日本 Filgen UV253 系列 UV 臭氧清洁器

—— 184.9/253.7nm 双波长光化学氧化分解型干式清洗装置

1  产品概述

UV253 系列 UV 臭氧清洁器是 Filgen 株式会社（フィルジェン株式会社）科学仪器部门（biosciences & nanosciences）的代表性产品之一。该装置利用 184.9nm 与 253.7nm 双波长紫外线的光化学作用，与臭氧协同去除基板表面的有机污染物质，属于无损伤（damage-free）的干式清洗方法：通过光化学氧化分解过程，将基板、器具等表面附着的有机污染物分解去除，不使用酸、碱或有机溶剂，可在常压（大气压）下工作，无需真空装置。

UV253 系列覆盖紧凑标准型（8 英寸晶圆对应）、12 英寸晶圆对应型、16 英寸晶圆对应型、双面照射型以及手持型等多种规格，广泛应用于薄膜涂覆前处理、光刻胶去除、电子与光学部件清洗、电子显微镜样品处理等半导体与纳米科技相关工序。

2  UV 臭氧清洗原理

UV 臭氧清洗是短波长紫外线的光敏氧化（photosensitized oxidation）过程。低压汞灯同时放射 184.9nm 与 253.7nm 两种波长的紫外线：184.9nm 紫外线使氧分子（O₂）解离，生成氧原子并进一步转化为臭氧（O₃）；253.7nm 紫外线使臭氧分解，同时产生活性氧（ROS）。253.7nm 的紫外光大部分被碳氢化合物与臭氧吸收，从而在基板表面附近持续生成高活性的氧化性物种。

基板上的有机污染物——如光刻胶、树脂、硅油、助焊剂等——吸收短波长紫外线后发生分解，分解产物与活性氧反应，生成二氧化碳（CO₂）、水（H₂O）等简单的挥发性分子，脱离基板表面，从而实现有机污染物的去除。当 184.9nm 与 253.7nm 两种波长同时存在时，氧原子持续生成并转化为臭氧，臭氧随即被 253.7nm 紫外线分解，形成持续的氧化分解循环。两种波长对应的紫外线能量分别为 647 kJ/mol（184.9nm）与 472 kJ/mol（253.7nm），足以切断多数有机化合物中的化学键。

UV 臭氧清洗的效果可通过表面润湿性的变化直观确认：以玻璃表面为例，UV 臭氧处理 15 分钟、30 分钟后，滴落同等体积纯水的水滴形状与接触角明显变化，表明表面有机污染物随时间推移被逐步去除，表面由疏水转变为亲水状态。

3  装置特点与安全设计

UV253 系列的主要特点包括：可轻松去除超声波清洗无法除去的基板有机污染物；可去除湿式清洗过程中残留的有机溶剂；在不损伤基板表面的前提下去除有机污染；使 LB 膜的累积变得容易（累积率大幅提升）；以及常压可用、无需真空装置的干式清洗。台面型装置体积紧凑，适合在台面上省空间使用。

装置支持气体置换功能：连接氧气与氮气气瓶并预先设定流量后，系统自动依次执行"氧气导入 ⇒ UV 清洗 ⇒ 氮气导入（臭氧排气）"流程——通入氧气可提高臭氧发生效率，通入氮气则可对腔体内残留臭氧进行吹扫排气。清洗腔设有两个进气口（清洗前后供气）与一个排气口，接气瓶使用时由电磁阀自动控制供气与排气，全过程无外部空气流入，保持腔内洁净。

针对臭氧泄漏与紫外线曝露风险，装置设计了多重安全措施。紧凑标准型 UV253V8 采用密闭结构，可在腔内保持 0.02MPa 加压状态，无臭氧泄漏；其他机型可连接 Ozone-Killer（臭氧分解排气装置）以催化分解方式处理残留臭氧。选配件包括臭氧检测系统与门锁机构：臭氧检测系统在清洗结束后测定腔内臭氧浓度，确认低于安全基准后才允许开门；门锁机构在 UV 灯点亮（臭氧发生）期间机械锁定舱门，防止人为误操作。两者联动使用时可提供更高的安全性。

UV 灯方面，装置可根据用途选择两种特性不同的灯型：直管型 UV 灯（经济型）与高密度高出力网格型 UV 灯（高功率、均匀照射）。每款机型均提供熔融石英、合成石英与无臭氧型三种灯管，其中合成石英灯管能更有效地放射 184.9nm 波长的紫外线，可提升整体清洗效率。UV253 系列可对应 8 英寸、12 英寸、16 英寸三种尺寸的晶圆，各机型清洗腔高度均在 120mm 以上，可处理多种形状与高度的样品；该系列已被 400 余家客户采用。

4  产品系列与规格

UV253 系列按光源与尺寸分为多个机型。紧凑标准型 UV253V8 / V8R搭载 3 支直管型低压汞灯（分别采用熔融石英与合成石英灯管），对应 8 英寸晶圆；UV253H / HR 搭载高密度高出力网格灯。12 英寸晶圆对应型 UV253V12（直管灯 5 支）与 UV253H12（网格灯 3 片），16 英寸晶圆对应型 UV253V16（直管灯 7 支）与 UV253H16（网格灯 6 片），清洗腔尺寸随晶圆尺寸增大。各机型均配备数字式氧气、UV 与氮气（臭氧排气）计时器，UV253H / HR 的 O2 与 UV 计时器为共享式数字计时；较大机型还设有 UV 灯累计工作时间计数器。

双面照射型 UV253D7 从样品上、下两个方向同时照射 UV，适用于需要双面处理的基板；其氧、UV、氮计时器为模拟式，可选配臭氧分解排气装置与流量计付调压器。Ozone-Killer 臭氧分解排气装置采用催化分解方式：UV253V8 用 UV253-OZ 排气流量 6L/min、外形 400×300×110mm；UV253D7 用 UV253D7-OZ 排气流量 18L/min、外形 600×400×120mm。流量计付调压器分为氧气用与氮气用，UV253V8 用设定流量 6L/min、UV253D7 用 15L/min，输入侧接口为 W22-14 螺纹（右旋）。UV 灯管为消耗品，按机型提供 3 支装、5 支装、7 支装直管灯或单支网格灯，并区分熔融石英、合成石英与无臭氧三种类型。

5  应用领域

UV 臭氧清洗为干式、非破坏性清洗方法，适用于多种基板与部件表面的有机污染去除。UV253 系列在半导体、纳米科技、电子显微镜与材料表面处理等领域的典型应用如下表所示。

6  使用要点

气体连接：将氧气与氮气气瓶经流量计付调压器连接至装置进气口，设定流量后由系统自动执行氧气导入、UV 清洗与氮气吹扫排气的循环，全过程无需外部空气流入，可保持腔内洁净并提高臭氧利用效率。

臭氧管理：高浓度臭氧对人体有害，也可能加速装置与实验设备老化。密闭型 UV253V8 可在 0.02MPa 加压状态下无泄漏工作；其他机型建议连接 Ozone-Killer 臭氧分解排气装置，或在通风橱内使用；可选配臭氧检测系统与门锁机构联动，在确认腔内臭氧浓度低于安全基准后再开门操作。

灯管维护：UV 灯管为消耗品，长期使用后紫外线强度下降，应按使用频率定期更换；灯管按机型选用熔融石英、合成石英或无臭氧型，合成石英灯管对 184.9nm 波长的放射效率更高。

选型：按晶圆或基板尺寸选择紧凑标准型（8 英寸）、12 英寸型或 16 英寸型；需要上下双面处理时选用 UV253D7 双面照射型；少量试样快速清洗或新材料研发实验可选用 UV253MINI 手持型，直接在通风橱内覆盖样品使用。

7  结语

Filgen UV253 系列 UV 臭氧清洁器以 184.9nm 与 253.7nm 双波长紫外线和臭氧的光化学协同作用，实现了对基板有机污染物的无损伤干式去除：无需酸、碱与有机溶剂，常压工作、无需真空，可清洗超声波与湿式清洗难以去除的污染物，并改善基板表面润湿性。装置通过密闭加压结构、自动气体置换与臭氧检测、门锁联动等安全设计控制臭氧泄漏与人为误操作风险，并以直管型与网格型两种灯系覆盖 8 英寸至 16 英寸晶圆及手持式应用，为半导体制造、纳米材料与表面处理等领域的基板清洁提供了高效、安全且可灵活选型的方案。