本发明专利技术提供了一系列基于多硫鎓盐的新型单分子树脂，即式(I)所示的化合物，其原料便宜易得，合成过程简单。将式(I)所示的化合物作为单组分非化学化合光刻胶，避免了化学放大光刻胶中产酸剂以及防酸扩散剂分布不均匀、酸扩散不均匀等的问题，所得到的图案具有高的分辨率和低的线宽粗糙度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光刻材料，具体涉及一类基于多硫鎓盐的单分子树脂及其光刻胶组合物、光刻胶涂层及其应用。
技术介绍
1、分子玻璃是一类由小的单分散有机分子组成的功能材料，在室温下可形成稳定的非晶玻璃。与传统聚合物光刻胶相比，分子玻璃具有更小尺寸的单分散结构块、明确分子量和立体化学的可重复结构，可以实现精确的合成，有利于获得高分辨率和低lwr/ler图形。传统上使用的化学放大型光刻胶(cars)依赖于混合或聚合物键合光产酸剂(pags)来实现溶解度差异。该化学放大体系存在一系列问题，如具有高的线边缘粗糙度(ler)曝光后不稳定性等。为了解决这些问题，新型非化学放大型光刻胶(n-cars)的研究正受到越来越多的关注。n-cars是一种对辐射直接敏感的材料，在其配方中不需要pags的加入，仅包含主体材料一种组分，因此可以有效解决主体材料与添加剂相容性问题，以及曝光后酸扩散不均匀的问题，从而降低ler值。然而，与迄今报告的car数量相比，n-cars的数量非常有限，尤其是基于分子玻璃的n-cars。因此，开发具有强光刻潜力的分子玻璃n-cars具有重要意义，特别是对于具有低ler/lwr特性的亚20nm图案化应用。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一类基于多硫鎓盐的单分子树脂及包含所述单分子树脂的光刻胶组合物。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、式(i)所示的化合物：
4、
5、其中，a选自如下基团，表示连接键：
<
p>6、7、其中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12、r13、r14、r15、r16、r17、r18、r19、r20相同或不同，各自独立地选自-s+rs1rs2、-o-c1-15烷基-c6-20芳基-s+rs1rs2、或基团z，所述基团z为h、未取代或任选被一个、两个或更多个ra取代的如下基团：c1-15烷基、c1-15烷氧基、c3-20环烷基、c6-20芳基、5-20元杂芳基、3-20元杂环基、-c1-15烷基-c6-20芳基、-c1-15烷基-5-20元杂芳基、-c1-15烷基-co-c6-20芳基、-c1-15烷基-co-5-20元杂芳基、-c1-15烷基-co-c1-15烷基、-c1-15烷基-co-c3-20环烷基；r0选自c1-15烷氧基、-o-c6-20芳基、-o-c1-15烷基-c6-20芳基、-o-5-20元杂芳基、-o-c1-15烷基-c6-20芳基-s+rs1rs2；
8、ra选自＝o、no2、c1-15烷基、c1-15烷氧基、c3-20环烷基、c6-20芳基、5-20元杂芳基；
9、rs1、rs2相同或不同，各自独立地选自未取代，或任选被一个、两个或更多个rb取代的如下基团：c1-15烷基、c3-20环烷基、c6-20芳基、5-20元杂芳基、-c1-15烷基-c6-20芳基、氘代c1-15烷基(如氘代甲基)，或者rs1、rs2和与其相连的s一起形成未取代或任选被一个、两个或更多个rb取代的5-8元含硫杂环基；所述5-8元含硫杂环任选地再含有1-2个氧或硫；所述5-8元含硫杂环还任选地与一个或两个苯环稠和；
10、rb相同或不同，彼此独立地选自h、氧代(＝o)、硝基、cn、c1-15烷基、c1-15烷氧基；
11、x–为阴离子，例如卤素离子、羧酸根、硫酸根、烷基磺酸根、卤代烷基磺酸根(如三氟甲磺酸根、全氟丙基磺酸根、全氟丁基磺酸根)、对甲苯磺酸根、磺酰胺的阴离子、四氟硼酸根、六氟锑酸根、六氟磷酸根或双三氟甲烷磺酰亚氨离子；
12、n等于分子中硫鎓盐基团-s+rs1rs2中s+的个数，s+和x–使化合物整体呈电中性，n为2-8的整数，即式(i)化合物中有2-8个基团-s+rs1rs2；。
13、在本专利技术的一些实施方案，式(i)化合物中具有2-6个基团-s+rs1rs2。例如具有2个、3个、4个、5个、6个基团-s+rs1rs2。
14、在本专利技术的一些实施方案中，r1-r20中具有4个基团-s+rs1rs2，且每个苯基上具有1个基团-s+rs1rs2。
15、在本专利技术的一些实施方案中，式(i)化合物中具有2-6个基团-s+rs1rs2，且e1、e2中分别具有一个基团-s+rs1rs2。
16、在本专利技术的一些实施方案，所述硫鎓盐基团位于邻位、间位或对位。
17、根据本专利技术的实施方案，所述硫鎓盐基团-s+rs1rs2选自无取代或任选被一个、两个或更多个r1’取代的以下基团：
18、
19、其中，表示连接键；r1a和r1b可以相同或不同，各自独立地选自无取代，或被一个、两个或更多个rc取代的如下基团：c1-15烷基、c3-20环烷基、-c1-15烷基-c6-20芳基、-c1-15烷基-5-20元杂芳基、-c6-20芳基-c1-15烷基、氘代c1-15烷基；rc、r1’相同或不同，彼此独立地选自＝o、硝基、c1-15烷基、c1-15烷氧基；m选自0-5的整数；y选自ch2、o、s、c(o)；
20、优选地，基团r1a和r1b选自如下结构中的一种：
21、
22、其中，表示连接键。
23、在本专利技术的一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12、r13、r14、r15、r16、r17、r18、r19、r20相同或不同，各自独立地选自h、-s+rs1rs2、c1-6烷基、c1-6烷氧基；rs1、rs2选自c1-6烷基、c6-12芳基、-c1-6烷基-c6-12芳基；
24、在本专利技术的一些优选实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12、r13、r14、r15、r16、r17、r18、r19、r20相同或不同，各自独立地选自h、-s+(c1-6烷基)2、-s+(c6-12芳基)2、-s+(-c1-6烷基c6-12芳基)(c1-6烷基)。
25、在本专利技术的一些实施方案中，r0为c1-6烷氧基、-o-c1-6烷基-c6-12芳基-s+rs1rs2、-o-c1-6烷基-c6-12芳基；rs1、rs2选自c1-6烷基、c6-12芳基、-c1-6烷基-c6-12芳基。
26、在本专利技术的一些优选实施方案中，r0为c1-6烷氧基、-o-c1-6烷基-c6-12芳基、-o-c1-6烷基-c6-12芳基-s+(c6-12芳基)2、-o-c1-6烷基-c6-12芳基-s+(c1-6烷基)2。
27、在本专利技术的一些优选实施方案中，x为三氟甲磺酸根或六氟锑酸根。
28、在本专利技术的一些优选实施方案中，n为4或6。
29、作为实例，式(i)所示化合物选自如下化合物：
30、
31、
32、本专利技术还提供上式(i)所示化合物的制备方法本文档来自技高网
...
【技术保护点】
1.式(I)所示的化合物：
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，式(I)化合物中具有2-6个基团-S+RS1RS2。
3.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20相同或不同，各自独立地选自H、-S+RS1RS2、C1-6烷基、C1-6烷氧基；
4.根据权利要求1-3任一项所述的化合物，其特征在于，式(I)所示化合物选自如下化合物：
5.权利要求1-4任一项所述式(I)所示的化合物用于制备光刻胶的用途。
6.一种光刻胶组合物，其包括权利要求1-4任一项所述式(I)所示的化合物。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中，所述光刻胶为单组分光刻胶，除溶剂外仅含有式(I)所示的化合物。
8.一种光刻胶涂层，其包括权利要求1-4任一项所述式(I)所示化合物。
9.权利要求8所述光刻胶涂层的制备方法，其特征在于，将权利要求7所述所述光刻胶组合物施加在基底上制备得到。
10.权利要求1-4任一项所述式(I)所示的化合物、权利要求6或7所述光刻胶组合物、或权利要求8所述光刻胶涂层在光刻中的应用。
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【技术特征摘要】
1.式(i)所示的化合物：
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，式(i)化合物中具有2-6个基团-s+rs1rs2。
3.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12、r13、r14、r15、r16、r17、r18、r19、r20相同或不同，各自独立地选自h、-s+rs1rs2、c1-6烷基、c1-6烷氧基；
4.根据权利要求1-3任一项所述的化合物，其特征在于，式(i)所示化合物选自如下化合物：
5.权利要求1-4任一项所述式(i)所示的化...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈金平，王亚珂，李嫕，曾毅，于天君，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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