可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂、制备方法及光刻胶技术

本发明专利技术适用于光刻胶领域，提供了一种可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂，用于光刻胶的制备。该可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂具有如下结构通式(I)：

【技术实现步骤摘要】
可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂、制备方法及光刻胶
本专利技术属于光刻胶领域，尤其涉及一种可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂、该可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂的制备方法、及应用该可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂的光刻胶。
技术介绍
随着高集成度、超高速、超高频集成电路及器件的研制开发，大规模集成电路、超大规模集成电路的特征尺寸越来越细，集成电路的进一步发展需要相应的曝光技术的支持，光刻胶技术是曝光技术的重要组成部分。高性能的曝光工具需要与之相配套的高性能的光刻胶才能真正获得高分辨率的加工能力。光刻胶是微电子技术中微细图形加工的关键材料之一，是将图像转移到基底上的光敏膜。光刻胶的主要成分是聚合物树脂、光致产酸剂(photoacidgenerator，PAG)以及相应的添加剂和溶剂。光致产酸剂是光刻胶体系中的重要组分，在光照下分解产生酸(H+)，在曝光后烘烤过程中，这些酸会作为催化剂使得聚合物上悬挂的酸不稳定基团脱落，并产生新的酸，悬挂基团的脱落改变了聚合物的极性，有足够多的悬挂基团脱落后，光刻胶就能溶于显影液。目前，光刻胶中所使用的光致产酸剂一般都是单一结构的硫鎓盐、碘鎓盐，这类单一鎓盐结构的光致产酸剂的产酸能力较强，但是产酸效率低，且吸收波长有限，仅能适用于单一光源，且单一鎓盐结构的光致产酸剂在光刻胶中容易分布不均匀、不能保证较理想的分辨率和线宽粗糙度。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种新型的可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂单体，旨在解决单一鎓盐结构的光致产酸剂产酸效率低、吸收波长有限的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂，其具有如下结构通式(I)：其中，n为大于等于1的整数；R1～R4为H、碳原子数为1～20的烷基、芳基或含硫/氧/氮杂原子的取代基中的一种或多种；阴离子M-为磺酸阴离子。更进一步地，所述磺酸阴离子为全氟丁基磺酸阴离子、全氟辛基磺酸阴离子、对甲苯磺酸阴离子或樟脑磺酸阴离子。本专利技术实施例还提供一种可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂的制备方法，其包括如下步骤：将取代二苯基亚砜和取代二苯硫醚以一定的比例溶于第一有机溶剂中，然后置于反应釜中，将反应釜的温度降低至温度T，然后滴加磺酸酐，反应一段时间后，提取有机相，脱溶，得到光致产酸剂单体前驱体；将光致产酸剂单体前驱体、磺酸盐、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯盐溶于第二有机溶剂，混合后搅拌，加入水，继续搅拌，脱溶得到浑浊水相，萃取，再脱溶，得到含双鎓盐结构的光致产酸剂单体；将甲基丙烯酸环戊酯、1-金刚烷基甲基丙烯酸酯及含双鎓盐结构的光致产酸剂单体加入反应釜中，向反应釜内加入第三有机溶剂，搅拌后将反应釜升温至聚合反应温度，接着向反应釜内滴加第三有机溶剂与引发剂的混合液，在聚合反应温度下反应一段时间，得到含有可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂的聚合溶液；清洗所述聚合物溶液，得到可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂。更进一步地，所述取代二苯基亚砜、取代二苯硫醚及磺酸酐的质量比的范围为(1.5～2.5):(0.5～1.5):(1～2)。更进一步地，所述取代二苯基亚砜的结构通式为所述取代二苯硫醚的结构通式为其中，R1～R4为H、碳原子数为1～20的烷基、芳基或含硫/氧/氮杂原子的取代基中的一种或多种。更进一步地，所述磺酸酐为三氟甲磺酸酐、对甲苯磺酸酐、全氟丁基磺酸酐或甲基磺酸酐。更进一步地，所述光致产酸剂单体前驱体、磺酸盐及甲基丙烯酸2-乙磺酸酯盐的摩尔比的范围为(0.8～1.6)：(0.2～1.0)：(0.6～1.2)。更进一步地，所述磺酸盐为全氟丁基磺酸盐、全氟辛基磺酸盐、对甲苯磺酸盐或樟脑磺酸盐。更进一步地，所述甲基丙烯酸环戊酯、1-金刚烷基甲基丙烯酸酯及含双鎓盐结构的光致产酸剂单体的摩尔比的范围为(65～70)：(25～29.9)：(0.1～10)。更进一步地，所述温度T的范围为-30～0℃，所述聚合反应温度的范围为40～90℃。更进一步地，所述引发剂的用量为甲基丙烯酸环戊酯与1-金刚烷基甲基丙烯酸酯的总质量的0.3％～15％。本专利技术实施例还提供一种光刻胶，其包括上述可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂、酸扩散抑制剂及有机溶剂。由于本专利技术的可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂具有双鎓盐结构，所以相对于单一鎓盐结构的光致产酸剂，本专利技术的可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂具有较高的产酸效率，且可以适用于多种波长的光源。由于本专利技术的可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂本身就是可聚合型的，所以使用该可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂的光刻胶不需要再额外的添加光刻胶树脂。此外，本专利技术的可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂在光刻胶中分布更加均匀，可以有效的改善利用该光刻胶制作的电路的线宽和粗糙度。附图说明图1为本专利技术较佳实施方式的可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂的制备方法的流程图。图2为本专利技术实施例二的光刻胶光刻后的电子显微镜图片。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术较佳实施方式提供一种可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂，用于制备光刻胶。该含可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂具有如下结构通式(I)：其中，n为大于等于1的整数；R1～R4可以为H、碳原子数为1～20的烷基、芳基或含硫/氧/氮杂原子的取代基中的一种或多种。阴离子M-为磺酸阴离子。该磺酸阴离子可以为全氟丁基磺酸阴离子、全氟辛基磺酸阴离子、对甲苯磺酸阴离子、樟脑磺酸阴离子等。换言之，所述可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂为包含含双鎓盐结构的光致产酸剂单体的(甲基)丙烯酸树脂。所述可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂具有双鎓盐结构，相对于单一鎓盐结构的光致产酸剂，本专利技术的可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂具有较高的产酸效率，且可以适用于多种波长的光源，例如，波长为248nm(KrF)、193nm(ArF)、13nm(EUV)等的光源。由于本专利技术的可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂本身就是可聚合型的，所以使用该可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂的光刻胶不需要再额外的添加光刻胶树脂。此外，本专利技术的可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂在光刻胶中分布更加均匀，可以有效的改善利用该光刻胶制作的电路的线宽和粗糙度。请参阅图1，本专利技术一实施方式的可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂的制备方法包括如下步骤：步骤S1：制备含双鎓盐结构的光致产酸剂单体，包括如下步骤：a1、将取代二苯基亚砜和取代二苯硫醚以一定的比例溶于第一有机溶剂中，然后置于充满氮气的反应釜中，将反应釜的温度降低至温度T，然后滴加磺酸酐，反应一段时间t1，加入水，停止反应，然后将反应釜的温度冷却至室温，分液提取有机相，脱溶至恒重，清洗有机相，得到化合物A，即光致产酸剂单体前驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂，其具有如下结构通式(I)：/n

【技术特征摘要】
1.一种可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂，其具有如下结构通式(I)：



其中，n为大于等于1的整数；R1～R4为H、碳原子数为1～20的烷基、芳基或含硫/氧/氮杂原子的取代基中的一种或多种；阴离子M-为磺酸阴离子。


2.如权利要求1所述的可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂，其特征在于：所述磺酸阴离子为全氟丁基磺酸阴离子、全氟辛基磺酸阴离子、对甲苯磺酸阴离子或樟脑磺酸阴离子。


3.如权利要求1～2任意一项所述的可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂的制备方法，其包括如下步骤：
将取代二苯基亚砜和取代二苯硫醚以一定的比例溶于第一有机溶剂中，然后置于反应釜中，将反应釜的温度降低至温度T，然后滴加磺酸酐，反应一段时间后，提取有机相，脱溶，得到光致产酸剂单体前驱体；
将光致产酸剂单体前驱体、磺酸盐、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯盐溶于第二有机溶剂，混合后搅拌，加入水，继续搅拌，脱溶得到浑浊水相，萃取，再脱溶，得到含双鎓盐结构的光致产酸剂单体；
将甲基丙烯酸环戊酯、1-金刚烷基甲基丙烯酸酯及含双鎓盐结构的光致产酸剂单体加入反应釜中，向反应釜内加入第三有机溶剂，搅拌后将反应釜升温至聚合反应温度，接着向反应釜内滴加第三有机溶剂与引发剂的混合液，在聚合反应温度下反应一段时间，得到含有可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂的聚合溶液；
清洗所述聚合物溶液，得到可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂。


4.如权利要求3所述的可聚合型含双鎓盐结构的光致产酸剂的制备方法，其特征在于：所述取代二苯基亚砜、取代二苯硫醚及磺酸酐的质量比的范围为(1.5～2.5):(0.5～1.5):(1～2)。


5.如权利要求3所述的可聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐国强，顾大公，毛智彪，许从应，余绍山，许东升，
申请(专利权)人：宁波南大光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33