【摘要】：采用四羟基二苯甲酮作为接枝化母体，与2,1,4-重氮萘醌磺酰氯进行酯化，合成了正性光致抗蚀剂重氮萘醌磺酸酯-酚醛树脂，最佳曝光时间为60S，分辨率为15u。 【关键词】光致抗蚀剂 感光度 重氮萘醌磺酸酯-酚醛树脂
【简介】在半导体器件和集成电路制造中，要在硅片等材料上获得一定几何图形的抗蚀保护层，是运用感光性树脂材料在控制光照（主要是UV光）下，短时间内发生化学反应，使得这类材料的溶解性、熔融性和附着力在曝光后发生明显的变化；再经各种不同的方法显影后获得的。这种方法称为“光化学腐蚀法”，也称为“光刻法”。这种作为抗蚀涂层用的感光性树脂组成物称为“光致抗蚀剂”（又称光刻胶）。 按成像机理不同，光致抗蚀剂可分为负性光致抗蚀剂和正性光致抗蚀剂：（1）负性光致抗蚀剂：在紫外光照射下，光刻胶中光照部分发生交联反应，溶解度变小，用适当溶剂即可把未曝光的部分显影除去,在被加工表面形成与曝光掩膜相反的图像，因此称为负性光致抗蚀剂。
（2）正性光致抗蚀剂：在紫外光照射下，光刻胶的光照部分发生分解，溶解度增大，用适当溶剂可以把光照部分显影除去，即形成与掩膜一致的图像，因此称为正性光致抗蚀剂。如图所示
20世纪30年, 德国卡勒公司的Oskar Süss首先发现了重氮萘醌系感光化合物。它是以2,1,5或2,1,4重氮萘醌磺酰氯为代表的重氮萘醌化合物与含羟基的高分子或小分子进行酯化后得到的感光化合物。由于其具有感光范围宽, 从i-线(感光波长: 365nm)到g-线(感光波长: 436n
m) 都有较高的分光感度,尤其是与形酚醛树脂或酚树脂配合, 具有稀碱水显影, 显影宽高, 操作方便，储存稳定性好等优点，使得重氮萘醌系感光材料在20世纪60年代后广泛应用于印刷PS版感光剂及集成电路加工光致抗蚀剂。至今仍普遍使用的g-线和i-线光致抗蚀剂都主要采用重氮萘醌系感光体系。
重氮萘醌磺酸酯-酚醛树脂体系正性光致抗蚀剂的成像原理：感光涂层受紫外光照射后曝光区的重氮萘醌磺酸酯发生光解，放出N2形成烯酮，烯酮遇水形成茚酸而易溶于稀碱水。由此通过稀碱水显影便得到了在未曝光区抗蚀膜保留的正型图形。以2,1,4－重氮萘醌磺酸酯为例，其成像原理如图所示：
本实验采用四羟基二苯甲酮作为接枝化母体，与2,1,4－重氮萘醌磺酰氯进行酯化，合成感光化合物。之后再与线性酚醛树脂—BTB24配合，溶于乙二醇乙醚，再加入少量添加剂，制得酚醛树脂-重氮萘醌磺酸酯正性抗蚀剂。将其涂布于铝版基上，烘干，曝光，显影。
【实验部分】
1主要仪器
常用玻璃仪器；电子天平；恒温磁力搅拌器，81-2型，上海司乐仪器厂；循环水泵；干燥箱；显微熔点仪，；傅里叶红外光谱仪，匀胶台，烘胶台，碘镓灯；ＰＳ版测试条；光学显微镜。
2 试剂
2,1,4重氮萘醌磺酰氯
四羟基二苯甲酮，丙酮，三乙胺，乙二醇乙醚，染料，硅酸钠，氯化氨，盐酸。
2,1,4-重氮萘醌磺酰氯 | 1.62 | 270.69 | 0.006 | 3 | 146 | |
四羟基二苯甲酮 | 0.49 电子放大镜>高铬铸铁 | 246.22 | 0.002 | 1 | 198~200 | |
物质 | 质量/g或ml | 分子量 | mol数 | mol比 | Mp/0C | Bp/0C |
丙酮 | 17ml | 58.08 | 磁动力 | | -94.9 | 程控电压衰减器56.53 |
三乙胺 | 0.64 | 101.19 玻璃抛光的方法 | | | -114.8 | 89.5 |
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【步骤】
1.感光剂的合成
称取2,1,4－重氮萘醌磺酰氯1.62g(0.006mol)、四羟基二苯甲酮0.4912g (0.002mol)于100mL单口烧瓶中，再加入17mL丙酮，室温下搅拌使其溶解再加入1.5mL水。装上衡压漏斗，逐渐滴入与2,1,4－重氮萘醌磺酰氯等当量的三乙胺（0.64g+7滴，过量5％溶于6mL丙酮），滴加时间持续0.5h左右。滴加完毕后，用薄层谱观察反应进行的情况，继续搅拌反应，再用薄层谱观察反应进行的情况，至酰氯基本反应完。（现象是从）反应结束后，将反应溶液搅拌下倒入100毫升蒸馏水中，加入适量氯化氨固体并溶解，促使反应产物析出，过滤，产物少量水洗三遍，40-50℃干燥至恒重，得到黄固体。整个实验过程需要在黄光下或避光下进行。
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