在光罩（掩膜版）清洗工藝中，濃硫酸（H?SO?）通常作為關(guān)鍵化學(xué)試劑使用，尤其在硫酸-雙氧水混合液（SPM, Sulfuric Acid Peroxide Mix）中發(fā)揮核心作用。以下是其具體功能和原理：

濃硫酸的主要作用

（1）強(qiáng)氧化性介質(zhì)

與雙氧水（H?O?）協(xié)同作用：

濃硫酸（H?SO?）與雙氧水（H?O?）混合后，形成強(qiáng)氧化性環(huán)境，可高效分解光罩表面的有機(jī)物污染物（如光刻膠殘留、油脂、碳基雜質(zhì)）。

反應(yīng)機(jī)理：

$${\text{H}}_2{\text{SO}}_4+{\text{H}}_2{\text{O}}_2\to {\text{H}}_3{\text{O}}^{+}+{\text{HSO}}_4^{?}+\text{[O]}$$H2SO4+H2O2→H3O++HSO4?+[O]

其中，雙氧水在酸性條件下釋放活性氧（[O]），將有機(jī)物氧化為CO?和H?O。

（2）提高氧化效率

催化作用：
濃硫酸作為強(qiáng)酸，可加速雙氧水的分解反應(yīng)，提升氧化速率。

高溫穩(wěn)定性：
在高溫（60~120℃）清洗條件下，濃硫酸的強(qiáng)酸性環(huán)境能維持雙氧水的氧化活性，避免其快速分解失效。

（3）去除金屬污染

絡(luò)合金屬離子：
濃硫酸可溶解部分金屬污染物（如鋁、銅等），并通過(guò)后續(xù)漂洗步驟將其帶走。對(duì)于難溶金屬（如鐵、鎳），常需結(jié)合其他絡(luò)合劑（如EDTA）增強(qiáng)效果。

（4）表面預(yù)處理

腐蝕石英表層：
濃硫酸對(duì)石英（光罩基底材料）有一定腐蝕作用，可去除表面氧化層（SiO?），使光罩表面更潔凈、親水，從而減少后續(xù)污染吸附。

2. SPM清洗液的典型配方與工藝

配方比例：
常見(jiàn)的SPM配方為 H?SO?:H?O?:DI Water = 3:1:1（體積比），具體比例可根據(jù)污染物類型調(diào)整。

工藝參數(shù)：

溫度：60~120℃（高溫加速氧化反應(yīng)）。

時(shí)間：10~30分鐘（視污染程度而定）。

方式：噴淋或浸泡，配合兆聲波（MegaSonic）增強(qiáng)清洗均勻性。

3. 注意事項(xiàng)

腐蝕性控制：
濃硫酸對(duì)金屬設(shè)備有強(qiáng)腐蝕性，清洗機(jī)需采用耐腐蝕材料（如PFA、PTFE）或內(nèi)襯涂層。

廢液處理：
SPM廢液需中和處理（如加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH至中性），并分離重金屬后排放，避免環(huán)境污染。

安全性：
濃硫酸遇水會(huì)劇烈放熱，操作時(shí)需嚴(yán)格遵循配比和加料順序（先加硫酸，后緩慢加入雙氧水）。

4. 替代方案（環(huán)保趨勢(shì)）

無(wú)硫酸工藝：
使用過(guò)氧乙酸（PAA）、臭氧（O?）等替代SPM，減少危廢處理成本，但需平衡清洗效率與環(huán)保性。

稀釋硫酸：
降低硫酸濃度（如10%~30%），結(jié)合更長(zhǎng)的清洗時(shí)間或更高兆聲波功率，兼顧安全性與效果。

濃硫酸在光罩清洗中的核心作用是作為強(qiáng)氧化介質(zhì)，通過(guò)與雙氧水協(xié)同分解有機(jī)物、去除金屬污染，并預(yù)處理石英表面。其高效性與腐蝕性需通過(guò)嚴(yán)格工藝控制和廢液管理來(lái)平衡，未來(lái)可能逐步向更環(huán)保的替代方案過(guò)渡。