wafer晶圓等離子表面活化原理

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2022-11-21

等離子表面活化沒有限制處理對象的材料類型，對各種金屬材料、半導體材料和大多數高分子材料均可實現復雜結構中整體和局部的清洗及活化。此外，等離子表面活化工藝不會對晶圓（wafer）表面造成任何損傷，也不會使清洗表面出現再次污染，更不會有反應產物污染環境，并且高精度的時間控制使活化效果更顯著。與濕化學法活化相比，等離子表面活化的使用范圍更廣，可用于處理各種材料，包括塑性、金屬和玻璃等，使用這種等離子技術，可以高效的對材料進行預處理。

晶圓等離子表面活化原理

等離子在進行活化處理的過程中，一般根據等離子體與材料表面產生的物理或化學反應將活化方式分為兩種，一種是物理轟擊，主要是離子加速運動撞擊晶圓（wafer）表面，通過能量損失將晶圓（wafer）表面污染物濺射出來，達到清洗目的，我們通常將這種方式稱為物理活化；另一種是化學活化，化學活化則是工藝氣體在放電過程中產生許多離子和中性自由基，這些自由基將與晶圓（wafer）表面發生化學反應，同時反應腔中的某些離子也會在電場作用下與晶圓（wafer）發生反應；而且等離子表面活化工藝常采用不同的工藝氣體，如氫氣、氧氣、氬氣等，這些氣體在進行活化時的作用效果也迥然不同，因此等離子表面活化過程是一個復雜的物理化學過程。這兩種活化方法在作用原理上存在著差異，應用范圍也不盡相同。

晶圓等離子表面活化

（1）物理活化
物理活化主要是帶正電的陽離子作用，陽離子在撞擊被清潔物的過程中能去除表面上附著的顆粒性物質，通常將此稱為濺射現象。如在等離子Ar的作用下，對硅片表面進行轟擊，因Ar離子帶正電而被吸附到帶負電荷的晶圓（wafer）表面上，在吸附過程中有撞擊作用，Ar離子將足夠的能量傳遞到晶圓（wafer）表面，使晶圓（wafer）表面的污垢脫離，然后通過真空泵將污染物抽出。物理活化能清除表面上存在的無機及有機物污染物，特別是Pb、Fe、Cr、Cu、Ni、Ag等非揮發金屬離子，并且物理活化是等離子體中的離子作純物理撞擊，它不會與材料產生任何深度化學反應，只會使材料表層的性質發生輕微變化，不會改變基體固有的一些性能，沒有任何氧化物留下，且處理均勻性好。但這種物理活化工藝存在著可能造成二次污染的缺點，如晶圓（wafer）表面過量腐蝕或者污染物重新聚集在其他不希望的區域。

（2）化學活化
在化學活化工藝中，一般用反應性氣體或等離子體產生的游離基與污染物反應，使污染物變為揮發性物質而除去。常用的反應性氣體有氫氣（H2）、氧氣（O2）、甲烷（CF4）、氮氣（N2）、氨氣（NH3）等，這些氣體能在放電氛圍中產生大量相應的活性粒子，如電子、離子、原子等。這些擁有足夠能量的活性粒子表現出相當強的活性，可與聚合物或其他材料的表面鍵發生化合反應，在材料表面引入所需官能團。例如等離子氧能產生氣象輻射，用O2輻射與有機污染物進行反應生成CO2、CO和H2O后將污染物去除掉。化學清洗具有更高的清潔速度和更大的腐蝕選擇性，且化學反應清除有機污染物的效果比清除金屬污染物的效果好。等離子O2化學活化工藝在清潔晶圓（wafer）的同時會在其表面形成一層微弱的氧化層，這樣更利于吸附OH基后使表面變得更加親水。

本文由國產等離子設備廠家納恩科技整理編輯。綜上所述，化學活化的反應機理主要是利用大量活性粒子來與材料表面反應，生成易揮發的物質。這些活性粒子在高壓力的條件下更容易生成，所以必須控制好系統的較高壓力，能保證化學活化的順利進行。相對于物理活化過程而言，化學活化工藝簡單，操作方便，清洗速度快，不需要多路氣體同時進入反應腔，而且活化的晶圓（wafer）表面適用面更廣，因此化學活化工藝在實際中應用得更廣泛。