一种离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物及其制备方法与应用

本发明属于光刻胶材料，尤其涉及一种离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物及其制备方法与应用。

背景技术：

1、光敏聚酰亚胺光刻胶不仅可以转移掩模版上的图案，还可以充当介电层、绝缘层、α粒子阻隔层等而保留在体系当中。而芳香族聚酰亚胺相对于脂肪族聚酰亚胺、高分子量聚酰亚胺相对于低分子量聚酰亚胺而言在机械性能、热稳定性能等方面较为优异，而当体系中苯环的比例较高、所合成的聚酰亚胺分子量较高时所得到的光刻胶粘度会相对较大，不利于其进行产业化。添加溶剂是降低体系粘度的一个常用方法，但是会降低光刻胶的灵敏度与分辨率，且添加大量的溶剂会增加voc排放量，不符合现下所倡导的绿色发展理念。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物及其制备方法与应用。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物，其原料含有丙烯酸类单体。

3、进一步地，所述离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物，按照质量百分数计，丙烯酸类单体为1.5-15％。感光性聚酰亚胺(pspi)中光敏基团的光敏性、分子结构与溶解性之间的关系，是决定微图案分辨率的重要因素。本发明在制备光刻胶时添加丙烯酸类单体，在曝光前其可充当溶剂使用，有利于降低体系粘度并且减少有机溶剂挥发，而且本发明限定的此类丙烯酸类单体相对而言透光率较高，且在体系中灵活度较高，可提高体系的光灵敏度与图案分辨率。然而光敏聚酰亚胺光刻胶区别于其他光刻胶的地方在于，它不仅可以转移掩模版上的图案，还因为其处于高分子材料金字塔顶端的性能而可以留在体系之中充当功能材料如介电层、钝化层、α粒子阻隔层等而使用。因而需注意的是，当加入较少的丙烯酸类单体时，其对于光灵敏度及图案分辨率的提升并不太明显，而当加入过多的丙烯酸类单体，在合胶过程会导致体系的粘度过低，在曝光的过程会导致感光性降低，即需要更高的曝光剂量才能使得一定厚度的胶完全固化，在显影的过程中会导致在显影液中的溶解度过大而使得整体薄膜过早的破环，在进行固化时会引起较大的收缩而导致有较多的残余应力，进而影响其本身的使用效果，因此，本发明限定丙烯酸类单体的加入量为1.5-15wt％。

4、进一步地，所述丙烯酸类单体包括甲基丙烯酸二甲胺乙酯、丙烯酸二甲胺乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸异丁酯，其结构式如下：

5、

6、丙烯酸类单体优选为甲基丙烯酸二甲胺乙酯，优选加入量为3-10wt％。

7、进一步地，原料按照质量百分数计，还包括8-35％的聚酰胺盐，1-5％的光引发剂和55％-85％的有机溶剂。

8、进一步地，所述聚酰胺盐的原料由二胺单体、二酐单体和小分子叔胺组成。

9、进一步地，所述二胺单体包括4,4’-二氨基二苯醚、对苯二胺、4,4'-亚甲基双(环己胺)、2,2'-双(三氟甲基)二氨基联苯或1,4-双(4-氨基苯氧基)苯，其结构式如下：

10、

11、所述二酐单体包括均苯四甲酸酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸酐或六氟二酐，其结构式如下：

12、

13、所述小分子叔胺包括甲基丙烯酸二甲胺乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯或甲基丙烯酸二乙氨基乙酯，其结构式如下：

14、

15、进一步地，所述光引发剂包括米氏酮、甲乙基米氏酮、安息香二甲醚、安息香异丙醚、2-羟基-2-甲基-苯基丙酮或1-羟基-环己基苯甲酮。

16、进一步地，所述有机溶剂包括n-甲基吡咯烷酮、n,n’-二甲基乙酰胺、n,n’-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-己内酯或四氢呋喃。

17、一种所述的离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物的制备方法，包括以下步骤：

18、在氮气气氛下，将二胺单体加入有机溶剂中，搅拌至形成均相溶液，向其中加入二酐单体，常温低湿条件下搅拌3-12小时，得到聚酰胺酸溶液；

19、向所述聚酰胺酸溶液中加入小分子叔胺，搅拌2-6小时，得到聚酰胺盐；

20、向所述聚酰胺盐中加入丙烯酸类单体和光引发剂，搅拌2-6小时，得到离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物。

21、进一步地，在离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物的制备方法中，二胺单体、二酐单体和小分子叔胺的摩尔比为1∶1∶2。

22、进一步地，在离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物的制备方法中，所述常温低湿条件指的是温度为25±2℃，湿度＜30％。

23、所述的离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物在制备光刻图案中的应用，本发明的离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物可以提高光刻胶的灵敏度与分辨率，获得分辨率小于10μm的光刻图案。

24、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

25、本发明加入的丙烯酸类单体在曝光前可充当溶剂使用，有利于降低体系粘度并且减少有机溶剂挥发，符合绿色发展理念。此外，本发明限定的丙烯酸类单体相对而言透光率较高，也就意味着体系中对光的散射、反射、竞争性吸收等会相对减少，光被有效利用的概率会增大，且在体系中加入分子量较小的单体，在未曝光区域可增加光刻胶在显影液中的溶解度，可提高体系的光灵敏度与图案分辨率，可获得分辨率小于10μm的光刻图案。

技术特征：

1.一种离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物，其特征在于，其原料中含有丙烯酸类单体。

2.根据权利要求1所述的离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物，其特征在于，按照质量百分数计，丙烯酸类单体为1.5-15％。

3.根据权利要求2所述的离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物，其特征在于，所述丙烯酸类单体包括甲基丙烯酸二甲胺乙酯、丙烯酸二甲胺乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸异丁酯。

4.根据权利要求2所述的离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物，其特征在于，原料按照质量百分数计，还包括8-35％的聚酰胺盐，1-5％的光引发剂和55％-85％的有机溶剂。

5.根据权利要求4所述的离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物，其特征在于，所述聚酰胺盐的原料由二胺单体、二酐单体和小分子叔胺组成。

6.根据权利要求5所述的离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物，其特征在于，所述二胺单体包括4,4’-二氨基二苯醚、对苯二胺、4,4'-亚甲基双(环己胺)、2,2'-双(三氟甲基)二氨基联苯或1,4-双(4-氨基苯氧基)苯；

7.根据权利要求4所述的离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物，其特征在于，所述光引发剂包括米氏酮、甲乙基米氏酮、安息香二甲醚、安息香异丙醚、2-羟基-2-甲基-苯基丙酮或1-羟基-环己基苯甲酮。

8.根据权利要求4所述的离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物，其特征在于，所述有机溶剂包括n-甲基吡咯烷酮、n,n’-二甲基乙酰胺、n,n’-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-己内酯或四氢呋喃。

9.一种权利要求1-8任一项所述的离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.权利要求1-8任一项所述的离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物在制备光刻图案中的应用。

技术总结
本发明公开了一种离子型光敏聚酰亚胺光刻胶组合物及其制备方法与应用，属于光刻胶材料技术领域，该光刻胶组合物包含以下质量百分数的原料：聚酰胺盐8‑35％、丙烯酸类单体1.5‑15％、光引发剂1‑5％以及有机溶剂55‑85％，本发明光刻胶组合物中所含的丙烯酸类单体在曝光前可充当溶剂使用，有利于降低体系粘度并且减少有机溶剂挥发，符合绿色发展理念，并可获得分辨率小于10μm的光刻图案。

技术研发人员：闵永刚,陈秋华,刘屹东
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16