В процессе подготовки полупроводниковых устройств чистота поверхности кристаллического круга и деталей напрямую определяет качество и производительность чипа. Традиционная мокрая очистка легко остаточных химических реагентов, трудно обрабатывать тонкую структуру микронного уровня, а плазменная очистительная машина с сухими, неповрежденными, высокоточными характеристиками обработки, стала важным оборудованием для обработки поверхности в цепочке производства полупроводников, широко используется в предолитографической предварительной обработке, активации перед соединением, инкапсуляции и других ключевых процессах.

Принцип работы плазменной очистительной машины

Ядром плазменной очистительной машины является возбуждение рабочего газа через радиочастотный источник питания, который ионизирует плазму, состоящую из электронов, ионов, свободных радикалов и т. Д. Эти активные частицы обладают высокой химической активностью и физической кинетической энергией и могут быть очищены двумя способами:

1. Физическое травление: ионы высокой энергии в плазме подвергаются высокоскоростной бомбардировке очищаемой поверхности под действием электрического поля, физически отслаиваются прикрепленные частицы загрязняющих веществ, органические остатки и т. Д. Для достижения « сухого пескоструйного» эффекта очистки, а однородность травления может контролироваться на наноуровне без ущерба для основного материала.

2. Химическая реакция: в соответствии с потребностями очистки выбираются различные рабочие газы, такие как кислород, водород и аргон, и могут происходить целенаправленные химические реакции. Например, кислородная плазма окисляет органические загрязнители до CO2° и H2O и удаляет их, водородная плазма удаляет окислительный слой металлической поверхности, а смесь может сочетать очистку с модификацией поверхности.

Типичные сценарии применения в производстве полупроводников

Предварительная обработка кристаллических кругов перед фотолитографией

Перед покрытием фоторезистом, если на поверхности кристаллического круга есть небольшое количество масла, водяного пара или окислительного слоя, это может привести к неравномерному покрытию фоторезистом, искажению передачи рисунка. Плазменная очистительная машина может завершить гидрофильную модификацию поверхности кристаллической окружности за 30 - 60 секунд, одновременно удаляя нано - загрязняющие вещества, так что сцепление фоторезиста с фундаментом кристаллической окружности увеличивается более чем на 30%, что значительно снижает скорость дефекта процесса фотолитографии.

2. Активация поверхности соединения кристаллической окружности и инкапсуляционного звена

В процессе кристаллической круглой связи (например, кремниево - кремниевой связи, гетероинтегрированной связи) недостаточная поверхностная активность может привести к недостаточной прочности связи, пустоте интерфейса и другим проблемам. Благодаря гибридной плазменной обработке аргоном и кислородом на поверхности кристаллического круга может быть введено большое количество активных групп, таких как гидроксильные и карбоксильные радикалы, так что сцепление интерфейса связи достигает уровня МПа для удовлетворения требований к упаковке высокой надежности. Кроме того, в процессе удаления клея из упаковки чипа плазменная очистка может заменить традиционное мокрое удаление клея, чтобы избежать химических остатков упаковочной полости и повысить хорошую скорость упаковки.

Точная очистка полупроводниковых деталей

Точные детали полупроводникового производственного оборудования (например, присоски гомогенизатора, сопла проявителя), если они прикреплены к остаткам клея, частицы, будут напрямую влиять на стабильность процесса. Плазменная очистительная машина может очищать компоненты сложной конструкции без разборки, как для обеспечения точности очистки, так и для сокращения цикла обслуживания оборудования.

Ключевые технические показатели выбора оборудования

1. однородность плазмы: для больших размеров кристаллических кругов (например, 12 дюймов) необходимо обеспечить отклонение плотности плазмы в полости на уровне 5%, иначе это приведет к неравномерному эффекту очистки, влияющему на согласованность чипа.

2. Мощность и частота радиочастотного источника питания: Низкочастотная радиочастота (27 МГц) подходит для физических потребностей в травлении, высокочастотная радиочастота (13,56 МГц) более подходит для химической очистки типа реакции, часть оборудования оснащена двухчастотной радиочастотой, может обеспечить точную регулировку травления и модификации.

3. Вакуум полости и система управления газом: стабилизация вакуума в диапазоне 10 - 100 Па обеспечивает стабильность плазмы, а высокоточный контроллер потока массы (MFC) обеспечивает точную регулировку соотношения нескольких газов для удовлетворения разнообразных технологических потребностей.

Способность к обработке без повреждений: Для уязвимых гибких базовых пластин или чувствительных устройств требуется низкоэнергетический плазменный режим, который контролирует энергию ионной бомбардировки ниже 10 эВ, чтобы избежать повреждения кристаллической решетки базового материала.

IV. ТЕНДЕНЦИИ В ОБЛАСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ

По мере того, как полупроводниковый процесс развивается до 3 нм и ниже узлов, плазменная очистительная машина движется в направлении более высокой однородности, более низких повреждений и более интеллектуального управления. С одной стороны, структура полости использует распределенную конструкцию радиочастотных электродов, в сочетании с технологией моделирования плазмы, для достижения глобальной равномерной очистки кристаллических кругов более 200 мм; С другой стороны, оборудование интегрирует технологическую замкнутую систему ИИ, которая автоматически регулирует соотношение мощности и газа в соответствии с параметрами плазмы, контролируемыми в режиме реального времени, для достижения адаптивной оптимизации процесса. В то же время, зеленый дизайн стал новой тенденцией, низкоэнергоемкий радиочастотный источник питания и переработанная рабочая газовая система могут снизить общее потребление энергии и экологические затраты оборудования.

Плазменная очистительная машина, как « специалист по очистке и модификации поверхностей» в производстве полупроводников, ее технологическая итерация всегда была такой же частотой, как и обновление процесса производства чипов. В будущем, с популяризацией таких технологий, как упаковка и гетерогенная интеграция, оборудование для очистки плазмы будет играть незаменимую роль в большем количестве технологических сценариев, создавая прочную технологическую основу для высококачественного развития полупроводниковой промышленности.