一种由莪术醇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莪术醇合成的磺酸锍盐类光产酸剂，涉及光产酸剂领域，该光产酸剂的结构式为：R1选自和R2选自氟代烷基或者氟代环烷基，且R2结构中的部分亚甲基可以被酯基、醚、羰基或者碳酸酯基取代。该光产酸剂能够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；亲水亲油平衡，既具有一定的粘附性，又可以在溶剂中均匀溶解，有利于成像；在193nm波长的光源下吸收低，更加透明，有利于光刻胶在193nm波长光源下的曝光，并且具有优良的耐刻蚀性能；合成方法简单。简单。

【技术实现步骤摘要】
一种由莪术醇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，特别涉及一种由莪术醇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]为了满足高分辨率光刻所需的光刻胶材料，具有可控制的酸扩散性和溶解性的特制光产酸剂(PAG)是非常重要的。已经发现PAG阴离子的结构通过影响光产酸剂与其它光刻胶组分之间的相互作用，在光刻胶总体性能中扮演了重要角色。这些相互作用影响到光产酸剂的扩散特性，同时PAG结构和尺寸可影响PAG在光刻胶膜中的均匀分布。PAG的亲水性与亲油平衡与其自身的结构有关，光产酸剂有一定的亲水性，即其就具有一定的粘附性，能够较好的附着在硅片上，不易脱落，有利于刻蚀，具有一定的亲油性，能够均匀的溶解在溶剂中有利于成像；在光刻胶膜中的PAG没有粘附性则不利于光刻工艺的进行；PAG没有溶解均匀，则成像的光刻胶可以显示出例如底部组织和缺口/凹陷的缺陷，不利于显影和刻蚀。

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，提供一种由莪术醇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]本专利技术一种由莪术醇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]R1选自和R2选自氟代烷基或者氟代环烷基，且R2结构中的部分亚甲基可以被酯基、醚、羰基或者碳酸酯基取代。
[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A和光产酸剂B：
[0011]和
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述光产酸剂的结构包括：
[0013][0014]光产酸剂A的合成方法，所述合成方法为：
[0015][0016]M为碱金属；
[0017]第一步：1当量的莪术醇与1当量的中间体
Ⅰ‑
1加入甲苯中，加入0.1～0.5当量的酸催化剂，加热回流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，过滤后收集烘干滤饼得到中间体
Ⅱ‑
1；
[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
‑
25～
‑
35摄氏度，慢慢加入1.3～1.5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
Ⅱ‑
1的饱和水溶液，搅拌反应1～1.5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，干燥得到光产酸剂A。
[0019]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述M包括：钾、钠或者锂。
[0020]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基苯磺酸或者硫酸。
[0021]光产酸剂B的合成方法,所述合成方法为：
[0022][0023]M为碱金属；
[0024]第一步：在0℃惰性气体保护下，将2～3当量的三乙胺和0.33当量的三光气加入到二氯甲烷中，搅拌下缓慢加入1当量的莪术醇；反应液在室温下搅拌2～4小时，然后将1当量的中间体
Ⅰ‑
2加入到反应液中，搅拌8～12小时，反应液在真空下浓缩得到混合物，混合物过滤得到固体，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，过滤上述混合物，收集烘干滤饼得到中间体
Ⅱ‑
2；
[0025]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
‑
25～35摄氏度，慢慢加入1.3～1.5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
Ⅱ‑
2的饱和水溶液，搅拌反应1～1.5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，干燥得到
Ⅲ‑
2。
[0026]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。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0028](1)莪术醇结构具有较大分子量，合成的光产酸剂分子量大，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。
[0029](2)本专利技术光产酸剂的亲水亲油平衡，既具有一定的粘附性，又可以在溶剂中均匀溶解，有利于成像。
[0030](3)本专利技术的光产酸剂不含苯环结构，在193nm波长的光源下吸收低，更加透明，有利于光刻胶在193nm波长光源下的曝光。
[0031](4)莪术醇结构为桥环烷烃，具有优良的耐刻蚀性能。
[0032](5)合成路线简单。
具体实施方式
[0033]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。
[0034]实施例1
[0035][0036]合成步骤：
[0037]a.将莪术醇1
‑
1(5g，21mmol)，羧基二氟甲烷磺酸钠(4.2g，21mmol)加入到甲苯(100mL)中，加入对甲基苯磺酸(0.5g，3mmol)，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)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(7.2g，17mmol，收率81.7％)
[0038]b.在氮气流保护下，将(环己
‑
1,5
‑
二烯基氧基)
‑
三甲基
‑
硅烷(3.0g，18mmol)和四亚甲基亚砜(1.8g，17mmol)溶解在氯仿(100mL)中，冷却至
‑
30摄氏度，在30分钟内慢慢加入三氟乙酸酐(5.5g，26mmol)，搅拌反应30分钟，在搅拌下加入1
‑
2(7.2g，17mmol)的饱和水溶液，搅拌反应1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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由莪术醇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：R1选自R2选自氟代烷基或者氟代环烷基，且R2结构中的部分亚甲基可以被酯基、醚、羰基或者碳酸酯基取代。2.根据权利要求1所述的一种由莪术醇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A和光产酸剂B：3.根据权利要求1或2所述的一种由莪术醇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包括：所述光产酸剂的结构包括：4.如权利要求2所述的光产酸剂A的合成方法，其特征在于，所述合成方法为：
M为碱金属；第一步：1当量的莪术醇与1当量的中间体
Ⅰ‑
1加入甲苯中，加入0.1～0.5当量的酸催化剂，加热回流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，过滤后收集烘干滤饼得到中间体
Ⅱ‑
1；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
‑
25～
‑
35摄氏度，慢慢加入1.3～1.5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
Ⅱ‑
1的饱和水溶液，搅拌反应1～1.5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，干...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭颖，毕景峰，李嫚嫚，王尹卓，潘惠英，
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：