光刻膠的制備裝置及制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種光刻膠的制備裝置及制備方法，光刻膠的制備裝置包括：金屬納米顆粒產(chǎn)生設(shè)備，用于產(chǎn)生金屬納米顆粒；以及回收設(shè)備，用于收集所述金屬納米顆粒并將其分散在液體中。本發(fā)明的光刻膠的制備裝置能夠制備金屬納米顆粒摻雜濃度高、且無(wú)需添加表面活性劑的光刻膠。
【專(zhuān)利說(shuō)明】光刻股的制備裝直及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，具體涉及光刻膠的制備裝置及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路集成度的逐漸增加，在集成電路工藝中需要更窄的光刻線條。為了使得光刻工藝中光刻線條變窄，目前常用的手段是采用非線性光刻膠，即在現(xiàn)有的光刻膠中摻雜納米銀顆?；蚪痤w粒，摻雜金或銀納米顆粒的光刻膠在曝光過(guò)程中，基于非線性場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)，光刻線條中間的光比邊緣的光強(qiáng)要高很多，這樣很容易通過(guò)調(diào)節(jié)入射光的強(qiáng)度，使得光刻線條中間區(qū)域的光強(qiáng)在光刻膠感光閾值之上，同時(shí)光刻線條邊緣的光強(qiáng)低于感光閾值，從而實(shí)現(xiàn)了更窄的光刻線條。
[0003]但是，目前的銀納米顆?；蚪鸺{米顆粒都是通過(guò)化學(xué)方法制備得到的，例如通過(guò)溶膠-凝膠法在水溶液中制備得到的，之后再添加到光刻膠中。但是該制備方法復(fù)雜，且成本高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。另外，為了能夠在有機(jī)溶劑體系中制備銀或金的納米顆粒，需要在有機(jī)溶劑中添加各種表面活性劑，而添加的表面活性劑往往不是光刻膠所需要的，這樣也導(dǎo)致制備的銀或金納米顆粒不再“純凈”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種光刻膠的制備裝置，包括:
[0005]金屬納米顆粒產(chǎn)生設(shè)備，用于產(chǎn)生金屬納米顆粒；
[0006]回收設(shè)備，用于收集所述金屬納米顆粒并將其分散在液體中。
[0007]優(yōu)選的，所述金屬納米顆粒產(chǎn)生設(shè)備包括金屬板和激光器，所述金屬板的上表面用于接收所述激光器發(fā)射的激光并產(chǎn)生金屬納米顆粒。
[0008]優(yōu)選的，所述金屬納米顆粒產(chǎn)生設(shè)備還包括會(huì)聚透鏡，所述會(huì)聚透鏡用于會(huì)聚所述激光器發(fā)射的激光，且所述金屬板位于所述會(huì)聚透鏡的焦平面處。
[0009]優(yōu)選的，所述回收設(shè)備包括:具有開(kāi)口的容器，所述容器用于盛裝包含有所述金屬納米顆粒的液體，所述金屬板位于所述容器的開(kāi)口的上方；以及回流設(shè)備，用于將包含有所述金屬納米顆粒的液體輸送至所述金屬板的上表面。
[0010]優(yōu)選的，所述回流設(shè)備包括回流導(dǎo)管、出流導(dǎo)管和泵，所述出流導(dǎo)管的一端與所述容器中的包含有所述金屬納米顆粒的液體相接觸，所述回流導(dǎo)管的一端位于所述金屬板的上表面的上方，所述泵用于通過(guò)所述出流導(dǎo)管將所述容器中的包含有所述金屬納米顆粒的液體抽出并通過(guò)所述回流導(dǎo)管輸送至所述金屬板的上表面。
[0011]優(yōu)選的，所述金屬板的材質(zhì)為純度不小于99.99%的銀或金。
[0012]本發(fā)明還提供了一種基于上述的光刻膠的制備裝置的制備方法，包括下列步驟:
[0013](I)通過(guò)所述金屬納米顆粒產(chǎn)生設(shè)備產(chǎn)生金屬納米顆粒；
[0014](2)通過(guò)所述回收設(shè)備將所述金屬納米顆粒分散在液體中。
[0015]優(yōu)選的，所述金屬納米顆粒產(chǎn)生設(shè)備包括金屬板和激光器，在所述步驟(I)中，所述激光器將發(fā)射的激光入射到所述金屬板的上表面并產(chǎn)生金屬納米顆粒。
[0016]優(yōu)選的，所述金屬納米顆粒產(chǎn)生設(shè)備還包括會(huì)聚透鏡，所述金屬板位于所述會(huì)聚透鏡的焦平面處，在所述步驟(I)中，將所述激光經(jīng)過(guò)所述會(huì)聚透鏡聚焦后入射到所述金屬板的上表面。
[0017]優(yōu)選的，所述回收設(shè)備包括:具有開(kāi)口的容器，所述容器用于盛裝包含有所述金屬納米顆粒的液體，所述金屬板位于所述容器的開(kāi)口的上方；以及回流設(shè)備，用于將包含有所述金屬納米顆粒的液體輸送至所述金屬板的上表面；在所述步驟(2)中，還包括調(diào)節(jié)所述回流設(shè)備的輸出功率和/或所述金屬板與水平面的夾角，使得所述金屬板的上表面的液體的厚度恒定且使得所述厚度為I微米?5厘米。
[0018]本發(fā)明的光刻膠的制備裝置能夠制備無(wú)需添加表面活性劑、且金屬納米顆粒摻雜濃度高的光刻膠，并且基于本發(fā)明的光刻膠的制備裝置的制備方法簡(jiǎn)單、成本低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明，其中:
[0020]圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例的光刻膠的制備裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例的金屬納米顆粒摻雜光刻膠的制備裝置。如圖1所示，包括用于盛裝光刻膠稀釋劑2的容器1，其中光刻膠稀釋劑2是丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)，容器I是具有開(kāi)口的玻璃杯，在容器I的開(kāi)口的上方固定有高純(純度為99.99%)銀板4，銀板4呈一定的傾斜角度(與水平面的夾角α為銳角)。在容器I的側(cè)壁上設(shè)有和容器I的內(nèi)部連通的出流導(dǎo)管9，出流導(dǎo)管9的另一端和泵8連接，回流導(dǎo)管7的一端和泵8連接，另一端位于銀板4的上方。其中泵8、出流導(dǎo)管9和回流導(dǎo)管7構(gòu)成了回流裝置，其功能是泵8通過(guò)出流導(dǎo)管9將容器I中的光刻膠稀釋劑2從容器I中抽取出來(lái)，經(jīng)過(guò)回流導(dǎo)管7最后又流入到銀板4的上表面，從而在銀板4的表面上形成光刻膠稀釋劑2的流層3。流層3的厚度可以通過(guò)泵8的功率和/或銀板4與水平面的傾斜角度來(lái)調(diào)節(jié)，例如銀板4與水平面的傾斜角度越大，流層3的厚度越薄，銀板4與水平面的傾斜角度越小，流層3的厚度越厚，泵8的功率越小，流層3的厚度越小，泵8的功率越大，流層3的厚度越厚。在流層3的上方具有會(huì)聚透鏡6，會(huì)聚透鏡6是石英透鏡，直徑為7厘米，焦距為30厘米，銀板4的表面位于會(huì)聚透鏡6的焦平面處。
[0023]下面將詳細(xì)介紹利用圖1的裝置制備金屬銀納米顆粒摻雜光刻膠的方法。啟動(dòng)泵8，使得光刻膠稀釋劑2從容器I中流出，之后通過(guò)回流導(dǎo)管7流到銀板4表面上，通過(guò)調(diào)節(jié)泵8的功率和銀板4的傾斜角度，使得流層3的厚度為I厘米，本發(fā)明中流層3的厚度優(yōu)選是I微米?5厘米。調(diào)節(jié)會(huì)聚透鏡6的位置，使得銀板4位于會(huì)聚透鏡6的焦平面處，用于將入射到會(huì)聚透鏡6上的激光5會(huì)聚在銀板4的表面，從而將銀板4表面的銀蒸發(fā)形成銀納米顆粒，形成的銀納米顆粒首先溶于流層3中，最終和容器I中的光刻膠稀釋劑2均勻混合，從而使得容器I中的光刻膠稀釋劑2中具有銀納米顆粒。在本實(shí)施例中，激光5的波長(zhǎng)為308納米、輸出功率是200mJ/脈沖、頻率為10Hz。在其他的實(shí)施例中，激光的波長(zhǎng)可以是248納米、輸出功率為250mJ/脈沖、頻率為15Hz。光刻膠稀釋劑還可以替換為現(xiàn)有技術(shù)已知的其他光刻膠稀釋劑。經(jīng)過(guò)20分鐘后，測(cè)量光刻膠稀釋劑2中的銀納米顆粒的濃度達(dá)到了 3000ppm(mg/Kg)。最后將摻雜銀納米顆粒的光刻膠稀釋劑和光刻膠混合，從而實(shí)現(xiàn)了高濃度的銀納米顆粒摻雜的光刻膠。本實(shí)施例中最初的光刻膠稀釋劑不含有銀納米顆粒，在其他的實(shí)施例中，最初的光刻膠稀釋劑中可以含有銀納米顆粒。
[0024]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，入射到會(huì)聚透鏡6上的激光的頻率可以是0.1Hz?IOOHz之間,激光的能量為50?400mJ/脈沖,通過(guò)調(diào)節(jié)激光的頻率可以調(diào)節(jié)金屬納米顆粒的生成速度，當(dāng)然在其他的實(shí)施例中可以選擇其他參數(shù)的激光。本發(fā)明的高純金屬板還可以是純度為99.99%的金板或其他金屬板，在金屬板的相對(duì)兩側(cè)還可以分別設(shè)有同材質(zhì)的金屬擋板構(gòu)成導(dǎo)流槽，使得光刻膠稀釋劑在重力作用下沿著導(dǎo)流槽流到容器I中。回流導(dǎo)管7和出流導(dǎo)管9的材質(zhì)可以是玻璃、金屬、塑料或橡膠。會(huì)聚透鏡6的直徑和焦距可以是其他任意的參數(shù)，只要是能將激光進(jìn)行會(huì)聚即可。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，當(dāng)激光的能量足夠大時(shí)，也可以不具有會(huì)聚透鏡6。
[0025]本發(fā)明是采用聚焦后能量較大的激光在高純金屬板的表面生成金屬納米顆粒，位于高純金屬板表面處的流層將生成的金屬納米顆粒帶至容器中，使得激光焦點(diǎn)處的金屬納米顆粒濃度不會(huì)過(guò)高，避免了濃度過(guò)高的金屬納米顆粒大量吸收激光從而衰減入射到高純金屬板表面的光強(qiáng)。流層的不斷流動(dòng)能夠保證光刻膠稀釋劑中金屬納米顆粒分布的均勻性，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)高摻雜濃度的光刻膠，有利用工業(yè)化的生產(chǎn)。
[0026]雖然本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，然而本發(fā)明并非局限于這里所描述的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下還包括所作出的各種改變以及變化。
【權(quán)利要求】
1.一種光刻膠的制備裝置，其特征在于，包括: 金屬納米顆粒產(chǎn)生設(shè)備，用于產(chǎn)生金屬納米顆粒； 回收設(shè)備，用于收集所述金屬納米顆粒并將其分散在液體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻膠的制備裝置，其特征在于，所述金屬納米顆粒產(chǎn)生設(shè)備包括金屬板和激光器，所述金屬板的上表面用于接收所述激光器發(fā)射的激光并產(chǎn)生金屬納米顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光刻膠的制備裝置，其特征在于，所述金屬納米顆粒產(chǎn)生設(shè)備還包括會(huì)聚透鏡，所述會(huì)聚透鏡用于會(huì)聚所述激光器發(fā)射的激光，且所述金屬板位于所述會(huì)聚透鏡的焦平面處。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光刻膠的制備裝置，其特征在于，所述回收設(shè)備包括: 具有開(kāi)口的容器，所述容器用于盛裝包含有所述金屬納米顆粒的液體，所述金屬板位于所述容器的開(kāi)口的上方；以及 回流設(shè)備，用于將包含有所述金屬納米顆粒的液體輸送至所述金屬板的上表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光刻膠的制備裝置，其特征在于，所述回流設(shè)備包括回流導(dǎo)管、出流導(dǎo)管和泵，所述出流導(dǎo)管的一端與所述容器中的包含有所述金屬納米顆粒的液體相接觸，所述回流導(dǎo)管的一端位于所述金屬板的上表面的上方，所述泵用于通過(guò)所述出流導(dǎo)管將所述容器中的包含有所述金屬納米顆粒的液體抽出并通過(guò)所述回流導(dǎo)管輸送至所述金屬板的上表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光刻膠的制備裝置，其特征在于，所述金屬板的材質(zhì)為純度不小于99.99%的銀或金。
7.一種基于權(quán)利要求1所述的光刻膠的制備裝置的制備方法，其特征在于，包括下列步驟: (1)通過(guò)所述金屬納米顆粒產(chǎn)生設(shè)備產(chǎn)生金屬納米顆粒； (2)通過(guò)所述回收設(shè)備將所述金屬納米顆粒分散在液體中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述金屬納米顆粒產(chǎn)生設(shè)備包括金屬板和激光器，在所述步驟(I)中，所述激光器將發(fā)射的激光入射到所述金屬板的上表面并產(chǎn)生金屬納米顆粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述金屬納米顆粒產(chǎn)生設(shè)備還包括會(huì)聚透鏡，所述金屬板位于所述會(huì)聚透鏡的焦平面處，在所述步驟(I)中，將所述激光經(jīng)過(guò)所述會(huì)聚透鏡聚焦后入射到所述金屬板的上表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的制備方法，其特征在于，所述回收設(shè)備包括:具有開(kāi)口的容器，所述容器用于盛裝包含有所述金屬納米顆粒的液體，所述金屬板位于所述容器的開(kāi)口的上方；以及回流設(shè)備，用于將包含有所述金屬納米顆粒的液體輸送至所述金屬板的上表面； 在所述步驟(2)中，還包括調(diào)節(jié)所述回流設(shè)備的輸出功率和/或所述金屬板與水平面的夾角，使得所述金屬板的上表面的液體的厚度恒定且使得所述厚度為I微米?5厘米。
【文檔編號(hào)】G03F7/004GK103728838SQ201410008784
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】石洪菲, 周岳亮, 王燦, 金奎娟, 楊國(guó)楨 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所