[发明专利]采用光敏纳米二氧化硅对光致抗蚀材料进行改性制备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子光致抗蚀材料的技术领域，尤其涉及采用光敏纳米二氧化硅对光致抗蚀材料进行改性的方法，通过所述改性，可提高光致抗蚀材料的感光敏感度以及热稳定性。

背景技术

目前，碱溶性光致抗蚀材料因其结合了传统UV固化技术和稀碱液显影去膜技术两者的许多优点，如固化速度快、环保节能及清洁生产等，成为眼下印刷线路板市场上应用最为广泛的一类产品。由于采用碱溶性光敏有机聚合物作为光致抗蚀材料的全部成分，其在图形转移过程中易受到低感光敏感性、有机物热膨胀系数较大等引起的需高曝光能量、线路图形尺寸精密度不高等问题，从而限制其在精密线路板制作中的应用。在实际生产应用中通常选用耐热性好、感光敏感性高的主体树脂如酚醛环氧树脂等，及添加各种无机填料如滑石粉、气相二氧化硅或一些功能性助剂来提高光致抗蚀材料的感光性及热尺寸稳定性。但以上方法仍存在不足之处，如主体树脂的选择面小，感光性仍不够敏感，无机粉体在聚合物体系中易团聚、难分散、需研磨，制备工艺流程复杂等。针对上述问题，《Journal ofApplied Polymer Science》(2008，107，1179-1181)中介绍将3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲基硅烷与丙烯酸、丙烯酸酯类单体共聚，然后添加SiO₂溶胶进行水解缩合，得到无机纳米硅溶胶改性的负型光致抗蚀剂，改善了抗蚀剂的热性能。但该体系在聚合物主链中引入硅烷偶联剂，后期显影去膜过程中易进一步水解缩合，从而降低线路图形的精密性。《MicroelectronicEngineering》(2008，85，1624-1628)中介绍将含一个双键的六面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)加入可碱溶性光敏预聚物中，利用POSS双键支链上羰基与预聚物中羟基之间的氢键相互作用以提高光致抗蚀材料的感光敏感性，但由于POSS粉体容易在聚合物中产生团聚，其曝光能量降低并不显著。

发明内容

针对上述问题，申请人进行进一步改进研究，提供一种可提高光致抗蚀材料光能量敏感度、热尺寸稳定性的对光致抗蚀材料进行改性制备的方法，使所得光致抗蚀材料具有较低的热膨胀系数及只需较低的曝光能量。

本发明的技术方案如下：

采用光敏纳米二氧化硅对光致抗蚀材料进行改性制备的方法，制备步骤如下：

(1)光敏纳米二氧化硅酯类溶液的制备：

将乙醇、蒸馏水、氨水混合均匀，于45～55℃下搅拌滴加正硅酸酯，恒温反应22～26h，得到纳米二氧化硅溶胶I；将含双键的硅烷偶联剂按配比滴加到纳米二氧化硅溶胶I中，45～55℃反应3～5h，得到光敏纳米二氧化硅溶胶II；将光敏纳米二氧化硅溶胶II与酯类溶剂混合，于25～35℃真空旋转蒸发，除去乙醇及氨气，得到光敏纳米二氧化硅酯类溶液；其中乙醇∶蒸馏水∶氨水∶正硅酸酯∶硅烷偶联剂的摩尔比＝15～20∶8～12∶0.1～0.3∶1∶4～6，酯类溶剂与乙醇的摩尔比＝1～1.2∶1，

(2)光致抗蚀材料的改性制备：

按重量比将3～6％光引发体系、0.05～0.15％阻聚剂充分溶于6～15％的活性稀释剂中，再添加1～5％的颜料，然后加入65～85％的光敏碱溶性预聚物，最后添加3.8～12％由步骤(1)制得的光敏纳米二氧化硅酯类溶液，室温下搅拌均匀。

其进一步的技术方案为：

步骤(1)所述正硅酸酯可选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或正硅酸丙酯。

步骤(1)所述含双键的硅烷偶联剂可选自γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷，其分子结构可为：

(CH₃O)₃-Si-(CH₂)₃OOC(CH₃)C＝CH₂；

或甲基丙烯酸缩水甘油酯和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的开环反应产物，其分子结构可为：

步骤(1)所述酯类溶剂可选自丙二醇甲醚醋酸酯或混二酸二甲酯。

步骤(2)所述光敏碱溶性预聚物是一种端基或侧链上含有可碱溶性基团的不饱和丙烯酸树脂，进一步选自光敏碱溶性纯丙烯酸酯预聚物、酚醛环氧丙烯酸酯预聚物或聚氨酯丙烯酸酯预聚物。

步骤(2)所述活性稀释剂是一种多官能度的丙烯酸酯，可选自二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯。