一种由松香酸合成的磺酸锍盐类光产酸剂及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种由松香酸合成的磺酸锍盐类光产酸剂，涉及光产酸剂领域，一种由松香酸合成的磺酸锍盐类光产酸剂，其结构式为：其中，R1为以及其它含氧的连接基团，R2为氟代烷基。光产酸剂可以降低光产酸剂的扩散，改善边缘粗糙度，减小线宽粗糙度，提高分辨率；在193nm下更具透明性，有利于193nm光源下的曝光；具有优良的耐刻蚀性能；亲水亲油平衡，既具有合适的粘附力，又具有优秀的溶解性，溶解更加均匀，并且合成路线简单。并且合成路线简单。

【技术实现步骤摘要】
一种由松香酸合成的磺酸锍盐类光产酸剂及其合成方法


[0001]本专利技术涉及光刻胶领域，特别涉及一种由松香酸合成的磺酸锍盐类光产酸剂及其合成方法。

技术介绍

[0002]光刻技术是指利用光刻胶在可见光、紫外线、电子束等作用下的化学敏感性，通过曝光、显影、刻蚀等工艺过程，将设计在掩膜版上的图形转移到衬底上的图形微细加工技术。
[0003]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。
[0004]光产酸剂是光刻胶的光活性成分，其在辐射下产生酸。目前，离子型硫鎓盐类光产酸剂最为常见。光刻胶的设计离不开光产酸剂的设计和合成，设计光产酸剂需要考虑光产酸剂的量子效率、透光能力、酸的扩散以及亲水亲油平衡。这些性能会影响光刻胶的分辨率、线宽粗糙度和图像的轮廓。传统的硫鎓盐因为含苯环结构，在193nm透明度较差，对于后续曝光存在影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种由松香酸合成的磺酸锍盐类光产酸剂及其合成方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0007]本专利技术一种由松香酸合成的磺酸锍盐类光产酸剂，所述光产酸剂的结构式为：
[0008][0009]其中，R1为以及其它含氧的连接基团，R2为氟代烷基
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述光产酸剂包括光产酸剂Ⅰ和光产酸剂Ⅱ：
[0011][0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述光产酸剂包括：
[0013][0014]一种光产酸剂Ⅰ的合成方法，所述合成方法为：
[0015][0016]M为碱金属；R2为氟代烷基；
[0017]第一步：将1当量的松香酸和1当量的化合物
Ⅰ‑
1加入到甲苯中，加入0.1～0.2当量的酸催化剂，将反应液回流15～20小时，反应液冷却后过滤得到固体，固体用乙腈清洗，将混合的乙腈溶液进行浓缩，并加入到甲基叔丁基醚中进行打浆，过滤上述混合液，收集烘干滤饼得到中间体
Ⅰ‑
2；
[0018]第二步：在惰性气体保护下，将1当量的(环己
‑
1,5
‑
二烯基氧基)
‑
三甲基
‑
硅烷和1当量的四亚甲基亚砜溶解在氯仿中，冷却至
‑
20～
‑
40摄氏度，在20～40分钟内慢慢加入1～1.5当量的三氟乙酸酐，搅拌反应20～40分钟，在搅拌下加入1当量的中间体
Ⅰ‑
2的饱和水溶液，搅拌反应0.5～1.5小时，反应结束恢复到室温，分离水和氯仿，水相用氯仿萃取，氯仿相在真空下浓缩，得到粗产物，粗产品用甲基叔丁基醚洗涤，得到光产酸剂Ⅰ。
[0019]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述酸催化剂为对甲苯磺酸或者硫酸。
[0020]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述M为钾、钠或者锂。
[0021]一种光产酸剂Ⅱ的合成方法，所述合成方法为：
[0022][0023]M为碱金属；R2为氟代烷基；
[0024]第一步：将1当量的松香酸溶解到无水四氢呋喃中，冷却到0～5摄氏度，在惰性气体保护下，缓慢添加1.5～2.5当量的氢化铝锂，反应液加热回流10～16小时，冷却到0摄氏度，用氢氧化钠和水淬灭反应，过滤，滤饼用四氢呋喃洗涤，滤液用无水硫酸钠干燥，真空下浓缩得到中间体
Ⅱ‑
1；
[0025]第二步：将1当量的中间体
Ⅱ‑
1(9g，31mmol)，1～1.1当量的化合物
Ⅱ‑
2加入到甲苯中，加入0.1～0.2当量的酸催化剂，反应液回流14～18小时，反应液冷却后过滤得到固体，固体用乙腈清洗，将混合的乙腈溶液进行浓缩，并加入到甲基叔丁基醚中进行打浆，过滤，收集烘干滤饼得到中间体
Ⅱ‑
3；
[0026]第三步：在惰性气体保护下，将1当量的(环己
‑
1,5
‑
二烯基氧基)
‑
三甲基
‑
硅烷和1当量的四亚甲基亚砜溶解在氯仿中，冷却至
‑
20～
‑
40摄氏度，在20～40分钟内慢慢加入1～1.5当量的三氟乙酸酐，搅拌反应20～40分钟，在搅拌下加入1当量的中间体
Ⅱ‑
3的饱和水溶液，搅拌反应0.5～1.5小时，反应结束恢复到室温，分离水和氯仿，水相用氯仿萃取，氯仿相在真空下浓缩，得到粗产物，粗产品用甲基叔丁基醚洗涤，得到光产酸剂Ⅱ。
[0027]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述M为钾、钠或者锂。
[0028]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述酸催化剂为对甲苯磺酸或者硫酸。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0030](1)松香酸分子量较大，合成的光产酸剂具有较大分子量，可以降低光产酸剂的扩散，有利于改善边缘粗糙度，减小线宽粗糙度，提高分辨率。
[0031](2)光产酸剂不含苯环结构，在193nm下更具透明性，有利于193nm光源下的曝光。
[0032](3)光产酸剂含有多个脂肪环，具有优良的耐刻蚀性能。
[0033](4)光产酸剂亲水亲油平衡，既具有合适的粘附力，又具有优秀的溶解性，溶解更加均匀。
[0034](5)合成路线简单。
具体实施方式
[0035]应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0036]实施例
[0037]实施例1：
[0038][0039]第一步：将松香酸1
‑
1(10g，33.1mmol)，1,1
‑
二氟
‑2‑
羟基乙烷
‑1‑
磺酸钠(6.1g，33.1mmol)加入到甲苯(100g)中，加入对甲苯磺酸(0.8g，4.6mmol)，将反应液加热回流16小时，反应液冷却后过滤得到固体，固体用乙腈(100g
×
3)清洗三次，将混合的乙腈溶液浓缩，并加入到甲基叔丁基醚(100g)中进行打浆，过滤上述混合液，收集烘干滤饼得到固体化合物1
‑
2(12.5g，26.7mmol，收率80.6％)；
[0040]第二步：在氮气流保护下，将(环己
‑
1,5
‑
二烯基氧基)
‑
三甲基
‑
硅烷(4.5g，26.7mmol)和四亚甲基亚砜(2.8g，26.9mmol)溶液在氯仿(250g)中，冷却至
‑
30摄氏度，在30分钟内慢慢加入三氟乙酸酐(8g，38.1mmol)，搅拌反应30分钟，在搅拌下加入1
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由松香酸合成的磺酸锍盐类光产酸剂，其特征在于，所述光产酸剂的结构式为：其中，R1为以及其它含氧的连接基团，R2为氟代烷基。2.根据权利要求1所述的一种由松香酸合成的磺酸锍盐类光产酸剂，其特征在于，所述光产酸剂包括光产酸剂Ⅰ和光产酸剂Ⅱ：3.根据权利要求1或2所述的一种由松香酸合成的磺酸锍盐类光产酸剂，其特征在于，所述光产酸剂包括：4.如权利要求2所述的一种光产酸剂Ⅰ的合成方法，其特征在于，所述合成方法为：M为碱金属；R2为氟代烷基；第一步：将1当量的松香酸和1当量的化合物
Ⅰ‑
1加入到甲苯中，加入0.1～0.2当量的酸催化剂，将反应液回流15～20小时，反应液冷却后过滤得到固体，固体用乙腈清洗，将混合的乙腈溶液进行浓缩，并加入到甲基叔丁基醚中进行打浆，过滤上述混合液，收集烘干滤饼
得到中间体
Ⅰ‑
2；第二步：在惰性气体保护下，将1当量的(环己
‑
1,5
‑
二烯基氧基)
‑
三甲基
‑
硅烷和1当量的四亚甲基亚砜溶解在氯仿中，冷却至
‑
20～
‑
40摄氏度，在20～40分钟内慢慢加入1～1.5当量的三氟乙酸酐，搅拌反应20～40分钟，在搅拌下加入1当量的中间体
Ⅰ‑
2的饱和水溶液，搅拌反应0.5～1.5小时，反应结束恢复到室温，分离水和氯仿，水相用氯仿萃取，氯仿相在真空下浓缩，得到粗产物，粗产品用甲基叔丁基醚洗涤，得到光产酸剂Ⅰ。5.根据权利要求4所述的一种光产酸剂Ⅰ的合成方法，其特征在于，所述酸催化剂为对甲苯磺酸或者硫酸。6.根据权利要求4或5所述的一种光产酸剂Ⅰ的合成方法，其特征在于，所述M为钾、钠或者锂。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：潘惠英，蒋小惠，李嫚嫚，贺宝元，毕景峰，
申请(专利权)人：上海博栋化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：