正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液的制作方法

专利名称：：正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液的制作方法
技术领域：
：正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液，属于材料
技术领域：
，涉及光刻工g，尤其是光刻工艺中的显影技术。
背景技术：
：在半导体、光电子以及微电子等器件工艺中，人们常首先将含有光敏树脂的溶液或溶胶涂覆在基片上，然后用一定波长的光照射涂膜，最后用适当的溶剂或溶液将光照部分或未受光照部分溶解除去从而获得图形。这三个步骤分别称为涂胶、曝光和显影，整个过程称为光刻或图形化。显影时使用的溶剂或溶液称为显影液，涂胶时使用的含有光敏树脂的溶液或溶胶称为光刻胶。依据显影时溶解除去的是光照部分还是未受光照部分，光刻胶分别称为正性胶和负性胶。正性胶因分辨率更高、可用水溶液显影而更能满足高速发展的微加工技术和环保要求，受到更广泛的重视，发展也更迅速。传统的器件工艺中，图形化聚合物涂膜在相关后续工序完成后是要全部去除的，因此对光敏树脂的热性能和电性能没有特殊要求。但随着微加工技术的迅速发展，人们提出了减少工序，从而提高精度、降低成本的无需去除图形化聚合物涂膜的新工艺，这就对光敏树脂提出了高耐热、高绝缘、低介电常数等特别要求，传统的热塑性酚醛树脂、丙烯酸树脂、马来酸树脂和环氧树脂等类型的正性光刻胶已不能满足这种要求，正性光敏聚酰亚胺光刻胶在此情形下应运而生。欲得到精细、清晰的光刻图形，光刻胶的性能和质量具有至关重要的作用，与之对应的显影液也具有重要作用。理想的正性光刻胶用显影液应该是能够快速完全溶解曝光部分而几乎不溶解未曝光部分的溶剂或溶液。现有的正性胶用显影液都是针对热塑性酚醛树脂、丙烯酸树脂、马来酸树脂和环氧树脂等类型的正性光刻胶提出的(中国专利02156178.8、02827572.1、02827571.3、200510006257.9、200510052183.2、200480025098.0、200510098603.0、200510101307.1、200610138251.1、200680021234.8;日本专利特开平5-88377、特开平6-109916、特开平10-213908、特开平10-26826、特开平10-161304、特开平10-90881、特幵2003-337409、特开2004-102062、特幵平6-308316、特开平7-120935、特开平9-34128)，将这些显影液用于正性光敏聚酰亚胺光刻胶时，普遍存在曝光部分不能完全溶解，从而出现残留物的缺陷，这些残留物使得图形模糊甚至进一步影响器件的电性能。而且，这些显影液都是碱性甚至强碱性的，若基片上己沉积了某些不耐碱的功能膜，碱性显影液将损坏功能膜的功能性。比如，在非制冷红外焦平面阵列器件的制作过程中，需要在钒氧化物摸上利用正性光敏聚酰亚胺光刻胶刻蚀图形，若使用碱性甚至弱碱性显影液显影都将破坏机氧化物膜的敏感特性，因为即使pH值为8.0的弱碱都将改变钒氧化物的价态结构，此时只能使用中性显影液。然而至今未见任何有关正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液的文献报道。本发明提供一种正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液。本发明在研究聚酰亚胺及其前驱体的溶解性时发现，含邻重氮萘醌光敏基团的聚酰亚胺及其前驱体在含量低于65wt^的酰胺水溶液中几乎是不溶性的，而含邻重氮萘I昆曝光后形成的茚酸基团的聚酰亚胺及其前驱体在含量高于30wt^的酰胺水溶液中具有良好的溶解性。正是这个重要发现使本发明人完成了本发明。本发明提供的正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液，其组分包括30.0~60.OwtW的水溶性酰胺类化合物、1.010.0"%的水溶性醇或醇醚类化合物、0.013.(ktM的非离子表面活性剂和剩余量的水，其pH值在6.57.5之间。所述水溶性酰胺类化合物是甲酰胺、乙酰胺(ACA)、丙酰胺(PRA〉、丁酰胺、异丁酰胺、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N，N-二乙基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮或它们的组合物，优选乙酰胺、丙酰胺、丁酰胺、异丁酰胺、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(蘭P)或它们的组合物，最优选N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯垸酮(NMP)或它们的组合物。所述水溶性酰胺类化合物的优选含量为35.055.Owt%，最优选含量为40.050.Owt%。所述水溶性醇或醇醚类化合物是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚或它们的组合物，优选甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇或它们的组合物，最优选乙醇、丙醇、异丙醇或它们的组合物。所述水溶性醇或醇醚类化合物的优选含量为2.08.Owt%，最优选含量为3.05.Owt%。所述非离子表面活性剂没有特殊结构要求，众所周知的各类非离子表面活性剂均能实现本发明的目的，优选具有下述结构式的烷基酚聚氧乙烯醚类聚合物中的至少一种
发明内容式中I^选自H+、碳原子数112的烷基、芳基、芳烷基或卤素基，R2选自FT、碳原子数112的烷基、芳基，聚合度n在625之间，最优选壬基酚聚氧乙烯醚NP-IO、NP-16和辛基酚聚氧乙烯醚0P-IO或它们的组合物。所述非离子表面活性剂的优选含量为O.051.0wt%，最优选含量为O.10.5wt%。本发明提供的正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液，巧妙地利用聚酰亚胺及其前驱体光敏树脂在不同含量酰胺水溶液中的溶解性差异这一发现，采用30.060.0wt^水溶性酰胺类化合物与水配合，正性光敏聚酰亚胺光刻胶的曝光区域与非曝光区域在其中的溶解性反差巨大，曝光部分能够快速完全溶解而未曝光部分几乎不溶解，因此具有良好的显影性能；非离子表面活性剂的渗透性使显影进行得非常完全；水溶性醇或醇醚类化合物兼具分散稳定、消泡和助溶作用，使显影液具有良好的分散稳定性和消泡性。本发明提供的显影液呈中性，pH值约为6.57.5，特别适合在碱敏感的基片或功能膜上对正性光敏聚酰亚胺光刻胶进行光刻时使用。将正性光敏聚酰亚胺光刻胶以旋转涂膜法制膜(膜厚无特别限制，以0.510拜效果更佳)、105'C预烘120s、紫外光曝光，然后用本发明提供的正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液以喷淋方式显影90s、纯水冲洗、热风吹干并在350。C亚胺化12小时，即可得到光刻图形。所得图形线条敏锐、图像清晰。具体实施例方式以下实施例是对本发明所述的正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液的进一步说明，而不是限制本发明的范围。实施例l:于250ral洁净烧杯中依次称取N，N-二甲基甲酰胺40.0g、无水乙醉4.0g、壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)0.3g、pH=7.0的去离子水55.7g，搅拌均匀即得本发明所述显影液，pH值约为7.1，显影效果如表l所示。实施例26:基本步骤同实施例l，区别在于组成及含量不同。具体组成、含量及显影效果如表l所示。比较例13:比较例用于说明现有技术中的显影液。基本歩骤同实施例l，区别在于组成Jl含量不同。具体组成、含量及显影效果如表l所示。显影效果的评价将显影后得到的光刻图形于1000倍显微镜下观察曝光区域有无残留物，按以下标准评价:〇无残留物；△:少量残留物；參大量残留物。表l显影液组成及显影效果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1、正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液，其组分包括30.0～60.0wt％的水溶性酰胺类化合物、1.0～10.0wt％的水溶性醇或醇醚类化合物、0.01～3.0wt％的非离子表面活性剂和剩余量的水，其pH值在6.5～7.5之间。2、根据权利要求l所述的正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液，其特征是，所述水溶性酰胺类化合物是甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、丁酰胺、异丁酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮或它们的组合物，优选乙酰胺、丙酰胺、丁酰胺、异丁酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或它们的组合物，最优选N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或它们的组合物。3、根据权利要求l所述的正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液，其特征是，所述水溶性酰胺类化合物的优选含量为35.055.Owt%，最优选含量为40.050.Owt%。4、根据权利要求l所述的正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液，其特征是，所述水溶性醇或醇醚类化合物是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚或它们的组合物，优选甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇或它们的组合物，最优选乙醇、丙醇、异丙醇或它们的组合物。5、根据权利要求l所述的正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液，其特征是，所述水溶性醇或醇醚类化合物的优选含量为2.08.0wt%，最优选含量为3.05.0wt%。6、根据权利要求l所述的正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液，其特征是，所述非离子表面活性剂包括各类非离子表面活性剂；优选具有下述结构式的烷基酚聚氧乙烯醚类聚合物中的至少一种式中R,选自H+、碳原子数112的垸基、芳基、芳垸基或卤素基，R2选自H+、碳原子数112的烷基、芳基，聚合度n在625之间；最优选壬基酚聚氧乙烯醚NP-IO、NP-16和辛基酚聚氧乙烯醚OP-IO或它们的组合物。7、根据权利要求l所述的正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液，其特征是，所述非离子表面活性剂的优选含量为0.051.0wt%，最优选含量为0.10.5wt^。全文摘要正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液，属于材料
技术领域：
，涉及光刻工艺，尤其是光刻工艺中的显影技术。本发明提供的正性光敏聚酰亚胺光刻胶用中性显影液，其组分包括30.0～60.0wt％的水溶性酰胺类化合物、1.0～10.0wt％的水溶性醇或醇醚类化合物、0.01～3.0wt％的非离子表面活性剂和剩余量的水，其pH值在6.5～7.5之间。采用本发明，正性光敏聚酰亚胺光刻胶的曝光区域与非曝光区域在其中的溶解性反差巨大，曝光部分能够快速完全溶解而未曝光部分几乎不溶解，光刻图形线条敏锐、图像清晰。水溶性醇或醇醚类化合物兼具分散稳定、消泡和助溶作用，使显影液具有良好的分散稳定性和消泡性。本发明特别适合在碱敏感的基片或功能膜上对正性光敏聚酰亚胺光刻胶进行光刻时使用。文档编号G03F7/32GK101364055SQ200810046078公开日2009年2月11日申请日期2008年9月17日优先权日2008年9月17日发明者唐先忠,伟李,军王,涛王,蒋亚东申请人:电子科技大学