一种从半导体中去除纳米级颗粒的基质激光清洗方法与流程

1.本发明涉及半导体清洁技术领域，特别一种从半导体中去除纳米级颗粒的基质激光清洗方法。


背景技术：

2.从半导体和其他脆弱的表面去除纳米颗粒对半导体工业和纳米技术的应用具有重大意义。目前，进一步小型化的趋势降低了颗粒的尺寸，而这些颗粒会进一步在电子电路或纳米结构中产生缺陷。传统的技术如兆声波技术不能满足小尺寸颗粒的清洁需求。激光清洗是一种可能解决这种问题的替代性清洗方法，即用短的纳秒级的激光脉冲来照射要清洗的样品。这种技术的优点是成本效益高，对环境友好，而且这是一种无接触的清洗方法，可以有选择地处理晶圆或光刻掩膜的单一区域。到目前为止，有两种主要的激光清洗方法。第一种方法为干式激光清洗（dlc），被清洗的表面被激光脉冲直接照亮，没有任何预处理或附加层。然而颗粒位置有小的缺陷，这些缺陷是由颗粒下面的局部烧蚀产生的，无法实现无损伤的颗粒清除；第二种方法为蒸汽激光清洗（slc），使用水或水/酒精混合物，在激光脉冲之前被施加到样品上，激光能量或直接被液体吸收，或通过热传导从基底转移导致气泡成核，随后液体层爆炸性蒸发。然而，由于各种原因，液体在半导体工业中是不受欢迎的，例如水印形成的风险或由于毛细力可能造成的结构损坏。此外，基板的完全湿润是一个不可避免的先决条件，而且在清洗过程后还必须增加复杂的干燥步骤。为此，我们提出一种从半导体中去除纳米级颗粒的基质激光清洗方法。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种从半导体中去除纳米级颗粒的基质激光清洗方法，可以有效解决背景技术中的问题。
4.一种从半导体中去除纳米级颗粒的基质激光清洗方法，所述处理方法包括如下步骤：s1、在真空室中，将需要清理的硅片垂直安装在架子上，并冷却架子；s2、在架子达到所需的温度后，二氧化碳的气流垂直吹于硅片表面，冷凝形成固体薄膜；s3、使用nd:yag激光器作为清洁激光器；s4、使用反射仪控制薄膜的厚度，启动激光器开始清洁，完成后升高架子温度，并硅片表面进行吹扫；s5、将架子用液氮冷却，重复步骤s2和步骤s4中的操作，其中固体薄膜由厚变薄，每次减少150nm，至薄膜厚度降为50nm，即可完成清洁。
5.进一步，所述步骤s1中包括：
①ꢀ
将真空室充满二氧化碳，作为基质材料；
②ꢀ
将架子用液氮冷却，温度在135～175k之间。
6.进一步，所述步骤s2包括：冷凝速率在40～350ml/s之间。
7.进一步，所述步骤s3中包括：激光器波长为532nm，半高宽（fwhm）为9ns。
8.进一步，所述步骤s4中包括：
①ꢀ
固体薄膜厚度为650nm；
②ꢀ
架子温度升至185～225k；
③ꢀ
升温后使用二氧化碳气流吹扫硅片表面。
9.进一步，所述步骤s5中包括：
①ꢀ
架子冷却至135~175k之间；
②ꢀ
重复操作4次，固体薄膜厚度依次为500nm、350nm、200nm、50nm。
10.本发明提供的一种从半导体中去除纳米级颗粒的基质激光清洗方法，通过在真空室中，将需要清理的硅片垂直安装在架子上，将真空室充满二氧化碳，作为基质材料，并将架子用液氮冷却至135k~175k；二氧化碳的气流垂直吹于硅片表面，冷凝形成固体薄膜，冷凝速率在40到350ml/s之间；该固体层对于激光波长来说是透明的，激光能量可通过热传导完全耦合到基质膜中，从而避免对基片的损害；使用nd:yag激光器作为清洁激光器，激光器波长为532nm，半高宽（fwhm）为9ns；使用反射仪控制薄膜的厚度为650nm，启动激光器开始清洁；基质会升华，固体部分以触角层的形式离开表面，而不是通过液相，从而避免前述液体使用的问题；完成后升高架子温度至185k~225k，升温后使用二氧化碳气流吹扫硅片表面；再将架子用液氮冷却至135~175k之间，重复步骤s2和步骤s4中的操作，其中固体薄膜由厚变薄，每次减少150nm，依次为500nm、350nm、200nm、50nm，至薄膜厚度降为50nm，即可完成清洁。通过不同厚度的固体膜，从而达到对不同尺寸的颗粒进行有效去除的效果。
附图说明
11.图1为本发明一种从半导体中去除纳米级颗粒的基质激光清洗方法的流程示意图。
具体实施方式
12.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
13.如图1所示，一种从半导体中去除纳米级颗粒的基质激光清洗方法，处理方法包括如下步骤：s1、在真空室中，将需要清理的硅片垂直安装在架子上，并冷却架子；s2、在架子达到所需的温度后，二氧化碳的气流垂直吹于硅片表面，冷凝形成固体薄膜；s3、使用nd:yag激光器作为清洁激光器；s4、使用反射仪控制薄膜的厚度，启动激光器开始清洁，完成后升高架子温度，并硅片表面进行吹扫；s5、将架子用液氮冷却，重复步骤s2和步骤s4中的操作，其中固体薄膜由厚变薄，每次减少150nm，至薄膜厚度降为50nm，即可完成清洁。
14.根据本发明提供的技术方案，步骤s1中包括：
①ꢀ
将真空室充满二氧化碳，作为基质材料；
②ꢀ
将架子用液氮冷却，温度在135～175k之间。
15.根据本发明提供的技术方案，步骤s2包括：冷凝速率在40～350ml/s之间。
16.根据本发明提供的技术方案，步骤s3中包括：激光器波长为532nm，半高宽（fwhm）为9ns。
17.根据本发明提供的技术方案，步骤s4中包括：
①ꢀ
固体薄膜厚度为650nm；
②ꢀ
架子温度升至185～225k；
③ꢀ
升温后使用二氧化碳气流吹扫硅片表面。
18.根据本发明提供的技术方案，步骤s5中包括：
①ꢀ
架子冷却至135~175k之间；
②ꢀ
重复操作4次，固体薄膜厚度依次为500nm、350nm、200nm、50nm。
19.本发明提供的一种从半导体中去除纳米级颗粒的基质激光清洗方法，工作人员将需要清理的硅片垂直安装在架子上，并放置在真空室中，将真空室充满二氧化碳，并将架子用液氮冷却至135k~175k；二氧化碳的气流垂直吹于硅片表面，冷凝形成固体薄膜，冷凝速率在40到350ml/s之间；使用nd:yag激光器作为清洁激光器，激光器波长为532nm，半高宽（fwhm）为9ns；随后工作人员使用反射仪控制薄膜的厚度为650nm，启动激光器开始清洁；完成后升高架子温度至185k~225k，升温后使用二氧化碳气流吹扫硅片表面；再将架子用液氮冷却至135~175k之间，重复步骤s2和步骤s4中的操作，其中固体薄膜由厚变薄，每次减少150nm，依次为500nm、350nm、200nm、50nm，至薄膜厚度降为50nm，即可完成清洁，可对不同尺寸的颗粒进行有效的清洗，实现没有使用液体的同时，避免对基片造成损伤。
20.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。