[发明专利]由金刚烷酮合成的可降解树脂单体及其制备方法

说明书

本发明属于光刻胶树脂单体，公开了一种由金刚烷酮合成的可降解树脂单体，树脂单体的结构式如下：其中，R₁为连接键、烷基、环烷基、杂烷基或杂环烷基，R₂为氢或甲基。其制备方法为：金刚烷酮Ⅰ在强碱条件下与乙炔反应，纯化得到中间体Ⅱ；中间体Ⅱ经还原反应，纯化得到中间体Ⅲ；中间体Ⅲ经酯化反应，纯化得到树脂单体Ⅳ。本发明的树脂单体中的叔丁酯基在酸性条件下断裂，即由树脂单体组成的光刻胶在酸性条件下发生断裂，改变光刻胶在曝光前后的溶解度，改善光刻胶显影后图形的边缘粗糙度，提高光刻胶光刻图案的分辨率，且本发明树脂单体的制备方法简单。

技术领域

本发明涉及光刻胶树脂单体领域，特别涉及一种由金刚烷酮合成的可降解树脂单体及其制备方法。

背景技术

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、光酸产生剂、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。

光刻胶中所使用的树脂是由多种树脂单体共聚而成的聚合物，其中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，常见的酸敏树脂单体只有一个酸敏基团，其聚合物树脂为线性，曝光区域和未曝光区域的溶解度差异是通过酸敏基团曝光后脱保护形成的，线性聚合物主链并不会断开。因此，现有光刻胶由于酸敏树脂单体的特定结构，存在光刻图案分辨率较低的问题。

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，提供一种由金刚烷酮合成的可降解树脂单体及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种由金刚烷酮合成的可降解树脂单体，所述树脂单体结构通式如下：

其中，R₁为连接键、烷基、环烷基、杂烷基或杂环烷基，R₂为氢或甲基。

作为本发明的一种优选技术方案，所述树脂单体包括以下结构：

上述树脂单体的制备方法，具有以下合成路线：

其中，R₁为连接键、烷基、环烷基、杂烷基或杂环烷基，R₂为氢或甲基。

合成步骤为：

S1，金刚烷酮Ⅰ在强碱条件下与乙炔反应，纯化得到中间体Ⅱ；

S2，所述中间体Ⅱ经还原反应，纯化得到中间体Ⅲ；

S3，所述中间体Ⅲ与丙烯酰氯类化合物或丙烯酸类化合物经酯化反应，纯化得到树脂单体Ⅳ。

作为本发明的一种优选技术方案，S1中，所述强碱为氢氧化钾。

作为本发明的一种优选技术方案，S2中，所述中间体Ⅱ在钯碳、氢气条件下还原，纯化得到中间体Ⅲ。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明实施例提供了一种新的光刻胶树脂单体，为可降解型树脂单体，该光刻胶树脂单体是由金刚烷酮合成的，其含有两个不饱和碳碳双键，故在其与其它树脂单体聚合的过程中能够产生交联，形成三维网状结构的聚合树脂，从而可以使该聚合树脂具有更好的耐刻蚀性能，同时本发明树脂单体的环状结构也提高聚合树脂的耐刻蚀性。

(2)曝光过程中，在曝光区，光刻胶中的光酸产生剂产生酸，使本发明合成的树脂单体中的叔丁酯基在酸性条件下断裂，使聚合树脂形成分子量更小的产物，增加了曝光后的树脂在显影液中的溶解性。由于曝光前后的聚合物树脂在显影液中溶解速度差增大，有利于改善光刻胶显影后图形的边缘粗糙度，提高光刻胶光刻图案的分辨率。