臭氧是怎样被用于晶圆清洗的?

2023-12-21 10:28:45
看到这个题目,您可能感觉到匪夷所思,臭氧(Ozone,O3)不是消毒用的吗?在清洁车辆内部时,会用到臭氧杀菌消毒,怎么还可以用于半导体制程中的晶圆清洗呢?在日常生活中,我们可能对臭氧的理解主要集中在它在大气层中的作用,如对紫外线的阻隔和对地球的保护。在这篇文章中,我们将深入探讨臭氧在晶圆清洗中的作用,臭氧的性质,臭氧的清洗步骤等。

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什么是臭氧?
臭氧的物理性质: 臭氧(O3),是一种氧的同素异形体,蓝色气体,它的气味刺鼻,在雷雨后可能会闻到这种气味,是一种“清新”的感觉。臭氧比普通氧气更重,其密度大约为2.144克/升,而氧气的密度为1.429克/升。

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臭氧的化学性质: 臭氧是一种强氧化剂,其氧化能力仅次于氟气,它可以与许多物质发生反应,它可以被用作消毒剂和漂白剂。 臭氧在水中的溶解性较低,但可以通过通气的方式增大其在水中的溶解度,使其与水混合。

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臭氧在常态下极不稳定,很容易就分解生成氧气,温度越高,压强越大就越容易分解。
O3怎么被发现的?
O3是在1840年由德国化学家Christian Friedrich Sch?nbein(1799-1868)首次识别和命名的。当时,Sch?nbein在他的实验室中进行电解水实验时,注意到了产生的一种独特的气味。他从这种气味得到启发,命名为"Ozon",源自希腊语的"ozein",意为"闻起来",即闻起来有味道的氧气。之后经研究证明,臭氧的确是一种新的氧气的异性体。

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O3在晶圆清洗中的应用 O3在半导体制程中的清洗应用主要利用其极强的氧化性。该氧化性可以破坏和去除晶圆表面的有机和无机污染物,它也常用于对表面进行氧化处理。向超纯水中加入臭氧可以有效去除Cu,Ag等金属,甚至一些轻有机物,是其他晶圆清洗手段的一种辅助。

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O3清洗的一般步骤
  1. 配制臭氧水:产生的臭氧气体通过一个混合装置与超纯水水相混合。在此过程中,臭氧气体逐渐溶解在水中,形成臭氧水。可以通过控制气水混合的时间和方式,来调整臭氧水中的臭氧浓度。
  2. 清洗过程:由于臭氧在水中的溶解度随时间和温度的变化而下降,所以通常应立即使用新鲜的臭氧水。晶圆被置于含有臭氧水的清洗槽或喷淋系统中,时间通常从几分钟到几十分钟不等,视具体污染物和要求的清洗效果而定进行清洗。
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  4. 冲洗和干燥:清洗结束后,晶圆会用去离子水冲洗,以清除那些被臭氧氧化并溶解在水中的污染物。然后,晶圆经过干燥处理即可。
O3清洗注意事项
O3清洗过程需要非常注意操作的安全,因为臭氧是一种强氧化剂,可以对人体和设备造成危害。O3对一些材料也具有腐蚀性,所以材料选择也需要考虑。



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