[發明專利]八苯基取代籠形倍半硅氧烷衍生物分子玻璃及其應用

有效

• 申請號: 201710027822.2
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN108314785B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 陳金平;李嫕;于天君;曾毅
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C08G77/04
• 分類號: C08G77/04;C08G77/38;G03F7/075
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎;趙曉丹

本發明公開了一種八苯基取代籠形倍半硅氧烷衍生物分子玻璃，具有如下分子結構：其中，取代基R₁～R₂₄分別為氫原子、羥基或酸敏感性取代基；取代基R₁～R₂₄可相同或不同，但同一苯環上的三個取代基不能同時為氫原子。本發明還公開了該八苯基取代籠形倍半硅氧烷衍生物分子玻璃的應用。該分子玻璃可作為光刻膠主體材料制成薄膜，并可用于光刻。

技術領域

本發明涉及材料技術領域。更具體地，涉及一種八苯基取代籠形倍半硅氧烷衍生物分子玻璃及其應用。

背景技術

光刻膠(又稱光致抗蝕劑)是一類通過光束、電子束、離子束或x射線等能量輻射后，溶解度發生變化的耐蝕刻薄膜材料，廣泛用于集成電路和半導體分立器件的微細加工中。光刻膠經過涂膜、曝光、顯影、刻蝕等過程，將所需要的微細圖形從掩模版轉移到待加工的襯底上，實現圖形轉移。半導體工業的迅速發展對光刻技術提出了越來越高的要求，從最早的g線(436nm)光刻，i線(365nm)光刻，深紫外248nm光刻，到目前的193nm光刻，以及下一代最有發展前景的極紫外(EUV，13.5nm)光刻，光刻技術的分辨率從微米級發展到納米級，相應的對光刻膠也提出了更高的要求，開發新型具有高分辨率、高靈明度、低邊緣粗糙度的光刻膠，使其綜合性能滿足光刻工藝的要求成為目前光刻技術的發展重要任務。傳統的光刻膠主體材料采用分子量5000～15000道爾頓的聚合物，這類聚合物材料通常由于分子體積太大、分子量多分散以及分子鏈的纏繞等影響圖案的邊緣粗糙度或線寬粗糙度，不適合更為精細的刻線要求。

分子玻璃(Molecuar Glasses)是最近幾年提出并發展起來的一類的具有特殊結構和功能的小分子化合物，這類小分子化合物具有確切的分子結構、單分散性以及小的回旋半徑，同時具有聚合物的熱穩定性和成膜性，有望成為一類新的光刻膠主體材料(Adv.Mater.2008,20,3355)。目前文獻報道的分子玻璃主體材料主要是具有光敏性(或酸敏性)的支狀或環狀結構化合物，支狀結構以多苯環連接的剛性結構為主(J.Mater.Chem.2008,18,1903；Chem.Mater.2008,20,1606)，環狀結構則主要是杯芳烴結構(J.Mater.Chem.2008,18,3588；J.Mater.Chem.2010,20,4445；ZL201010237847.3)。具有這些結構的分子玻璃通常表現出較高的玻璃化溫度(Tg)和很好的成膜性，在某些方面滿足光刻加工工藝的要求。

倍半硅氧烷(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes，簡稱POSS)是一類有機多官能化的納米硅氧烷化合物，可由三官能有機硅烷(RSiX₃，X為鹵素、烷氧基等)經水解縮合制得，POSS具有無機骨架(Si—O—Si)和有機取代基(R基)，是一種典型的有機-無機復合材料。

目前，POSS作為光刻膠材料，主要是作為聚合物改性添加劑，通過和其它高分子單體共聚形成高分子樹脂的形式，來提高聚合物本身的某些特性(如使用溫度、力學性能、介電常數等)。現有的研究中，已有以POSS單一分子作為光刻膠主體材料，通過對外圍為Si-H基團的POSS進行修飾得到相應的分子主體材料，該方法有以下局限性：1)外圍為Si-H基團的POSS合成比較困難(不到20％產率)，進一步修飾產率更低，不利于規模化制備；2)得到的主體分子玻璃化溫度偏低，對光刻工藝適應性較差；3)主體材料純度不夠高，只有約70％含量，雜質含量高會導致產品重復性差，而要達到97％純度，則需要進一步分離，成本大大增加。八苯基取代籠形倍半硅氧烷(PhSiO_1.5)₈是POSS中比較重要的一種，具有優良的熱穩定性和可修飾性而受到越來越多的關注。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種八苯基取代籠形倍半硅氧烷衍生物分子玻璃。

本發明的第一個目的在于提供一種八苯基取代籠形倍半硅氧烷衍生物分子玻璃作為光刻膠主體材料的應用。