專利名稱：有機堿催化的無顯影氣相光刻膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用有機堿催化氣相氟化氫和二氧化硅反應(yīng)的光刻膠，屬于半導(dǎo)體器件制造的光刻技術(shù)領(lǐng)域。
光刻技術(shù)是制造半導(dǎo)體器件的一項重要工藝。從六十年代初開始，半導(dǎo)體器件和集成電路得以迅速發(fā)展，是與光刻技術(shù)的應(yīng)用分不開的。傳統(tǒng)光刻工藝流程如

圖1所示。涂膠即是在生長有二氧化硅膜的硅片上涂膠。經(jīng)烘烤后放上一塊特制的掩膜板，然后進(jìn)行曝光，曝光后，由于光化學(xué)作用，曝光區(qū)上的光刻膠對溶劑的溶解度發(fā)生變化，利用溶劑溶解可溶部分，得到一光刻膠膜的圖形，此步驟稱為顯影。留下來的光刻膠對氫氟酸具有抗蝕作用，可以保護(hù)膠膜下的SiO2不被腐蝕，而裸露的二氧化硅則被氫氟酸腐蝕溶解掉，就是腐蝕過程。最后進(jìn)行去膠。半導(dǎo)體器件和集成電路就是利用這樣的方法在二氧化硅等介質(zhì)膜上刻蝕需要摻雜和電極接觸的圖形窗口，再通過摻雜，布線等技術(shù)制造出來的。在生產(chǎn)半導(dǎo)體器件和集成電路中，一個片子往往需要進(jìn)行數(shù)次光刻。因此光刻質(zhì)量的好壞直接影響產(chǎn)品的性能和成品率。
由于上述的傳統(tǒng)光刻工藝受到光的衍射，光刻膠膜的溶脹變形，化學(xué)腐蝕反應(yīng)的各相同性，以及硅片表面的臺階和不均一性等問題的影響，光刻的分辨率受到很大限制，一般認(rèn)為2-3μm是其極限分辨率，因此難以用于超大規(guī)模集成電路的制備。為了克服上述缺陷，尤其是濕法顯影中光刻膠膜的溶脹變形，所以開發(fā)了無顯影氣相光刻工藝，無顯影氣相光刻工藝的工藝流程如圖2所示，無顯影氣相光刻工藝是利用光刻膠中的光敏劑可以促進(jìn)HF與SiO2的腐蝕作用，不用顯影就進(jìn)行腐蝕工序，目前采用的無顯影氣相光刻膠由成膜物質(zhì)、光敏劑和溶劑組成。成膜物質(zhì)一般為肉桂酸類光敏樹脂，光敏劑一般為5-硝基苊。溶劑為可以溶解上述物質(zhì)的有機溶劑。曝光后，肉桂酸產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)，使其玻璃化溫度(Tg)升高，所以可以防止光刻膠中的5-硝基苊的揮發(fā)，而非爆光區(qū)則肉桂酸不發(fā)生交聯(lián)，所以5-硝基苊容易揮發(fā)，含量減少，因而形成曝光區(qū)的SiO2易被HF腐蝕，非曝光區(qū)的SiO2不會被腐蝕，這樣就可以不用顯影就進(jìn)行光刻腐蝕。但是用這種工藝需要很高的曝光度(5.4J/cm2)，因此生產(chǎn)率低，而且在刻蝕過程中曝光區(qū)的5-硝基苊也會揮發(fā)損失，所以用這種工藝光刻深度不能很深，一般只能達(dá)到800nm。因此大大限制了無顯影氣相光刻工藝的應(yīng)用前景。
本發(fā)明的目的是提供一種光刻深度深，且曝光時間短的無顯影氣相光刻膠。
本發(fā)明的無顯影氣相光刻膠由成膜物質(zhì)，光敏劑，具有光敏性的刻蝕促進(jìn)劑和溶劑組成。成膜物質(zhì)用可紫外光固化的光敏樹脂如肉桂酸酯類樹脂、丙稀酸類樹脂等；光敏劑可用5-硝基苊，安息香二甲醚、二苯酮；光敏性刻蝕促進(jìn)劑為帶有叔胺基的光敏化合物如N，N二甲胺基甲基丙稀酸乙酯，2-甲基-1-(對甲硫苯基)-2-嗎啉丙酮，2-芐基-2-二甲氨基-1-(對嗎啉苯基)丁酮-1等。溶劑為能溶解上述物質(zhì)的有機溶劑如環(huán)己酮，N，N-二甲胺基甲酰胺，乙酸乙二醇乙醚，上述各組分的配比為成膜物質(zhì)∶光敏劑∶光敏性刻蝕促進(jìn)劑∶溶劑為(8-9)∶(0.7-1.0)∶(0.3-1.0)∶90。
說明實施例如下實施例一、1、無顯影氣相光刻膠的配制取聚肉桂酸叉乙二醇丙二酸酯1g。N，N-二甲胺基甲基丙烯酸乙酯0.5ml，5-硝基苊0.1g。放入棕色試劑瓶中，再加入乙酸乙二醇乙醚10ml，待聚合物完全溶解后，過濾即可使用。
2、無顯影氣相光刻工藝在生長有二氧化硅薄層的硅片上涂上上述配制的光刻膠，膜厚500-800nm，在70℃下烘10分鐘后，可進(jìn)行曝光，一般曝光在125W高壓汞燈下曝光35秒。然后放在刻蝕設(shè)備中進(jìn)行刻蝕，首先打開氮氣瓶，控制氮氣流量0.3ml/min左右，反應(yīng)溫度為110-130℃之間，讓反應(yīng)箱內(nèi)壓力保持在高于外界大氣壓4cm水柱以上。反應(yīng)半小時，即可刻蝕透1600nm厚的二氧化硅層。然后取出硅片，用清洗液(氨水∶雙氧水∶去離子水＝1∶2∶4)去除光刻膠，即得到正性光刻圖形。
實施例二、無顯影氣相光刻膠的配制取聚肉桂酸叉乙二醇丙二酸酯1g。2-甲基-1-(對甲硫苯基)-2-嗎啉丙酮0.6g，5-硝基苊0.1g。放入棕色試劑瓶中，再加入乙酸乙二醇乙醚10ml，待聚合物完全溶解后，過濾即可使用。
光刻工藝同前。
實施例三、無顯影氣相光刻膠的配制取聚肉桂酸叉乙二醇丙二酸酯1g。2-芐基-2-二甲氨基-1-(對嗎啉苯基)丁酮-10.7g，5-硝基苊0.1g。放入棕色試劑瓶中，再加入乙酸乙二醇乙醚10ml，待聚合物完全溶解后，過濾即可使用。
光刻工藝同前。
采用本發(fā)明無顯影氣相光刻膠可使光刻深度達(dá)到1600nm以上，曝光量可減少至400mJ/cm2。
權(quán)利要求
1.一種含有成膜物質(zhì)、光敏劑、溶劑的無顯影氣相光刻膠，其特征是還含有光敏性的刻蝕促進(jìn)劑，所說的成膜物質(zhì)為可紫外光固化的光敏樹脂如肉桂酸酯類樹脂、丙稀酸類樹脂；所說的光敏劑可用5-硝基苊，安息香二甲醚、二苯酮；所說的光敏性刻蝕促進(jìn)劑為帶有叔胺基的光敏化合物，所說的溶劑為能溶解上述物質(zhì)的有機溶劑如環(huán)己酮，N，N-二甲胺基甲酰胺，乙酸乙二醇乙醚，上述各組分的配比為成膜物質(zhì)∶光敏劑∶光敏性刻蝕促進(jìn)劑∶溶劑為(8-9)∶(0.7- 1.0)∶(0.3-1.0)∶90。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的無顯影氣相光刻膠，其特征是所說的光敏性刻蝕促進(jìn)劑為N，N二甲胺基甲基丙稀酸乙脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的無顯影氣相光刻膠，其特征是所說的光敏性刻蝕促進(jìn)劑為2-甲基-1-(對甲硫苯基)-2-嗎啉丙酮
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的無顯影氣相光刻膠，其特征是所說的光敏性刻蝕促進(jìn)劑為2-芐基-2-二甲氨基-1-(對嗎啉苯基)丁酮-全文摘要
一種無顯影氣相光刻膠，屬于光刻技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明光刻膠由成膜物質(zhì)，光敏劑、具有光敏性的刻蝕促進(jìn)劑和溶劑組成，所說的成膜物質(zhì)為可紫外光固化的光敏樹脂如肉桂酸酯類樹脂、丙烯酸類樹脂。所說的光敏劑可用5-硝基苊，安息香二甲醚、二苯酮等；光敏性刻蝕促進(jìn)劑為帶有叔胺基的光敏化合物如N，N二甲胺基甲基丙烯酸乙酯，2-甲基-1-(對甲硫苯基)-2-嗎啉丙酮，2-芐基-2-二甲氨基-1-(對嗎啉苯基)丁酮-1；所說的溶劑為能溶解上述物質(zhì)的有機溶劑如環(huán)己酮，N，N-二甲胺基甲酰胺，乙酸乙二醇乙醚，上述各組分的配比為∶成膜物質(zhì)∶光敏劑∶光敏性刻蝕促進(jìn)劑∶溶劑為(8-9)∶(0.7-1.0)∶(0.3-1.0)∶90。采用本發(fā)明光刻膠可達(dá)到刻蝕深度1600nm，曝光量可減少至400mJ/cm
文檔編號G03F7/038GK1157426SQ96114150
公開日1997年8月20日 申請日期1996年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月27日
發(fā)明者王培清, 盧建平, 洪嘯吟, 陳永麒 申請人:清華大學(xué)