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1、等离子体清洗技术本讲稿第一页，共十九页等离子体清洗技术等离子体清洗技术一、等离子体简述二、等离子体清洗三、等离子清洗技术展望本讲稿第二页，共十九页一、等离子体简述一、等离子体简述物质六态物质六态常见而又稀少的固液气固液气三态宇宙中广泛存在的第四态等离子体等离子体物质第五态超级大原子超级大原子物质第六态费米凝聚态费米凝聚态本讲稿第三页，共十九页一、等离子体简述一、等离子体简述等离子体等离子体也称为“超气体”或“电浆体”，是一种中中性、高能量、离子化的气体性、高能量、离子化的气体，包含中性原子或分子、带电离子和自由电子。等离子体是具有高位能动能高位能动能的气体团，等离子体的总带电量仍是中性。等离子
2、体和普通气体的最大区别是它是一种电离气体，但没有确定形状和体积，具有流动性。本讲稿第四页，共十九页一、等离子体简述一、等离子体简述常见的等离子体及其应用本讲稿第五页，共十九页一、等离子体简述一、等离子体简述等离子体分类1、按等离子体的温度分类按等离子体的温度分类：a高温等离子体:温度在1010K时完全电离b低温等离子体2、按等离子所处的状态分类按等离子所处的状态分类：a平衡等离子体:气压比较高，电子温度与气体温度大致相等b非平衡等离子:体常压或低压，电子温度远高于气体温度本讲稿第六页，共十九页二、等离子体清洗二、等离子体清洗传统的湿法清洗传统的湿法清洗典型的为RCA清洗工艺，使用化学品（SC-
3、1、SC-2、piranha溶液等）和超纯水存在缺点：1.不能精确控制2.清洗不彻底，需要反复清洗3.引入新的杂质4.残余物处理困难5.消耗大量酸和水本讲稿第七页，共十九页二、等离子体清洗二、等离子体清洗新出现等离子体干法清洗被考虑为湿法清洗的主要替代。干法等离子体技术用来去除有机光刻胶去除有机光刻胶(灰化)，在集成预处理步骤去除自然氧化层去除自然氧化层，气体与等离子体能量化学反应，达到去污去污目的。本讲稿第八页，共十九页二、等离子体清洗辉光放电辉光放电通过在混合气体中施加直流电压或者射频（RF）范围内使用交流电都可以产生辉光放电。当施加电能时，混合气体中的自由电子被加速加速，穿过混合气体，然
4、后与原子或分子相撞，在碰撞碰撞过程中释放出附加的电子。高能电子与中性原子或离子相撞并激发它们。这些受激发的原子或离子存在的时间很短，当它们返回其最低能级时，能量以发射声子（或光）的形式能量以发射声子（或光）的形式释放释放。本讲稿第九页，共十九页二、等离子体清洗二、等离子体清洗等离子体清洗的分类根据反应类型反应类型分为：物理反应（溅射SPE或离子铣IM）：活性粒子轰击待清洗表面，使污染物脱离表面最终被真空泵吸走化学反应:活性粒子与表面杂质反应生成易挥发的物质，被真空泵抽走本讲稿第十页，共十九页二、等离子体清洗二、等离子体清洗简单平行金属板直流二极管溅射系统溅射系统尾气e-e-e-e-e-e-DC
5、 直流二极管溅射装置衬底 1)电场产生 Ar+离子 2)高能Ar+离子和 金属靶撞击 3)将金属原子 从 靶中撞击阳极(+)阴极(-)氩原子电场金属靶等离子体 5)金属淀积在衬底上 6)用真空泵将多余 物质从腔中抽走4)金属原子向衬底迁移.进气+本讲稿第十一页，共十九页二、等离子体清洗二、等离子体清洗物理反应物理反应优点:不发生化学反应，清洁表面不会留下任何的氧化物，可以保持被清洗物的化学纯净性，腐蚀作用各向异性缺点:就是对表面产生了很大的损害会产生很大的热效应对被清洗表面的各种不同物质选择性差，腐蚀速度较低本讲稿第十二页，共十九页二、等离子体清洗二、等离子体清洗化学反应化学反应优点：清洗速度
6、较高、选择性好、对清除有机污染物比较有效缺点：是会在表面产生氧化物本讲稿第十三页，共十九页二、等离子体清洗二、等离子体清洗根据激发频率激发频率分类：激发频率为40kHz的等离子体为超声等离子体，物理反应，对清洁表面影响大激发频率为13.56MHz的等离子体为射频等离子体，物理和化学反应激发频率为2.45GHz的等离子体为微波等离子体，化学反应实际生产中多采用射频等离子体清洗和微波等离子体清洗本讲稿第十四页，共十九页二、等离子体清洗二、等离子体清洗微波等离子清洗微波等离子清洗本讲稿第十五页，共十九页二、等离子体清洗二、等离子体清洗射频等离子清洗干法真空等离子刻蚀机去除光刻胶原理：利用等离子体中的
7、活性氧基团与光刻胶反应生成二氧化碳和水，也可以利用等离子体中存在的大量电子和离子来改变基底膜的侵润侵润性和粗糙度性和粗糙度。本讲稿第十六页，共十九页三、等离子清洗技术展望三、等离子清洗技术展望小结小结等离子体清洗可处理各种材料，容易采用数控技术，自动化程度高，具有高精度的控制装置，时间控制的精度很高，正确的等离子体清洗不会在表面产生损伤层，表面质量得到保证，由于是在真空中进行，不污染环境，保证清洗表面不被二次污染。缺点缺点是等离子体区的活性粒子可能会对一些电敏感性的设备造成损害本讲稿第十七页，共十九页三、等离子清洗技术展望三、等离子清洗技术展望等离子体清洗技术解决了集成电路生产中大量消耗纯净水与化学品，绿色环保，社会效益无法估量，使得成品率大大提高，但成本却降低了，未来等离子体技术将在实际生产中进一步广泛应用。本讲稿第十八页，共十九页谢谢！谢谢！本讲稿第十九页，共十九页