面向硅片清洗技術的高濃度臭氧產生裝置

白敏，冷 宏 ，李超群 ，3

(1.大連海事大學環(huán)境工程研究所，遼寧大連116026；2.大連大學環(huán)境與化學工程學院，遼寧大連116622；3.大連博羽環(huán)保技術開發(fā)有限公司，遼寧大連116026)

隨著特大規(guī)模集成電路研發(fā)與生產的發(fā)展，硅片的線寬不斷減小（0.09～0.13 μm）和硅片直徑不斷增大（300 mm），因而對硅片表面質量要求越來越嚴格[1-2]。這是由于拋光硅片表面存在顆粒、金屬污染、有機污染、自然氧化膜和微粗糙度等，而嚴重地影響著特大規(guī)模集成電路的性能和成品率，其表面清洗就更至關重要了。其中清潔臭氧氣體產生裝置（器）制取的臭氧及其水溶液是新一代的綠色強氧化劑，被逐步地應用于液晶基板和半導體晶片的清洗；高集成度IC基板電路的絕緣成膜；感光耐蝕膜的剝離及硅片表面氧化處理。由于環(huán)保越來越嚴格的要求，原來需消耗大量化學藥品的處理方式將逐步過渡為環(huán)保型處理方式，所以臭氧的應用正在不斷擴大[3-6]。而高濃度清潔臭氧產生裝置市場卻被發(fā)達國家占據，為了改變這一被動局面，大連海事大學環(huán)境工程研究所在國家863項目（2008AA06Z317）和國家自然科學基金項目（50778028）等資助下研制成功dhO3g系列臭氧產生裝置（器），其臭氧濃度達到240 mg/L，滿足了φ300 mm硅片清洗及高濃度臭氧水（10～100 mg/L）制備的需要[7]，該裝置主要技術指標達到同類進口設備的先進水平，該設備研制成功將大幅度降低硅片清洗成本，比進口設備具有更佳的性價比優(yōu)勢。

1 設備的先進性及特點

(1)高性能。本研究所在強電場電離放電研究取得了突破性進展，電離折合電場強度達到380Td，電子的平均能量達到7～9 eV，均比現有分別高出50%、40%。導致臭氧濃度達到240 mg/L。以上，滿足了高濃度臭氧（10～100 mg/L）清潔臭氧水制取的需要濃度（200～300 mg/L）。

(2)清潔度高。臭氧產生器的放電極、接地極表面覆蓋一層0.47 mm的高純度的Al2O3，在放電間隙中不存在任何金屬、有機物、無機物，所以制取臭氧氣體是清潔的，，滿足硅片清洗的清潔度要求。

(3)自動控制水平高。臭氧濃度的流量、壓力、放電功率以及電磁閥體運動等進行自動控制，并管理全部工藝時序。

(4)高安全、高穩(wěn)定。為保證操作人員人身安全、設備安全、該裝置配置有必要的安全互鎖動能。

2 設備系列及技術指標

我們研制的dhO3g型高濃度臭氧產生器規(guī)格及其技術指標如表1所示，臭氧氣體流量與臭氧濃度關系如圖1所示。

表1 dhO3g型高濃度臭氧產生器規(guī)格及其技術指標

3 裝置及其結構

dhO3g系列的臭氧產生器是由臭氧產生單元、高頻高壓電源、顯示屏幕及自動控制系統組成。dhO3g-2型高濃度臭氧產生器照片如圖2所示。臭氧產生單元的結構如圖3所示，它是由放電極板、接地極、電介質層和隔片等組成。放電極和接地極表面覆冶一層0.47 mm厚的高純度Al2O3薄層。Al2O3電介質層不但有效抑制了放電電流無限制增大而導致弧光放電，又確保放電間隙微放電形成清潔臭氧氣體。

圖1 dhO3g-1型高濃度臭氧產生器的氧氣流量與臭氧濃度關系曲線

圖2 dhO3g-20型臭氧產生器照片

圖3 臭氧產生單元結構

4 結束語

由我所研制成功的dhO3g系列高濃度臭氧產生系列產品均采用強電離放電方法制取的臭氧濃度達到240 mg/L。由于在放電間隙中的放電電極、接地極表面覆蓋高純度Al2O3薄層，在放電間隙中形成了潔凈臭氧氣體。該裝置主要技術指標達到了國際先進水平。該裝置具有突出的價格優(yōu)勢，大大地節(jié)省廠商設備成本，增強了國內企業(yè)的市場競爭力。

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