專利名稱：一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法，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去除光刻膠或其它有機(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(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，清洗工序占整個(gè)制造工序 的30% 35%。隨著集成電路技術(shù)節(jié)點(diǎn)尺寸減小到32nm及以下，去膠和清洗技術(shù)面臨這 越來越多的困難。在前道工藝中，超淺結(jié)(USJ)工藝中的清洗成為最關(guān)鍵，對此國際半導(dǎo)體藍(lán)圖(IT RS)要求每次清洗所造成的硅材料損失小于 . 3A。要滿足這樣苛刻的要求對于高劑量離 子注入后的去膠工藝而言是相當(dāng)困難的。同時(shí)，新型的FEOL材料也面臨其自身帶來的光刻 膠去除問題。當(dāng)使用強(qiáng)氧化性去膠和清洗試劑時(shí)，會造成鉿基高k值柵介質(zhì)薄膜嚴(yán)重脫氮， 例如鉿硅氧氮化合物(HfSiON)和鉿硅氧化物(HfSiO)。當(dāng)使用氧基等離子體或者具有氧 化性的濕法清洗工藝，類似的脫氮情況也發(fā)生在某些金屬柵材料上，這促使無論濕法還是 干法清洗都要使用非氧化性的去膠試劑。在后道(BEOL)工藝中，新BEOL材料的引入也增加了去膠工藝的復(fù)雜程度。對于 使用超低k電介質(zhì)絕緣材料的雙大馬士革結(jié)構(gòu)，當(dāng)介電常數(shù)(k值)小于2.5，去膠工藝變得 很困難，常規(guī)使用的濕法或干法去膠工藝都無法同時(shí)滿足清洗和k值的要求。本發(fā)明介紹了一種應(yīng)用于32nm及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的新無損傷去膠和清洗方法。采 用一種新型的介質(zhì)阻擋等離子體發(fā)生器來產(chǎn)生高濃度的自由基，該放電是采用介質(zhì)阻擋的 高電壓放電形式，以氮?dú)饣虻獨(dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w作為工作氣體，產(chǎn)生的高密度自由基束 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應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常 壓自由基束流清洗新方法，其特征在于該新方法是采用一個(gè)常壓介質(zhì)阻擋等離子體發(fā)生 器，工作氣體可以采用氮?dú)?、氮?dú)?氫氣混合氣體來產(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(shí)，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NOx和H2O等反應(yīng)副 產(chǎn)物，該反應(yīng)副產(chǎn)物經(jīng)由排氣管道排出；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。所述的一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法，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。
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所述的一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法，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，高壓氣體的流量是大于10 升每分鐘。所述的一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法，其特征在 于該放電等離子體是采用氮?dú)饣虻獨(dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w作為放電工作氣體。所述的一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法，其特征在 于可以通過增加硅片襯底的溫度，提高清洗速率。所述的一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法，其特征在 于高密度自由基束流與光刻膠反應(yīng)生成NOx和H2O等反應(yīng)副產(chǎn)物，該反應(yīng)副產(chǎn)物經(jīng)由排氣 管道排出。本發(fā)明提供一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法，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(jià)低。2、該方法不但可以實(shí)現(xiàn)氮?dú)鈿怏w放電，還可以利用氮 氣和氫氣的混合氣體來產(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、該放電氣體產(chǎn)生的自由基不會對新型FEOL、BEOL材料造成氧化性損 傷。本發(fā)明的主要用途是用于晶圓的無損傷去膠和有機(jī)物清洗。

圖1為本發(fā)明一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法原理 示意圖。請參閱圖1，該方法采用一個(gè)等離子體發(fā)生器，它包括一個(gè)高壓電極101、包覆高 壓電極的絕緣材料108、一個(gè)地電極102、一個(gè)高壓電源105、一個(gè)供氣源104等構(gòu)成。供氣 源104所提供氮?dú)饣虻獨(dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w，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)生成氮氧化合物(NOx)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氮原 子、氫原子以及亞穩(wěn)態(tài)氮分子等活性粒子構(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)后生成氮氧化合物和水等反應(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)物清洗是在大氣壓氮?dú)夥諊逻M(jìn)行的，在清洗過程中不存在離 子成份的表面物理損傷和對新型FEOL、BEOL材料的氧化損傷。為了加快清洗速度，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)施例做出 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
1.一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法，其特征在于該新方 法是采用一個(gè)常壓介質(zhì)阻擋等離子體發(fā)生器，工作氣體可以采用氮?dú)饣虻獨(dú)夂蜌錃獾幕旌?氣體來產(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(shí)，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NOx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所述的一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法， 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)光成份的氮、氫自由基束流，不存在離子轟擊造成 的晶格損傷和氧化性自由基對新型FEOL、BEOL材料造成氧化性損傷。
3.如權(quán)利要求1所述的一應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法，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，高壓氣體的流量是 大于10升每分鐘。
4.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法， 其特征在于該放電等離子體是采用氮?dú)?、氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w作為放電工作氣體。
5.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法， 其特征在于可以通過增加硅片襯底的溫度，提高清洗速率。
6.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法， 其特征在于高密度自由基束流與光刻膠反應(yīng)生成NOx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
一種應(yīng)用于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的常壓自由基束流清洗新方法，其特征在于該新方法是采用一個(gè)常壓介質(zhì)阻擋等離子體發(fā)生器，工作氣體可以采用氮?dú)?、氮?dú)?氫氣的混合氣體來產(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(shí)，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NOx和H2O等反應(yīng)副產(chǎn)物，該反應(yīng)副產(chǎn)物經(jīng)由排氣管道排出；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H01L21/3105GK102148150SQ20101010719
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9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