光伏和半导体行业的清洗的脱色

发布时间：2023-08-01 14:56:20  作者：科胜美  浏览次数：703次

在芯片制造过程中，臭氧主要用于清洁晶圆；消除有机物、金属和颗粒；去除光刻胶；消毒去离子水设施。臭氧清洗总是涉及氧化，工艺差异取决于清洗步骤的主要目的。

去除有机物。许多关于臭氧去除有机物的能力的信息来自于对饮用水和废水处理的研究。臭氧化去离子水（DIO3）具有很高的氧化潜力，降解有机污染物。其去除效率取决于有机物种类型、臭氧浓度和反应方式。

溶解在超纯水中的臭氧在自分解过程中产生OH活性自由基。当臭氧直接分解有机物时，活性自由基间接分解。不同的反应方式导致不同的氧化产物。直接臭氧反应方式是有选择性的，通常反应速率较慢。间接OH反应快速且不选择，但必须通过高pH、过氧化氢或紫外线辐射等引发剂激活。虽然需要快速反应，但应避免单独使用自由基。在许多情况下，活性物质必须直接作用于表面，因为离表面太远的物质会失活和丢失。

去除金属和颗粒。DIO3不能单独有效地去除铁、镍、铝、镁和钙等金属，这些金属沉积在硅表面，如金属氢氧化物或金属氧化物。根据它们的性质，金属可以与氧化物层或位于Si-SiO2界面中混合。它们可以作为离子交换剂去除酸或溶解氧化物。氢氟酸（HF）可以去除金属。

如果附着的颗粒是有机的，单独的DIO3可能足以去除附着的颗粒。然而，通常用稀释的氢氟酸（DHF）蚀刻颗粒下的氧化物，避免颗粒沉积，以去除二氧化硅上的颗粒。如果大多数颗粒不被DHF溶解，O3作为氧化剂可以产生一层可以被HF蚀刻的新层。硅颗粒和硅表面都是如此。

在硅上形成氧化物层是一个自限制的过程。在室温下，硅表面的氧化产生氧化物层，其厚度可达1nm左右。薄氧化层的质量取决于其他参数，如湿度。在喷雾和浸渍工具的测试中，初始氧化物的生长率是臭氧浓度的函数。2在浸渍工具中，最终氧化物的厚度取决于初始臭氧浓度和pH值，表明反应限制过程。然而，由于静电在这些测试中使用了系统，臭氧的衰减和消耗可能会影响结果。

已经发表了几项关于臭氧与HF、盐酸(HCL)或两者结合的清洁过程的研究。在这些研究中，化学品按顺序应用或作为喷雾，浸泡浴或单晶片工艺中的混合物应用臭氧水和稀释氟化氢(SCROD)的单晶片旋转清洗，稀释的DHF和DIO3交替分布在旋转晶片上。根据所需的最终表面条件，该过程以DHF/冲洗或DIO3/冲洗结束，然后在氮气中旋转干燥。一分钟内，三循环过程可去除87%的Al2O3颗粒、97%的Si3N4颗粒和99.5%的聚苯乙烯胶乳颗粒。与同时使用DHF和DIO3相反，重复的SCROD清洁不会增加表面粗糙度。

ASTEC(德国Berg)开发的先进清洁和干燥(ACD)方法利用DHF和O3的混合物将金属去除和干燥结合到一个过程中。结合使用传统SC-1清洁剂或表面活性剂的颗粒去除步骤，ACD工艺消耗的化学品比传统RCA工艺少60%。结果是疏水晶片，如有必要，可直接在DHF/O3浴上方的气态臭氧中氧化。

去除光刻胶。传统的湿化学过程依赖于浓硫酸和过氧化氢(SPM)或臭氧(SOM)的结合。去离子水中溶解的臭氧的替代方法提供了环境效益，降低了成本。

DIO3中光刻胶的剥离率随着臭氧浓度或温度的增加而增加（在恒定的臭氧浓度下）。不幸的是，随着温度的升高，水中饱和臭氧浓度降低，臭氧衰减率增加。必须仔细优化臭氧输送过程，以实现光刻胶的最大去除率。