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摘要

? ? ? 本報告中回顧的紫外線 (UV)/臭氧表面清潔方法是從半導體（以及許多其他）表面去除各種污染物的有效方法。這是一種簡單易用的干式工藝，設置和操作成本低廉。它可以在環(huán)境溫度下在空氣或真空系統中快速產生清潔的表面 結合干法去除無機污染物，該方法可能滿足未來幾代人需要的全干法清潔方法的要求半導體器件。將經過適當預清潔的表面放置在距離產生臭氧的紫外線源幾毫米的范圍內，可以在不到一分鐘的時間內產生干凈的表面。該技術可以產生接近原子級清潔的表面，俄歇電子能譜、ESCA、和 ISS/SIMS 研究。討論的主題包括過程變量、成功清潔的表面類型、可以去除的污染物、紫外線/臭氧清潔設施的建造、過程機制、真空系統中的紫外線/臭氧清潔、速率提高技術、安全考慮、除清潔外的紫外線/臭氧影響以及應用。

介紹

? ? ? 紫外線 (UV) 光分解有機分子的能力早已為人所知，但直到 1970 年代中期才開始探索表面的紫外線清潔 (1-6)。自 1976 年以來，紫外線/臭氧清潔方法的使用穩(wěn)步增長。紫外線/臭氧清潔劑現在可以從幾個制造商處購買。

紫外線/臭氧清潔的歷史

? ? ? 長期以來，人們普遍知道紫外線會導致化學變化。眾所周知的表現是織物顏色褪色和人體皮膚色素沉著（即曬黑）在暴露于陽光下時發(fā)生變化。短波紫外線在活生物體細胞內產生的化學變化會損害或破壞細胞。紫外線燈的一個重要用途是作為“殺菌”燈，例如用于破壞醫(yī)院手術室和空調系統空氣管道中的微生物 。

圖 2. ：(a) 紫外線/臭氧清潔前 (b) 紫外線/臭氧清潔后?

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紫外光源發(fā)射的波長

? ? ? 由于只有被吸收的光才能有效產生光化學變化，因此紫外線源發(fā)射的波長是重要的變量。低壓汞放電管產生兩個感興趣的波長：184.9-nm 和 253.7-nm。是否發(fā)射這些波長取決于燈的外殼。表 2 總結了通過三種主要類型外殼的發(fā)射。純石英對兩種波長都高度透明表

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樣品和 UV 源之間的距離

? ? ? 另一個可以極大影響清潔率的變量是樣品和紫外線源之間的距離。在 Vig 等人的實驗中，紫外線燈基本上是平面光源。因此，可以得出結論，到達樣品的紫外線強度幾乎與距離無關。然而，當存在臭氧時，情況并非如此，因為臭氧具有以約 260 納米為中心的寬吸收帶 (17,20,21)，如圖 4 所示。在 253.7 納米處，吸收系數為 130/厘米 ? 大氣壓。

預清洗

? ? ? 污染物，如厚光刻膠涂層和純碳膜，可以在沒有任何預清潔的情況下用紫外線/臭氧去除，但一般來說，如果不進行預清潔，就無法去除粗大的污染物。例如，當一塊干凈的水晶石英晶片用人體皮膚油徹底涂上并放置在紫外線盒 1（圖 1）中而沒有任何預清潔時，即使長時間暴露在紫外線/臭氧中也無法產生低接觸角表面，因為人體皮膚油脂含有無機鹽等物質，不能通過光敏氧化去除。

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基質

? ? ? 紫外線/臭氧清潔工藝已成功用于各種表面，包括玻璃、石英、云母、藍寶石、陶瓷、金屬、硅、砷化鎵和導電聚酰亞胺水泥。石英和藍寶石特別容易用紫外線/臭氧清潔，因為這些材料對短波長紫外線是透明的。

速率增強技術

? ? ? Zafonte 和 Chiu (42) 研究了紫外線/臭氧清潔“速率增強”技術。氣相增強技術的實驗包括比較干燥空氣、干燥氧氣、潮濕空氣和潮濕氧氣中的清潔率。潮濕的空氣和潮濕的氧氣由在水中冒泡的氣體組成。還嘗試了通過過氧化氫鼓泡的氧氣。液體增強技術的實驗包括將蒸餾水或不同濃度的過氧化氫溶液逐滴添加到樣品表面。大多數樣品表面由硅晶片上的各種類型的光刻膠組成。

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圖 5. 使用無聲排放臭氧發(fā)生器 (41) 的紫外線/臭氧清潔器示意圖

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