CN102338985A - 含羟基的烃基双环胍光碱产生剂的环保型光刻胶组合物 - Google Patents

含羟基的烃基双环胍光碱产生剂的环保型光刻胶组合物 Download PDF

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曹成波
王名扬
沈新春
万茂生
周晨
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Abstract

本发明公开了一种环保型光刻胶组合物，包括：a.在曝露于辐射时形成碱的含羟基的烃基的双环胍光碱产生剂，数量足以引发聚合物交联；b.含有酯基的水溶性聚合物；c.含有羟基的水溶性聚合物；d.溶剂。含羟基的烃基的双环胍光碱产生剂、含有酯基的水溶性聚合物、含有羟基的水溶性聚合物的质量比优选为1∶5～20∶5～20。本发明采用水溶性好的聚合物，避免有机溶剂的污染，且易得到均匀薄膜，含羟基的烃基的双环胍光碱产生剂制备方法简单，主要原料已商业化，成本低，吸收光谱宽(190～280nm)、光激发效率高，催化活性高。

Description

含羟基的烃基双环胍光碱产生剂的环保型光刻胶组合物
技术领域
本发明涉及一种含羟基的烃基双环胍光碱产生剂的光刻胶组合物。
背景技术
现代文明是电子芯片驱动的，电子芯片都是光刻工艺的产物，而光刻胶是光刻的关键材料，又称光致抗蚀剂。光刻胶广泛用于印刷电路和集成电路的制造以及印刷制版等过程。中国的微电子和平板显示产业发展迅速，带动了光刻胶与高纯试剂供应商等产业链中的相关配套企业的建立和发展。特别是2009年LED(发光二极管)的迅猛发展，更加有力地推动了光刻胶产业的发展。
但是长期以来，光刻胶产业存在下列问题：一.使用光酸产生剂，使用过程中产生的有机酸腐蚀金属、污染环境；二.使用昂贵且污染严重的有机溶剂作显影液；三.含羟基和酯基的聚合物，由于极性的差异，如果没有强效光引发催化剂，很难把这两类聚合物交联形成没有相分离的均匀物，从而限制了其在水性体系的应用。因而目前光刻胶的处理过程总会涉及强碱显影液和高纯有机溶剂，非常经济环保的去离子水，在光刻胶领域却很少有其作为溶剂或显影液的报道。
发明内容
本发明的目的是首次提出含羟基的烃基双环胍光碱产生剂应用于水溶性聚合物体系光刻胶的研究思路，试制出了具有较好图案化效果的环保型光刻胶组合物。
本发明提供一种环保型光刻胶组合物，其包括：a.在曝露于辐射时形成碱的含羟基的烃基的双环胍光碱产生剂，数量足以引发聚合物交联；b.含有酯基的水溶性聚合物；c.含有羟基的水溶性聚合物；d.溶剂。
含羟基的烃基的双环胍光碱产生剂、含有酯基的水溶性聚合物、含有羟基的水溶性聚合物和溶剂的质量比优选为1∶(5～20)∶(5～20)∶(100～200)。
步骤a中含羟基的烃基的双环胍光碱产生剂，其结构如下：
Figure BDA0000072405830000021
其中R1-6选自-CH2OH，-CH2CH2OH，-CH2CH2CH2OH，-CH(CH3)CH2OH；R7-11选自-H，-CH3，-CH2CH3，-OCH3；
或者
Figure BDA0000072405830000022
其中R1-6选自-CH2OH，-CH2CH2OH，-CH2CH2CH2OH，-CH(CH3)CH2OH，R7-11选自-H，-CH3，-CH2CH3，-OCH3。
所述的b含酯基的水溶性聚合物指1-乙烯基吡咯烷酮和2-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯质量比1∶1的双聚物；c中含有羟基的水溶性聚合物是纤维素等含有多个羟基的聚合物；d中溶剂是去离子水。
所述的含羟基的烃基的双环胍光碱产生剂的制备方法为：将含有羟基的烃基的双环胍、四苯基硼盐以质量比1∶1与HCl在水中混合(溶液pH高于4.0)，然后过滤，最后在甲醇和氯仿混合物(v∶v＝4∶1)中结晶。所述的含有羟基的烃基的双环胍，其结构如下(I)或(II)所示：
Figure BDA0000072405830000031
其中R1-6选自-CH2OH，-CH2CH2OH，-CH2CH2CH2OH，-CH(CH3)CH2OH；
或者
Figure BDA0000072405830000032
其中R1-6选自-CH2OH，-CH2CH2OH，-CH2CH2CH2OH，-CH(CH3)CH2OH。
环保型光刻胶组合物的制备方法：
所述的环保型光刻胶组合物成像的方法，包括以下步骤：(1).在载玻片上涂布光刻胶组合物薄膜；(2).烘焙干燥去除溶剂；(3).以紫外光照射光刻胶薄膜；(4).后烘焙光刻胶；(5).以去离子水为显影液将照射过的薄膜显影。
步骤(2)中的干燥温度为50℃～90℃，干薄膜的厚度为0.5～1.5微米；步骤(3)中紫外光波长为150～300nm，强度为5～15mW/cm2；步骤(4)中烘焙温度为130℃～170℃，时间为10～30分钟。
本发明的优点：
1.含羟基的烃基的双环胍光碱产生剂制备方法简单，主要原料已商业化，成本低，吸收光谱宽(190～280nm)、光激发效率高，催化活性高。
2.采用水溶性好的聚合物，避免有机溶剂的污染，且易得到均匀薄膜，光刻胶组合物薄膜显影效果良好，生成图案显示的平行剖面逆向图形的性质和光掩膜完美匹配。
3.去离子水替代传统的昂贵高纯有机溶剂或者含有强碱的无机和有机溶剂显影液，避免污染、降低成本。
具体实施方式：
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。但是，本发明不限于以下的实施方式，可以在要点的范围内进行各种变形来实施。
实施例1环保型光刻胶组合物及其成像的方法：在载玻片上涂布光刻胶组合物薄膜，包括α，α′-四羟甲基-1，5，7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯四苯硼盐、1-乙烯基吡咯烷酮和2-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的双聚物、2-羟乙基纤维素、去离子水溶剂，四者质量比1∶5∶5∶20。在80℃下烘焙干燥去除溶剂，干薄膜厚度为1.0微米。然后用波长220nm，强度10mW/cm2的紫外光照射光刻胶薄膜。再在160℃下后烘焙光刻胶组合物20min。最后以去离子水为显影液将照射过的薄膜显影。
实施例2环保型光刻胶组合物及其成像的方法：在载玻片上涂布光刻胶组合物薄膜，包括α，α′-四羟乙基-1，5，7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯四苯硼盐、1-乙烯基吡咯烷酮和2-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的双聚物、2-羟乙基纤维素、去离子水溶剂，四者质量比1∶5∶10∶25。在80℃下烘焙干燥去除溶剂，干薄膜厚度为1.0微米。然后用波长220nm，强度10mW/cm2的紫外光照射光刻胶薄膜。再在160℃下后烘焙光刻胶组合物20min。最后以去离子水为显影液将照射过的薄膜显影。
实施例3环保型光刻胶组合物及其成像的方法：在载玻片上涂布光刻胶组合物薄膜，包括β，β′-四羟乙基-1，5，7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯四苯硼盐、1-乙烯基吡咯烷酮和2-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的双聚物、2-羟乙基纤维素、去离子水溶剂，四者质量比1∶10∶5∶15。在60℃下烘焙干燥去除溶剂，干薄膜厚度为1.0微米。然后用波长220nm，强度10mW/cm2的紫外光照射光刻胶薄膜。再在170℃下后烘焙光刻胶组合物20min。最后以去离子水为显影液将照射过的薄膜显影。
实施例4环保型光刻胶组合物及其成像的方法：在载玻片上涂布光刻胶组合物薄膜，包括α，α′-四羟乙基-1，5，7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯四甲苯硼盐、1-乙烯基吡咯烷酮和2-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的双聚物和2-羟乙基纤维素、去离子水溶剂，四者质量比1∶15∶10∶20。在80℃下烘焙干燥去除溶剂，干薄膜厚度为1.0微米。然后用波长220nm，强度10mW/cm2的紫外光照射光刻胶薄膜。再在140℃下后烘焙光刻胶组合物20min。最后以去离子水为显影液将照射过的薄膜显影。
实施例5环保型光刻胶组合物及其成像的方法：在载玻片上涂布光刻胶组合物薄膜，包括β，β′-四羟甲基-1，5，7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯四甲苯硼盐、1-乙烯基吡咯烷酮和2-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的双聚物和2-羟乙基纤维素、去离子水溶剂，四者质量比1∶5∶10∶30。在90℃下烘焙干燥去除溶剂，干薄膜厚度为1.0微米。然后用波长220nm，强度10mW/cm2的紫外光照射光刻胶薄膜。再在160℃下后烘焙光刻胶组合物20min。最后以去离子水为显影液将照射过的薄膜显影。

Claims (9)

1.环保型光刻胶组合物，其特征是，包括：a.在曝露于辐射时形成碱的含羟基的烃基的双环胍光碱产生剂；b.含有酯基的水溶性聚合物；c.含有羟基的水溶性聚合物；d.溶剂。
2.根据权利要求1所述的环保型光刻胶组合物，其特征是，含羟基的烃基的双环胍光碱产生剂、含有酯基的水溶性聚合物、含有羟基的水溶性聚合物和溶剂的质量比为1∶(5～20)∶(5～20)∶(100～200)。
3.根据权利要求1或2所述的环保型光刻胶组合物，其特征是，所述的含酯基的水溶性聚合物指1-乙烯基吡咯烷酮和2-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯质量比1∶1的双聚物。
4.根据权利要求1或2所述的环保型光刻胶组合物，其特征是，所述的含有羟基的水溶性聚合物是纤维素及其衍生物。
5.根据权利要求1或2所述的环保型光刻胶组合物，其特征是，所述的含羟基的烃基的双环胍光碱产生剂，其结构如下：
其中R1-6选自-CH2OH，-CH2CH2OH，-CH2CH2CH2OH，-CH(CH3)CH2OH；R7-11选自-H，-CH3，-CH2CH3，-OCH3；
或者
Figure FDA0000072405820000012
其中R1-6选自-CH2OH，-CH2CH2OH，-CH2CH2CH2OH，-CH(CH3)CH2OH，R7-11选自-H，-CH3，-CH2CH3，-OCH3。
6.权利要求1所述的环保型光刻胶组合物成像的方法，其特征是，包括以下步骤：(1)在载玻片上涂布光刻胶组合物薄膜；(2)烘焙干燥去除溶剂；(3)以紫外光照射光刻胶薄膜；(4)后烘焙光刻胶；(5)以去离子水为显影液将照射过的薄膜显影。
7.根据权利要求6所述的环保型光刻胶组合物成像的方法，其特征是，步骤(2)中的干燥温度为50℃～90℃，干薄膜的厚度为0.5～1.5微米。
8.根据权利要求6所述的环保型光刻胶组合物成像的方法，其特征是，步骤(3)中紫外光波长为150～300nm，强度为5～15mW/cm2。
9.根据权利要求6所述的环保型光刻胶组合物成像的方法，其特征是，步骤(4)中烘焙温度为130℃～170℃，时间为10～30分钟。
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