真空工艺腔内潮湿有什么危害？

在半导体制程中，真空工艺腔被广泛使用。薄膜沉积，干法刻蚀，光刻，退火，离子注入等工序均需要在相应的真空腔室中完成相应制程。真空工艺腔在半导体制程中起着至关重要的作用，它能够提供一个高度控制的环境，从而实现精确且可重复的半导体制程。在众多的沾污中，痕量水又是真空工艺腔室中最显著的破坏因素，那么潮湿（痕量水）对真空工艺腔室，芯片产品有什么危害呢？如何解决真空腔潮湿（痕量水）问题呢？

什么是痕量水？

"痕量水"是指在气体、液体或固体中存在的极少量的水分。在半导体干法机台中，一般不会有大量的水出现在工艺腔室中，但是会有痕量水的存在。

真空腔中的痕量水从哪里来？

即使在使用真空泵抽真空后，工艺腔室中仍然可能有一些残留的气体。这些气体中可能含有水分子；液体清洗过程，可能会在晶圆的表面留下一些水分。虽然在清洗后通常会进行干燥，但是可能仍然有一些水分附着在晶圆的微小缝隙内，当晶圆被传入真空腔时，痕量水进入到设备中；半导体设备的内部表面可能会吸附一些水分子，尤其是对于一些具有较高比表面积的材料，其吸附能力更强。

潮湿（痕量水）有什么危害？

水在高温或等离子中会被分解为离子或H2,O2等气体分子，这些细小的分子像牛皮癣一样吸附在真空腔表面，是真空系统必须重视的一个问题。

引起腔室腐蚀问题：

在真空腔室中，尽管水的浓度可能极低，但它们可以通过化学反应，如氧化或水解反应，破坏腔室材料的表面。特别是对于一些敏感的金属材料，如铝或铜，水分子能与金属反应生成氧化物，这些化合物的体积通常大于原金属，会导致材料膨胀和破裂，进一步破坏材料的结构。

此外，如果真空腔室中的金属表面被一层细腻的氧化物保护层覆盖，这层保护层能阻止进一步的氧化，但是在水的存在下，保护层可能被水解，暴露出新的金属表面，使得氧化过程可以继续进行。

影响芯片质量：

在干刻蚀过程中，水分子可能与刻蚀气体反应，降低刻蚀效率，导致刻蚀质量下降。在CVD过程中，水分子可能与沉积物质发生反应，改变沉积层的化学成分和结构。水分子的存在可能干扰真空腔中的气体成分分析，使得控制半导体制程的精度下降。此外，水分子的存在还可能影响真空腔的真空度，影响制程的稳定性等。

如何消除工艺腔室潮湿（痕量水）？

通常，腔室设计时会考虑使用耐腐蚀性强的材料，或者在表面涂覆防护层。在操作过程中，通过优化清洗和干燥流程、提高真空度、使用干燥剂、提高引入气体的纯度等方式，尽量减少痕量水的引入和生成。