一种光刻胶粘附剂、制备方法及使用方法与流程

本发明涉及集成电路光刻技术领域，具体为一种光刻胶粘附剂、制备方法及使用方法。

背景技术：

光刻工艺是制作集成电路微图形结构的关键工艺技术，光刻工艺流程主要包括曝光、显影、刻蚀或淀积三个主要步骤，光刻加工原理与印刷技术中的照相制版类似，在硅(si)半导体基体材料上涂覆光致抗蚀剂，然后利用紫外光束等通过掩膜对光致抗蚀剂层进行曝光，经显影后在抗蚀剂层获得与掩膜图形相同的极微细的几何图形，再经刻蚀等方法，便在si基材上制造出微型结构。

如图1所示，光刻工艺流程中的曝光与显影步骤为：在si晶圆片1的表面氧化形成一层sio2薄膜2，在sio2薄膜2表面涂覆一层光刻胶层3，在光刻胶层3的正上方放置掩膜版4，采用紫外光线等辐射光源5对光刻胶层3进行曝光处理，通过显影液溶解去除经过曝光的光刻胶，显现加工图形；如图2所示，光刻工艺流程中的sio2薄膜刻蚀步骤为：利用化学方法，将sio2薄膜2上没有光刻胶的部分通过sio2薄膜刻蚀剂6腐蚀掉，在si晶圆片1的表面上制造出微型结构；如图3所示，光刻工艺流程中的淀积步骤为：利用物理方法，将sio2薄膜2上没有光刻胶层3的部分通过离子注入法沉积离子注入剂7，在si晶圆片1的表面上制造出微型结构。

在光刻工艺流程中，光刻胶层3与sio2薄膜2之间需要牢固地黏附，才能在刻蚀或淀积过程中，实现有效保护si晶圆片1与sio2薄膜2的技术目的；反之，若光刻胶层3与sio2薄膜2之间的黏附性能比较差，则将会导致严重的侧蚀、线条变宽、或有可能图形全部消失。现有技术中的解决方案是，在sio2薄膜2的表面涂覆光刻胶层3之前，进行以下处理步骤：第一步，高温脱水烘焙，由于sio2薄膜2的表面是亲水性的，而光刻胶层3是疏水性的，sio2薄膜2表面可以从空气中吸附水分子，含水的sio2会使光刻胶的附着能力降低，因此在涂胶之前需要预先对si晶圆片1与sio2薄膜2进行脱水处理，具体为：在150～200℃释放si晶圆片1与sio2薄膜2表面吸附的水分子、在400℃左右使si晶圆片1与sio2薄膜2上含水化合物脱水、进行750℃以上的脱水；第二步，涂上用来增加光刻胶层3与sio2薄膜2表面附着能力的粘结助剂，目前应用比较多的是六甲基乙硅氮烷(hmds)，在实际应用中，hmds的涂布都是以气相的方式进行的，hmds以气态的形式输入到放有si晶圆片1与sio2薄膜2的容器中，然后在sio2薄膜2的表面完成涂布。

但是上述提高光刻胶层3在sio2薄膜2表面附着能力的技术方案存在着以下缺点：(1)处理工艺非常复杂；(2)处理温度比较高。

本发明提供一种光刻胶粘附剂、制备方法及使用方法，旨在解决现有技术中用于增加光刻胶层粘结性能的方法，存在的处理工艺比较复杂与处理温度比较高的技术问题。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种光刻胶粘附剂、制备方法及使用方法，解决现有技术中用于增加光刻胶层粘结性能的方法，存在的处理工艺比较复杂与处理温度比较高的技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光刻胶粘附剂，包括以下重量份数配比的原料：100份乙烯基硅油、6份甲基硅油、15份含氢硅油、4份气相二氧化硅、4份硅烷偶联剂、30份硅酮胶、0.5份钴催化剂；

上述硅油组分与气相二氧化硅和硅酮胶组分，在钴催化剂和硅烷偶联剂的共同作用下，组分间发生交联固化反应，制备得到粘附剂。

优选的，所述硅烷偶联剂为υ-胺丙基三乙氧基硅烷。

一种光刻胶粘附剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将100份乙烯基硅油、6份甲基硅油、15份含氢硅油加入到反应器中，反应器内通入氮气保护，在60～80℃下搅拌均匀，搅拌均匀以后加入4份气相二氧化硅与4份硅烷偶联剂，搅拌均匀；

(2)在氮气气氛下，将30份硅酮胶加入反应器中，搅拌均匀；

(3)冷却到室温，加入0.5份钴催化剂搅拌均匀，抽真空脱去气泡，得到粘附剂。

一种光刻胶粘附剂的使用方法，包括以下步骤：

(1)将粘附剂与蒸馏水按照质量比1：1的比例，进行稀释；

(2)将稀释后的粘附剂刮涂在si晶圆片1表面的sio2薄膜上，在80℃下固化；

(3)将光刻胶刮涂在粘附剂表面上，在80℃下固化后，光刻胶层与sio2薄膜通过粘附剂实现相互固定连接。

(三)有益的技术效果

与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：

在硅油原料组分中，加入二氧化硅与硅酮胶组分，在钴催化剂和硅烷偶联剂的共同作用下，各组分发生交联固化反应，制备得到粘附剂，粘附剂不仅具有较强的粘附性能，而且粘附剂中含有的不饱和硅氧键能够快速吸附si晶圆片和sio2薄膜表面上的水分子，使光刻胶与si晶体之间能够实现牢固地黏附，在刻蚀或淀积过程中，实现光刻胶有效保护si晶体的技术效果。

附图说明

图1为现有技术中si晶圆片表面sio2薄膜的光刻工艺流程中曝光与显影步骤的结构示意图；

图2为现有技术中si晶圆片表面sio2薄膜的光刻工艺流程中sio2薄膜刻蚀步骤的结构示意图；

图3为现有技术中si晶圆片表面sio2薄膜的光刻工艺流程中淀积步骤的结构示意图；

图4为本发明si晶圆片表面sio2薄膜的光刻工艺流程中曝光步骤的结构示意图；

图5为本发明si晶圆片表面sio2薄膜的光刻工艺流程中粘附剂刻蚀步骤的结构示意图；

图6为本发明si晶圆片表面sio2薄膜的光刻工艺流程中sio2薄膜刻蚀步骤的结构示意图；

图7为本发明si晶圆片表面sio2薄膜的光刻工艺流程中淀积步骤的结构示意图。

图中标示：1-si晶圆片，2-sio2薄膜，3-光刻胶层，4-掩膜版，5-辐射光源，6-sio2薄膜刻蚀剂，7-离子注入剂，8-粘附剂，9-粘附刻蚀剂。

具体实施方式

如图4所示，光刻工艺流程中曝光步骤：在si晶圆片1的表面氧化形成一层sio2薄膜2，在sio2薄膜2表面增设一层光刻胶层3，且光刻胶层3与sio2薄膜2通过粘附剂8实现相互固定连接，在光刻胶层3的正上方放置掩膜版4，采用紫外光线等辐射光源5对光刻胶层3进行曝光处理，通过显影液溶解去除经过曝光的光刻胶，显现加工图形；

如图5所示，光刻工艺流程中粘附剂8的刻蚀步骤：将粘附剂8上没有光刻胶的部分通过粘附刻蚀剂9腐蚀掉；

如图6所示，光刻工艺流程中sio2薄膜刻蚀步骤：将sio2薄膜2上没有粘附组分的部分通过sio2薄膜刻蚀剂6腐蚀掉，在si晶圆片1的表面上制造出微型结构；

如图7所示，光刻工艺流程中淀积步骤：将sio2薄膜2上没有粘附组分的部分通过离子注入法沉积离子注入剂7，在si晶圆片1的表面上制造出微型结构；

其中，粘附剂8包括以下重量份数配比的原料：100g乙烯基硅油(乙烯基含量0.2％)、6g甲基硅油、15g含氢硅油(活泼氢含量0.30％)、4g气相二氧化硅与4gυ-胺丙基三乙氧基硅烷偶联剂、30g硅酮胶、0.5g钴催化剂；

粘附剂8的制备方法包括以下步骤：

(1)将100g乙烯基硅油(乙烯基含量0.2％)、6g甲基硅油、15g含氢硅油(活泼氢含量0.30％)加入到反应器中，反应器内通入氮气保护，在60～80℃下搅拌2h，转速为300～500rpm，搅拌均匀以后加入4g气相二氧化硅与4gυ-胺丙基三乙氧基硅烷偶联剂，搅拌30min；

(2)在氮气气氛下，将30g硅酮胶加入反应器中，搅拌1h；

(3)冷却到室温，加入0.5g钴催化剂搅拌30min，转速为150～180rpm，抽真空脱去气泡，得到粘附剂8；

(4)将粘附剂8刮涂在玻璃表面，在80℃下固化60min后，测试粘结剂8与玻璃的粘附力为76n/cm；

粘附剂8的使用方法包括以下步骤：

(1)将粘附剂8与蒸馏水按照质量比1：1的比例，进行稀释；

(2)将稀释后的粘附剂8刮涂在si晶圆片1表面的sio2薄膜2上，在80℃下固化10min；

(3)将光刻胶刮涂在粘附剂8表面上，在80℃下固化30min后，光刻胶层3与sio2薄膜2通过粘附剂8实现相互固定连接；

其中，在硅油的原料组分中，加入二氧化硅与硅酮胶组分，在钴催化剂和硅烷偶联剂的共同作用下，各组分发生交联固化反应，制备得到粘附剂8，粘附剂8不仅具有较强的粘附性能，而且粘附剂8中含有的不饱和硅氧键能够快速吸附si晶圆片1和sio2薄膜2表面上的水分子，使光刻胶与si晶体之间能够实现牢固地黏附，在刻蚀或淀积过程中，实现光刻胶有效保护si晶体的技术效果。