光刻胶是由感光树脂、增感剂和溶剂混合而成的液体,它的特性是遇到光线照射会改变内部结构。这东西最大的用处就是把模板上的图案精准复制到元器件上。根据显影方式不同,光刻胶分两种:正性胶和负性胶。正性胶被光照射的部分会溶解,负性胶正好相反,没被光照的部分才会溶解。
说到去除光刻胶,主要有干法和湿法两种路子。干法用的是等离子清洗技术,原理很巧妙:光刻胶主要成分是树脂、感光材料和有机溶剂,这些玩意儿的分子都是碳氢氧构成的长链结构。用含有氟、氧的等离子体去轰击,这些高活性原子会和光刻胶里的碳氢化合物发生反应,生成能挥发的气体,这样就把光刻胶层给干掉了。
等离子体这东西可不简单,它是物质的第四种状态(除了固液气之外)。简单说就是正离子和电子数量差不多的电离气体,里面啥都有:离子、电子、自由基、光子还有中性粒子。闪电和星云就是天然的等离子体。人工制造等离子体主要有加热和气体放电两种方法,工业上基本都用气体放电,因为好控制。
等离子体分两大类:
1. 高温等离子体:靠高温让分子原子撞来撞去产生电离,温度能飙到上万度
2. 低温等离子体:在低压环境下用电场激发产生,特点是电子能量高但整体温度低,常温就能用
在芯片制造里,差不多三分之一的工序都得去掉光刻胶。因为光刻胶在刻蚀或离子注入后就完成使命了,得从硅片上清理干净,还不能伤到底下的材料。这步要是没做好,直接影响芯片良率和生产成本。
以前主要用湿法去胶,就是把芯片泡在有机或无机溶液里。但这方法问题一大堆:去胶速度不好控制、容易留残胶、经常得反复处理。最要命的是会产生大量废酸废水,既污染环境又浪费水资源。
现在主流的干法工艺就聪明多了,利用光刻胶本身就是有机物的特性(主要是碳氢氧),配合低温等离子清洗技术,发展出了干法等离子光刻胶灰化工艺。具体原理是:光刻胶里的碳氢元素和氧等离子体产生的自由基反应,生成二氧化碳、水蒸气这些气体被抽走。
等离子清洗去胶有五大优势:
1. 操作简单效率高
2. 去得干净不留残渣
3. 不会划伤硅片
4. 温度低不伤材料
5. 不用酸碱溶剂,环保又省钱
正因为这些优点,这项技术越来越受重视,在生产线上的应用也越来越广。既降低了成本,又解决了环保难题,真正是一举两得的好方法。