[发明专利]一种生物基成膜树脂及其制备的光刻胶

说明书

本发明公开了一种生物基成膜树脂及其制备的光刻胶，所述生物基成膜树脂由苯乙烯衍生物与胆酸衍生物通过自由基聚合反应、醇解反应制成；将所述生物基成膜树脂与光产酸剂、助剂、溶剂等混合，用于制备365nm及248nm光刻胶。本发明在常规的聚对羟基苯乙烯成膜树脂中引入了含天然产物胆酸的可聚合单体，形成一类新的改良的成膜树脂，这种新的成膜树脂可以增加光刻胶的紫外透明性，提高其光敏性能，且大的环状结构可以增大碳的致密性，减低聚合链的自由体积，提高耐热性能，增加其抗蚀刻能力；且大的侧链可以改善酸扩散问题，提高溶解反差，降低图像的边缘粗糙度。

技术领域

本发明涉及功能高分子材料技术领域，尤其是涉及一种以胆酸衍生物与苯乙烯衍生物为聚合单体，制备的生物基成膜树脂，及其在365nm或248nm光刻胶领域的应用。

背景技术

光刻胶广泛应用于分立器件、LED、集成电路、TFT-LCD等微电子制造领域，影响着信息工程，能源环保，国防事业等重大领域，对高科技产业及国民经济发展起着十分重要的作用。光刻胶主要由树脂，光致产酸剂、助剂及溶剂等组分构成，通过曝光、显影、刻蚀，去膜等工艺，将掩膜版上的图形转移到硅片等基板上。根据显影机理分为正性光刻胶和负性光刻胶，曝光后，光照部分显影时被洗掉的属于正胶，反之，则是负胶。

在光刻胶的主要组分中，成膜树脂最为重要，其决定光刻胶的粘附性、溶解速率，抗蚀刻性等。光刻胶的抗蚀刻能力与成膜树脂的有效含碳量密切相关，含碳量越高，树脂的抗蚀刻能力就越强，因此含有芳香环、脂环的烯烃成为光刻胶树脂材料的首选单体，胆甾酸是具有大的环状结构的天然产物，带有活性改性基团，生物来源广泛，价格低廉，且纯度较一般生物基原料要高，在365nm和248nm紫外波长上具有很高的透过性，以此为原料合成含有大的脂环结构的单体很适用于化学增幅型光刻胶成膜树脂。科学家们以胆甾酸为原料，也做了一系列的研究，小分子上，科学家在胆甾酸上进行接枝改性，作为溶解抑制剂使用，或者在胆甾酸上进行光敏基团改性作为产酸剂使用，田中真治将胆甾酸接枝到金刚烷基化合物来制成分子玻璃；聚合物中，Jin-Baek Kim将胆甾酸的可聚合单体与丙烯酸脂类或降冰片烯类单体共聚得到在248nm及193nm高度透明的光刻胶成膜树脂，由于是纯脂环类化合物，其耐热能力及抗蚀刻能力不及苯环结构强。传统的248nm光刻胶树脂曝光后，胶样的酸扩散问题严重，影响树脂的边缘粗糙度，胆酸基团的加入将提高碳的致密性，减低聚合链的自由体积，由此改善酸扩散问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种生物基成膜树脂及其制备的光刻胶。本发明成膜树脂可以增加光刻胶与硅片间的粘附性能，由于成膜树脂的碳原子密度的增加，也将提高光刻胶的耐热性能，大大改善其抗蚀刻性能，而且其本身是多环脂肪烷烃，大的位阻能抑制未曝光区域的酸扩散，胆酸末端带有四碳烷基链，也能较好的进行酸致脱羧作用，协调作用下，能增大曝光与非曝光区域的溶解反差，降低图像的边缘粗糙度；其次，利用天然产物作为电子产品原料，不仅成本低，且有利于环保。

本发明的技术方案如下：

一种生物基成膜树脂，所述成膜树脂由苯乙烯衍生物与胆酸衍生物通过自由基聚合反应、醇解反应制成；

所述苯乙烯衍生物结构如通式(I)所示：

通式(I)中，R₁为乙酰基、丙酰基中的一种或两种；m为1或2；

所述胆酸衍生物结构如通式(II)所示：

通式(II)中，所述R₂表示为-H或甲基；R₃、R₄分别独立地表示为-H或-OH；R₅表示为缩醛、缩酮、叔丁基、叔丁氧羰基、呋喃基、四氢呋喃基、二氢吡喃基、α-甲基苄基、硅烷基、丁内酯基、戊内酯基或C_1-10的直链、支链烷或环烷烃基。