專利名稱：常壓等離子體自由基束流清洗硅片新方法
常壓等離子體自由基束流清洗硅片新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的利用常壓自由基束流清洗光刻膠的新方法，尤指利用介質(zhì) 阻擋等離子體放電所產(chǎn)生的高密度自由基噴射到硅片上清洗光刻膠或其它有機(jī)物的一種 新方法。
背景技術(shù)：
在微電子工業(yè)中光刻膠的清洗是一個十分重要的環(huán)節(jié)，清洗工序占整個制造工序 的30% 35%。傳統(tǒng)上都是采用濕化學(xué)方法來進(jìn)行光刻膠的清洗的。它具有不可控制、清 洗不徹底、需要反復(fù)清洗等缺點(diǎn)，而且會造成環(huán)境污染，需要建立專門的回收處理站。隨著 新材料的使用和微器件特征尺寸的進(jìn)一步減小，要求有一種更具選擇性、更環(huán)保、也更能人 為控制的清洗技術(shù)。自20世紀(jì)80年代以來，等離子體干法刻蝕被應(yīng)用于光刻膠的清洗中。這種技術(shù) 不但可以清洗化學(xué)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的光刻膠，而且不會產(chǎn)生化學(xué)廢物，干法清洗主要是利用 氧在等離子體中產(chǎn)生的活性氧與光刻膠發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和水，以達(dá)到去除光刻膠的 目的。過去普遍采用的干法清洗光刻膠工藝都是在真空室里利用低氣壓氧等離子體來進(jìn)行 清洗。在實(shí)際使用中存在設(shè)備及維護(hù)費(fèi)用高、被處理物體的尺度受真空室腔體限制，操作不 方便和時間長等缺點(diǎn)；此外，真空等離子體清洗會不可避免帶來部分的離子損傷。近幾年，人們開始在大氣壓下進(jìn)行光刻膠清洗的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工藝研究，但是，目前 所采用的等離子體發(fā)生器，都是采用射頻放電的形式，工作氣體只能是采用氦與氧，或氬與 氧的混合氣體，其中氧氣所占的比例是小于3%。由于大量采用惰性氣體，致使工作氣體的 應(yīng)用成本很高。本發(fā)明介紹一種新型的介質(zhì)阻擋等離子體發(fā)生器，該放電是采用介質(zhì)阻擋的高電 壓放電形式，以空氣或氧氣作為工作氣體，產(chǎn)生高密度自由基束流噴射到硅片表面上，來清 洗光刻膠和其它有機(jī)物的新方法。

發(fā)明內(nèi)容為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的目的在于提供一種常壓等離子體自由基束流清洗硅 片新方法，其特征在于該新方法是采用一個常壓介質(zhì)阻擋等離子體發(fā)生器，工作氣體可以 采用氧氣、氧/氬混合氣體或空氣來產(chǎn)生高密度的自由基，并在一定氣體壓力下把放電等 離子體區(qū)產(chǎn)生的高密度自由基由噴口向外噴出，在硅片襯底被加熱到一定溫度時，噴射到 硅片上的高密度自由基束流與硅片上的光刻膠反應(yīng)生成CO2和H2O等反應(yīng)副產(chǎn)物，該反應(yīng)副 產(chǎn)物經(jīng)由排氣罩的管道排出；該高密度的自由基束流還也可以用來去除其它材料表面的有 機(jī)物和改善表面的親水性能。所述的一種常壓等離子體自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于所采用的自 由基束流是由介質(zhì)阻擋的等離子體放電產(chǎn)生的，是由等離子體發(fā)生器噴口噴出的不含電 子、離子和其它發(fā)光成份的自由基束流。
所述的一種常壓等離子體自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于等離子體放 電區(qū)所產(chǎn)生的自由基是由高壓氣流攜帶噴出的。所述的一種常壓等離子體自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于該放電等離 子體是采用氧氣、氧/氬混合氣體，或是采用空氣作為放電工作氣體。所述的一種常壓等離子體自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于硅片襯底的 溫度是可以被加熱到200°C的范圍內(nèi)。所述的一種常壓等離子體自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于高密度自由 基束流與光刻膠反應(yīng)生成(X)2和H2O等反應(yīng)副產(chǎn)物，該反應(yīng)副產(chǎn)物經(jīng)由排氣罩的管道排出。本發(fā)明提供一種常壓等離子體自由基束流清洗硅片新方法，其優(yōu)點(diǎn)是1、該產(chǎn)生 等離子體的方法是采用介質(zhì)阻擋的高壓電源實(shí)現(xiàn)氣體的擊穿放電，相同功率的高壓電源要 比射頻電源造價低。2、該方法不但可以實(shí)現(xiàn)氬氧的混合氣體放電，還可以利用純氧，或是空 氣放電來產(chǎn)生高密度的自由基束流。3、該方法所使用的氣體成本低，且產(chǎn)生自由基的密度 高。4、該放電氣源也可以由鼓風(fēng)機(jī)或空氣壓縮機(jī)來提供。本發(fā)明的主要用途是用于硅片無損傷去膠和有機(jī)物清洗。

圖1為本發(fā)明一種常壓等離子體自由基束流清洗硅片方法原理示意圖。請參閱圖1，該方法采用一個等離子體發(fā)生器，它包括一個高壓電極101、包覆高 壓電極的絕緣材料108、一個地電極102、一個高壓電源105、一個供氣源104等構(gòu)成。供氣 源104所提供的具有一定壓力的氣體通過供氣導(dǎo)管107與地電極102和包覆高壓電極101 的絕緣材料108之間的間隙貫通，并在該間隙內(nèi)產(chǎn)生等離子體放電103和自由基200，該自 由基200束流由高壓氣流攜帶噴出，在到達(dá)硅襯底203上后與其表面的光刻膠202反應(yīng)生 成二氧化碳或水等反應(yīng)副產(chǎn)物202，該反應(yīng)副產(chǎn)物202再由排氣管道排出。自由基束流是由介質(zhì)阻擋的等離子體發(fā)生器產(chǎn)生的，這些自由基成份是由氧原 子、氧分子以及臭氧等活性粒子構(gòu)成，并由高壓氣流攜帶出等離子體放電區(qū)，噴射到有待清 洗的物體表面上，與表面的有機(jī)物質(zhì)碰撞反應(yīng)后生成二氧化碳和水等反應(yīng)副產(chǎn)物，從而起 到清洗表面光刻膠和有機(jī)物的目的。自由基束流對有機(jī)物清洗是在大氣壓下進(jìn)行的，在清洗過程中不存在離子成份的 表面損傷。為了加快清洗反應(yīng)，硅襯底203的表面溫度可以被加熱器204加溫到200°C以 內(nèi)。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
1.一種常壓等離子體自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于該新方法是采用一個 常壓介質(zhì)阻擋等離子體發(fā)生器，工作氣體可以采用氧氣、氧/氬混合氣體或空氣來產(chǎn)生高 密度的自由基，并在一定氣體壓力下把放電等離子體區(qū)產(chǎn)生的高密度自由基由噴口向外噴 出，在硅片襯底被加熱到一定溫度時，噴射到硅片上的高密度自由基束流與硅片上的光刻 膠反應(yīng)生成CO2和H2O等反應(yīng)副產(chǎn)物，該反應(yīng)副產(chǎn)物經(jīng)由排氣罩的管道排出；該高密度的自 由基束流還也可以用來去除其它材料表面的有機(jī)物和改善表面的親水性能。
2.如權(quán)利要求1所述的一種常壓等離子體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質(zhì)阻擋的等離子體放電產(chǎn)生的，是由等離子體發(fā)生器噴口噴出 的不含電子、離子和其它發(fā)光成份的自由基束流。
3.如權(quán)利要求1所述的一種常壓等離子體自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于 等離子體放電區(qū)所產(chǎn)生的自由基是由高壓氣流攜帶噴出的。
4.如權(quán)利要求1所述的一種常壓等離子體自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于 該放電等離子體是采用氧氣、氧/氬混合氣體，或是采用空氣作為放電工作氣體。
5.如權(quán)利要求1所述的一種常壓等離子體自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于 硅片襯底的溫度是可以被加熱到200°C的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種常壓等離子體自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于 高密度自由基束流與光刻膠反應(yīng)生成CO2和H2O等反應(yīng)副產(chǎn)物，該反應(yīng)副產(chǎn)物經(jīng)由排氣罩的 管道排出。
全文摘要
一種常壓等離子體自由基束流清洗硅片新方法，其特征在于該新方法是采用一個常壓介質(zhì)阻擋等離子體發(fā)生器，工作氣體可以采用氧氣、氧/氬混合氣體或空氣來產(chǎn)生高密度的自由基，并在一定氣體壓力下把放電等離子體區(qū)產(chǎn)生的高密度自由基由噴口向外噴出，在硅片襯底被加熱到一定溫度時，噴射到硅片上的高密度自由基束流與硅片上的光刻膠反應(yīng)生成CO2和H2O等反應(yīng)副產(chǎn)物，該反應(yīng)副產(chǎn)物經(jīng)由排氣罩的管道排出；該高密度的自由基束流還也可以用來去除其它材料表面的有機(jī)物和改善表面的親水性能。
文檔編號H05H1/32GK102087487SQ20091025033
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者張朝前, 楊景華, 王守國, 趙玲利, 韓傳余 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所