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臭氧在半導(dǎo)體工業(yè)中用于消毒、降低沖洗水中的總有機(jī)碳（TOC）、晶片清潔和Si02的形成。臭氧由于其強(qiáng)大的氧化能力和對(duì)細(xì)菌膜滲透性的破壞而具有殺菌能力，這是眾所周知的，并且多年來(lái)一直用于飲用水的殺菌。

在半導(dǎo)體工業(yè)中，滅菌能力用于處理水的消毒以減少管路上污染物的形成，以及用于沖洗水的消毒，以防止晶圓上的缺陷。

沖洗水中的有機(jī)污染物可能在晶圓表面造成霧狀物，從而污染晶圓并導(dǎo)致缺陷。臭氧減少這些有機(jī)污染物的能力可以通過(guò)臭氧和紫外線(xiàn)的組合來(lái)增強(qiáng)，稱(chēng)為高級(jí)氧化過(guò)程（AOP），其中形成的羥基自由基具有比單獨(dú)臭氧更高的氧化潛力。

晶圓氧化
有機(jī)物和顆粒物去除
濕制程
干式表面清潔
光刻膠的去除

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稀氫氟酸臭氧濕法清洗法

減少危險(xiǎn)化學(xué)品的消耗
應(yīng)用于單晶片旋轉(zhuǎn)清洗（SCROD）
節(jié)省去離子水
更短的沖洗時(shí)間

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臭氧在光刻膠去除中的應(yīng)用

形成二氧化碳和水
臭氧濃度和壓力高
表面顯著的高氧化率

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臭氧在HCl中的應(yīng)用

去除硅表面的金屬雜質(zhì)
低溫下的清潔過(guò)程
表面粗糙度低
反應(yīng)時(shí)間短，而不是臭氧產(chǎn)生的HCl自由基

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臭氧在去離子水中的應(yīng)用

去除有機(jī)污染物的強(qiáng)氧化劑

恒定臭氧濃度

高于過(guò)氧化氫的標(biāo)準(zhǔn)電位

工作溫度更低

減少能源和材料消耗

減少化學(xué)廢物

與表面的金屬或顆粒無(wú)反應(yīng)

晶圓表面的超低蝕刻率

與HF和HCl化學(xué)品兼容并可用于去除表面的金屬和離子污染物

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用于晶圓殺菌的臭氧箱

殺菌處理是半導(dǎo)體生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在臭氧箱中清潔晶圓表面是清潔晶圓處理的有效步驟。

半導(dǎo)體行業(yè)的臭氧處理

臭氧在半導(dǎo)體工業(yè)中的主要應(yīng)用是與稀釋氫氟酸（DHF）相結(jié)合的濕法清潔。與傳統(tǒng)RCA清潔相比，主要優(yōu)點(diǎn)是減少了危險(xiǎn)化學(xué)品的消耗，并且由于更短的沖洗時(shí)間而節(jié)省了去離子水。主要的清潔技術(shù) - IMEC清潔、稀釋動(dòng)態(tài)清潔（DDC）和超清潔技術(shù)（UCT） - 所有這些都首先使用去離子水和臭氧（DIO3）的組合來(lái)去除有機(jī)污染物和貴金屬。以下用于去除顆粒、金屬和氧化物層的步驟是不同的。例如，在IMEC清潔中，使用含有氫氟酸和鹽酸的去離子水。如果僅用去離子水沖洗能夠獲得疏水性氫穩(wěn)定的表面。如果需要親水性表面，則需使用具有HCl或另一臭氧混合物的DIO3來(lái)重新生長(zhǎng)薄氧化物層?；贒HF/DIO3的濕法清潔技術(shù)的一個(gè)進(jìn)步是單晶片旋轉(zhuǎn)清潔（SCROD）。DHF和DIO3交替地噴射到旋轉(zhuǎn)晶片上，直到晶片符合純度要求。在這種情況下，其他晶片的雜質(zhì)不能通過(guò)水浴轉(zhuǎn)移。僅使用DIO3的類(lèi)似工藝也可用于光刻膠的去除。

DIO3直接氧化晶片表面的光刻膠，形成二氧化碳和水。

然而，該過(guò)程應(yīng)在壓力下進(jìn)行，臭氧濃度應(yīng)盡可能高。晶片表面的臭氧濃度的提高可以通過(guò)將臭氧蒸汽注入處理室來(lái)實(shí)現(xiàn)。臭氧可以擴(kuò)散通過(guò)受控水邊界層，在旋轉(zhuǎn)的晶片表面上，導(dǎo)致表面臭氧濃度和隨后的氧化速率顯著高于使用溶解在水中的臭氧所能實(shí)現(xiàn)的氧化速率。

臭氧在半導(dǎo)體工業(yè)中的所有這些應(yīng)用都需要高純度的臭氧。

通常，臭氧是通過(guò)金屬電極與伴熱氣體接觸的高壓體積放電產(chǎn)生的。因此，金屬將被濺射到臭氧氣體中，并可能污染晶片表面。表面放電臭氧發(fā)生器的高壓電極通常由鎢制成，鎢比體積放電發(fā)生器中通常使用的不銹鋼更耐腐蝕。然而，由于電極的高密度能量，電介質(zhì)將隨著時(shí)間的推移而被侵蝕，并且在使用臭氧之前應(yīng)安裝顆粒過(guò)濾器，以避免污染晶片。在這兩種情況下，為了避免電極結(jié)垢和臭氧產(chǎn)能下降，必須添加額外的氣體，這些氣體保留在工藝中，并且必須用過(guò)量的臭氧進(jìn)行脫氣。目前存在的解決方案（例如ANSEROS）可以滿(mǎn)足半導(dǎo)體行業(yè)的要求。臭氧可以在清潔的石英模塊中產(chǎn)生，而不與金屬電極接觸，因此沒(méi)有金屬會(huì)污染晶片表面。臭氧產(chǎn)能保持不變，可靠性極高。