經鉀溶液處理以強化表面抗氧活性離子蝕刻之單層乾式顯影

Abstract

以Poly(formyloxystyrene)和1,2-Naphthoquinone-2-diazido-5-sulfonyl chlorid- e 4:1 之比例製成單層之光阻劑系統, 光罩下曝光後, 分別浸泡potassium hexanoa- te水溶液和potassium bronide 水溶液, 0 -RIE之干式顯影, 曝光區皆可因生成鉀的 氧化物為保護層而抗氧蝕刻, 非曝光區則因與浸泡溶液無任何作用, 故蝕刻速率在浸 泡前後並無明顯差異, 藉此可成功地做到單層干式顯影之負型光阻劑製程。 利用PFS 為基材, 在曝光後生成PHS , 因具有-OH 之官能基, 故可與含sulfonyl ch- loride(-SO CI)官能基之DAQ 產生反應, 脫去 HCl, 而使得光敏劑可接在高分子上, DAQ 在曝光後生成之-COOH 官能基則可有效地進行抓取鉀離子之作用。且因PFS 之親 水性較PHS 小, 故含鉀之浸泡水溶液不易在清洗後仍殘留於非曝光區之表面, 如此可 加強顯影之對比度, 亦因此本研究不採用一般常見含phenol官能基之Novalac 為基材 。 本研究中之光阻劑系統在浸泡potassium hexanoate 水溶液時, 乃藉曝光區的-COOH 官能基與potassium hexanoate 反應, 產生-COO K 之官能基, 而將鉀離子以化學鍵 結之方式留於阻劑之曝光區中, 因高分子膜之結構改變, 故會引起厚度上之變化, 但 亦不能採用濃度過高或浸泡過久之條件, 因高分子鏈上帶有太多之鹽基時會溶於水中 。在浸泡potassium bromide 水溶液時, 則是藉著曝光區的-COOH 官能基之高陰電性 標而以物理擴散吸附之方式將鉀離子留存於阻劑曝光區中, 因僅表面吸附potassium bromide , 高分子膜本身之結構並未改變, 故不易察覺其厚度上之變化, 當其吸附飽 和之後加浸泡濃度或時間並不能有效地增加高分子膜上之鉀含量, 且後者易帶來膨潤 之困擾。藉化學鍵結方式留存鉀離子之效果尤較藉物理擴散吸附方式為之優良許多。