[发明专利]一种正性光敏聚酰亚胺树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种正性光敏聚酰亚胺树脂及其制备方法，其化学结构式如下：其中Ar₁是二酐单体，Ar₂是二胺单体，x＝0.2～1，n＝5～200。本发明光敏聚酰亚胺树脂制备工艺简单、反应条件温和、易放大生产；由于在树脂制备过程中已经完全亚胺化，因此，光刻图形不需高温固化处理，光敏树脂也无须低温保存，而光敏树脂结构中的羧基使得其可以在碱性水溶液中显影，对环境友好。由该光敏聚酰亚胺树脂所制备的光刻胶具有留膜率和对比度高、固化温度低、图形分辨率、可室温保存等优点。

【技术领域】

本发明属于聚酰亚胺光刻胶技术领域，特别是涉及一种正性光敏聚酰亚胺树脂及其制备方法。

【背景技术】

光刻胶是大规模集成电路加工过程中所涉及的关键电子化学品之一，依据曝光特性，光刻胶可以分为正性光刻胶和负性光刻胶。基于酚醛树脂、聚丙烯酸酯等光刻胶的传统光刻工艺步骤繁杂，生产效率低。采用光敏聚酰亚胺(PSPI)可以大幅度简化光刻工艺，显著提高生产效率。目前，商业化正性光敏聚酰亚胺树脂主要采用聚酰胺酸(PAA)前驱体，其优点是：单体来源较为广泛，且可以在碱性溶液(2.38％四甲基氢氧化铵水溶液)显影，对环境友好。然而，聚酰胺酸前驱体在碱性显影液中的溶解速率极快，曝光区与非曝光区溶解速率差异较小，造成留膜率和对比度低，显影工艺难以精确控制。因此，在实际应用过程中，需要对聚酰胺酸前驱体进行部分酯化或亚胺化处理，但这种化学处理过程技术难度很高，酯化或亚胺化程度很难精确控制，因此，目前聚酰亚胺光刻胶主要被东丽(Toray)、日立-杜邦(Hitachi-Dupont)、富士胶卷(Fuji Film)、住友(Sumitomo)等少数日本企业所垄断。此外，这种基于聚酰胺酸前驱体的正性聚酰亚胺光刻胶还普遍存在固化温度过高(350-400℃)，保存条件严苛(-20℃)等缺点。

因此，需要提供一种新的正性光敏聚酰亚胺树脂及其制备方法来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种正性光敏聚酰亚胺树脂，由该光敏聚酰亚胺树脂所制备的光刻胶具有留膜率和对比度高、固化温度低、图形分辨率、可室温保存等优点。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种正性光敏聚酰亚胺树脂，其化学结构式如下：

其中Ar₁是二酐单体，Ar₂是二胺单体，x＝0.2～1，n＝5～200。

进一步的，所述Ar₁为

中的一种。

进一步的，所述Ar₂为

中的一种。

本发明的另一目的在于提供一种正性光敏聚酰亚胺树脂的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一：在氮气保护下向装有分水器的三颈瓶中依次加入3,5-二羟基苯甲酸、碳酸钾、对氟硝基苯和有机溶剂，室温下搅拌0.5～1小时，然后加热至110～140℃，并缓慢滴加甲苯，甲苯与反应过程中所产生的水形成共沸物溜出，待不再观察到有水分溜入到分水器中时，将反应温度升至140～160℃并在此温度下继续反应10～15小时。反应结束后，冷却至室温，将所得到的混合物倒入体积比为3：2的乙醇-去离子水混合溶剂中，并将体系酸化至PH＝2～3，得到淡黄色固体，将该固体用乙醇和去离子水清洗三次，然后用丙酮进行重结晶，最后，在50～70℃真空下干燥至少10小时，制得3,5-二(4-硝基苯氧基)苯甲酸中间体；步骤一的反应方程式如下：