻、鎢、鈦、鈉、鉀、鋰等,這些雜質(zhì)的來源主要有:各種器皿、管道、化學試劑,以及半導體圓片加工過程中,在形成金屬互連的同時,也產(chǎn)生了各種金屬污染。這類雜質(zhì)的去除常采用化學方法進行,通過各種試劑和化學藥品配制的清洗液與金屬離子反應,形成金屬離子的絡合物,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)境下表面會形成自然氧化層。這層氧化薄膜不但會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,它們會轉(zhuǎn)移到圓片中形成電學缺陷。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單、操作方便、沒有廢料處理和環(huán)境污染等問題。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(tǒng)中通入少量的氧氣,在強電場作用下,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。這種清洗技術在去膠工藝中具有操作方便、效率高、表面干凈、無劃傷、有利于確保產(chǎn)品的質(zhì)量等優(yōu)點,而且它不用酸、堿及有機溶劑等,因此越來越受到人們重視。