基于聚酰亚胺的光刻工艺参数确定方法与流程

本发明涉及光刻工艺技术制造领域，尤其涉及一种基于聚酰亚胺的光刻工艺参数确定方法。

背景技术：

1、聚酰亚胺材料作为芯片表面的钝化层广泛被应用于微电子领域，利用光刻工艺，在芯片表面形成一层特定形状的聚酰亚胺厚膜，作为阻挡层或者隔离层，可以确保在封装前保护芯片免受外界环境影响。聚酰亚胺在光刻工艺中取代普通光刻胶被使用，经过涂胶、曝光、显影等工艺步骤形成特定图形，但因其厚度大、粘度高等特点，光刻工艺制程中经常会出现多种缺陷，其中“翘边”缺陷是其最为典型的缺陷之一。

2、现有技术中，通常是由技术人员通过经验调整光刻工艺中的各参数来改善翘边缺陷。然而，该方法对技术人员的经验要求较高，且需调整的参数变量太多，由于技术人员的主观因素影响较大，容易产生误差，可能会导致翘边缺陷更为明显，严重时需要批量报废或返工，不仅影响了芯片制备进度，还使生产成本大幅增加。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于聚酰亚胺的光刻工艺参数确定方法，以软烘烤温度和时间为变量，只需进行少量实验和测试，即可确定出聚酰亚胺在光刻工艺中的相关参数，减少聚酰亚胺翘边缺陷，在一定程度上降低了晶圆返工带来的成本和风险，保证了芯片的制备进度，降低了生产成本。

2、第一方面，提供了一种基于聚酰亚胺的光刻工艺参数确定方法，用于确定聚酰亚胺在光刻工艺中的相关参数，所述相关参数至少包括软烘烤温度、软烘烤时间、显影时间、曝光能量和曝光焦距，所述方法包括：

3、在不同的第一参数组合条件下，以聚酰亚胺为光刻胶，对多个第一晶圆进行光刻，分别确定在不同的所述第一参数组合条件下对应的最佳显影时长，所述第一参数组合为软烘烤温度和软烘烤时间的参数组合；

4、在不同的第二参数组合条件下，以聚酰亚胺为光刻胶，对多个第二晶圆进行光刻，所述第二参数组合为所述第一参数组合与对应的最佳显影时长的参数组合；

5、对光刻后的多个所述第二晶圆进行品质检测，并根据检测结果确定至少一组优选的所述第二参数组合；

6、在至少一组优选的所述第二参数组合条件下，以聚酰亚胺为光刻胶，对至少一个第三晶圆进行光刻，并在所述至少一个第三晶圆曝光过程中对所述至少一个第三晶圆进行能量和焦深安全窗口测试；

7、根据测试结果确定一组最优的所述第二参数组合、以及在最优的所述第二参数组合条件下对应的最佳曝光能量和曝光焦距。

8、可选的，所述第一晶圆为空白晶圆，所述第二晶圆和所述第三晶圆为成品晶圆。

9、可选的，所述在不同的第一参数组合条件下，以聚酰亚胺为光刻胶，对多个第一晶圆进行光刻，分别确定在不同的所述第一参数组合条件下对应的最佳显影时长，包括：

10、在多个待光刻的所述第一晶圆上分别涂覆一层聚酰亚胺作为光刻胶；

11、在不同的第一参数组合条件下，对多个所述第一晶圆进行软烘烤，多个所述第一晶圆的软烘烤温度和软烘烤时间呈梯度变化；

12、根据所述聚酰亚胺的极性，确定是否对多个所述第一晶圆进行全片无遮挡曝光；

13、对多个所述第一晶圆进行显影，并记录每个所述第一晶圆上的聚酰亚胺在显影液中被反应完全的时间，记为完全显影时长；

14、根据所述完全显影时长，确定在不同软烘烤温度和软烘烤时间的参数组合条件下，对应的最佳显影时长。

15、可选的，所述最佳显影时长为所述完全显影时长的2.5倍。

16、可选的，所述在不同的第二参数组合条件下，以聚酰亚胺为光刻胶，对多个第二晶圆进行光刻，包括：

17、在多个待光刻的所述第二晶圆上分别涂覆一层聚酰亚胺作为光刻胶；

18、在不同的第一参数组合条件下，对多个所述第二晶圆进行软烘烤，多个所述第二晶圆的软烘烤温度和软烘烤时间呈梯度变化；

19、对多个所述第二晶圆进行曝光、显影，其中各所述第二晶圆的显影时长为与该晶圆采用的所述第一参数组合条件对应的最佳显影时长。

20、可选的，所述对光刻后的多个所述第二晶圆进行品质检测，并根据检测结果确定至少一组优选的所述第二参数组合，包括：

21、采用显微镜或缺陷扫描设备对光刻后的多个所述第二晶圆进行品质检测；

22、选取所述品质检测的结果满足设定品质要求的至少一个所述第二晶圆为优选晶圆；

23、确定所述优选晶圆对应的所述第二参数组合为优选的所述第二参数组合；

24、其中，所述设定品质要求包括：晶圆表面的聚酰亚胺无翘边缺陷且晶圆表面无多余聚酰亚胺残留。

25、可选的，所述在至少一组优选的所述第二参数组合条件下，以聚酰亚胺为光刻胶，对至少一个第三晶圆进行光刻，并在所述至少一个第三晶圆曝光过程中对所述至少一个第三晶圆进行能量和焦深安全窗口测试，包括：

26、在待光刻的所述第三晶圆上涂覆一层聚酰亚胺作为光刻胶；

27、在优选的第二参数组合条件下，对所述第三晶圆进行软烘烤；

28、对所述第三晶圆进行曝光，并在曝光过程中对所述第三晶圆进行能量和焦深安全窗口测试，以获取焦距能量矩阵；其中，所述能量和焦深安全窗口测试包括：在所述第三晶圆的曝光区域沿x方向控制曝光能量逐渐增大，沿y方向控制曝光焦距逐渐增大，对第三晶圆进行曝光；

29、对所述第三晶圆进行显影；其中，所述第三晶圆的显影时长为与该晶圆采用的优选的第二参数组合条件对应的最佳显影时长。

30、可选的，所述根据测试结果确定一组最优的所述第二参数组合、以及在最优的所述第二参数组合条件下对应的最佳曝光能量和曝光焦距，包括：

31、根据各个所述第三晶圆对应的所述焦距能量矩阵，确定各个所述第三晶圆的能量和焦深安全窗口是否满足设定窗口要求；

32、当存在多个满足所述设定窗口要求的所述第三晶圆时，选取能量和焦深安全窗口最大的一个所述第三晶圆为最优晶圆；

33、当存在一个满足所述设定窗口要求的所述第三晶圆时，确定所述第三晶圆为最优晶圆；

34、确定所述最优晶圆对应的所述第二参数组合为最优的所述第二参数组合；

35、根据所述最优晶圆对应的所述焦距能量矩阵，确定最佳曝光能量和曝光焦距。

36、可选的，当不存在满足所述设定窗口要求的所述第三晶圆时，所述方法还包括：

37、调整所述第二参数组合，重新选取至少一个优选的所述第二参数组合。

38、可选的，所述方法还包括：

39、在最优的所述第二参数组合、以及对应的最佳曝光能量和曝光焦距条件下，以聚酰亚胺为光刻胶，对第四晶圆进行光刻；

40、对光刻后的所述第四晶圆进行品质检测。

41、本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

42、本发明实施例提供的一种基于聚酰亚胺的光刻工艺参数确定方法，该方法以软烘烤温度和软烘烤时间为变量，通过设置不同的软烘烤温度和软烘烤时间，来确定对应的最佳显影时长，从而可以将显影时长固定，使实验样本数呈指数型下降，大大降低了实验难度。同时通过进行品质检测、以及能量和焦深安全窗口测试作为最终条件，来确定最优软烘烤温度、软烘烤时间和最佳显影时长的组合，最终确定最优组合条件下对应的最佳曝光能量和曝光焦距，评判标准具体详细，方法操作简单，可实施性强，更为科学合理，不仅可以减少聚酰亚胺翘边缺陷，还可以在一定程度上降低晶圆返工带来的成本和风险，保证芯片的制备进度，降低生产成本，适合于大批量生产环境。

43、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。