微泡基础知识及其在半导体清洗中的应用

介绍

小气泡显示出与普通气泡不同的行为。普通气泡在水中急速浮起，在表面破裂消失。但是，如果成为直径小于50μm的气泡，则会慢慢浮起并缩小，最终在水中消失。在水中变小消失（或者看起来消失）的气泡在这里被称为微气泡。微气泡在水中急剧缩小的原因是，由于它是小气泡，内部的气体有效地溶解在周围的水中。气泡的这种缩小意味着“气液界面”的变化，具有重要的工程学意义，即气泡内部压力的上升和表面电荷的浓缩，以及对发挥作用的固体表面的洗涤效果的表现。

臭氧微泡清洗半导体晶片

半导体是支撑现代社会最重要的电子零部件。在该制造中使用了被称为光刻机的技术，在该制造中清洗是非常重要的工序之一。一直以来，半导体晶圆的清洗中使用了强力的药液。其中，在光刻胶（感光性有机物）的去除中使用了硫酸过水（SPM:硫酸+过氧化氢/150℃）。该药液虽然发挥了强力的清洗力，但由于存在废液处理和安全上的问题，因此在接近室温的条件下以“水”为基础进行清洗被认为是梦想中的技术。因此，我们一直在推进利用微气泡的半导体晶圆清洗技术的开发。

微泡的特征

为了明确显示微气泡的特征，我们对两个模型进行了比较。也就是说，漂浮在空中的“水滴”和漂浮在水中的“气泡”。这两者虽然看起来相似，但一个是被空气包围的水的块，另一个是被水包围的空气的块。虽然都是具有气液界面的存在，但是想着眼于“动态的变化”这一点，对两者进行比较。下小水滴和小气泡，都是被水和气体的边界（气液界面）包围的存在，表面张力作用于这些气液界面。这个表面张力，从宏观的角度来看，是使其表面变小的作用力。可以预测细微的水滴和气泡保持着接近真球的形状。当这个界面带有缩小的作用力时，结果被界面包围的对象被“加压”。这个内压的上升，用杨氏拉普拉斯的公式来表示。

微小个体的特征是表面积相对于体积变大，即比表面积的增加，这对个体的寿命有很大的影响，即液滴通过蒸发而消失，气泡通过溶解而消失。在此，环境具有重要的意义，与平衡条件的差异成为现象中的主要驱动力。在此，两者之间产生了决定性的差异。也就是说，水滴受到周围状况的强烈影响，而气泡通过自身的力量创造出有利于溶解的环境。

微泡带电

当考虑微泡的效果时，内部压力的增加是一个