[發(fā)明專利]可用于化學增幅型正性光刻膠的敏化劑及其在制備化學增幅型正性光刻膠中的應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110115132.5
• 申請日: 2011-05-05
• 公開（公告）號: CN102768467A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設計）人: 吳飛鵬;袁浩;趙榆霞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: G03F7/039
• 分類號: G03F7/039
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學增幅型正性光刻膠領(lǐng)域，特別是涉及一種具有大的雙光子吸收截面的可用于化學增幅型正性光刻膠的敏化劑、及其在制備化學增幅型正性光刻膠中的應用。?

背景技術(shù)

雙光子加工技術(shù)，具有對材料穿透性強，空間分辨率高的優(yōu)點，在三維超精細微加工領(lǐng)域有著廣泛的應用前景。而相應光刻膠的制備是雙光子加工技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵內(nèi)容。目前，應用于雙光子加工研究的材料主要是：1)商用的負性光刻膠，如日本合成橡膠株式會社的自由基聚合型光刻膠SCR500，美國MicroChem公司的陽離子聚合型光刻膠SU-8。由于這些材料中的引發(fā)組分吸收均在紫外波段，近紅外區(qū)雙光子吸收截面很小，造成加工過程能量很高，速度很慢，單體聚合過程發(fā)生的體積收縮也限制了材料分辨率的提高。2)雙光子染料敏化負性光刻膠，參見文章(Opt.Express，2001，vol.8，517-584，Chem.Phys.Lett.，2001，vol.340，444-448，J.Photochem.Photobiol.A，2009，vol.203，211-215)，其機理是利用具有大的雙光子吸收截面的染料敏化商用光生酸劑，在雙光子激發(fā)下二者之間發(fā)生高效電子轉(zhuǎn)移反應生成質(zhì)子酸或陽離子自由基，引發(fā)自由基或陽離子聚合。然而，由于上述文章中染料分子結(jié)構(gòu)中都含有作為電子給體的堿性含氮基團，無法用于制備基于酸催化機理的化學增幅型正性光刻膠。3)利用商業(yè)化染料敏化生酸體系制備的化學增幅型正性光刻膠。如Lee等利用商用引發(fā)劑ITX敏化光生酸劑制備了化學增幅型正性光刻膠并進行了雙光子三維微加工。(J.A?m.Chem.Soc.，2009，vol.131，11294-11295)。但是，由于常見商業(yè)化染料的雙光子吸收截面都很小，雙光子加工時需要的能量很大，加工速度很慢。4)利用具有大雙光子吸收截面的光生酸劑制備的化學增幅型正性光刻膠。如美國喬治亞理工學院的Marder等人利用合成的具有大的雙光子吸收截面的分子內(nèi)含有芳基硫鎓鹽結(jié)構(gòu)的光生酸劑制備的化學增幅型正性光刻膠(Science，2002，vol.296，1106-1109)；美?國弗羅里達大學的Belfield等人合成的具有大雙光子吸收截面的芳基硫鎓鹽類光生酸劑(Chem.Commun.，2009，827-829，DOI：10.1039/b815831b)；美國康奈爾大學的Ober等利用合成的具有N-羥基二甲酰亞胺酯結(jié)構(gòu)的雙光子生酸劑制備的化學增幅正性光刻膠(J.Mater.Chem.，2009，Vol.19，505-513)。然而，以上這些體系中使用的單組分雙光子生酸劑結(jié)構(gòu)設計受到分子中的生酸基團的制約，難于提高雙光子吸收截面，而且合成步驟多，條件苛刻，很難投入實際應用。雙組份的敏化生酸體系，其中的敏化劑要么不具備大的雙光子吸收截面，要么由于結(jié)構(gòu)中的含氮電子給體具有堿性而不能用于化學增幅型正性光刻膠。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的第一個技術(shù)問題在于提供一類可用于化學增幅型正性光刻膠的敏化劑；該類敏化劑在分子結(jié)構(gòu)中含有三苯胺基團作為電子給體，不會抑制酸催化的化學增幅過程；本發(fā)明的特點是敏化劑雙光子吸收截面大，合成簡單，成本低廉；敏化劑具有良好的敏化效果，以此敏化劑敏化商用光生酸劑制備出的光刻膠具有很高的加工分辨率，和很低的加工能量閾值。?

本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問題在于提供一種上述敏化劑在制備化學增幅型正性光刻膠中應用。?

為解決上述第一個技術(shù)問題，本發(fā)明可用于化學增幅型正性光刻膠的敏化劑，包括以三苯胺為電子給體的直鏈或多支型的芐叉環(huán)烷烴酮類雙光子染料或以三苯胺為電子給體的直鏈或多支型的芐叉烷烴酮類雙光子染料。該類染料在可見-近紅外具有大的雙光子吸收截面，合成簡易，經(jīng)濟高效，能夠和多種商用光生酸劑復配組成高效的敏化生酸體系，選擇面廣，配伍靈活。?

進一步地，所述以三苯胺為電子給體的直鏈或多支型的芐叉環(huán)烷烴酮類雙光子染料是具有分子結(jié)構(gòu)的化合物：?

進一步地，所述以三苯胺為電子給體的直鏈或多支型的芐叉烷烴酮類雙光子染料是具有分子結(jié)構(gòu)的化合物：?

在上述分子通式M1～M6中：A1、A2、A3、A4是鹵原子、氫原子、烷基、烷氧基或硝基；優(yōu)選為氫原子、烷基或烷氧基；A1、A2、A3、A4可以為相同或不同的取代基團；A5、A6是氫原子或烷基；A5、A6可以為相同或不同的取代基團；?是環(huán)丁酮、環(huán)戊酮、環(huán)己酮、環(huán)庚酮或環(huán)辛酮。?

進一步地，所述的鹵原子是指氟原子、氯原子、溴原子或碘原子；?