等离子去胶机是半导体、微电子、光电子、微纳加工等领域的核心精密等离子体处理设备,核心以氧气为主要工作气体,在真空环境中产生高活性的氧等离子体,实现对晶圆、基片、器件表面光刻胶的干法无损伤剥离,是光刻工艺后不可少的配套处理设备。该设备区别于传统湿法去胶工艺,全程无化学试剂参与,无湿法腐蚀、无试剂残留,适配微纳结构器件的高精度加工要求,同时兼具绿色环保、去胶的特点,是微纳制造工艺中实现光刻胶准确去除的关键设备。
等离子去胶机的核心工作逻辑围绕“真空环境构建-氧等离子体生成-光刻胶氧化分解-气态产物排出”展开,以化学氧化作用为主、轻微物理轰击作用为辅,全程在密闭的真空腔室内完成,所有工艺参数均可准确调控,核心步骤如下:
真空腔室抽真空:将待去胶的晶圆/基片平稳放置在腔室的晶圆承载台上,关闭腔室后,由真空泵将腔室内抽至工艺所需的真空度,真空环境是等离子体稳定生成的前提,同时可避免空气中的杂质干扰去胶反应、污染器件表面。
工作气体通入与等离子体生成:向真空腔室内通入定量的高纯氧气(部分场景可根据需求掺入氩气、氮气等辅助气体),通过射频电源(主流为电容耦合式射频电源)向腔室施加高频电场,将氧气分子电离,形成由氧自由基、氧离子、电子和中性粒子组成的高活性氧等离子体,腔室内会呈现出均匀的淡蓝色等离子体辉光,辉光的均匀性直接决定去胶效果的一致性。
光刻胶氧化分解:高活性的氧自由基是去胶的核心“氧化剂”,会与光刻胶的有机高分子链发生强烈的链式氧化反应,将复杂的有机光刻胶分子分解为二氧化碳、水、一氧化碳等小分子气态物质;同时,带微弱动能的氧离子会对器件表面产生轻微的物理轰击,一方面让光刻胶表层的氧化分解产物快速脱离器件表面,另一方面让新鲜的氧等离子体与下层未反应的光刻胶充分接触,加速整体去胶反应的进程,保证去胶效率。
气态产物排出:光刻胶分解产生的气态小分子,以及未参与反应的少量气体,会被真空泵持续抽离真空腔室,经尾气处理系统(除酸、除杂)无害化处理后排出,实现器件表面光刻胶的剥离,同时获得洁净、无残留的器件表面。
整个去胶过程中,等离子去胶机可通过调控射频功率、气体流量、真空度、去胶时间和腔室温度,准确控制氧化反应的强度和速率,适配不同光刻胶类型和器件工艺的去胶要求,还支持原位去胶,可直接衔接光刻、刻蚀等上下游工艺,减少器件转移过程中的污染。