Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel, das in einer Vielzahl von Anwendungen in der Halbleiterherstellung eingesetzt wird. Es ermöglicht die Herstellung vieler Oxidverbindungen und komplexer Strukturen mit schnellen Reaktionsgeschwindigkeiten, was es zu einer praktischen Wahl für Halbleiterherstellungsprozesse macht. Zu den Anwendungen für Ozon gehören: Chemische Gasphasenabscheidung (CVD), metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD), Atomlagenabscheidung (ALD), Atomlagenätzung (ALE), Ofenoxidation, Waferreinigung und Abisolieren.
Bei einigen Anwendungen, wie z. B. ALD, kann es erforderlich sein, Ozon bei sehr niedrigem Druck (5 psia) in die Prozesskammer zu leiten. Ozon ist jedoch eine instabile Verbindung, die sich bei höheren Temperaturen schnell zersetzt. Ein druckbasierter Massendurchflussregler (P-MFC) der Serie GP200 von Brooks Instrument, der Ozon bei sehr niedrigen Drücken messen und regeln kann, ohne zur thermischen Zersetzung des Gases beizutragen, ist für diese Bedingungen letztendlich erforderlich.
Anwendungs-Anforderungen:
Ozon zerfällt mit der Zeit in Sauerstoff, wobei dieser Effekt durch einen Temperaturanstieg noch verstärkt wird. Tabelle 1 unten zeigt, wie der Ozonabbau durch Wärme beschleunigt werden kann. Ozon kann auch durch den Kontakt mit verschiedenen Oxiden (MnO2, MgO2, Fe2O3) katalytisch zerstört werden, was den Zerfall weiter beschleunigt.
Table 1
Bei der Zersetzung von Ozon wird in einer exothermen Reaktion Energie freigesetzt, die zu Wärme führt. Wenn die Zersetzung von Ozon nicht richtig kontrolliert wird, kann sie zu Überhitzungsproblemen führen.
Ozonabbau:
O3 = O2 + [O]
[O] + O3 = 2 O2
Bei thermischen Massendurchflussmessern strömt das Gas in der Regel durch ein beheiztes Sensorrohr. Die Temperaturdifferenz zwischen den Widerstandstemperaturdetektoren wird zur Bestimmung der Durchflussmenge durch das Sensorrohr verwendet. Bei Ozonanwendungen beschleunigt die zusätzliche Wärme, der das Ozon im beheizten Sensorrohr ausgesetzt ist, den Zerfall. Aufgrund dieses Zerfalls ist die gemessene Differenz im Fühlerrohr keine genaue Darstellung des tatsächlichen Gasflusses durch den Bypass des thermischen Massendurchflussreglers. Mit der Zeit führt die fortgesetzte Zersetzung von Ozon zu größerer Instabilität, Genauigkeit und Regelungsproblemen, was letztendlich zu einer kürzeren Lebensdauer von thermischen Massendurchflussreglern führt. Die thermischen Massedurchflussregler der Serie GF von Brooks Instrument sind für Gase optimiert, die zu thermischer Zersetzung neigen, und verfügen über einen thermischen Sensor, der 20-30°C kühler arbeitet als Sensoren anderer Hersteller.
Process Solution
Bei thermischen Massendurchflussmessern strömt das Gas in der Regel durch ein beheiztes Sensorrohr. Die Temperaturdifferenz zwischen den Widerstandstemperaturdetektoren wird zur Bestimmung der Durchflussmenge durch das Sensorrohr verwendet. Bei Ozonanwendungen beschleunigt die zusätzliche Wärme, der das Ozon im beheizten Sensorrohr ausgesetzt ist, den Zerfall. Aufgrund dieses Zerfalls ist die gemessene Differenz im Fühlerrohr keine genaue Darstellung des tatsächlichen Gasflusses durch den Bypass des thermischen Massendurchflussreglers. Mit der Zeit führt die fortgesetzte Zersetzung von Ozon zu größerer Instabilität, Genauigkeit und Regelungsproblemen, was letztendlich zu einer kürzeren Lebensdauer von thermischen Massendurchflussreglern führt. Die thermischen Massedurchflussregler der Serie GF von Brooks Instrument sind für Gase optimiert, die zu thermischer Zersetzung neigen, und verfügen über einen thermischen Sensor, der 20-30°C kühler arbeitet als Sensoren anderer Hersteller.
Der druckbasierte Massendurchflussregler (P-MFC) der Serie GP200 ist mit allen Gasen kompatibel und bietet einen sicheren Niederdruckbetrieb, der typischerweise für Ozonanwendungen erforderlich ist.
Um sicherzustellen, dass der Massendurchflussregler nicht zur Zersetzung von Ozon oder anderen Gasen, die zur thermischen Zersetzung neigen, beiträgt, werden im Inneren des druckbasierten Massendurchflussreglers (P-MFC) der Serie GP200 keine beheizten Elemente verwendet. Da dem Gas während der Durchflussregelung keine Wärme zugeführt wird, kann sich Ozon im Inneren des Massendurchflussreglers nicht thermisch zersetzen und verursacht keine Messunsicherheit aufgrund einer Verschlechterung. Bei der Verwendung des druckbasierten Massendurchflussreglers (P-MFC) der Serie GP200 zur Steuerung von Ozongemischen kommt es zu keiner Zersetzung oder Verschlechterung, was zu einer längeren Lebensdauer des Massendurchflussreglers und einer genaueren Ozonflusssteuerung führt.
Im Laufe der Zeit wird ein druckbasierter Massendurchflussregler (P-MFC) der Serie GP200, der für Ozongemische verwendet wird, eine größere Stabilität, Genauigkeit und Kontrolle sowie eine längere Lebensdauer des Massendurchflussreglers ermöglichen.