[发明专利]含二氧代双环[2.2.2]辛烷二羧酸脂结构的光刻胶产酸树脂单体及其制备方法

说明书

本发明公开了含二氧代双环[2.2.2]辛烷二羧酸脂结构的光刻胶产酸树脂单体及其制备方法，树脂单体的结构式如下：其中R₁为烷基、氟代烷基或含氧烷基，R₂、R₃、R₄各自独立的为氢或者烷基，其制备方法为，丙烯酸2,3‑二羟丙基酯Ⅰ与丙烯酸3‑羟基‑2‑羰基酯经缩醛反应形成中间体Ⅱ，中间体Ⅱ依次与2,5‑二氧代双环[2.2.2]辛烷‑1,4‑二羧酸和含羟基的磺酸盐进行酯化反应形成中间体Ⅳ，中间体Ⅳ与卤化硫反应生成树脂单体Ⅴ。本发明的树脂单体结合有光致产酸剂，还包括缩醛结构、多环和多酯结构，能够防止光致产酸剂的扩散，改善边缘粗糙度，增加对比度，提高分辨率，具有优异的耐刻蚀性和脂溶性溶，且制备方法简单方便。

技术领域

本发明涉及可降解型光刻胶树脂单体领域，特别涉及含二氧代双环 [2.2.2]辛烷二羧酸脂结构的光刻胶产酸树脂单体。

背景技术

光刻技术是指利用光刻材料(特指光刻胶)在可见光、紫外线、电子束等作用下的化学敏感性，通过曝光、显影、刻蚀等工艺过程，将设计在掩膜版上的图形转移到衬底上的图形微细加工技术。

光刻材料(特指光刻胶)，又称光致抗蚀剂，是光刻技术中涉及的最关键的功能性化学材料，主要成分是树脂、光致产酸剂、以及相应的添加剂和溶剂，这类材料具有光(包括可见光、紫外线、电子束等)化学敏感性，经光化学反应，本身在显影液中的溶解性发生变化。根据光化学反应机理不同，光刻胶分为正性光刻胶与负性光刻胶：曝光后，光刻胶在显影液中溶解性增加，得到与掩膜版相同图形的称为正性光刻胶；曝光后，光刻胶在显影液中溶解性降低甚至不溶，得到与掩膜版相反图形的称为负性光刻胶。

光致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的影响。它是一类在特定光源的照射或者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，酸敏树脂单体是实现曝光前后树脂在显影液中溶解差异的重要组成部分。

随着集成电路(integrated circuit，IC)特征尺寸的逐渐减小，光致产酸剂的扩散问题也越加受到重视。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种新型的可降解型光刻胶产酸树脂单体，提供其制备方法是本发明的另一个目的。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明含二氧代双环[2.2.2]辛烷二羧酸脂结构的光刻胶产酸树脂单体，所述树脂单体由2,5-二氧代双环[2.2.2]辛烷-1,4-二羧酸合成，所述树脂单体包括阴离子和硫鎓阳离子，其结构通式如下：

其中R₁为烷基、氟代烷基或含氧烷基，R₂、R₃和R₄各自独立的为氢或者烷基。优选的，R₁为氟代烷基，氟原子数量越多或氟原子离磺酸根越近，光照后光致产酸剂产生的酸酸性越强。

作为本发明的一种优选技术方案，所述阳离子为硫鎓阳离子，包括以下结构：

作为本发明的一种优选技术方案，所述树脂单体具体包括以下结构：

上述光刻胶产酸树脂单体的制备方法，包括以下反应路线:

其中，M为碱金属，X为卤素原子，R₁为烷基、氟代烷基或者含氧烷基，R₂、R₃和R₄各自独立的为氢或者烷基；优选的，M为K、Na或Li；

具体合成步骤为：