专利名称：常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法
常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法
技术领域：
本发明涉及一种新型的利用常压自由基束流清洗光刻胶的新方法，尤指利用介质 阻挡等离子体放电所产生的高密度自由基喷射到硅片上清洗光刻胶或其它有机物的一种 新方法。
背景技术：
在微电子工业中光刻胶的清洗是一个十分重要的环节，清洗工序占整个制造工序 的30% 35%。传统上都是采用湿化学方法来进行光刻胶的清洗的。它具有不可控制、清 洗不彻底、需要反复清洗等缺点，而且会造成环境污染，需要建立专门的回收处理站。随着 新材料的使用和微器件特征尺寸的进一步减小，要求有一种更具选择性、更环保、也更能人 为控制的清洗技术。自20世纪80年代以来，等离子体干法刻蚀被应用于光刻胶的清洗中。这种技术 不但可以清洗化学结构更为复杂的光刻胶，而且不会产生化学废物，干法清洗主要是利用 氧在等离子体中产生的活性氧与光刻胶发生反应生成二氧化碳和水，以达到去除光刻胶的 目的。过去普遍采用的干法清洗光刻胶工艺都是在真空室里利用低气压氧等离子体来进行 清洗。在实际使用中存在设备及维护费用高、被处理物体的尺度受真空室腔体限制，操作不 方便和时间长等缺点；此外，真空等离子体清洗会不可避免带来部分的离子损伤。近几年，人们开始在大气压下进行光刻胶清洗的实验设备和工艺研究，但是，目前 所采用的等离子体发生器，都是采用射频放电的形式，工作气体只能是采用氦与氧，或氩与 氧的混合气体，其中氧气所占的比例是小于3%。由于大量采用惰性气体，致使工作气体的 应用成本很高。本发明介绍一种新型的介质阻挡等离子体发生器，该放电是采用介质阻挡的高电 压放电形式，以空气或氧气作为工作气体，产生高密度自由基束流喷射到硅片表面上，来清 洗光刻胶和其它有机物的新方法。
发明内容为了达到上述目的，本发明的目的在于提供一种常压等离子体自由基束流清洗硅 片新方法，其特征在于该新方法是采用一个常压介质阻挡等离子体发生器，工作气体可以 采用氧气、氧/氩混合气体或空气来产生高密度的自由基，并在一定气体压力下把放电等 离子体区产生的高密度自由基由喷口向外喷出，在硅片衬底被加热到一定温度时，喷射到 硅片上的高密度自由基束流与硅片上的光刻胶反应生成CO2和H2O等反应副产物，该反应副 产物经由排气罩的管道排出；该高密度的自由基束流还也可以用来去除其它材料表面的有 机物和改善表面的亲水性能。所述的一种常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于所采用的自 由基束流是由介质阻挡的等离子体放电产生的，是由等离子体发生器喷口喷出的不含电 子、离子和其它发光成份的自由基束流。
所述的一种常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于等离子体放 电区所产生的自由基是由高压气流携带喷出的。所述的一种常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于该放电等离 子体是采用氧气、氧/氩混合气体，或是采用空气作为放电工作气体。所述的一种常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于硅片衬底的 温度是可以被加热到200°C的范围内。所述的一种常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于高密度自由 基束流与光刻胶反应生成(X)2和H2O等反应副产物，该反应副产物经由排气罩的管道排出。本发明提供一种常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法，其优点是1、该产生 等离子体的方法是采用介质阻挡的高压电源实现气体的击穿放电，相同功率的高压电源要 比射频电源造价低。2、该方法不但可以实现氩氧的混合气体放电，还可以利用纯氧，或是空 气放电来产生高密度的自由基束流。3、该方法所使用的气体成本低，且产生自由基的密度 高。4、该放电气源也可以由鼓风机或空气压缩机来提供。本发明的主要用途是用于硅片无损伤去胶和有机物清洗。
图1为本发明一种常压等离子体自由基束流清洗硅片方法原理示意图。请参阅图1，该方法采用一个等离子体发生器，它包括一个高压电极101、包覆高 压电极的绝缘材料108、一个地电极102、一个高压电源105、一个供气源104等构成。供气 源104所提供的具有一定压力的气体通过供气导管107与地电极102和包覆高压电极101 的绝缘材料108之间的间隙贯通，并在该间隙内产生等离子体放电103和自由基200，该自 由基200束流由高压气流携带喷出，在到达硅衬底203上后与其表面的光刻胶202反应生 成二氧化碳或水等反应副产物202，该反应副产物202再由排气管道排出。自由基束流是由介质阻挡的等离子体发生器产生的，这些自由基成份是由氧原 子、氧分子以及臭氧等活性粒子构成，并由高压气流携带出等离子体放电区，喷射到有待清 洗的物体表面上，与表面的有机物质碰撞反应后生成二氧化碳和水等反应副产物，从而起 到清洗表面光刻胶和有机物的目的。自由基束流对有机物清洗是在大气压下进行的，在清洗过程中不存在离子成份的 表面损伤。为了加快清洗反应，硅衬底203的表面温度可以被加热器204加温到200°C以 内。上面参考附图结合具体的实施例对本发明进行了描述，然而，需要说明的是，对于 本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对上述实施例作出 许多改变和修改，这些改变和修改都落在本发明的权利要求限定的范围内。
权利要求
1.一种常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于该新方法是采用一个 常压介质阻挡等离子体发生器，工作气体可以采用氧气、氧/氩混合气体或空气来产生高 密度的自由基，并在一定气体压力下把放电等离子体区产生的高密度自由基由喷口向外喷 出，在硅片衬底被加热到一定温度时，喷射到硅片上的高密度自由基束流与硅片上的光刻 胶反应生成CO2和H2O等反应副产物，该反应副产物经由排气罩的管道排出；该高密度的自 由基束流还也可以用来去除其它材料表面的有机物和改善表面的亲水性能。
2.如权利要求1所述的一种常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于 所采用的自由基束流是由介质阻挡的等离子体放电产生的，是由等离子体发生器喷口喷出 的不含电子、离子和其它发光成份的自由基束流。
3.如权利要求1所述的一种常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于 等离子体放电区所产生的自由基是由高压气流携带喷出的。
4.如权利要求1所述的一种常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于 该放电等离子体是采用氧气、氧/氩混合气体，或是采用空气作为放电工作气体。
5.如权利要求1所述的一种常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于 硅片衬底的温度是可以被加热到200°C的范围内。
6.如权利要求1所述的一种常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于 高密度自由基束流与光刻胶反应生成CO2和H2O等反应副产物，该反应副产物经由排气罩的 管道排出。
全文摘要
一种常压等离子体自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于该新方法是采用一个常压介质阻挡等离子体发生器，工作气体可以采用氧气、氧/氩混合气体或空气来产生高密度的自由基，并在一定气体压力下把放电等离子体区产生的高密度自由基由喷口向外喷出，在硅片衬底被加热到一定温度时，喷射到硅片上的高密度自由基束流与硅片上的光刻胶反应生成CO2和H2O等反应副产物，该反应副产物经由排气罩的管道排出；该高密度的自由基束流还也可以用来去除其它材料表面的有机物和改善表面的亲水性能。
文档编号H05H1/32GK102087487SQ20091025033
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者张朝前, 杨景华, 王守国, 赵玲利, 韩传余 申请人:中国科学院微电子研究所