通过辐照除去表面沾染物的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种通过高能辐照除去一个基体的一个平面或不规则形状表面上的表面沾染物的装置。本发明专利技术能够除去表面沾染物而不改变下面的基体的分子晶体结构。高能辐照源包括一个脉冲或连续波激光器或高能灯。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为1990年11月9日申请号为07/611,198的美国专利申请(它是申请号为07/216,903的美国专利申请的一个分案申请)且现为美国专利US5,024,968的一个部分继续申请。本专利技术涉及从一个表面除去沾染物。尤其是，本专利技术涉及通过辐照从一个基体表面除去沾染物，而不改变处理表面的分子晶体结构。表面沾染物包括物质的离散片(discrete pieces)，其尺寸范围从亚微细粒到肉眼可见的颗粒。这些沾染物可以是细灰尘或污物颗粒或由例如碳或氧元素组成的不希望有的分子。通过弱共价键、静电力、范德瓦耳斯力、氢键键合、库仑力或偶极一偶极相互作用，沾染物常常粘附于一个表面，这样难以除去沾染物。在某些情况下，表面沾染物的存在使得被沾染基体对于基体的指定目的效率较低或不能实现。例如，在某些精密的科学测量装置中，当装置中的光学透镜或光学反射镜被微细表面沾染物覆盖时，装置的精度就降低了。类似地在半导体中，由于小分子沾染物造成的表面缺陷常常使得半导体掩模或晶片无法使用。减少在一个石英半导体中的分子表面缺陷的数目(甚至减少很小的数量)能够根本上改善半导体晶片的产品合格率。类似地，在电路层淀积在硅晶片上或淀积层之间之前，从硅晶片的表面除去分子表面沾染物(例如碳或氧)将显著地改善计算机芯片的生产质量。此外，在生产过程中主要沾染硅晶片的绝大部分碎片是从晶片置于其中的生产装置(例如处理腔)和将处理气体导入腔中的管子中放出的。因此，通过周期性地净化这些装置可以显著地减少在生产过程中晶片受沾染的程序。净化表面(使之甚至没有最细小的沾染物)的需要已经导致了各种表面净化方法的发展。然而，这些公知方法都具有严重的缺点。例如，湿化学洗涤(wet chemical cleaning)可以消除金属离子和可溶杂质，但不能除去颗粒。相反地，擦洗(scrbbing)技术可以消除颗粒，但是采用的装置需要定期维护并且要冒由于直接接触而损坏处理表面的危险。类似地，压缩流体喷射净化便于除去颗粒，但是要冒由于维持净化流体的高压而损坏处理表面的危险。此外，由于在净化流体中存在离子，这种技术可能静电损坏处理表面。超声波技术由于在液体介质中传播的声波的强度可能导致对处理表面的有形损坏。另外，“兆声波”(“Megasonics”)，一种高压化学输送系统，由于试图除去沾染物可能会以化学溶液的内含物污染处理表面。类似地，由于在处理表面上淀积了一种聚合物残余，可剥聚合带(strippablepolymer tape)也可能沾染处理表面。最终，象“兆声波”和聚合带那样，上述每一种净化技术采用的净化装置和/或清洁剂可能会引入与它们要从一个处理表面除去的沾染物一样多的新的沾染物。另一种公知的无需添加清洁剂的净化基体表面的方法，需要熔化处理表面以将沾染物脱离，然后利用超高真空将沾染物除去。这种方法的缺点是被处理表面必须被短暂地熔化。这种熔化可能是不希望有的，因为例如当要净化一个位于电路淀积层之间的一个半导体表面时，希望不扰乱预先淀积的电路层的完整性。此外，如果净化广阔的不规则的表面(例如存在于管子和晶片处理腔的表面)是可能实现的话，这样一种操作也将是难以进行的。最终，用于这种处理的超高真空既昂贵又操作费时。退火处理方法具有类似的缺点。当采用退火方法净化一个表面时，将要净化的基体的处理表面加热到一个温度，这个温度一般低于被处理的材料的熔点但又足够高到能够重排该材料的分子晶体结构。在表面分子晶体结构重排期间将被处理的表面保持在这个高温一段持续的时间，并且利用超高真空除去沾染物。在希望保持基体表面的分子晶体结构不变的情况下，不能采用退火净化方法。另一种常用的净化方法，称作烧蚀(ablation)，具有其固有的特定的缺点。采用烧蚀方法，一个表面或一个表面上的沾染物被加热到汽化温度。根据被烧蚀的材料，在汽化之前材料可以熔化或材料可以被加热至直接升华。采用烧蚀净化技术时，如果要防止损坏处理表面，烧蚀能量必须精确地只施加于沾染物，而不施加于沾染物沾附的表面，当沾染物非常小或随机分布或者当要处理的表面形状不规则时，这就是一个困难的工作。甚至在烧蚀能量能够成功地只施加于沾染物的情况下，使沾染物汽化而又不损坏其下的处理表面是困难的。可以采用一个激光能源进行熔化、退火和烧蚀进行表面净化。然而，采用一个激光能源通过熔化、退火或烧蚀从一个表面除去沾染物，不能克服这些处理过程的固有的缺点。例如，在题为“采用激光辐照生产原子级清洁结晶硅和锗表面的方法”的美国US4,292,098号专利中，公开的激光退火方法需要真空条件与足以引起处理表面重排和熔化的能级。正如公开于美国US4,181,538和US4,680,616号专利中的那样，涉及熔化或退火的其它一些公知的激光表面净化方法需要类似的离能激光作用和/或真空条件。类似地在题为“激光消除器”的美国US3,464,534号专利中公开的激光烧蚀技术具有象其它高能烧蚀方法相同的缺点。本专利技术通过从一个基体的表面除去表面沾染物而不改变分子晶体结构(否则将损坏处理表面)，解决了现有技术中存在的问题并避免了各种缺点。将一种气体流过基体处理表面并且用一个能量密度的光连续辐照基体，并持续足够长的时间以将表面沾染物从基体处理表面除去，但又不致于改变基片处理表面的分子晶体结构。辐照源可以是现有技术中公知的任何装置，例如一个脉冲或连续波激光器或者高能灯。最好用一个脉冲紫外激光器产生辐射。本专利技术可以有益地用于在电路层淀积于半导体衬底上之前、之间和之后从一个一般的平面半导体衬底除去表面沾染物。本专利技术也可以用于不规则形状的表面，或者尤其是，位于不一致平面中的表面。这些平面包括一个基片的多个表面之间的所有可能的关系，除了那些拥有相同的空间或平面的情形。例如，平行或成角度相关的表面(例如一个管子的相对内壁或一个立方形腔的相邻壁)，分别拥有不一致的平面。附图说明图1是根据本专利技术的除去沾染物的一种方法和装置的一个示意图。图2是显示激光辐射怎样用于本专利技术的一个实施例从相对为平面的处理表面除去沾染物的一个示意图。图3是显示激光辐射怎样用于本专利技术的另一个实施例从相对为平面的处理表面除去沾染物的一个示意图。图4是显示根据本专利技术一个掩模与施加的辐射和气体结合使用从相对为平面的处理表面除去沾染物的一个示意图。图5是根据本专利技术的从不规则形状表面除去沾染物的一个沾染物除去装置的一个示意图。图6至图11是根据本专利技术的原理的输送气体和辐射至不规则形状处理表面的装置的示意底视图。图12和图13是显示图5的本专利技术可以怎样用于从细长的封闭的通道的内部除去沾染物的示意侧视图。图14是根据本专利技术的原理的输送气体和辐射至不规则形状处理表面的装置的一个示意底视图。图15是图14所示装置的一个部分平面图。图16是根据本专利技术的原理的输送气体和辐射至不规则形状处理表面的另一种形状的装置的一个部分平面图。图17和图17a是显示图5的本专利技术与一个挠性的多孔的中心支承构件一起使用的示意侧视图。图18是显示本专利技术与一个光学漫射器一起使用的一个示意侧视图。图19和图20是显示图5的本专利技术可以怎样用于从处理腔内部除去沾染物的示意侧视图。图21和图22是显示图5的本专利技术可以怎样用于从不规则形状物体的外部除去沾染物的示意侧视图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从一个具有不一致平面的基体的表面除去沾染物而保持该基体处理表面的分子晶体结构不变的装置，该装置包括：ａ．将一种对该基体处理表面惰性的气体传导到该具有不一致平面的基体处理表面的装置；ｂ．当该气体传导到该基体处理表面时辐照该在不一致平面中取向的基体处理表面的装置，该辐照装置产生一个能量密度的辐射并持续一段时间以足以将表面沾染物从该基体处理表面脱离，但不足以改变该基体处理表面的分子晶体结构。

【技术特征摘要】
US 1992-3-31 865,0391.一种用于从一个具有不一致平面的基体的表面除去沾染物而保持该基体处理表面的分子晶体结构不变的装置，该装置包括a.将一种对该基体处理表面惰性的气体传导到该具有不一致平面的基体处理表面的装置；b.当该气体传导到该基体处理表面时辐照该在不一致平面中取向的基体处理表面的装置，该辐照装置产生一个能量密度的辐射并持续一段时间以足以将表面沾染物从该基体处理表面脱离，但不足以改变该基体处理表面的分子晶体结构。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该辐照装置顺序辐照该在不一致平面中取向的基体处理表面。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该辐照装置同时辐照在不一致相关的平面中取向的基体处理表面。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该辐照装置工作在紫外波段。5.一种用于从一个基体的表面除去沾染物而保持该基体处理表面的分子晶体结构不变的装置，该装置包括a.一个气体导管，用于传输一种对该基体处理表面惰性的气体，该气体导管具有一个中心设置的纵轴和一个相对该处理表面可移动的输出端，b.一个辐射导管，用于把辐射传输至该基体处理表面，该辐射导管具有一个中心设置的纵轴、一个入口端和一个输出端，该输出端相对于该基体处理表面是可移动的；和c.一个辐射源，连接于该辐射导管的入口端，并且辐照进入该入口端的辐射具有一个能量密度并持续足以将表面沾染物从该基体处理表面脱离的一段时间，但这段时间不足以改变该基体处理表面的分子晶体结构，该辐射导管的输出端与该气体导管的输出端设置成使得由该气体导管输出的气体流经被由该辐射导管发出的辐射辐照的该处理表面的那部分。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于该装置进一步包括将来自该气体导管的输出端的气体流动导引偏离该气体导管的纵轴的装置，和将来自该辐射导管的输出端的辐射导引偏离该辐射导管的纵轴的装置。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于该辐射导引装置包括一个安装于该气体导管和该辐射导管的输出端的多通道装置。8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于该辐射导管包括一个导光管。9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于该辐射导管包括一个纤维光导。10.根据权利要求5所述的装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：AC恩格斯堡，JA迪海斯，
申请(专利权)人：大锅有限合伙人公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]