[发明专利]含双酚A骨架结构的分子玻璃光刻胶及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一系列含双酚A骨架结构的分子玻璃光刻胶以及该类化合物的制备方法及其在光刻技术中的应用，尤其是在极紫外光刻技术中的应用。

背景技术

现代半导体工业要求集成电路的尺寸越来越小，集成度越来越高，并按照摩尔定律向前发展，其内在驱动力即是光刻技术的不断深入发展。自20世纪80年代开始，光刻技术经历了从I线（365nm）到深紫外（DUV,248nm和193nm），以及下一代最引人注目的极紫外（EUV，13.5nm）光刻技术的发展，而相应的光刻胶体系也将发生变化。

193nm光刻所使用的光刻胶主要是聚合物体系，而随着光刻技术对分辨率、灵敏度和线边缘粗糙度等要求不断提高，193nm光刻已很难满足。与此同时，极紫外光刻技术由于使用只有13.5nm的光源，能够达到32nm和22nm节点，甚至可以更低的技术节点，这就使得EUV光刻在未来的光刻领域中将会扮演十分重要的角色。由于EUV光刻具有不同于其他光刻技术的特点，与之对应的光刻胶材料也将具备更加严格的要求。EUV光刻胶需要有低吸光率，高透明度，高抗蚀刻性，高分辨率（小于22nm），高灵敏度，低曝光剂量（小于10mJ/cm²），高环境稳定性，低产气作用和低的线边缘粗糙度（小于1.5nm）等。所以原有的聚合物体系因分子量大且不均一已不能满足EUV光刻的要求，这样新型光刻胶的研发就显得非常重要。

分子玻璃是一种具有较高玻璃化转变温度（T_g）的小分子有机化合物，集聚合物与小分子的优点于一身，分子量小且单分散，又呈现无定形态，有很高的热稳定性，且具有高分子化合物所特有的玻璃化转变过程，是一类理想的光刻胶材料。由于分子玻璃光刻胶所具备的优良性能，不仅可以用在传统的248nm和193nm光刻技术中，更将可能成为下一代光刻技术（如EUV光刻，纳米压印光刻以及电子束光刻等）的首选主体化合物材料。

比较常见的分子玻璃光刻胶有苯多酚型光刻胶和杯芳烃类光刻胶，并通过对其活性羟基基团的不同程度的保护（如特丁氧羰基或金刚烷基保护），并与光酸产生剂、交联剂、光刻胶溶剂及其他添加剂复配可以获得不同性质的正性或负性光刻胶。

发明内容

本发明的目的在于提供一系列含双酚A骨架结构的分子玻璃。

本发明的另一目的在于提供上述分子玻璃的制备方法。

本发明的又一目的在于提供上述分子玻璃在极紫外光刻工艺中的应用。

本发明提供的含双酚A骨架结构的分子玻璃有苯多酚型和杯芳烃型两类，其结构通式分别如（I）和（II）：

其中X独立的选自H、C_1-8烷基、-COOC_1-8烷基（优选R独立的选自H、-OH、-OC_1-8烷基、-OCOOC_1-8烷基（优选

所述的烷基代表碳原子数为1-8的直链或支链烷基，例如，甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、叔丁基等。

本发明的苯多酚型和杯芳烃型分子玻璃（I）和（II）的制备方法是利用Suzuki偶联反应对双酚A骨架结构进行修饰，在所制备化合物结构上引入多羟基基团，并通过保护基团进行不同程度的保护。

分子玻璃（I）和（II）的合成途径分别如下：

其中X独立的选自H、C_1-8烷基、-COOC_1-8烷基、R独立的选自H、-OH、-OC_1-8烷基、-OCOOC_1-8烷基、R₁独立的选自H、-OC_1-8烷基；Y独立的选自C_1-8烷基；

本发明通式（I）的合成方法如下：

（i）将通式（III）四溴双酚A与Z-Y或SO₂(O-Y)₂反应，其中Y为C_1-8烷基（例如甲基），Z为卤素（例如碘），生成化合物（I-A）；

（ii）化合物（I-A）与反应生成化合物（I-B）；其中R₁独立的选自H或-OC_1-8烷基；

（iii）化合物（I-B）发生去烷基化反应生成通式（I）化合物，其中，R独立的选自H或-OH，X为H；