CN103728838A - 光刻胶的制备装置及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光刻胶的制备装置及制备方法，光刻胶的制备装置包括：金属纳米颗粒产生设备，用于产生金属纳米颗粒；以及回收设备，用于收集所述金属纳米颗粒并将其分散在液体中。本发明的光刻胶的制备装置能够制备金属纳米颗粒掺杂浓度高、且无需添加表面活性剂的光刻胶。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路领域，具体涉及光刻胶的制备装置及制备方法。
背景技术
随着集成电路集成度的逐渐增加，在集成电路工艺中需要更窄的光刻线条。为了使得光刻工艺中光刻线条变窄，目前常用的手段是采用非线性光刻胶，即在现有的光刻胶中掺杂纳米银颗粒或金颗粒，掺杂金或银纳米颗粒的光刻胶在曝光过程中，基于非线性场增强效应，光刻线条中间的光比边缘的光强要高很多，这样很容易通过调节入射光的强度，使得光刻线条中间区域的光强在光刻胶感光阈值之上，同时光刻线条边缘的光强低于感光阈值，从而实现了更窄的光刻线条。
但是，目前的银纳米颗粒或金纳米颗粒都是通过化学方法制备得到的，例如通过溶胶-凝胶法在水溶液中制备得到的，之后再添加到光刻胶中。但是该制备方法复杂，且成本高，不利于工业化生产。另外，为了能够在有机溶剂体系中制备银或金的纳米颗粒，需要在有机溶剂中添加各种表面活性剂，而添加的表面活性剂往往不是光刻胶所需要的，这样也导致制备的银或金纳米颗粒不再“纯净”。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种光刻胶的制备装置，包括：
金属纳米颗粒产生设备，用于产生金属纳米颗粒；
回收设备，用于收集所述金属纳米颗粒并将其分散在液体中。
优选的，所述金属纳米颗粒产生设备包括金属板和激光器，所述金属板的上表面用于接收所述激光器发射的激光并产生金属纳米颗粒。
优选的，所述金属纳米颗粒产生设备还包括会聚透镜，所述会聚透镜用于会聚所述激光器发射的激光，且所述金属板位于所述会聚透镜的焦平面处。
优选的，所述回收设备包括：具有开口的容器，所述容器用于盛装包含有所述金属纳米颗粒的液体，所述金属板位于所述容器的开口的上方；以及回流设备，用于将包含有所述金属纳米颗粒的液体输送至所述金属板的上表面。
优选的，所述回流设备包括回流导管、出流导管和泵，所述出流导管的一端与所述容器中的包含有所述金属纳米颗粒的液体相接触，所述回流导管的一端位于所述金属板的上表面的上方，所述泵用于通过所述出流导管将所述容器中的包含有所述金属纳米颗粒的液体抽出并通过所述回流导管输送至所述金属板的上表面。
优选的，所述金属板的材质为纯度不小于99.99%的银或金。
本发明还提供了一种基于上述的光刻胶的制备装置的制备方法，包括下列步骤：
（1）通过所述金属纳米颗粒产生设备产生金属纳米颗粒；
（2）通过所述回收设备将所述金属纳米颗粒分散在液体中。
优选的，所述金属纳米颗粒产生设备包括金属板和激光器，在所述步骤（1）中，所述激光器将发射的激光入射到所述金属板的上表面并产生金属纳米颗粒。
优选的，所述金属纳米颗粒产生设备还包括会聚透镜，所述金属板位于所述会聚透镜的焦平面处，在所述步骤（1）中，将所述激光经过所述会聚透镜聚焦后入射到所述金属板的上表面。
优选的，所述回收设备包括：具有开口的容器，所述容器用于盛装包含有所述金属纳米颗粒的液体，所述金属板位于所述容器的开口的上方；以及回流设备，用于将包含有所述金属纳米颗粒的液体输送至所述金属板的上表面；在所述步骤（2）中，还包括调节所述回流设备的输出功率和/或所述金属板与水平面的夹角，使得所述金属板的上表面的液体的厚度恒定且使得所述厚度为1微米～5厘米。
本发明的光刻胶的制备装置能够制备无需添加表面活性剂、且金属纳米颗粒掺杂浓度高的光刻胶，并且基于本发明的光刻胶的制备装置的制备方法简单、成本低，适用于工业化生产。
附图说明
以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：
图1是本发明较佳实施例的光刻胶的制备装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明较佳实施例的金属纳米颗粒掺杂光刻胶的制备装置。如图1所示，包括用于盛装光刻胶稀释剂2的容器1，其中光刻胶稀释剂2是丙二醇甲醚醋酸酯（PGMEA），容器1是具有开口的玻璃杯，在容器1的开口的上方固定有高纯（纯度为99.99%）银板4，银板4呈一定的倾斜角度（与水平面的夹角α为锐角）。在容器1的侧壁上设有和容器1的内部连通的出流导管9，出流导管9的另一端和泵8连接，回流导管7的一端和泵8连接，另一端位于银板4的上方。其中泵8、出流导管9和回流导管7构成了回流装置，其功能是泵8通过出流导管9将容器1中的光刻胶稀释剂2从容器1中抽取出来，经过回流导管7最后又流入到银板4的上表面，从而在银板4的表面上形成光刻胶稀释剂2的流层3。流层3的厚度可以通过泵8的功率和/或银板4与水平面的倾斜角度来调节，例如银板4与水平面的倾斜角度越大，流层3的厚度越薄，银板4与水平面的倾斜角度越小，流层3的厚度越厚，泵8的功率越小，流层3的厚度越小，泵8的功率越大，流层3的厚度越厚。在流层3的上方具有会聚透镜6，会聚透镜6是石英透镜，直径为7厘米，焦距为30厘米，银板4的表面位于会聚透镜6的焦平面处。
下面将详细介绍利用图1的装置制备金属银纳米颗粒掺杂光刻胶的方法。启动泵8，使得光刻胶稀释剂2从容器1中流出，之后通过回流导管7流到银板4表面上，通过调节泵8的功率和银板4的倾斜角度，使得流层3的厚度为1厘米，本发明中流层3的厚度优选是1微米～5厘米。调节会聚透镜6的位置，使得银板4位于会聚透镜6的焦平面处，用于将入射到会聚透镜6上的激光5会聚在银板4的表面，从而将银板4表面的银蒸发形成银纳米颗粒，形成的银纳米颗粒首先溶于流层3中，最终和容器1中的光刻胶稀释剂2均匀混合，从而使得容器1中的光刻胶稀释剂2中具有银纳米颗粒。在本实施例中，激光5的波长为308纳米、输出功率是200mJ/脉冲、频率为10Hz。在其他的实施例中，激光的波长可以是248纳米、输出功率为250mJ/脉冲、频率为15Hz。光刻胶稀释剂还可以替换为现有技术已知的其他光刻胶稀释剂。经过20分钟后，测量光刻胶稀释剂2中的银纳米颗粒的浓度达到了3000ppm（mg/Kg）。最后将掺杂银纳米颗粒的光刻胶稀释剂和光刻胶混合，从而实现了高浓度的银纳米颗粒掺杂的光刻胶。本实施例中最初的光刻胶稀释剂不含有银纳米颗粒，在其他的实施例中，最初的光刻胶稀释剂中可以含有银纳米颗粒。
在本发明的其他实施例中，入射到会聚透镜6上的激光的频率可以是0.1Hz～100Hz之间，激光的能量为50～400mJ/脉冲，通过调节激光的频率可以调节金属纳米颗粒的生成速度，当然在其他的实施例中可以选择其他参数的激光。本发明的高纯金属板还可以是纯度为99.99%的金板或其他金属板，在金属板的相对两侧还可以分别设有同材质的金属挡板构成导流槽，使得光刻胶稀释剂在重力作用下沿着导流槽流到容器1中。回流导管7和出流导管9的材质可以是玻璃、金属、塑料或橡胶。会聚透镜6的直径和焦距可以是其他任意的参数，只要是能将激光进行会聚即可。在本发明的其他实施例中，当激光的能量足够大时，也可以不具有会聚透镜6。
本发明是采用聚焦后能量较大的激光在高纯金属板的表面生成金属纳米颗粒，位于高纯金属板表面处的流层将生成的金属纳米颗粒带至容器中，使得激光焦点处的金属纳米颗粒浓度不会过高，避免了浓度过高的金属纳米颗粒大量吸收激光从而衰减入射到高纯金属板表面的光强。流层的不断流动能够保证光刻胶稀释剂中金属纳米颗粒分布的均匀性，同时也能够实现高掺杂浓度的光刻胶，有利用工业化的生产。
虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。
Claims (10)
1.一种光刻胶的制备装置，其特征在于，包括：
金属纳米颗粒产生设备，用于产生金属纳米颗粒；
回收设备，用于收集所述金属纳米颗粒并将其分散在液体中。
2.根据权利要求1所述的光刻胶的制备装置，其特征在于，所述金属纳米颗粒产生设备包括金属板和激光器，所述金属板的上表面用于接收所述激光器发射的激光并产生金属纳米颗粒。
3.根据权利要求2所述的光刻胶的制备装置，其特征在于，所述金属纳米颗粒产生设备还包括会聚透镜，所述会聚透镜用于会聚所述激光器发射的激光，且所述金属板位于所述会聚透镜的焦平面处。
4.根据权利要求2或3所述的光刻胶的制备装置，其特征在于，所述回收设备包括：
具有开口的容器，所述容器用于盛装包含有所述金属纳米颗粒的液体，所述金属板位于所述容器的开口的上方；以及
回流设备，用于将包含有所述金属纳米颗粒的液体输送至所述金属板的上表面。
5.根据权利要求4所述的光刻胶的制备装置，其特征在于，所述回流设备包括回流导管、出流导管和泵，所述出流导管的一端与所述容器中的包含有所述金属纳米颗粒的液体相接触，所述回流导管的一端位于所述金属板的上表面的上方，所述泵用于通过所述出流导管将所述容器中的包含有所述金属纳米颗粒的液体抽出并通过所述回流导管输送至所述金属板的上表面。
6.根据权利要求2或3所述的光刻胶的制备装置，其特征在于，所述金属板的材质为纯度不小于99.99%的银或金。
7.一种基于权利要求1所述的光刻胶的制备装置的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
（1）通过所述金属纳米颗粒产生设备产生金属纳米颗粒；
（2）通过所述回收设备将所述金属纳米颗粒分散在液体中。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述金属纳米颗粒产生设备包括金属板和激光器，在所述步骤（1）中，所述激光器将发射的激光入射到所述金属板的上表面并产生金属纳米颗粒。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述金属纳米颗粒产生设备还包括会聚透镜，所述金属板位于所述会聚透镜的焦平面处，在所述步骤（1）中，将所述激光经过所述会聚透镜聚焦后入射到所述金属板的上表面。
10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述回收设备包括：具有开口的容器，所述容器用于盛装包含有所述金属纳米颗粒的液体，所述金属板位于所述容器的开口的上方；以及回流设备，用于将包含有所述金属纳米颗粒的液体输送至所述金属板的上表面；
在所述步骤（2）中，还包括调节所述回流设备的输出功率和/或所述金属板与水平面的夹角，使得所述金属板的上表面的液体的厚度恒定且使得所述厚度为1微米～5厘米。
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|---|---|
| CN (1) | CN103728838A (zh) |
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