溫俊祥/工研院材化所
俗稱電木的酚醛樹脂(Phenolic Resin)是第一個商業化生產的人造合成樹脂，與金屬和木材相比，其容易製造、重量輕及具優良機械強度與電氣絕緣性能的特點，讓工業產品設計師易於設計並導入多樣化的功能。其早期主要應用在電器產品上，隨著科技的進步與化學產業的發展，如今的酚醛樹脂應用更加廣泛地拓展到各個不同的產業上，例如成形材料、塗料、接著劑及高科技製造，如電子、計算機、尖端複合材料、光電、半導體等先端產業。其中，特別是DNQ-Novolak光阻劑的應用，更是半導體產業重要推手，其解析度一路推進到i-line (365 nm)製程，至今仍是半導體產業與顯示器產業不可或缺的光阻材料。
【內文精選】
酚醛樹脂二三事
酚醛樹脂(Phenolic Resin)自19世紀開始工業生產，是第一個工業化生產的人造合成樹脂。其外觀為無色或黃褐色透明固體，因具容易製造、重量輕、易加工、高耐熱性、耐燃性和電氣絕緣等優異特性，早期廣泛地應用在製作各種取代金屬與木材的生活用品與器具上（如：汽車煙灰缸、鍋的把柄、砂輪、殼模鑄型等）；隨著電器產業的發展，酚醛樹脂也被導入電器設備中，並因此獲得電木的稱號。後來更在各式化學改質技術的導入下，讓酚醛樹脂衍生物的功能可滿足各式應用的特性需求，也大幅地擴增其應用範疇（圖一）。
隨著產業的發展與科技的進步，酚醛樹脂也被導入高科技領域，如電子、計算機、先端複合材料、光電產業、半導體產業（如：電路板基板、封裝材用環氧樹脂固化劑、光阻劑等）等先端領域。其中，特別是光阻劑的應用，更是半導體產業重要推手，自貝爾實驗室在1970年將其導入半導體的製造技術開發上，一路將其解析度推進到0.35微米的i-line (365 nm)製程。配合國內半導體產業的發展，工研院材料所在1987年開始投入開發自有的半導體製程用光阻劑技術，即採用酚醛樹脂系列，搭配自有的正型感光物材料技術，成功開發出g-line (436 nm)與i-line (365 nm)兩款正型光阻劑(Positive Photoresist)及衍生的PS印刷版(Presensitized Plate)光阻劑，並分別轉給永光化學與長興化學兩家公司進行生產。
半導體製程光阻應用
1970年代，當半導體產業逐漸嶄露頭角，開啟了一波新產業革命，台灣當時並沒有缺席，從零開始學起。政府推動「積體電路工業發展計畫」，並於1976年由工研院派出一批年輕的工程師赴美國無線電公司(RCA)受訓，學得技術移轉回台，當初的成員，回國後皆成為半導體產業蓬勃發展的重要領導人。而當半導體產業逐漸站穩腳步後，工研院內的材料所，在當時副所長劉仲明博士領導的研究團隊，也開始投入電子材料的研發，包括半導體製程正型光阻/封裝材料、聚亞醯胺薄膜/光阻、印刷電路板基板材料/乾膜光阻/液態光阻等，為我國的高階電子材料之發展開啟新的一頁，並打下了厚實基礎。
在這些材料中，包括印刷電路板FR4基板、IC封裝材料、正型光阻等，均使用到酚醛樹脂，以下將就酚醛樹脂在半導體製程正型光阻的應用作介紹。
1. 微影成像技術簡介
微影成像(Lithography)的製程，主要是將光阻材料塗佈在基材上形成一層感光性的高分子薄膜，再透過光罩進行選擇性曝光後，藉由曝光區與非曝光區的差異，便可將光罩上的圖案轉移至此一感光性的高分子薄膜上。曝光區的高分子薄膜對於適當能量的光會使得其中的感光物或是聚合物鏈造成結構或極性變化，而導致在顯影過程中曝光區與非曝光區高分子塗膜的性質差異，如極性、交聯度或分子量等的不一樣，使其在顯影液中可被移除或保留下來形成影像。圖四為其示意圖，照光部分在顯影後可被留下的稱為負型光阻，而可被移除者稱為正型光阻。
圖四、微影成像(Lithography)示意圖
3. 工研院IC光阻材料發展歷程
工研院自1987年開始IC光阻劑的研發工作。1993~1994年，獲得經濟部科專「次微米計畫」支持，總計畫由電子所執行，材料所則負責「IC光阻開發研究計畫」，進行IC光阻劑材料的開發工作。
工研院於1993年已經完成200 L光阻製程材料試驗量產的測試，並建立多項製程的SOP與工程規格，主要的特性規格如表三、圖十及圖十一所示；這代表工研院的技術能量，透過各種標準化的生產流程與規格，已經完成量產的準備。工研院IC光阻劑並在1995年，透過台積電的協助，完成0.8 μm的線上評估測試，電性良率可達到56.57%，技術能量在當時已經與國際同步…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖十、工研院IC光阻材料–製程容許度測試（DOF與曝光量）
★本文節錄自《工業材料雜誌》405期，更多資料請見下方附檔。