在半導(dǎo)體制程中，真空工藝腔被廣泛使用。薄膜沉積，干法刻蝕，光刻，退火，離子注入等工序均需要在相應(yīng)的真空腔室中完成相應(yīng)制程。真空工藝腔在半導(dǎo)體制程中起著至關(guān)重要的作用，它能夠提供一個高度控制的環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)精確且可重復(fù)的半導(dǎo)體制程。在眾多的沾污中，痕量水又是真空工藝腔室中最顯著的破壞因素，那么潮濕（痕量水）對真空工藝腔室，芯片產(chǎn)品有什么危害呢？如何解決真空腔潮濕（痕量水）問題呢？

什么是痕量水？

"痕量水"是指在氣體、液體或固體中存在的極少量的水分。在半導(dǎo)體干法機(jī)臺中，一般不會有大量的水出現(xiàn)在工藝腔室中，但是會有痕量水的存在。

真空腔中的痕量水從哪里來？

即使在使用真空泵抽真空后，工藝腔室中仍然可能有一些殘留的氣體。這些氣體中可能含有水分子；液體清洗過程，可能會在晶圓的表面留下一些水分。雖然在清洗后通常會進(jìn)行干燥，但是可能仍然有一些水分附著在晶圓的微小縫隙內(nèi)，當(dāng)晶圓被傳入真空腔時，痕量水進(jìn)入到設(shè)備中；半導(dǎo)體設(shè)備的內(nèi)部表面可能會吸附一些水分子，尤其是對于一些具有較高比表面積的材料，其吸附能力更強(qiáng)。

潮濕（痕量水）有什么危害？

水在高溫或等離子中會被分解為離子或H2,O2等氣體分子，這些細(xì)小的分子像牛皮癬一樣吸附在真空腔表面，是真空系統(tǒng)必須重視的一個問題。

引起腔室腐蝕問題：

在真空腔室中，盡管水的濃度可能極低，但它們可以通過化學(xué)反應(yīng)，如氧化或水解反應(yīng)，破壞腔室材料的表面。特別是對于一些敏感的金屬材料，如鋁或銅，水分子能與金屬反應(yīng)生成氧化物，這些化合物的體積通常大于原金屬，會導(dǎo)致材料膨脹和破裂，進(jìn)一步破壞材料的結(jié)構(gòu)。

此外，如果真空腔室中的金屬表面被一層細(xì)膩的氧化物保護(hù)層覆蓋，這層保護(hù)層能阻止進(jìn)一步的氧化，但是在水的存在下，保護(hù)層可能被水解，暴露出新的金屬表面，使得氧化過程可以繼續(xù)進(jìn)行。

影響芯片質(zhì)量：

在干刻蝕過程中，水分子可能與刻蝕氣體反應(yīng)，降低刻蝕效率，導(dǎo)致刻蝕質(zhì)量下降。在CVD過程中，水分子可能與沉積物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，改變沉積層的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)。水分子的存在可能干擾真空腔中的氣體成分分析，使得控制半導(dǎo)體制程的精度下降。此外，水分子的存在還可能影響真空腔的真空度，影響制程的穩(wěn)定性等。

如何消除工藝腔室潮濕（痕量水）？

通常，腔室設(shè)計(jì)時會考慮使用耐腐蝕性強(qiáng)的材料，或者在表面涂覆防護(hù)層。在操作過程中，通過優(yōu)化清洗和干燥流程、提高真空度、使用干燥劑、提高引入氣體的純度等方式，盡量減少痕量水的引入和生成。