本發(fā)明涉及光刻膠制備，尤其涉及一種使用分子層沉積制備晶圓級干式光刻膠的普適方法。

背景技術(shù)：

1、光刻技術(shù)作為制造大規(guī)模集成電路的關(guān)鍵技術(shù)，它的發(fā)展直接決定了集成電路的未來走向。而隨著集成電路的工藝節(jié)點不斷減小，光刻技術(shù)也在不斷進步，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到euv(euv，13.5nm)光刻技術(shù)。盡管現(xiàn)在euv光刻機已經(jīng)面世，但是適合euv光刻的光刻膠缺乏，這極大地阻礙了工藝節(jié)點向5nm以下發(fā)展?，F(xiàn)在，主要使用的是有機類光刻膠。然而金屬基類光刻膠越來越受到人們的重視。這類光刻膠主要由被有機配體(如對羥基苯乙烯，甲基丙烯酸)修飾的金屬納米顆粒(如氧化鉿，氧化鋅，氧化鋯)組成。無機光刻膠與傳統(tǒng)的有機光刻膠相比，他們能更好的吸收euv光，有更好的抗刻蝕性能，圖案更耐坍塌，具有更小的線邊緣粗糙度等優(yōu)點，吸引了許多人對此進行研究。

2、有機類光刻膠由于其組成是c、h、o等輕元素，對euv光的吸收太弱，導(dǎo)致其光敏性極度下降。金屬基類光刻膠成為了一個較好的選項。但是隨著高數(shù)值孔徑(na)euv光刻機的面世，這要求光刻膠的厚度在20甚至10納米以下?，F(xiàn)在不管是有機還是金屬基光刻膠使用的物理旋涂光刻膠方法難以解決這個問題。因此就迫切需要一種可以制備厚度精確可控，具有高均勻性的金屬基光刻膠的方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供了一種可以精確控制薄膜厚度干式光刻膠的制備方法。使用分子層沉積(mld)干式光刻膠厚度精準(zhǔn)可控，光刻膠厚度的控制可以精確到埃級(0.1納米)，且具有高均勻性及超好的抗刻蝕性能(與硅的選擇刻蝕比在80以上)與良好的分辨率(可以至少達到25nm)。

2、本發(fā)明的目的是提供了一種可以精確控制薄膜厚度干式光刻膠的制備方法。使用電子束、duv、euv光刻，在70-150℃進行后烘，時間為50-600s，使用四甲基氫氧化銨、氨水等弱堿性溶液進行濕法顯影，也可以使用等離子體氧氣、chf3、cf4等進行干法顯影，，再通過icp刻蝕(刻蝕氣體為sf6,c4f8)把光刻膠上的圖案轉(zhuǎn)移到襯底上。采用的技術(shù)方案如下：

3、以金屬源和有機源作為前驅(qū)體，進行分子層沉積，沉積后得到干式光刻膠。

4、金屬源包括：鋁、鉿、錫、銦、鉍等金屬前驅(qū)體和釔、鉺等稀有金屬前驅(qū)體中的至少一種。

5、有機源前驅(qū)體包括：乙二醇、丙二醇，丙三醇、丁二醇及其同分異構(gòu)體、丁烯二醇及其同分異構(gòu)體、戊烯二醇及其同分異構(gòu)體、己烯二醇及其同分異構(gòu)體、庚烯二醇及其同分異構(gòu)體、辛烯二醇及其同分異構(gòu)體中、苯酚、二硫醇中的一種。

6、所述分子層沉積的具體步驟為：

7、薄膜在使用labview控制的mld設(shè)備中沉積，將金屬源保持在其蒸發(fā)溫度，并將裝有有機源的源瓶加熱至一定溫度，反應(yīng)器的溫度保持在80-150℃，并使用20sccm的干燥氮氣對反應(yīng)進行吹掃，每個循環(huán)反應(yīng)由兩個半循環(huán)組成：(1)通入金屬源，氮氣吹掃；(2)通入有機源，氮氣吹掃，沉積厚度根據(jù)沉積的循環(huán)次數(shù)控制。例如三甲基鋁和1，4丁烯二醇作為前驅(qū)體時，每個循環(huán)的生長厚度為0.1納米；四(二甲氨基)鉿和1,4丁烯二醇作為前驅(qū)體時，每個循環(huán)生長厚度為0.075納米。

8、技術(shù)效果是：本發(fā)明可以進行精確的膜厚控制，可以通過控制循環(huán)次數(shù)得到我們想要的厚度，這是傳統(tǒng)旋涂法難以實現(xiàn)的。同時使用30kev的電子束曝光，四(二甲氨基)鉿和1,4丁烯二醇這種光刻膠可以達到至少40納米的分辨率，同時使用50kev的電子束曝光，三甲基鋁和1，4丁烯二醇這種光刻膠可以達到至少25納米的分辨率。且可以適用于干法顯影(icp顯影)和濕法顯影(四甲基氫氧化銨和氨水等堿性溶液顯影)。使用icp刻蝕鋁基光刻膠與硅的選擇刻蝕比可以達到150，鉿基光刻膠與硅的選擇刻蝕比可以達到30,能加工出50納米的線條。

技術(shù)特征：

1.一種使用分子層沉積制備晶圓級干式光刻膠的方法，其特征是：以金屬源和有機源作為前驅(qū)體，進行分子層沉積，沉積后得到干式光刻膠，分子層沉積的具體步驟為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用分子層沉積制備晶圓級式光刻膠的方法，其特征是：金屬源包括：金屬鋁、鉿、錫、銦、鉍金屬前驅(qū)體和釔、鉺、鑭稀土金屬前驅(qū)體中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用分子層沉積制備晶圓級干式光刻膠的方法，其特征是：有機源前驅(qū)體包括：乙二醇、丙二醇，丙三醇、丁二醇及其同分異構(gòu)體、丁烯二醇及其同分異構(gòu)體、戊烯二醇及其同分異構(gòu)體、己烯二醇及其同分異構(gòu)體、庚烯二醇及其同分異構(gòu)體、辛烯二醇及其同分異構(gòu)體中、苯酚、二硫醇中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用分子層沉積制備晶圓級干式光刻膠的方法，其特征是：所述的分子層沉積在硅、二氧化硅或云母基底上進行。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用分子層沉積制備晶圓級干式光刻膠的方法，其特征是：其薄膜厚度通過生長循環(huán)次數(shù)精準(zhǔn)控制。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用分子層沉積制備晶圓級干式光刻膠的方法，其特征是：每個完整循環(huán)金屬源配體與有機源配體上的羥基鍵或者硫鍵相結(jié)合，通過多個循環(huán)生長得到最終的薄膜。

技術(shù)總結(jié)
一種使用分子層沉積制備晶圓級干式光刻膠的方法，使用鋁、鉿、錫等金屬源和二醇、三醇類有機物作為前驅(qū)體，進行分子層沉積，沉積后得到干式光刻膠，分子層沉積的具體步驟為：將金屬源加熱至其蒸發(fā)溫度，并將裝有有機源的源瓶加熱至蒸發(fā)溫度，反應(yīng)器的溫度保持在80?150℃，并使用20sccm的干燥氮氣對反應(yīng)進行吹掃，每個循環(huán)反應(yīng)由兩個半循環(huán)組成：(1)通入金屬源，氮氣吹掃；(2)通入有機源，氮氣吹掃，沉積厚度根據(jù)沉積的循環(huán)次數(shù)控制。本發(fā)明光刻膠厚度的控制可以精確到埃級，且這類光刻膠普遍具有極佳的表面粗糙度和超高的分辨率，同時也具有良好的抗刻蝕性能，例如鋁基和鉿基與硅的選擇刻蝕比均能在30以上。

技術(shù)研發(fā)人員：羅鋒,王興坤,單一洋
受保護的技術(shù)使用者：南開大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/4