WO2012167410A1 - 一种射频、介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统 - Google Patents

一种射频、介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统 Download PDF

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    • H01J37/32825—Working under atmospheric pressure or higher

Definitions

  • the invention relates to a radio frequency and medium blocking normal pressure glow plasma scanning degumming system, in particular to a plasma generated by a dielectric barrier glow discharge driven by an RF power source under atmospheric pressure, and is driven by a scanning robot.
  • High-dose ion implantation forms a carbonized outer shell on the surface of the wafer, and the physical/chemical properties of the outer shell vary with the implantation conditions. After high-dose ion implantation bombardment, the photoresist is particularly difficult to remove. . In order to achieve the goal, the usual solution is to use a strong oxidizing agent to oxidize the photoresist, the carbonized outer shell of the photoresist surface is very difficult to dissolve, and the process time needs to be extended to solve the problem.
  • the commonly used dry-peeling and cleaning equipment is to directly clean the surface of the wafer by using a plasma under vacuum, so that ions in the plasma cause great damage to the etching line on the surface of the wafer. It is suitable for node technology of 32nm and below, and because it uses a vacuum system, it will make the equipment costly and cumbersome.
  • the invention designs a device for generating plasma under normal pressure, and the surface of the silicon wafer is cleaned and removed by the robot, no vacuum system is needed, the production efficiency is improved, and the production cost is low.
  • a radio frequency, dielectric barrier atmospheric pressure glow plasma scanning degumming system comprising a housing, a radio frequency power source, a plasma generator, an air intake tube, a scanning robot and a heating plate, and an exhaust hood, characterized by: A mesa panel is arranged in the middle of the casing, and a radio frequency power supply and a plurality of gas flow meters are arranged in the lower part of the panel, and a heating plate and a scanning robot are arranged on the panel, and an exhaust hood is arranged above the manipulator.
  • the plasma generator is mounted on the robot; the gas of the gas source enters the plasma generator through the flow meter of the intake duct and the gas, and occurs in the plasma when the plasma generator is connected to the radio frequency power source.
  • a plasma is generated under the device, which is sprayed onto the silicon wafer on the surface of the heating plate to remove photoresist or organic matter on the surface of the silicon wafer.
  • the radio frequency and dielectric barrier atmospheric pressure glow plasma scanning degumming system comprises a casing, a radio frequency power source, a plasma generator, an air inlet pipe, a scanning robot and a heating plate, and an exhaust hood, wherein
  • the back and sides of the casing and the upper and lower parts of the front side are made of metal cover plates.
  • the middle part of the front side of the casing is a plexiglass plate that moves up and down.
  • the plexiglass plate is driven by a linear motor to move up and down.
  • the radio frequency and dielectric barrier atmospheric pressure glow plasma scanning degumming system comprises a casing, a radio frequency power source, a plasma generator, an air inlet pipe, a scanning robot and a heating plate, and an exhaust hood, wherein
  • the plasma generator is formed by a discharge blocked by a normal pressure medium.
  • a plurality of elongated nozzles are arranged on the lower surface of the generator, and the power source of the generator is a power supply of 13.56 MHz.
  • the radio frequency and medium blocking atmospheric pressure glow plasma scanning degumming system comprises a casing, a radio frequency power source, a plasma generator, an air inlet pipe, a scanning robot and a heating plate, and an exhaust hood, characterized in that
  • the plasma generator is mounted on a two-dimensional motion robot that can move up and down and horizontally.
  • the working gas used in the plasma generator is a mixture of argon, helium and oxygen.
  • the radio frequency and dielectric barrier atmospheric pressure glow plasma scanning degumming system comprises a casing, a radio frequency power source, a plasma generator, an air inlet pipe, a scanning robot and a heating plate, and an exhaust hood, and the characteristics thereof It consists of: Scanning the surface of the silicon wafer by moving the plasma generator with a moving robot, and the surface temperature of the heating plate under the silicon wafer ranges from 100 to 220 °C.
  • the radio frequency and medium blocking atmospheric pressure glow plasma scanning degumming system comprises a casing, a radio frequency power source, a plasma generator, an air inlet pipe, a scanning robot and a heating plate, and an exhaust hood, wherein : An exhaust hood is arranged above the casing, and an electric heating exhaust gas incinerator wire and an activated carbon adsorption block are arranged in the hood.
  • the radio frequency and medium blocking atmospheric pressure glow plasma scanning degumming system comprises a casing, a radio frequency power source, a plasma generator, an air inlet pipe, a scanning robot and a heating plate, and an exhaust hood, characterized in that :
  • the control switch of the system is controlled by PLC device, and the control panel is on one side of the housing.
  • the radio frequency medium blocking atmospheric pressure plasma cleaning device used in the invention works under normal pressure and is discharged by a radio frequency power source (13.56 MHz) to generate a glow plasma. Due to The surface of the RF electrode is covered with a dielectric barrier layer, which does not sputter metal ions and forms metal contamination. Under normal pressure, the plasma beam jetted onto the surface of the silicon wafer does not contain high energy particles, so the wafer surface is not damage caused by ion bombardment 9 Furthermore, the system does not require evacuation, improve production efficiency, lower production cost.
  • the main purpose of the present invention is used in an integrated circuit manufacturing process, the photoresist and organic contaminants after cleaning the injection of energetic ions in the silicon wafer 9 In addition, it can also be used for other organic cleaning the substrate surface ..
  • Example 9 a front view of the structure of dielectric barrier atmospheric pressure glow discharge plasma ashing scanning system according to
  • ⁇ 2 A side cross-sectional view of an embodiment of a radio frequency, dielectric barrier atmospheric pressure glow plasma scanning gel removal system of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the discharge of the plasma generator of the present invention.
  • a radio frequency and dielectric barrier atmospheric pressure glow plasma scanning degumming system includes an exhaust hood 102, a housing 105, a two-dimensional scanning robot 106, a plasma generator 107, an air inlet tube 109, and heating.
  • the plate 110, the RF power source 111 9 plasma generator 107 are mounted on the scanning robot 106; the gas of the gas source enters the gas flow meter 112 from the sub-inlet hole 113, respectively, and the gas flow rate is controlled by the gas flow meter 112, and the mixture is passed through
  • the gas pipe 109 enters the plasma generator 107.
  • the photoresist or organic exhaust hood 102 for removing the surface of the silicon wafer includes an exhaust fan 101, an activated carbon adsorption block 103, and an electrically heated exhaust gas incinerator wire 104.
  • the control switch of the system is controlled by a device 108 employing a PLC.
  • the plexiglass plate 201 moving up and down is driven by the linear motor 202 to move up and down.
  • the mixed gas enters the plasma generator 107 through the intake pipe 109, and the good body is generated by the lining 303 grounding r plasma ⁇ : dielectric expansion block
  • the 302 and the RF power source 111 are connected by the RF line, a glow plasma is generated, and the plasma generated in the discharge plasma region is sprayed downward to the silicon wafer 301 placed on the heating plate 110 at a certain pressure to remove the silicon.

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Abstract

一种射频、介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统，包括一个壳体（105）、射频电源（111）、等离子体发生器（107）、进气管（109）、扫描机械手（106）、加热板（110）以及排气罩（102），在一个壳体（105）的中部设有一个台面面板，在该面板的下部放置一个射频电源（111）和多个气体流量计（112），在该面板上设有一个加热板（110）和一个扫描机械手（106），在扫描机械手（106）上方设有一个排气罩（102），等离子体发生器（107）安装在该扫描机械手（106）上。气源的气体通过进气管（109）和气体流量计（112）进入到等离子体发生器（107）中，当等离子体发生器（107）与射频电源（111）接通后，在该等离子体发生器（107）的下方产生等离子体，该等离子体喷射到在加热板（110）表面的硅片（301）上，去除硅片（301）表面的光刻胶或有机物。

Description

说 明 书
一种射频、 介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统
技术领域
本发明涉及一种射频、 介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系 统， 尤其指是在'大气压下、采用射频电源驱动的介质阻挡辉光放电所 产生等离子体，在扫描机械手带动下对硅片表面上的光刻胶进行去除 的系统。
背景技术
对于 32 nm及更高技术节点， 超浅结 （USJ) 工艺中的清洗成为 最关键的前道（FEOL)清洗工艺， 对此国际半导体蓝图 （IT RS)要 求每次清洗所造成的硅材料损失小于 0.3A。要满足这样苛刻的要求对 于高剂量离子注入后的去胶工艺而言是相当困难的。
大剂量的离子注入会在晶圆表面形成一层碳化的外壳， 而且这层 外壳的物理 /化学特性随着注入条件的不同而不同， 在大剂量的离子 注入轰击后， 光刻胶特别难以去除。为了达成目标， 通常的解决方案 是应用强氧化剂将光刻胶氧化溶解，光刻胶表面的碳化外壳是非常难 于溶解， 并且需要延长工艺处理时间来解决问题。
单独的湿法清洗去胶很难去除高能粒子注入后的光刻胶， 并且湿 法还存在许多的缺点， 如不能精确控制； 清洗不彻底，需反复清洗； 对残余物不能处理； 污染环境， 需对废液进行处理； 消耗大量的酸和 水等。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 —物， 有禾 ( ΐ—环境保护— Γ此外， 其生产成本较 清洗具 良好的均匀性、重复性和可控性， 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， 使用等离子体对晶圆表面直接 清洗，这样等离子体中的离子会对晶圆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 生等离子体的装置， 在机械手带动下对硅片表面进行清洗去胶， 不需 要真空系统， 提高了生产效率， 较低了生产成本。
发明内容
一种射频、介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统， 包括一个 壳体、 射频电源、 等离子体发生器、 进气管、 扫描机械手和加热板， 以及排气罩， 其特征在于： 在一个壳体的中部设有一个台面面板， 在 该面板的下部放置一个射频电源和多个气体流量计，在该台面板上设 有一个加热板和一个扫描机械手， 在机械手上方设有一个排气罩， 等 离子体发生器是安装在该机械手上；气源的气体通过进气导管和气体 的流量计进入到等离子体发生器中，当等离子体发生器与射频电源接 通后， 在该等离子体发生器的下方产生等离子体， 该等离子体是喷射 到在加热板表面的硅片上， 去除硅片表面的光刻胶或有机物。
所述的一种射频、 介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统， 包括一个壳体、 射频电源、 等离子体发生器、 进气管、 扫描机械手和 加热板， 以及排气罩， 其特征在于： 壳体的背面、 侧面以及正面的上 下部是采用金属盖板， 壳体正面中部为上下移动的有机玻璃板， 该有 机玻璃板是用直线电机带动实现上下移动。 所述的一种射频、 介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统， 包括一个壳体、 射频电源、 等离子体发生器、 进气管、 扫描机械手和 加热板， 以及排气罩， 其特征在于： 该等离子体发生器是采用常压介 质阻挡的放电形成， 在发生器的下表面设有多个长条形喷口， 发生器 的电源是采用 13.56 MHz的电源。 所述的一种射频、介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统， 包 括一个壳体、 射频电源、 等离子体发生器、 进气管、 扫描机械手和加 热板， 以及排气罩， 其特征在于： 该等离子体发生器是安装在一个可 以上下和水平移动的二维运动机械手上，等离子体发生器所采用的工 作气体为氩气、 氦气及氧气的混合气体。
. 所述的一种射频、介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统， 包 括一个壳体、 射频电源、 等离子体发生器、 进气管、 扫描机械手和加 热板， 以及排气罩， 其特征在于： 通过移动机械手带动等离子体发生 器在硅片表面进行扫描式清洗， 硅片下加热板的表面温度范围为 100-220 °C。
所述的一种射频、介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统， 包 括一个壳体、射频电源、 等离子体发生器、 进气管、 扫描机械手和加 热板， 以及排气罩， 其特征在于： 在壳体的上方设有一个排气罩， 在 该排气罩内设有电加热废气焚烧炉丝和活性炭吸附块。
所述的一种射频、介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统， 包 括一个壳体、 射频电源、 等离子体发生器、 进气管、 扫描机械手和加 热板， 以及排气罩， 其特征在于： 该系统的控制开关是采用 PLC设 备控制， 控制屏是在壳体的一侧。 本发明采用的射频介质阻挡常压等离子体清洗设备，工作于常压 下， 采用射频电源 （13.56 MHz) 放电， 产生的辉光等离子体。 由于 射频电极表面包裹有介质阻挡层，不会溅射出金属离子，而形成金属 污染； 在常压下， 喷射到硅片表面的等离子体束流， 由于不含有高能 粒子， 因此不会对晶圆表面造成离子轰击损伤 9此外， 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，清洗硅片上的高 能离子注入后的光刻胶和有机污染物 9此外，它也可用于其他衬底表 面的有机物清洗.。
跗图说明
图 1本发明一种射频、介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统实施 例正面结构视图9
囷 2本发明一种射频、介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统实施 例侧面剖视图。
图 3 本发明等离子体发生器放电原理图。
请参阅图 1， 本发明一个射频、 介质阻挡常压辉光等离子体扫描 去胶系统， 包括排气罩 102、 壳体 105、 二维扫描机械手 106、 等离 子体发生器 107、进气管 109、加热板 110、射频电源 1119 等离子体 发生器 107安装在扫描机械手 106上； 气源的气体分别由分进气孔 113进入气体流量计 112， 并由气体流量计 112控制气体流量， 混合 后通过进气管 109进入到等离子体发生器 107中，当等离子体发生器 107与射频电源 111接通后， 在该等离子体发生器的下方产生等离子 体， 该等离子体是啧射到放置在加热板 110表面的硅片上， 去除硅片 表面的光刻胶或有机物 排气罩 102包括排风扇 101、 活性炭吸附块 103、 电加热废气焚烧炉丝 104。 该系统的控制开关由采用 PLC的设 备 108控制。
请参阅图 2， 在本发明射频、 介质阻挡常压辉光等离子体扫描去 胶系统中，上下移动的有机玻璃扳 201由直线电机 202带动实现上下 移动。
请参阅图 3， 混合气体通过进气管 109进入等离子体发生器 107 内 ,等好体发生麟 303接地 r等离子^: 介质阻擴幢 302与射频电源 111通过射频线接通后， 产生辉光等离子体， 并在一 定气压下把放电等离子体区产生的等离子体向下喷射到在放置在加 热板 110的硅片 301上， 去除硅片 301表面上的光刻胶或有机物。
上面结合具体.的实施例对^：实用新型进行了描述，对于本领域.的 技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和范围情况下，可以对上 述实施例作出改变和修改，这些改变和修改都在本发明的权利要求限 定范围内.。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种射频、 介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统， 包括一个 壳体、 射频电源、 等离子体发生器、 进气管、 扫描机械手和加热板， 以及排气罩， 其特征在于： 在一个壳体的中部设有一个台面面板， 在 该面板的下部放置一个射频电源和多个气体流量计，在该台面板上设 有一个加热板和一个扫描机械手， 在机械手上方设有一个排气罩， 等 离子体发生器是安装在该机械手上；气源的气体通过进气导管和气体 的流量计进入到等离子体发生器中，当等离子体发生器与射频电源接 通后，在该等离子体发生器的下方产生等离子体， 该等离子体是喷射 到在加热板表面的硅片上， 去除硅片表面的光刻胶或有机物。
2、 如权利要求 1所述的一种射频、 介质阻挡常压辉光等离子体扫描 去胶系统， 包括一个壳体、 射频电源、 等离子体发生器、 进气管、 扫 描机械手和加热板， 以及排气罩， 其特征在于： 壳体的背面、 侧面以 及正面的上下部是采用金属盖板，壳体正面中部为上下移动的有机玻 璃板， 该有机玻璃板是用直线电机带动实现上下移动。
3、 如权利要求 1所述的一种射频、 介质阻挡常压辉光等离子体扫描 去胶系统， 包括一个壳体、 射频电源、 等离子体发生器、 进气管、 扫 描机械手和加热板， 以及排气罩， 其特征在于： 该等离子体发生器是 采用常压介质阻挡的放电形成，在发生器的下表面设有多个长条形喷 口， 发生器的电源是采用 13.56 MHz的电源。
4、 如权利要求 1所述的一种射频、 介质阻挡常压辉光等离子体扫描 去胶系统， 包括一个壳体、 射频电源、 等离子体发生器、 进气管、 扫 描机械手和加热板， 以及排气罩， 其特征在于： 该等离子体发生器是 安装在一个可以上下和水平移动的二维运动机械手上，等离子体发生 器所采用的工作气体为氩气、 氦气及氧气的混合气体。
5、 如权利要求 1所述的一种射频、 介质阻挡常压辉光等离子体扫描 去胶系统， 包括一个壳体、 射频电源、 等离子体发生器、 进气管、 扫 描机械手和加热板， 以及排气罩， 其特征在于： 通过移动机械手带动 等离子体发生器在硅片表面进行扫描式清洗，硅片下加热板的表面温 度范围为 100-220 °C。
6、 如权利要求 1所述的一种射频、 介质阻挡常压辉光等离子体扫描 去胶系统， 包括一个壳体、 射频电源、 等离子体发生器、 进气管、 扫 描机械手和加热板， 以及排气罩， 其特征在于： 在壳体的上方设有一 个排气罩， 在该排气罩内设有电加热废气焚烧炉丝和活性炭吸附块。
7、 如权利要求 1所述的一种射频、 介质阻挡常压辉光等离子体扫描 去胶系统， 包括一个壳体、 射频电源、 等离子体发生器、 进气管、 扫 描机械手和加热板， 以及排气罩， 其特征在于： 该系统的控制开关是 采用 PLC设备控制， 控制屏是在壳体的一侧。
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