[发明专利]一种光产酸剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种光产酸剂及其制备方法和应用。具体地，本发明公开了一种光产酸剂，所述光产酸剂包含高分子骨架和结合于所述高分子骨架上的产酸活性基团，并且，在所述光产酸剂中，50‑100wt％的所述产酸活性基团位于所述高分子骨架的末端。本发明还公开了所述光产酸剂的制备方法和应用。由于所述光产酸剂采用高分子骨架且所述产酸活性基团基本位于所述高分子骨架的末端，因此所述光产酸剂具有高的量子效率、高的产酸效率、低的扩散且分解产物挥发性小的优点。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体地涉及一种光产酸剂及其制备方法和应用。

背景技术

光致抗蚀剂是经特定波长光照后能发生溶解度变化的多组分混合物，曝光与未曝光部分之一易被显影液除去，暴露出需进一步刻蚀或修饰的表面。化学增幅光致抗蚀剂(CAR)，含有能光解产酸的物质——光产酸剂(PAG)。其中重要的一类是鎓盐。经光照后，碘鎓或硫鎓离子发生降解，而阴离子部分获质子成酸，催化光刻胶中烯酯结构的分解。

光产酸剂是光敏树脂以外、光刻胶中的最重要组成部分。光刻胶的设计离不开光产酸剂的设计与合成。因此，设计光刻胶时，需考察其中光产酸剂的透光能力、量子效率、本身的扩散距离和所产生酸的扩散距离等。这些性能直接影响光刻胶的分辨率、线宽粗糙度(LWR)和profile等。

传统的可聚合PAG，由于其活性单位位置是随机分布于高分子主链上，因而很容易被高分子链包裹，故其量子效率和产生酸的扩散效率都较为低下。

为了满足市场日益提高的需求，本领域急需开发一种性能更优的光产酸剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有新型结构和更优性能的光产酸剂及其制备方法和应用。

本发明的第一方面，提供了一种光产酸剂，所述光产酸剂包含高分子骨架和结合于所述高分子骨架上的产酸活性基团，并且，在所述光产酸剂中，50-100wt％的所述产酸活性基团位于所述高分子骨架的末端。

在另一优选例中，在所述光产酸剂中，60-99wt％的所述产酸活性基团位于所述高分子骨架的末端，较佳地70-95wt％，更佳地80-90wt％。

在另一优选例中，所述光产酸剂的末端中，10-100％摩尔数的末端为所述产酸活性基团。

在另一优选例中，所述光产酸剂的末端中，20-90％摩尔数的末端为所述产酸活性基团，较佳地30-80％摩尔数，更佳地40-60％摩尔数。

在另一优选例中，所述产酸活性基团通过共价键结合于所述高分子骨架上，且所述产酸活性基团的共价键合的前体具有选自下组的键合位点：卤素、羟基、氨基、亚胺基、或其组合。

在另一优选例中，所述产酸活性基团的共价键合的前体为选自下组的鎓盐型结构单元：硫鎓、碘鎓、或其组合。

在另一优选例中，所述鎓盐型结构单元具有式I所示结构：

X^-Y⁺ 式I

式中，Y⁺具有选自下组的结构：R₁R₂R₃S⁺、R₅R₆I⁺、或其组合；

R₁、R₂、R₃可相同或不同，分别独立地选自下组：取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的C3-C10环烷基、取代或未取代的C6-C18芳基、-R₄(C＝O)-取代或未取代的C6-C18芳基、含1-2个选自S、O、N的杂原子的5-10元芳香杂环、-R₄-取代或未取代的C6-C18芳基、或其组合；