專利名稱：一種非感光性聚酰亞胺光刻工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造工藝，尤其是一種非感光性聚酰亞胺光刻工藝方法。
背景技術(shù)：
非感光性polyimide (聚酰亞胺)材料由于其良好的耐高溫特性、機(jī)械性能、電學(xué)性能以及化學(xué)穩(wěn)定性，已被廣泛的應(yīng)用于半導(dǎo)體器件的鈍化層工藝中，以減少各種自然環(huán)境和工作環(huán)境對半導(dǎo)體器件造成的損害，從而提高器件的可靠性和穩(wěn)定性。由于非感光性聚酰亞胺的非感光性和可溶于顯影液的特性，其工藝和一般的感光性聚酰亞胺有所不同，圖1所示就是通常的非感光性聚酰亞胺光刻工藝，其基本過程就是在非感光性聚酰亞胺旋涂和軟烘烤(Soft bake)之后，再在非感光性聚酰亞胺的上面旋涂一層光刻膠，然后通過曝光及顯影的方法將已曝光的光刻膠及其底部的非感光性聚酰亞胺同時顯影去除，再將未曝光的光刻膠去除，形成非感光性聚酰亞胺圖形，經(jīng)固化后獲得非感光性聚酰亞胺鈍化層。由此可見，同普通光刻膠工藝一樣，在非感光性聚酰亞胺旋涂之后也有一步軟烘過程，其目的就是通過一定時間和溫度的烘烤去除非感光性聚酰亞胺里的大部分溶劑，增加其粘附性。一般來說，非感光性聚酰亞胺的軟烘過程都是經(jīng)過固定的時間和溫度一次完成的，時間太短或溫度太低，溶劑去除不充分，非感光性聚酰亞胺的粘附力就差，在后續(xù)的工藝過程容易產(chǎn)生如圖2所示的非感光性聚酰亞胺剝落(Peeling)問題，但如果溫度太高，部分非感光性聚酰亞胺將會發(fā)生如圖3所示的亞胺化反應(yīng)，因為亞胺化之后的非感光性聚酰亞胺不能溶解于普通顯影液，因此在后續(xù)的顯影過程中就容易產(chǎn)生如圖4所示顯影不足(Under-development)的問題，因此可知,選擇一個最佳的軟烘溫度對于非感光性聚酰亞胺光刻工藝非常重要，既要保證有足夠的粘附力，又要防止顯影不足問題的產(chǎn)生。通常需要經(jīng)過大量的實驗來確定這個最佳的軟烘溫度，且通常這個最佳溫度的區(qū)間也非常小，與此同時，對于不同的襯底，這個最佳的溫度還有可能不一樣，這些都大大增加了工藝控制的難度，傳統(tǒng)的一步軟烘方法難以達(dá)到要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種非感光性聚酰亞胺光刻工藝方法，以解決傳統(tǒng)的非感光性聚酰亞胺光刻工藝中一步軟烘所面臨的非感光性聚酰亞胺的剝落和顯影不足這一對相互矛盾的問題，提高軟烘溫度的工藝窗口，減少工藝控制的難度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種非感光性聚酰亞胺光刻工藝方法，包括如下步驟:(I)提供一需要制作非感光性聚酰亞胺圖形的基片；(2)在所述基片上旋涂非感光性聚酰亞胺；(3)非感光性聚酰亞胺的多步軟烘；(4)光刻膠的旋涂和烘烤；
(5)經(jīng)曝光、顯影獲得所需的非感光性聚酰亞胺和光刻膠圖形；(6)顯影后烘烤；(7)用光刻膠剝離液剝離去除光刻膠；(8)非感光性聚酰亞胺的固化。在步驟⑵中，所述的非感光性聚酰亞胺是指其對波長436納米的G-line，波長365納米的1-line，波長248納米的KrF和波長193納米的ArF中的任意一種或多種光不具有光敏性。在步驟(3)中，所述的非感光性聚酰亞胺的多步軟烘，每一步的烘烤溫度都不相同且都低于傳統(tǒng)一步軟烘的溫度，其每一步的烘烤溫度為50-150°C,烘烤時間為0.5-60分鐘。優(yōu)選的，所述的非感光性聚酰亞胺的多步軟烘采用三步軟烘，其中第一步的軟烘條件為:烘烤溫度為80°C，烘烤時間為7分鐘，第二步的軟烘條件為:烘烤溫度為100°C，烘烤時間為5分鐘，第三步的軟烘條件為:烘烤溫度為110°C，烘烤時間為3分鐘。在步驟⑷中，所述的光刻膠是指曝光波長為436納米的G_line，365納米的1-1ine, 248納米的KrF和193納米的ArF中的任意一種正性或負(fù)性光刻膠。在步驟(4)中，所述的光刻膠的烘烤溫度應(yīng)低于步驟(3)所述的多步軟烘中最高溫度的10-40°C，烘烤時間為0.5-10分鐘。優(yōu)選的，所述的光刻膠的烘烤溫度為90°C，烘烤時間為1.5分鐘。在步驟(6)中，所述的顯影后烘烤的溫度要比步驟(3)所述的多步軟烘中最高溫度高10-20°C，烘烤時間為0.5-10分鐘。優(yōu)選的，所述的烘烤溫度為140°C，烘烤時間為5分鐘。在步驟(7)中，所述的光刻膠剝離液能夠剝離去除光刻膠，但不能剝離去除非感光性聚酰亞胺。優(yōu)選的，所述的光刻膠剝離液指丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)或丙二醇甲醚(PGME)或其組合。在步驟⑶中，所述的非感光性聚酰亞胺的固化，其固化溫度為200-500°C，固化時間為30-120分鐘。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:使用本發(fā)明的方法之后，不僅成功的解決了非感光性聚酰亞胺的剝落和顯影不足這一對相互矛盾的問題，同時也使得非感光性聚酰亞胺的軟烘溫度能在較大的范圍內(nèi)變動，提高了軟烘的工藝窗口，大大減少了工藝控制的難度。


圖1是傳統(tǒng)的非感光性聚酰亞胺光刻工藝的流程圖；圖2是采用傳統(tǒng)的非感光性聚酰亞胺光刻工藝方法(一步軟烘法)產(chǎn)生非感光性聚酰亞胺剝離問題的示意圖；圖3是非感光性聚酰亞胺的亞胺化反應(yīng)的示意圖；圖4是采用傳統(tǒng)的非感光性聚酰亞胺光刻工藝方法(一步軟烘法)產(chǎn)生非感光性聚酰亞胺顯影不足問題的示意圖；圖5是本發(fā)明的非感光性聚酰亞胺光刻工藝的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明的一種非感光性聚酰亞胺光刻工藝方法，其特征一是將傳統(tǒng)的非感光性聚酰亞胺工藝中的一步軟烘分解成多步軟烘，每一步的烘烤溫度都不相同且都低于傳統(tǒng)一步軟烘的溫度，通過多步軟烘以適當(dāng)延長軟烘的時間，達(dá)到去除非感光性聚酰亞胺中的溶劑的目的，同時因為溫度較低，防止了亞胺化反應(yīng)的發(fā)生，也就不會產(chǎn)生顯影不足的問題；其特征二是在顯影以后再增加一步溫度較高的烘烤過程，更充分的去除非感光性聚酰亞胺中的溶劑，進(jìn)一步增加非感光性聚酰亞胺的粘附力，因為溫度較高，在這一步的烘烤過程中將有部分非感光性聚酰亞胺發(fā)生如圖3所示的亞胺化反應(yīng)，但由于此時顯影過程已經(jīng)結(jié)束，因此不會對顯影性能產(chǎn)生任何影響。如圖5所示，本發(fā)明的一種非感光性聚酰亞胺光刻工藝方法，其主要步驟如下:(I)提供一需要制作非感光性聚酰亞胺圖形的基片；(2)在所述基片上旋涂非感光性聚酰亞胺；所述的非感光性聚酰亞胺，是指其對波長436納米的G-line，波長365納米的I_line，波長248納米的KrF和波長193納米的ArF中的任意一種或多種光不具有光敏性；(3)非感光性聚酰亞胺的多步軟烘；每一步的烘烤溫度都不相同且都低于傳統(tǒng)一步軟烘的溫度，每一步的烘烤溫度為50-150°C，烘烤時間為0.5-60分鐘；優(yōu)選的軟烘條件為:采用三步軟烘，其中第一步的軟烘條件為80°C /7分鐘，第二步的軟烘條件為100°C /5分鐘，第三步的軟烘條件為110°C /3分鐘；(4)光刻膠的旋涂和烘烤；所述的光刻膠是指曝光波長為436納米的G_line，365納米的I_line，248納米的KrF和193納米的ArF中的任意一種正性或負(fù)性光刻膠；所述的光刻膠的烘烤溫度應(yīng)低于步驟(3)所述的多步軟烘中最高溫度的10-40°C，烘烤時間為
0.5-10分鐘，優(yōu)選的烘烤條件為90°C /1.5分鐘；(5)經(jīng)曝光、顯影獲得所需的非感光性聚酰亞胺和光刻膠圖形；(6)顯影后烘烤；其烘烤溫度比步驟(3)所述的多步軟烘中的最高溫度高10-20°C，烘烤時間為0.5-10分鐘；優(yōu)選的烘烤條件為140°C /5分鐘；(7)用光刻膠剝離液剝離去除光刻膠；所述的光刻膠剝離液能夠剝離去除光刻膠，但不能剝離去除非感光性聚酰亞胺，優(yōu)選地，光刻膠剝離液指丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)或丙二醇甲醚(PGME)或其組合；(8)非感光性聚酰亞胺的固化，其固化溫度為200-500°C，固化時間為30-120分鐘。
權(quán)利要求
1.一種非感光性聚酰亞胺光刻工藝方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)提供一需要制作非感光性聚酰亞胺圖形的基片； (2)在所述基片上旋涂非感光性聚酰亞胺； (3)非感光性聚酰亞胺的多步軟烘； (4)光刻膠的旋涂和烘烤； (5)經(jīng)曝光、顯影獲得所需的非感光性聚酰亞胺和光刻膠圖形； (6)顯影后烘烤； (7)用光刻膠剝離液剝離去除光刻膠； (8)非感光性聚酰亞胺的固化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述的非感光性聚酰亞胺是指其對波長436納米的G-line，波長365納米的I_line，波長248納米的KrF和波長193納米的ArF中的任意一種或多種光不具有光敏性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述的非感光性聚酰亞胺的多步軟烘，每一步的烘烤溫度都不相同且都低于傳統(tǒng)一步軟烘的溫度，其每一步的烘烤溫度為50-150°C，烘烤時間為0.5-60分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述的非感光性聚酰亞胺的多步軟烘采用三步軟烘，其中第一步的軟烘條件為:烘烤溫度為80°C，烘烤時間為7分鐘，第二步的軟烘條件為:烘烤溫度為100°C，烘烤時間為5分鐘，第三步的軟烘條件為:烘烤溫度為110°C，烘烤時間為3分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述的光刻膠是指曝光波長為436納米的G-1ine, 365納米的1-1ine, 248納米的KrF和193納米的ArF中的任意一種正性或負(fù)性光刻膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述的光刻膠的烘烤溫度應(yīng)低于步驟(3)所述的多步軟烘中最高溫度的10-40°C，烘烤時間為0.5-10分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述的光刻膠的烘烤溫度為90°C，烘烤時間為1.5分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(6)中，所述的顯影后烘烤的溫度要比步驟(3)所述的多步軟烘中最高溫度高10-20°C，烘烤時間為0.5-10分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在步驟(6)中，所述的烘烤溫度為140°C，烘烤時間為5分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(7)中，所述的光刻膠剝離液能夠剝離去除光刻膠，但不能剝離去除非感光性聚酰亞胺。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在步驟(7)中，所述的光刻膠剝離液指丙二醇甲醚醋酸酯或丙二醇甲醚或其組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(8)中，所述的非感光性聚酰亞胺的固化，其固化溫度為200-500°C，固化時間為30-120分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非感光性聚酰亞胺光刻工藝方法，包括如下步驟1)提供一需要制作非感光性聚酰亞胺圖形的基片；2)在所述基片上旋涂非感光性聚酰亞胺；3)非感光性聚酰亞胺的多步軟烘；4)光刻膠的旋涂和烘烤；5)經(jīng)曝光、顯影獲得所需的非感光性聚酰亞胺和光刻膠圖形；6)顯影后烘烤；7)用光刻膠剝離液剝離去除光刻膠；8)非感光性聚酰亞胺的固化。本發(fā)明將傳統(tǒng)的非感光性聚酰亞胺工藝中的一步軟烘分解成多步軟烘，且在顯影后增加一步烘烤，不僅成功的解決了非感光性聚酰亞胺的剝落和顯影不足這一對相互矛盾的問題，同時也使得非感光性聚酰亞胺的軟烘溫度能在較大的范圍內(nèi)變動，提高了軟烘的工藝窗口，大大減少了工藝控制的難度。
文檔編號G03F7/38GK103092008SQ20111034854
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者郭曉波, 程晉廣 申請人:上海華虹Nec電子有限公司