專利名稱：控制萘醌二疊氮化物酯粒度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過選擇正確的溶劑并仔細地控制沉淀溫度來控制酚類化合物的萘醌二疊氮化物酯的粒度。
制備正性光致抗蝕劑配方已屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)，如US專利No.3666473、4115128、4173470和4550069所述。這些配方包括堿溶性、成膜聚乙烯基苯酚或酚醛清漆樹脂以及通常是被取代的萘醌二疊氮化物化合物的光敏物質(zhì)(光敏劑)。所述樹脂和光敏劑溶于有機溶劑或溶劑混合物中，用作適于具體所需應用的基片上的薄膜或涂層。
這些光致抗蝕劑配方中的酚醛清漆或聚乙烯基苯酚樹脂組分可溶于堿性水溶液中，但萘醌光敏劑起著這些成膜樹脂的溶解速率抑制劑的作用。在涂覆有光致抗蝕劑組合物的所述基片的選定區(qū)域受到光化輻射作用時，所述光敏劑經(jīng)受輻射誘發(fā)的結(jié)構(gòu)變換，與未輻照區(qū)域相對比，受輻照過的涂層區(qū)域被賦予明顯地更高的可溶性。這種溶解速率的差別使得當所述基片受堿性顯影溶液作用時光致抗蝕劑涂層的被輻照過的區(qū)域溶解，而未輻照過的區(qū)域大部分不受影響，從而在所述基片上產(chǎn)生陽紋花版。
一組重要的光敏劑是1，2-萘醌二疊氮化物-4-磺酸或1，2-萘醌二疊氮化物-5-磺酸與多元醇的縮合產(chǎn)物。當配制于光致抗蝕劑組合物中時，這些化合物在光譜的中紫外(mid-UV)區(qū)域趨向于表現(xiàn)出優(yōu)異的感光速度(photospeed)和對比度。
在過去數(shù)年中，微刻術(shù)已呈向更小幾何形狀方向加速發(fā)展趨勢。實現(xiàn)這些收縮設計規(guī)則的努力要求曝光器具和光致抗蝕劑制造者兩方面的集中努力。因而，對UV-2(DEEP-UV)和UV-3(I-LINE(自交系))光敏光致抗蝕劑體系有日益增長的需求。含酚醛樹脂清漆的光致抗蝕劑對于g-線和i-線類型的抗蝕劑仍適用。三羥基二苯甲酮的2，1，5-重氮基萘醌磺酸酯通常用作寬帶光敏化合物(PAC)或g-線抗蝕劑。另一方面，2，1，4-重氮基萘醌酯更通常地適用于光譜的i-線(365nm)區(qū)域。
這種2，1，5-重氮基萘醌酯的合成通常在溶劑體系中進行，所述溶劑體系例如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、乙腈或混合溶劑體系。通常使用堿作為催化劑以及酸性中和劑。通用的有機堿包括吡啶、三乙胺、N-甲基嗎啉、二甲基氨基吡啶和它們的混合物。利用這類溶劑/堿體系的方法提供具有穩(wěn)定良好質(zhì)量的重氮基萘醌酯。但如利用相似方法來制備2，1，4-重氮基酯或2，1，4-/2，1，5-混合重氮基酯，則極難以相似質(zhì)量和均一粒度來提供重氮酯。此外，當使用四羥基二苯甲酮時，2，1，4-重氮基酯或2，1，4-/2，1，5-混合重氮基酯的制備變得更加困難。如現(xiàn)有技術(shù)中所公知，可在縮合反應后通過向含水有機溶劑如甲醇中或向含有酸的含水體系中添加所述反應混合物使PAC從反應溶劑中沉淀出來。
本發(fā)明涉及在由重氮基磺酰氯和一或多種酚類化合物合成后控制重氮基萘醌磺酸酯粒度的改進方法。當所述PAC不含粒度太小的顆粒時，它易于加工，并獲得經(jīng)過充分洗滌的產(chǎn)物。當所述PAC不能被充分洗滌時，合成副產(chǎn)物和雜質(zhì)殘存于PAC中，并可對抗蝕劑性能有不良影響。更具體地說，本發(fā)明涉及酚類化合物如二苯甲酮的2，1，5-重氮基酯和2，1，4-/2，1，5-混合重氮基酯的制備方法。本發(fā)明方法利用有機極性溶劑，如丙酮、丙二醇甲基醚(PGME)、乙腈、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二氧雜環(huán)己烷、和γ-丁內(nèi)酯(BLO)，和用作除酸劑的堿，如二甲基氨基吡啶、三乙胺(TEA)、二乙基乙醇胺(DEEA)、1，4-二氮雜雙環(huán)(，2，2}辛烷(Dabco)、N-甲基嗎啉(NMM)和三乙醇胺。優(yōu)選的浸沒(沉淀)浴溫度為約0℃至約-30℃，優(yōu)選為約-10℃至約-20℃。
本發(fā)明方法更具體地包括A)提供酚類化合物的萘醌二疊氮化物酯在有機極性溶劑中的溶液；B)將步驟A的萘醌二疊氮化物酯溶液添加到其溫度保持在約0℃至約-30℃的沉淀浴中。本發(fā)明方法提供質(zhì)量穩(wěn)定的重氮基萘醌酯，其粒度足夠大，易于加工。本發(fā)明方法可提供不含顯著數(shù)量復雜副產(chǎn)物的重氮基萘醌酯。這些副產(chǎn)物妨礙了生產(chǎn)呈均一黃色、基本上為純品的重氮基萘醌酯，相反生成的是灰、暗琥珀直至甚至綠色的不純的重氮基酯。本發(fā)明方法易于控制，而且反應溫度、時間、堿濃度等發(fā)生輕微變化不導致不良質(zhì)量或非均一的物質(zhì)。只有反應溫度發(fā)生明顯變化才造成這種問題。
所述方法在費用上是有效的，且安全并導致均一高質(zhì)量的黃色重氮基酯物質(zhì)，并且適用于種類范圍很寬的重氮基酯組合物。所述光敏劑組合物可通過酚類化合物與重氮基有機酰鹵縮合來獲得。所述重氮基和有機酰鹵可順序或同時與酚類化合物縮合來提供所述重氮基有機酸酯。
所述重氮基有機酰鹵可優(yōu)選以化學計量與一或多種載有羥基的酚類化合物進行反應。但所述酚類化合物不必完全酯化，數(shù)量少于化學計量的重氮基和有機酰鹵化合物可以與所述酚類化合物進行縮合。與所述酚類化合物進行反應的重氮基和有機酰鹵的總量應足以產(chǎn)生能夠抑制堿可溶性樹脂溶解速率的光敏劑組合物。
在可與1，2-萘醌-5-磺酸或1，2-萘醌-4-磺酸進行反應生成可用于本發(fā)明方法中的2，1，4-和2，1，5-重氮基萘醌磺酰氯的有機酰鹵中，有如下這些烷基磺酰鹵如甲磺酰氯、乙磺酰氯、丙磺酰氯、正丁磺酰氯、十二烷磺酰氯等；芳磺酰氯如苯磺酰氯、萘磺酰氯等；?；u如乙酰氯、丁酰氯、戊酰氯、苯甲酰氯、苯甲酰溴、萘甲酰氯等。優(yōu)選的有機酰鹵是具有1至6個碳原子的低級烷基磺酰鹵、苯磺酰鹵和苯甲酰鹵。所述酰鹵可是取代的或未取代的。
所述除酸劑可是無機的，如碳酸鈉等，或有機胺如三乙胺、吡啶或N-甲基嗎啉。
如下具體實施例將提供對本發(fā)明方法的詳細說明。這些實施例不試圖以任何方式對本發(fā)明范圍進行限制，不應理解為是提供實施本發(fā)明所專用的條件、參數(shù)或數(shù)值。實施例2和4說明本發(fā)明的方法。實施例1和3說明目前條件的不成功之處。
實施例1通過將PW-292PAC與溶劑在室溫混合直到所述PAC完全溶解為止制備在γ丁內(nèi)酯(BLO)/丙酮(67％/33％)溶劑中的16％PW-292PAC[三2，2，2-(4-羥基苯基)乙烷的重氮基2，1，4-和2，1，5-酯，約98％酯化，重氮基2，1，5-與2，1，4-比值為70％]的96g溶液。將所述溶液等分成48g的兩部分。制備1200ml的20％甲醇水溶液，并分為兩個相等的部分。在攪拌條件下在室溫下向第一部分甲醇水溶液中緩慢添加一部分PAC BLO/丙酮溶液。制備出懸浮液/漿狀物，不能使用瓷漏斗過濾。所述懸浮液/漿狀物堵塞/淤塞過濾器，造成過濾失敗。
實施例2進行第二次試驗，其中將實施例1中的第二部分甲醇水溶液冷卻至-10℃，并在攪拌下緩慢添加實施例1中的第二部分PAC BLO/丙酮溶液。這一方法使得產(chǎn)物漿狀物易于使用瓷漏斗過濾。然后用去離子(DI)水將過濾產(chǎn)物充分洗滌以除去痕量溶劑和其它污染物。
實施例3將PW-894PAC與丙酮在室溫混合直到所述PAC完全溶解，以此方式制備在丙酮中的20％PW-894PAC(甲醛對甲氧甲酚酚醛清漆樹脂的重氮基2，1，5-酯，平均MWw約為720，約40％酯化)的100g溶液。將所述溶液等分成50g的兩部分。制備800ml的20％甲醇水溶液，并分為兩個相等的部分。在攪拌條件下在室溫下向第一部分甲醇水溶液中緩慢添加一部分PAC/丙酮溶液。制備出懸浮液/漿狀物，不能使用瓷漏斗過濾。所述懸浮液/漿狀物淤塞/堵塞過濾器，造成過濾失敗。
實施例4進行第二次試驗，其中將實施例3中的第二部分甲醇水溶液冷卻至-10℃，并在攪拌下緩慢添加實施例3中的第二部分PAC/丙酮溶液。這一方法使得產(chǎn)物漿狀物易于使用瓷漏斗過濾。然后用去離子(DI)水將過濾產(chǎn)物充分洗滌以除去痕量溶劑和其它污染物。
權(quán)利要求
1．一種可用于光致抗蝕劑組合物的酚類化合物的萘醌二疊氮化物酯的制備方法，該方法基本上由如下步驟組成A．提供在有機極性溶劑中的萘醌二疊氮化物酯的溶液；B．將步驟A的萘醌二疊氮化物酯溶液添加到溫度保持在約0℃至約-30℃的沉淀浴中；和C．將步驟B所得到的萘醌二疊氮化物酯過濾。
2．權(quán)利要求1的方法，其中所述沉淀浴溫度保持在約-10℃至約-20℃。
3．權(quán)利要求1的方法，其中所述有機極性溶劑是丙酮、丙二醇甲基醚、乙腈、N-甲基吡咯烷酮、二氧雜環(huán)己烷、γ-丁內(nèi)酯及其混合物。
全文摘要
一種制備可用于光致抗蝕劑組合物的酚類化合物的萘醌二疊氮化物酯的方法,其中包括提供在有機極性溶劑中的萘醌二疊氮化物酯的溶液;將所得到的萘醌二疊氮化物酯溶液添加到溫度保持在約0℃至約－30℃的沉淀浴中;和將所得到的萘醌二疊氮化物酯過濾。
文檔編號C07C303/44GK1283182SQ98812577
公開日2001年2月7日 申請日期1998年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月22日
發(fā)明者J·E·奧伯蘭德 申請人:克拉里安特國際有限公司