四氟化碳（CF4）等含氟气体等离子去胶工艺中的作用

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2022-11-21

经过刻蚀或者离子注入之后,已经不再需要光刻胶做为保护层,因此可以将光刻胶从硅片的表面除去,这一步骤称为去胶。在微电子器件的制造过程中,去胶占有很重要的地位,根据统计有三分之一的工艺都要用到光刻胶去除。

在集成电路工艺中,去胶的方法包括湿法去胶和干法去胶,年以前以湿法去胶为主,在湿法去胶中又分为有机溶液去胶和无机溶液去胶。

使用有机溶液去胶,主要是使光刻胶溶于有机溶液中,从而达到去胶的目的。有机溶液去胶中使用的溶剂主要有丙酮和芳香族的有机溶剂。无机溶剂去胶的原理是利用光刻胶本身也是有机物的特点(主要由碳和氢等元素构成的化合物),通过使用一些无机溶液如和(H₂SO₄和H₂O₂)等,将光刻胶中的碳元素氧化成为二氧化碳,这样就可以把光刻胶从硅片的表面上除去。

干法等离子去胶工艺

等离子体又叫做电浆,是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负带电粒子组成的离子化气体状物质。气体中总存在一些微量的自由电子,在外电场的作用下,这些电子便加速运动。当电子在外电场中获得足够的能量后与气体分子发生碰撞时,可以使气体分子电离而发射出二次电子,这些二次电子又可进一步与气体分子发生碰撞电离,产生更多的电子和离子在这同时,由于又存在电子与离子相复合的逆过程,电离与复合这两个过程最终必将达到一种平衡状态,出现稳定的辉光放电现象,形成稳定的等离子体。

干法去胶也叫等离子体去胶,等离子去胶法,去胶气体一般为氧气。其工作原理是将硅片置于真空反应系统中,通入少量氧气,加上高压,由高频信号发生器产生高频信号,使真空腔体内形成强的电磁场,由于正离子质量太大,不能对电磁场的变化做出快速响应,因此一般忽略正离子的运动。而电子在环形电场的加速下运动,同时还受到磁场洛仑兹力的作用。考虑到电子在等离子体中与其它粒子不断碰撞,其运动轨迹为环绕轴向对称的一些不规则的类圆周运动。电子在电场的不断加速下达到很高的速度,当它与中性粒子分子或原子相撞击时足以发生弹性碰撞。此时,电子的能量将转化为中性粒子的内能,这样使中性粒子电离或激发到较高能级。而新产生的电子,只要交变电场的频率小于电子与中性粒子的碰撞频率,它就会在交变电场的作用下加速,再去撞击其它中性粒子,电子的这种级联碰撞最终使气体产生并维持等离子体放电。氧气电离,形成氧离子、活化的氧原子、氧分子和电子等混合物的等离子体的辉光柱。活化氧活泼的原子态氧可以迅速地将聚酞亚胺膜氧化成为可挥发性气体、和,被机械泵抽走,这样就把硅片上的聚酞亚胺膜去除了。这个过程也叫光刻胶的灰化。等离子去胶的优点是去胶操作简单、去胶效率高、表面干净光洁、无划痕、成本低、环保。

等离子去胶机中氧原子与光刻胶的反应-NAENPLASMA

四氟化碳（CF4）等含氟气体等离子去胶工艺中的作用

在常温常压下，CF₄是一种稳定的气体，但是在高温、低压和等离子体中，CF₄被解离生成了极具活性的氟离子。

为高能离子注入或高密度等离子干法刻蚀后，光刻胶会产生局硬化，传统的氧等离子体去胶法难以完全去除全部的光刻胶，极易产生一些光刻胶的残留。对此，人们通常会向氧离子体中添加少量的含氟的气体（如CF4或C2F6）以增加去除这种较硬的光刻胶残留。

同时，F的自由基化学活性很高，在电离过程中不断地与光刻胶中H发生化学反应而生成氟化氢（HF），促进了O₂与有机物反应，生成的气态物质最终被清洗气体（N₂）通过抽压方式排出。

以上资料由NAENPLASMA整理编辑，转载请注明出处。干法去胶是用等离子体将光刻胶剥除，相对于湿法去胶，干法去胶的效果更好、速度更快。在现代集成电路制造中，干法等离子去胶工艺加氟（如CF4等）可有效地提高去除光刻胶的能力，特别是在离子注入之后的去胶工艺，含氟气体产生的氟离子可以防止光刻胶硬化。