一種低溫氧等離子體超凈水清洗硅片系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種低溫氧等離子體超凈水清洗硅片系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]硅片是半導(dǎo)體器件和集成電路中使用最廣泛的基底材料，隨著超大規(guī)模集成電路的不斷發(fā)展，集成電路的線寬不斷減小，對硅片拋光表面質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)。這主要是因?yàn)閽伖獗砻娴念w粒、金屬沾污、有機(jī)物沾污、自然氧化膜、微粗糙度等會嚴(yán)重影響器件的品質(zhì)和成品率。因此，硅片表面的清洗成為半導(dǎo)體材料及器件生產(chǎn)過程中至關(guān)重要環(huán)節(jié)。由于RCA清洗法大量使用NH4OH, HCl和H2O2等化學(xué)試劑和高純度化學(xué)試劑將增加運(yùn)行成本，同時會帶來環(huán)境污染及廢液處理問題。因此，探索新的適合硅片清洗的工藝勢在必行。目前用于清洗硅片的臭氧超凈水質(zhì)量濃度通常要達(dá)到30mg/L左右。雖然臭氧氧化電位達(dá)到2.07V，遠(yuǎn)高于 H2O2 (1.77V)、MnO4- (1.52V)、ClO2 (1.50V)、Cl2 (1.30V)還低于.0H(2.80V);低溫氧等離子體溶于超凈水形成含有.0H的低溫氧等離子體超凈水，它具有極強(qiáng)的氧化力，去除硅片表面有機(jī)物及金屬的效率遠(yuǎn)比03/HF、SPM(H2S04/H202)和HPM(HCVH2O2)等傳統(tǒng)方法要強(qiáng)。另外，低溫氧等離子體超凈水清洗硅片方法可以在室溫條件下進(jìn)行清洗硅片，又不用進(jìn)行廢液處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明克服現(xiàn)有清洗硅片不足之處，提供一種低溫氧等離子體超凈水清洗硅片系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括等離子體源、高頻高壓電源、高頻高壓變壓器、高頻高壓電源控制器、冷卻水循環(huán)栗、剩余低溫氧等離子體氣體消除器、低溫氧等離子體水溶液濃度檢測儀、硅片清洗槽、硅片清洗支架、噴嘴、液位控制器、電磁閥、氣液溶解器、氣液混合器、氣液分離器、流量計(jì)、止回閥、離心栗、過濾器、球閥等，所述O2經(jīng)氣閥調(diào)節(jié)流量和流量計(jì)計(jì)量后輸入等離子體源；所述供電電壓?220V(或?380V)輸入高頻高壓電源控制器輸入端，經(jīng)高頻高壓電源控制器調(diào)頻調(diào)壓后，從高頻高壓電源控制器輸出端輸出后，加入高頻高壓變壓器輸入端，經(jīng)高頻高壓變壓器升壓后輸入從高頻高壓電源；所述高頻高壓電源輸出高頻高壓電輸入等離子體源；所述等離子體源在高頻高壓電作用下把O2離解、電離、離解電離成高濃度低溫氧等離子體；所述低溫氧等離子體經(jīng)氣閥調(diào)節(jié)流量和流量計(jì)計(jì)量后注入氣液溶解器；所述低溫氧等離子體與超凈水在氣液溶解器混合溶解；所述混合溶解的氣液經(jīng)閥調(diào)節(jié)后注入氣液分離器；所述氣液分離器把低溫氧等離子體超凈水與未溶解的剩余低溫氧等離子體分離開；所述剩余低溫氧等離子體經(jīng)液位控制器控制調(diào)節(jié)閥輸入剩余低溫氧等離子體氣體消除器；所述剩余低溫氧等離子體氣體消除器把剩余低溫氧等離子體高溫還原成02排空；所述低溫氧等離子體超凈水輸入管道上設(shè)置壓力表和低溫氧等離子體水溶液濃度檢測儀，計(jì)量管道中壓力和測量低溫氧等離子體超凈水濃度；所述低溫氧等離子體超凈水輸出管道設(shè)置上離心栗輸送低溫氧等離子體超凈水；所述低溫氧等離子體超凈水輸出管道上設(shè)置閥、流量計(jì)調(diào)節(jié)計(jì)量低溫氧等離子體超凈水流量；所述低溫氧等離子體超凈水輸出管道上設(shè)置過濾器清除低溫氧等離子體超凈水中雜質(zhì)；所述低溫氧等離子體超凈水輸出管道上設(shè)置止回閥防止低溫氧等離子體超凈水回流；所述硅片清洗槽盛滿低溫氧等離子體超凈水清洗硅片；所述硅片清洗槽中放置硅片清洗支架和噴嘴；所述硅片放置在硅片清洗槽中的硅片清洗支架上進(jìn)行清洗；所述冷卻水循環(huán)栗用于等離子體源降溫。
[0004]所述等離子體源供電電壓幅值為3kV?8kV，頻率為6kHz?12kHz ；
[0005]所述低溫氧等離子體濃度為120mg/L?380mg/L ；
[0006]所述低溫氧等離子體超凈水濃度為20mg/L?50mg/L，其中.0H水溶液濃度為
1.0mg/L ?4.8mg/L ；
[0007]所述低溫氧等離子體超凈水溫度范圍為5°C?40°C ;
[0008]所述低溫氧等離子體超凈水清洗硅片時間為2s?Imin ;
[0009]所述低溫氧等離子體超凈水剩余低溫氧等離子體經(jīng)剩余低溫氧等離子體氣體消除器還原成O2排空；
[0010]本發(fā)明采用強(qiáng)電離放電方法制取低溫氧等離子體濃度達(dá)到167mg/L，為形成高濃度低溫氧等離子體超凈水奠定基礎(chǔ)，同時又采用強(qiáng)激勵方法把高濃度低溫氧等離子體溶于超凈水中形成濃度高達(dá)34.2mg/L的低溫氧等離子體超凈水，能夠有效地去除硅片表面的有機(jī)、無機(jī)、顆粒以及金屬沾污，清洗后的硅片表面可以滿足更小線寬器件的要求。由于清洗工藝及步驟的簡化，使清洗設(shè)備小型化成為可能，從而可以節(jié)省潔凈間的占地面積。另夕卜，高濃度低溫氧等離子體超凈水形成是在室溫條件下反應(yīng)，減少工藝步驟，使用盡量少的超凈水及化學(xué)試劑便能達(dá)到清洗效果。
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2是低溫氧等離子體超凈水形成時間對低溫氧等離子體超凈水濃度影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線圖；
[0014]圖3是等離子體源放電功率對低溫氧等離子體超凈水濃度影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線圖。
[0015]圖中:1閥；2過濾器；3離心栗；4止回閥；5流量計(jì)；6氣液溶解器；7氣液混合器；8氣液分離器；9調(diào)節(jié)閥；10液位控制器；11低溫氧等離子體水溶液濃度檢測儀；12剩余低溫氧等離子體氣體消除器；13冷卻水循環(huán)栗；14等離子體源；15高頻高壓電源；16高頻高壓變壓器；17高頻高壓電源控制器；18低溫氧等離子體超凈水；19硅片清洗槽；20硅片清洗支架；21噴嘴；22硅片；23低溫氧等離子體超凈水輸入管道；24低溫氧等離子體超凈水輸出管道。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0017]本發(fā)明的低溫氧等離子體超凈水清洗硅片系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括四個閥1、一個過濾器2、一個離心栗3、兩個止回閥4、三個流量計(jì)5、一個氣液溶解器6、一個氣液混合器7、一個氣液分離器8、一個調(diào)節(jié)閥9、一個液位控制器10、一個低溫氧等離子體水溶液濃度檢測儀11、一個剩余低溫氧等離子體氣體消除器12、一個冷卻水循環(huán)栗13、一個等離子體源14、一個高頻高壓電源15、