[发明专利]一种高耐热化学增幅型光刻胶树脂及其光刻胶组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种高耐热化学增幅型负胶的成膜树脂及使用该树脂的光刻胶组合物，其包含一种改性的碱可溶酚醛环氧树脂、产酸剂、光吸收剂、酸致聚合单体及其它助剂等。该组合物最大吸收在328nm左右，使用i-line，KrF光源曝光，解析度高，可用于集成电路(IC)、平板显示器(FPD)等精细图形制作工艺，属于微电子化学领域。

背景技术

光刻胶组合物大量用于集成电路(IC)、平板显示器(FPD)等精细图形制作工艺中，如用于制造LED芯片金属导电电极。通常，使用微影法实现规模化生产，该方法包括在基底涂布对活性射线比较敏感的光致抗蚀剂，以在基片上形成薄膜有选择性地保护抗蚀剂下面的基片，烘干抗蚀剂以蒸发溶剂，形成干膜，经过活性射线有紫外(UV/Deep-UV)、X-ray和电子束等辐射光源曝光后，再使用显影液来显影，完成显影工序的基板再以腐蚀液蚀刻，并移除剩余的光抗蚀剂层，从而获得良好的图像。

集成电路(IC)、平板显示器(FPD)技术发展趋势使其对光刻胶的要求越来越高，因此更高能量，更短波长的辐射光源被提出来，同时还诞生一个新的不同于Novolak/DNQ光刻胶体系，即采用酸催化、具有化学放大效果的所谓化学增幅型体系，首款化学增幅性光刻胶于1983年被IBM的一个研究小组发现，随后关于其成像机理的研究也逐渐被解密出来。

化学增幅型光刻胶包含负性胶和正性胶。两者成像机理不同，增幅光刻胶都属于酸催化链式促发式反应，产酸剂作为催化剂或叫光引发剂在光照下产生大量强酸氢离子，树脂在强酸氢离子的催化下脱去保护基团变得碱可溶(正性)或者树脂在强酸氢离子催化下与交联剂反应变得碱不可溶(负性)或者树脂在强酸氢离子催化下自交联变得碱不可溶(负性)。具体地，正性化学增幅性光刻胶胶由碱不可溶树脂(含有保护基团的羟基苯乙烯树脂，丙烯酸树脂、共聚树脂等)，产酸剂(PAG)，添加剂如溶解抑制剂(或者叫溶解速率反差增强剂，淬灭剂)等组成，产酸剂作为催化剂或称光引发剂在光照下产生大量强酸氢离子，树脂在强酸氢离子的催化下脱去保护基团，脱去保护基团的树脂裸露出大量酚羟基，获得碱溶能力。负性化学增幅性光刻胶通常由一种碱可溶树脂、酸产生剂(PAG)、酸致聚合单体(Crosslinker)，添加剂所组成，PAG在曝光区域产生酸经PEB处理分散开来，酸解离的不稳定PAG强酸H+离子作为催化剂，使得交联单体与树脂发生交联反应，即使受光照部分固化，因此化学增幅型负胶的交联单体可以扩展到树脂的侧链，使原来碱可溶的树脂呈网状结构，变得碱不可溶。

发明内容

本发明涉及一种化学增幅型光刻胶树脂及其组合物，它的感光范围在300nm～400nm，最大吸收在328nm左右，可用i-line，KrF光源曝光，它包含i)一种在碱性水溶性显影液中可迅速溶解和包含至少一种酸不稳定基团的成膜树脂，改性的碱可溶酚醛环氧树脂ii)一种在射线照射下可产生强酸如硫酸、氢碘酸、盐酸的产酸化合物，iii)一种用于减弱产酸剂产酸作用的光吸收剂，iiii)一种在酸及辅助加热作用下迅速与成膜树脂交联的聚合单体，将上述组分以及必要的助剂溶于有机溶剂即得到化学增幅型负性光刻胶。如i所述该光刻胶所用成膜树脂至少由三种树脂共聚合成得到。

本发明中碱可溶酚醛环氧树脂的主体部分可以由单种酚或者多种酚的混合物与醛或醛类如福尔马林制备而来。

可用于制备成膜树脂的酚有邻甲酚、间甲酚、对甲酚、2，3-二甲酚、2，4-二甲酚、2，5-二甲酚、2，6-二甲酚、3-4二甲酚、3，5-二甲酚、2，3，4-三甲酚、2，3，5-三甲酚、2，4，5-三甲酚、3，4，5-三甲酚、、亚甲基双酚、对甲氧基酚、对丁氧基酚、苯酚、对甲苯酚、间二苯酚、对乙苯酚、间乙苯酚、儿茶酚，对异丙苯酚、萘酚等，这些酚可以单独使用，也可以几种组合作为混合物使用，将这些酚组合起来使用通常可以获得优良的性能，比如间甲酚和对甲酚以不同的比例混合，可获得性能各异的树脂，本发明所设计的树脂优选的间甲酚、对甲酚、间苯二酚比例为6/2/2和7/1/2两种。

可用于制备成膜树脂的醛有甲醛(福尔马林)、乙醛、苯甲醛、苯乙醛、苯丙醛、辛醛、壬醛、癸醛、十一醛、月桂醛(十二醛)、十三醛、肉豆蔻醛(十四醛)、甲基己基乙醛、甲基辛基乙醛、甲基壬基乙醛、三甲基己醛、四甲基己醛、反-2-己烯醛、2-壬烯醛、反-4-癸烯醛、十一烯醛、壬二烯醛，发明所设计的树脂优选的醛为甲醛。