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光刻胶是半导体制造中的关键材料,用于在晶圆表面形成微细图形。在光刻工艺中,光刻胶被涂覆在晶圆表面,然后通过曝光和显影形成所需的图案。这些图案将决定芯片上的电路结构。
在光刻胶显影过程中,虽然大部分未曝光区域的光刻胶会被显影液溶解,但有时会在应该完全清除的区域留下极薄的光刻胶层,这就是我们所说的'残胶'问题。这些微量的残胶虽然肉眼难以察觉,但会严重影响后续的工艺,比如导致刻蚀不完全、金属沉积不良,最终造成图案缺陷或电路故障。
去残胶,英文称为Descum,是一种使用等离子体清除残留光刻胶的工艺。最常用的方法是氧气等离子体处理,它能够有效地氧化并去除有机残胶。这个过程通常采用低功率、短时间的刻蚀参数,目的是温和地去除残胶而不损伤下层材料或已形成的图案。工艺参数如功率、气体流量、压力和处理时间需要精确控制,以确保残胶被完全清除的同时不会过度刻蚀。
去残胶工艺的效果很大程度上取决于工艺参数的精确控制。关键参数包括功率、气体种类、压力、处理时间和温度。通常,功率控制在50到300瓦之间,常用气体包括氧气、四氟化碳和氩气等。腔室压力一般维持在10到100毫托,处理时间通常为10到60秒,温度则控制在20到80摄氏度。这些参数需要根据残胶厚度、材料特性和图案尺寸进行优化调整。去残胶设备通常是一种等离子体刻蚀机,包含真空腔室、气体供应系统、射频电源和精确的控制系统。
去残胶工艺在半导体制造中具有不可替代的重要性。首先,它能显著提高图案的精度和质量,确保微细结构的完整性。其次,它是确保后续工艺如刻蚀、离子注入和金属沉积成功的关键步骤。此外,有效的去残胶可以减少缺陷,提高芯片的良率。随着半导体工艺节点不断缩小,去残胶的重要性更加凸显,特别是在7纳米及以下工艺中,残胶问题可能导致严重的良率损失。最终,去残胶的质量直接影响到半导体器件的性能和可靠性,是确保高质量芯片生产的关键环节。