[发明专利]一种光刻胶用线性酚醛树脂及其制造方法

说明书

本发明公开了一种光刻胶用线性酚醛树脂及其制造方法：（1）酚类和醛类的反应摩尔比0.5~0.95：1，（2）酸类催化剂为在200℃下易降解的有机酸羧酸之类的弱酸，其使用量相对于酚类0.1~5wt%，（3）氮气从反应容器底部进入反应容器内，（4）在持续通氮气的条件下，进行投料、缩合反应、常压蒸馏反应，（5）在减压蒸馏的过程中，向反应溶液内持续滴加纯水，通过气相色谱法判断反应终点；与以往的光刻胶用线性酚醛树脂的制造方法相比，本发明的制造方法能够获得高软化点、低酚类单体、色度低的光刻胶用线性酚醛树脂。

技术领域

本发明具体涉及一种光刻胶用线性酚醛树脂及其制造方法。

背景技术

邻重氮萘醌化合物（以下简称DNQ）;②成膜树脂,线性酚醛树脂;③添加剂及溶剂组成。DNQ的不同会导致光刻胶的曝光波长有所不同。因此该系正胶按曝光波长的不同又分为宽谱、G线(436nm)和I线(365nm)胶。 随着电子工业到高速发展，半导体元件对拥有高分辨能力到紫外正型光刻胶的需求迅速增长。紫外正型光刻胶是指经紫外光(300-450nm)通过掩膜版照射后,曝光区胶膜发生光分解或降解反应,性质发生变化溶于显影液,未曝光区胶膜则保留而形成正型图像的一类光刻胶。在这类光刻胶中,邻重氮萘醌-线性酚醛树脂系紫外正型光刻胶在电子工业中应用最多,是目前电子工业中使用最多的胶种之一。邻重氮萘醌-线性酚醛树脂系紫外正型光刻胶(以下简称正胶),主要由①感光剂,

正胶在曝光前，DNQ是一种强烈的溶解抑制剂，降低树脂的溶解速度。在紫外曝光后，DNQ在光刻胶中化学分解，成为溶解度增强剂，大幅提高显影液中的溶解度因子至100或者更高。这种曝光反应会在DNQ中产生羧酸，它在显影液中溶解度很高。正性光刻胶具有良好的对比度，所以生成的图形具有良好的分辨率。

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。由此可见在所有工序中烘烤的重要性。如果烘烤不足，减弱光刻胶的强度，降低针孔填充能力，降低与基底的黏附能力；如果烘烤过度，引起光刻胶的流动，使图形精度降低，分辨率变差。

通常用于正胶的线性酚醛树脂的软化点越高，此类光刻胶的耐热性越好，产生的影像的分辨率也相对越高。

所以提高正胶的成膜树脂的软化点通常是解决含线性酚醛树脂的光刻胶的分辨率降低的方法之一。但是当提高线性酚醛树脂的软化点时，必须不伴随有下述变化：在已曝光和未曝光部分灯光刻胶膜之间在显影时。特便是使用含水显影液显影时，在溶解速度的差异上有显著减小；在成膜特性和膜的抗蚀性能方面的显著改变。

通常的线性酚醛树脂的制备方法是由酚和甲醛经酸催化的缩合反应生成的聚合物的复杂混合物。但是此类含线性酚醛树脂的正胶不具有高的耐热性，原因是此类线性酚醛树脂中含有大量酚类单体残留。

为了解决树脂中存在的大量酚类单体，在美国专利4368299中，线性酚醛树脂被推荐用作环氧树脂的硬化剂。当用作硬化剂时，酚醛树脂参与交联反应，其中的大量酚类单体及低聚体与环氧树脂产生交联反应，大大降低了酚类单体的含量，但是却使组合物的溶解性也大大降低。当用于正胶时，线性酚醛树脂不参与光刻胶的化学过程和曝光，使抗蚀膜组合物变得更加可溶。

在中国专利1166710C中，采用通过在树脂液面下强制水蒸汽蒸馏法去除未反应的酚类单体，虽然此法大大降低了酚类单体，但是由于水蒸气中含有大量氧气，会将树脂中的部分酚氧化成醌，使树脂的颜色加深，造成用此类酚醛树脂树脂制成的光刻胶的感光性降低

因此，本发明要解决的课题在于提供一种高软化点、低酚类单体、色度低的光刻胶用线性酚醛树脂及其制备方法。

本发明人为了解决上述课题而反复进行了深入研究，结果发现，使用甲酚、多取代酚或任意别的酚与甲醛或任意别的醛通过在氮气保护下缩合反应、蒸馏反应可以制备具有高软化点、低酚类单体、色度低的线性酚醛树脂，可在高分辨率正性光刻胶中使用。

发明内容