[发明专利]一种光刻胶组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光刻技术领域，涉及一种光刻胶组合物及其制备方法。

背景技术

光刻胶又称光致抗蚀剂，是由感光树脂、光敏剂和溶剂等组成的光敏感混合物，其在紫外光光束照射下，能够发生交联固化或者降解反应。在集成电路、液晶显示、太阳能光伏、微机电系统等电子领域有着广泛的应用。

半导体集成电路具有非常细微的结构，通常通过如下方法制造微型电路：将光致抗蚀剂附着在基片或导电薄膜上沉积一层光刻胶薄膜，然后将光致抗蚀剂曝光并显影形成特定图案，再通过溅射、刻蚀或电镀等工艺就可以获得精密的电子或半导体电路结构。

为了获得高均匀性的光刻胶薄膜，多采用旋转涂胶工艺，但是绝大部分光刻胶会因旋转涂胶时的离心力被甩出晶圆或导电薄膜表面，通常光刻胶的利用率只有10％左右，废弃的光刻胶由于被污染等原因很难被重复利用，造成了极大的资源浪费，并且光刻胶中含有多种有机溶剂，如乳酸乙酯、丙二醇单甲醚醋酸酯、乙酸丁酯、N-甲基吡咯烷酮、二甲苯等，会对环境和人体健康造成较大的损害。

如果能够提高光刻胶的利用率，并且降低有机溶剂的使用量和挥发量，减少挥发性有机物(VOCs)排放，就能够给企业带来巨大的经济效益和社会效益，并为环境保护做出有益贡献。因此开发一种非有机溶剂体系，绿色环保，并且不使用传统旋涂工艺就能够在基材上形成均匀良好光刻胶薄膜的光刻胶组合物是目前亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻胶组合物及其制备方法，旨在克服目前光刻胶组合物利用率低，有机溶剂污染大的缺点，开发一种非有机溶剂体系，绿色环保，并且不使用传统旋涂工艺就能够在基材上形成均匀良好光刻胶薄膜的光刻胶组合物。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光刻胶组合物，包括以下组份：具有聚合活性和光学活性的碱溶性树脂；至少含有两个不饱和双键且具有光学活性的低聚物(由10-20个重复单元所组成的分子量小于2000的聚合物)或单体；光敏剂；非离子型或阳离子型表面活性剂；热阻聚剂；助剂；溶剂。利用该光刻胶组合物制备的光刻胶电镀液可以利用电沉积技术在导电基材上成膜，充分提高了光刻胶的利用效率，减少了废弃物的排放，有效节约光刻工艺的成本，达到节能增效的目的。

进一步的，所述光刻胶组合物中各组份按质量百分比计配比如下：碱溶性树脂20％-40％；低聚物或单体5％-30％；光敏剂0.5％-10％；表面活性剂2％-4％；热阻聚剂0.1％-0.2％；助剂1％-5％；溶剂20％-50％。其中，所有组分的化合物均为电子级别，没有金属离子杂质污染。申请人通过大量的试验发现，如果所述低聚物或单体的含量少于5％，会由于感光树脂的低度固化，从而使图案形成困难；如果所述低聚物或单体的含量大于30％，则会高度固化，从而使得图像的解像性变差。如果光敏剂的含量小于0.5％，光刻胶光敏感度差，图案线性差；如果光敏剂的含量大于10％，光刻胶会高度固化，显影性能差，并且光刻胶难以储存，其中，光敏剂的质量占比优选为2-4％。

进一步的，所述碱溶性树脂的分子量为1000-100000。申请人经过大量试验发现，如果所述碱溶性树脂的分子量小于3000，电沉积成膜后硬度高，会对基材的粘附性能变差；如果分子量大于20000，粘度增加，会导致难以形成均匀的电沉积薄膜，因此，所述碱溶性树脂的分子量优选为3000-20000。

进一步的，所述碱溶性树脂选自丙烯酸、丙烯酸酯改性的氨基环氧树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯改性丙烯酸酯、聚醚氨基丙烯酸酯树脂、丙烯酸酯酚醛树脂和聚酰亚胺树脂中的一种或多种组合。

进一步的，所述低聚物或单体的分子量为100-2000，优选为150-1000。

进一步的，所述低聚物或单体选自二丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯、异戊四醇四丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苄酯、环氧丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯和有机硅改性丙烯酸酯树脂中的一种或多种组合。

进一步的，所述光敏剂选自安息香类光敏剂、二苯甲酮类光敏剂、蒽醌类光敏剂、酰基磷氧化物、偶氮二异丁腈(AIBN)、1，2-二叠氮醌-4-磺酸酯、1，2-二叠氮-5-磺酸酯、1，2-二叠氮醌-6-磺酸酯和N-乙酰-4-硝基萘胺中的一种或多种组合。