[发明专利]正性光敏聚酰亚胺光刻胶用显影液

说明书

技术领域

正性光敏聚酰亚胺光刻胶用显影液，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。

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，然后再掩模板下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。传统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(见中国专利02156178.8、02827572.1、02827571.3、200510006257.9、200510052183.2、200480025098.0；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、特开2003-337409、特开2004-102062)，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。现有文献分别提出了采用两种表面活性剂复配、采用特种表面活性剂、采用高浓度表面活性剂、加入有机溶剂和采用环氧乙烷环氧丙烷嵌段共聚物表面活性剂等许多改进措施(中国专利200510098603.0、200510101307.1、200610138251.1、200680021234.8；日本专利特开平6-308316、特开平7-120935、特开平9-34128)，这些措施对于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确实具有显著的效果，但对于正性光敏聚酰亚胺光刻胶并没有明显的改进效果。究其原因，主要在于聚酰亚胺或其前驱体树脂与热塑性酚醛树脂、丙烯酸树脂、马来酸树脂和环氧树脂等具有完全不同的溶解性能。

发明内容

本发明目的是提供一种能够快速完全溶解曝光部分而几乎不溶解未曝光部分，使得光刻图形线条敏锐、图像清晰的正性光敏聚酰亚胺光刻胶用显影液。

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低浓度碱性水溶液中是不溶性的，而含邻重氮萘醌曝光后形成的茚酸基团的聚酰亚胺及其前驱体在高浓度碱性水溶液中有一定溶解性；同时还发现，在高浓度碱性水溶液中若同时存在少量水溶性酰胺类有机化合物，则其溶解度剧增。

基于上述两点发现，本发明技术方案可以描述为：

本发明提供的正性光敏聚酰亚胺光刻胶用显影液，其组分包括5.0～40.0wt％的强碱性化合物、0.5～5.0wt％的水溶性酰胺类化合物和剩余量的水。为了保证本发明所述的正性光敏聚酰亚胺光刻胶用显影液的渗透性和分散稳定性，还可以添加0.01～3.0wt％的非离子表面活性剂和1.0～5.0wt％的水溶性醇或醇醚类化合物。

所述强碱性化合物是碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、氢氧化季胺化合物或它们的组合物；优选氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化四甲铵(TMAH)或它们的组合物；最优选氢氧化钠、氢氧化钾或它们的组合物。

所述强碱性化合物的优选含量为10.0～30.0wt％，最优选含量为15.0～25.0wt％。