电－ｆ专用化学品高新技术与市场研讨会论文集正胶光敏剂的合成研究顾奇蒋振华中日合资苏州瑞红电子化学品有限公司２１５１２８【摘要】从高纯电子级产品的工业化的角度出发，通过对不同条件下ＰＡＣ合成和提纯，研究各种影响因素对光敏剂质量影响程度，寻找规律；并在此基础上选择相对较容易实现的生产路线。【关键词】光敏剂；酯化度；金属离子１概述光刻胶是进行微细图形加工、集成电路和液晶显示器制造过程中的一种关键化学品，可分为正胶（曝光显影后形成的图形和掩模一致）和负胶（曝光显影后形成的图形和掩模相反）。不管正胶还是负胶，一般都是由溶剂、成膜材料、光敏剂和添加剂组成，其中光敏剂（ＰＡＣ）是比较重要的组分，提供光刻胶的感光性能，并对留膜率、分辨率、贮存稳定性等有直接的影响。目前广泛应用于制造ＴＮ、ＳＴＮ型液晶显示器用正胶的光敏剂来讲，大都是重氮萘醌的磺酰氯（主要是２．１．５．磺酰氯或２．１．４一磺酰氯）和多羟基化合物（主要是三羟基二苯甲酮或四羟基二苯甲酮）的酯化物，感光波长大约在３１０ｎｍ～４５０ｎｍ之间，比较典型的正胶光敏剂是三羟基二苯甲酮的２．１．５酯。本文就这一种光敏剂的合成技术、质量控制等进行阐述，旨在通过对该光敏剂的研究为电子级产品的工业化提供准备。２光敏剂的合成ＰＡＣ的合成方法一般是通过将２．１．５磺酰氯和三羟基二苯甲酮溶于一种或多种溶剂，在一定的温度下滴加催化剂（一般是Ｎａ２Ｃ０３、三乙胺、吡啶、ＮａＯＨ等缚酸剂），然后将反应产物冲入纯水中析出产物，过滤、清洗、烘干即可。目前广泛使用的正胶光敏剂并不是单一的化合物，而是不同比例酯化物的混合物（见图１），酯化度不同，则应用特性，如感光灵敏度、留膜率、分辨率、显影性能及贮存稳定性等都不一样。如酯化度低的ＰＡＣ，可能会有比较好的显影性能及贮存稳定性，而感度、留膜率和分辨率都不高；提高三酯化物的比例，对提高留膜率、和分辨率有益，但显影性能和贮存稳定性下降；所以控制和平衡ＰＡＣ中不同酯化度产物的比例非常重要，直接影响ＰＡＣ以至光刻胶的应用性能。在合成中，影响到最终产品的组成的因素很多，一般通１４３电子专图化学矗｛Ｉ高新技术ｓ南场研讨会论文集过控制配比确定平均酯化度，在此基础上选择合适的酯化反应体系，如溶剂、温度、浓度等来控制各组分的比例，使之最优化。峰高图１典型ＰＡＣ的ＨＰＬＣ图谱２．１配比配比即投料比，决定最终产品的平均酯化度。投料比不同，则各种酯化度的产品在整个产品中所占的比例大不一样，如投料比（指２．１．５磺酰氯和三羟基二苯甲酮的摩尔比）为１．６５、２．０和２．５时，其它条件固定，则最终产品中的２．３．４．三酯化物的含量分别为５１．４１％、６３．３３％和８１．Ｏ％（见图２），即２．３．４．三酯化物的含量随投料比的增加而增加，当投料比为２．５时，单酯化物和未酯化物的含量很少，三酯化物和３．４．二酯化物的含量超过９５％。所以确定反应的投料比对最终产品的组成影响非常大，现在一般都选用１．５．２．５的配比，平均保留一定量的羟基未被酯化。但即使投料比一样，最终产品的平均酯化度也一样，由于合成的体系、工艺不一样，其组成也大不一样。９０琶８０回圃７０篓：：韶４０…３０１．５２２．５３配比图２配比一三酯化物的关系２．２溶剂一般来讲可用于ＰＡＣ合成的溶剂有丙酮、ＮＭＰ、四氢呋喃、二氧六环、二氯甲烷１４４电－７专用化学品高新技术ｓ市场研讨会论文集等，由于溶剂的极性和溶解性能不一样，如果使用不同的溶剂，即使其它条件相同，则最终产品的组成也是不一样的。如在投料比２．０时，分别用上面不同的溶剂作反应介质，保持其它条件一致的情况下，最后产品中２．３．４．三酯化物的含量分别为１５％～７５％之间不等，所以选择合适的溶剂对控制最终产品的质量非常重要。２．３浓度在ＰＡＣ的合成中，溶剂的用量，即反应时的浓度对最终组成的影响也比较大，如固定一种溶剂，在不同的浓度反应，其它条件不变，则最终产物的组成也不一样，而且有这样的规律，反应体系的浓度越大，２．３．４一三酯化物的含量越小。２．４温度反应温度对最终产品的组成也有较大的影响，一般２．３．４．三酯化物的含量随反应温度的提高而降低，如以酯化比２．Ｏ，反应物浓度１０％，分别在２０℃和６０℃反应，最终产物中的２．３．４．三酯化物的含量要相差１０％＇－－－－４０％（见图３），且温度对反应速率和稳定性都有影响，所以选择合适的温度也相当重要。７０—６５长盂６０如５５５０２０３０４０５０６０图３温度一组成关系温度（℃）３光敏剂的纯化一种光敏剂在确定组成之后，还必须对其中的不纯物进行控制，会影响光敏剂质量的不纯物主要是，少量的水分、氯离子和金属离子；水分可以通过加强烘干来解决，氯离子可以通过纯水充分清洗来去除。而要降低光敏剂中的金属离子则比较困难，一般通过控制原料质量和提纯成品来解决，根据我们的经验，