Dans le processus de préparation des dispositifs semi - conducteurs, la pureté de surface des plaquettes et des composants détermine directement la performance et la performance de la puce. La méthode humide traditionnelle nettoie facilement les réactifs chimiques résiduels, il est difficile de traiter les structures fines à l'échelle du micron, tandis que la machine de nettoyage au plasma, grâce à des caractéristiques de traitement sèches, sans dommage et de haute précision, devient un équipement de traitement de surface important dans la chaîne de fabrication de semi - conducteurs, largement utilisé dans le prétraitement avant lithographie, l'activation avant collage, le désencollage d'encapsulation et d'autres processus clés.

I. principe de fonctionnement de base du nettoyeur plasma

Le noyau de la machine de nettoyage au plasma est l'excitation du gaz de travail par une source d'alimentation RF, de sorte qu'il s'ionise pour former un plasma composé d'électrons, d'ions, de radicaux libres, etc. Ces particules actives ont une activité chimique et une énergie cinétique physique élevées et peuvent être nettoyées de deux manières:

1. Effet de gravure physique: les ions à haute énergie dans le plasma bombardent la surface à nettoyer à grande vitesse sous l'action d'un champ électrique, décollent physiquement les particules de contaminants attachées, la gomme résiduelle organique et d'autres, pour obtenir un effet de nettoyage de type "sablage à sec", et l'uniformité de la gravure peut être contrôlée à l'échelle nanométrique, sans endommager le matériau de base.

2. Action de réaction chimique: selon les besoins de nettoyage, sélectionnez l'oxygène, l'hydrogène, l'argon et d'autres gaz de travail différents, qui peuvent être ciblés pour la réaction chimique. Par exemple, un plasma d'oxygène peut oxyder et évacuer les polluants organiques en co₂ et h₂o, un plasma d'hydrogène peut éliminer la couche d'oxyde sur les surfaces métalliques et un mélange de gaz peut combiner nettoyage et modification de surface.

II. Scénarios d'application typiques dans la fabrication de semi - conducteurs

1. Pré - traitement de la plaquette avant le processus de lithographie

Avant le revêtement de la colle de lithographie, la surface de la plaquette, s'il y a des traces d'huile, de vapeur d'eau ou de couche d'oxyde, entraînera une application inégale de la colle de lithographie, une distorsion du transfert de motif. La machine de nettoyage au plasma peut compléter la modification hydrophobe - hydrophile de la surface de la plaquette en 30 à 60 secondes, tout en éliminant les contaminants à l'échelle nanométrique, augmentant l'adhérence de la colle de lithographie à la base de la plaquette de plus de 30%, réduisant considérablement le taux de défauts du processus de Lithographie.

2. Activation de surface du lien de liaison de disque et d'encapsulation

Dans le procédé de collage de plaquette (par exemple, collage silicium - silicium, collage hétéro - intégré), une activité de surface insuffisante peut entraîner des problèmes de résistance insuffisante au collage, de cavités d'interface, etc. Grâce au traitement par plasma de mélange d'argon et d'oxygène, un grand nombre de groupes actifs tels que les groupes hydroxyles, carboxyliques et autres peuvent être introduits à la surface de la plaquette, de sorte que la force de liaison de l'interface de liaison atteint l'ordre du mégapascal, répondant aux exigences d'encapsulation de haute fiabilité. En outre, dans le processus de gommage de l'encapsulation de la puce, le nettoyage au plasma peut remplacer la gomme humide traditionnelle, éviter les résidus chimiques de la cavité d'encapsulation et améliorer le taux d'encapsulation.

3. Nettoyage de précision des composants semi - conducteurs

Les composants de précision de l'équipement de production de semi - conducteurs (tels que la ventouse de la machine de mastic, la buse de la machine de développement) peuvent affecter directement la stabilité du processus s'ils adhèrent à la colle résiduelle, aux particules. Les nettoyeurs plasma nettoient les composants de structures complexes sans démontage, garantissant ainsi une précision de nettoyage et réduisant les cycles de maintenance des équipements.

Iii. Indicateurs techniques clés pour le choix du type d'équipement

1. Uniformité du plasma: pour les plaquettes de grande taille (par exemple, 12 pouces), il est nécessaire de garantir un écart de densité de plasma ≤ 5% dans la cavité, sinon cela entraînera un effet de nettoyage inégal, affectant la cohérence de la puce.

Puissance et fréquence d'alimentation RF: la fréquence radio basse fréquence (27mhz) convient aux besoins de gravure physique, la fréquence radio haute fréquence (13,56 MHz) convient mieux au nettoyage de type réactif chimique, certains équipements sont équipés de RF double fréquence, ce qui peut permettre une régulation précise de la gravure et de la modification.

3. Degré de vide de la cavité et système de contrôle du gaz: la stabilité du vide dans l'intervalle 10 - 100pa peut garantir la stabilité du plasma, le Contrôleur de Débit massique de haute précision (MFC) peut réaliser un réglage précis du rapport multigaz, répondre aux besoins de processus diversifiés.

4. Capacité de traitement sans dommage: pour les substrats flexibles ou les dispositifs sensibles vulnérables, il est nécessaire d'équiper le mode plasma à basse énergie, de contrôler l'énergie de bombardment ionique en dessous de 10 ev, d'éviter les dommages au réseau cristallin du matériau de base.

Iv. Tendances du développement technologique

À mesure que le processus de semi - conducteur évolue vers des nœuds de 3 nm et moins, les nettoyeurs plasma évoluent vers une plus grande uniformité, moins de dommages et un contrôle plus intelligent. D'une part, la structure de la cavité utilise la conception d'électrodes RF distribuées, combinée à la technologie de simulation plasma, pour réaliser un nettoyage uniforme complet des plaquettes de plus de 200 mm; D'autre part, l'équipement intègre le système de boucle fermée de processus ai, qui peut ajuster automatiquement la puissance, le rapport de gaz en fonction des paramètres du plasma surveillés en temps réel, pour réaliser l'optimisation adaptative du processus. Dans le même temps, la conception verte est devenue la nouvelle tendance, l'alimentation RF à faible consommation d'énergie et le système de gaz de travail recyclable peuvent réduire la consommation d'énergie combinée de l'équipement et les coûts environnementaux.

Les nettoyeurs plasma agissent en tant que « spécialistes du nettoyage et de la modification de surface» dans la fabrication de semi - conducteurs et leurs itérations technologiques sont toujours à la même fréquence que les mises à niveau du processus de fabrication des puces. À l'avenir, avec la popularité de l'encapsulation, de l'intégration hétérogène et d'autres technologies, l'équipement de nettoyage au plasma jouera un rôle irremplaçable dans plus de scénarios de processus pour le développement de haute qualité de l'industrie des semi - conducteurs.