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伴隨半導體行業(yè)的迅速崛起，國內(nèi)對于等離子體工藝設備的需求也日益增多。等離子體放電后可產(chǎn)生有化學活性的物質，因而廣泛應用于材料表面改性及表面處理等多個領域，在大規(guī)模系統(tǒng)級集成制造工藝中等離子體工藝技術起著極為重要的作用，如薄膜沉積、材料刻蝕、表面改性、光刻膠去除，此外等離子體技術還具有高的各向異性、無廢液和無污染物產(chǎn)生等特點。

晶圓光刻膠的全部或者部分掃除貫穿于半導體芯片的整個工藝流程，掃膠工藝應用于半導體光刻工藝后，是清除殘留光刻膠的重要保障，也是影響芯片制程的關鍵因素。相對于其他等離子體的產(chǎn)生方式，射頻感性耦合等離子體具有相對較高的等離子體密度（10¹¹~10¹²cm^-3）、低工作壓力，以及離子能量可控等優(yōu)勢在半導體行業(yè)內(nèi)得到了廣泛應用。

光刻膠作為一種有機化合物，是現(xiàn)代半導體工藝中必不可少的組成部分，利用其受紫外光曝光后在顯影液中的溶解度會發(fā)生明顯變化的特點，通過對部分區(qū)域進行紫外曝光使光刻膠形成特定形貌的圖型，經(jīng)過刻蝕工藝后再將光刻膠剝離，使特定材料形成特定的器件形貌。不同形貌的材料疊加即可制成特定的半導體器件。

射頻感性耦合等離子體掃膠技術原理

在半導體芯片制造中，為保證較高的掃膠速率、較好的各向異性刻蝕和較大的離子轟擊能量，通常采用低壓下的ICP放電模式。

射頻感性耦合等離子掃膠裝置如圖1所示，該裝置主要由真空反應腔室、氣路系統(tǒng)、放電系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)構成。

圖1 射頻感性耦合等離子掃膠裝置示意圖

晶圓表面光刻膠掃除工藝就是指將光刻膠作為被刻蝕目標刻蝕掉。作為被刻蝕的對象,光刻膠可以理解為由碳、氫、氧、氮等元素組成的長鏈有機聚合物,O2是主要反應氣體在等離子體中產(chǎn)生氧離子與高活性的氧原子。射頻感性耦合等離子掃膠反應器中,氧原子作為蝕刻劑與光刻膠反應生成CO、CO₂、H₂O等揮發(fā)性物質。

C_xH_y+ O→CO↑+ CO₂↑

與此同時,氧離子對光刻膠進行物理轟擊,破壞光刻膠表面形貌,移除松散結合的原子,并增強刻蝕產(chǎn)物的解吸附過程,加快氧原子與光刻膠表面的反應。

綜上所述：射頻感性耦合等離子體掃膠工藝就是工藝氣體選用高純O2，采用感性耦合產(chǎn)生的氧等離子體與光刻膠中由C、H、O、N等元素構成的有機物發(fā)生化學反應，破壞光刻膠中較穩(wěn)定的化學成分，從而達到光刻膠均勻掃除的目的，腔室內(nèi)反應生成的氣態(tài)物質通過真空系統(tǒng)排出。