叠氮系负型感光剂的合成和性能研究

    1 前言

    以叠氮化合物作为光交联剂的感光树脂体系是负型感光剂的主要种类之一。其最有代表性的是双叠氮化合物和环化橡胶体系,作为负型抗蚀剂的主要品种,以其优良的性能在电子工业得到了长期、广泛的应用。此外,由各种酚树脂和叠氮化合物组成的负型感光剂有稀碱水显影等特点,具有取代主要采用溶剂显影的负胶体系,在电子工业、印刷制版等方面有了应用的潜力。因此,自70年代以来发表了许多这方面的研究工作。但这些体系真正商品化的极少,这也表明了这些以叠氮化合物为交联剂的负型感光组成物很难在感度、反差、解像力、留膜性能以及显影操作宽容度等方面同时满足实用化技术的需要。

    叠氮系负型感光剂的性能首先取决于树脂。实验表明普通的酚醛树脂基本上不具有成像性能。余尚先[1]等发明了桐油-间苯二酚和双叠氮化合物组成的感光树脂具有优良的光成像性能,机理研究[2]表明树胶中的双键和间苯二酚上的活性位置与叠氮基光解产生的氮烯发生交联反应导致了光不溶化。以上体系软化点太低,限制了它的应用。我们又发明了桐酸系间苯二酚甲醛树脂和双叠氮化合物组成的感光树脂[3],但其显影宽容度较低。可能与此体系中含有一定量的小分子物质有关。鉴于此,本文作者合成了马来酰亚胺酚醛树脂-桐油-间苯二酚聚合物[4],即桐油和适量的间苯二酚先进行反应,使此产物仍保留有共轭双键,再和苯环上有马来酰亚胺基取代的酚醛树脂进行Diels-Alder反应。由此得到的聚合物和双叠氮化合物组成负型感光树脂。

    叠氮化合物的选择是影响成像性能的另一个重要方面。虽然叠氮化合物品种很多,但感度、溶解性以及和树脂的相容性等方面满足要求的却很少。在环化橡胶体系中,BAC-M以及优良的性能成为最常用的光交联剂。但它在各种常用的溶剂中的溶解度都较低,而且在低温时易从溶液中析出。它使得必须采用极性溶剂的感光树脂体系难以利用BAC-M为光交联剂。从发表的文献来看,多采用混合溶剂[5]以及一些高沸点溶剂[6]来改善叠氮交联剂的溶解性,但从溶剂毒性、挥发性、成本等方面考虑都难以实用化。

    本文就上述聚合物的合成,该聚合物和双叠氮化合物组成的感光树脂的成像性能以及聚合物结构和叠氮交联剂对光成像性能的影响作初步的研究和报道。

    2 实验部分

    2.1 主要仪器和药品

    生桐油        市售工业品

    间苯二酚分析纯

    对氨基酚化学纯

    马来酸酐分析纯