[發明專利]表面處理方法

有效

• 申請號: 200710306186.3
• 申請日: 2007-11-16
• 公開（公告）號: CN101205141A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 伊曼紐爾·德拉馬徹;馬賽厄斯·蓋斯勒
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: C04B41/72
• 分類號: C04B41/72
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 張波

技術領域

本發明涉及一種表面處理方法。更為具體地，本發明涉及一種使用酶來處理表面的方法。

背景技術

微制造

微制造技術用于處理表面和體材料，例如在微電子學、光學、生物傳感、度量衡學、顯示以及生命科學中的應用。通過這樣的技術，材料的空間控制/選擇性的表面材料去除就可被實現。這可以通過使用比如，例如涉及蝕刻的技術，或者可替代地，在表面上局部材料沉積的技術來實現。蝕刻和材料沉積可以采用溶解在化學浴中的試劑、一般被稱為濕化學來實現，或者試劑為氣態形式的一般被稱為干工藝來實現。

為了有選擇性地從表面去除材料，希望材料保留的區域就應被保護。已經提出利用有機抗蝕劑或者金屬層被構圖或者局部沉積在表面上的光刻(lithography)來實現上述的保護。對于抗蝕劑的使用，兩種技術通常用于形成它們的構圖。第一種是電子束光刻，其中采用聚焦電子束，電子束寫入器被用于使抗蝕劑曝光。抗蝕劑對于電子的曝光改變抗蝕劑在一些溶液中的溶解度，這被用于將電子束寫的圖案轉移到抗蝕劑。這樣的步驟叫做顯影步驟，且通常在暴露于電子束的區域使得抗蝕劑的溶解度大一些。第二種通常使用的技術是光學光刻，其依賴于通過光對光敏層的化學改變，從而在顯影步驟中在曝光區域中，去除光致抗蝕劑即采用正調光致抗蝕劑，或者防止光致抗蝕劑的去除，即采用負調光致抗蝕劑。抗蝕劑材料的構圖采用幾個處理步驟完成，例如旋轉涂布、烘焙、曝光于電子或者光、曝光的抗蝕劑的顯影、等離子體清潔步驟，或者顯影的抗蝕劑的計量。在這些步驟中，使用了昂貴的材料，比如例如高純度化學品，溶劑和金屬，以及昂貴的設備，比如例如掩模對準器，電子束寫入器，和蒸鍍器。產生了廢材料和廢化學品，對于它們的處理具有相關的安全和環境的問題。

在抗蝕劑被構圖之后，其被用作物理阻擋，抵抗來自浴(bath)或氣相的化學品，從而保護下面的表面免受蝕刻。將被處理的表面在面積上可以是大的，例如大于1平方米，因此使用按比例的量的化學試劑和抗蝕劑-這樣的表面的尺寸與它們的處理中所使用的試劑的量當然轉化為用于這樣的目的的化學浴槽的尺寸。對于這樣的表面，處理設備的成本呈指數增長。

從上述的討論中，可以看到微制造工藝通常是基于幾個沉積、構圖、蝕刻步驟。例如，平板顯示器的薄膜晶體管陣列通常例如采用30-60個之間的處理步驟來處理，且硬盤驅動頭可能使用超過250個步驟。隨著裝置在處理流程中行進，它們將會變得更為昂貴，產率減少，且在裝置表面上出現的材料和結構逐漸變得更為異質。這些表面則在浴或者氣相中具有與化學品的各種程度的反應性。在工藝中早期沉積或者處理的層可能被腐蝕或者在隨后的步驟中被不利地改變。避免這樣的問題可能需要實質的努力來設計特別針對一種類型材料的處理化學。如果這樣的化學不能被發現或者實現，裝置的易損部分必須得到特殊的保護，為了這樣的目的就必須加入附加的處理步驟。這就增加了處理表面的總成本并引起了減少的制造產率。

濕蝕刻

使用濕化學特別是濕蝕刻，可以實現將抗蝕劑的圖案轉移到下面的基板。為了該目的，腐蝕性的化學品通常被用于從表面的區域去除沒有抗蝕劑保護的材料/原子。蝕刻浴在體積上通常是大的，例如，可以大于40升，包括有毒或者有害的化學品，應當具有良好界定的組分，且由于其盛裝的化學品具有高的化學等級以及浴槽應當沒有污染的顆粒，其通常是昂貴的。在一些情況下，這樣的浴具有有限的穩定性/或者不能再次使用。它們可能必須被攪動、保持特定的溫度、去空氣或者其中組合。重復使用或廢棄蝕刻浴是昂貴的。易燃的蝕刻浴應當裝備有取決于其體積的滅火裝置。CRC金屬蝕刻劑手冊；Walker，P.，Tarn，W.H.，Eds.；CRC出版社：Boca?Raton，FL，1991披露了大多數的普通蝕刻化學品涉及濃縮酸、酸的組合、加熱的蝕刻浴、攪動浴，有毒的化合物，和/或堿性溶液。

浴液可以被噴射，試劑可以在處理工具中循環使用，減輕了化學品的消耗和廢棄。這樣的處理工具重復使用一些試劑，重復使用的次數取決于試劑的化學以及純度降低特性。這樣的工具通常是昂貴的。盡管可以獲得這樣的處理工具，一些微制造工藝對于化學品的歷史敏感，且因此可能不能重復使用試劑。還需要考慮的是例如顆粒趨于在浴中形成并積累。不穩定的浴通常必須在使用前較短時間內準備。例如，銀(Ag)的無電鍍沉積浴液被混合且直接噴射到基板上。