光刻胶中金属离子的纯化方法技术

本发明专利技术属于材料技术领域，具体涉及一种光刻胶中金属离子的纯化方法。所述光刻胶中金属离子的纯化方法只需将含有巯基官能团的固体吸附剂与光刻胶混合，通过物理搅拌或者震荡的方式使其接触一定时间，即可达到较好的纯化效果。光刻胶为液体，只需简单的物理分离，就可以将含有巯基官能团的固体吸附剂和光刻胶分离。使用后的含有巯基官能团的固体吸附剂经过酸处理、碱处理、水洗和干燥处理后，便可再重复利用，含有巯基官能团的固体吸附剂的吸附量在重复使用十次时仍能高于90％。复使用十次时仍能高于90％。复使用十次时仍能高于90％。

【技术实现步骤摘要】
光刻胶中金属离子的纯化方法


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及一种光刻胶中金属离子的纯化方法及其应用。

技术介绍

[0002]光刻是超大规模集成电路制备过程中最重要的工艺过程之一，用于半导体器件中精细电路图形的加工，在芯片制造过程中，光刻占整个制造成本的约40％。光刻技术按照曝光波长来分类，经历了早期的G线(436nm)光刻、I线(365nm)光刻和深紫外(248nm)光刻，目前的193nm干式和浸没式光刻，以及即将进行量产的极紫外(EUV，13.5nm)光刻，光刻技术的节点从微米级已经发展到目前的几个纳米。光刻胶是光刻工艺中使用的核心材料，半导体器件如芯片加工中要进行几十道光刻过程，需要用到不同类型的光刻胶。光刻胶通常由成膜主体材料、感光剂(如光致产酸剂)、各种助剂和溶剂等组成。随着光刻技术不断进步，半导体图形分辨率要求越来越高，业界对光刻胶的纯度要求也不断提升。光刻胶纯度控制的核心内容之一是金属离子含量的控制，微量的金属离子含量会产生可动离子玷污(MIC)，引起器件的阈值电压改变，对加工器件的性能产生严重的不利影响。按照国际半导体技术路线图的要求，193nm干式光刻胶中，单种金属离子的含量需要达到5ppb以下，193nm浸没式和极紫外光刻胶要求达到1ppb以下，在这种严格的要求条件下，如何实现对光刻胶中金属离子的纯化，是光刻胶纯度控制的重点和难点。
[0003]水相中金属离子纯化及检测方法的研究较多，金属离子纯化方法主要包括吸附法、化学还原法、溶剂萃取法、离子交换法和化学沉淀法等。其中，吸附法具有操作简单、高效低廉、环境友好、可实现循环利用等优点，成为水体系中金属离子去除非常有效的方法。但是光刻胶通常采用有机溶剂体系，有机体系中金属离子的去除方法、过程以及分析方法的研究少有文献报道。

技术实现思路

[0004]为了改善现有技术的不足，本专利技术提供一种光刻胶中金属离子的纯化方法，所述纯化方法可以实现任一类型的光刻胶中金属离子的纯化，并达到金属离子显著降低的效果。
[0005]本专利技术中，所述的“金属离子”如果没有特别的定义，均是指Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pd和Sn等金属离子。
[0006]本专利技术通过如下技术方案实现：
[0007]一种光刻胶中金属离子的纯化方法，所述纯化方法包括如下步骤：
[0008]将含有巯基官能团的固体吸附剂和待处理的光刻胶混合，分离，得到纯化后的光刻胶。
[0009]根据本专利技术的实施方式，所述含有巯基官能团的固体吸附剂选自含有巯基官能团的树脂(简称巯基树脂)、含有巯基官能团的硅胶(简称巯基硅胶)、含有巯基官能团的纳米
颗粒(简称巯基纳米颗粒)。
[0010]根据本专利技术的实施方式，所述含有巯基官能团的固体吸附剂中巯基官能团的含量为1～3mmol/g，例如为1mmol/g、1.2mmol/g、1.3mmol/g、1.4mmol/g、1.5mmol/g、1.6mmol/g、1.8mmol/g、2mmol/g、2.1mmol/g、2.2mmol/g、2.4mmol/g、2.5mmol/g、2.6mmol/g、2.7mmol/g、2.8mmol/g、2.9mmol/g或3mmol/g。
[0011]示例性地，所述含有巯基官能团的硅胶中巯基官能团的含量为1.32mmol/g；所述含有巯基官能团的树脂中巯基官能团的含量为2.56mmol/g。本专利技术中，所述的巯基官能团的含量为摩尔含量。
[0012]根据本专利技术的实施方式，所述含有巯基官能团的固体吸附剂可以是采用本领域已知的方法制备得到的，也可以是通过商业途径购买后获得的。
[0013]根据本专利技术的实施方式，所述待处理的光刻胶为本领域常用的光刻胶体系，例如为193nm干式光刻胶、193nm浸没式光刻胶和193nm极紫外光刻胶等中的至少一种。
[0014]根据本专利技术的实施方式，所述光刻胶存在的体系为有机溶液体系，所述有机溶液体系中含有成膜主体材料、感光剂(如光致产酸剂)、助剂和溶剂等。所述溶剂为光刻胶体系常规使用的有机溶剂，例如酯类：乳酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇单甲醚醋酸酯；醚类：丙二醇二甲醚、乙二醇单甲醚；酮类：环己酮、甲基正戊酮、甲基异戊酮。
[0015]根据本专利技术的实施方式，所述混合过程中含有巯基官能团的固体吸附剂即可吸附待处理的光刻胶中的金属离子，实现待处理的光刻胶中金属离子的纯化。
[0016]根据本专利技术的实施方式，所述混合过程是在物料搅拌或恒温震荡的条件下进行的。
[0017]根据本专利技术的实施方式，所述混合的温度为25～90℃，例如为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃。随着吸附温度的升高，光刻胶中各种金属离子的含量下降速度增快，到达吸附平衡的时间缩短，且适当升温可以提高吸附处理效率。
[0018]根据本专利技术的实施方式，所述混合的时间为0.5～30h，例如为0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、15h、20h、25h或30h。实验表明，在吸附前期，光刻胶中金属离子的含量迅速下降，然后随着吸附的进行，金属离子的含量下降速度趋缓，最终趋于平衡。
[0019]根据本专利技术的实施方式，所述含有巯基官能团的固体吸附剂和待处理的光刻胶的质量体积比为50g/5L～500g/5L，例如为50g/5L、100g/5L、150g/5L、200g/5L、250g/5L、300g/5L、350g/5L、400g/5L、450g/5L或500g/5L。
[0020]根据本专利技术的实施方式，所述纯化后的光刻胶中各金属离子(例如Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pd和Sn)的含量小于5ppb。
[0021]根据本专利技术的实施方式，上述方法中，含有巯基官能团的固体吸附剂对于金属离子Pd具有特别强的吸附能力，在上述体系中，金属离子Pd主要通过化学结合的方式被所述含有巯基官能团的固体吸附剂吸附。Pd为常用的金属催化剂，其也被用于光刻胶成膜主体材料的合成中，尽管催化量的Pd在光刻胶主体材料中的残留量仅有ppm量级，但和高分辨光刻胶对金属离子含量的要求(<1ppb)还有很大的差距。而本专利技术使用含有巯基官能团的固体吸附剂，可以将光刻胶体系中ppm量级的Pd金属离子降为ppb量级以下。
[0022]本专利技术的有益效果如下：
[0023](1)吸附方法操作简单
[0024]只需将含有巯基官能团的固体吸附剂与光刻胶混合，通过物理搅拌或者震荡的方式使其接触一定时间，即可达到较好的纯化效果。光刻胶为液体，只需简单的物理分离，就可以将含有巯基官能团的固体吸附剂和光刻胶分离。
[0025](2)可循环利用
[0026]使用后的含有巯基官能团的固体吸附剂经过酸处理、碱处理、水洗和干燥处理后，便可再重复利用，在光刻胶体系中含有巯基官能团的固体吸附剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光刻胶中金属离子的纯化方法，所述纯化方法包括如下步骤：将含有巯基官能团的固体吸附剂和待处理的光刻胶混合，分离，得到纯化后的光刻胶。2.根据权利要求1所述的纯化方法，其中，所述含有巯基官能团的固体吸附剂选自含有巯基官能团的树脂、含有巯基官能团的硅胶、含有巯基官能团的纳米颗粒。3.根据权利要求1或2所述的纯化方法，其中，所述含有巯基官能团的固体吸附剂中巯基官能团的含量为1～3mmol/g；优选地，所述含有巯基官能团的硅胶中巯基官能团的含量为1.32mmol/g；所述含有巯基官能团的树脂中巯基官能团的含量为2.56mmol/g。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的纯化方法，其中，所述待处理的光刻胶为193nm干式光刻胶、193nm浸没式光刻胶和193nm极紫外光刻胶等中的至少一种。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的纯化方法，所述光刻胶存在的体系为有机溶液体系，所述有机溶液体系中含有成膜主体材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：李嫕，张卫杰，陈金平，于天君，曾毅，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：