微氣泡是一種很有前途的環保光刻膠去除方法的候選方法。已經證明，臭氧微氣泡可以去除硅片上的光刻劑，即使被高劑量的離子注入破壞了光刻劑。但重大挑戰仍然存在，部分原因是去除率不足以首先在半導體制造業中使用微氣泡。因此，我們需要通過明確了解微氣泡去除光刻抗蝕劑層的功能機制，來提高微氣泡的去除能力。本研究的目的是闡明微氣泡對光刻膠層表面的影響。

與光刻膠去除相關的微氣泡的特性

微氣泡是水溶液中的微小氣泡，其直徑可能小于50微米。由于內部氣體向周圍水的溶解，氣泡的尺寸逐漸減小，最終在水中消失。這一特性使微小氣泡能夠獲得有希望的功能，如在微小氣泡破裂過程中，內部氣體壓力的增加和表面電的積累。圖1顯示了在臭氧微泡處理之前、期間和之后的高劑量離子植入光刻膠晶片的照片。晶圓通過單一晶圓旋轉清洗方法處理，將臭氧微泡水倒在旋轉臺上的晶圓中心。考慮到處理條件，可以合理地預期清潔過程將從晶圓的中心開始并延伸到外部部分，如圖中所示的僅烘烤光刻膠的情況。 2.但結果表明，高劑量離子植入光刻膠的矛盾模式相反，光刻膠層從晶片的外邊緣剝離，而不是溶解。這些結果使我們能夠獲得微氣泡在光刻膠去除中的重要信息。

實驗程序

作為本實驗研究的樣品，高劑量離子植入光電阻劑被用作半導體制造中最具挑戰性的目標之一。硅晶圓為KrF準分子激光器，自涂高分辨率正型光刻膠，并通過曝光工具繪制圖案。將Wafers植入劑量為1E15/cm2、能量為55keV的砷離子，并植入劑量為1E15/cm2、能量為11keV的硼離子。將晶片切成20*20mm2大小的樣品，用桌子中心和邊緣之間的棍狀膠帶放在桌子的旋轉桌子上。測試是通過將含有氧微氣泡的水倒入旋轉旋轉臺的中心來進行的。水流速約為1L/min，溫度控制在通過加熱系統，約70oC。

結果

圖5為熱水條件下氧微泡處理30分鐘后樣品的顯微鏡觀察結果。在這些照片中清楚地顯示，被離子植入的圖案光刻膠層被侵入，由于微氣泡注水的作用，該層的一部分從邊緣剝離。照片還表明，水流的方向強烈影響了水液對光刻膠層的入侵。通過橫斷面掃描電鏡圖像，我們可以更清楚地識別出各層的變化，如圖6所示。層的內部，部分大塊抗膠被去除，地殼層的頂部和側壁被保留。在70oC左右的溫度下，也用同樣的方法對無氧微泡的熱水進行了評估，我們沒有觀察到對光刻膠層的如此顯著的損傷。

圖5 氧微泡處理后光刻膠的顯微鏡觀察

圖6 氧微泡處理后光刻膠的橫斷面掃描電鏡圖像

考慮到氧氣氣體的氧化能力，研究結果告知了我們使用微氣泡去除光刻膠的幾個重要方面。光刻膠層的變化表明我們在系統中存在任何強氧化劑，但溶解在熱水中的氧氣不足以通過地殼壁侵入整體光刻膠。因此，對于評價微泡的影響，研究微泡產生氧中心自由基具有重要意義，因為已經證明酸性水中的微泡在坍塌過程中導致羥基自由基的產生。因此，我們還利用電子自旋共振(ESR)對自由基的測量進行了實驗研究。實驗結果表明，我們存在任何一種物質影響微氣泡在光刻膠層表面的物理性質。由于水流方向對光刻膠層和微氣泡更可能與光致膠層的上游接觸具有重要意義，氣泡與光刻膠層之間的相互作用可能引起光刻膠剝離現象的觸發。我們還對微氣泡對高劑量離子植入光阻劑的影響進行了實驗研究。在強堿性水中產生的空氣微泡在環境溫度下進行測試，5%的四甲基氫氧化銨(TMAH)在大約10分鐘內幾乎完全剝離了圖案光阻劑，除了更大的圖案層（圖7）。考慮到水溶液中微氣泡的基本性質，堿性條件下的強剝離效應可能是由于微小氣泡的氣-水界面的表面電引起的。

圖7 微鏡觀察a和bTMAH空氣氣泡處理分散后的光刻膠的顯微觀察

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