专利名称：常压介质阻挡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介质阻挡型活性自由基清洗系统，尤其指该系统的 自由基是由常压介质阻挡的等离子体放电产生，并通过一定气压的气流携带喷出，形成高 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。本发明设计了常 压下产生自由基的装置。以自由基清洗代替等离子体清洗，对硅片的表面造成的损伤极小， 并且不需要抽真空，提高了生产效率，较低了生产成本。
发明内容
一种新型的常压介质阻挡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、加热装置以及进气和排气系统。该系统的特性在于高压电极由 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。所述的常压介质阻挡型活性自由基清洗系统，其特性在于高压电极是由一个介 质阻挡层包覆，该高压电极是圆柱体形状或是扁平的形状，喷口的形状是圆环型或是扁口 形状，该介质阻挡层为石英材料制成。所述的常压介质阻挡型活性自由基清洗系统，其特性在于地电极是由圆环型或 是平板金属电极制成，该地电极是包覆在高压电极的外侧，该地电极与壳体连接并接地。所述的常压介质阻挡型活性自由基清洗系统，其特性在于与高压电极连接的电 源为高频高压电源，电源的输出峰-峰电压值大于3000伏。
所述的常压介质阻挡型活性自由基清洗系统，其特性在于在包覆高压电极的绝 缘介质和接地电极之间设有一定的间隙，该间隙的尺度范围是0. 5-5毫米。所述的常压介质阻挡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。所述的常压介质阻挡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四维的移动。所述的常压介质阻挡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。所述的常压介质阻挡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。本发明的常压介质阻挡型活性自由基清洗系统工作于常压下，其优点是1，采用 介质阻挡式放电，能在常压下均勻稳定的放电，产生高自由基浓度的等离子体。2，喷射出的 自由基束流中不含有离子成分，能对硅片表面进行无损伤去胶和清洗。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，采用能在具有四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、全面的去胶和清洗。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，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本发明高压电极为圆柱型结构时的俯视剖视图。图3本发明高压电极为扁平型结构时的俯视剖视图。请参阅
图1图2和图3，本发明常压介质阻挡型活性自由基清洗系统，包括一个供 气源111、进气通道112、绝缘连接材料113、接地电极114、介质阻挡层116、高压电极117、 加热器120、机械手支撑架122、移动机械手123、电源124、排气管道125以及排气罩126。由供气源111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 115中，受激发电离产生等离子体和自由基，该等离子体在离开电极区后经过碰撞复合成自 由基束流121，并以一定的速度喷射到硅片119表面的光刻胶118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1 和与其连接的排气管道125排出。电源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119的温度是可以被加热器120加热到200°C的范围内。通过 加热硅片119的温度，可以提高反应清洗速度。参阅图2，高压电极117的形状是圆柱形，地电极114的形状是圆筒形，介质阻挡 材料116是包覆在高压电极117的侧面和底部，绝缘材料113固定地电极114和高压电极 117，并隔离形成一个圆环型的间隙115，喷口的形状为圆环型。参阅图3，高压电极117也可以制作成是平板型，介质阻挡材料116是包覆在高压 电极117的两侧和喷口的端部，采用绝缘材料113固定地电极114和高压电极117，在地电 极114和介质阻挡材料116之间形成两个平行的空隙115，喷口的形状为两个平行的扁口形。高压电极117和接地电极114是采用金属导电材料制成；绝缘连接材料113是由 聚四氟材料制成、介质阻挡层116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
1.一种新型的常压介质阻挡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、加热装置以及进气和排气系统。该系统的特性在于高压电极由介 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所述的常压介质阻挡型活性自由基清洗系统，其特性在于高压电极是由 一个介质阻挡层包覆，该高压电极是圆柱体形状或是扁平的形状，喷口的形状是圆环型或 是扁口形状，该介质阻挡层为石英材料制成。
3.如权利1所述的常压介质阻挡型活性自由基清洗系统，其特性在于地电极是由圆 环型或是平板金属电极制成，该地电极是包覆在高压电极的外侧，该地电极与壳体连接并 接地。
4.如权利1所述的常压介质阻挡型活性自由基清洗系统，其特性在于与高压电极连 接的电源为高频高压电源，电源的输出峰-峰电压值大于3000伏。
5.如权利1所述的常压介质阻挡型活性自由基清洗系统，其特性在于在包覆高压电 极的绝缘介质和接地电极之间设有一定的间隙，该间隙的尺度范围是0. 5-5毫米。
6.如权利1所述的常压介质阻挡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所述的常压介质阻挡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四维的移动。
8.如权利1所述的常压介质阻挡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所述的常压介质阻挡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介质阻挡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、加热装置以及进气和排气系统。该系统的特性在于高压电极由介质阻挡层包裹，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B08B7/00GK102085521SQ20091025033
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