专利名称：常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种新型的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，尤其指该 系统是高压电极和地电极分别贴附在形状为L形的两个介质阻挡层两侧，在该两个介质阻 挡层之间设有一个放电间隙，自由基是由放电间隙产生的，并通过一定气压的气流携带喷 出，形成一个扁平肯口的高浓度活性基团束流，用来对硅片上的光刻胶及有机物进行扫描清洗。
背景技术：
随着大规模集成电路的发展，集成度的不断提高，线宽的不断减小，对硅片的无损 伤清洗的要求也越来越高。在硅晶体管和集成电路生产中，几乎每道工序都有硅片清洗的 问题，硅片清洗的好坏对器件性能有严重的影响，处理不当，可能使全部硅片报废，做不出 管子来，或者制造出来的器件性能低劣，稳定性和可靠性很差。因此对硅片进行无损伤的清 洗有着重要的意义。目前常用的去胶和清洗方法，由湿法和干法两种方式。湿法清洗湿法清洗存在许 多的缺点例如(1)不能精确控制；(2)清洗不彻底，需反复清洗；(3)容易引入新的杂质；对残余物不能处理；( 污染环境，需对废液进行处理；(6)消耗大量的酸和水。在等离 子体的干法清洗工艺中，不使用任何化学溶剂，因此基本上无污染物，有利于环境保护。此 外，其生产成本较低，清洗具有良好的均勻性和重复性、可控性，易实现批量生产。但目前 常用的干法去胶和清洗设备，是在真空状态下，使用等离子体对硅片表面直接清洗，这样等 离子体中的离子会对硅片表面的刻蚀线条造成很大的损伤，不在适用于32nm及以下节点 技术，并且，由于它使用的是真空系统，这就会使得设备成本高昂，操作繁琐。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。此外，近来人们采用的介质阻挡等离子体发生器，一般是采用单介质阻挡的等离 子体发生器，其中一个电极是采用金属电极，容易造成电极烧蚀后，带来清洗时的电极污
^fe ο本发明设计了常压下产生自由基的装置，是采用双介质阻挡的等离子体放电形 式，两个放电电极都被介质包覆，不会带来电极烧蚀问题。所产生的自由基束流清洗，对硅 片的表面器件几乎不会带来任何损伤。
发明内容
—种新型的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，包括一个壳体、高压电 极、介质阻挡层、接地电极、电源、移动机械手以及进气和排气系统。该系统的特性在于在一 个长方形的壳体内设有一个高压电极和地电极，该两个电极之间设有两个介质阻挡层，在该两个介质阻挡层之间设有一个放电间隙产生等离子体，在一定压力的气流带动下，放电 间隙所产生的高活性自由基由扁口型喷口喷射出来，在喷射到需要处理的物体表面时，去 除物体表面的有机物质。本发明产生的活性自由基可用于硅片无损伤去胶和有机物清洗。所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于在高压电极和 地电极之间设有两个介质阻挡层，该两个介质阻挡层的形状都为L形，在该两个介质阻挡 层之间设有一个放电间隙，该间隙的尺度范围是0. 5-5毫米。所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于两个介质阻挡 层之间的放电间隙的一端通过气管与供气源贯通，另一端形成一个长条形喷口，在放电间 隙的两侧设有绝缘材料密封。所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于该高压电极与 地电极分别帖覆在两个介质阻挡层的两侧，高压电极与一个高频高压电源连接，地电极与 壳体连接并接大地。所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于该高频高压电 源的输出峰-峰电压值大于3000伏。所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于放电区所采用 的气体是氩氧混合气体、也可以是氧气或是洁净的空气，气体的流量是大于5升/分钟。所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于该自由基发生 器系统由机械手控制可以实现三维的移动。所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于该系统设有排 气罩和排气管道，使剩余的自由基束流和与有机物反应后的产物排出。所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于该硅片衬底下 设有加热装置，在清洗时，硅片的温度可以被加热到200°C以内。本发明的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其优点是1，采用双介质 阻挡形式放电，能在常压下产生准辉光的放电，更有利于产生高自由基浓度的等离子体。2， 不会带来金属电极放电时所引起的电极烧蚀污染。3，采用高频电源放电，与相同功率的射 频电源比较价格便宜。4，采用能在具有三个自由度的机械手装置，能对8英寸及以上的硅 片表面进行均勻的扫描去胶和清洗。5，该系统不需要抽真空，提高了生产效率，较低了生产 成本。本发明的主要用途是用在集成电路制造工艺中，在单片硅片清洗时，清洗硅片上 的光刻胶和有机污染物。此外，它也可用于对其它物理表面的有机物清洗。说明书附1本发明的正面结构剖视示意图。图2本发明的等离子体发生器俯视剖视图。请参阅
图1图2，本发明常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，包括一个壳 体100、高压电极101、介质阻挡层105、接地电极104、电源103、机械手支架205、移动机械 手204、供气源102、排气罩110、硅片202、加热器203等。等离子体发生器壳体100内设有一个高压电极101和一个地电极104，在该两个电 极之间设有两个介质阻挡层105，在该两个介质阻挡层105之间设有一个放电间隙107产生 等离子体，在一定压力的气流带动下，放电间隙107所产生的高活性自由基由扁口型喷口109喷射出来。供气源102提供的洁净气体通过进气通道112进入到等离子体发生器的空隙107 中，受激发电离产生等离子体和自由基，该等离子体在离开放电区后经过碰撞复合成自由 基束流，并以一定的速度喷射到硅片202表面的光刻胶201上，与光刻胶进行反应形成C2O 和H2O等反应副产物，并由排气罩110和与其连接的排气管道108排出。电源103采用高频高压电源来激发放电，放电时的峰峰电压是大于3000伏，放电 是在常压下进行。可以通过控制电源功率和气体流量来控制喷出的自由基束流。在清洗过程中，硅片202的温度是可以被加热器203加热到200°C的范围内。通过 加热硅片202的温度，可以提高反应清洗速度。参阅图1和图2，高压电极101和地电极104是平板型，L型的介质阻挡材料105是 分别包覆在两个电极的相对一侧和喷口的端部，采用绝缘材料106固定电极、绝缘介质和 壳体，并在电极的两侧隔离两个介质阻挡材料形成放电的间隙107，喷口的形状为扁口形。等离子体发生器壳体100，机械手204、机械手滑动杆206和支架205，以及高压电 极101和接地电极104是采用金属导电材料制成；绝缘连接材料106是由聚四氟材料制成、 介质阻挡层105是由石英材料制成；排气管道125以及排气罩1 是由有机材料制成。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
1.一种新型的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，包括一个壳体、高压电极、 介质阻挡层、接地电极、电源、移动机械手以及进气和排气系统。该系统的特性在于在一个 长方形的壳体内设有一个高压电极和地电极，该两个电极之间设有两个介质阻挡层，在该 两个介质阻挡层之间设有一个放电间隙产生等离子体，在一定压力的气流带动下，放电间 隙所产生的高活性自由基由扁口型喷口喷射出来，在喷射到需要处理的物体表面时，去除 物体表面的有机物质。本发明产生的活性自由基可用于硅片无损伤去胶和有机物清洗。
2.如权利1所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于在高压 电极和地电极之间设有两个介质阻挡层，该两个介质阻挡层的形状都为L形，在该两个介 质阻挡层之间设有一个放电间隙，该间隙的尺度范围是0. 5-5毫米。
3.如权利1所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于两个介 质阻挡层之间的放电间隙的一端通过气管与供气源贯通，另一端形成一个长条形喷口，在 放电间隙的两侧设有绝缘材料密封。
4.如权利1所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于该高压 电极与地电极分别帖覆在两个介质阻挡层的两侧，高压电极与一个高频高压电源连接，地 电极与壳体连接并接大地。
5.如权利1所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于该高频 高压电源的输出峰-峰电压值大于3000伏。
6.如权利1所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于放电区 所采用的气体是氩氧混合气体、也可以是氧气或是洁净的空气，气体的流量是大于5升/分 钟。
7.如权利1所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于该自由 基发生器系统由机械手控制可以实现三维的移动。
8.如权利1所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于该系统 设有排气罩和排气管道，使剩余的自由基束流和与有机物反应后的产物排出。
9.如权利1所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，其特性在于该硅片 衬底下设有加热装置，在清洗时，硅片的温度可以被加热到200°C以内。
全文摘要
本发明是一种新型的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗系统，包括高压电极、介质阻挡层、接地电极、电源、移动机械手以及进气和排气系统。该系统的特性在于高压电极和地电极分别由介质阻挡层包裹，在常压下即可在高压电极和接地电极的间隙中发生放电，产生等离子体，在一定压力的气流带动下，放电区所产生的高活性自由基由扁口型喷口喷射出来，在喷射到需要处理的物体表面时，去除物体表面的有机物质。本发明产生的活性自由基可用于硅片无损伤去胶和有机物清洗。
文档编号B08B7/00GK102085520SQ200910249610
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