CN114326304A - 一种耐刻蚀的正性光刻胶 - Google Patents
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Abstract
本申请属于光刻胶技术领域，具体涉及一种耐刻蚀的正性光刻胶，包括如下重量份的各组分：酚醛树脂100份、PAC 10‑50份、固化剂5‑30份、溶剂450‑550份；所述正性光刻胶还包括100‑1000 ppm的催化剂。本申请的耐刻蚀的正性光刻胶，通过添加固化剂和催化剂保证光刻胶膜的顺利固化，并提高酚醛树脂的交联密度，提高光刻胶膜的致密性，提高光刻胶膜的抗渗透能力，避免酸分子渗透至光刻胶薄膜与基材之间，从而影响光刻胶薄膜与基材之间的粘结力，导致光刻胶容易开裂、脱落等。
Description
技术领域
本申请属于光刻胶技术领域，具体涉及一种耐刻蚀的正性光刻胶。
背景技术
光刻胶是电子产品在光刻工艺中常用的薄膜材料，通常以感光树脂、增感剂和溶剂为主要组成物质。光刻胶根据处理工艺的不同，被划分为正性光刻胶和负性光刻胶。其中，正性光刻胶是在光刻过程中，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。
目前市面上的酚醛树脂体系的正性光刻胶，对耐长时间高强度的氧化性酸、渗透性强的酸的刻蚀时，能力不足。导致酸分子容易渗透至光刻胶薄膜与基材之间，从而影响光刻胶薄膜与基材之间的粘结力，导致光刻胶容易开裂、脱落等。
出于以上原因，有必要开发一种耐蚀刻的正性光刻胶，通过提高光刻胶膜的致密程度防止酸分子渗透，避免影响光刻胶膜与基材之间的粘结能力。
发明内容
为了解决上述问题，本申请公开了一种耐刻蚀的正性光刻胶，通过添加固化剂和催化剂保证光刻胶膜的顺利固化，并提高酚醛树脂的交联密度，提高光刻胶膜的致密性，提高光刻胶膜的抗渗透能力，避免酸分子渗透至光刻胶薄膜与基材之间，从而影响光刻胶薄膜与基材之间的粘结力，导致光刻胶容易开裂、脱落等。
本申请提供一种耐刻蚀的正性光刻胶，采用如下的技术方案：
一种耐刻蚀的正性光刻胶，包括如下重量份的各组分：
酚醛树脂100份
PAC 10-50份
固化剂5-30份
溶剂450-550份；
所述正性光刻胶还包括100-1000 ppm的催化剂。
通过添加固化剂提高酚醛树脂的交联密度，提高光刻胶膜的致密性，催化剂可以在达到一定温度时顺利催化光刻胶膜固化，有利于获得交联程度高、更为致密的膜层，提高光刻胶膜的抗渗透能力，避免酸分子渗透至光刻胶薄膜与基材之间，从而影响光刻胶薄膜与基材之间的粘结力，导致光刻胶容易开裂、脱落等。
作为优选，所述固化剂为三聚氰胺类固化剂
作为优选，所述溶剂为高沸点极性溶剂。
作为优选，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、环己酮中的一种或几种。
作为优选，所述催化剂为十二烷基苯磺酸、对甲苯磺酸中的一种或两种。
所选择的催化剂为中等强度的酸，使光刻胶膜可以准确地在烘烤工序中进行固化，避免采用高强度酸导致光刻胶膜提前固化或采用低强度酸导致光刻胶膜无法固化或需要提高温度才能固化的情况发生，使整个工艺流程能够顺利进行。
作为优选，所述正性光刻胶还包括全氟聚醚硅烷2-5份。
所添加的全氟聚醚硅烷有利于降低光刻胶膜的表面张力，降低酸与未曝光部分的光刻胶膜的接触能力，同时，全氟聚醚硅烷的主链含有大量烷氧基，有利于提高光刻胶膜与基体的附着力，提高光刻胶膜对于基材的粘附性能，进一步防止酸渗入光刻胶膜与基材之间而影响粘结能力。此外，硅烷的硅氧键也有利于与基材结合，提高附着力。
作为优选，所述全氟聚醚硅烷为道康宁2634。
作为优选，所述正性光刻胶还包括聚乙二醇1-2份。
聚乙二醇的添加不仅有利于降低光刻胶的表面张力，利于对基材的浸润，而且聚乙二醇中的醚键有利于提高光刻胶膜与基材的附着力，提高光刻胶膜与基材的粘附性能，进一步防止酸渗入胶膜与基板之间。另外，聚乙二醇的端羟基可能会与酚醛树脂中的羟甲基反应或与酚醛树脂中的羟基形成氢键，增加酚醛树脂的韧性，改善附着能力，提高交联密度。
作为优选，所述聚乙二醇的分子量为600-800。
聚乙二醇的分子量过低则对于附着力改善不明显，如果分子量过大则会导致聚乙二醇粘度增加，不利于在体系中的相容性，且会导致羟基含量减少，可键合的情况减少，不利于提高交联密度。
本申请具有如下的有益效果：
（1）本申请的耐刻蚀的正性光刻胶，通过添加固化剂和催化剂保证光刻胶膜的顺利固化，并提高酚醛树脂的交联密度，提高光刻胶膜的致密性，提高光刻胶膜的抗渗透能力，避免酸分子渗透至光刻胶薄膜与基材之间，从而影响光刻胶薄膜与基材之间的粘结力，导致光刻胶容易开裂、脱落等。
（2）本申请的光刻胶中还添加了全氟聚醚硅烷，全氟取代有利于降低光刻胶膜的表面张力，降低酸与未曝光部分的光刻胶膜的接触能力，避免酸分子的渗透；同时，全氟聚醚硅烷的主链含有大量烷氧基，有利于提高光刻胶膜与基体的附着力，提高光刻胶膜对于基材的粘附性能，进一步防止酸渗入光刻胶膜与基材之间而影响粘结能力。此外，硅烷的硅氧键也有利于与基材结合，提高附着力。
（3）本申请还添加有聚乙二醇，聚乙二醇的添加不仅有利于降低光刻胶的表面张力，利于对基材的浸润，而且聚乙二醇中的醚键有利于提高光刻胶膜与基材的附着力，提高光刻胶膜与基材的粘附性能，进一步防止酸渗入胶膜与基板之间。另外，聚乙二醇的端羟基可能会与酚醛树脂中的羟甲基反应或与酚醛树脂中的羟基形成氢键，增加酚醛树脂的韧性，改善附着能力，提高交联密度，从而在一定程度上改善光刻胶膜的耐酸碱性和耐热性，减少酸分子的渗透。
具体实施方式
现在结合实施例对本申请作进一步详细的说明。
实施例1
100 g的酚醛树脂、10 g的PAC（重氮萘醌磺酸酯）、5 g的甲醚化三聚氰胺、200 g的丙二醇甲醚醋酸酯、250 g的丙二醇甲醚，催化剂十二烷基苯磺酸的添加量为100 ppm。
实施例2
100 g的酚醛树脂、50 g的PAC（重氮萘醌磺酸酯）、30 g的甲醚化三聚氰胺、300 g的二丙二醇甲醚、250 g的环己酮，催化剂对甲苯磺酸的添加量为1000 ppm。
实施例3
100 g的酚醛树脂、30 g的PAC（重氮萘醌磺酸酯）、18 g的甲醚化三聚氰胺、250 g的丙二醇甲醚醋酸酯、250 g的丙二醇甲醚，催化剂十二烷基苯磺酸的添加量为500 ppm。
实施例4
100 g的酚醛树脂、30 g的PAC（重氮萘醌磺酸酯）、18 g的甲醚化三聚氰胺、250 g的丙二醇甲醚醋酸酯、250 g的丙二醇甲醚、2 g的道康宁2634，催化剂十二烷基苯磺酸的添加量为500 ppm。
实施例5
100 g的酚醛树脂、30 g的PAC（重氮萘醌磺酸酯）、18 g的甲醚化三聚氰胺、250 g的丙二醇甲醚醋酸酯、250 g的丙二醇甲醚、5 g的道康宁2634，催化剂十二烷基苯磺酸的添加量为500 ppm。
实施例6
100 g的酚醛树脂、30 g的PAC（重氮萘醌磺酸酯）、18 g的甲醚化三聚氰胺、250 g的丙二醇甲醚醋酸酯、250 g的丙二醇甲醚、3.5 g的道康宁2634，催化剂十二烷基苯磺酸的添加量为500 ppm。
实施例7
100 g的酚醛树脂、30 g的PAC（重氮萘醌磺酸酯）、18 g的甲醚化三聚氰胺、250 g的丙二醇甲醚醋酸酯、250 g的丙二醇甲醚、1 g的聚乙二醇600，催化剂十二烷基苯磺酸的添加量为500 ppm。
实施例8
100 g的酚醛树脂、30 g的PAC（重氮萘醌磺酸酯）、18 g的甲醚化三聚氰胺、250 g的丙二醇甲醚醋酸酯、250 g的丙二醇甲醚、2 g的聚乙二醇800，催化剂十二烷基苯磺酸的添加量为500 ppm。
实施例9
100 g的酚醛树脂、30 g的PAC（重氮萘醌磺酸酯）、18 g的甲醚化三聚氰胺、250 g的丙二醇甲醚醋酸酯、250 g的丙二醇甲醚、1.5 g的聚乙二醇800，催化剂十二烷基苯磺酸的添加量为500 ppm。
实施例10
100 g的酚醛树脂、30 g的PAC（重氮萘醌磺酸酯）、18 g的甲醚化三聚氰胺、250 g的丙二醇甲醚醋酸酯、250 g的丙二醇甲醚、3.5 g的道康宁2634、1.5 g的聚乙二醇800，催化剂十二烷基苯磺酸的添加量为500 ppm。
实施例11
100 g的酚醛树脂、30 g的PAC（重氮萘醌磺酸酯）、18 g的甲醚化三聚氰胺、250 g的丙二醇甲醚醋酸酯、250 g的丙二醇甲醚、1.5 g的聚乙二醇400，催化剂十二烷基苯磺酸的添加量为500 ppm。
实施例12
100 g的酚醛树脂、30 g的PAC（重氮萘醌磺酸酯）、18 g的甲醚化三聚氰胺、250 g的丙二醇甲醚醋酸酯、250 g的丙二醇甲醚、1.5 g的聚乙二醇1000，催化剂十二烷基苯磺酸的添加量为500 ppm。
将实施例1-12中各光刻胶的各组分在振荡器上振荡24小时，使各组分相互充分溶解，然后用0.5μm孔径的过滤器过滤两次，得到光刻胶。
测试光刻胶膜的各项性能，测试结果记录在表1中。
表1
| 分辨率/μm | 耐强酸不脱落时间/min | 耐强碱不开裂时间/min | 耐热性/℃ | |
| 实施例1 | 1.5 | 7 | 7 | 120 |
| 实施例2 | 0.7 | 8 | 7 | 115 |
| 实施例3 | 0.3 | 9 | 9 | 125 |
| 实施例4 | 0.35 | 10 | 9 | 125 |
| 实施例5 | 0.35 | 10 | 9 | 125 |
| 实施例6 | 0.40 | 11 | 11 | 125 |
| 实施例7 | 0.35 | 10 | 10 | 130 |
| 实施例8 | 0.35 | 10 | 11 | 130 |
| 实施例9 | 0.40 | 12 | 12 | 130 |
| 实施例10 | 0.35 | 14 | 12 | 135 |
| 实施例11 | 0.35 | 9 | 9 | 130 |
| 实施例12 | 0.45 | 9 | 8 | 125 |
从表1可知，本申请实施例1-12所制备的光刻胶的分辨率小于2μm，耐强酸不脱落时间达到7 min以上，最高可达到14 min，耐强碱不开裂时间达到7 min以上，最高可达到12min，耐热性达到115℃以上，最高可达到135℃，说明采用本申请技术方案所制备的光刻胶膜分辨率好，耐酸碱性能好，耐热性好。
从实施例4-6与实施例3比较可知，当在实施例3的基础上增加全氟聚醚硅烷道康宁2634时，所制备光刻胶膜的耐强酸不脱落时间增加，这可能是由于全氟聚醚硅烷的加入不仅降低了光刻胶膜的表面张力，使酸分子与光刻胶膜的接触能力降低，渗透难度增加，其中的烷氧基还有利于增加光刻胶膜与基体的附着力，从而有利于防止酸分子渗入到光刻胶膜与基材之间，使光刻胶不容易开裂、脱落等。
从实施例7-9与实施例3比较可知，当在实施例3的基础上增加聚乙二醇时，所制备光刻胶膜的耐酸性、耐碱性和耐热性都有所提升，这可能是由于聚乙二醇的添加可在一定程度上降低光刻胶整体的表面张力，利于对基材的浸润，聚乙二醇中的醚键也可以提高胶膜与基材间的附着力，此外，聚乙二醇中的段羟基还会与酚醛树脂中的羟甲基发生反应，或者与酚醛树脂中的羟基形成氢键，从而增加酚醛树脂的韧性，最终使得光刻胶膜的耐酸性、耐碱性、耐热性均有一定程度的提高。
从实施例10与实施例6和实施例9的比较可知，在实施例6的基础上增加聚乙二醇或在实施例9的基础上增加全氟聚醚硅烷道康宁2634均有利于耐酸性和耐热性的提高，这一点也可以从通过以上两段的内容解释。
从实施例11-12与实施例9比较可知，当实施例11选择的为聚乙二醇400时，所制备光刻胶膜的耐酸性和耐碱性下降均较为明显，但耐热性没有影响，这可能是由于较低的分子量对于附着力改善不明显，但由于含有的羟基数目相对增加，可键合的情况增加，有利于提高交联密度，使得耐热性并未降低。当实施例12选择的为聚乙二醇1000时，所制备光刻胶膜的耐酸性、耐碱性和耐热性均下降，这可能是由于分子量增加导致聚乙二醇粘度增加，分散效果变差，而且所含的羟基量相对下降，可键合情况减少，不利于提高胶膜的交联密度，从而使得耐酸性、耐碱性和耐热性均有下降。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1. 一种耐刻蚀的正性光刻胶，其特征在于：包括如下重量份的各组分：
酚醛树脂100份
PAC 10-50份
固化剂5-30份
溶剂450-550份；
所述正性光刻胶还包括100-1000 ppm的催化剂。
2.如权利要求1所述的耐刻蚀的正性光刻胶，其特征在于：所述固化剂为三聚氰胺类固化剂。
3.如权利要求1所述的耐刻蚀的正性光刻胶，其特征在于：所述溶剂为高沸点极性溶剂。
4.如权利要求1所述的耐刻蚀的正性光刻胶，其特征在于：所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、环己酮中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的耐刻蚀的正性光刻胶，其特征在于：所述催化剂为十二烷基苯磺酸、对甲苯磺酸中的一种或两种。
6.如权利要求1所述的耐刻蚀的正性光刻胶，其特征在于：所述正性光刻胶还包括全氟聚醚硅烷2-5份。
7.如权利要求6所述的耐刻蚀的正性光刻胶，其特征在于：所述全氟聚醚硅烷为道康宁2634。
8.如权利要求7所述的耐刻蚀的正性光刻胶，其特征在于：所述正性光刻胶还包括聚乙二醇1-2份。
9.如权利要求8所述的耐刻蚀的正性光刻胶，其特征在于：所述聚乙二醇的分子量为600-800。
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