臭氧发生器在晶圆清洗中用途

臭氧发生器在晶圆清洗中扮演着重要角色，主要用于去除晶圆表面的有机污染物、光刻胶残留和金属杂质。以下是其用途、原理、连接方法、浓度控制、优点及相关文献摘要的详细说明。

1. 用途

• 去除有机污染物：臭氧能有效分解晶圆表面的有机污染物（如油脂、树脂等）。

• 光刻胶去除：在光刻工艺后，臭氧用于去除残留的光刻胶。

• 金属杂质氧化：臭氧将金属杂质（如Fe、Cu等）氧化为可溶性氧化物，便于后续清洗去除。

• 表面活化：臭氧处理可提高晶圆表面能，增强后续薄膜沉积的附着力。

2. 原理

• 臭氧的氧化作用：臭氧（O₃）是一种强氧化剂，分解后生成活性氧（O），能与有机物和金属发生氧化反应。

• 有机物氧化：

  $${\text{<br>}}_{}$$CxHy+O3→CO2+H2O

• 金属氧化：

  $$\text{<br>}$$Fe+O3→Fe2O3

• 反应条件：臭氧清洗通常在室温或低温下进行，避免对晶圆造成热损伤。

3. 连接方法

• 臭氧发生器的集成：

1. 气源：臭氧发生器通常以高纯度氧气（O₂）为原料，通过电晕放电或紫外线照射生成臭氧。

2. 输送管道：臭氧通过惰性材料（如不锈钢或特氟龙）管道输送至清洗腔室。

3. 清洗腔室：晶圆放置在密闭腔室中，臭氧气体通过喷嘴均匀分布到晶圆表面。

4. 尾气处理：未反应的臭氧通过催化分解或加热分解为氧气，避免排放到环境中。

4. 浓度控制

• 典型浓度：臭氧浓度通常控制,具体浓度取决于清洗需求。

• 控制方法：

• 通过调节氧气流量和放电功率控制臭氧生成量。

• 使用臭氧浓度传感器实时监测和反馈控制。

• 影响因素：浓度过高可能导致过度氧化，浓度过低则清洗效果不佳。

5. 优点

• 高效清洗：臭氧能快速分解有机物和氧化金属杂质，清洗效率高。

• 环保：臭氧分解后生成氧气，无有害化学残留。

• 低温工艺：适合热敏感材料，避免热损伤。

• 无残留：不会引入新的污染物，适合高洁净度要求的半导体工艺。

• 兼容性好：可与湿法清洗（如RCA清洗）结合使用，提高清洗效果。

总结

臭氧发生器在晶圆清洗中主要用于去除有机污染物、光刻胶残留和金属杂质。其原理基于臭氧的强氧化性，通过低温氧化反应实现高效清洗。臭氧清洗具有高效、环保、无残留等优点，广泛应用于半导体制造工艺中。通过合理的浓度控制和设备集成，臭氧清洗能显著提高晶圆表面的洁净度和工艺质量。