基于叔铵侧链的新型聚酰亚胺图案化水相显影技术研究

本文提出了一种基于侧链型聚酰胺酯（PAE）的新型结构设计方法，通过引入水溶性叔铵盐基团与溶剂化抑制剂DNQ配合，实现了PSPI的高分辨率（达1μm）水相显影。该技术的关键突破在于叔铵盐侧链可在酰亚胺化阶段完全去除，从而保留PSPI主链优异的耐热性和机械性能，为先进封装领域提供了环境友好型光敏聚酰亚胺解决方案。

　　

¹H-NMR与FT-IR表征结果

PAE树脂的合成与表征如图1a所示。通过经典的两步缩聚反应合成了三种PAE，其中间体及目标化合物的结构与纯度通过¹H-NMR和FT-IR谱图验证（图2a、2b）。¹H-NMR谱图中，a-e代表主链芳香氢，f-h代表侧链烷基氢，i-j代表酰胺基与叔铵盐的质子氢。FT-IR谱图显示1735 cm^-1处为酯羰基特征峰，1650 cm^-1和1540 cm^-1处分别为酰胺I带和II带吸收峰，证实了PAE的成功合成。

热性能与机械性能分析

热重分析表明三种PSPI的5%热失重温度均高于500°C，显示出优异的热稳定性。动态力学分析测得玻璃化转变温度（T_g）在280-320°C范围内，拉伸强度达100-120 MPa，断裂伸长率超过10%，证明该方法在实现水相显影的同时未牺牲材料本征性能。

图案化性能评估

通过接触式光刻技术验证图案化能力，使用2.38%四甲基氢氧化铵（TMAH）水溶液作为显影液，成功获得1μm线宽的精确定位图案。DNQ作为溶剂化抑制剂，在曝光前后形成溶解对比度，未曝光区域因DNQ-酚醛树脂复合物抑制溶解而保持不溶，曝光后重排为茚羧酸则显著提高溶解度。

结论

本研究开发的新型侧链设计策略成功实现了PSPI的高分辨率水相显影，叔铵盐侧链在酰亚胺化过程中的完全去除保障了最终产品性能，为环境友好型微电子光刻材料提供了新思路。