摘要

臭氧水中微氣泡的存在顯著提高了光刻膠的去除率，這是由于溶解臭氧濃度的升高和微氣泡對自由基產生的直接影響。此外，臭氧微氣泡溶液能夠有效地去除高劑量離子植入的光刻膠，由于其非定形碳狀層或“地殼”，它非常能抵抗臭氧水和其他濕化學物質的去除。電子自旋共振實驗也在不受嚴重金屬污染影響的情況下進行了，表明存在羥基自由基，這被認為是由臭氧與微氣泡坍塌時吸附在氣-水界面的氫氧化物離子相互作用形成的。

介紹

微氣泡是指直徑小于50μm的微小氣泡。當氣泡在水中產生時，由于其長期停滯和良好的氣體溶解能力，氣泡的體積變小，最終在水中消失。 這些氣泡在水中的坍塌已經被證明會導致活化氧化劑的產生，如羥基自由基。這被認為是由于氣-水界面的消失引起的，這可能會引發作為吸附離子積累在界面上的較高的化學勢的分散。同樣，在水中產生臭氧微泡時，氣水界面消失引起的化學勢分散導致臭氧分解，產生大量羥基自由基，這可能提供一種新型的高級氧化過程(AOP)。這些特性表明，使用微氣泡作為一種新的廢水處理方法。

本文研究了微氣泡對臭氧水去除光阻劑的影響。比較了有和沒有微氣泡的處理。并討論了臭氧微氣泡的物理化學機理提高去除率，考慮到電子自旋共振(ESR)的結果，并描述了一種高劑量離子植入光刻膠的處理。

用臭氧微氣泡去除光致抗蝕劑

圖中。4表示在處理過程中去除的光刻膠的厚度，如與原始值的厚度差異所示。30s時的負值可能是由于臭氧微氣泡的作用導致光致膠層膨脹，在初始階段，也發現表面從疏水轉變為親水。在這個初始階段之后，光刻膠的厚度隨時間幾乎呈線性減小。

當在半導體清洗中應用臭氧水時，需要考慮的一個重要因素是如何提高光刻膠的去除速率。在這一過程中的一個決定因素已被證明是臭氧濃度。因此，我們研究了為微氣泡產生提供的源氣體的臭氧濃度對光刻膠去除速率的影響。通過薄膜分析儀測量光刻抗蝕膠隨時間的厚度來評價光刻抗蝕膠的去除率。證實了臭氧氣體濃度與光致抗蝕劑去除率之間存在線性關系。

用臭氧微泡水去除高劑量離子植入的光刻膠

先前的試驗表明，用臭氧微氣泡處理可提高光刻膠的去除率。然而，在半導體制造的實際應用中，去除在制造過程中損壞的光阻劑也將是有用的。清潔行業最具挑戰性的目標之一是高劑量離子植入光阻劑的治療。因此，我們對傳統單晶圓自旋清洗工具的臭氧微氣泡產生系統進行了測試。

圖5顯示了處理開始后0、5和10min的晶片的照片，結果顯示大劑量離子植入的光刻膠從晶片的外邊緣移到晶片的中心。我們還對沒有微氣泡的臭氧溶液進行了同樣的測試。值得注意的是，沒有微氣泡的溶解臭氧(也有濃度為60mg/L)的溶液并沒有去除任何光刻膠地殼。圖中。5表明在考慮臭氧微泡溶液去除光刻劑時需要考慮的另一個重要因素。因為旋轉晶圓的橫向運動隨著遠離中心軸而增加，所以臭氧微氣泡相對于晶片上的光刻膠的運動也朝向晶圓的外邊緣而增加。事實上，觀察到的光刻膠從邊緣到中心的去除趨勢可能表明，湍流在光刻膠的去除中起著重要作用。然而，目前我們還沒有足夠的信息來闡明其機制，只能說明這可能是臭氧加速傳質到晶圓表面的結果，或者是微氣泡坍塌時湍流的影響。

討論

自由基的產生是微泡處理方法在消毒和水處理等應用中最重要的特點之一。本研究表明，由于羥基的自由基和溶解臭氧濃度的升高，微氣泡在去除光刻膠方面非常有效。此外，新開發的無金屬微泡生成系統可以在不受嚴重污染的情況下產生微泡，使我們能夠研究臭氧轉化為羥基自由基的機制。

我們對微氣泡坍塌產生自由基的實驗研究揭示了以下結果：

微氣泡的尺寸逐漸增大，最終由于內部氣體溶解到溶液中而消失。

Zeta電位測量表明，由于氣泡的H+和氫氧化物離子在氣水界面的吸附，微氣泡是帶電的。

在坍塌過程中，氣體水界面收縮速率的增加導致界面附近離子的積累，導致zeta勢的絕對值迅速增加。

氣體水界面消失引起的劇烈環境變化通過界面周圍積累的高化學勢的分散引發自由基的產生。

結論

過氧化水作為一種環保的清潔方法在半導體制造中受到廣泛關注，但其氧化能力必須提高才能得到實際應用。研究了無金屬微氣泡發生器產生的臭氧微氣泡對去除硅晶片光阻的作用。結果表明，由于溶解臭氧濃度的升高和微氣泡的坍塌，臭氧化水中微氣泡的存在顯著提高了光刻膠的去除率。此外，臭氧微泡溶液能夠有效地去除高劑量離子植入的光刻膠，它非常抵抗臭氧水和其他濕化學物質去除。電子自旋共振實驗表明，吸附在坍塌微泡氣-水界面的氫氧化根離子可能引發臭氧轉化為羥基自由基，在臭氧微泡處理去除光刻膠中起著重要作用。

審核編輯：湯梓紅