【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于晶圆表面清洗的dbd等离子体发生方法和装置，属于等离子体清洗。
技术介绍
1、光刻工艺约占整个芯片制造成本的35％，耗时占整个芯片工艺的40-50％，是半导体制造中最核心的工艺。通过旋涂法将光刻胶均匀的涂覆在晶圆表面，并且光刻胶通过曝光、显影和蚀刻在每个结构表面形成所需要的图案，在进行后一次处理时需要将前一次残留的光刻胶清洗去除。
2、目前应用较为广泛的清洗方法主要有湿法清洗、工业标准湿法清洗(rca清洗)以及等离子体清洗等。传统的湿法清洗存在着以下缺点：无法精确控制清洗过程、清洗易引入新的杂质，此外这种方法污染环境，需对废料进行二次处理等问题。而等离子体清洗则对晶圆表面损伤小，刻均匀性好，并且处理过程中不会引入污染。
3、等离子体清洗是利用等离子体中的高能电子和活性粒子，通过活化反应作用将材料表面污染物去除的过程。等离子体清洗具有不使用化学试剂，不会造成二次污染；工艺流程简单、清洗速率快、可实现复杂或异性结构高效清洗等特点。目前大多数半导体器件要在真空环境下进行清洗，需要复杂昂贵的真空系统，不仅无法实现连续清洗、成本也很高。常压等离子体清洗技术无需真空系统，具有设备投资和清洗成本低、可实现连续清洗处理等优点。目前常压等离子体清洗方法主要为等离子体射流清洗以及dbd等离子体清洗，然而由于等离子体射流清洗面积太小，不适合大面积的晶圆表面清洗。如中国专利技术专利(cn113731945 a)公开了一种常压等离子体清洗装置，其通过在等离子体清洗装置中设置喷射部，能够在大气压下产生保持稳定放
4、目前主要利用板-板式介质阻挡放电(dbd)形成大面积等离子体。然而，在大气压空气下，dbd普遍呈现丝状放电，将待清洗材料置于放电空间内，易造成材料表面的局部烧蚀。而且，在板-板式dbd系统中，受离子风阻碍作用使载气难以进入等离子体区域，导致等离子体中活性粒子浓度低，使得材料表面清洗效果不理想。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有大气压等离子体清洗技术的不足，提供了一种用于晶圆半导体材料表面的大面积等离子体清洗方法与装置。采用的是多管高低压电极交错排布结构，等离子体在相邻两个管高低压电极之间产生，通过增加管电极数量能够形成大面积均匀dbd等离子体区域，在高低压电极间隙通入垂直气流，将等离子体中产生的活性物质快速传至材料表面，并与表面污染物迅速反应生成易挥发气体，实现污染表面的高效清洗。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式dbd等离子体清洗装置，包括高压电源1、高压管电极2、接地管电极3、导线4、流量计5、气体均流板6、样品台7、绝缘支架8。
4、所述的高压管电极2、接地管电极3均为中空管状结构，其外层由绝缘材料作为介质，其内部填充导电材料作为电极组成。所述高压管电极2与接地管电极3的排布为交错排布的方式，且水平布置，放电间隙为0.5mm-10mm，从高压管电极2与接地管电极3的内部引出导电丝作为导线4，包括高压导线和接地导线。高压管电极2通过高压导线与与高压电源1相连，接地管电极3通过接地导线与地线相连。
5、所述的气体均流板6通过绝缘支架8布置于高压管电极2与接地管电极3上方，与流量计5相连，气体经过气体分布管6后能够产生垂直于管高压电极2与管低压电极3之间间隙的高速气流。
6、所述的样品台7通过绝缘支架8布置于高压管电极2与接地管电极3下方，用于放置待处理的晶圆。所述样品台7与管电极之间的间距大小通过调节样品台7的升降在0.5mm-50mm范围内可调。
7、进一步的，所述的高压管电极2的厚度为0.5mm-10mm，长度为50mm-500mm，内径为1.0mm-50mm；所述的接地管电极3的厚度为0.5mm-10mm，长度为50mm-500mm，内径为1.0mm-50mm；高压管电极2、接地管电极3的尺寸相同。
8、进一步的，所述的高压管电极2的外层绝缘材料为石英管或者陶瓷管。所述的接地管电极3的外层绝缘材料为石英管或者陶瓷管。高压管电极2、接地管电极3的外层绝缘材料可相同，也可不同。
9、进一步的，所述的高压管电极2的内部填充的导电材料包括导电粉体、导电棒或导电液体，其中导电粉体包括铜粉、铝粉、石墨等。所述的接地管电极3的内部填充的导电材料包括导电粉体、导电棒或导电液体，其中导电粉体包括铜粉、铝粉、石墨等。高压管电极2、接地管电极3的内部填充的电极材料可相同，也可不同。
10、进一步的，所述的高压电源1频率选择范围为50hz-100khz。
11、进一步的，所述的气体均流板6可替换为气体分布管、气体分布板或者气体分布腔室等，其目的是产生高速气流垂直作用于管高压电极2与管低压电极3之间间隙，高速气流的气体流速控制在0.1m/s-2m/s之间。
12、进一步的，所述的绝缘支架采用绝缘性能较好的电介质材料制成，比如聚四氟乙烯或尼龙材料等。
13、一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式dbd等离子体清洗方法，放电电极结构采用高低压电极交错排布的管-管电极，通过增加管电极数量能够形成大面积等离子体。通过高压电源1在高低压电极之间施加强电场激励，当高压电源1输出电压达到电极间气体击穿电压时，在管高压电极2与管接地电极3之间的区域内产生等离子体，并通过气体均流板6在高低压电极间隙通入垂直气流，将等离子体中产生的活性物质快速传至待处理的材料表面，并与其表面污染物(光刻胶)迅速反应生成易挥发气体，实现污染表面的高效清洗。本专利技术可通过增加管高压电极2与管接地电极3的数量形成大面积均匀dbd等离子体区域。
14、进一步的，所述的高压电源1为高频交流电源、工频交流电源或纳秒脉冲电源等。
15、本专利技术的原理为：本专利技术利用高频交流电源、工频交流电源或纳秒脉冲电源等在高低压电极之间施加强电场激励，以空气、氮气、氩气、氢气、氧气等气体为载气，高能电子与气体分子碰撞电离产生激发态粒子、自由基、离子等高能活性粒子，通过气流传输至待处理材料表面，与表面污染物碰撞发生化学反应。在清洗的过程中，光刻胶等有机污染物去除效果主要取决于含氧活性物种(如o3、·oh、·o等)，表面氧化物的去除效果主要取决于还原性活性物种(如氢自由基、氢离子等)。
16、本专利技术的有益效果是：
17、(1)本专利技术通过多管电极交错排布的结构产生大面积、能够充分作用于待处理物表面的等离子体，在高速气流作用下使活性物种快速到达待处理物表面，实现高效、快速清洗处理，且处理过程中能够有效避免常规dbd直接处理造成的材料烧蚀和损伤。
18、(2)本专利技术相对其他工艺来说对于晶圆表面损伤极小，并且与常规dbd等离子体清洗相比本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式DBD等离子体清洗装置，其特征在于，所述的装置包括高压电源(1)、高压管电极(2)、接地管电极(3)、导线(4)、流量计(5)、气体均流板(6)、样品台(7)、绝缘支架(8)；
2.根据权利要求1所述的一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式DBD等离子体清洗装置，其特征在于，所述样品台(7)与管电极之间的间距大小通过调节样品台(7)的升降在0.5mm-50mm范围内可调。
3.根据权利要求1所述的一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式DBD等离子体清洗装置，其特征在于，所述的高压管电极(2)的厚度为0.5mm-10mm，长度为50mm-500mm，内径为1.0mm-50mm；所述的接地管电极(3)的厚度为0.5mm-10mm，长度为50mm-500mm，内径为1.0mm-50mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式DBD等离子体清洗装置，其特征在于，所述的高压管电极(2)的外层绝缘材料为石英管或者陶瓷管；所述的接地管电极(3)的外层绝缘材料为石英管或者陶瓷管。
5.根据
6.根据权利要求1所述的一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式DBD等离子体清洗装置，其特征在于，所述的高压电源(1)频率选择范围为50Hz-100kHz。
7.根据权利要求1所述的一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式DBD等离子体清洗装置，其特征在于，所述的气体均流板(6)可替换为气体分布管、气体分布板或者气体分布腔室，其用于产生高速气流垂直作用于管高压电极(2)与管低压电极(3)之间间隙，高速气流的气体流速控制在0.1m/s-2m/s之间。
8.一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式DBD等离子体清洗方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-7任一所述的装置实现，高压电源(1)在高低压电极之间施加强电场激励，当高压电源(1)输出电压达到电极间气体击穿电压时，在管高压电极(2)与管接地电极(3)之间的区域内产生等离子体，并通过气体均流板(6)在高低压电极间隙通入垂直气流，将等离子体中产生的活性物质快速传至待处理的材料表面，并与其表面污染物光刻胶迅速反应生成易挥发气体，实现污染表面的高效清洗。
9.根据权利要求8所述的一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式DBD等离子体清洗方法，其特征在于，所述方法采用高低压电极交错排布的管-管电极，可通过增加管高压电极(2)与管接地电极(3)的数量形成大面积均匀DBD等离子体区域。
...【技术特征摘要】
1.一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式dbd等离子体清洗装置，其特征在于，所述的装置包括高压电源(1)、高压管电极(2)、接地管电极(3)、导线(4)、流量计(5)、气体均流板(6)、样品台(7)、绝缘支架(8)；
2.根据权利要求1所述的一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式dbd等离子体清洗装置，其特征在于，所述样品台(7)与管电极之间的间距大小通过调节样品台(7)的升降在0.5mm-50mm范围内可调。
3.根据权利要求1所述的一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式dbd等离子体清洗装置，其特征在于，所述的高压管电极(2)的厚度为0.5mm-10mm，长度为50mm-500mm，内径为1.0mm-50mm；所述的接地管电极(3)的厚度为0.5mm-10mm，长度为50mm-500mm，内径为1.0mm-50mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式dbd等离子体清洗装置，其特征在于，所述的高压管电极(2)的外层绝缘材料为石英管或者陶瓷管；所述的接地管电极(3)的外层绝缘材料为石英管或者陶瓷管。
5.根据权利要求1所述的一种用于晶圆表面清洗的管-管型阵列式dbd等离子体清洗装置，其特征在于，所述的高压管电极(2)的内部填充的导电材料包括导电粉体、导电棒或导电液体；所述的接地管电极(3)的内部填充的导电材料包括导...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜楠，郭煜，王荣刚，成玉磊，孙玉荣，李杰，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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