[发明专利]噻吨酮衍生物、包含其的组合物和包含所述组合物的图案形成方法

说明书

描述了潜伏型的光引发剂化合物，以及含有这样的化合物的组合物和其在用于制备光致抗蚀剂结构体的光引发的方法中的用途。

技术领域

本发明涉及取代的噻吨酮衍生物，其中羰基被以下封端：无环缩酮或取代或未取代的1,3二氧杂环戊烷基团或取代或未取代的1,3-二氧杂环己烷基团或取代或未取代的1,3-二氧杂环庚烷基团或取代或未取代的1,3-二氧杂环辛烷基团或取代或未取代的1,3-二氧杂环壬烷基团，以及涉及这样的衍生物在光引发反应中的用途。本发明还涉及制造这些和其他取代的噻吨酮衍生物的合成方法。

背景技术

光吸收酮化合物众所周知地用于光引发反应中。这些物质通常被称为光引发剂或光敏剂，并且在暴露于辐射时产生反应性物质。这样的光引发剂或光敏剂的实例可见于US7,585,611 B、EP 2,792,694 A1和US 7,425,585 B中。当并入合适的能够转化的底物中时，通过暴露于辐射而产生的反应性物质，任选地与其他物质相结合，能够通过敏化和能量或电子转移过程直接或间接地在能够转化的底物中引起化学反应。典型地，能够转化的底物含有有机材料，其可为单体、低聚物、聚合物或其混合物，其被转化为新的聚合物材料。

在一些应用中，期望封端酮光引发剂的一个或多个酮部分，使得该光引发剂是潜伏型的，并且可通过解封端而活化。US 2004/0014833和WO2011/086389涉及这样的受保护的酮光引发剂，以及其使用方法。

本发明涉及封端的或潜伏型的酮光引发剂，其相对于本领域已知的那些是改进的。特别地，已经发现在噻吨酮的碳骨架上具有特定的取代基和/或保护基团的本发明的封端的或潜伏型的酮光引发剂具有使其在各种应用中合乎期望的性质。这些性质包括，与未取代的光引发剂相比，至少脱保护的物质在水性或有机显影介质中的溶解度差异得到了提高。

除非另有说明，否则本文中提及的“封端的”酮光引发剂是指潜伏型的酮光引发剂，其中酮基团已通过酮与二醇的反应封端，形成1,3-二氧杂环戊烷基团、1,3-二氧杂环己烷基团、1,3-二氧杂环庚烷基团、1,3-二氧杂环辛烷基团或1,3-二氧杂环壬烷基团。因此，本文中提及的“未封端的”或“解封端的”酮光引发剂是指活性酮光引发剂，其中羰基代替1,3-二氧杂环戊烷基团、1,3-二氧杂环己烷基团、1,3-二氧杂环庚烷基团、1,3-二氧杂环辛烷基团或1,3-二氧杂环壬烷基团而存在。除非另有说明，否则本文中提及的“受保护的”酮光引发剂是指在光引发剂的芳环上具有官能团存在的化合物，该官能团已经通过包含保护基团而被修饰。例如，缩醛、烷基碳酸酯和酯取代基是用于下面的羟基的保护基团，因此具有这些保护基团之一作为取代基的化合物可被称为受保护的酮光引发剂。

本发明的化合物的所适合的封端的酮光引发剂的一种特定应用是用作光致抗蚀剂组合物的组分。光致抗蚀剂是在许多工业过程中使用的光敏组合物，并且在电子工业中具有特别重要的应用。典型地，将光致抗蚀剂组合物涂覆在底物上以形成光致抗蚀剂层。然后，将该层的选定区域暴露于电磁能，通常是光能，例如UV、深UV、KrF或激发物激光、EUV光或电子束(EB)，以在光致抗蚀剂的暴露区域中引发化学反应。然后使用光致抗蚀剂显影剂移除可溶于显影剂的材料。光致抗蚀剂可呈负性光致抗蚀剂或正性光致抗蚀剂的形式。正性光致抗蚀剂是这样一种光致抗蚀剂，其中光致抗蚀剂的暴露部分变得可溶于光致抗蚀剂显影剂，因此可被显影剂移除，而光致抗蚀剂的未暴露部分保持不溶于光致抗蚀剂显影剂。负性光致抗蚀剂是这样一种光致抗蚀剂，其中光致抗蚀剂的暴露部分变得不溶于光致抗蚀剂显影剂，而光致抗蚀剂的未暴露部分溶解并且可被光致抗蚀剂显影剂移除。在使用显影剂的步骤之后，不溶于显影剂的图案化涂层保留在表面上。可进行进一步的步骤以使涂层硬化，例如可通过施加热或进一步暴露于光来进行的固化步骤。

如果待被显影剂移除的光致抗蚀剂的可溶部分中的特征非常精细(这通常是正性光致抗蚀剂的情况)，那么重要的是在待移除的区域中存在的物质可溶于显影剂介质，其典型地是水性介质。否则，可导致所谓的“糊版(scumming，浮渣)”。本文所述的潜伏型的或封端的光引发剂可有利地用于这样的光引发方法中。

发明内容