[發明專利]一種對納米圖形進行紫外清洗的裝置及方法

無效

• 申請號: 201210551939.8
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN102974573A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 趙士瑞;景玉鵬;于明巖;郭曉龍;徐昕偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: B08B7/00
• 分類號: B08B7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及半導體行業中納米級光刻膠圖形的清洗技術領域，尤其是一種對納米圖形進行紫外清洗的裝置及方法。

背景技術

在半導體工藝中，清洗技術對于產品的質量、精度和成品率有很大的影響。傳統清洗方法多采用化學清洗和物理清洗，很難滿足半導體清洗工藝中對高潔凈度和安全環保的要求。為了解決傳統清洗帶來的問題，目前國外廣泛使用的清洗方法是紫外(UV)光清洗，它一方面能避免由于使用有機溶劑造成的污染，同時也能夠將清洗過程縮短。

紫外光清洗技術是利用有機化合物的光敏氧化作用達到去除黏附在硅片表面上的有機物質，經過紫外光清洗后的材料表面可以達到“原子清潔度”。由于大多數碳氫化合物吸收UV光源后分解成離子、游離態原子、受激分子和中子，同時，空氣中的氧氣分子在吸收了紫外光后也會產生臭氧和原子氧，臭氧在不同波段的紫外照射下又分解為原子氧和氧氣。其中原子氧是極活潑的，在它作用下，物體表面上的碳和碳氫化合物的分解物可化合成可揮發的氣體、二氧化碳和水蒸氣等逸出表面，從而徹底清除了黏附在硅片表面上的碳和有機污染物。

在微電子制造工藝中，隨著特征尺寸進一步減小進入22nm節點后，納米器件的制造出現了越來越多的問題。研究人員在實驗中發現，在硅片進行曝光顯影工藝后，微細線條和硅片上會有極難清除的殘留高分子聚合物，嚴重影響了進行下一步工藝的效果。目前為了避免這一現象的出現，通常通過嚴格控制工藝條件來避免高分子聚合物的出現。針對這一現象，已有的紫外線清洗裝置沒有對這一現象進行相關研究，所以在使用過程中，面臨著以下問題：1)硅片清洗均勻性不好；2)臭氧濃度低，清洗效率不高；3)有臭氧泄露，對周圍環境和工作人員會產生不利影響；4)發熱溫度無法控制，對清洗速度無法控制。

因此，需要研制出一種能夠克服以上缺點，有效對硅片進行清洗也能去除光刻產生高分子聚合物的清洗裝置成為CMOS工藝進入22/16/14nm節點后面臨的迫切任務。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種對納米圖形進行紫外清洗的裝置及方法，以徹底去除殘留在納米圖形上的高分子聚合物。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種對納米圖形進行紫外清洗的裝置，該裝置包括：反應腔室1；設置于腔室1內部頂端的紫外燈2；設置于腔室1內部用來固定待清洗硅片5的托盤4；設置于托盤4下方的加熱管3；設置于腔室1底部且連接于托盤4用來帶動托盤4轉動使硅片清洗均勻的電機6；以及反應腔室1外部的控制面板。

上述方案中，所述反應腔室1為隔熱腔室，反應腔室1與該裝置的外殼之間使用石棉隔開。在所述反應腔室1的一側，設置有抽真空孔和充氧氣孔，抽真空孔通過抽真空導管與外部抽真空裝置連通，充氧氣孔通過充氧氣導管與外部氧源連通。所述反應腔室1提供了一個密閉的清洗空間，反應生成的雜質通過對該反應腔室1抽真空孔而排出；在使用該裝置對納米圖形進行紫外清洗時，是先通過抽真空孔將反應腔室1內部抽為真空，然后再通過充氧氣孔向反應腔室1內部充入氧氣。

上述方案中，所述紫外燈2用于提供清洗硅片的能量來源，采用一個或多個紫外燈管。若是采用多個紫外燈管，將該多個紫外燈管并排設置于反應腔室1內部的頂端。

上述方案中，所述托盤4連接于電機6，用于讓固定在托盤4上的待清洗硅片5在紫外燈2下旋轉，從而提高清洗的均勻性。所述托盤4的尺寸為2寸、4寸、8寸或12寸。

上述方案中，所述加熱管3用以控制待清洗硅片5表面的反應溫度，從而控制反應速率。所述加熱管3采用環形石英管，且該環形石英管與溫度控制裝置9相連，以控制反應腔室1內部的溫度。

上述方案中，在該控制面板上設置有溫度顯示窗口7、定時裝置8、溫度控制裝置9、紫外燈開關10及加熱管與電機開關11，其中：溫度顯示窗口7，用以顯示反應時反應腔室1的溫度；定時裝置8，用于在設定的時間結束時啟動紫外燈開關10和加熱管與電機開關11，關閉紫外燈2、加熱管3與電機6；溫度控制控制裝置9，用于設定反應腔室的溫度，通過與反應腔室內安裝的熱電偶測量得到的溫度相比較，如果達到設定溫度則關閉加熱管，如果低于設定溫度則打開加熱管進行加熱，從而實現對反應腔室1內溫度的控制；紫外燈開關10，用以控制紫外燈2的開關；加熱管與電機開關11，用以控制加熱管3和電機6的開啟和關閉。