[发明专利]一种对纳米图形进行紫外清洗的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体行业中纳米级光刻胶图形的清洗技术领域，尤其是一种对纳米图形进行紫外清洗的装置及方法。

背景技术

在半导体工艺中，清洗技术对于产品的质量、精度和成品率有很大的影响。传统清洗方法多采用化学清洗和物理清洗，很难满足半导体清洗工艺中对高洁净度和安全环保的要求。为了解决传统清洗带来的问题，目前国外广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机溶剂造成的污染，同时也能够将清洗过程缩短。

紫外光清洗技术是利用有机化合物的光敏氧化作用达到去除黏附在硅片表面上的有机物质，经过紫外光清洗后的材料表面可以达到“原子清洁度”。由于大多数碳氢化合物吸收UV光源后分解成离子、游离态原子、受激分子和中子，同时，空气中的氧气分子在吸收了紫外光后也会产生臭氧和原子氧，臭氧在不同波段的紫外照射下又分解为原子氧和氧气。其中原子氧是极活泼的，在它作用下，物体表面上的碳和碳氢化合物的分解物可化合成可挥发的气体、二氧化碳和水蒸气等逸出表面，从而彻底清除了黏附在硅片表面上的碳和有机污染物。

在微电子制造工艺中，随着特征尺寸进一步减小进入22nm节点后，纳米器件的制造出现了越来越多的问题。研究人员在实验中发现，在硅片进行曝光显影工艺后，微细线条和硅片上会有极难清除的残留高分子聚合物，严重影响了进行下一步工艺的效果。目前为了避免这一现象的出现，通常通过严格控制工艺条件来避免高分子聚合物的出现。针对这一现象，已有的紫外线清洗装置没有对这一现象进行相关研究，所以在使用过程中，面临着以下问题：1)硅片清洗均匀性不好；2)臭氧浓度低，清洗效率不高；3)有臭氧泄露，对周围环境和工作人员会产生不利影响；4)发热温度无法控制，对清洗速度无法控制。

因此，需要研制出一种能够克服以上缺点，有效对硅片进行清洗也能去除光刻产生高分子聚合物的清洗装置成为CMOS工艺进入22/16/14nm节点后面临的迫切任务。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种对纳米图形进行紫外清洗的装置及方法，以彻底去除残留在纳米图形上的高分子聚合物。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种对纳米图形进行紫外清洗的装置，该装置包括：反应腔室1；设置于腔室1内部顶端的紫外灯2；设置于腔室1内部用来固定待清洗硅片5的托盘4；设置于托盘4下方的加热管3；设置于腔室1底部且连接于托盘4用来带动托盘4转动使硅片清洗均匀的电机6；以及反应腔室1外部的控制面板。

上述方案中，所述反应腔室1为隔热腔室，反应腔室1与该装置的外壳之间使用石棉隔开。在所述反应腔室1的一侧，设置有抽真空孔和充氧气孔，抽真空孔通过抽真空导管与外部抽真空装置连通，充氧气孔通过充氧气导管与外部氧源连通。所述反应腔室1提供了一个密闭的清洗空间，反应生成的杂质通过对该反应腔室1抽真空孔而排出；在使用该装置对纳米图形进行紫外清洗时，是先通过抽真空孔将反应腔室1内部抽为真空，然后再通过充氧气孔向反应腔室1内部充入氧气。

上述方案中，所述紫外灯2用于提供清洗硅片的能量来源，采用一个或多个紫外灯管。若是采用多个紫外灯管，将该多个紫外灯管并排设置于反应腔室1内部的顶端。

上述方案中，所述托盘4连接于电机6，用于让固定在托盘4上的待清洗硅片5在紫外灯2下旋转，从而提高清洗的均匀性。所述托盘4的尺寸为2寸、4寸、8寸或12寸。

上述方案中，所述加热管3用以控制待清洗硅片5表面的反应温度，从而控制反应速率。所述加热管3采用环形石英管，且该环形石英管与温度控制装置9相连，以控制反应腔室1内部的温度。

上述方案中，在该控制面板上设置有温度显示窗口7、定时装置8、温度控制装置9、紫外灯开关10及加热管与电机开关11，其中：温度显示窗口7，用以显示反应时反应腔室1的温度；定时装置8，用于在设定的时间结束时启动紫外灯开关10和加热管与电机开关11，关闭紫外灯2、加热管3与电机6；温度控制控制装置9，用于设定反应腔室的温度，通过与反应腔室内安装的热电偶测量得到的温度相比较，如果达到设定温度则关闭加热管，如果低于设定温度则打开加热管进行加热，从而实现对反应腔室1内温度的控制；紫外灯开关10，用以控制紫外灯2的开关；加热管与电机开关11，用以控制加热管3和电机6的开启和关闭。