[发明专利]1,3,5-三（4-N,N’-二烷基苯胺）苯类有机化合物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可利用水作为显影液溶解并除去的小分子光刻胶化合物，特别涉及一种结构为1,3,5-三（4-N,N’-二烷基苯胺）苯类有机化合物及其合成方法。

背景技术

光刻胶在显微平板印刷术中用于制备微型化电子组件，如用于制造计算机芯片和集成电路。一般地，首先将光刻胶溶液涂布于基片材料的表面，如用于制备集成电路的硅片上。然后将涂布有光刻胶溶液的基片进行烘烤以蒸发掉光刻胶溶液中的溶剂，并将形成的光刻胶薄膜涂层固定于基片上，接着对带有光刻胶薄膜涂层的基片进行光照曝光成像。

光刻胶通常使用在紫外光波段或者更小的波长（小于400nm）进行曝光，根据使用的不同波长曝光的光源，如KrF（248nm），ArF（193nm）和EUV（13.5nm），相应的光刻胶组分也会有一定的变化。例如248nm光刻胶常用聚对羟基苯乙烯及其衍生物作为光刻胶主体材料，193nm光刻胶为聚酯环族丙烯酸酯及其共聚物，EUV光刻胶常用聚酯衍生物和分子玻璃单组分材料等为主体材料。除主体材料外，光刻胶一般还会添加光刻胶溶剂，光致产酸剂，交联剂或者其它添加剂等。

20世纪80年代初，基于化学放大概念的光刻过程大大加快了光刻技术的发展。化学放大是指在紫外光作用下，通过光致产酸剂的分解产生强酸，在热作用下扩散并将光刻胶主体材料中对酸敏感的部分分解为碱可溶的基团，并在显影液中根据溶解度的差异将部分主体材料溶解，从而获得正像或者负像图案。

目前应用最广泛的具有酸敏感部分的光刻胶为叔丁氧羰基保护的羟基类化合物，但其在酸解过程中会产生二氧化碳气体，二氧化碳的产气量会影响到光刻胶曝光之后的成像质量；并且显影液为碱性溶液，会污染环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种在光致产酸剂作用下实现水溶性的结构为1,3,5-三（4-N,N’-二烷基苯胺）苯类小分子光刻胶有机化合物。

本发明的另一目的是提供一种结构为1,3,5-三（4-N,N’-二烷基苯胺）苯类小分子光刻胶有机化合物的合成方法。

本发明的1,3,5-三（4-N,N’-二烷基苯胺）苯类小分子光刻胶有机化合物具有以下通式结构：

其中，R是C₁-C₂的烷基。

本发明的1,3,5-三（4-N,N’-二烷基苯胺）苯类小分子光刻胶有机化合物的合成方法以N,N’-二烷基苯胺和1,3,5-三溴苯为原料，依次包括以下步骤：

(1)将N,N’-二烷基苯胺4-位溴化：溴化是以N,N’-二烷基苯胺为原料。将N,N’-二烷基苯胺、四丁基溴化铵、甲醇按照摩尔比1:0.1:0.5溶于二氯甲烷中；冰浴条件下，向上述混合溶液中滴加溶有N,N’-二烷基苯胺摩尔数1倍量的液溴的二氯甲烷溶液进行反应；反应完毕后，分别用水，饱和碳酸氢钠水溶液洗涤反应所得溶液，然后对洗涤后的溶液进行浓缩后加入到乙醇与水的混合溶液（优选使用体积比为1：1的乙醇与水的混合溶液）中以析出固体，对含有固体的溶液进行抽滤并用乙醇与水的混合溶液（优选使用体积比为1：1的乙醇与水的混合溶液）洗涤所得固体，真空干燥得到溴化产物——4-溴-N,N’-二烷基苯胺；

其中，R是C₁-C₂的烷基；

(2)将4-溴-N,N’-二烷基苯胺硼酸化：将步骤(1)得到的溴化产物——4-溴-N,N’-二烷基苯胺作为原料。将步骤(1)得到的4-溴-N,N’-二烷基苯胺与金属镁按照摩尔比1:1.2溶于无水四氢呋喃中，氮气保护条件下进行室温反应（一般反应时间为2小时左右）；然后在冰浴条件下，向反应所得溶液中滴加溶有4-溴-N,N’-二烷基苯胺摩尔数2倍量的硼酸三甲酯的无水四氢呋喃溶液；滴加完毕后，室温下继续进行反应（一般反应时间为10小时左右），反应完成后将反应液倒入0.5M稀盐酸中，减压除去四氢呋喃，再向剩余溶液中加入碳酸氢钠调节溶液的pH>7生成白色固体（当pH>7时，即有白色固体生成），对含有白色固体的溶液进行抽滤，分别得到白色固体和滤液；所得滤液用二氯甲烷萃取，得到的有机相经无水硫酸钠干燥，浓缩得到大量白色固体；将上述抽滤后及浓缩后所得的两部分白色固体合并，真空干燥，得到硼酸化产物——4-硼酸-N,N’-二烷基苯胺；

其中，R是C₁-C₂的烷基；