專利名稱：一種可以正負性互用的化學增幅抗蝕劑及其光刻工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導體器件和微機械制造的光刻技術(shù)領(lǐng)域和印刷制版領(lǐng)域。特別涉及一種化學增幅光致抗蝕劑及其光刻工藝流程的設(shè)計。
大規(guī)模集成電路的集成度以三年增長四倍的速度發(fā)展著。集成度的不斷提高，不僅意味著最小器件尺寸的降低，也意味著高速、高可靠、低能耗和低成本。光刻工藝是大規(guī)模集成電路的關(guān)鍵技術(shù)，而光致抗蝕劑又是光刻技術(shù)的關(guān)鍵材料，電路集成度的不斷提高也必然要求光刻工藝和光致抗蝕劑的發(fā)展。化學增幅抗蝕劑作為一種新型的光刻膠，它滿足了光刻技術(shù)發(fā)展的要求。化學增幅抗蝕劑在受照射時產(chǎn)生的是催化劑(一般為酸)，抗蝕劑的交聯(lián)和分解反應可在催化劑作用下完成，催化劑在反應中不被消耗，因此效率可大大提高?；瘜W增幅抗蝕劑的這一特點滿足了高分辨率光刻技術(shù)如深紫外光刻、射線光刻對高感光靈敏度的要求，同時也擴大了抗蝕劑的使用范圍。同時化學增幅抗蝕劑也可以應用在印刷業(yè)的制版工藝中。
本申請發(fā)明人曾發(fā)明一種負性水型化學增幅抗蝕劑，并已獲得中國專利(92112174.1)，該專利記載的負性水型化學增幅抗蝕劑由多羥基樹脂、交聯(lián)劑、鎓鹽、敏化劑、溶劑組成，其光刻工藝包括勻膠、前烘、曝光、中烘、顯影。
該專利雖有水性顯影、制備容易、成本較低等優(yōu)點，但還存在著以下不足之處在光刻工藝中只能作為負性光致抗蝕劑使用，而在微電子生產(chǎn)的一些步驟中必須另外使用其它的一些正性光刻膠，增加了工藝的復雜性。
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種可以實現(xiàn)正負性互用的化學增幅光致抗蝕劑及其光刻工藝?？衫蒙鲜鲐撔曰瘜W增幅抗蝕劑，對光刻工藝條件加以調(diào)整，得到正性圖形。使其不但滿足了高分辨率光刻技術(shù)如深紫外光刻、射線光刻對高感光靈敏度的要求，同時也擴大了抗蝕劑的使用范圍，降低了生產(chǎn)成本和簡化了工藝。
本發(fā)明提出一種可以實現(xiàn)正負性互用的化學增幅光致抗蝕劑，由基體成膜物質(zhì)、交聯(lián)劑、增感劑、光敏產(chǎn)酸物、溶劑組成。上述各組分的重量配比為在100份溶劑中加入基體成膜物質(zhì)18-22份，交聯(lián)劑6-8份，增感劑0.6-1.6份，光敏產(chǎn)酸物1.0-1.6份。
所說的基體成膜物質(zhì)可為含羥基的樹脂，如酚醛樹脂或聚對羥基苯乙烯樹脂；所說的交聯(lián)劑為可以與多元醇發(fā)生醚交換的氨基樹脂，如六甲氧基甲基三聚氰胺；所說的增感劑可用5-硝基苊、吩噻嗪、N-苯基吩噻嗪、二苯甲酮、蒽、安息香二甲醚、噻噸酮、1-羥基環(huán)己基苯甲酮之一種；所說的光敏產(chǎn)酸物可為二芳基碘鎓鹽、三芳基硫鎓鹽之一種；所說的溶劑可為能溶解上述物質(zhì)的有機溶劑，如N，N-二甲基甲酰胺、乙酸乙二醇乙醚之一種。
本發(fā)明中的光刻工藝包括負性光刻工藝流程和正性光刻工藝流程。其中其光刻工藝包括負性光刻工藝流程為1)勻膠(1500-2000r/min，30-60s)；2)前烘(70-80℃，10min)；3)曝光(30-60mJ/cm2)；4)中烘(108-112℃，10-15min)；5)顯影(3-5％ NaOH/5-20％乙醇水溶液)；6)后烘(130-150℃，20-40min)；7)等離子體干法蝕刻；8)去膠。
正性光刻工藝流程為其光刻工藝包括1)勻膠(1500-2000/min，30-60s)；2)前烘(80-85℃，10-20min)；3)曝光(100-120mJ/cm2)；4)顯影(0.5-1％ NaOH水溶液)；5)全面曝光(40-60mJ/cm2)；6)后烘(130-150℃，20-40min)；7)等離子體干法蝕刻；8)去膠。
在負性光刻工藝中采用堿/乙醇水溶液為顯影劑；正性光刻工藝中采用堿水溶液顯影。
本發(fā)明具有如下特點1)通過簡單的工藝變換即對一種化學增幅抗蝕劑實現(xiàn)了正負性互用，不但滿足了高分辨率光刻技術(shù)如深紫外光刻、射線光刻對高感光靈敏度的要求，同時也擴大了抗蝕劑的使用范圍，降低了生產(chǎn)成本和簡化了工藝；2)光刻工藝中分別采用堿水溶液(正性光刻工藝)或堿-乙醇水溶液(負性光刻工藝)顯影，克服了有機溶劑顯影所帶來的環(huán)境污染；本發(fā)明的二種實施例說明如下實施例一1、化學增幅光致抗蝕劑的配制取甲酚醛樹脂2g，六甲氧基甲基三聚氰胺0.67g，六氟磷酸根二苯基碘鎓鹽0.16g，吩噻嗪0.10g，再加入N，N-二甲基甲酰胺2ml、乙酸乙二醇乙醚8ml，待聚合物完全溶解后，用0.2μm濾膜過濾即可使用。
2、光刻工藝(1)正性光致抗蝕劑的工藝用旋轉(zhuǎn)甩膠法在生長有保護薄層的硅片上涂上上述配制的光致抗蝕劑，膜厚800-1200nm，在70℃下烘10分鐘后，放在200W高壓汞燈下在正性掩膜版下曝光15-60秒。然后將硅片用0.5％的氫氧化鈉水溶液或有機堿溶液顯影10-20秒得正性圖形，漂洗后，將硅片放在200W高壓汞燈下全面曝光40-60秒，然后在140℃烘箱中后烘堅膜30分鐘，采用等離子體干法蝕刻即在硅片上得到正性光刻圖形。
(2)負性光致抗蝕劑的工藝用旋轉(zhuǎn)甩膠法在生長有保護薄層的硅片上涂上上述配制的光致抗蝕劑，膜厚800-1000nm，在70℃下烘10分鐘后，放在200W高壓汞燈下在負性掩膜版下曝光10-20秒。然后將硅片置于110℃烘箱中中烘10分鐘后，取出硅片用3％氫氧化鈉(10％乙醇)的水溶液顯影10-20秒得負性圖形，漂洗后，將硅片在140℃烘箱中后烘堅膜30分鐘，采用等離子體干法蝕刻即在硅片上得到正性光刻圖形。
實施例二、1、化學增幅光致抗蝕劑的配制同前。
2、預涂感光版(PS版)制造工藝(1)陽圖PS版工藝用旋轉(zhuǎn)甩膠法在適當砂目的鋁片上涂上上述配制的光致抗蝕劑，膜厚800-1200nm，在70℃下烘10分鐘后，放在3KW的碘-鉀燈下在正性掩膜版下曝光15-60秒。然后將硅片用0.5％的氫氧化鈉水溶液或有機堿溶液顯影10-20秒得正性圖形，漂洗后，將鋁片放在3KW的碘-鉀燈下全面曝光40-60秒，然后在140℃烘箱中后烘堅膜30分鐘，修版后即得陽圖PS版。
(2)陰圖PS版工藝用旋轉(zhuǎn)甩膠法在適當砂目的鋁片上涂上上述配制的光致抗蝕劑，膜厚800-1000nm，在70℃下烘10分鐘后，放在3KW的碘-鉀燈下在負性掩膜版下曝光10-20秒。然后將鋁片置于110℃烘箱中中烘10分鐘后，取出鋁片用3％氫氧化鈉(10％乙醇)的水溶液顯影10-20秒得負性圖形，漂洗后，將鋁片在140℃烘箱中后烘堅膜30分鐘，修版后即陰圖PS版。
權(quán)利要求
1.一種可以實現(xiàn)正負性互用的化學增幅光致抗蝕劑，由基體成膜物質(zhì)、交聯(lián)劑、增感劑、光敏產(chǎn)酸物、溶劑組成。
2.如權(quán)利要求1所述的化學增幅光致抗蝕劑，其特征在于，各組分的重量配比為在100份溶劑中加入基體成膜物質(zhì)18-22份；交聯(lián)劑6-8份；增感劑0.6-1.6份；光敏產(chǎn)酸物1.0-1.6份。
3.如權(quán)利要求1所述的化學增幅光致抗蝕劑，其特征在于，所說的基體成膜物質(zhì)為含羥基的樹脂；所說的交聯(lián)劑為可以與多元醇發(fā)生醚交換的氨基樹脂；所說的增感劑可用5-硝基苊、吩噻嗪、N-苯基吩噻嗪、二苯甲酮、蒽、安息香二甲醚、噻噸酮、1-羥基環(huán)己基苯甲酮之一種；所說的光敏產(chǎn)酸物為二芳基碘鎓鹽、三芳基硫鎓鹽之一種；所說的溶劑可為能溶解上述物質(zhì)的有機溶劑。
4.一種采用如權(quán)利要求1所述化學增幅光致抗蝕劑的光刻工藝方法，包括負性光刻工藝流程和正性光刻工藝流程，其中所說的負性光刻工藝流程為1)勻膠(1500-2000r/min，30-60s)；2)前烘(70-80℃，10min)；3)曝光(30-60mJ/cm2)；4)中烘(108-112℃，10-15min)；5)顯影(3-5％ NaOH/5-20％乙醇水溶液)；6)后烘(130-150℃，20-40min)；7)等離子體干法蝕刻；8)去膠。所說的正性光刻工藝流程為9) 勻膠(1500-2000/min，30-60s)；10)前烘(80-85℃，10-20min)；11)曝光(100-120mJ/cm2)；12)顯影(0.5-1％ NaOH水溶液)；13)全面曝光(40-60mJ/cm2)；14)后烘(130-150℃，20-40min)；15)等離子體干法蝕刻；16)去膠。
5.如權(quán)利要求4所述的光刻工藝方法，其特征在于，在負性光刻工藝中采用堿/乙醇水溶液為顯影劑；正性光刻工藝中采用堿水溶液顯影。
6.如權(quán)利要求4所述的光刻工藝方法，其特征在于，在負性光刻工藝中采用3-5％NaOH/5-20％乙醇水溶液為顯影劑；正性光刻工藝中采用0.5-1％NaOH水溶液顯影。
全文摘要
本發(fā)明屬于微電子光刻技術(shù)和印刷制版技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明由基體成膜物質(zhì)、交聯(lián)劑、增感劑、光敏產(chǎn)酸物、溶劑組成。本發(fā)明中的光刻工藝包括:負性光刻工藝流程為:勻膠、前烘、曝光、中烘、顯影、后烘、蝕刻、去膠;正性光刻工藝流程為:勻膠、前烘、曝光、顯影、全面曝光、后烘、蝕刻、去膠。采用本發(fā)明的光致抗蝕劑可利用簡單的光刻工藝變化實現(xiàn)正/負性互換。
文檔編號G03F7/00GK1243270SQ99119238
公開日2000年2月2日 申請日期1999年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月27日
發(fā)明者李元昌, 陳明, 洪嘯吟 申請人:清華大學