本篇報導即介紹幾種常見的技術及Demand針對半導體產業需求所提出的解決方案。

■ 濕式製程的未來趨勢-Ozonated DI

由於世界性的環保趨勢，IC製造業者正積極尋求能減少或取代濕式蝕刻製程中有害化學品(SPM,SC1,SC2)用量的解決方案。其中最被廣為研究及討論的方案便是臭氧化的DI水。

臭氧混合氣體由臭氧製造機進入接觸反應器，使臭氧得以溶入液體中(DI water)。臭氧化的DI水則被導入機台使用，在接觸反應器未反應完全或由機台端逸出的臭氧需被導入臭氧破壞器，以破壞臭氧活性。從機台端排出之使用過的DI水則可直接排入廠務端的廢水處理系統或循環經臭氧接觸反應器提升水中臭氧濃度後再重複使用。

■ 臭氧化DI水用於晶圓清潔製程的驅勢因素

臭氧化DI水用於晶圓清潔製程是由於下列預期或實際上的優點所驅動 :

1.使用臭氧化DI水可以降低耗水量、減少化學用品的使用量及排放量並可縮短製程時間而提高設備產能。

2. 實證顯示使用臭氧化DI水的晶圓清潔製程在顆粒和金屬的去除效果及表面粗糙度的表現上與傳統標準洗淨程序相同甚至更好。

3. 與傳統RCA晶圓清潔製程比較，某些臭氧化DI水的晶圓清潔製程可大幅減少製程步驟。如IMEC所提出的臭氧化DI水晶圓清潔製程使用兩個步驟即可取代九個步驟的傳統RCA洗淨製程。

4. 使用臭氧化DI水的晶圓清潔製程可減少B-Clean程序中沖洗(Rinsing)的水量達30%

■ 臭氧傳輸

臭氧化DI水製作過程中最關鍵的步驟便是臭氧由氣相傳輸至液相的過程。將臭氧由氣相傳輸至液相的濃度極大化對於降低處理未溶解臭氧的困難度及減低臭氧製造成本是極為重要的。以下將介紹數種市面上常見的臭氧傳輸方式及Demand的解決方案。

氣泡擴散器(Bubble Diffusers)

氣泡擴散器通常是由陶瓷或鈦金屬等多此性材料製成。臭氧製造機所製造的臭氧因壓力被迫通過多孔性材料的孔隙而在氣泡擴散器表面形成微小氣泡。微小氣泡由於表面積較大故能達成較佳的質量傳輸效果。該種設計沒有移動元件且不需額外的能量需求，但需要時常清理及較深的桶槽以達到較佳的效果。

注入器(Injectors)

當水快速地流經注入器的開孔時，會在該處造成部份真空狀態而將臭氧”拉入”水流當中。該種方式在負壓及低氣液流量比的操作條件下相當有效。該種設計，如同氣泡擴散器一般，並無移動元件且不需清理，但操作上需提供額外的能量以克服注入器所造成的壓差。

填充塔(Packing Column)

這種桶槽中填充著足以造成水中亂流的填充材。這些填充材使得進入桶槽中的臭氧氣泡破裂並與水完全混合而達到提升臭氧氣體傳輸效率的目的。該種設計並無移動元件且不需經常保養，但須較大的能量以達到需要的流速。此外填充材亦容易造成化學結垢的累積並進而增加水頭損失。

逆向流混合塔(Reverse Flow Column)

該種設計中臭氧被以和水流相反的方向注入，以增加混合時間，提升臭氧傳輸效率。然該種設計操作條件較為嚴苛，需在正確的水流速度下操作方能發揮較佳的效果。

噴灑槽(Spray Chamber)

該種設計是將水霧化後噴灑入富含臭氧氣體的桶槽中，藉由霧化增加水的接觸面積以提升臭氧的傳輸效率。這種設計尤適用於化學反應速率較快的應用中。

靜態攪拌器(Static Mixer)

這種設計藉由一連串的擋板(Baffles)造成水中擾流，增加臭氧與水的接觸時間而達到提升臭氧傳輸效率的目的。靜態攪拌器有時會與注入器搭配使用，其設計雖無容易產生故障的移動元件，但卻有產生相當壓力降的缺點。

■ Demand的解決方案

Demand 延續在過濾純化上的核心技術發展出中空纖維式(Hollow Fiber)的氣液接觸反應器。這種中空纖維式的設計由於其高表面積-體積比使其能達到較傳統設計優異的氣體傳輸效率。此外，中空纖維式的設計亦能大幅減低傳統設計中因短流而造成的效率損失及減少反應器前後的壓差。

其構造與管殼式熱交換器類似，PFA材質的中空纖維被包覆於PFA材質的外殼中。中空纖維薄膜可容許氣體(臭氧)擴散通過並溶解於液體當中而後隨著液體被帶出反應器外。當氣相的壓力小於液相壓力時則能形成無氣泡的氧化DI水。對於氣泡容許度較大的應用中(如光阻剝離)則可加大氣相壓力直接將臭氧注入水中，增加處理效率。 對於相同尺寸的氣液接觸反應器而言，其效率取決於氣液相的流速、溫度、壓力及氣體濃度和液體的化學性質等因素。該氣液接觸反應器模組可視應用需要而使用於單次接觸或循環接觸的模式。

■ 結論

在半導體製程中使用的臭氧接觸反應器除了反應效率要高之外，其潔淨度及尺寸亦是必須考慮的重點。Demand pHasor 氣接觸反應器是專門針對半導體製程所設計，其中空纖維式的設計可確保臭氧溶入DI水的效率，而全PFA材質的設計則可有效抵抗臭氧的侵蝕及反應，並確保其潔淨度。Demand pHasor 臭氧接觸反應器足以滿足半導體製程中各類臭氧的相關應用。

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