等離子去膠原理及影響去膠效果的工藝參數介紹

等離子去膠又稱干法式去膠,等離子去膠的工作原理是在真空狀態下,使得氣體產生活性等離子體,以此,在物理、化學雙重作用下對清洗的部件如砷化鎵、氮化鎵等進行表面的轟擊,將表面要去掉的物質變成了離子或者氣體,然后利用真空泵將這些清洗出來的物質抽離出去,從而達到清洗目的。等離子去膠的好壞直接決定了成品率的高低,等離子去膠工藝主要是半導體單片掃膠、掃底膜工藝、元器件封裝前、芯片制造等行業中。隨著技術水平的不斷更新迭代,以及各生產廠家對產品潔凈度要求的不斷提高,清洗工藝逐步由濕法向干法轉變。干法清洗通過氣體形成的等離子體在工件表面發生作用,不需要經化學試劑浸泡,也不用烘干,過程更加潔凈安全,清洗過程也方便控制,工作環境及人員安全明顯改善,在成本有效減少的同時,產品成品率及優品率也得到很大提高,目前已成為各半導體產品領域廣泛應用的技術。

等離子去膠原理:

等離子產生的原理是:給充入足夠的氧氣或者氬氣并且穩定的真空條件下的腔體的電極施加射頻,使得氣體產生活性等離子體,以此,在物理、化學雙重作用下對清洗的部件如砷化鎵、氮化鎵等進行表面的轟擊,將表面要去掉的物質變成了離子或者氣體,經過了抽真空排出,而達到清洗目的。

等離子物理去膠過程:主要是物理作用對清洗物件進行轟擊達到去膠的目的,主要的氣體為氧氣、氬氣等,通過射頻產生氧離子,轟擊清洗物件,以獲得表面光滑的最大化,并且結果是親水性增大,如圖1所示。

等離子去膠原理

圖1物理清洗前后

等離子化學清洗過程:清洗物的表面主要是以化學反應的形式表現作為主要的清洗目的,利用射頻電源將氣體電離活化,與有機物發生化學反應,形成CO2和H2O,然后經真空泵將其抽走,達到清洗目的,如圖2所示。

等離子去膠原理

有機物物+O2→CO2+H2O

圖2化學清洗前后

等離子去膠主要影響工藝參數:

影響等離子去膠效果的工藝參數有很多,主要包括工藝氣體流向,工藝氣體流量,射頻功率,射頻頻率,去膠時間,真空壓力值以及腔體溫度。具體各參數對等離子清洗影響:

1)氣體流向:等離子去膠工藝中一般采用石英腔體,采用垂直的氣體流向,并加以分氣盤進行整個氣流的覆蓋,決定了等離子體的具體位置,對去膠元件的好壞有決定性的影響。

2)工藝氣體流量:工藝氣體如氧氣、氬氣等的流量的多少直接導致了等離子體的多少,過多過少都不會有較好的去膠效果,對元件的去膠均勻性有較大影響。

3)射頻功率:決定了氣體形成離子態的能量大小,功率越大能夠激發越多氣體形成離子態,去膠清洗效果越明顯,但其余參數不變的前提下,功率越大,腔體內溫度越高,且當氣體流量達到飽和后,一定射頻功率能激發的離子體也會達到飽和,需根據實際條件配合氣體流量及工藝要求選擇。

4)射頻頻率:射頻頻率選擇一般通用13.56MHz及2.45GHz,射頻的頻率影響工藝氣體的電離程度,但頻率過高,會導致電子振幅縮短,當振幅比電子自由程還短時,電子與氣體分子碰撞機率也會大大降低,影響最終電離率。

5)清洗時間:其余參數不變的前提下,去膠時間越長,去膠越多,腔體溫度會增加,但伴隨著溫度升高,對某些不耐高溫及易損工件會造成損壞,因此不適宜長時間清洗,一般控制在30s~180s之間。

6)真空壓力值:腔體真空壓力的控制也是一個重要的環節,在氧氣流量和功率一定情況下,要提高真空度,必須更換大抽速的泵,大功率泵會造成氣體離子密度降低,從而使去膠效果變差。

7)腔體溫度:腔體溫度對去膠速率有較大影響,溫度增加去膠速率越大,但是均勻性會變差,因此要嚴格控制腔體的溫度,為去膠清洗工藝營造一個良好的環境。

在等離子清洗流程中,很多參數如:射頻功率、工藝氣體流量、去膠時間等都對去膠效果有很大影響,搭配得當不僅可以提高工藝效率,同時節約工藝成本。這些參數中,如射頻功率、氣體流量、清洗時間等可以根據多次反復的工藝試驗進行調整得出合理值。了解更多等離子清洗知識,敬請關注國產等離子清洗機廠家東信高科。