等离子清洗光刻胶原理

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：2022-12-30

光刻胶是由感光树脂、增感剂和溶剂为主要成分的一种对光特别敏感的混合液体，别名为“光致抗蚀剂”。光刻胶对光非常敏感，透过光线，其化学特性就会发生变化，因此把光刻胶涂敷在硅基片上，再经过曝光、显影、刻蚀等工艺，就可以将设计好的图形复刻到硅基片上，因此光刻胶成为了光电信息产业中图形复刻加工技术中的关键性材料，在其行业内得到了广泛的应用。

光刻胶去除技术在微电子工业中占有非常重要的地位,约占集成电路制造工艺的。去除光刻胶时不应损伤和污染它下面的物质如硅、多晶硅、铝、氧化硅或二氧化硅,如果这个过程不能被很好的控制或者操作不正确,很可能会对器件造成污染和损伤,从而影响产品的成品率。

传统的化学湿法去胶技术,主要包括有机溶剂如丙酮浸泡溶解、以及使用专用的光刻胶刻蚀胶液和其它一些有机溶剂清洗等。它的缺点是不能精确控制,清洗不彻底,需反复清洗,容易引入新的杂质此外,这种方法污染环境,需对废料进行处理。尤其是这种方法并不能被用来去除高温烘烤过的胶,显影后的底胶,以及铝电极上的光刻胶胶膜。

随着新材料的使用和微器件特征尺寸的进一步减小,污染和损伤成为制约集成电路产量的主要因素。自世纪八十年代,等离子体清洗被应用于光刻胶的去除中,这种技术不但可以克服湿法化学的缺点,而且可以减小器件污染。等离子体去胶主要是利用氧在等离子体中产生的活性氧与光刻胶发生反应生成二氧化碳和水,以达到去除光刻胶的目的。

等离子清洗光刻胶原理：

等离子体是物质的特殊形态，被称为物质的“第四态”。众所周知，固态物质随着温度的上升，逐步变为液态和气态。如果温度进一步提高，构成物质分子或原子团中的原子将脱离化学键的束缚变成自由原子，进一步地提高温度，则电子会脱离原子核，形成自由运动的电子和离子。这种由原子、电子及离子组成的呈电中性的物质被称之为等离子体，演变关系如图1-1所示。

众所周知,光刻胶的清洗就是指将光刻胶作为被刻蚀目标刻蚀掉。作为被清洗的对象,光刻胶可以理解为由碳、氢、氧、氮等元素组成的长链有机聚合物,O2是主要反应气体,在等离子体中产生氧离子与高活性的氧原子。电容耦合射频放电等离子清洗机中，氧原子作为蚀刻剂与光刻胶反应生生成CO、CO2、H2O等挥发性物质。

等离子清洗光刻胶原理

与此同时,氧离子对光刻胶进行物理轰击,破坏光刻胶表面形貌,移除松散结合的原子,并增强刻蚀产物的解吸附过程,加快氧原子与光刻胶表面的反应。

氧原子产生原理

在等离子清洗光刻胶的过程中，清洗速率主要取决于活性氧原子。氧原子主要是通过电荷之间的转换和再结合产生的，如方程（1）所示：
Ar⁺+O₂→Ar+O₂⁺，
O₂⁺+e^-→O+O*
产生的氧原子运动到硅片表面与光刻胶发生反应。

等离子清洗主要是利用氧在等离子体中产生的活性氧与光刻胶发生反应生成二氧化碳和水，以达到去除光刻胶的目的。这种技术不但可以清洗化学结构更为复杂的光刻胶而且不会产生化学废物，有利于环境保护。