常压射频介质阻挡等离子体喷枪放电特性及去胶影响因素研究

【作者】 贾少霞； 杨景华； 李超波； 夏洋； 王守国；

【机构】 中国科学院微电子研究所 微电子器件与集成技术重点实验室；

【摘要】 本文设计了一种常压射频介质阻挡等离子体喷枪,喷枪产生的长条状大面积等离子体从喷枪下方直接喷射到待清洗的硅片表面,与光刻胶发生反应。本文研究了喷枪的放电特性及喷枪去胶速率的影响因素。实验测量了喷枪在氩气4 L/min,氧气20mL/min,电源功率230 W时的电流电压波形,结果表明,电流波形超前电压波形,呈现出典型的容阻性;在电流波形的每个半周期内只出现了一个较大的电流峰值,该喷枪放电属于射频辉光放电模式;通过李萨如图形计算得到喷枪的耦合效率为95%,此时电源输出与放电负载处于良好的匹配状态。此外,本文还采用常压射频介质阻挡等离子体喷枪对8英寸涂有AZ9701型光刻胶的硅片进行了去胶实验,分析了氧气含量、射频输入功率、衬底加热温度、喷口与硅片之间距离等因素对去胶速率的影响。研究发现,当氩气流量5L/min,输入功率130 W,衬底温度100℃时,氧气流量从0逐渐增加到60 mL/min的过程中,发现氧气流量在到达35 mL/min之前,去胶速率随氧气流量的增加呈直线上升趋势,此时继续增加氧气流量,去胶速率呈下降趋势,这是因为氧气含量过多造成放电不稳定,并且在电极之间出现了拉弧现象;当氩气流量5 L/min,氧气流量25 mL/min,衬底温度为100℃时,射频功率从90 W增加到140 W的过程中,喷枪的去胶速率线性增加;另外,喷枪喷口与硅片间的距离对去胶速率影响较大,距离太近容易出现丝状放电,易对硅片造成损伤,距离太远,清洗速率急剧下降,当距离控制在1-2 mm范围内时,去胶速率较快。本文研究的常压射频介质阻挡等离子体去除硅片表面光刻胶技术为IC制造工艺带来了一种简便的干法清洗手段。更多还原