[发明专利]一种磺酸酯基硫杂蒽酮类光产酸剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及感光材料和光固化领域，更具体地说，本发明关于一种含有磺酸酯基硫杂蒽酮类光产酸剂极其制备方法。

背景技术

光刻胶（Photoresist）又称光之抗蚀剂，是指通过紫外光、准分子激光、X射线、电子束、离子束等光源的照射或辐射，其溶解度发生变化额耐蚀刻薄膜材料。主要用于电子工业中集成电路和半导体分立器件的加工，同时在平板显示、发光二极管、倒扣封装、磁头及精密传感器等制作过程中也有着广泛的应用。化学增幅型光致抗蚀剂体系于20世纪80年代初由IBM公司Almanden研究中心的Ito等提出。所谓化学增幅作用就是在感光组成物中加入光产酸剂，在光照时发生量子效率不大于1的光化学反应，产生一种化学增幅剂，例如质子酸或路易斯酸，这种化学增幅剂在光照停止后，作为高分子化学反应的催化剂，经由加热或水解等途径使高分子进一步发生化学反应，达到增幅的目的，使最初的光化学量子效率得到大幅提高。可见，光产酸剂在化学增幅抗蚀体系中占据主导地位，优良的产酸剂将会大幅提高感光度，改善成像质量，并很好地用于工业生产。

光产酸剂（Photoacid generator, PAG）是一类在光、射线、等离子体等辐射下能够分解生成特定酸的化合物，所产生的酸可使酸敏树脂发生分解或者交联反应，从而使光照部分与非光照部分溶解反差增大。由于PAG体系具有很好的化学增幅效应、较高的成像灵敏度和记录精度，所以PAG被广泛应用于阳离子光固化材料、热敏印刷版材及化学增幅抗蚀剂等成像体系中。光产酸剂是化学增幅型光致抗蚀剂中的关键组成之一，它的结构和性质对光致抗蚀剂体系形成的图像有很大影响，其应该满足化学稳定性好，热稳定性好，产酸效率高的条件。目前，硫鎓盐和磺酸酯类的光产酸剂占主要地位。

磺酸酯类的产酸源出现得相对比较晚，已见文献报道用做抗蚀剂体系产酸源的磺酸酯类化合物主要有：N-对甲苯磺酰氧邻苯二甲酰亚胺、N-三氟甲烷磺酰氧琥珀酰亚胺、N-三氟甲烷磺酰萘二甲酰亚胺、二硝基苄基对甲苯磺酸酯和α-羟甲基安息香的对甲苯磺酸等。传统的磺酸酯类的产酸源主要适用于深紫外、193nm、电子束等光源及辐射的曝光，几乎所有的磺酸酯都至少有一个芳香残基与-O-SO₂-基团相连。一般磺酸酯仅对较短波长（230~260nm）的光敏感，太高或太低的能量都不能被分子吸收或不能诱导磺酸酯键分解，只有很少的磺酸酯能将其光敏感区延伸至i线或h线或g线的区域；并且磺酸酯类光产酸剂很难同时保证产酸效率高的同时，引发聚合的效率高。

385、395、405nm波长的LED灯光强大，便宜并且由于是尖峰辐照，没有其它波段的辐照，故LED灯为冷光源，放热很少，可大大降低固化过程中的冷却成本，故长波LED逐渐取代传统的汞灯，成为未来发展的趋势。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种磺酸酯基硫杂蒽酮类光产酸剂，所述光产酸剂在长波处感光度高，产酸效率高并且引发效率高。

本发明的另一个目的在于，提供上述磺酸酯基硫杂蒽酮类光产酸剂的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种磺酸酯基硫杂蒽酮类光产酸剂，其结构如式（M）所示：

（M）

其中，R₁，R₂，R₃为氢原子或者1~2个碳原子的烷基，n为1~18。

优选地，所述n为1~8。

上述磺酸酯基硫杂蒽酮类光产酸剂，基于硫杂蒽酮母核实现长波吸收，对385、395、405nm UV LED光源具有较强的吸收，且硫杂蒽酮类衍生物具有较高的引发单体聚合效率。通过引入磺酸酯基氟碳链赋予光引发剂产酸性能，光解生成超强全氟烷基磺酸，所产生的酸可使酸敏树脂发生分解或者交联反应，从而使光照部分与非光照部分溶解反差增大或者催化反应继续进行。该新型的光引发剂含有磺酸酯基，直接与硫杂蒽酮芳环连接，该结构具有感光裂解特性，光解产生超强的全氟磺酸。

一种所述磺酸酯基硫杂蒽酮类光产酸剂的制备方法，由2-羟基硫杂蒽酮类化合物与含有磺酰卤结构的磺酰基氟碳链反应而得。

优选地，所述磺酰卤结构为磺酰氯或磺酰氟。

优选地，在反应容器中加入有弱碱性物质。

优选地，所述弱碱性物质为三乙胺或者碳酸钾。

优选地，所述反应所用的溶剂为在四氢呋喃、乙腈或氯仿。

优选地，所述溶剂为乙腈。