臭氧清洗系统的制备及其在硅晶片清洗中的应用

引言

在半导体和太阳能电池制造过程中，清洗晶圆的技术的提升是为了制造高质量产品。目前已经有多种湿法清洗晶圆的技术，如离子水清洗、超声波清洗、低压等离子和机械方法。由于湿法工艺一般需要使用含有有害化学物质的酸和碱溶液，会产生大量废水，因此存在废物处理成本和环境监管等问题。

最近，臭氧清洁技术因不使用有害化学物质的生态友好型工艺受到了广泛的关注。臭氧的半衰期很短，可以有效地清除晶圆上的有机碎屑和金属粉尘。为了将臭氧化技术应用经济化，应该设计一种工业上适用的臭氧发生器，选择最佳条件来延缓臭氧在空气中的蒸发，控制臭氧在水中的快速自解离反应。

实验与讨论

英思特设计了一种产生微气泡的臭氧发生系统，并应用于硅太阳能电池的硅片中。制臭氧系统的主要参数为氧通量、电压、频率。在这项研究中，我们设计并制造了一种臭氧发生系统，用于产生清洁硅晶片的微气泡。（江苏英思特半导体科技有限公司）

图1和图2分别是臭氧微气泡清洗系统和臭氧发生器的示意图。图3和图4分别是臭氧发生器和臭氧混合罐的照片。臭氧发生器产生的臭氧气体通过臭氧混合槽进入晶圆清洗槽。调节每个调节器-电磁阀-氧气发生器以找到臭氧的最大产量。

图1：臭氧微气泡清洗系统原理图

图2：一个臭氧发生器的原理图

图3：一个臭氧混合池的照片

图4：一个臭氧混合池的照片

微泡一般通过将气泡射流形成的液体和气体通过喷嘴与泵压混合来产生。由于高压纳米气泡和微型气泡到达表面，它们可以物理去除晶圆表面的灰尘。产生微气泡的方法有过滤法、压力法和微气泡喷射法三种。在这些方法中，微气泡喷射法由于将臭氧简单地置换为氧气，因此可以在工业上大量生产臭氧微气泡。

结论

英思特研究开发了用于太阳能电池硅片的臭氧微气泡清洗系统，并对其特性进行了系统的研究。对于太阳能电池晶片的清洁，我们通过将晶片浸入10 ppm的臭氧中10分钟，可获得99%以上的清洁效率。

由于碎片的再吸附，湿溶液中较长的清洁时间和高臭氧浓度都会降低清洁效率。本发明的臭氧微气泡清洗法可直接应用于太阳能电池硅片及硅锭、各种硅片的清洗。臭氧微气泡清洁方法作为一种环保方法，是传统 RCA 方法减少有害物质的实际替代方法之一。

江苏英思特半导体科技有限公司主要从事湿法制程设备，晶圆清洁设备，RCA清洗机，KOH腐殖清洗机等设备的设计、生产和维护。

　　审核编辑：汤梓红