CN105607418A - 一种高耐热光刻胶组合物及其使用工艺 - Google Patents

一种高耐热光刻胶组合物及其使用工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含有临羟基苯甲醛线性酚醛树脂作为成膜树脂的光刻胶组合物，以重量百分数计，由如下组分组成，重氮类感光剂2-40％、含有临羟基苯甲醛单体的酚醛树脂8-50％、表面活性剂0-2％、黏附促进剂0-10％和溶剂40-90％。其中，所使用的含有临羟基苯甲醛的酚醛树脂为甲酚、3，5-二甲基酚与临羟基苯甲醛的共聚物。同时还提出了上述光刻胶用于光刻过程的工艺。本发明所述含有临羟基苯甲醛线性酚醛树脂作为成膜树脂的光刻胶组和物适用于电子器件生产等领域。

Description

一种高耐热光刻胶组合物及其使用工艺
技术领域
本发明涉及一种含有临羟基苯甲醛线性酚醛树脂正性光刻胶，以及将该光刻胶用于光刻的工艺，属于图纹面的照相制版工艺领域。
背景技术
光刻胶是电子工业进行光刻过程的常用功能性材料，光刻胶的化学及物理性质直接影响光刻胶在大规模集成电路中的使用效果。根据使用工艺的不同，光刻胶分为正性光刻胶与负性光刻胶两类，其中，正性光刻胶的作用机理是在光刻过程中，光刻胶薄膜上图形曝光的部分被显影液洗去后，未曝光的部分留下形成图形。与正性光刻胶配合使用的光源有多种，其中紫外光的活性衰减最小，因而将紫外光照射在正性光刻胶表面时，光线可到达光刻胶的较深部位，从而使光刻的图案线条均匀、清晰，因此紫外正性光刻胶的使用更为广泛。
目前，用于制造电子器件的正性光刻胶基本以树脂体系为主。胶膜的耐热温度为135～140度，当坚膜的温度更高，或者其他更高温度的工艺要求时，就会导致就会导致图形变形失真。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是光刻胶在较高的烘烤温度条件下，出现图形变形失真的问题；进而提出一种使用含有临羟基苯甲醛线性酚醛树脂的紫外正性光刻胶。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种含有临羟基苯甲醛线性酚醛树脂的紫外正性光刻胶，以重量百分数计，由如下组分组成，
所述重氮类感光剂为通式(1)和(2)化合物中的一种或几种的混合物，
通式(1)
通式(2)
，
上述通式(1)和(2)中，A为硫原子或氧原子，R1、R2、R3和R4中至多有一个为氢原子，R6、R7和R8中至多有一个为氢原子，R5为碳原子数1-5的烷基，其余为(I)或(II)结构；
(I)
(1I)
所述酚醛树脂为线性酚醛树脂。
所述线性酚醛树脂为下列通式(3)结构，
通式(3)，
上述通式(3)中，R9为含有不多于10个碳原子的任意基团，n为自然数。
所述线性酚醛树脂的分子量为2000-30000。
所述表面活性剂为下列通式(4)和(5)化合物中的一种或几种的混合物，
通式(4)
通式(5)
上述通式(4)和(5)中，R10、R11、R12和R13为氢、氨基、甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、二甲氨基或季铵碱基，k为2-10范围内的整数，m为4-10范围内的整数。
所述黏附促进剂为三嗪类含氮杂环化合物、通式(6)和(7)化合物中一种或几种的混合物，
通式(6)
通式(7)
，
上述通式(6)和(7)中，R14、R15、R16为氢原子、碳原子数1-5的烷基、氨基或者乙醇基，R17为碳原子数1-5的烷基或者氨基。
所述三嗪类含氮杂环化合物为以下结构，
其中，R18、R19、R20为碳原子数2-6的烷基、碳原子数2-6的烷氧基或者氨基。
所述溶剂为丙二醇单甲醚乙酸酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、环己酮、丙二醇单甲醚、乙酰丙酮、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇单甲醚和二乙二醇二甲醚中的一种或几种的混合物。
所述溶剂为丙二醇单甲醚乙酸酯。
在此基础上，还进一步提出了所述紫外正性光刻胶的光刻工艺，包括如下步骤，
(1)将紫外正性光刻胶均匀涂布在基板上，并蒸干光刻胶内的溶剂；
(2)对基板表面进行曝光，曝光后用四甲基氢氧化铵、NaOH或KOH溶液显影；
(3)将显影后的所述基板烘干后进行刻蚀；
(4)用去胶液去除所述基板上残留的光刻胶即可。
本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果：
(1)本发明所述含有临羟基苯甲醛线性酚醛树脂的紫外正性光刻胶，以重量百分数计，由如下组分组成，重氮类感光剂2-40％、酚醛树脂8-50％、表面活性剂0-2％、黏附促进剂0-10％和溶剂40-90％；并且给出了临羟基苯甲醛线性酚醛树脂的结构。上述光刻胶组合物中含有临羟基苯甲醛线性酚醛树脂，具有很高的耐热性，耐热温度根据分子量的大小可以达到140到200度。本发明所述含有临羟基苯甲醛线性酚醛树脂的紫外正性光刻胶，使用的表面活性剂为硅氧烷系化合物。该化合物可强烈降低紫外正性光刻胶的表面张力，以消除涂布中产生的条纹，使所涂布的光刻胶膜表面均匀、平整。
(2)本发明所述含有临羟基苯甲醛线性酚醛树脂的紫外正性光刻胶，所使用的黏附促进剂可提高紫外正性光刻胶在金属、二氧化硅和氧化铟锡等基板表面的黏附性，促使光刻胶膜与基板表面紧密贴合，在后续曝光、显影等处理中不易脱落。
(3)本发明所述含有临羟基苯甲醛线性酚醛树脂的紫外正性光刻胶，所使用的溶剂能够较好地溶解酚醛树脂，并且由于溶剂的闪点大于40度、沸点高于120度，安全性很高。
具体实施方式
实施例1
将22g重氮类感光剂、100g线性酚醛树脂、0.01g表面活性剂、5g六甲氧基甲基均三嗪和200g丙二醇单甲醚乙酸酯混合得到光刻胶1。
本实施例中的重氮类感光剂的结构如下，
，
其中，A为氧原子，R1为氢原子，R2、R3和R4为以下结构，
本实施例中线性酚醛树脂的结构如下，
其中，R9为丙基，n为50；
本实施例中表面活性剂的结构如下，
实施例2
将22g的重氮类感光剂、100g线性酚醛树脂、0.1g表面活性剂、5g的六甲氧基甲基均三嗪黏附促进剂和200g丙二醇单甲醚乙酸酯混合得到光刻胶2。
本实施例中的重氮类感光剂的结构如下，
，
其中，A为硫原子，R2为氢原子，R1、R3和R4为以下结构，
本实施例中线性酚醛树脂的结构如下，
其中，R9为戊基，n为30；
本实施例中表面活性剂的结构如下，
实施例3
将22g的重氮类感光剂、100g线性酚醛树脂、0.1g表面活性剂、5g的(CH3)4N+作为黏附促进剂和200g丙二醇单甲醚乙酸酯混合得到光刻胶3。
本实施例中的重氮类感光剂的结构如下，
其中，A为氧原子，R3为氢原子，R1、R2和R4为以下结构，
本实施例中线性酚醛树脂的结构如下，
其中，R9为辛基，n为30；
本实施例中表面活性剂的结构如下，
实施例4
将22g的重氮类感光剂、100g线性酚醛树脂、0.01g表面活性剂、5g的六甲氧基甲基均三嗪黏附促进剂和300g乳酸乙酯混合得到光刻胶5。
本实施例中的重氮类感光剂的结构如下，
其中，R6为氢原子，R5为戊基，R7、R8为如下结构，
本实施例中线性酚醛树脂的结构如下，
其中，R9为丙基，n为50；
本实施例中表面活性剂的结构如下，
对比例
向22g重氮类感光剂、100g线性酚醛树脂、0.01g表面活性剂、5g的六甲氧基甲基均三嗪黏附促进剂和300g乳酸乙酯混合得到对比光刻胶。
本对比例中，重氮类感光剂的结构如下，
其中，A为氧原子，R4为氢原子，R1、R2和R3为以下结构，
本实施例中线性酚醛树脂的结构如下，
，
其中，R9为戊基，n为30；
本实施例中表面活性剂的结构如下，
测试例
将光刻胶1-4和对比光刻胶充分溶解后用0.2um过滤器过滤，将光刻胶旋涂在单面抛光硅基板上并观察涂布的均匀性，用热板蒸干光刻胶内的溶剂并观察光刻胶是否容易由基板上剥离掉，用步进式曝光机对基板表面进行曝光，曝光后用2.38wt％的四甲基氢氧化铵进行显影，将显影后的所述基板烘干并观察光刻胶的耐热性。
涂布均匀性 剥离程度 耐热性
光刻胶1 均匀、无条纹 可剥离 150度
光刻胶2 均匀、有条纹 有残留 125度
光刻胶3 均匀、有条纹 有残留 150度
光刻胶4 均匀、无条纹 可剥离 150度
对比光刻胶 均匀、无条纹 可剥离 125度
由上述测试结果可知，本发明所述紫外正性光刻可以显著提高光刻胶的耐热性。
虽然本发明已经通过上述具体实施例对其进行了详细的阐述，但是，本专业普通技q术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本发明所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种含有临羟基苯甲醛线性酚醛树脂的正性光刻胶，以重量百分数计，由如下组分组成，
重氮类感光剂2-40％
含有临羟基苯甲醛的酚醛树脂8-50％
表面活性剂0-2％
黏附促进剂0-10％
溶剂40-90％；
所述重氮类感光剂为通式(1)和(2)化合物中的一种或几种的混合物，
上述通式(1)和(2)中，A为硫原子或氧原子，R1、R2、R3和R4中至多有一个为氢原子，R6、R7和R8中至多有一个为氢原子，R5为碳原子数1-5的烷基，其余为(I)或(II)结构；
2.根据权利要求1所述的紫外正性光刻胶，其特征在于，所述酚醛树脂为线性酚醛树脂。
3.根据权利要求2所述的紫外正性光刻胶，其特征在于，所述线性酚醛树脂为下列通式(3)结构，
上述通式(3)中，R9为含有不多于10个碳原子的任意基团，n为自然数。
4.根据权利要求2或3所述的紫外正性光刻胶，其特征在于，所述线性酚醛树脂的分子量为2000-30000。
5.根据权利要求1-4任一所述的紫外正性光刻胶，其特征在于，所述表面活性剂为下列通式(4)和(5)化合物中的一种或几种的混合物，
上述通式(4)和(5)中，R10、R11、R12和R13为氢、氨基、甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、二甲氨基或季铵碱基，k为2-10范围内的整数，m为4-10范围内的整数。
6.根据权利要求1-5任一所述的紫外正性光刻胶，其特征在于，所述黏附促进剂为三嗪类含氮杂环化合物、通式(6)和(7)化合物中一种或几种的混合物，
上述通式(6)和(7)中，R14、R15、R16为氢原子、碳原子数1-5的烷基、氨基或者乙醇基，R17为碳原子数1-5的烷基或者氨基。
7.根据权利要求6所述的紫外正性光刻胶，其特征在于，所述三嗪类含氮杂环化合物为以下结构，
其中，R18、R19、R20为碳原子数2-6的烷基、碳原子数2-6的烷氧基或者氨基。
8.根据权利要求1-7任一所述的紫外正性光刻胶，其特征在于，所述溶剂为丙二醇单甲醚乙酸酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、环己酮、丙二醇单甲醚、乙酰丙酮、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇单甲醚和二乙二醇二甲醚中的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求8所述的紫外正性光刻胶，其特征在于，所述溶剂为丙二醇单甲醚乙酸酯。
10.权利要求1所述紫外正性光刻胶的光刻工艺，包括如下步骤，
(1)将紫外正性光刻胶均匀涂布在基板上，并蒸干光刻胶内的溶剂；
(2)对基板表面进行曝光，曝光后用四甲基氢氧化铵、NaOH或KOH溶液显影；
(3)将显影后的所述基板烘干后进行刻蚀；
(4)用去胶液去除所述基板上残留的光刻胶即可。
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