等离子清洗机在半导体晶圆清洗工艺上的应用

随着半导体技术的不断发展,对工艺技术的要求越来越高,特别是对半导体圆片的表面质量要求越来越严,其主要原因是圆片表面的颗粒和金属杂质沾污会严重影响器件的质量和成品率,在目前的集成电路生产中,由于圆片表面沾污问题,仍有50% 以上的材料被损失掉。

在半导体生产工艺中,几乎每道工序中都需要进行清洗,圆片清洗质量的好坏对器件性能有严重的影响。正是由于圆片清洗是半导体制造工艺中最重要、最频繁的工步,而且其工艺质量将直接影响到器件的成品率、性能和可靠性,所以国内外各大公司、研究机构等对清洗工艺的研究一直在不断地进行。等离子体清洗作为一种先进的干式清洗技术，具有绿色环保等特点，随着微电子行业的迅速发展，等离子清洗机也在半导体行业的应用越来越多。

半导体的污染杂质和分类

半导体制造中需要一些有机物和无机物参与完成,另外,由于工艺总是在净化室中由人的参与进行,所以半导体圆片不可避免的被各种杂质污染。根据污染物的来源、性质等,大致可分为颗粒、有机物、金属离子和氧化物四大类。

1.1 颗粒

颗粒主要是一些聚合物、光刻胶和蚀刻杂质等。这类污染物通常主要依靠范德瓦尔斯吸引力吸附在圆片表面,影响器件光刻工序的几何图形的形成及电学参数。这类污染物的去除方法主要以物理或化学的方法对颗粒进行底切,逐渐减小其与圆片表面的接触面积,最终将其去除。

1.2 有机物

有机物杂质的来源比较广泛,如人的皮肤油脂、细菌、机械油、真空脂、光刻胶、清洗溶剂等。这类污染物通常在圆片表面形成有机物薄膜阻止清洗液到达圆片表面,导致圆片表面清洗不彻底,使得金属杂质等污染物在清洗之后仍完整的保留在圆片表面。这类污染物的去除常常在清洗工序的第一步进行,主要使用硫酸和双氧水等方法进行。

1.3 金属

半导体工艺中常见的金属杂质有铁、铜、铝、铬、钨、钛、钠、钾、锂等,这些杂质的来源主要有:各种器皿、管道、化学试剂,以及半导体圆片加工过程中,在形成金属互连的同时,也产生了各种金属污染。这类杂质的去除常采用化学方法进行,通过各种试剂和化学药品配制的清洗液与金属离子反应,形成金属离子的络合物,脱离圆片表面。

1.4 氧化物

半导体圆片暴露在含氧气及水的环境下表面会形成自然氧化层。这层氧化薄膜不但会妨碍半导体制造的许多工步,还包含了某些金属杂质,在一定条件下,它们会转移到圆片中形成电学缺陷。这层氧化薄膜的去除常采用稀氢氟酸浸泡完成。

等离子清洗机在半导体晶圆清洗工艺上的应用

等离子体清洗具有工艺简单、操作方便、没有废料处理和环境污染等问题。但它不能去除碳和其它非挥发性金属或金属氧化物杂质。等离子清洗常用于光刻胶的去除工艺中,在等离子体反应系统中通入少量的氧气,在强电场作用下,使氧气产生等离子体,迅速使光刻胶氧化成为可挥发性气体状态物质被抽走。这种清洗技术在去胶工艺中具有操作方便、效率高、表面干净、无划伤、有利于确保产品的质量等优点,而且它不用酸、碱及有机溶剂等,因此越来越受到人们重视。