[发明专利]作为合成酚醛清漆树脂的催化剂的酸性离子交换树脂和由该树脂制得的光刻胶

说明书

发明的背景技术

本发明涉及用酸性离子交换树脂作为催化剂生产具有一致的分子量和非常低的金属含量，特别是低的钠和铁的含量的酚醛清漆树脂的方法，涉及使用这种酚醛清漆树脂制备光敏组合物的方法。本发明进一步涉及用这种光敏组合物涂敷基底的方法和在基底上对这些光敏组合物进行涂敷、成象和显影的方法。

光刻胶被用于在微晶印刷术(microlithography)中，用以生产小型电子元件的方法，例如用于制造计算机芯片和集成电路。通常，在这些方法中首先把光刻胶组合物薄层涂敷到基底材料上，例如用于集成电路的硅片上。然后对涂敷的基底进行烘烤，以蒸发掉光刻胶组合物中的任何溶剂，并把涂层固定到基底上。然后使烘烤过的基底涂层表面受到辐射成影像曝光。

这种辐射曝光在涂层表面的暴露部分引起化学变化。在当今的微晶印刷术方法中，经常用可见光、紫外光(UV)、电子束和X-射线辐射能。在影像曝光后，用显影液处理，以溶解和去除或是基底涂层表面辐射曝光面积、或者未曝光面积。

在生产高密度集成电路和计算机芯片中，金属污染长时间成为问题，经常导致增加瑕玷，产量下降，老化和性能降低。在等离子体方法中，特别是在等离子去胶过程中，当金属，例如钠和铁存在于光刻胶中时，能引起污染。然而在生产过程中基本上克服了这些问题，例如，在高温退火循环过程中，通过使用HCL吸气来除去污染。

由于半导体装置变得很复杂，这些问题变得更为难于克服。当用液体正性光刻胶涂敷硅片然后将其去除时，例如用氧微波等离子体时，半导体元件的性能和稳定性经常降低。当重复等离子去除过程，元件的老化重复发生。已经发现这些问题的基本原因是光刻胶的金属离子污染，特别是钠和铁离子的污染。发现金属含量低于1.0PPm对半导体元件产生负影响。

在液体光刻胶配方中，经常使用酚醛清漆树脂作为聚合粘合剂。典型的，在酸性催化剂存在下，例如乙二酸或马来酐，甲醛和一或多取代的苯酚进行缩合反应生产这种树脂。在生产复杂的半导体元件时，提供金属污染含量低于1.0PPm的酚醛清漆树脂变得非常重要。在去除金属以纯化原材料时，经常去掉了微量的氮碱。由于缺乏氮碱，在高温蒸馏过程中经常发生树脂解聚，使得不能生产酚醛清漆树脂。

有两种类型的光刻胶，即正性和负性光刻胶。当负性光刻胶组合物辐射曝光成象时，经辐射曝光的光刻胶组合物面积变得不易溶于显影液(例如，发生交联反应)，然而没有曝光的光刻胶涂层面积仍相对地易溶于显影液。这样用显影液处理曝光了的负性光刻胶，导致去除光刻胶涂层的未曝光面积，在涂层上产生负象(negative image)，这样，暴露出光刻胶组合物涂敷基底表面下面的希望的部分。

另一方面，当正性光刻胶组合物辐射曝光成象时，经辐射曝光的光刻胶组合物面积变得易溶于显影液(例如，发生重排反应)，然而没有曝光了的光刻胶，相对地不易溶于显影液。这样用显影液处理曝光的正性光刻胶导致去除光刻胶涂层的已曝光面积，在涂层上产生正象，这样暴露出基底表面下面的希望的部分。

显影操作结束后，没有保护的基底部分用蚀刻剂溶液或等离子气体和类似物处理。蚀刻剂或等离子气体蚀刻在显影过程中去除光刻胶涂层的基底部分。保留了光刻胶涂层的基底面积得到保护，这样，在与用于影像辐射曝光的光掩模(photomask)相对应的基底材料上产生了蚀刻图案。以后，在去胶过程中其余的光刻胶涂层的面积也可被去掉。剩下干净的蚀刻了的基底表面。在一些情况下，希望在显影步骤之后和蚀刻步骤之前，加热处理剩余的光刻胶涂层，以提高其对下面基底的粘合性和对蚀刻溶液的抗性。

现在正性光刻胶组合物比负性光刻胶优越，因为前者一般具有较好的分辨能力和图案转移特性。光刻胶分辨率定义为：在曝光和显影后，光刻胶能从光掩模转移到具有高度成象敏锐度(edge acuity)的基底上的最小特性(feature)。在许多当今的生产应用中，需要光刻胶分辨率小于1微米。另外，人们希望显影了的光刻胶壁轮廓相对于基底接近垂直。光刻胶涂层的已显影和未显影面积的分界线把准确的掩模影象的图案翻拍到基底上。现有技术的说明