低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂、其制备和它在芯片集成电路显影液中的应用制造技术

低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂、其制备和它在芯片集成电路显影液中的应用。本发明专利技术属于表面活性剂领域和芯片集成电路显影工艺领域。本发明专利技术的目的是为了提供一种无金属残留的聚醚胺非离子表面活性剂以及解决四甲基氢氧化铵表面张力大的技术问题。本发明专利技术以甲酸为还原剂，三溴化硼为催化剂，因此制备N,N

【技术实现步骤摘要】
低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂、其制备和它在芯片集成电路显影液中的应用


[0001]本专利技术属于表面活性剂领域和芯片集成电路显影工艺领域，具体涉及到一种低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂、其制备和它在芯片集成电路显影液中的应用。

技术介绍

[0002]四甲基氢氧化铵(TMAH)是一种具有优良腐蚀性能的各向异性腐蚀剂，并且加热后可分解生成三甲胺气体和甲醇气体。由于其具有无金属残留、无毒和对环境友好等特点，目前已经成功取代无机碱在芯片集成电路显影技术中的应用。TMAH显影液通常由TMAH和水组成，但由于TMAH具有较大的表面张力，常常会导致显影液在光刻胶面上分布不均匀，从而影响芯片集成电路的品质。因此为了提高芯片集成电路的显影效果，通常会在TMAH水溶液中加入表面活性剂进行复配，其中非离子表面活性剂因为稳定性高，分散和乳化性能好而成为一个比较常见的选择。
[0003]近年来，端胺基聚醚因其特殊的结构而被广泛应用于表面活性剂领域，尤其是叔胺基封端聚醚。与其它常规的伯胺/仲胺基封端聚醚相比，叔胺基封端聚醚具有增加聚合物亲水性、吸附性和抗静电性等特点。因此将叔胺基封端聚醚应用于TMAH显影液有望提高芯片集成电路的显影品质。
[0004]查阅相关资料，发现目前关于制备叔胺基封端聚醚的报道主要有以下几个：
[0005]中国专利CN111004396A公开了一种叔胺基改性有机硅聚醚共聚物的制备方法，具体是将侧链末端含有环氧基团的有机硅聚醚共聚物的环氧基团开环得到叔胺基改性有机硅聚醚共聚物。
[0006]中国专利CN103642027A公开了一种端叔胺基聚醚的制备方法，具体是以滴加或通气的方式向聚氧烷烯醇二缩水甘油醚中加入二烷基胺，通过开环加成反应，制得一种端叔胺基聚醚。
[0007]上述两种方法都是基于环氧化合物的开环反应，但是环氧化合物是一种反应活性很高的物质，反应过程中很难控制，不同的底物需要不同的溶剂，且反应收率差异较大。
[0008]中国专利CN107540562A公开了一种叔胺基封端聚醚的制备方法，具体是在高压釜中加入聚醚胺伯胺、甲醛和镍、氧化铝、钯、铂中一种或几种催化剂，利用氢气进行还原胺化反应，所得产物为叔胺基封端聚醚。
[0009]中国专利CN114874431A公开了一种端叔胺基聚醚的制备方法，具体是将催化剂Ni
‑
Cu
‑
W/f
‑
MWCNTs置于固定床内，对固定床进行预热；再将聚醚胺和多聚甲醛于溶剂中溶解获得溶解液；然后将溶解液注入固定床内，用氢气置换固定床内的空气，并用氢气对固定床加压，进行反应；反应结束后，收集料液；待料液冷却后，过滤、减压蒸馏，即得端叔胺基聚醚。
[0010]上述两种方法的制备过程中都涉及金属催化剂的使用，因此得到的产品叔胺基封端聚醚可能存在金属残留，若应用于TMAH显影液中会存在污染液晶的风险。
[0011]聚醚胺

技术实现思路

[0012]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂、其制备和它在芯片集成电路显影液中的应用。
[0013]本专利技术的目的之一在于提供一种低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂的制备方法，包括，
[0014]S1：将聚醚胺、正辛醛、还原剂和催化剂依次加入烧瓶中，再加入溶剂，然后将烧瓶置于油浴锅中，在回流冷凝状态下进行磁力搅拌，反应一定时间；
[0015]S2：反应结束后于冰水中冷却至室温，然后减压蒸馏脱除溶剂和杂质，得到低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂粗品；
[0016]S3：将S2中得到的粗品用石油醚萃取3～4次，除去过量的正辛醛，最终得到低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂纯品。
[0017]作为本专利技术的一种优选方案，其中，S1中还原剂为甲酸，催化剂为为三溴化硼。
[0018]作为本专利技术的一种优选方案，其中，S1中溶剂为三氯甲烷或二氯乙烷。
[0019]作为本专利技术的一种优选方案，其中，S1中反应的温度为70～100℃，时间为6～12h。
[0020]作为本专利技术的一种优选方案，其中，S1中聚醚胺与正辛醛、还原剂、催化剂的摩尔比为1：(3～5)：(3～4)：(0.02～0.04)。
[0021]作为本专利技术的一种优选方案，其中，S1中聚醚胺为M2070。
[0022]本专利技术的目的之二在于提供一种按上述方法制得的低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂，所述低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂为N,N
‑
二辛基聚醚胺，其分子结构如下：
[0023][0024]本专利技术的目的之三在于提供一种按上述方法制得的低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂在芯片集成电路显影液中的应用，所述芯片集成电路显影液由四甲基氢氧化铵水溶液和低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂的水溶液复配而成。
[0025]作为本专利技术的一种优选方案，其中，显影液中四甲基氢氧化铵的含量为1～10wt.％，低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂的含量为0.5～3wt.％。
[0026]本专利技术的目的之四在于提供一种芯片集成电路显影液的制备方法，所述制备方法按以下步骤进行：
[0027](1)将四甲基氢氧化铵和N,N
‑
二辛基聚醚胺分别溶解在水中，得到各自的水溶液；
[0028](2)将二者在搅拌条件下混合均匀，直至溶液呈无色透明，即得到芯片集成电路显影液。
[0029]作为本专利技术的一种优选方案，其中，步骤(1)中水为超纯水。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0031]本专利技术提供了一种N,N
‑
二辛基聚醚胺非离子表面活性剂的制备方法及用N,N
‑
二
辛基聚醚胺非离子表面活性剂复配的芯片集成电路四甲基氢氧化铵显影液，具有如下优点：
[0032]1、本专利技术制备N,N
‑
二辛基聚醚胺非离子表面活性剂的过程中以甲酸为还原剂，三溴化硼为催化剂，反应机理为聚醚胺M2070和三溴化硼首先形成路易斯酸碱对，从而促进聚醚胺和正辛醛发生加成缩合形成亚胺中间体，然后三溴化硼与亚胺氮原子配位形成过渡中间体，同时降低了反应的活化能，最后甲酸与过渡中间体之间发生质子转移，最终得到具有叔胺结构的N,N
‑
二辛基聚醚胺非离子表面活性剂。其中选择甲酸作为还原剂是因为甲酸具有生物可再生、性价比高、绿色、安全、对空气和水分稳定等特点，而选择三溴化硼作为催化剂是因为三溴化硼和反应底物M2070具有良好的相互作用，因此不用加入额外的路易斯碱。所得非离子表面活性剂无金属残留，同时反应过程操作简单、伯胺转化率高、叔胺选择性好。
[0033]2、本专利技术用N,N
‑
二辛基聚醚胺非离子表面活性剂复配的芯片集成电路四甲基氢氧化铵显影液具有表面张力低，杂质金属离子含量少，满足芯片集成电路的洁净度要求，显影效果好的特点。
附图说明
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，它包括，S1：将聚醚胺、正辛醛、还原剂和催化剂依次加入烧瓶中，再加入溶剂，然后将烧瓶置于油浴锅中，在回流冷凝状态下进行磁力搅拌，反应一定时间；S2：反应结束后于冰水中冷却至室温，然后减压蒸馏脱除溶剂和杂质，得到低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂粗品；S3：将S2中得到的粗品用石油醚萃取3～4次，除去过量的正辛醛，最终得到低表面张力聚醚胺非离子表面活性剂纯品。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中还原剂为甲酸，催化剂为三溴化硼。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中溶剂为三氯甲烷或二氯乙烷。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中反应的温度为70～100℃，时间为6～12h。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中聚醚胺与正辛醛、还原剂、催化剂的摩尔比为1：(3～5)：(3～4)：(0.02～0.04)。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛新，陈丽鑫，刘学民，刘仁，侯琳熙，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：