CN112631076A - 一种耐高温正性光刻胶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温正性光刻胶，其原料按重量份包括：线性酚醛树脂6‑8份、改性酚醛树脂8‑10份、光敏剂4‑6份、溶剂80‑90份；其中，在改性酚醛树脂中的制备过程中，调节全氟辛基三乙氧基硅烷的乙醇水溶液的pH＝5‑6，水解，干燥得到低聚物；将低聚物与酚醛树脂溶液混匀，进行反应，脱除溶剂得到改性酚醛树脂。本发明通过各物质相互配合，在保持较好分辨率同时提高本发明的耐高温性能。

Description

一种耐高温正性光刻胶
技术领域
本发明涉及光刻胶技术领域，尤其涉及一种耐高温正性光刻胶。
背景技术
光刻是对半导体晶片表面的掩蔽物(如二氧化硅)进行开孔，以便进行杂质的定域扩散的一种加工技术。一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。
光刻胶是光刻工艺中非常重要的物质，线性酚醛树脂常作为光刻胶中的成膜物质，但是在整个光刻工艺过程中，光刻胶要经过多次烘烤，故要求光刻胶具有较好的耐高温性能，但是单纯的酚醛树脂其耐高温性能并不能满足光刻胶的要求。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐高温正性光刻胶，本发明通过各物质相互配合，在保持较好分辨率的同时提高本发明的耐高温性能。
本发明提出的一种耐高温正性光刻胶，其原料按重量份包括：线性酚醛树脂6-8份、改性酚醛树脂8-10份、光敏剂4-6份、溶剂80-90份；
其中，在改性酚醛树脂中的制备过程中，调节全氟辛基三乙氧基硅烷的乙醇水溶液的pH＝5-6，水解，干燥得到低聚物；将低聚物与酚醛树脂溶液混匀，进行反应，脱除溶剂得到改性酚醛树脂。
优选地，在改性酚醛树脂中的制备过程中，水解温度为室温，水解时间为9-11h。
优选地，在改性酚醛树脂中的制备过程中，反应温度为80-100℃，反应时间为4-5h。
优选地，在改性酚醛树脂中的制备过程中，低聚物与酚醛树脂的重量比为0.5-0.7:10。
优选地，在改性酚醛树脂中的制备过程中，酚醛树脂为线性酚醛树脂，其合成单体为α-萘酚、苯酚和甲醛。
所述改性酚醛树脂中的酚醛树脂可以按照本领域常规线性酚醛树脂的制备方法制得。
优选地，在改性酚醛树脂中的制备过程中，酚醛树脂溶液的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
优选地，在改性酚醛树脂中的制备过程中，酚醛树脂的重均分子量为5000-7000。
优选地，线性酚醛树脂的重均分子量为60000-80000。
优选地，光敏剂为四羟基二苯甲酮-215重氮萘醌磺酸酯和4-羟基二苯甲酮；优选地，四羟基二苯甲酮-215重氮萘醌磺酸酯和4-羟基二苯甲酮的重量比为1:0.2-0.25。
优选地，所述光刻胶的原料还包括助剂，所述助剂包括流平剂、增韧剂、增粘剂、稳定剂。
上述增粘剂可以为密胺树脂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等，可以提高本发明所述光刻胶与基底、衬底的粘附力。流平剂可以提高本发明所述光刻胶与基底、衬底的润湿性，进而提高粘附力。
溶剂可以为丙二醇单醋酸酯、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二缩乙二醇甲醚、二缩乙二醇乙醚、N-甲基吡咯烷酮等。
上述水均为去离子水。
本发明的制备方法为：将酚醛树脂、改性酚醛树脂加入溶剂中避光搅拌溶解，然后加入光敏剂、助剂混匀即得。
有益效果：
本发明将全氟辛基三乙氧基硅烷水解成无规型倍半硅氧烷即低聚物，然后与线性酚醛树脂上的酚羟基反应接枝在线性酚醛树脂上，从而引入了大量Si-O键和F元素，从而提高酚醛树脂的耐高温性能；选用α-萘酚、苯酚作为单体，也可以进一步提高树脂的耐高温性能；且含氟低聚物的引入还可以改善酚醛树脂的韧性和粘性，避免在高温烘烤过程中酚醛树脂过度收缩，影响最终光刻效果；改性酚醛树脂与未改性酚醛树脂以适宜分子量和比例相互配合，提高本发明的粘附力，并结合适宜的光敏剂提高本发明的分辨率；上述各物质相互配合，以在保持本发明具有较好的分辨率和粘附力的同时提高本发明的耐高温性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种耐高温正性光刻胶，其原料按重量份包括：重均分子量为60000的线性酚醛树脂8g、改性酚醛树脂10g、光敏剂4g、丙二醇单醋酸酯85g、N-甲基吡咯烷酮5g、密胺树脂1g；
其中，在改性酚醛树脂中的制备过程中，将1g全氟辛基三乙氧基硅烷、10ml乙醇、10ml去离子水加入烧瓶中混匀，用盐酸水溶液调节pH＝6，于室温搅拌水解9h，减压干燥得到低聚物；取10g重均分子量为7000的酚醛树脂加入100mlN-甲基吡咯烷酮中混匀，然后加入0.5g低聚物混匀，于100℃反应4h，减压干燥脱除N-甲基吡咯烷酮得到改性酚醛树脂，其中，酚醛树脂为线性酚醛树脂，其合成单体为α-萘酚、苯酚和甲醛，α-萘酚、苯酚和甲醛的摩尔比为0.55:0.45:0.85；
光敏剂为四羟基二苯甲酮-215重氮萘醌磺酸酯和4-羟基二苯甲酮；四羟基二苯甲酮-215重氮萘醌磺酸酯和4-羟基二苯甲酮的重量比为1:0.25。
实施例2
一种耐高温正性光刻胶，其原料按重量份包括：重均分子量为80000的线性酚醛树脂6g、改性酚醛树脂8g、光敏剂6g、丙二醇单醋酸酯75g、N-甲基吡咯烷酮5g、密胺树脂2g；
其中，在改性酚醛树脂中的制备过程中，将1g全氟辛基三乙氧基硅烷、10ml乙醇、10ml去离子水加入烧瓶中混匀，用盐酸水溶液调节pH＝5，于室温搅拌水解11h，减压干燥得到低聚物；取10g重均分子量为5000的酚醛树脂加入100mlN-甲基吡咯烷酮中混匀，然后加入0.7g低聚物混匀，于80℃反应5h，减压干燥脱除N-甲基吡咯烷酮得到改性酚醛树脂，其中，酚醛树脂为线性酚醛树脂，其合成单体为α-萘酚、苯酚和甲醛，α-萘酚、苯酚和甲醛的摩尔比为0.55:0.45:0.85；
光敏剂为四羟基二苯甲酮-215重氮萘醌磺酸酯和4-羟基二苯甲酮；四羟基二苯甲酮-215重氮萘醌磺酸酯和4-羟基二苯甲酮的重量比为1:0.2。
实施例3
一种耐高温正性光刻胶，其原料按重量份包括：重均分子量为75000的线性酚醛树脂7g、改性酚醛树脂9g、光敏剂5g、丙二醇单醋酸酯80g、N-甲基吡咯烷酮5g、密胺树脂1.5g；
其中，在改性酚醛树脂中的制备过程中，将1g全氟辛基三乙氧基硅烷、10ml乙醇、10ml去离子水加入烧瓶中混匀，用盐酸水溶液调节pH＝5.5，于室温搅拌水解10h，减压干燥得到低聚物；取10g重均分子量为6000的酚醛树脂加入100mlN-甲基吡咯烷酮中混匀，然后加入0.6g低聚物混匀，于90℃反应4.5h，减压干燥脱除N-甲基吡咯烷酮得到改性酚醛树脂，其中，酚醛树脂为线性酚醛树脂，其合成单体为α-萘酚、苯酚和甲醛，α-萘酚、苯酚和甲醛的摩尔比为0.55:0.45:0.85；
光敏剂为四羟基二苯甲酮-215重氮萘醌磺酸酯和4-羟基二苯甲酮；四羟基二苯甲酮-215重氮萘醌磺酸酯和4-羟基二苯甲酮的重量比为1:0.22。
对比例1
一种光刻胶，将“改性酚醛树脂”替换成“重均分子量为6000的线性酚醛树脂，其合成单体为α-萘酚、苯酚和甲醛，α-萘酚、苯酚和甲醛的摩尔比为0.55:0.45:0.85”，其他同实施例3。
实验1
取表面涂覆有二氧化硅膜的晶片，将实施例1-3和对比例1的光刻胶分别旋涂在二氧化硅膜表面旋涂；于100℃前烘90s形成如表1所示厚度的薄层，覆盖具有相同微型图案的掩膜版，于365nm辐照，于110℃烘烤60s，然后使用2.38％的TMAH(氢氧化四甲基铵水溶液)显影剂显影，然后用水洗涤并干燥获得相应的微型图案，使用扫描电子显微镜对各组的微型图案进行检查，以评价光刻胶图纹，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002853366020000051
由表1可以看出，与对比例1相比，本发明引入适量全氟辛基三乙氧基硅烷，其分辨率无明显变化。
实验2
取表面涂覆有二氧化硅膜的晶片，将实施例1-3和对比例1的光刻胶以2000r/min的速度分别旋涂在二氧化硅膜表面形成4μm厚的薄膜；于100℃前烘120s，覆盖具有相同微型图案的掩膜版，于365nm辐照，于110℃烘烤120s，然后使用2.38％的TMAH(氢氧化四甲基铵水溶液)显影剂显影，然后用水洗涤并干燥获得具有相同微型图案和相同形状光刻胶(剩余光刻胶的形状均为4μm厚4μm宽的条状)的晶片，每个实施例或对比例平行制作4个晶片；
将上述实施例1-3和对比例1获得的晶片分别置于加热板上进行烘烤，每组4个平行晶片分别于120℃、125℃、130℃、135℃、140℃，烘烤120s；观察烘烤后各组光刻胶厚度方向截面的形状，并与烘烤前每个晶片的光刻胶比较，计算光刻胶保持率＝烘烤后光刻胶截面面积/烘烤前光刻胶截面面积*100％，结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002853366020000061
由表2可以看出，本发明具有良好的耐高温性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温正性光刻胶，其特征在于，其原料按重量份包括：线性酚醛树脂6-8份、改性酚醛树脂8-10份、光敏剂4-6份、溶剂80-90份；
其中，在改性酚醛树脂中的制备过程中，调节全氟辛基三乙氧基硅烷的乙醇水溶液的pH＝5-6，水解，干燥得到低聚物；将低聚物与酚醛树脂溶液混匀，进行反应，脱除溶剂得到改性酚醛树脂。
2.根据权利要求1所示耐高温正性光刻胶，其特征在于，在改性酚醛树脂中的制备过程中，水解温度为室温，水解时间为9-11h。
3.根据权利要求1所示耐高温正性光刻胶，其特征在于，在改性酚醛树脂中的制备过程中，反应温度为80-100℃，反应时间为4-5h。
4.根据权利要求1所示耐高温正性光刻胶，其特征在于，在改性酚醛树脂中的制备过程中，低聚物与酚醛树脂的重量比为0.5-0.7:10。
5.根据权利要求1所示耐高温正性光刻胶，其特征在于，在改性酚醛树脂中的制备过程中，酚醛树脂为线性酚醛树脂，其合成单体为α-萘酚、苯酚和甲醛。
6.根据权利要求1所示耐高温正性光刻胶，其特征在于，在改性酚醛树脂中的制备过程中，酚醛树脂溶液的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
7.根据权利要求1所示耐高温正性光刻胶，其特征在于，在改性酚醛树脂中的制备过程中，酚醛树脂的重均分子量为5000-7000。
8.根据权利要求1所示耐高温正性光刻胶，其特征在于，线性酚醛树脂的重均分子量为60000-80000。
9.根据权利要求1所示耐高温正性光刻胶，其特征在于，光敏剂为四羟基二苯甲酮-215重氮萘醌磺酸酯和4-羟基二苯甲酮；优选地，四羟基二苯甲酮-215重氮萘醌磺酸酯和4-羟基二苯甲酮的重量比为1:0.2-0.25。
10.根据权利要求1所示耐高温正性光刻胶，其特征在于，所述光刻胶的原料还包括助剂，所述助剂包括流平剂、增韧剂、增粘剂、稳定剂。
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