光刻胶组合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及光刻胶技术领域，尤其是涉及一种光刻胶组合物及其制备方法和应用。光刻胶组合物，主要由按重量份数计的如下组分制成：成膜树脂20～40份、四苯基乙烯衍生物5～20份、交联剂2～20份、光敏剂0.5～20份和溶剂；所述四苯基乙烯衍生物为含羟基取代的四苯基乙烯类化合物；所述交联剂包括含有硝基的重氮树脂。本发明专利技术采用具有上述结构的四苯基乙烯衍生物结构与特定交联剂配合使用，四苯基乙烯衍生物具有一定的刚性，保证了光刻胶产品的高稳定性能；同时硝基的吸电子作用使重氮苯基发生异裂产生大量二苯胺阳离子，与四苯基乙烯衍生物结构上的羟基亲核基团反应交联，保证了热稳定性能、提高了膜层与衬底的附着力以及延长存储时间。

【技术实现步骤摘要】
光刻胶组合物及其制备方法和应用
本专利技术涉及光刻胶
，尤其是涉及一种光刻胶组合物及其制备方法和应用。
技术介绍
光刻胶用于光刻法制造微电子器件，如制造计算机芯片和集成电路等。其一般需要经过在衬底材料如硅片、蓝宝石片等表面涂覆一层均匀的光刻胶，然后将其烘烤以蒸发去除胶中的溶剂，接着进行曝光，使光刻胶中的主要成分在光照下发生反应改变成分结构及其在显影液中的溶解速度，随后经过显影实现掩膜图形在衬底上的转移，形成需要的光刻图形，最后进行后烘坚膜以提高光刻胶在刻蚀工艺中的耐温性能及耐蚀刻性能。现有常见的i线光刻胶用主要原料树脂为酚醛树脂、重氮树脂等，其通常热稳定性能差，致使其存储期限短，应用范围都比较低端比较小。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种光刻胶组合物，以解决现有技术中存在的热稳定性差的技术问题。本专利技术的第二目的在于提供上述光刻胶组合物的制备方法，该方法操作简单，条件温和，适合大规模生产。本专利技术的第三目的在于提供上述光刻胶组合物在光刻法制造微电子器件中的应用。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：光刻胶组合物，主要由按重量份数计的如下组分制成：成膜树脂20～40份、四苯基乙烯衍生物5～20份、交联剂2～20份、光敏剂0.5～20份和溶剂；其中，所述四苯基乙烯衍生物为含羟基取代的四苯基乙烯类化合物；所述交联剂包括含有硝基的重氮树脂。本专利技术采用具有上述结构的四苯基乙烯衍生物结构，具有一定的刚性，玻璃化温度高，热稳定性好，保证了光刻胶产品的高稳定性能。同时配合特定的交联剂，利用含硝基的重氮树脂在曝光时，由于硝基的吸电子作用使重氮苯基发生异裂产生大量二苯胺阳离子，与四苯基乙烯衍生物结构上的羟基亲核基团反应交联，保证了热稳定性能、提高了膜层与衬底的附着力以及延长存储时间。在本专利技术的优选实施方式中，所述含羟基取代的四苯基乙烯类化合物选自结构式(I)中所示化合物的一种或多种，所述结构式(I)如下：R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12各自独立的选自H、羟基或甲氧基，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中至少含有一个羟基。在本专利技术的优选实施方式中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中至少含有两个羟基，优选至少含有三个羟基，更优选至少含有四个羟基。在本专利技术的优选实施方式中，R1、R2和R3中含有至少一个羟基，R4、R5和R6中含有至少一个羟基，R7、R8和R9中含有至少一个羟基，R10、R11和R12中含有至少一个羟基。采用上述结构的四苯基乙烯衍生物，能够有效提高光刻胶组合物在光作用下的交联程度，提高抗蚀性能等。如在不同实施方式中，四苯基乙烯衍生物的用量可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份等等；优选的，四苯基乙烯衍生物的用量为10～20份。在本专利技术的优选实施方式中，所述含有硝基的重氮树脂的结构式如下：其中，n为5～100之间的整数，R13为氢、甲基或乙基，R14为氢、甲基或甲氧基，X为六氟磷酸根或磺酸根。在本专利技术的具体实施方式中，所述磺酸根包括对甲苯磺酸根和十二烷基磺酸根中任一种。在本专利技术的优选实施方式中，所述n为6～10之间的整数。如在不同实施方式中，所述n可以为6、7、8、9或10等。如在不同实施方式中，交联剂的用量可以为2份、5份、8份、10份、12份、15份、18份、20份等等；优选的，交联剂的用量为5～15份。在本专利技术的具体实施方式中，所述成膜树脂包括酚醛树脂、聚乙烯醇缩醛树脂中的任一种或多种。如在不同实施方式中，成膜树脂可以采用线性酚醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛邻苯二甲酸酯、聚乙烯丁醛马来酸酯等中的任一种或多种，但不局限于此。成膜树脂的用量可以为20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份、38份、40份等等。在本专利技术的具体实施方式中，所述光敏剂为重氮盐类光敏剂、铵盐类光敏剂、碘鎓盐类光敏剂、锍盐类光敏剂、鏻盐类光敏剂、鉮盐类光敏剂、氧鎓盐类光敏剂、卤代有机化合物类光敏剂、醌二叠氮化合物类光敏剂、二(磺酰基)重氮甲烷化合物类光敏剂、砜化合物类光敏剂、有机酸酯化合物类光敏剂和有机酸酰亚胺化合物类光敏剂中的任一种或多种。如在不同实施方式中，光敏剂的用量可以为0.5份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、12份、15份、18份、20份等等；优选的，光敏剂的用量为1～6份。在本专利技术的具体实施方式中，所述溶剂包括丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚醋酸酯、乳酸乙酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚和二甘醇中的任一种或多种。本专利技术的溶剂选择范围广，适应性好。在本专利技术的优选实施方式中，溶剂的用量为30～90份。本专利技术的光刻胶组合物为负性光刻胶组合物。在光的作用下，发生交联，形成不溶性的网状结构，起到抗蚀作用。本专利技术还提供了上述光刻胶组合物的制备方法，包括如下步骤：各组分混合溶解后，过滤得到光刻胶组合物。在本专利技术的具体实施方式中，采用0.02μm或0.02μm以下孔径的过滤器进行过滤。其中，过滤器可以为滤膜。本专利技术还提供了上述光刻胶组合物在光刻领域中的应用。具体的，所述光刻胶组合物的光刻工艺，包括如下步骤：将所述光刻胶组合物涂于预处理基片上，干燥，紫外光曝光后浸泡显影、定影后烘坚膜。本专利技术的光刻胶组合物形成的坚膜，在高温条件下，结构稳定不坍塌，具有优异的耐温性能和耐蚀刻向。在本专利技术的具体实施方式中，所述浸泡显影的液体为碱性水溶液。更优选的，所述碱性水溶液包括四甲基氢氧化铵的水溶液、氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液或氢氧化铵水溶液中的一种或多种。更优选的，所述碱性水溶液为2.38wt％的四甲基氢氧化铵的水溶液。在本专利技术的具体实施方式中，采用去离子水定影处理。在本专利技术的具体实施方式中，所述干燥的温度为100～110℃，所述干燥的时间为60～180s。在本专利技术的具体实施方式中，所述紫外光为g线紫外光或i线紫外光，优选为i线紫外光。更优选的，所述曝光剂量为80～120mJ/cm2。在本专利技术的具体实施方式中，所述显影温度为25±5℃，所述显影的时间为60～90s。在本专利技术的具体实施方式中，所述烘坚膜的温度为120～130℃，所述烘坚膜的时间为2～3min。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的光刻胶组合物，配合使用特定的四苯基乙烯衍生物结构和含硝基的重氮树脂，能够提高所述光刻胶组合物的耐热性和耐蚀性，延长了存储时间；(2)本专利技术的光刻胶组合物的制备方法简单，可重复性好，保证了光刻胶组合物产品的高稳定性；(3)本专利技术的光刻过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光刻胶组合物，其特征在于，主要由按重量份数计的如下组分制成：/n成膜树脂20～40份、四苯基乙烯衍生物5～20份、交联剂2～20份、光敏剂0.5～20份和溶剂；/n其中，所述四苯基乙烯衍生物为含羟基取代的四苯基乙烯类化合物；/n所述交联剂包括含有硝基的重氮树脂。/n

【技术特征摘要】
1.光刻胶组合物，其特征在于，主要由按重量份数计的如下组分制成：
成膜树脂20～40份、四苯基乙烯衍生物5～20份、交联剂2～20份、光敏剂0.5～20份和溶剂；
其中，所述四苯基乙烯衍生物为含羟基取代的四苯基乙烯类化合物；
所述交联剂包括含有硝基的重氮树脂。


2.根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述含羟基取代的四苯基乙烯类化合物选自结构式(I)中所示化合物的一种或多种，所述结构式(I)如下：



R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12各自独立的选自H、羟基或甲氧基，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中至少含有一个羟基。


3.根据权利要求2所述的光刻胶组合物，其特征在于，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中至少含有两个羟基，优选至少含有三个羟基，更优选至少含有四个羟基。


4.根据权利要求2所述的光刻胶组合物，其特征在于，R1、R2和R3中含有至少一个羟基，R4、R5和R6中含有至少一个羟基，R7、R8和R9中含有至少一个羟基，R10、R11和R12中含有至少一个羟基。


5.根据权利要求2-4任一项所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述四苯基乙烯衍生物的用量为10～20份。


6.根据权利要求1-4任一项所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述含有硝基的重氮树脂的结构式如下：

其中，n为5～100...

【专利技术属性】
技术研发人员：向容，刘聘，周元基，
申请(专利权)人：潍坊星泰克微电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37