一种交联剂及其制备方法、光刻胶技术

本申请提供一种交联剂及其制备方法、光刻胶，属于光刻技术领域。光刻胶包括溶质和第一溶剂，其中，溶质包括70wt％～95wt％碱溶性树脂、1wt％～30wt％光致产酸剂、0.1wt％～15wt％酸淬灭剂和5wt％～20wt％上述的交联剂，第一溶剂的质量为碱溶性树脂的质量的1倍～10倍。本申请的交联剂能够用于添加到光刻胶中，并使得光刻胶的基体树脂的交联反应更加均匀，减少或避免局部分子量太大引起的形貌缺陷，得到的图形线条边缘更加垂直，且窗口更大。且窗口更大。且窗口更大。

【技术实现步骤摘要】
一种交联剂及其制备方法、光刻胶


[0001]本申请涉及光刻
，具体而言，涉及一种交联剂及其制备方法、光刻胶。

技术介绍

[0002]光刻胶是微电子技术中微细图形加工的关键材料之一，特别是近年来大规模和超大规模集成电路的发展，更是大大促进了光刻胶的研究开发和应用。
[0003]基于光化学放大原理的负性光刻胶含有光致产酸剂及交联剂，经曝光后释放出酸，光致产酸剂能够催化交联剂与树脂相互作用进而发生交联，而交联后的树脂区别于未曝光区域的树脂，变得不溶于显影液，从而在基底材料上留下与掩膜板相反的图形。树脂与交联剂发生交联反应的快慢、交联反应是否均匀，对光刻胶性能有着决定性的影响。
[0004]光刻胶是针对曝光波长来设计的，G线436nm、I线365nm、KrF 248nm和ArF 193nm等曝光波长都是目前业界主流的曝光光源波长。在光源曝光时，光强在胶膜中的分布是呈纵向梯度分布的，所以光子浓度也是纵向不均匀的，从而导致引发的化学反应也纵向不均匀，这就意味着图形中不同位置树脂与交联剂发生交联反应也存在差异，如果由于交联反应程度不同导致局部分子量差异太大，生产出来的图形形貌非常容易有缺陷。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种交联剂及其制备方法、光刻胶，其能够改善得到的图形的形貌缺陷。
[0006]本申请的实施例是这样实现的：
[0007]在第一方面，本申请示例提供了一种交联剂，其结构式如下：
[0008][0009]其中，R1、R2、R3和R4各自独立地选自H、C
1～10
饱和或不饱和烷基、C
1～10
饱和或不饱和环烷基、或
‑
R7‑
O
‑
R8。
[0010]R5选自C
1～10
烷基。
[0011]R6选自H或C
1～20
烷基。
[0012]R7选自C
1～10
烷基。
[0013]R8选自H或C
1～20
烷基。
[0014]R1、R2、R3和R4中任意的至少两个选自第一基团和第二基团中的至少一种。
[0015]第一基团的结构式为
[0016]第二基团的结构式为
‑
R7‑
O
‑
R8，且R8不为H。
[0017]在上述技术方案中，本申请的交联剂能够用于添加到光刻胶中，并使得光刻胶的基体树脂的交联反应更加均匀，减少或避免局部分子量太大引起的形貌缺陷，得到的图形线条边缘更加垂直，且窗口更大。
[0018]结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述R8选自C
8～16
烷基。
[0019]在上述示例中，本申请的交联剂在发生交联反应的过程中，基本不会释放大量的低沸点醇类，即交联剂基本不会对环境造成污染，是一种绿色环保的交联剂。同时也不会由于有低沸点醇类的挥发对光刻胶的形貌产生不良影响。并且交联剂在交联反应的过程中，产生的难以挥发的小分子醇类能够缓解由于坚膜导致的基底与光刻胶之间的应力问题，降低光刻胶层变形及开裂的风险。
[0020]结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述R1、R2、R3和R4中任意的2～3个选自第一基团和第二基团的至少一种。
[0021]结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的示例中，上述R5和R7均选自CH2。
[0022]在第二方面，本申请示例提供了一种上述实施例的交联剂的制备方法，其包括：将羟甲基甘脲和反应物经酸性催化反应制得中间物，再将中间物中和。
[0023]羟甲基甘脲的结构式如下：
[0024][0025]其中，R9、R
10
、R
11
和R
12
各自独立地选自H或
‑
R
13
‑
OH。
[0026]R
13
选自C
1～10
烷基。
[0027]R9、R
10
、R
11
和R
12
中任意的至少两个选自
‑
R
13
‑
OH。
[0028]反应物包括烷基酚化合物和醇类化合物中的至少一种。
[0029]烷基酚化合物的结构式如下：
[0030][0031]其中，R
14
、R
15
各自独立地选自H或
‑
R
16
。
[0032]R
16
选自C1‑
20
饱和或不饱和烷基。
[0033]R
14
、R
15
中任意的至少一个选自
‑
R
16
。
[0034]醇类化合物的结构式如下：
[0035][0036]n为0～19。
[0037]在上述技术方案中，本申请的交联剂的制备方法工艺简单，易实现工业化生产。
[0038]结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的示例中，上述酸性催化反应温度为50℃～150℃，反应时间为0.4h～12h。
[0039]在上述示例中，本申请的交联剂的制备方法中，反应条件温度，安全可靠。
[0040]结合第二方面，在本申请的第二方面的第二种可能的示例中，上述羟甲基甘脲和反应物的摩尔比为1:2～1:4。
[0041]结合第二方面，在本申请的第二方面的第三种可能的示例中，将中间物中和后制得第一混合物，将第一混合物减压抽真空制得交联剂。
[0042]可选地，减压抽真空的温度为120℃～230℃，减压抽真空的时间为20min～40min。
[0043]结合第二方面，在本申请的第二方面的第四种可能的示例中，上述烷基酚包括甲酚、二甲酚、乙基酚、丙基苯酚、叔丁基苯酚、戊基酚、庚基酚、辛基酚、2，4
‑
二叔丁基苯酚、壬基酚、癸基酚、十二烷基酚、十四烷基酚、十六烷基酚、十八烷基酚和腰果酚中的任意一种或多种。
[0044]醇类化合物包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、十醇、十二醇、十四醇、十六醇、十八醇和二十醇中的任意一种或多种。
[0045]在第三方面，本申请示例提供了一种光刻胶，其包括：溶质和第一溶剂，其中，溶质包括70wt％～95wt％碱溶性树脂、1wt％～30wt％光致产酸剂、5wt％～20wt％上述实施例的交联剂和0.1wt％～15wt％酸淬灭剂，第一溶剂的质量为碱溶性树脂的质量的1倍～10倍。
[0046]可选地，碱溶性树脂包括聚对羟基苯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚对羟基苯乙烯树脂和线性酚醛树脂中的任意一种或多种。
[0047]可选地，光致产酸剂包括碘盐、硫盐和杂环类产酸剂中的任意一种或多种。
[0048]可选地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交联剂，其特征在于，所述交联剂的结构式如下：其中，所述R1、所述R2、所述R3和所述R4各自独立地选自H、C
1～10
饱和或不饱和烷基、C
1～10
饱和或不饱和环烷基、或
‑
R7‑
O
‑
R8；所述R5选自C
1～10
烷基；所述R6选自H或C
1～20
烷基；所述R7选自C
1～10
烷基；所述R8选自H或C
1～20
烷基；所述R1、所述R2、所述R3和所述R4中任意的至少两个选自第一基团和第二基团中的至少一种；所述第一基团的结构式为所述第二基团的结构式为
‑
R7‑
O
‑
R8，且所述R8不为H。2.根据权利要求1所述的交联剂，其特征在于，所述R8选自C
8～16
烷基。3.根据权利要求1所述的交联剂，其特征在于，所述R1、所述R2、所述R3和所述R4中任意的2～3个选自所述第一基团和所述第二基团的至少一种。4.根据权利要求2所述的交联剂，其特征在于，所述R5和所述R7均选自CH2。5.一种权利要求1～4任一项所述的交联剂的制备方法，其特征在于，所述交联剂的制备方法包括：将羟甲基甘脲和反应物经酸性催化反应制得中间物，再将所述中间物中和；所述羟甲基甘脲的结构式如下：
其中，所述R9、所述R
10
、所述R
11
和所述R
12
各自独立地选自H或
‑
R
13
‑
OH；所述R
13
选自C
1～10
烷基；所述R9、所述R
10
、所述R
11
和所述R
12
中任意的至少两个选自
‑
R
13
‑
OH；所述反应物包括烷基酚化合物和醇类化合物中的至少一种；所述烷基酚化合物的结构式如下：其中，所述R
14
、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璨，孙嘉，李冰，鲁代仁，王文芳，董栋，张宁，
申请(专利权)人：北京彤程创展科技有限公司北京科华微电子材料有限公司彤程新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：