[发明专利]正性光刻胶用聚酰亚胺树脂及其制备方法

说明书

正性光刻胶用聚酰亚胺树脂及其制备方法，本发明针对正性聚酰亚胺光刻胶树脂的应用，设计并合成了侧链末端带有羧基的聚酰亚胺树脂，并在聚合过程中完成亚胺化，避免了市售商品采用前驱体PAA在应用过程中带来的弊端，同时支链中的羧基保证光敏聚酰亚胺树脂在碱性水溶液中正常显影，形成高质量的图形，也避免了图形化之后过高的后烘烤温度。由于该树脂在制备过程中已经完成亚胺化，所以光刻图形后不需要300度以上高温处理；而羧基定位在长的烷基支链末端，更容易发生低温固化，该光敏树脂也更容易保存。由该聚酰亚胺树脂所制备的光刻胶具有对环境友好、固化温度低、图形分辨率好等优点。

技术领域

本发明属于聚酰亚胺光刻胶领域，阐述的是正性光刻胶用聚酰亚胺树脂及其制备方法。

背景技术

光敏聚酰亚胺是指对紫外线（UV）、X射线、电子束或离子束敏感，用光刻技术能将掩膜板图形直接转移到膜材上的可溶性聚酰亚胺或聚酰亚胺的前驱体。在光敏聚酰亚胺中再添加上光敏剂、稳定剂等添加剂就得到聚酰亚胺光刻胶。聚酰亚胺光刻胶与普通光刻胶之间的区别在于，普通光刻胶被称作光阻隔剂（photoresist）,它的作用是利用其可光刻性将掩膜板上的图形留在通常是普通聚酰亚胺的介电层上，然后按图形将暴露的聚酰亚胺去除后留下所需要的图形，留在聚酰亚胺上的光阻隔剂再被去掉。这样工序比直接使用光敏聚酰亚胺繁琐，生产效率低下，对环保不利。而聚酰亚胺光刻胶本身即起光刻作用又是介电材料，所以大大提高生产效率，缩短了工序。

聚酰亚胺具有高耐热性、高强度、优异的介电性能，更重要的是聚酰亚胺可以通过各种前体，如聚酰胺酸、聚酰胺酯及聚异酰亚胺的形式再加热转变为稳定的聚酰亚胺，这样就可以通过盐或酯的方式引入光敏基团在曝光、显影后，加热转化为稳定的聚酰亚胺层。聚酰亚胺前体溶液都有良好的成膜性及流平性，适宜作为微电子技术所需的介电层、缓冲层和а粒子屏蔽层。四十多年来，光敏聚酰亚胺的研究非常活跃，成为微电子领域中重要的核心材料。

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，比如东丽（Toray）的PW系列。然而，聚酰胺酸前驱体含有大量的亲水基团，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。后烘烤过程中，由前驱体聚酰胺酸( PAA) 转化为PI 不仅需要高温处理,一般大于320℃，而且在这一过程中, PAA 要脱去水分子，容易引起膜收缩, 使膜与基片间产生应力，影响产品的信赖性。

本发明针对现有技术的不足之处，设计并合成了支链带有羧基的聚酰亚胺树脂，在合成过程中完成亚胺化，避免了前驱体PAA在应用过程中带来的弊端，同时支链中的羧基保证光敏聚酰亚胺树脂在碱性水溶液中正常显影，形成高质量的图形，也避免了曝光之后过高的后烘烤温度。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明公开了一种新型正性光刻胶用聚酰亚胺树脂及其制备方法，其特征在于聚酰亚胺的长支链中带有可碱性水溶液显影的酸性基团——羧基，所述正性光敏聚酰亚胺树脂的化学结构式如下：

其中R为如下8种结构中的任意一种（其中Y为,,,,,中的任意一种）；其中n和m的值为0-15的整数，n和m的值可以相等也可以不等。

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其中Ar₁是二酐单体的中间结构，Ar₂是二胺单体的中间结构，x = 0.1-1，n = 5-200。