[發明專利]含五元環狀β-酮結構的光刻膠樹脂單體及其合成方法

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• 申請號: 201911384563.4
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN111138288A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 潘惠英;蔣小惠;李嫚嫚;喻珍林;賀寶元
• 申請（專利權）人: 上海博棟化學科技有限公司
• 主分類號: C07C69/54
• 分類號: C07C69/54;C07D309/12;C07D301/14;C07D303/32;C07C45/64;C07C49/493;C07C67/14;C07C67/29;C08F220/28;C08F220/32;G03F7/004
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本發明公開了一種含五元環狀β?酮結構的光刻膠樹脂單體及其合成方法，屬于化學合成及光刻材料領域。該光刻膠樹脂單體的結構通式為：或式中，R₁為甲基或氫；R₂、R₃分別獨立地為氫、烷基、環烷基中的一種；R₄為烷基或環烷基；n為不小于1的整數；R’為氫、烷基、環烷基中的一種。該光刻膠樹脂單體具有曝光前后溶解度差異大的特點，其能夠降低粗糙度，提高靈敏度和分辨率，有利于形成均一性良好的光刻圖案。

技術領域

本發明涉及化學合成及光刻材料領域，具體是一種含五元環狀β-酮結構的光刻膠樹脂單體及其合成方法。

背景技術

光刻技術是指利用光刻材料(特指光刻膠)在可見光、紫外線、電子束等作用下的化學敏感性，通過曝光、顯影、刻蝕等工藝過程，將設計在掩膜版上的圖形轉移到襯底上的圖形微細加工技術。

光刻材料(特指光刻膠)，又稱光致抗蝕劑，是光刻技術中涉及的最關鍵的功能性化學材料，主要成分是樹脂、光致產酸劑、以及相應的添加劑和溶劑，這類材料具有光(包括可見光、紫外線、電子束等)化學敏感性，經光化學反應，本身在顯影液中的溶解性發生變化。根據光化學反應機理不同，光刻膠分為正性光刻膠與負性光刻膠：曝光后，光刻膠在顯影液中溶解性增加，得到與掩膜版相同圖形的稱為正性光刻膠；曝光后，光刻膠在顯影液中溶解性降低甚至不溶，得到與掩膜版相反圖形的稱為負性光刻膠。

其中，光刻膠所使用的樹脂是由多種樹脂單體共聚而成的聚合物，其中酸敏樹脂單體是實現曝光前后樹脂在顯影液中溶解差異的重要組成部分，常見的酸敏樹脂單體含有酸敏基團，酸敏基團在曝光后光酸的作用下脫去，生成酸性基團，從而溶于堿性顯影液，酸敏單體脫保護的活化能高低和其堿溶性是影響光刻圖案好壞的重要因素。現有技術中因為酸敏單體的特定結構，存在曝光敏感性差，曝光前后堿溶性差距較小等問題，從而影響光刻圖案的質量。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種含五元環狀β-酮結構的光刻膠樹脂單體，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案：

一種含五元環狀β-酮結構的光刻膠樹脂單體，其結構通式為式I或式II：

式中，R₁為甲基或氫；R₂、R₃分別獨立地為氫、烷基、環烷基中的一種；R₄為烷基或環烷基；n為不小于1的整數；R’為氫、烷基、環烷基中的一種。

其中，當式I的R₂與R₄或者R₃與R₄之間通過共價鍵成環時，即為式II。

作為本發明實施例的一個優選方案，所述光刻膠樹脂單體的結構式為式III～式XIV中的一種：

本發明實施例的另一目的在于提供一種上述含五元環狀β-酮結構的光刻膠樹脂單體的合成方法，其包括以下步驟：

將4-環戊烯-1,3-二酮與氧化劑進行氧化反應，得到三元環氧結構的第一中間體；

將所述第一中間體在酸/水體系下進行水解，得到二醇化合物；

在堿性體系下，將所述二醇化合物與丙烯酰氯或者甲基丙烯酰氯進行反應，得到第二中間體；

將所述第二中間體與通式為式XV的鹵代物進行反應，得到通式為式I的光刻膠樹脂單體；或者將所述第二中間體與通式為式XVI的鄰烯基環醚結構化合物進行反應，得到通式為式II的光刻膠樹脂單體；