Ионно-плазменная очистка в производстве микроэлектроники – это обработка поверхности пластины в плазме за счет сочетания ионной бомбардировки и химического воздействия для удаления загрязнений, таких как остатки органики, инородные частицы и образовавшиеся окислы.

Фактически, представляет собой «мягкое» плазмохимическое травление, которое не затрагивает основной материал поверхностного слоя пластины и не вносит в него повреждений.

Широкое применение ионно-плазменной очистки обусловлено ее универсальностью, экологичностью и эффективностью по сравнению с жидкостной химической обработкой, отсутствием риском механических повреждений обрабатываемой поверхности.

Ключевые применения плазменной очистки

Ионно-плазменная очистка – критически важная технология в производстве микроэлектроники, в значительной степени определяющая возможность изготовления, выход годных и параметры конечных изделий.

Ключевыми применениями ионно-плазменной очистки в процессе производства изделий микроэлектроники являются:

• очистка и активация поверхности перед нанесением последующего слоя для обеспечения адгезии

• удаление естественных окислов с поверхности для формирования «чистого» интерфейса между слоями

• подготовка пластины к травлению для обеспечения равномерности и повторяемости результата

• удаление полимерных остатков после процессов травления

• удаление остатков и частиц фоторезиста в процессе взрывной литографии

Как правило, технологические реакторы для ионно-плазменной очистки входят в состав кластерного оборудования для обработки непосредственно перед или после основных технологических процессов.

Технологические устройства для ионно-плазменной очистки

Технологические устройства для ионно-плазменной очистки аналогичны применяемым для плазмохимического травления, но проще за счет меньших требований к равномерности обработки, меньшей мощности и номенклатуры применяемых газов.

А) Емкостной реактор (ВЧ разряд с емкостной связью)

Простой по конструкции реактор, обеспечивающий проведение процесса плазменной очистки. Характеризуется относительно низкой плотностью плазмы и типичной энергией ионов в диапазоне 10-50 эВ. Основным преимуществом является простота и низкая стоимость.

Б) Реактор индуктивно-связанной плазмы высокой плотности

Реактор характеризуется большей плотностью плазмы, благодаря чему выше химическая активность и ниже энергия ионов. Это обеспечивает более высокую скорость обработки и меньше повреждений от ионной бомбардировки. Более сложный по сравнению с емкостным, более высокая стоимость.

В) Реактор высокой плотности плазмы с ВЧ смещением пластины

Применение смещения пластины дает возможность независимо управлять плотностью плазмы и энергией ионов, воздействующих на пластину. Это позволяет тонко настраивать процесс, что важно при обработке чувствительных материалов и 3D структур, а также эффективно, с высокой скоростью, удалять окислы. Добавление ВЧ смещения на пластину значительно увеличивает сложность и стоимость реактора.

Г) Ионный источник с квазинейтральным пучком

Обработка ведется направленным квазинейтральным пучком ионов и плазмой с возможностью регулировки энергии ионов в диапазоне 0…200 эВ. По возможностям аналогичен реактору высокой плотности плазмы с ВЧ смещением, но с более гибкой и простой настройкой, и эффективен при обработке 3D структур с высокими аспектными отношениями.

Технологические газы

А) Кислородная плазма

Эффективна для удаления органических загрязнений.

Б) Водородная плазма

Восстанавливает окислы, удаляет органические загрязнения (менее эффективно по сравнению с кислородной плазмой). Применяется для обработки контактов и металлических слоев.

В) Фторсодержащая плазма

 Характеризуется высокой химической активностью с образованием летучих компонентов. В основном применяется для удаления полимерных остатков после процессов травления и удаления неорганических загрязнений.

Г) Комбинированная плазма

Комбинирование плазмы кислорода с водородом или фтором для эффективного удаления широкого спектра загрязнений.

Дополнительная информация

Реакторы для ионно-плазменной обработки могут дополняться столиком с нагревом для интенсификации процесса очистки, либо столиком с охлаждением для снижения температуры при обработке – в зависимости от особенностей требуемого технологического процесса и ограничений по свойствам обрабатываемой пластины.

В случае критической чувствительности обрабатываемых пластин к плазме и зарядовым повреждениям, могут применяться более «тонкие» и сложные технологии, такие как обработка с применением удаленной плазмы и обработка нейтральным пучком. В рамках проекта FAB100/150 разработана установка снятия фоторезиста с применением удаленной плазмы, реализующая одну из этих технологий.

Установки FAB100/150 могут комплектоваться станциями ионно-плазменной очистки в требуемой для задач заказчика конфигурации.