CN102085520A - 常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗*** - Google Patents
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Abstract
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***，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***。该***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。
Description
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***，尤其指该***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；(4)对残余物不能处理；(5)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，清洗具有良好的均匀性和重复性、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***，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染。
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
一种新型的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗***，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***。该***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***，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***，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***，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***，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***，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。
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所述的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗***，其特性在于：该***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***，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℃以内。
本发明的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗***，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匀的扫描去胶和清洗。5，该***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。
说明书附图
图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***，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℃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126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。
Claims (9)
1.一种新型的常压双介质阻挡扁口型活性自由基清洗***，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***。该***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***，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***，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***，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***，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***，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***，其特性在于：该自由基发生器***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***，其特性在于：该***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***，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℃以内。
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