光刻胶等离子灰化去胶-PR Plasma Ashing

等离子去胶

光刻胶(Resist或PhotoResist,简称PR)‚又称光致抗蚀剂是一种有机化合物它受紫外光、准分子激光、电子束、离子束、射线等光源曝光后在显影液中的溶解度会发生变化。光刻胶主要用于集成电路和半导体分立器件的微细加工同时在平板显示、倒扣封装、磁头及精密传感器等制作过程中也有着广泛的应用。由于光刻胶具有光化学敏感性可利用其进行光化学反应将光刻胶涂覆半导体、导体和绝缘体上，经曝光、显影后留下的部分对底层起保护作用然后采用蚀刻剂进行蚀刻就可将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工的衬底上。因此光刻胶是微细加工技术中的关键性化工材料。刻蚀以后的步骤之一是去除光刻胶，光刻胶用来作为从光刻掩膜版到硅片表面的图形转移媒介以及被刻蚀区域或被离子注入区域的阻挡层。一旦刻蚀或注入完成，光刻胶在硅片表面就不再有用必须完全去除。

光刻胶去除（PhotoResist Removal）

光刻胶去除技术在微电子工业中占有非常重要的地位，集成电路制造工艺的去胶的好坏直接影响产品的成品率及器件和电路的制造成本。主要方法有湿法去胶和干法去胶。干法去胶是用氧气等离子体灰化（O2 Plasma Ashing）将光刻胶剥除。干法去胶有着湿法去胶不可比拟的优点，在现代半导体工业中被广泛应用。

干法等离子去胶

等离子体又叫做电浆是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负带电粒子组成的离子化气体状物质。气体中总存在一些微量的自由电子在外电场的作用下这些电子便加速运动。当电子在外电场中获得足够的能量后与气体分子发生碰撞时可以使气体分子电离而发射出二次电子这些二次电子又可进一步与气体分子发生碰撞电离产生更多的电子和离子在这同时由于又存在电子与离子相复合的逆过程电离与复合这两个过程最终必将达到一种平衡状态出现稳定的辉光放电现象形成稳定的等离子体。

在放电过程中除了形成电子与离子之外还可产生激发态的分子、原子及各种原子团这些东西统称为游离基。这种游离基具有高度的化学活性正是它们与被腐蚀材料的表面发生化学反应形成挥发性的产物使材料不断被腐蚀。

作为被刻蚀的对象光刻胶可以理解为由碳、氢、氧、氮等元素组成的长链有机聚合物，干法去胶主要利用氧等离子体将光刻胶灰化掉。

O2在室温下不显著侵蚀光刻胶，但在等离子去胶机中氧气被电离成O2-、O2+、O-、O+、氧原子O、臭氧等活泼的等离子体，其中氧原子能量很高，在高频电场的辅助下可以使基片上的光致抗蚀剂与其快速发生氧化反应生成CO、CO2、H2O和其它挥发性氧化物，被真空泵抽走，实现去胶的目的。

CxHy＋O→CO↑＋CO2↑+H2O↑

与此同时氧离子对光刻胶进行物理轰击破坏光刻胶表面形貌移除松散结合的原子并增强刻蚀产物的解吸附过程加快氧原子与光刻胶表面的反应。