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一種新型的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備的制作方法

文檔序號(hào):1416567閱讀:161來源:國知局
專利名稱:一種新型的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及到一種新型的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,尤其指該設(shè)備的自由基是由常壓介質(zhì)阻擋的等離子體放電產(chǎn)生,并通過一定氣壓的氣流攜帶噴出,形成高濃度活性基團(tuán)束流,用來對硅片上的光刻膠及有機(jī)物進(jìn)行清洗。
背景技術(shù)
隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,集成度的不斷提高,線寬的不斷減小,對硅片的無損傷清洗的要求也越來越高。在硅晶體管和集成電路生產(chǎn)中,幾乎每道工序都有硅片清洗的問題,硅片清洗的好壞對器件性能有嚴(yán)重的影響,處理不當(dāng),可能使全部硅片報(bào)廢,做不出管子來,或者制造出來的器件性能低劣,穩(wěn)定性和可靠性很差。因此對硅片進(jìn)行無損傷的清 洗有著重要的意義。目前常用的去膠和清洗方法,由濕法和干法兩種方式。濕法清洗濕法清洗存在許多的缺點(diǎn)例如(1)不能精確控制;(2)清洗不徹底,需反復(fù)清洗;(3)容易引入新的雜質(zhì);對殘余物不能處理;(5)污染環(huán)境,需對廢液進(jìn)行處理;(6)消耗大量的酸和水。在等離子體的干法清洗工藝中,不使用任何化學(xué)溶劑,因此基本上無污染物,有利于環(huán)境保護(hù)。此夕卜,其生產(chǎn)成本較低,清洗具有良好的均勻性和重復(fù)性、可控性,易實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。但目前常用的干法去膠和清洗設(shè)備,是在真空狀態(tài)下,使用等離子體對硅片表面直接清洗,這樣等離子體中的離子會(huì)對硅片表面的刻蝕線條造成很大的損傷,不在適用于32nm及以下節(jié)點(diǎn)技術(shù),并且,由于它使用的是真空設(shè)備,這就會(huì)使得設(shè)備成本高昂,操作繁瑣。本發(fā)明設(shè)計(jì)了常壓下產(chǎn)生自由基的裝置。以自由基清洗代替等離子體清洗,對硅片的表面造成的損傷極小,并且不需要抽真空,提高了生產(chǎn)效率,較低了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
一種新型的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,包括高壓電極、介質(zhì)阻擋層、接地電極、電源、移動(dòng)機(jī)械手、加熱裝置以及進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)。該設(shè)備的特性在于高壓電極由介質(zhì)阻擋層包裹,在常壓下即可在高壓電極和接地電極的間隙中發(fā)生放電,產(chǎn)生等離子體,在一定壓力的氣流帶動(dòng)下,放電區(qū)所產(chǎn)生的高活性自由基由噴口噴射出來,在噴射到需要處理的物體表面時(shí),去除物體表面的有機(jī)物質(zhì)。本發(fā)明產(chǎn)生的活性自由基可用于硅片無損傷去膠和有機(jī)物清洗。所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于高壓電極是由一個(gè)介質(zhì)阻擋層包覆,該高壓電極是圓柱體形狀或是扁平的形狀,噴口的形狀是圓環(huán)型或是扁口形狀,該介質(zhì)阻擋層為石英材料制成。所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于地電極是由圓環(huán)型或是平板金屬電極制成,該地電極是包覆在高壓電極的外側(cè),該地電極與殼體連接并接地。所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于與高壓電極連接的電源為高頻高壓電源,電源的輸出峰-峰電壓值大于3000伏。
所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于在包覆高壓電極的絕緣介質(zhì)和接地電極之間設(shè)有一定的間隙,該間隙的尺度范圍是O. 5-5毫米。所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于放電區(qū)所采用的氣體是氬氧混合氣體、也可以是氧氣或是潔凈的空氣,氣體的流量是大于5升/分鐘。所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于該自由基發(fā)生器設(shè)備由機(jī)械手控制可以實(shí)現(xiàn)四維的移動(dòng)。所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于該設(shè)備設(shè)有排氣罩和 排氣管道,使剩余的自由基束流和與有機(jī)物反應(yīng)后的產(chǎn)物排出。所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于該硅片襯底下設(shè)有加熱裝置,在清洗時(shí),硅片的溫度可以被加熱到200°C以內(nèi)。本發(fā)明的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備工作于常壓下,其優(yōu)點(diǎn)是1,采用介質(zhì)阻擋式放電,能在常壓下均勻穩(wěn)定的放電,產(chǎn)生高自由基濃度的等離子體。2,噴射出的自由基束流中不含有離子成分,能對硅片表面進(jìn)行無損傷去膠和清洗。3,采用高頻電源放電,與相同功率的射頻電源比較價(jià)格便宜。4,采用能在具有四個(gè)自由度的機(jī)械手裝置,能對8英寸及以上的硅片表面進(jìn)行均勻、全面的去膠和清洗。5,該設(shè)備不需要抽真空,提高了生產(chǎn)效率,較低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明的主要用途是用在集成電路制造工藝中,清洗硅片上的光刻膠和有機(jī)污染物。此外,它也可用于對其它物理表面的有機(jī)物清洗。


圖I本發(fā)明的正面結(jié)構(gòu)剖視示意圖。圖2本發(fā)明高壓電極為圓柱型結(jié)構(gòu)時(shí)的俯視剖視圖。圖3本發(fā)明高壓電極為扁平型結(jié)構(gòu)時(shí)的俯視剖視圖。請參閱圖I圖2和圖3,本發(fā)明常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,包括一個(gè)供氣源111、進(jìn)氣通道112、絕緣連接材料113、接地電極114、介質(zhì)阻擋層116、高壓電極117、加熱器120、機(jī)械手支撐架122、移動(dòng)機(jī)械手123、電源124、排氣管道125以及排氣罩126。由供氣源111提供的潔凈氣體通過進(jìn)氣通道112進(jìn)入到等離子體發(fā)生器的空隙115中,受激發(fā)電離產(chǎn)生等離子體和自由基,該等離子體在離開電極區(qū)后經(jīng)過碰撞復(fù)合成自由基束流121,并以一定的速度噴射到硅片119表面的光刻膠118上,與光刻膠進(jìn)行反應(yīng)形成C2O和H2O等反應(yīng)副產(chǎn)物,并由排氣罩126和與其連接的排氣管道125排出。電源采用高頻高壓電源來激發(fā)放電,放電時(shí)的峰峰電壓是大于3000伏,放電是在常壓下進(jìn)行??梢酝ㄟ^控制電源功率和氣體流量來控制噴出的自由基束流。在清洗過程中,硅片119的溫度是可以被加熱器120加熱到200°C的范圍內(nèi)。通過加熱硅片119的溫度,可以提高反應(yīng)清洗速度。參閱圖2,高壓電極117的形狀是圓柱形,地電極114的形狀是圓筒形,介質(zhì)阻擋材料116是包覆在高壓電極117的側(cè)面和底部,絕緣材料113固定地電極114和高壓電極117,并隔離形成一個(gè)圓環(huán)型的間隙115,噴口的形狀為圓環(huán)型。參閱圖3,高壓電極117也可以制作成是平板型,介質(zhì)阻擋材料116是包覆在高壓電極117的兩側(cè)和噴口的端部,采用絕緣材料113固定地電極114和高壓電極117,在地電極114和介質(zhì)阻擋材料116之間形成兩個(gè)平行的空隙115,噴口的形狀為兩個(gè)平行的扁口形。高壓電極117和接地電極 114是采用金屬導(dǎo)電材料制成;絕緣連接材料113是由聚四氟材料制成、介質(zhì)阻擋層116是由石英材料制成;排氣管道125以及排氣罩126是由有機(jī)材料制成。上面參考附圖結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述,然而,需要說明的是,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下,可以對上述實(shí)施例作出許多改變和修改,這些改變和修改都落在本發(fā)明的權(quán) 利要求限定的范圍內(nèi) 。
權(quán)利要求
1.一種新型的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,包括高壓電極、介質(zhì)阻擋層、接地電極、電源、移動(dòng)機(jī)械手、加熱裝置以及進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)。該設(shè)備的特性在于高壓電極由介質(zhì)阻擋層包裹,在常壓下即可在高壓電極和接地電極的間隙中發(fā)生放電,產(chǎn)生等離子體,在一定壓力的氣流帶動(dòng)下,放電區(qū)所產(chǎn)生的高活性自由基由噴口噴射出來,在噴射到需要處理的物體表面時(shí),去除物體表面的有機(jī)物質(zhì)。本發(fā)明產(chǎn)生的活性自由基可用于硅片無損傷去膠和有機(jī)物清洗。
2.如權(quán)利I所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于高壓電極是由一個(gè)介質(zhì)阻擋層包覆,該高壓電極是圓柱體形狀或是扁平的形狀,噴口的形狀是圓環(huán)型或是扁口形狀,該介質(zhì)阻擋層為石英材料制成。
3.如權(quán)利I所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于地電極是由圓環(huán)型或是平板金屬電極制成,該地電極是包覆在高壓電極的外側(cè),該地電極與殼體連接并接地。
4.如權(quán)利I所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于與高壓電極連接的電源為高頻高壓電源,電源的輸出峰-峰電壓值大于3000伏。
5.如權(quán)利I所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于在包覆高壓電極的絕緣介質(zhì)和接地電極之間設(shè)有一定的間隙,該間隙的尺度范圍是O. 5-5毫米。
6.如權(quán)利I所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于放電區(qū)所采用的氣體是氬氧混合氣體、也可以是氧氣或是潔凈的空氣,氣體的流量是大于5升/分鐘。
7.如權(quán)利I所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于該自由基發(fā)生器設(shè)備由機(jī)械手控制可以實(shí)現(xiàn)四維的移動(dòng)。
8.如權(quán)利I所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于該設(shè)備設(shè)有排氣罩和排氣管道,使剩余的自由基束流和與有機(jī)物反應(yīng)后的產(chǎn)物排出。
9.如權(quán)利I所述的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,其特性在于該硅片襯底下設(shè)有加熱裝置,在清洗時(shí),硅片的溫度可以被加熱到200°C以內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明是一種新型的常壓介質(zhì)阻擋型活性自由基清洗設(shè)備,包括高壓電極、介質(zhì)阻擋層、接地電極、電源、移動(dòng)機(jī)械手、加熱裝置以及進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)。該設(shè)備的特性在于高壓電極由介質(zhì)阻擋層包裹,在常壓下即可在高壓電極和接地電極的間隙中發(fā)生放電,產(chǎn)生等離子體,在一定壓力的氣流帶動(dòng)下,放電區(qū)所產(chǎn)生的高活性自由基由噴口噴射出來,在噴射到需要處理的物體表面時(shí),去除物體表面的有機(jī)物質(zhì)。本發(fā)明產(chǎn)生的活性自由基可用于硅片無損傷去膠和有機(jī)物清洗。
文檔編號(hào)B08B7/00GK102896115SQ20111020945
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者王守國, 趙玲利 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所
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