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上海螣芯電子科技有限公司-等離子清洗頻率的選擇 13.56MHZ
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高頻；低頻；微頻對等離子清洗的影響與作用
等離子表面處理技術能改善並且除去基板上的圬漬。
Christa Fairfield March Instruments
Published by March Instruments A Nordson Company
介紹
等離子表面處理技術被運用在IC器件領域，它能改善並且去除基板上污漬。為了成功的使用這項技術，必須完成物理和化學等離子的反應。這需要在等離子領域里離子和電子的 組合。
這篇文章詳細說明等離子過程，提供了一個普通的等離子系統，在IC器件領域支持這個系統的 頻率是13.56 MHz。
離子和電子
離子和電子必須 化在等離子處理過程中，包括：離子能量，離子密度和直流電。
離子能量
等離子過程是一個電離氣體產生等量正、負帶電微粒的過程，離子化是通過一個原始的激勵源去撞擊這些微粒，例如：RF和DC，活動的等離子體包括：離子、自由電子、自由原子和光子。
在等離子清洗過程中濺射法是一種普通的，但經常不被人們理解的方法，這個過程其實就是帶電的核素物理碰撞器件的表面，並且破坏粘劑，釋放表面物質的過程。
適當數量的離子能量是重要的，因為它對等離子濺射的能力是有益的。這有各種各樣的應用，比如金絲焊接利用的是離子轟擊。
例如，原晶片裝配，芯片被裸露到氟化氫中，結果導致氟污染在了芯片上，鋁焊盤上有氟對金線焊接可靠性是不利的。這已經被很多人研究併發現，用離子轟擊這種物理方法可以有效地去除氟和其它的污染物，如氧化物、金屬鹽、鎂和石墨。
以上這些案例，如果用化學清洗，效率會比較低，因為揮發性的副產品不能被清除，或者動能是化學反應的一個很好催化劑。
無論如何，過量的能量可能導致不必要的結果，比如，濺射到焊接墊上。濺射到焊接盤上的物質可能導致在芯片或器件上的再沉澱，將導致短路。
因此，在濺射過程中控制有限的能量是有必要的。如圖1所示，是已經很成熟的13.56MHz高頻等離子清洗的圖示：
Figure 1
離子密度
離子密度指的是在等離子體中離子種類的數量。高密度離子等同于在這個等離子體中有大量活性粒子，這有助于加速等離子清洗過程。適當的和均衡的離子密度需要有耦合功率和離子再濺射能量在等離子室里。不適當的離子密度，有可能要增加等離子體處理的時間，這樣就導致不符合要求的結果。
直流偏壓
直流偏壓是指當有一個等離子體時穩定的負壓在處理室中產生動力電極。
在線直流電壓偏移需要最初的在線離子。
偏壓的增加是因為電核向動力電極移動並積聚其上面。
改變處理過程的參數，如電壓、氣壓和處理過程的氣體的選擇都能控制直流偏壓。
在線自身偏壓是對處理進度的一個重要影響因為它提供了增進量和離子運動的異向性。
這是在需求方向性應用中頗有價值的，如底片處理，離子轟擊，像清除氟污染、不合格倒裝芯片的改進和在生產環境中需要快速的蝕刻處理。
等離子頻率
關於頻率的評價和比較需要一個廣闊的領域里討論，被看作兩種能量選擇的直流和2.45GHz（微波），通常僅提供次離子領域。因為在主離子和次離子領域引用道具的不同，這一點的重點考慮。
涉及到的 領域也就是主離子的典型系統是利用低頻RF系統。在這個系統里等離子區里的初始離子化由耦合RF完成4這一切都在真空腔中進行，產品然後在電極間被處理。等離子體同樣也可以直接由處理腔外的激發產生
所涉及的次離子，他由一個主腔體附加一個次腔體。電離化的氣體位於主腔體中，起反應的核素然後向次腔體移動，產品在此被處理。這種構造影響了離子密度和能量而且直流道具不會和其它頻率發生 。
Figure 2
等離子清洗類型
大多數等離子清洗系統，包括13.56MHz，都能配次離子發生器。這種方法對特殊的環境非常有益。例如原晶片可在有腐蝕性的環境下進行處理，在這種情形下複雜的順流系統例如ECR經常採用這種設計。儘管如此，根據他的優點選擇設計，而不是根據離子源來確定設計，大部分普通的系統根據IC器件市場採用DC和微波僅僅侷限于次離子發生器。在DC系統中，因為直流電壓不能有效的在等離子區中耦合，因此要求運用非常高的電壓來進行初始激勵，所以採用順流設計。如此高的暴露電壓對產品有極大的損害。因此，激發必須在樣品腔外產生或分開產生。
2.45Ghz微波頻率
2.45 GHz，在離子室的外殼上伴隨着射頻，結果導致耦合複雜性。因此，等離子清洗必須在一個可以維持不變因素，抗阻好的區域處理。 這種設計結果導致在離子室有不相同的等離子區域。
在微波清洗程中，通常有3種處理方法。 ，設計在等離子區域有可以旋轉的部分（轉盤設計），在不相同的環境里均勻的旋轉。儘管這種方法可以有效的使用，但是它大大降低了清洗能力。另一種方法是加速活躍核素的運動，這種方法的實現必須由大量的泵去實現。可是這種解決的方法不僅增加了花費，而且還減少了活躍核素的停留時間，這樣影響了清洗結果，如金絲焊接，減少氧化和倒裝晶片應用。
第3種方法，增加順流微波處理的效力和使用氧氣，因為它們的壽命長。這種方法可以有效使用，可是許多環氧樹脂和金屬線框架有可能被氧化，所以這種方法也被排除掉了。
直流電
通常的直流系統設計是主腔體利用鉭絲（或類似的鎢元素）激勵非常激烈的氬等離子體。磁力通常用於吸引離子到已被電離的次氫等離子處理腔體。用於系統中的磁力是用來增加原子核素分配的均勻性。像微波系統，他的設計限制了生產氣體的可選擇性，例如，氧不能夠被運用，因為他能夠使昂貴的鉭絲燃燒掉。另外潛在的問題是燃燒后會帶來交叉污染，這在一些處理腔的處理過程中會經常發生。
在等離子室中不同形式離子也許有益于活潑的晶片製作過程，不管怎樣，他是一個重要的提示對於射頻頻率在13.56兆赫時能量低的，等離子體是呈中性的並且不能引起ESD跡象。實際上，離子在IC封裝應用中起着重要的作用，同樣地，它們增加了等離子體的密度，也提高了反動力。
40-100千赫/低頻
正如頻率變動範圍變小波長也隨之增加，在40千赫時，其波長為13.56兆赫時339倍。這個結果引起在離子中40千赫的與那些以更高頻率基礎的相較有更高的能量水平。這會引起兩種結果， 是現場電子的溫度較高，這樣會使等離子體的溫度增加，直接影響芯片的溫度。第二結果是現場的高能量離子它能夠有益于濺射，但是在很多應用中是有害的。
而且，在這個頻率增加了阻抗，而且低頻系統沒有典型的可變阻抗匹配設計。因此，在這個頻率由於增大的阻抗而造成很大能量的損失。這會導致離子密度的顯著減少，從而使得能量提供效率低於13.56MHz頻率。然而在以40KHz頻率系統的長波和增強的離子能量的優點由於採用了次等離子設計而喪失掉。
13.56MHz系統
隨着對其他RF範圍的了解，你就可以對13.56MHz系統一個很好的評價。此頻率 優勢在於不需要匹配複雜的阻抗就可以達到2.45GHz的能量。
不像40KHz,設計優良的13.56MHz系統利用可變電容匹配網。網狀結構在等離子腔體的阻抗通過一個簡單可變的電容提供功率相當于50歐姆的，他能夠提供比40KHz更大的有效功率。
隨着離子的密度優化，系統能夠很好的控制離子能量。以及隨着優化的離子密度和離子能量，更大的離子腔得到很大的發展，包括主離子和次離子系統
結論
儘管每個頻率都有自己的優點，13.56MHz頻率能夠提供很大的選擇範圍，因為13.56MHz能夠提供等離子道具所要得到的平衡。有人肯定要問為什麼其他的仍在採用
具有代表性的，低頻率RF等離子系統（40khz）製造成本比較低，由於他們不需要開發複雜的耦合或可變的匹配網系統。他們在需要高能量的地方也能夠應用，順流微波系統不需要很大的技術開發。他們可以利用普通的磁電管系統結合真空腔，
考慮到IC應用的要求，13.56MHz系統能具有很大的柔性和非常好的效果。
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