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摘要
本报告中回顾的紫外线 (UV)/臭氧表面清洁方法是从半导体（以及许多其他）表面去除各种污染物的有效方法。这是一种简单易用的干式工艺，设置和操作成本低廉。它可以在环境温度下在空气或真空系统中快速产生清洁的表面 结合干法去除无机污染物，该方法可能满足未来几代人需要的全干法清洁方法的要求半导体器件。将经过适当预清洁的表面放置在距离产生臭氧的紫外线源几毫米的范围内，可以在不到一分钟的时间内产生干净的表面。该技术可以产生接近原子级清洁的表面，俄歇电子能谱、ESCA、和 ISS/SIMS 研究。讨论的主题包括过程变量、成功清洁的表面类型、可以去除的污染物、紫外线/臭氧清洁设施的建造、过程机制、真空系统中的紫外线/臭氧清洁、速率提高技术、安全考虑、除清洁外的紫外线/臭氧影响以及应用。
介绍
紫外线 (UV) 光分解有机分子的能力早已为人所知，但直到 1970 年代中期才开始探索表面的紫外线清洁 (1-6)。自 1976 年以来，紫外线/臭氧清洁方法的使用稳步增长。紫外线/臭氧清洁剂现在可以从几个制造商处购买。
紫外线/臭氧清洁的历史
长期以来，人们普遍知道紫外线会导致化学变化。众所周知的表现是织物颜色褪色和人体皮肤色素沉着（即晒黑）在暴露于阳光下时发生变化。短波紫外线在活生物体细胞内产生的化学变化会损害或破坏细胞。紫外线灯的一个重要用途是作为“杀菌”灯，例如用于破坏医院手术室和空调系统空气管道中的微生物 。
图 2. ：(a) 紫外线/臭氧清洁前 (b) 紫外线/臭氧清洁后
紫外光源发射的波长
由于只有被吸收的光才能有效产生光化学变化，因此紫外线源发射的波长是重要的变量。低压汞放电管产生两个感兴趣的波长：184.9-nm 和 253.7-nm。是否发射这些波长取决于灯的外壳。表 2 总结了通过三种主要类型外壳的发射。纯石英对两种波长都高度透明表
样品和 UV 源之间的距离
另一个可以极大影响清洁率的变量是样品和紫外线源之间的距离。在 Vig 等人的实验中，紫外线灯基本上是平面光源。因此，可以得出结论，到达样品的紫外线强度几乎与距离无关。然而，当存在臭氧时，情况并非如此，因为臭氧具有以约 260 纳米为中心的宽吸收带 (17,20,21)，如图 4 所示。在 253.7 纳米处，吸收系数为 130/厘米 • 大气压。
预清洗
污染物，如厚光刻胶涂层和纯碳膜，可以在没有任何预清洁的情况下用紫外线/臭氧去除，但一般来说，如果不进行预清洁，就无法去除粗大的污染物。例如，当一块干净的水晶石英晶片用人体皮肤油彻底涂上并放置在紫外线盒 1（图 1）中而没有任何预清洁时，即使长时间暴露在紫外线/臭氧中也无法产生低接触角表面，因为人体皮肤油脂含有无机盐等物质，不能通过光敏氧化去除。
基质
紫外线/臭氧清洁工艺已成功用于各种表面，包括玻璃、石英、云母、蓝宝石、陶瓷、金属、硅、砷化镓和导电聚酰亚胺水泥。石英和蓝宝石特别容易用紫外线/臭氧清洁，因为这些材料对短波长紫外线是透明的。
速率增强技术
Zafonte 和 Chiu (42) 研究了紫外线/臭氧清洁“速率增强”技术。气相增强技术的实验包括比较干燥空气、干燥氧气、潮湿空气和潮湿氧气中的清洁率。潮湿的空气和潮湿的氧气由在水中冒泡的气体组成。还尝试了通过过氧化氢鼓泡的氧气。液体增强技术的实验包括将蒸馏水或不同浓度的过氧化氢溶液逐滴添加到样品表面。大多数样品表面由硅晶片上的各种类型的光刻胶组成。
图 5. 使用无声排放臭氧发生器 (41) 的紫外线/臭氧清洁器示意图
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