[发明专利]一种碱溶性良好的光刻胶酸敏树脂单体及其合成方法和应用

说明书

本发明公开了一种碱溶性良好的光刻胶酸敏树脂单体及其合成方法和应用，涉及光刻胶树脂单体领域，光刻胶树脂单体的结构式为：其中R₁为甲基或者氢，R₂为烷基,为碳原子数3‑15的脂肪环，R₃为烷基。该树脂单体能增加光刻胶的耐刻蚀性能，改善与晶圆的粘附力，并且能够增加光刻胶在曝光前后的碱溶性差，有利于改善光刻胶的线边缘粗糙度，提高分辨率。

技术领域

本发明涉及光刻胶树脂单体领域，尤其涉及光敏型树脂单体及其合成方法和应用。

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。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。

正性光刻胶的光刻显影剂为碱性，常用的为四甲基氢氧化铵(TMAH), 光刻胶曝光前后需要在显影剂中存在溶解速度差，这个差值的大小很大程度上影响光刻图形的分辨率和边缘粗糙度，这种溶解差取决于光敏树脂单体曝光前后的性质差异，一些含内酯结构的聚合单元也具有改良溶解差的作用。常见的光敏单体包括：环状叔丁基醇酯结构、半缩醛(酮)结构，叔丁醇酯结构。

发明内容

本发明提出了一种碱溶性良好的光刻胶酸敏树脂单体及其合成方法和应用。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供一种碱溶性良好的光刻胶酸敏树脂单体，所述光刻胶酸敏树脂单体的结构式为：

其中R₁为甲基或者氢，R₂为烷基,为碳原子数3-15的脂肪环，R₃为烷基。

优选的，所述光刻胶酸敏树脂单体具体选自以下结构之一：

上述碱溶性良好的光刻胶酸敏树脂单体的合成方法，包括以下合成路线：

其中， R₁为甲基或者氢，R₂为烷基,为碳原子数3-15的脂肪环，R₃为烷基，X为卤素；

合成步骤为：

S1：初始原料为含碳碳双键的环酮Ⅰ，环酮Ⅰ与卤素单质在第一反应溶剂中进行加成反应生成两个卤素取代的中间体Ⅱ，所述第一反应溶剂选自二氯甲烷、氯仿、甲苯中的其中一种或多种；

S2：所述中间体Ⅱ在强碱作用下与醇类原料R₃OH在第二反应溶剂中反应形成醚结构的中间体Ⅲ；所述第二反应溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种或者多种；

S3：所述中间体Ⅲ与R₂MgX格式试剂在第三反应溶剂中发生格氏反应生成叔醇结构的中间体Ⅳ；所述第三反应溶剂选自无水乙醚或无水四氢呋喃；

S4：所述中间体Ⅳ与(甲基)丙烯酸或者(甲基)丙烯酰氯在第四反应溶剂中发生酯化反应生成光刻胶酸敏树脂单体Ⅴ；所述第四反应溶剂为二氯甲烷、氯仿、甲苯中的其中一种或者多种。

优选的，S1中，所述环酮Ⅰ选自以下结构之一：