[发明专利]借助低温液面下强制水蒸汽蒸馏法分离可溶可熔酚醛树脂

说明书

本发明涉及生产水不溶性、含水碱溶性成膜可溶可熔酚醛树脂的方法本发明还涉及制备适用于正性光刻胶组合物的光敏组合物的方法。此外，本发明涉及用这些光敏组合物涂敷基底的方法，以及在基底上对这些光敏混合物进行涂敷、成象和显影的方法。

光刻胶组合物被用于生产小型电子元件(如生产计算机芯片和集成电路)的微石板印刷术方法。通常，在这些方法中首先把光刻胶组合物的薄层涂敷膜用于基底材料(如用于制造集成电路的硅片)。然后烘烤有涂层的基底以蒸发光刻胶组合物中的所有溶剂和把涂层固定于基底上。随后使烘烤过的有涂层的基底表面受到辐射成影像曝光。

这种辐射曝光在有涂层的表面的外露面积上引起化学变化。现在，通常用于微石板印刷术方法的辐射种类是可见光，紫外(UV)光，电子束和X-射线辐射能。在成影像的曝光后，用显影液处理有涂层的基底，以溶解和除去基底上有涂层表面的辐射曝光面积或未曝光面积。

存在两类光刻胶组合物：负性与正性。当负性光刻胶组合物以成影像方式受到辐射时，该组合物的辐照面积溶于显影剂溶液(例如发生交联反应)的能力减弱，而未曝光的光刻胶涂层对该溶液保持较高的可溶性。因此，用显影剂处理经过曝光的负性光刻胶可以脱除光刻胶涂层中未曝光区域并且在涂层中产生负象。这样该方法便使得其上面沉积有光刻胶组合物的基底表面的所需部分暴露出来。

另外，当正性光刻胶组合物以成影像方式被暴露于辐射时，则该光刻胶组合物中暴露于辐射的区域会更易溶于显影剂溶液(例如发生重排反应)。那些未曝光区域对于该显影剂溶液保持较低的可溶性。这样，用显影剂处理经过曝光的正性光刻胶可以脱除光刻胶涂层中曝光区域并且在涂层中产生正象。同样，使处在下面的基底表面的所需部分暴露出来。

显影操作完成后，可以用基底蚀刻剂溶液或等离子体气体等处理目前部分未得到保护的基底。蚀刻剂溶液或等离子气体蚀刻其上面的光刻胶涂层在显影期间被脱除的基底部分。其上仍保留有光刻胶涂层的基底区域得到保护。这样在该基底材料上形成与用于以成影像方式辐射曝光的光掩模对应的蚀剂图案。此后，可以在汽提操作期间脱除抗光蚀涂层的残余部分，剩下清洁的蚀剂基底表面。在某些情况下，有必要在显影步骤之后与蚀刻步骤之前热处理残余的光刻胶层以便提高其与下面的基底的粘合能力及其耐蚀刻溶液性。

正性光刻胶组合物目前比负性光刻胶组合物受欢迎，其原因在于前者在分辨率与图案变换能力方面优于后者。光刻胶的分辨率被定义为在曝光与显影后光刻胶组合物能够由光掩模转移至具有高度的图象边缘敏锐度的基底的最小特征。在目前的许多制造应用场合，光刻胶的分辨率需为约1μm或小于1μm。此外，几乎总是需要已显影的光刻胶壁外形近乎垂直于基底。这种已显影的光刻胶涂层与其未显影部分之间的区别表现为蒙罩影象的确定图案转移至基底。

本发明涉及通过苯酚与甲醛缩合而成的水不溶性、含水碱溶性成膜可溶可熔酚醛树脂的分离方法，采用低温(100-160℃、优选105-150℃、以110-140℃为最佳)液面下强制水蒸汽蒸馏进行该分离过程以制成这类成膜可溶可熔酚醛树脂，本发明还涉及它们在光刻胶组合物中的应用方法。本发明还涉及含有水不溶性、含水碱溶性成膜可溶可熔酚醛树脂与光敏剂的正性光刻胶的生产方法，及其将该光刻胶应用于生产半导体装置的方法。

本发明提供一种通过在酸性催化剂存在下在适宜的有机反应溶剂或该有机溶剂混合物中缩合一种或多种甲基酚与甲醛制备水不溶性、含水碱溶性、成膜可溶可熔酚醛树脂以及采用低温(100-约160℃)液面下强制水蒸汽蒸馏分离该可溶可熔酚醛树脂的方法。

本发明还提供正性光刻胶组合物的制备方法，其中包括：

a)在酸性催化剂存在下在适宜的有机溶剂中或有机溶剂混合物中缩合一种或多种甲基酚与甲醛，从而得到水不溶性、含水碱溶性成膜可溶可熔酚醛树脂，在100-160℃采用低温液面下强制水蒸汽蒸馏分离可溶可熔酚醛树脂；

b)混合下列组分：1)其数量足以对光刻胶组合物产生均匀的光敏作用的光敏组分2)其数量足以形成基本上均匀的光刻胶组合物的处于光刻胶组合物中的可溶可熔酚醛树脂和3)适宜的光刻胶溶剂。

本发明还提供通过用正性光刻胶组合物涂敷适宜基底而在基底上形成光刻胶影像来生产半导体装置的方法，其中包括：

a)在酸性催化剂存在下在适宜的反应溶剂或溶剂混合物中缩合一种或多种甲基酚与甲醛，从而得到水不溶性，含水碱溶性成膜可溶可熔酚醛树脂，在100-约160℃采用低温液面下强制水蒸汽蒸馏分离可溶可熔酚醛树脂；

b)混合下列组分：