一种光刻胶树脂单体的制作方法

文档序号:23500781发布日期:2021-01-01 18:05阅读:102来源:国知局

本发明涉及光刻胶技术领域,具体来说涉及一种光刻胶树脂单体。



背景技术:

光刻胶,又称光致抗蚀剂,是光刻技术中涉及的最关键的功能性化学材料,主要成分是树脂、光致产酸剂以及相应的添加剂和溶剂,这类材料具有光(包括可见光、紫外线、电子束等)化学敏感性,经光化学反应,本身在显影液中的溶解性发生变化。

光刻胶的化学敏感性是由光致产酸剂与聚合树脂的协同作用产生的,光致产酸剂在曝光后会产生光酸,光酸与聚合物树脂上的酸敏基团发生反应,引起某些基团的脱落或者聚合,从而使得树脂的极性发生了改变,进而影响了整个光刻胶的极性变化,进一步,这种极性变化带来了光刻胶在曝光前后在显影液中的溶解差异,通过曝光和显影,可以在光刻胶上留下图案。根据显影溶剂和光刻胶的性质不同,会产生与掩模板图形相同或者相反的图案,这种图案称为正性图案或者负性图案。

光酸扩散是影响光刻图案的线宽粗糙度的重要因素,目前,解决光酸扩散的方法主要有:

(1)向光刻胶组成中添加碱性光酸抑制剂;这些光酸抑制剂多为胺类结构的分子;

(2)将光致产酸剂的阴离子部分设计成体积较大的基团;抑制光酸的迁移;

(3)将光致产酸剂与不饱和键用共价键连接设计成树脂单体。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中存在的缺点,提供一种合成方便、结构简单的新结构的光刻胶树脂单体。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种光刻胶树脂单体,该树脂单体具有以下结构ⅰ:

其中,r1为h、甲基或者三氟甲基;r2为h或者c1~c6的饱和烷烃;r3为c1~c10的氟代烷烃r4为c1~c8烷烃或者c3~c16环烷烃;x为-co-、-coo-或者,-ch2ch2o-或连接键。

进一步地,r3与磺酸根组成的结构包括:其中”*”与x相连。

进一步地,r4包括亚甲基、金刚烷、环己烷、环戊烷或降冰片环。

优选的,该树脂单体为以下结构ⅱ或结构ⅲ:

更进一步的,光刻胶树脂单体选自以下结构中的一种:

本发明提供的树脂单体结构中含有锍盐类光致酸产生剂,且锍盐类光致酸产生剂的阴阳离子位于同一个结构中,适用于193nm、euv、电子束下的光致抗蚀剂使用。

其有益效果如下:

本发明的树脂单体能够显著降低光酸的扩散,改善光刻图案的线宽粗糙度,大大提高分辨率。

具体实施方式

下面对通过具体的实施例对本发明的具体技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。

实施例1:

中间体1-2的合成

将4,4’-二(羟苯基)溴化碘鎓(100g,254mmol)加入到氯苯(250g)中,加入2-(苯硫基)乙醇(39.8g,258mmol),25℃下搅拌半小时,添加安息酸铜(1g),升到100℃,在100℃下搅拌反应1小时,反应液浓缩得到浓缩物,浓缩物加入400g氯苯和100g去离子水,25摄氏度搅拌半小时,静置,分液得到有机层,水洗操作重复3次,有机相过滤,加入150g甲基叔丁基醚搅拌,静置后,除去上清液,剩余部分用乙腈溶解,浓缩干燥后得到中间体1-2(62.7g,收率75.4%)。

实施例2:

树脂单体1

步骤1:

将中间体1-2(20g,61.1mmol),羧基二氟甲磺酸钠(12.1g,61.1mmol)加入到甲苯(100ml)中,加入对甲基苯磺酸(1.5g,8.7mmol),将反应液回流16小时,反应液冷却后过滤得到固体,固体用乙腈(50ml)清洗三次,将混合的乙腈溶液进行浓缩,并加入到甲基叔丁基醚(80ml),搅拌半小时,过滤上述混合液,收集烘干滤饼得到中间体2-1(19.3g,收率78.1%)。

步骤2:

将2-(丙烯酰氧基)乙酸(5g,38.4mmol)和二环己基碳二亚胺(3.97g,19.2mmol)加入到二氯甲烷(50ml)中,在0℃搅拌下加入羰基二咪唑(3.1g,19.1mmol),在0℃下搅拌一小时,继续升温到室温搅拌30分钟,反应液过滤,滤液旋干得到固体。将固体和中间体2-1(15.3g,37.3mmol)加入到乙腈(120ml)中,搅拌下反应3小时,加入去离子水(50ml),用二氯甲烷(100ml×3)萃取三次,合并有机相后真空下浓缩,得到固体经柱层析纯化(二氯甲烷:甲醇=1:1)得到树脂单体2-2(12.7g,收率65.9%)。

实施例3:

合成方法和实施例2相同,按照实施例2中的投料摩尔比将羧基二氟甲磺酸钠替换为2-羧基-1,1’-二氟乙烷-1-磺酸钠;中间体2-1替换为中间体3-1;2-(丙烯酰氧基)乙酸替换为3-甲基丙烯酰氧基金刚烷-1-羧酸,其它反应物按摩尔比投料,得到树脂单体3-2(18.6g),两步收率为45.8%。

实施例4:

步骤1:

合成中间体4-1:

将1,1-二氟-2-羟基乙烷-1-磺酸钠(10g,54.3mmol)溶解在氯仿(100ml)中,室温下搅拌下加入羰基二咪唑(8.8g,54.3mmol),升至60℃下反应12小时,加水(50ml),用氯仿(50ml×3)萃取三次,合并有机相,有机相用水(50ml×6)洗涤6次,浓缩后得到中间体4-1(14.4g,收率95.4%)。

合成中间体4-2:

将中间体1-2(16.9g,51.6mmol)和中间体4-1(14.4g,51.8mmol)加入到氯仿(120ml)中,室温下搅拌3小时,加入水(50ml),分液,有机相用水(40ml×6)洗6次,有机相浓缩得到中间体4-2(15.8g,70.4%)。

步骤2:

将3-甲基丙烯酰氧基金刚烷-1-羧酸(10.1g,38.2mmol)和二环己基碳二亚胺(3.97g,19.2mmol)加入到二氯甲烷(100ml)中,在0℃搅拌下加入羰基二咪唑(3.1g,19.1mmol),在0℃下搅拌一小时,继续升温到室温搅拌30分钟,反应液过滤,滤液旋干得到固体。将得到的固体(11.5g,36.6mmol)和中间体4-2(15.9g,36.6mmol)加入到乙腈(150ml)中,搅拌下反应3小时,加入去离子水(60ml),用二氯甲烷(100ml×3)萃取三次,合并有机相后真空下浓缩,得到固体经柱层析纯化(二氯甲烷:甲醇=2:1)得到树脂单体4-3(13.7g,收率55.0%)。

实施例5:

合成方法和实施例1相同,将2-(苯硫基)乙醇(39.8g,258mmol)替换为2-(对叔丁基苯硫基)乙醇(54.3g,258mmol),其它反应物量保持不变,得到5-1(70.8g,收率71.6%)。

实施例6:

步骤1:

将中间体5-1(20g,52.2mmol),2-羧基-1,1’-二氟乙烷-1-磺酸钠(11.1g,52.3mmol)加入到甲苯(120ml)中,加入对甲基苯磺酸(1.0g,5.8mmol),将反应液回流16小时,反应液冷却后过滤得到固体,固体用乙腈(60ml)清洗三次,将混合的乙腈溶液进行浓缩,并加入到甲基叔丁基醚(60ml),搅拌半小时,过滤上述混合液,收集烘干滤饼得到中间体6-1(18.2g,收率73.5%)。

步骤2:

将3-甲基丙烯酰氧基金刚烷-1-羧酸(10g,37.8mmol)和二环己基碳二亚胺(3.9g,18.9mmol)加入到二氯甲烷(100ml)中,在0℃搅拌下加入羰基二咪唑(3.1g,19.1mmol),在0℃下搅拌一小时,继续升温到室温搅拌30分钟,反应液过滤,滤液旋干得到固体。将固体和中间体6-1(18.0g,37.8mmol)加入到乙腈(120ml)中,搅拌下反应3小时,加入去离子水(50ml),用二氯甲烷(100ml×3)萃取三次,合并有机相后真空下浓缩,得到固体经柱层析纯化(二氯甲烷:甲醇=1:1)得到树脂单体6-2(17.6g,收率64.5%)。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1