TWI711898B - 含有硫酸酯之銨鹽的缺陷減少沖洗液 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種組成物之用途,該組成物包含一或多種選自由磺基丁二酸二酯、(磺基甲基)-丁二酸二酯、甲基-磺基丁二酸二酯、磺基戊二酸二酯及磺基丙三甲酸三酯組成之群之化合物的一或多種銨鹽,該組成物用於清潔或沖洗以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm及低於50nm之線-間隙結構。本發明亦係關於一種製造經清潔或沖洗之產品的相應方法,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構。本發明亦係關於一種顏色之HAZEN數低於1000且/或濁度介於0.08至10 NTU範圍內的溶液,其中該溶液包含水及一或多種銨鹽且視情況包含一或多種有機溶劑化合物。本發明亦係關於一種製造相應溶液之方法。
Description
本發明係關於一種組成物之用途,該組成物包含一或多種選自由磺基丁二酸二酯、(磺基甲基)-丁二酸二酯、甲基-磺基丁二酸二酯、磺基戊二酸二酯及磺基丙三甲酸三酯組成之群之化合物的一或多種銨鹽,該組成物用於清潔或沖洗以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構。本發明亦係關於一種製造經清潔或沖洗之產品的相應方法,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構。本發明亦係關於一種顏色之HAZEN數低於1000且/或濁度介於0.08至10NTU範圍內的調配物,其中該調配物包含水及一或多種銨鹽且視情況包含一或多種有機溶劑化合物。本發明亦係關於一種製造相應調配物之方法。本發明在申請專利範圍中界定,且隨後其特定具體實例更詳細地描述於本文下文中。
本發明在如隨附之申請專利範圍中及在實施方式中界定。若不另外陳述,則本發明之較佳態樣意謂與本發明之其他較佳態樣組合。
在製造具有大型積體(large-scale integration;LSI)、極大型
積體(very-large-scale integration;VLSI)及超大型積體(ultra-large-scale integration;ULSI)之積體電路(integrated circuit;IC)的製程中,藉由光微影技術產生圖案化材料層,如圖案化光阻劑層;含有氮化鈦、鉭或氮化鉭或由其組成之圖案化障壁材料層;含有例如交替多晶矽及二氧化矽層之堆疊或由其組成的圖案化多堆疊材料層;及含有二氧化矽或低k或超低k介電材料或由其組成之圖案化介電材料層。當今,該等圖案化材料層包含尺寸甚至低於22nm且具有高縱橫比之結構。前文提及之規範亦適用於本文下文中所界定之本發明。
光微影為一種方法,在該方法中將切割至遮罩中之圖案投影至諸如半導體晶圓之基板上。半導體光微影典型地包括以下步驟:在半導體基板之頂表面上塗覆一層光阻劑及經由遮罩使光阻劑曝露於光化輻射中,特定言之波長為例如193nm之UV輻射。前文提及之原理亦適用於本文下文中所描述之本發明。為將193nm光微影延伸至22nm及15nm技術節點,已開發出浸漬式光微影解析解析度增強技術。在此技術中,由在193nm之波長下折射率大於一之液體介質(例如折射率為1.44之超純水)替代光學系統最終透鏡與光阻劑表面之間的氣隙。此技術亦可應用於根據本發明之製程中或與如本文下文中所描述的本發明之組成物或調配物一起使用。然而,為避免浸提,必須使用吸水及圖案降解、障壁塗層或耐水光阻劑。
除193nm浸漬式微影之外,具有顯著更短波長之其他照明技術被視為滿足使20nm節點及低於20nm之節點的待打印之特徵大小進一步按比例縮小之需要的解決方案。除電子束曝露之外,波長為大約13.5nm
之極遠紫外線微影(Extreme Ultraviolet Lithography;EUV)在未來似乎為替代浸漬式微影的有前景之候選者。在曝露於光化輻射中之後,後續製程流程不依賴於所用光微影方法(例如,如上文所描述之UV微影、浸漬式光微影或EUV微影),且可因此用於本文下文中所描述的根據本發明之製程中。
典型地,具有高縱橫比之結構及寬度為50nm或低於50nm之結構藉由將強光束經由光罩導引至光阻劑(以化學方式沈積在基板上之層)上來產生。將光微影製程之基本程序典型地分成多個製程步驟,例如在許多情況及情形下,區分以下製程步驟(但必須注意,在其他情況下,可忽略、修改或在所列製程步驟以外插入製程步驟):
1.清潔晶圓
2.製備
3.光阻劑塗覆
4.曝露及曝露後烘烤
5.顯影及沖洗
6.硬烘烤
7.後續製程,例如電漿蝕刻
用於裝置製造之後續製程步驟典型地在其後進行。
根據本發明之方法及用途較佳為一種製造經清潔或沖洗之產品的製程的一部分,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該製程包含上文所論述之一個或所有製程步驟。關於如上文所揭示之光微影製程的基本製程,本發明(用途、方法及調配物)係關於製程步驟6。
在製程步驟1(清潔晶圓)中,將不同化學處理應用於晶圓
表面以使得吸收於該晶圓之表面上的物質(污染)得到移除。
在製程步驟2(製備)中,將晶圓加熱至至少150℃以便移除吸收於表面上之濕氣,視情況繼而用六甲基二矽氮烷(hexamethyldisilazane;HMDS)處理以便使表面鈍化(「憎水化」)(用甲基對殘餘OH基團進行封端)。經鈍化之表面供用於在光微影製程後期防止水在晶圓表面與光阻劑層之間擴散的目的。
在製程步驟3(光阻劑塗覆)中,藉由旋轉塗佈將光阻劑層沈積至晶圓上。此製程步驟之詳細描述及論述揭示於US 4267212 A中。此層之厚度可在對EUV抗蝕劑約10nm至對DUV抗蝕劑約100nm之範圍內變化,且對較老抗蝕劑及微機械加工應用可達到多至幾微米。在蒸發溶劑之後,視情況在典型地為約100℃之溫度下對經沈積之光阻劑層進行預烘烤。
在製程步驟4中,導引強光束穿過光罩以使得僅光阻劑層之特定點曝露於光中。視光阻劑之性質(陽性或陰性)而定,在下一製程步驟(顯影)中移除光阻劑中曝露或未曝露之區。常常進行曝露後烘烤以有助於抗蝕劑之化學擴大。
在製程步驟5(顯影及沖洗)中且根據本發明,使顯影劑溶液與光阻劑接觸以移除光阻劑層之(未)曝露區。對應於光罩之圖案的圖案化光阻劑層(陰性或陽性)因此保留在晶圓(基板)上。典型顯影劑溶液含有用於正型抗蝕劑之氫氧化四甲基銨(tetramethylammoniumhydroxid;TMAH)及用於負型抗蝕劑之有機溶劑。
在顯影劑溶液於抗蝕劑上持續適合之時間之後,塗覆(濕碰
濕式)沖洗組成物以防止、移除或減少特定缺陷(例如水印缺陷、來自顯影劑溶液之殘餘殘留物、圖案崩潰)。視情況,亦有可能在顯影劑溶液與沖洗調配物之間存在額外水沖洗步驟。沖洗組成物之塗覆與具有線寬較小且縱橫比較高之線-間隙結構之產品的關聯性尤其高。隨後,典型地對基板進行旋轉乾燥,其後將基板轉移至下一製程步驟中。
在製程步驟6(硬烘烤)中,可視情況對支撐圖案化光阻劑層之晶圓進行「硬烘烤」,典型地在120℃-180℃之溫度下進行。在硬烘烤之後,殘餘光阻劑層已凝固,且因此對化學處理及/或物理應力更具抗性。
後續製程步驟7(例如電漿蝕刻)將光阻劑之目標架構轉移至晶圓基板中。蝕刻步驟典型地移除介電質及/或硬遮罩層(在光阻劑層與晶圓之間的氧化矽或低k層(例如氧化矽酮、氮化鈦、低k層(經碳摻雜之氧化矽))。
然而,與曝露技術無關,小圖案之濕式化學處理無論如何涉及多個問題。隨著技術發展及尺寸要求變得愈來愈嚴格,在基板上需要光阻劑圖案包括相對薄且高之光阻結構或特徵,亦即具有高縱橫比之特徵。此等結構可能受到彎曲及/或塌縮影響,特定言之在清潔或沖洗製程期間,歸因於在相鄰光阻劑特徵之間自清潔或沖洗溶液殘餘之液體或溶液的過量毛細管力,特定言之在旋轉乾燥製程期間。由毛細管力造成的小特徵之間的最大應力σ可根據Namatsu等人Appl.Phys.Lett.66(20),1995描述如下:
其中γ為流體之平衡表面張力,θ為流體在其上支撐有圖案化材料層
之基板上的接觸角,D為圖案化材料層之特徵之間的距離(亦稱為「間隙」),W為圖案化材料層之特徵的寬度(線寬),且H為圖案化材料層之特徵的高度(參數H及W決定縱橫比)。
一種降低清潔及沖洗步驟之最大應力σ的方法可包括使用具有經修飾之聚合物以使其更具疏水性的光阻劑。然而,此方法可能降低沖洗及清潔溶液對光阻劑圖案之可濕性。
在另一種降低最大應力之方法中,必須減小流體之表面張力γ(動態及平衡表面張力兩者)。為減小流體或液體之表面張力,通常向該流體或液體中添加界面活性劑。
習知光微影製程之另一問題為歸因於抗蝕劑及光學解析度限制之線邊緣粗糙度(line edge roughness;LER)及線寬粗糙度(line width roughness;LWR)。LER包括與特徵之理想形式的水平及垂直偏差。特定言之,隨著臨界尺寸縮小,LER變得更有問題,且具有負面影響,諸如晶體管洩漏電流增加,因此降低IC裝置之效能。
歸因於尺寸縮小,為達成缺陷減少,移除顆粒變成關鍵因素。後者亦適用於光阻劑圖案以及在製造光學裝置、微機械及機械精密裝置期間產生之其他圖案化材料層。
習知光微影製程之額外問題為存在水印缺陷。由於去離子水或缺陷沖洗溶液無法自光阻劑之疏水性表面旋轉離開,故水印可能在光阻劑上形成。水印對於產率及IC裝置效能具有有害影響。
又另一個問題為出現所謂的「斑點缺陷」。此等缺陷在UV曝露及/或光阻劑顯影期間造成,且常常具有光阻劑上一或多個頂部層(例
如聚合層及感光層)上之圓形「凹坑狀」開口的形式。較小顆粒或其他不可溶物質可截留在彼等開口中,且導致低效顆粒移除或開口阻塞。特定言之,疏水性片段或疏水性分子聚集體可吸收於彼等缺陷側面中或彼等缺陷側面上。此等殘餘顆粒、片段或聚集體在後續製程階段中造成問題。
習知光微影製程之另一個問題為光阻劑層或圖案化材料層對溶劑之吸收,其導致此等層膨脹。非常接近之圖案,特定言之具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構的圖案因此在膨脹之後彼此直接接觸。此外,即使在對產品(特定言之,根據本發明之產品)進行顯影、清潔或沖洗之後,彼此直接接觸之經膨脹圖案隨後仍將黏在一起。光阻劑膨脹因此限制可實現的產品(特定言之,根據本發明之產品)之最小線-間隙尺寸,相應地,本發明之主要目標為提供一種可用於清潔或沖洗產品之組成物,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構。該組成物之用途應較佳允許防止圖案崩潰,降低線邊緣粗糙度,防止或減少水印缺陷,防止或減少光阻劑膨脹,防止或減少斑點缺陷,及/或進行顆粒移除。
相應地,本發明之另一個目標為提供一種可用於製造經清潔或沖洗之產品的相應方法,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構。
相應地,本發明之另一個目標為提供一種顏色之HAZEN數低於1000且/或濁度介於0.08至10 NTU範圍內的相應調配物。
WO 2012/101545 A1係關於「具有至少三個短鏈全氟基團之
界面活性劑用於製造具有線-間隙尺寸低於50nm之圖案的積體電路的用途」(標題)。界面活性劑包含「親水性基團」及「疏水性基團」。揭示磺酸之鈉鹽為可能之親水性基團。此外,揭示一種光微影製程,其包含將化學沖洗溶液塗覆至經顯影之圖案化光阻劑層上的步驟。
WO 2014/091363 A1係關於「包含界面活性劑及疏水劑之組成物用於在處理線-間隙尺寸為50nm或低於50nm之圖案化材料時避免抗圖案崩潰的用途」(標題)。揭示2-磺基琥珀酸酯為界面活性劑,且揭示「四烷基銨化合物」為「疏水劑」。此外,揭示一種用於製造積體電路裝置、光學裝置、微機械及機械精密裝置之方法。
WO 2004/044092 A1係關於「用於酸蝕刻水溶液之氟化界面活性劑」(標題)。揭示磺酸之鹽為界面活性劑。
US 2010/0152081 A1係關於「氟界面活性劑」(標題)。揭示具有芳基磺酸酯基團之化合物為「表面活性化合物」。
US 4,072,632係關於「洗碗組成物」(標題)。
US 4,784,800係關於「洗滌劑組成物」(標題)。
GB 1 527 020係關於「磺基琥珀酸二烷基酯之製備」(標題)。
US 3,577,348係關於「三氯三氟乙烷水乳液系統」(標題)。
US 2013/0225464 A1係關於「用於半導體裝置基板之清潔液體及[一種]清潔方法」(標題)。
US 4,291,117係關於「創新使用界面活性劑之製板製程」(標題)。
WO 2012/134226 A2係關於「用於光微影之清潔溶液組成物」
(標題)。
根據本發明,如上文所定義之主要技術問題藉由使用以下組成物來解決:該組成物包含一或多種選自由以下組成之群之化合物的一或多種銨鹽:磺基丁二酸二酯,(磺基甲基)-丁二酸二酯,甲基-磺基丁二酸二酯,磺基戊二酸二酯,及磺基丙三甲酸三酯,該組成物用於清潔或沖洗以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm及低於50nm之線-間隙結構。
在本文中及本發明之上下文中,術語「磺基丁二酸」亦係指「磺基琥珀酸」,且術語「磺基琥珀酸根」係指「磺基丁二酸」之脫質子化形式,較佳地,術語「磺基琥珀酸根」係指「磺基丁二酸,其中磺酸基團脫質子化」。
在本文中及本發明之上下文中,術語「圖案化材料層」係指支撐在上所支撐之層具有特定圖案,其具有線寬為50nm及低於50nm之線-間隙結構,其中支撐基板為例如半導體晶圓。在包含基板及其上所支撐之圖案化材料層(其具有線寬為50nm及低於50nm之線-間隙結構)的產品
中(亦即在經受根據本發明之處理的產品中),線寬與兩個相鄰線之間間隙之寬度的比率較佳地低於1:1,更佳地低於1:2。技術人員已知,具有此類較低「線寬比間隙寬度」比率之圖案化材料層在生產期間需要極精密處置。
圖案化材料層之線-間隙結構的線寬可容易地藉由掃描電子顯微鏡檢查來測定,特定言之藉由用Hitachi CG 4000進行掃描電子顯微鏡檢查來測定。
典型地,經受根據本發明之處理的圖案化材料層藉由以下來形成:將聚合光阻劑沈積至支撐物上及將所支撐之光阻劑層經由遮罩後續曝露於光化輻射中。在用顯影劑溶液使經曝露之光阻劑層顯影之後,產生圖案化材料層。
在一些情況下,在用顯影劑溶液顯影之前進行曝露後烘烤(post-exposure bake;PEB)。
典型顯影劑溶液為例如包含氫氧化四甲基銨(TMAH)之水溶液(參見WO 2014/091363,第23頁,第10行)。
合成根據本發明使用之化合物(亦即,一或多種磺基丁二酸二酯、(磺基甲基)-丁二酸二酯、甲基-磺基丁二酸二酯、磺基戊二酸二酯、磺基丙三甲酸三酯之銨鹽)典型地包含將NaHSO3、KHSO3、NH4HSO3或(Me3NCH2CH2OH)HSO3加成至α,β-不飽和羧酸酯基之C-C雙鍵上(視情況後接離子交換步驟)。製備根據本發明使用之化合物的較佳合成方法更詳細地描述於本文下文中之實施例中。
出乎意料地,包含如上文所定義之一或多種銨鹽的組成物尤其適合於清潔或沖洗以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材
料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構。此外,與用先前技術中已知之組成物清潔或沖洗的彼等產品相比,已用如上文所定義之組成物清潔或沖洗的產品(其包含基板及其上所支撐之圖案化材料層)在支撐基板及/或所支撐之圖案化材料層的表面上展現較少殘餘物。此外,用本發明之調配物清潔或沖洗防止(或減少)圖案崩潰。因此,如上文所定義之組成物由於其增加IC生產之生產效率而因此在工業中有價值。
當清潔或沖洗包含基板及其上所支撐之圖案化材料層(其具有線寬為50nm及低於50nm之線-間隙結構)的產品時,較佳的為根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含選自由以下組成之群的銨陽離子:質子化氨(NH4 +)、一級銨、二級銨、三級銨及四級銨。
亦較佳的為根據本發明用途如上文所定義之組成物,其中超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含一級銨、二級銨、三級銨或四級銨陽離子,該陽離子已將一或多個選自由以下組成之群的取代基附接於銨氮原子上:未經取代之烷基及經取代之烷基,其中該烷基在各情況下為分支鏈或直鏈烷基。
較佳的為使用如上文所定義的包含一級銨、二級銨、三級銨或四級銨之組成物(或如上文定義為較佳之組成物),因為附接於氮原子上之取代基根據個別需要調整所得陽離子或所得整體鹽之特性。鑒於個別情況,熟習此項技術者將選擇適當銨陽離子以便調節相應鹽之界面活性劑特性。
更佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較
佳)之組成物,其中超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含四級銨陽離子,該四級銨陽離子具有一或多個選自由以下組成之群的取代基附接於銨氮原子上:甲基、乙基、1-丙基、2-丙基、1-丁基、2-丁基、1-戊基、2-戊基、3-戊基、1-己基、2-己基、3-己基、2-甲基丙-1-基、2-甲基丙-2-基、2-甲基丁-1-基、3-甲基丁-1-基、2-甲基丁-2-基、3-甲基丁-2-基、2-甲基戊-1-基、2-甲基戊-2-基、2-甲基戊-3-基、3-甲基戊-1-基、3-甲基戊-2-基、3-甲基戊-3-基、4-甲基戊-1-基及4-甲基戊-2-基,其中此等取代基中之每一者未經取代或經一或多個包含氧、硫、氮、氯或溴原子之基團取代。
如上文所描述附接於銨離子之氮上的此類未經取代或經取代之相對短烷基典型地提供相應銨鹽的適合之可溶性及良好界面活性劑特性。
更佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含四級銨陽離子,該四級銨陽離子具有一或多個選自由經羥基取代之烷基組成之群的取代基附接於銨氮原子上,該等烷基選自甲基、乙基、丙-1-基、丙-2-基、丁-1-基、丁-2-基、戊-1-基、戊-2-基、戊-3-基、己-1-基、己-2-基、己-3-基、2-甲基丙-1-基、2-甲基丙-2-基、2-甲基丁-1-基、3-甲基丁-1-基、2-甲基丁-2-基、3-甲基丁-2-基、2-甲基戊-1-基、2-甲基戊-2-基、2-甲基戊-3-基、3-甲基戊-1-基、3-甲基戊-2-基、3-甲基戊-3-基、4-甲基戊-1-基及4-甲基戊-2-基(亦即,所陳述烷基中之每一者均攜有羥基),其中較佳地,該一或多個取代基選自由以下組成之群:羥甲基、2-羥基乙-1-基、2-羥基丙-1-基、3-羥基丙-1-基、1-羥基丙-2-基、2-羥基丁-1-基、3-羥基丁-1-基、4-羥基丁-1-基、1-(羥甲基)丙-1-
基、2-羥基-1-甲基丙-1-基、3-羥基-1-甲基丙-1-基、2-羥基-2-甲基丙-1-基及2-羥基-1,1-二甲基乙-1-基,其中更佳地,該一或多個取代基為2-羥基乙-1-基。
更佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含四級銨陽離子,該四級銨陽離子具有以下取代基附接於銨氮原子上:(a)一個、兩個或三個選自由以下組成之群的取代基:未經取代之甲基、乙基、丙-1-基、丙-2-基、丁-1-基、丁-2-基、戊-1-基、戊-2-基、戊-3-基、己-1-基、己-2-基、己-3-基、2-甲基丙-1-基、2-甲基丙-2-基、2-甲基丁-1-基、3-甲基丁-1-基、2-甲基丁-2-基、3-甲基丁-2-基、2-甲基戊-1-基、2-甲基戊-2-基、2-甲基戊-3-基、3-甲基戊-1-基、3-甲基戊-2-基、3-甲基戊-3-基、4-甲基戊-1-基及4-甲基戊-2-基,及(b)一或多個選自由以下組成之群的取代基:經取代之甲基、乙基、丙-1-基、丙-2-基、丁-1-基、丁-2-基、戊-1-基、戊-2-基、戊-3-基、己-1-基、己-2-基、己-3-基、2-甲基丙-1-基、2-甲基丙-2-基、2-甲基丁-1-基、3-甲基丁-1-基、2-甲基丁-2-基、3-甲基丁-2-基、2-甲基戊-1-基、2-甲基戊-2-基、2-甲基戊-3-基、3-甲基戊-1-基、3-甲基戊-2-基、3-甲基戊-3-基、4-甲基戊-1-基及4-甲基戊-2-基,其中附接於該銨氮原子上之此等取代基中之每一者均經一或多個包含氧、硫、氮、氯或溴原子之基團取代,其中附接於該銨氮原子上之此等取代基中之每一者較佳選自由以下組
成之群:羥甲基、2-羥基乙-1-基、2-羥基丙-1-基、3-羥基丙-1-基、1-羥基丙-2-基、2-羥基丁-1-基、3-羥基丁-1-基、4-羥基丁-1-基、1-(羥甲基)丙-1-基、1-羥基-1-甲基丙-1-基、2-羥基-1-甲基丙-1-基、3-羥基-1-甲基丙-1-基、2-羥基-2-甲基丙-1-基及2-羥基-1,1-二甲基乙-1-基,更佳地為2-羥基乙-1-基,其中附接於該銨氮原子上之取代基的總數為2、3或4。
更佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含四級銨陽離子,該四級銨陽離子具有以下取代基附接於銨氮原子上:(a)三個選自由以下組成之群的取代基:未經取代之甲基、乙基、丙-1-基、丙-2-基、丁-1-基、丁-2-基、戊-1-基、戊-2-基、戊-3-基、己-1-基、己-2-基、己-3-基、2-甲基丙-1-基、2-甲基丙-2-基、2-甲基丁-1-基、3-甲基丁-1-基、2-甲基丁-2-基、3-甲基丁-2-基、2-甲基戊-1-基、2-甲基戊-2-基、2-甲基戊-3-基、3-甲基戊-1-基、3-甲基戊-2-基、3-甲基戊-3-基、4-甲基戊-1-基及4-甲基戊-2-基,其中較佳地,所有三個取代基均為甲基,及(b)一個選自由以下組成之群的取代基:甲基、乙基、丙-1-基、丙-2-基、丁-1-基、丁-2-基、戊-1-基、戊-2-基、戊-3-基、己-1-基、己-2-基、己-3-基、2-甲基丙-1-基、2-甲基丙-2-基、2-甲基丁-1-基、3-甲基丁-1-基、2-甲基丁-2-基、3-甲基丁-2-基、2-甲基戊-1-基、2-甲基戊-2-基、2-甲基戊-3-基、3-甲基戊-1-基、3-甲基戊-2-基、3-甲基戊-3-基、4-甲基戊-1-基及4-甲基戊-2-基,其中附接於該銨氮原子上之此等取代基中之每一者均經一或多個包含
氧、硫、氮、氯或溴原子之基團取代,其中附接於該銨氮原子上之此等取代基中之每一者較佳選自由以下組成之群:羥甲基、2-羥基乙-1-基、2-羥基丙-1-基、3-羥基丙-1-基、1-羥基丙-2-基、2-羥基丁-1-基、3-羥基丁-1-基、4-羥基丁-1-基、1-(羥甲基)丙-1-基、2-羥基-1-甲基丙-1-基、3-羥基-1-甲基丙-1-基、2-羥基-2-甲基丙-1-基、2-羥基-1,1-二甲基乙-1-基及5-羥基-3-氧雜-戊基,其中取代基更佳地為2-羥基乙-1-基。
附接於銨離子之氮上的經取代之短烷基與如上文所描述的具有OH基團之烷基組合在界面活性劑銨鹽之可溶性及其充當界面活性化合物之能力兩方面均具有最佳值。附接於銨氮原子之取代基中之一者上的OH基團另外增加如本文所描述之調配物自(光阻劑)表面溶解及移除顆粒的能力。
更特定言之,較佳使用包含一或多種銨鹽之組成物,其中超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含至少一種選自由以下組成之群的銨陽離子:-參(2-羥基乙基)銨,-雙(2-羥基乙基)銨,-參(2-羥基乙基)甲基銨,-雙(2-羥基乙基)二甲基銨,-2-羥基乙基三甲基銨(下文中亦稱為「膽鹼陽離子」或「膽鹼」),-2-羥基乙基三乙基銨,-2-羥基丙基三甲基銨,
-雙(2-羥基丙基)二甲基銨,及-參(2-羥基丙基)甲基銨。
此類銨鹽(如較佳地存在於根據本發明使用之組成物中)展示在水溶液中更加改良之可溶性。在環境條件下,由於未產生可能有異味之低沸點化合物,故處置更容易。
(最佳)較佳的如上文所定義(或如上文定義為較佳)之銨陽離子可與其他(最佳)較佳之銨陽離子組合以便製備可用於清潔或沖洗根據本發明之產品的組成物,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構。
尤其較佳的為僅使用一類如上文定義為(最佳)較佳之銨陽離子。然而在一些情況下,在一些情況下,較佳的為使用包含超過一類如上文定義為(最佳)較佳之銨陽離子的組成物。
在一些情況下,更佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含具有兩個或三個通式(1)之酯基的陰離子:
其中在各通式(1)之酯基中,彼此獨立地,-n為0、1或2,較佳地n=0,-X為氫、甲基或乙基,
-R選自由以下組成之群:-未經取代之分支鏈烷基,-未經取代之直鏈烷基,-經取代之直鏈烷基,-經取代之分支鏈烷基,-未經取代之分支鏈烯基,-未經取代之直鏈烯基,-經取代之直鏈烯基,及-經取代之分支鏈烯基。
根據通式(1)之酯基由於基團R之存在而為相對疏水性的(與陰離子磺基相比),且因此,基團R之存在為如本文所描述之銨鹽的相應陰離子能夠充當界面活性劑的原因。
若未在本發明文本中以其他方式陳述,則與n=1或n=2的通式(1)之酯基相比,n=0的通式(1)之酯基為較佳的。此對所有類型的在本發明文本中指定為較佳之特徵之組合均為真。
根據本發明,通式(1)之酯基為如上文所定義之組成物的磺基丁二酸、(磺基甲基)-丁二酸、甲基-磺基丁二酸、磺基戊二酸或磺基丙三甲酸的經酯化之羧酸基團。
較佳的為使用包含一或多種銨鹽之組成物,其中超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含具有兩個或三個通式(1)之酯基的陰離子,此係因為該等銨鹽充當界面活性劑,且因此不僅幫助溶解殘餘物(例如污跡、
顆粒或沈積物),且亦降低組成物之平衡以及動態表面張力,因此避免例如圖案崩潰(其歸因於具有高平衡表面張力之液體的高毛細管力)或降低其風險。較佳的為使用烷基或烯基部分作為如上文所定義的通式(1)之酯基中之基團R。比較實驗展示,代替烷基或烯基部分作為R使用的例如未經取代之芳族基團產生展示略微較高之平衡表面張力(其為非所需)的界面活性劑。
此外,且在不希望受任何理論束縛的情況下,咸信具有兩個或三個通式(1)之酯基的陰離子較佳地結合於表面且改變圖案化材料之表面能(可濕性或疏水性程度),以使得在沖洗階段結束時,表面能低於開始時。因此,在乾燥步驟中,可有效地自已用如根據本發明所用之組成物處理的圖案化材料之表面蒸發或旋轉除去水。
尤其較佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中在各通式(1)之酯基中,彼此獨立地,R之碳原子總數介於1至18、較佳地5至13、更佳地8至12、最佳地9至10之範圍內。
具有此類部分之相應銨鹽(界面活性劑)通常展示可溶性與界面活性之間的良好平衡。
尤其較佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中R選自由以下組成之群:-未經取代之分支鏈烷基及-未經取代之分支鏈烯基。
具有此類分支鏈烷基或烯基部分之相應銨鹽(界面活性劑)通常展示甚至更高之界面活性。
在許多情況下,最佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中各通式(1)之酯基彼此獨立地(a)(i)R在未經取代之分支鏈烷基或未經取代之分支鏈烯基之主碳鏈中的碳原子總數介於5至8個碳原子、較佳地6至7個碳原子之範圍內且/或(ii)R在未經取代之分支鏈烷基或未經取代之分支鏈烯基之側鏈中的碳原子總數介於1至4個碳原子、較佳地2至3個碳原子之範圍內且/或(b)n為0且R為用相應羧基酯化之醇的殘基,其中該醇之分支因子在0.1至8、較佳地1至5、更佳地1至3之範圍內。
具有此類分支鏈烷基或烯基部分之相應銨鹽(界面活性劑)通常展示較佳地較低之動態界面張力。
特定言之,較佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中R彼此獨立地選自由以下組成之群:-3,5,5-三甲基己基,-2-乙基己基,-3,3-二甲基丁基,-2,4,4-三甲基戊基,-2,2-二甲基丙基,-2-丙基庚基,
-異壬基,-異癸基,-異十三基,-2,6-二甲基-4-庚基,-1-異丁基-3,5-二甲基己基,-5,7,7-三甲基-2-(1,3,3-三甲基丁基)辛基,-2-丙基戊基,-1-乙基-2-甲基戊基及-6-甲基-2-庚基。
相應銨鹽(界面活性劑)在極短時間內在界面處自身組裝且在此處停留足夠時間,其為快速製程及所描述之應用所需的。
上文所描述之R基團對於n=0之式(1)酯基特別較佳。
較佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中各通式(1)之酯基中的各R相同。甚至更佳的為使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中各通式(1)之酯基中的各R相同且n=0。
相應銨鹽(界面活性劑)展示甚至更高的在界面處自身組裝且在此處保留足夠時間之傾向。另外,以有效方式對界面進行穩定化。
若各通式(1)之酯基中的各R相同,則可以便利且時間有效之方式合成銨鹽。
較佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較
佳)之組成物,其中該組成物包含-一或多種包含三甲基-2-羥基乙基銨陽離子之銨鹽及-以下陰離子中之一或多者:
或
其中R1選自由以下組成之群:-3,5,5-三甲基己基,-2-乙基己基,
-3,3-二甲基-2-丁基,及-2,4,4-三甲基戊基。
如上文類似地陳述,(最佳)較佳的具有通式(1)之酯基的陰離子可與如上文定義為(最佳)較佳之一或多種銨陽離子組合以便製備如上文所定義的可用於清潔或沖洗以下產品之組成物,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構。
出於本發明之目的,如上文所定義之組成物的較佳銨鹽為以下銨鹽,其中陰離子具有R1基團如上文所定義之磺基丁二酸二酯、(磺基甲基)-丁二酸二酯、甲基-磺基丁二酸二酯、磺基戊二酸二酯或磺基丙三甲酸三酯的結構,其中陽離子具有如上文所定義之(較佳或最佳)四級銨陽離子的結構。更詳細地,使用如上文所定義之組成物所用的較佳陽離子與較佳陰離子之組合的其他(非限制性)實例列於下文:-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及磺基丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及磺基丁二酸二(2-乙基己基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及磺基丁二酸二(3,3-二甲基-2-丁基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及磺基丁二酸二(2,4,4-三甲基戊基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及(磺基甲基)-丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及(磺基甲基)-丁二酸二(2-乙基己基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及(磺基甲基)-丁二酸二(3,3-二甲基-2-丁基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及(磺基甲基)-丁二酸二(2,4,4-三甲基戊基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及甲基-磺基丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及甲基-磺基丁二酸二(2-乙基己基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙
基-三甲基銨作為陽離子及甲基-磺基丁二酸二(3,3-二甲基-2-丁基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及甲基-磺基丁二酸二(2,4,4-三甲基戊基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及磺基戊二酸二(3,5,5-三甲基己基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及磺基戊二酸二(2-乙基己基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及磺基戊二酸二(3,3-二甲基-2-丁基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及磺基戊二酸二(2,4,4-三甲基戊基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及磺基丙三甲酸三(3,5,5-三甲基己基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及磺基丙三甲酸三(2-乙基己基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙
基-三甲基銨作為陽離子及磺基丙三甲酸三(3,3-二甲基-2-丁基)酯作為陰離子的鹽。
-根據本發明使用如上文所定義之組成物,該組成物包含具有2-羥乙基-三甲基銨作為陽離子及磺基丙三甲酸三(2,4,4-三甲基戊基)酯作為陰離子的鹽。
較佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中該組成物為水性組成物。較佳使用水性組成物用於清潔或沖洗,此係因為在許多情況下,界面活性劑與水性溶劑之組合為離子型、非離子型疏水性及非離子型親水性化合物或顆粒提供高可溶性及分散效率。在水性組成物中,按組成物之總量計,水之量較佳高於50重量%,較佳地高於80重量%,更佳地高於90重量%。
水由於其為環境友好之非揮發性有機化合物(non volatile organic compound;non VOC;非VOC)溶劑而為較佳溶劑,在許多情況下,與有機溶劑不同,水不藉由使圖案膨脹或溶解而影響其結構。然而,視光阻劑類型而定,在一些情況下,水亦造成膨脹。
較佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中-一或多種銨鹽之銨陽離子的總量在2×10-5至4×10-2mol/L範圍內且/或-如上文所定義之一或多種銨鹽之陰離子的總量在2×10-5至4×10-2mol/L範圍內。
上文所界定之陽離子及陰離子濃度典型地提供以下參數/特
性之最佳組合:(i)(減少)較大界面活性劑聚集體在晶圓表面上形成,其可能引起缺陷,(ii)(減小)塗覆期間之泡沫體積,及(iii)改良所得組成物之清潔或沖洗特性。
在許多情況下,較佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中在臨界膠束濃度下所測定,組成物之平衡表面張力小於35mN/m,較佳地小於30mN/m,更佳地小於27mN/m,最佳地小於25mN/m。
組成物之平衡表面張力愈低,毛細管力愈低以防止或減少圖案崩潰(根據如前文提及之Namatsu等人Appl.Phys.Let.66(20),1995)。根據本發明使用具有特定平衡表面張力之此類組成物的一個額外優點為線-間隙結構(圖案)處於奈米級之圖案化材料層的滲透及清潔極高效。
出於比較起見,根據Römpp-Lexikon Chemie,第10版,1999,第6卷,第4434頁續,條目『表面活性劑』(=界面活性劑),『表5』,對於基於烴之界面活性劑,典型平衡表面張力在25至40mN/m範圍內,而全氟界面活性劑通常提供15至25mN/m之平衡表面張力。如吾人在本發明文本下文之表1中所見的,包含如上文所定義之銨鹽的溶液的平衡表面張力非常接近全氟界面活性劑或甚至在全氟界面活性劑範圍內。舉例而言,包含磺基丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)二酯2-羥乙基-三甲基銨之水溶液在膠束濃度下的平衡表面張力低於24mN/m。由於全氟界面活性劑通常具有高生物蓄
積風險及低可生物降解程度,使用全氟界面活性劑(例如全氟辛烷磺酸及其鹽)由於其不合需要之生態特徵而為非所需的,參見:Environ Health Perspect.2010年8月;118(8):1100-1108。
技術人員根據常用例程調節平衡表面張力。
較佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中該清潔或沖洗為製造積體電路裝置、光學裝置、微機械或機械精密裝置之製程的一部分。
較佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中該組成物用於清潔或沖洗以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構,以便防止圖案崩潰,降低線邊緣粗糙度,防止或移除水印缺陷,防止或減少光阻劑膨脹,防止或減少斑點缺陷及/或移除顆粒。前文提及之缺陷或效果的存在將對IC裝置效能,特定言之對作為積體電路裝置、光學裝置、微機械或機械精密裝置之裝置具有負面影響,且相應地,本發明(其有助於避免此等缺陷或效果)具有高工業價值。
在許多情況下,較佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構的圖案化材料層選自由以下組成之群:圖案化之經顯影光阻劑層、圖案化障壁材料層、圖案化多堆疊材料層及圖案化介電材料層。
圖案化之經顯影光阻劑層、圖案化障壁材料層、圖案化多堆疊材料層及圖案化介電材料層尤其易於出現圖案崩潰、低線邊緣粗糙度及光阻劑膨脹。由於所產生之發生故障之裝置的數目顯著減少,故避免此等
負面效果改良裝置效能以及生產輸出。
特定言之,較佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中圖案化材料層具有線寬為32nm或低於32nm,較佳為22nm或低於22nm之線-間隙結構。具有線寬為30nm或低於30nm,較佳為22nm或低於22nm之線-間隙結構的圖案化材料層尤其易於在清潔或沖洗期間出現圖案崩潰,且因此較佳用如上文所定義之組成物清潔及沖洗,較佳地用如上文所定義的平衡表面張力(在臨界膠束濃度下測定)小於35mN/m、較佳地小於30mN/m、更佳地小於25mN/m之組成物清潔及沖洗。根據本發明使用具有特定平衡表面張力之此類組成物的優點陳述於上文中。
較佳的為根據本發明使用如上文所定義(或如上文定義為較佳)之組成物,其中對於非光阻結構,圖案化材料層之縱橫比大於10,且對於光阻結構,縱橫比大於2。對於非光阻結構縱橫比大於10及對於光阻結構縱橫比大於2之材料層尤其易於在清潔或沖洗期間出現圖案崩潰,且因此較佳用如上文所定義之組成物清潔及沖洗,較佳地用如上文所定義的平衡表面張力(在臨界膠束濃度下測定)小於35mN/m、較佳地小於30mN/m、更佳地小於25mN/m之組成物清潔及沖洗。此類組成物之優點為圖案崩潰尤其得到減少或避免。
圖案化材料層之縱橫比可容易地藉由用Hitachi CG 4000進行掃描電子顯微鏡檢查來測定。
本發明亦係關於一種製造經清潔及沖洗之產品的方法,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50
nm或低於50nm之線-間隙結構,該方法包含以下步驟:-製備或提供以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構,-製備或提供如上文所定義及/或如申請專利範圍中所定義之組成物,及-用該組成物清潔或沖洗該產品以便產生該經清潔或沖洗之產品。
一般而言,在本發明使用包含一或多種銨鹽之組成物的情形下,本文上文所論述的本發明之所有態樣在細節上作必要修改後適用於本發明之方法。且同樣地,本文下文所論述的製造經清潔或沖洗之產品的本發明方法之所有態樣在細節上作必要修改後適用於根據本發明使用包含一或多種銨鹽之組成物。
在本發明之方法中,提供該包含基板及其上所支撐之圖案化材料層(其具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構)之產品的步驟較佳地包括光微影方法。關於光微影方法總體且關於此類光微影方法之特定具體實例,參考上文所論述之專利及非專利文獻。本發明之方法的特定實例陳述於下文。
較佳的為如上文所描述(或如上文定義為較佳)之方法,其包含以下步驟:-提供具有浸漬式光阻劑、EUV光阻劑或電子束光阻劑層之基板,-在存在或不存在浸漬液體之情況下經由光罩使該光阻劑層曝露於光化輻射中,
-用顯影劑溶液使經曝露之光阻劑層顯影以獲得具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構的圖案,以便產生以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構,-用該組成物清潔或沖洗該產品以便產生該經清潔或沖洗之產品,及視情況-乾燥該經清潔或沖洗之產品,較佳藉由旋轉乾燥或藉由利用馬蘭哥尼作用(Marangoni effect)之乾燥製程來乾燥。
尤其較佳的為一種如上文所描述(或如上文定義為較佳)之經清潔或沖洗之產品的方法,其中組成物如上文在根據本發明使用之情形下所定義,且/或(較佳地「且」)圖案化材料層如上文在根據本發明之方法的情形下所定義。
出乎意料地,已發現當使用如上文在根據本發明使用之情形下所定義的組成物用於清潔或沖洗包含基板及其上所支撐之圖案化材料層(其具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構)的產品時達成有利結果。當產生具有線寬為15nm或低於15nm,特定言之為32nm或低於32nm,更特定言之為22nm或低於22nm之線-間隙結構的圖案化材料層時,根據例如工業負面影響之需求,圖案崩潰、低線邊緣粗糙度、水印缺陷、光阻劑膨脹、斑點缺陷或殘餘顆粒需要分別加以最小化或移除,以便滿足目前先進技術IC裝置之規範。
本發明亦係關於一種調配物,其較佳地用於清潔或沖洗以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具
有線寬為50nm及低於50nm之線-間隙結構,該調配物包含-水及-如上文所定義之一或多種銨鹽,及視情況選用之-一或多種有機溶劑化合物,其中該調配物滿足顏色之HAZEN數低於1000,較佳地低於100,更佳地低於50,且/或濁度介於0.08至10 NTU範圍內,較佳地介於0.2至5 NTU範圍內,更佳地介於0.2至1 NTU範圍內。
NTU值應根據EPA方法180.1,尤其用HACH LANGE 2100 G儀器來測定。
HAZEN數(亦稱為APHA數)應根據方法DIN EN 150 6271-2,尤其用Lange LICO 400儀器來測定。
根據本發明之調配物為用於根據本發明使用及用於本發明之方法中的較佳組成物。根據本發明之調配物為溶液或懸浮液。若顆粒存在於調配物中,則其濃度應低至使HAZEN數及NTU值如上文所陳述。如下文所定義之較佳調配物尤其較佳用於根據本發明使用及用於本發明之方法中。
在許多情況下且出於在根據本發明使用及本發明方法之情形下的許多目的,較佳的為如上文所定義(或如上文定義為較佳)之調配物,其中如上文所定義之該(等)銨鹽的總濃度尤其在根據本發明使用之
情形下介於2×10-6至4×10-2mol/L範圍內。上文所提及之陽離子及陰離子濃度典型地提供以下參數/特性之最佳組合:(i)(減少)較大界面活性劑聚集體在晶圓表面上形成,其可能引起缺陷,(ii)(減小)塗覆期間之泡沫體積,及(iii)改良所得組成物之清潔或沖洗特性。
更佳的為如上文所描述(或如上文描述為較佳)的根據本發明之調配物,其中一或多種化合物之一或多種銨鹽為一或多種選自由以下組成之群之化合物的銨鹽:(磺基甲基)-丁二酸二酯,甲基-磺基丁二酸二酯,磺基戊二酸二酯,及磺基丙三甲酸三酯。
更佳的為如上文所描述(或如上文描述為較佳)的根據本發明之調配物,其中超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含至少一種選自由以下組成之群的銨陽離子:-參(2-羥基乙基)銨,-雙(2-羥基乙基)銨,
-參(2-羥基乙基)甲基銨,-雙(2-羥基乙基)二甲基銨,-2-羥基乙基-三甲基銨,-2-羥基乙基-三乙基銨,-2-羥基丙基-三甲基銨,-雙(2-羥基丙基)二甲基銨,及-參(2-羥基丙基)甲基銨。
更佳的為如上文所描述(或如上文描述為較佳)的根據本發明之調配物,其中超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含至少一種選自由以下組成之群的銨陽離子:-參(2-羥基乙基)銨,-雙(2-羥基乙基)銨,-參(2-羥基乙基)甲基銨,-雙(2-羥基乙基)二甲基銨,-2-羥基乙基-三甲基銨,-2-羥基乙基-三乙基銨,-2-羥基丙基-三甲基銨,-雙(2-羥基丙基)二甲基銨,及-參(2-羥基丙基)甲基銨,
且其中一或多種化合物之一或多種銨鹽為一或多種選自由以下組成之群之化合物的銨鹽:(磺基甲基)-丁二酸二酯,甲基-磺基丁二酸二酯,磺基戊二酸二酯,及磺基丙三甲酸三酯。
甚至更佳的為如上文所描述(或如上文描述為較佳)的根據本發明之調配物,其包含選自由以下組成之群的有機溶劑化合物:-具有總數為1至8個碳原子(更佳3至6個碳原子)之醇,-烷基乙二醇,-烷基二乙二醇,-烷基三乙二醇,-烷基丙二醇,-烷基二丙二醇及-烷基三丙二醇其中烷基在各情況下之碳原子總數在1至7範圍內。
優點為此等溶劑改良如上文所定義之銨鹽(亦即,如存在於根據本發明使用之組成物中的銨鹽)在水中的可溶性。另外,按調配物(亦即濃縮物)之總量計,調配物較佳地為具有以下的液體濃縮物:高含量的使用如上文所定義之銨鹽的活性材料(銨鹽及視情況選用之其他活性材
料,特定言之界面活性劑材料)及上文所提及之溶劑及小於5wt%之水。此類濃縮物中之界面活性劑含量高於30wt%,更佳地高於40wt%,最佳為50wt%或更高(其餘部分為如上文所描述之溶劑及小於5wt%水,調配物(濃縮物)視情況另外含有一或多種在合成程序中所用之鹽)。較佳地,此類濃縮物在20℃及10Hz下之黏度小於1000mPas,且更佳小於500mPas(黏度可用Anton Paar Rheolab QC儀器來量測)。在根據本發明使用之前,此類液體濃縮物可容易地進行輸送、處置及用水(電子級)稀釋。相比之下,在一些情況下,在不存在此類溶劑時,若例如界面活性劑濃度高於40wt%,則界面活性劑濃縮物在水中在20℃下形成高度黏稠凝膠。吾人將需要加熱此類高度黏稠濃縮物以便降低其黏度及允許便利處置。
尤其較佳的為如上文所描述(或如上文描述為較佳)的根據本發明之調配物,其包含按調配物之總重量計小於5ppm、較佳地小於1ppm、更佳地小於0.05ppm、甚至更佳地小於5ppb、最佳地小於3ppb金屬陽離子。本發明之此類較佳調配物的優點為不將非所需金屬及金屬離子併入於積體電路中,以使得相應缺陷無法產生。
較佳的亦為如上文所描述(或如上文描述為較佳)的根據本發明之調配物,其僅含有最大大小<3μm之(單一)顆粒(亦即,不存在最大大小為3μm或超過3μm之顆粒)。更佳的亦為如上文所描述(或如上文描述為較佳)的根據本發明之調配物,其僅含有最大大小<300nm之(單一)顆粒(亦即,不存在最大大小為300nm或超過300nm之顆粒)。
甚至更佳的亦為如上文所描述(或如上文描述為較佳)的根據本發明之調配物,其僅含有最大大小<30nm之(單一)顆粒(亦即,不
存在最大大小為30nm或超過30nm之顆粒)。此可例如藉由經由孔徑直徑小於30nm之過濾器過濾經稀釋之調配物(視情況,此製程重複若干次)來達成。
如上文所描述的根據本發明之調配物較佳地含有至少一種選自由以下組成之群的共界面活性劑:烷基甜菜鹼、烷基醯胺基丙基甜菜鹼、兩性乙酸鹽、胺氧化物及烷基聚葡萄糖苷,其中該烷基具有總數6至16個碳原子,較佳地總數8至12個碳原子。
較佳地呈如上文所描述(或如上文描述為較佳)之調配物形式的界面活性劑溶液具有擁有如上文所描述(尤其)改良之清潔及沖洗效果的優點。
如上文所描述(或如上文描述為較佳)的根據本發明之調配物更佳地含有至少一種選自由以下組成之群的共界面活性劑:-椰油基甜菜鹼,-椰油基醯胺基丙基甜菜鹼,-椰油基兩性乙酸鹽-椰油基兩性二乙酸鹽-月桂基二甲基胺氧化物-肉豆蔻基二甲基胺氧化物-月桂基胺氧化物及-椰油基醯胺基丙基胺基氧化物
含有一或多種如上文所提及之共界面活性劑的根據本發明
之調配物的優點為例如(i)根據本發明使用之組成物之銨鹽的更高可溶性及/或(ii)如上文所描述之清潔及沖洗效果的改良。
本發明亦係關於一種製造如上文所描述(或如上文描述為較佳)之調配物的方法,該調配物較佳地用於清潔或沖洗包含基板及其上所支撐之圖案化材料層(其具有線寬為50nm及低於50nm之線-間隙結構)的產品,該方法至少包含以下步驟:a)合成一或多種如上文所描述(或如上文描述為較佳)之銨鹽,其藉由包含將亞硫酸氫根陰離子加成至一或多種α,β-不飽和酯之雙鍵上的程序來進行,以便產生一或多種選自由以下組成之群的相應二酯或三酯陰離子:磺基丁二酸二酯陰離子,(磺基甲基)-丁二酸二酯陰離子,甲基-磺基丁二酸二酯陰離子,磺基戊二酸二酯陰離子,及磺基丙三甲酸三酯陰離子,b)將如步驟a)中所合成之該一或多種銨鹽與水及/或一或多種如上文所描述之有機溶劑混合以便獲得調配物,c)視情況經由孔隙大小直徑<30nm之過濾器過濾步驟b)中所獲得之調配物。
一般而言,本文上文中所論述的本發明之所有態樣在以下情形下:本發明使用包含一或多種銨鹽之組成物,根據本發明製造經清潔或沖洗之產品的方法,及/或根據本發明之調配物在細節上作必要修改後適用於製造根據本發明之調配物的方法。且同樣,本發明製造本文下文中所論述之調配物的方法的所有態樣在細節上作必要修改後適用於:本發明使用包含一或多種銨鹽之組成物,根據本發明製造經清潔或沖洗之產品的方法,及/或根據本發明之調配物。
在許多情況下,較佳的為如上文所定義之方法,其中在步驟a)中-亞硫酸氫根陰離子之相對陽離子為如上文所描述(或如上文描述為較佳)之銨陽離子,以便在該將亞硫酸氫根陰離子加成至一或多種α,β-不飽和酯之該等雙鍵上之後,構成如上文所描述(或如上文描述為較佳)之一或多種銨鹽或-亞硫酸氫根陰離子之相對陽離子不為選自由以下組成之群的銨陽離子:參(2-羥基乙基)銨、雙(2-羥基乙基)銨、參(2-羥基乙基)甲基銨、雙(2-
羥基乙基)二甲基銨、2-羥基乙基-三甲基銨、2-羥基乙基-三乙基銨、2-羥基丙基-三甲基銨、雙(2-羥基丙基)二甲基銨及參(2-羥基丙基)甲基銨,且該等相對陽離子在後續步驟中針對一或多種此等銨陽離子進行交換,以便構成如上文所定義(或如上文描述為較佳)之一或多種銨鹽或-亞硫酸氫根陰離子之相對陽離子不為銨陽離子,且該等相對陽離子在後續步驟中針對銨陽離子進行交換,以便構成如上文所描述(或如上文描述為較佳)之一或多種銨鹽。
製造如上文所描述(或如上文描述為較佳)之調配物的方法為有利的,此係因為在僅幾個合成步驟中合成目標產品,因此減少合成所需之反應器及/或工廠設備。
較佳的為一種製造如上文定義為較佳之調配物的方法,其包含步驟a),其中在後續步驟中相對陽離子針對如對於如上文描述為較佳之用途所定義的銨陽離子進行交換,以便構成如對於如上文描述為較佳之用途所定義的一或多種銨鹽。
較佳的為一種製造如上文所描述(或如上文描述為較佳)之調配物的方法,其中所得一或多種相應二酯或三酯陰離子選自由以下組成之群:(磺基甲基)-丁二酸二酯陰離子,甲基-磺基丁二酸二酯陰離子,
磺基戊二酸二酯陰離子,及磺基丙三甲酸三酯陰離子。
較佳的為一種製造如上文所描述(或如上文描述為較佳)之調配物的方法,其包含以下步驟:c)經由孔隙大小直徑<30nm之過濾器過濾步驟b)中所獲得之調配物,且包含以下作為另一個步驟:d)將經過濾之調配物與額外水混合以得到經稀釋之水性調配物。
藉由用孔隙大小直徑<30nm之過濾器過濾,移除較大顆粒,否則該等顆粒將在用如上文所描述(或如上文描述為較佳)之組成物清潔或沖洗產品(經曝露及顯影之光阻劑)之後殘留於該產品之表面上。
特定言之,較佳的為一種製造如所描述(或如上文定義為較佳)之調配物的方法,其中所添加之水為電子級水。
向如上文所描述(或如上文描述為較佳)之調配物中添加電子級水之步驟為有利的,此係因為電子級水尤其防止水印缺陷,斑點缺陷且/或減少在用如上文所描述(或如上文描述為較佳)之組成物清潔或沖洗產品(經曝露及顯影之光阻劑)之後殘留於該產品之表面上的顆粒之量。
本發明之特定態樣概述如下:
1.一種組成物之用途,該組成物包含一或多種選自由以下組成之群之
化合物的一或多種銨鹽:磺基丁二酸二酯,(磺基甲基)-丁二酸二酯,甲基-磺基丁二酸二酯,磺基戊二酸二酯,及磺基丙三甲酸三酯,該組成物用於清潔或沖洗以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm及低於50nm之線-間隙結構。
2.根據態樣1之用途,其中該超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含選自由以下組成之群的銨陽離子:質子化氨(NH4 +)、一級銨、二級銨、三級銨及四級銨。
3.根據任一前述態樣之用途,其中該超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含一級銨、二級銨、三級銨或四級銨陽離子,該陽離子已將一或多個選自由以下組成之群的取代基附接於銨氮原子上:未經取代之烷基及經取代之烷基,其中該烷基在各情況下為分支鏈或直鏈烷基。
4.根據任一前述態樣之用途,其中該超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含四級銨陽離子,該四級銨陽離子具有一或多個選自由以下組成之群的取代基附接於該銨氮原子上:甲基、乙基、1-丙基、2-丙基、1-丁基、2-丁基、1-戊基、2-戊基、3-戊基、1-己基、2-己基、3-己基、2-甲基丙-1-基、2-甲基丙-2-基、2-甲基丁-1-基、3-甲基丁-1-基、2-甲基丁-2-基、3-甲基丁-2-
基、2-甲基戊-1-基、2-甲基戊-2-基、2-甲基戊-3-基、3-甲基戊-1-基、3-甲基戊-2-基、3-甲基戊-3-基、4-甲基戊-1-基及4-甲基戊-2-基,其中此等取代基中之每一者未經取代或經一或多個包含氧、硫、氮、氯或溴原子之基團取代。
5.根據態樣4之用途,其中該超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含四級銨陽離子,該四級銨陽離子具有一或多個選自由經羥基取代之烷基組成之群的取代基附接於該銨氮原子上,該等烷基選自甲基、乙基、丙-1-基、丙-2-基、丁-1-基、丁-2-基、戊-1-基、戊-2-基、戊-3-基、己-1-基、己-2-基、己-3-基、2-甲基丙-1-基、2-甲基丙-2-基、2-甲基丁-1-基、3-甲基丁-1-基、2-甲基丁-2-基、3-甲基丁-2-基、2-甲基戊-1-基、2-甲基戊-2-基、2-甲基戊-3-基、3-甲基戊-1-基、3-甲基戊-2-基、3-甲基戊-3-基、4-甲基戊-1-基及4-甲基戊-2-基,其中較佳地,該一或多個取代基選自由以下組成之群:羥甲基、2-羥基乙-1-基、2-羥基丙-1-基、3-羥基丙-1-基、1-羥基丙-2-基、2-羥基丁-1-基、3-羥基丁-1-基、4-羥基丁-1-基、1-(羥甲基)丙-1-基、2-羥基-1-甲基丙-1-基、3-羥基-1-甲基丙-1-基、2-羥基-2-甲基丙-1-基及2-羥基-1,1-二甲基乙-1-基,其中更佳地,該一或多個取代基為2-羥基乙-1-基。
6.根據態樣2至5中任一項之用途,其中該超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含四級銨陽離子,該四級銨陽離子具有以下取代基附接於該銨氮原子上:(a)一個、兩個或三個選自由以下組成之群的取代基:未經取代之甲基、乙基、丙-1-基、丙-2-基、丁-1-基、丁-2-基、戊-1-基、戊-2-基、戊-3-基、己-1-基、己-2-基、己-3-基、2-甲基丙-1-基、2-甲基丙-2-基、2-甲基丁-1-
基、3-甲基丁-1-基、2-甲基丁-2-基、3-甲基丁-2-基、2-甲基戊-1-基、2-甲基戊-2-基、2-甲基戊-3-基、3-甲基戊-1-基、3-甲基戊-2-基、3-甲基戊-3-基、4-甲基戊-1-基及4-甲基戊-2-基,及(b)一或多個選自由以下組成之群的取代基:經取代之甲基、乙基、丙-1-基、丙-2-基、丁-1-基、丁-2-基、戊-1-基、戊-2-基、戊-3-基、己-1-基、己-2-基、己-3-基、2-甲基丙-1-基、2-甲基丙-2-基、2-甲基丁-1-基、3-甲基丁-1-基、2-甲基丁-2-基、3-甲基丁-2-基、2-甲基戊-1-基、2-甲基戊-2-基、2-甲基戊-3-基、3-甲基戊-1-基、3-甲基戊-2-基、3-甲基戊-3-基、4-甲基戊-1-基及4-甲基戊-2-基,其中附接於該銨氮原子上之此等取代基中之每一者均經一或多個包含氧、硫、氮、氯或溴原子之基團取代,其中附接於該銨氮原子上之此等取代基中之每一者較佳選自由以下組成之群:羥甲基、2-羥基乙-1-基、2-羥基丙-1-基、3-羥基丙-1-基、1-羥基丙-2-基、2-羥基丁-1-基、3-羥基丁-1-基、4-羥基丁-1-基、1-(羥甲基)丙-1-基、1-羥基-1-甲基丙-1-基、2-羥基-1-甲基丙-1-基、3-羥基-1-甲基丙-1-基、2-羥基-2-甲基丙-1-基及2-羥基-1,1-二甲基乙-1-基,更佳地為2-羥基乙-1-基,其中附接於該銨氮原子上之取代基的總數為2、3或4。
7.根據態樣3至6中任一項之用途,其中該超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含四級銨陽離子,該四級銨陽離子具有以下取代基附接於該銨氮原子上:(a)三個選自由以下組成之群的取代基:未經取代之甲基、乙基、丙
-1-基、丙-2-基、丁-1-基、丁-2-基、戊-1-基、戊-2-基、戊-3-基、己-1-基、己-2-基、己-3-基、2-甲基丙-1-基、2-甲基丙-2-基、2-甲基丁-1-基、3-甲基丁-1-基、2-甲基丁-2-基、3-甲基丁-2-基、2-甲基戊-1-基、2-甲基戊-2-基、2-甲基戊-3-基、3-甲基戊-1-基、3-甲基戊-2-基、3-甲基戊-3-基、4-甲基戊-1-基及4-甲基戊-2-基,其中較佳地,所有三個取代基均為甲基,及(b)一個選自由以下組成之群的取代基:甲基、乙基、丙-1-基、丙-2-基、丁-1-基、丁-2-基、戊-1-基、戊-2-基、戊-3-基、己-1-基、己-2-基、己-3-基、2-甲基丙-1-基、2-甲基丙-2-基、2-甲基丁-1-基、3-甲基丁-1-基、2-甲基丁-2-基、3-甲基丁-2-基、2-甲基戊-1-基、2-甲基戊-2-基、2-甲基戊-3-基、3-甲基戊-1-基、3-甲基戊-2-基、3-甲基戊-3-基、4-甲基戊-1-基及4-甲基戊-2-基,其中附接於該銨氮原子上之此等取代基中之每一者均經一或多個包含氧、硫、氮、氯或溴原子之基團取代,其中附接於該銨氮原子上之此等取代基中之每一者較佳選自由以下組成之群:羥甲基、2-羥基乙-1-基、2-羥基丙-1-基、3-羥基丙-1-基、1-羥基丙-2-基、2-羥基丁-1-基、3-羥基丁-1-基、4-羥基丁-1-基、1-(羥甲基)丙-1-基、2-羥基-1-甲基丙-1-基、3-羥基-1-甲基丙-1-基、2-羥基-2-甲基丙-1-基、2-羥基-1,1-二甲基乙-1-基及5-羥基-3-氧雜-戊基,其中取代基更佳地為2-羥基乙-1-基。
8.根據態樣3至7中任一項之用途,其中該超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含至少一種選自由以下組成之群的銨陽離子:
-參(2-羥基乙基)銨,-雙(2-羥基乙基)銨,-參(2-羥基乙基)甲基銨,-雙(2-羥基乙基)二甲基銨,-2-羥基乙基-三甲基銨,-2-羥基乙基-三乙基銨,-2-羥基丙基-三甲基銨,-雙(2-羥基丙基)二甲基銨,及-參(2-羥基丙基)甲基銨。
9.根據任一前述態樣之用途,其中該超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含具有兩個或三個通式(1)之酯基的陰離子:
其中在各通式(1)之酯基中,彼此獨立地,-n為0、1或2,-X為氫、甲基或乙基,-R選自由以下組成之群:-未經取代之分支鏈烷基,-未經取代之直鏈烷基,-經取代之直鏈烷基,
-經取代之分支鏈烷基,-未經取代之分支鏈烯基,-未經取代之直鏈烯基,-經取代之直鏈烯基,及-經取代之分支鏈烯基。
10.根據態樣9之用途,其中在各通式(1)之酯基中,彼此獨立地,-R之碳原子總數介於1至18、較佳地5至13、更佳地8至12、最佳地9至10之範圍內。
11.根據態樣9至10中任一項之用途,其中R選自由以下組成之群:-未經取代之分支鏈烷基及-未經取代之分支鏈烯基。
12.根據態樣11之用途,其中在各通式(1)之酯基中,彼此獨立地,(a)(i)R在未經取代之分支鏈烷基或未經取代之分支鏈烯基之主碳鏈中的碳原子總數介於5至8個碳原子、較佳地6至7個碳原子之範圍內且/或(ii)R在未經取代之分支鏈烷基或未經取代之分支鏈烯基之側鏈中的碳原子總數介於1至4個碳原子、較佳地2至3個碳原子之範圍內且/或(b)n為0且R為用相應羧基酯化之醇的殘基,其中該醇之分支因子在0.1至8、較佳地1至5、更佳地1至3之範圍內。
13.根據態樣9至12中任一項之用途,其中R彼此獨立地選自由以下組成之群:-3,5,5-三甲基己基,-2-乙基己基,-3,3-二甲基丁基,-2,4,4-三甲基戊基,-2,2-二甲基丙基,-2-丙基庚基,-異壬基,-異癸基,-異十三基,-2,6-二甲基-4-庚基,-1-異丁基-3,5-二甲基己基,-5,7,7-三甲基-2-(1,3,3-三甲基丁基)辛基,-2-丙基戊基,-1-乙基-2-甲基戊基及-6-甲基-2-庚基。
14.根據態樣9至13中任一項之用途,其中各通式(1)之酯基中的各R相同。
15.根據任一前述態樣之用途,其中該組成物包含-一或多種包含三甲基-2-羥基乙基銨陽離子之銨鹽
及-以下陰離子中之一或多者:
或
其中R1選自由以下組成之群:-3,5,5-三甲基己基,-2-乙基己基,-3,3-二甲基-2-丁基,及
-2,4,4-三甲基戊基。
16.根據任一前述態樣之用途,其中該組成物為水性組成物。
17.根據任一前述態樣之用途,其中-一或多種銨鹽之銨陽離子的總量在2×10-5至4×10-2mol/L範圍內且/或-如態樣9至16中任一項中所定義之一或多種銨鹽之陰離子的總量在2×10-5至4×10-2mol/L範圍內。
18.根據任一前述態樣之用途,其中在臨界膠束濃度下所測定,該組成物之平衡表面張力小於35mN/m,較佳地小於30mN/m,更佳地小於27mN/m,最佳地小於25mN/m。
19.根據任一前述態樣之用途,其中該清潔或沖洗為製造積體電路裝置、光學裝置、微機械或機械精密裝置之製程的一部分。
20.根據任一前述態樣之用途,其中包含一或多種銨鹽之組成物用於清潔或沖洗,以便防止圖案崩潰,降低線邊緣粗糙度,防止或移除水印缺陷,防止或減少光阻劑膨脹,防止或減少斑點缺陷,及/或移除顆粒。
21.根據任一前述態樣之用途,其中具有線寬為50nm或低於50nm之
線-間隙結構的圖案化材料層選自由以下組成之群:圖案化之經顯影光阻劑層、圖案化障壁材料層、圖案化多堆疊材料層及圖案化介電材料層。
22.根據任一前述態樣之用途,其中該圖案化材料層具有線寬為32nm或低於32nm,較佳為22nm或低於22nm之線-間隙結構。
23.根據任一前述態樣之用途,其中對於非光阻結構,該圖案化材料層之縱橫比大於10,且對於光阻結構,縱橫比大於2。
24.一種製造經清潔或沖洗之產品的方法,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構,該方法包含以下步驟:-製備或提供以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構,-製備或提供如態樣1至18中任一項中所定義之組成物,及-用該組成物清潔或沖洗該產品以便產生該經清潔或沖洗之產品。
25.根據態樣24之方法,其包含以下步驟:-提供具有浸漬式光阻劑、EUV光阻劑或電子束光阻劑層之基板,-在存在或不存在浸漬液體之情況下經由光罩使該光阻劑層曝露於光化輻射中,-用顯影劑溶液使經曝露之光阻劑層顯影以獲得具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構的圖案,以便產生以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50
nm之線-間隙結構,-用該組成物清潔或沖洗該產品以便產生該經清潔或沖洗之產品,及視情況-乾燥該經清潔或沖洗之產品,較佳藉由旋轉乾燥或藉由利用馬蘭哥尼作用之乾燥製程來乾燥。
26.根據態樣24至25中任一項之方法,其中該組成物如態樣1至19中任一項中所定義,且/或該圖案化材料層如態樣22至24中任一項中所定義。
27.一種調配物,其包含-水及-如態樣1至15中任一項中所定義之一或多種銨鹽及視情況選用之-一或多種有機溶劑化合物,其中該調配物滿足顏色之HAZEN數低於1000,較佳地低於100,更佳地低於50,且/或濁度介於0.08至10 NTU範圍內,較佳地介於0.2至5 NTU範圍內,更佳地介於0.2至1 NTU範圍內。
28.根據態樣27之調配物,其中如態樣1至16中任一項中所定義之該(等)銨鹽的總濃度介於2×10-5至4×10-2mol/L範圍內。
29.根據態樣27至28中任一項之調配物,其中一或多種化合物之一或多種銨鹽為一或多種選自由以下組成之群之化
合物的銨鹽:(磺基甲基)-丁二酸二酯,甲基-磺基丁二酸二酯,磺基戊二酸二酯,及磺基丙三甲酸三酯。
30.根據態樣27至29中任一項之調配物,其中該超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含至少一種選自由以下組成之群的銨陽離子:-參(2-羥基乙基)銨,-雙(2-羥基乙基)銨,-參(2-羥基乙基)甲基銨,-雙(2-羥基乙基)二甲基銨,-2-羥基乙基-三甲基銨,-2-羥基乙基-三乙基銨,-2-羥基丙基-三甲基銨,-雙(2-羥基丙基)二甲基銨,及-參(2-羥基丙基)甲基銨。
31.根據態樣27至30中任一項之調配物,其中該超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含至少一種選自由以下組成之群的銨陽離子:
-參(2-羥基乙基)銨,-雙(2-羥基乙基)銨,-參(2-羥基乙基)甲基銨,-雙(2-羥基乙基)二甲基銨,-2-羥基乙基-三甲基銨,-2-羥基乙基-三乙基銨,-2-羥基丙基-三甲基銨,-雙(2-羥基丙基)二甲基銨,及-參(2-羥基丙基)甲基銨,且其中一或多種化合物之一或多種銨鹽為一或多種選自由以下組成之群之化合物的銨鹽:(磺基甲基)-丁二酸二酯,甲基-磺基丁二酸二酯,磺基戊二酸二酯,及磺基丙三甲酸三酯。
32.根據態樣27至31中任一項之調配物,其用於清潔或沖洗以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm及低於50nm之線-間隙結構。
33.根據態樣27至32中任一項之調配物,其包含選自由以下組成之群的有機溶劑化合物:
-具有總數為1至8個碳原子之醇,-烷基乙二醇,-烷基二乙二醇,-烷基三乙二醇,-烷基丙二醇,-烷基二丙二醇及-烷基三丙二醇其中烷基在各情況下之碳原子總數在1至7範圍內。
34.根據態樣27至33中任一項之調配物,其包含按調配物之總重量計小於5ppm、較佳地小於1ppm、更佳地小於0.05ppm、甚至更佳地小於5ppb、最佳地小於3ppb金屬陽離子。
35.根據態樣27至34中任一項之調配物,其僅含有最大大小<3μm,更佳地<300nm,最佳地<30nm之顆粒。
36.一種製造根據態樣27至35中任一項之調配物的方法,該方法至少包含以下步驟:a)合成如態樣1至16中任一項中所定義之一或多種銨鹽,其藉由包含將亞硫酸氫根陰離子加成至一或多種α,β-不飽和酯之雙鍵上的程序來進行,以便產生一或多種選自由以下組成之群的相應二酯或三酯陰離子:磺基丁二酸二酯陰離子,(磺基甲基)-丁二酸二酯陰離子,甲基-磺基丁二酸二酯陰離子,
磺基戊二酸二酯陰離子,及磺基丙三甲酸三酯陰離子,b)將如步驟a)中所合成之該一或多種銨鹽與水及/或一或多種如態樣33中所定義之有機溶劑混合以便獲得調配物,c)視情況經由孔隙大小直徑<30nm之過濾器過濾步驟b)中所獲得之調配物。
37.根據態樣36之方法,其中在步驟a)中- 亞硫酸氫根陰離子之相對陽離子為如態樣2至8中任一項中所定義之銨陽離子,以便在該將亞硫酸氫根陰離子加成至一或多種α,β-不飽和酯之該等雙鍵上之後,構成如態樣1至15中任一項中所定義之一或多種銨鹽或- 亞硫酸氫根陰離子之相對陽離子不為如態樣2至8中任一項中所定義之銨陽離子,且該等相對陽離子在後續步驟中針對如態樣2至8中任一項中所定義之銨陽離子進行交換,以便構成如態樣2至15中任一項中所定義之一或多種銨鹽或- 亞硫酸氫根陰離子之相對陽離子不為銨陽離子,且該等相對陽離子在後續步驟中針對銨陽離子進行交換,以便構成如態樣1至15中任一項中所定義之一或多種銨鹽。
38.根據態樣37之方法,其中在後續步驟中,該等相對陽離子針對如態樣2至8中任一項中所定義之銨陽離子進行
交換,以便構成如態樣2至15中任一項中所定義之一或多種銨鹽。
39.根據態樣36或38中任一項之方法,其包含以下步驟:c)經由孔隙大小直徑<30nm之過濾器過濾步驟b)中所獲得之調配物,且包含以下作為另一個步驟:d)將經過濾之調配物與額外水混合以得到經稀釋之水性調配物。
40.根據態樣36至39中任一項之方法,其中所添加之水為電子級水。
41.根據態樣35至40中任一項之方法,其中所得一或多種相應二酯或三酯陰離子選自由以下組成之群:(磺基甲基)-丁二酸二酯陰離子,甲基-磺基丁二酸二酯陰離子,磺基戊二酸二酯陰離子,及磺基丙三甲酸三酯陰離子。
參考以下實施例及圖式進一步描述本發明。
圖1:在用去離子水沖洗之後的光阻劑之AFM影像(線=26nm且節距=78nm)。
圖2:在用含有磺基丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)二酯銨[其中兩個R基團=3,5,5-三甲基己基且n=0]的本發明之調配物沖洗之後的光阻劑之AFM影像(線=26nm且節距=78nm)。
圖3:在用去離子水沖洗之後的光阻劑之AFM影像(線=40nm且節距=120nm)。
圖4:在用含有二(3,5,5-三甲基己基)磺基丁二酸銨[其中兩個R基團=3,5,5-三甲基己基且n=0]的本發明之調配物沖洗之後的光阻劑之AFM影像(線=40nm且節距=120nm)。
圖5:在用含有磺基丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)二酯2-羥基乙基-三甲基銨[其中兩個R基團=3,5,5-三甲基己基且n=0]的本發明之調配物沖洗之後的光阻劑之AFM影像(線=40nm且節距=120nm)。
實施例:
分支因子(測定方法):
根據WO 2009/124922 A1中所揭示之方法藉由1H-NMR譜法來測定分支因子。在第一步驟中,使其分支因子需測定之醇與三氯乙醯基異氰酸酯(trichloracetylisocyanate;TAI)反應,從而形成相應胺基甲酸酯。在第二步驟中,量測所形成之胺基甲酸酯的NMR譜。將介於1與0.4ppm之間的甲基之質子信號的面積(F(CH3))與介於4.7與4ppm之間的對應於一級醇之質子信號的面積(F(CH2-OH))相比較。根據下式計算分支因子:分支因子=((F(CH3)/3)/(F(CH2-OH)/2))-1。
臨界膠束濃度(critical micelle concentration;CMC)(測定方法):
使用Kruess表面張力計K 100根據平板法藉由量測一系列具有不同濃度之界面活性劑水溶液的平衡表面張力來測定CMC。所得圖通常具有兩個不同區。在低於CMC的情況下,平衡表面張力在廣泛範圍內線性
的依賴於界面活性劑濃度之對數。在高於CMC的情況下,平衡表面張力或多或少不依賴於界面活性劑之濃度。可在統計學上藉助於簡單線性回歸來擬合兩個區中之資料點。CMC為對此等區中之資料擬合之兩個線性回歸線之間的交叉點。
實驗資料參見下文表1。
平衡表面張力(根據DIN 53914之量測值;實驗):
在25℃下根據DIN 53914使用Kruess表面張力計K 100藉由平板法來測定界面活性劑水溶液之平衡表面張力。
平板法使用面積通常為幾平方公分之薄板。平板通常由具有高表面能之鉑製成以確保完全潤濕。平板上歸因於潤濕之力F經由表面張力計或測微天平加以量測,其用於使用威廉米等式(Wilhelmy equation)計算平衡表面張力:
其中l為威廉米平板之潤濕周長,且θ為液相與平板之間的接觸角。
實驗資料參見下文表1。
在表1中,陳述在相應臨界膠束濃度下所測定的特定化合物(分別如在申請專利範圍中所定義或如參考文獻)之平衡表面張力。如在申請專利範圍中所定義之化合物(表1中前四項)的平衡表面張力在23.8至27.5mN/m範圍內。考慮到該等化合物為具有脂族部分之界面活性劑,此等值出乎意料地極低。
表1中之最後兩項(純水及iC13H27O-(CH2CH2O)3SO3NH4)為
用於比較之參考化合物。純水具有高得多的平衡表面張力(約73mN/m)。最後一項展示水中的具有質子化氨作為相對離子之烷基醚硫酸根(iC13H27O-(CH2CH2O)3SO3NH4)。平衡表面張力(35mN/m)比根據本發明之調配物高得多。
本申請人已根據DIN 53914使用(磺基甲基)-丁二酸二酯、甲基-磺基丁二酸二酯、磺基戊二酸二酯及磺基丙三甲酸三酯之銨鹽進行進一步量測。此等進一步量測之結果與上文表1中使用磺基丁二酸二酯之銨鹽所描述的彼等結果極類似。
打泡體積(根據DIN 53902之量測方法;實驗):在23℃下將200ml 0.5g/l界面活性劑溶液((i)實驗中所用相應的界面活性劑及(ii)個別選擇之濃度變化參見表2)置放於有刻度之1000ml量筒中。藉由以1Hz之頻率將穿孔圓盤自1000ml標記手動推動至圓筒底部30次來產生泡沫。穿孔圓盤之直徑為48mm。圓盤中均一分佈之60個孔洞的直徑為1mm。隨時間變化偵測水溶液上方之泡沫體積。在表2中,陳述在200秒之後的水溶液上方之泡沫體積。
*界面活性劑化合物與根據表2第一項所用之化合物相同;在第二項中,陳述在0.2g/l界面活性劑濃度下200s之後的泡沫體積
**在40℃及界面活性劑濃度1g/l下之初始泡沫,來自D.Balzer等人,Surfactant Science Series第91卷,New York 2000,第263頁,表31
在表2中,展示關於如上文所描述之不同界面活性劑及如先前技術中已知之界面活性劑之泡沫形成的資料。包含雙(2-乙基己基)磺基琥珀酸酯之銨鹽的溶液(第5項,根據本發明之調配物,亦即,包含如上文所定義之銨鹽的組成物)展示最低泡沫形成。對於根據本發明之其他調配物(亦即,包含如上文所描述之銨鹽的組成物;第1至4項)獲得類似結果。與先前技術中已知之界面活性劑(商業界面活性劑Marlon PS)的極高泡沫體積值相比較,根據本發明之調配物的泡沫體積值低得多。
因此,與先前技術中已知之界面活性劑調配物相比較,根據本發明之調配物(亦即,包含如上文所定義之銨鹽的組成物)具有較低泡沫體積。
此外,根據表2中之結果,界面活性劑溶液在一定程度上引起泡沫形成,但第1項與第2項之比較展示,當相應界面活性劑之濃度減小時,泡沫形成減少。
本申請人已根據DIN 53902使用(磺基甲基)-丁二酸二酯、甲基-磺基丁二酸二酯、磺基戊二酸二酯及磺基丙三甲酸三酯之銨鹽進行進一步量測。此等進一步量測之結果與上文表2中使用磺基丁二酸二酯之銨鹽所描述的彼等結果極類似。
動態表面張力(根據ASTM D 3825-90之量測值;實驗)
藉由最大氣泡壓力法使用Lauda MPT 2儀器來測定動態表面張力。經由毛細管將空氣泵送至界面活性劑溶液中。儀器量測自毛細管脫離之空氣氣泡中的最大壓力,當氣泡半徑等於毛細管半徑時達成該最大壓力。藉由拉普拉斯等式(LaPlace equation)計算動態表面張力:
p=2σ/r其中p為氣泡中之最大壓力,對應於毛細管之半徑r且σ為空氣氣泡與界面活性劑溶液之間的動態表面張力。
藉由改變氣流來改變氣泡頻率。氣泡頻率愈高,界面活性劑所具有的遷移至氣泡表面以便降低圍繞該氣泡之動態表面張力的時間愈少。自氣泡頻率之變化,產生介於毫秒至秒範圍內的氣泡表面壽命時間軸。在恆定界面活性劑濃度(0.5g/l)及恆定環境溫度下繪製動態表面張力隨時間變化之函數。在表3中,陳述1秒之後的相應動態表面張力。
表3中之結果展示根據本發明之不同調配物(亦即,包含如上文所定義之銨鹽的組成物)的動態表面張力。在1s之後的根據本發明之不同調配物(亦即,包含如上文所定義之銨鹽的組成物)的動態表面張力低於30mN/m(且隨著時間增加而甚至進一步減小)。提供表3中之最後兩項用於比較。純水之動態表面張力(約73mN m)比根據本發明之調配物(亦即,包含如上文所定義之銨鹽的組成物)高得多。表3中之最後一項展示溶解於水中的具有質子化氨作為相對離子之烷基醚硫酸根。在1s之後的動態表面張力(48mN/m)比根據本發明之調配物(亦即,包含如上文所定義之銨鹽的組成物)高得多。在所描述之用途(用於清潔或沖洗以下產品,
該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構)方面,根據本發明之調配物(亦即,包含如上文所定義之銨鹽的組成物)由於可保持循環時間較短而為有利的。
本申請人已根據ASTM D 3825-90使用(磺基甲基)-丁二酸二酯、甲基-磺基丁二酸二酯、磺基戊二酸二酯及磺基丙三甲酸三酯之銨鹽進行進一步量測。此等進一步量測之結果與上文表3中使用磺基丁二酸二酯之銨鹽所描述的彼等結果極類似。
水溶液之NTU值(測定方法):
根據EPA方法180.1例如使用HACH Lange 2100 G儀器測定NTU值。
舉例而言,在1g/l 1-甲氧基-2-丙醇存在下,對於1g/l磺基丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)二酯2-羥基乙基-三甲基銨(來自合成部分4b之界面活性劑)於DIW(電子級水,其意謂去離子水)中之溶液,量測NTU值為0.3。
對於水(DIW),量測NTU值為0.08。
光阻劑膨脹及圖案崩潰(測定方法;實驗):
藉由使用原子力顯微鏡檢查(atomic force microscopy;AFM)觀察來測定圖案崩潰及光阻劑膨脹。提供具有100nm厚之浸漬式光阻劑層的矽晶圓。使用超純水作為浸漬液體經由遮罩使所提供之光阻劑層曝露於波長為193之UV輻射中。歸因於遮罩,得到具有以下線-間隙結構之圖案:(A)線寬為26nm且間隙寬度為52nm(光阻劑層「L26 P78」)且縱橫比為約4,
及(B)線寬為40nm且間隙寬度為80nm(光阻劑層「L40 P120」)且縱橫比為約2.5。
光阻劑線之間的間隙為(A)52nm[L(線)26nm P(節距)78nm]及(B)80nm[L(線)40nm P(間距)120nm]。
此後,烘烤經曝露之光阻劑層(A)及(B),且用含有TMAH(氫氧化四甲基銨)之顯影劑水溶液使其顯影。使經烘烤及顯影之光阻劑層個別地經受使用以下三種化學沖洗溶液中之一者的化學沖洗處理,該等化學沖洗溶液以不同比例含有:(a)去離子水(de-ionized water;DIW),(b)含0.05wt%磺基丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)二酯銨之DIW(根據本發明之調配物或包含如上文所描述之銨鹽的組成物),(c)含0.05wt%磺基丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)二酯2-羥基乙基-三甲基銨之DIW(根據本發明之調配物或包含如上文所描述之銨鹽的組成物)。
各界面活性劑溶液含有與界面活性劑之量相比較類似量(以重量計)的1-甲氧基-2-丙醇(其用作有機(共)溶劑)。
以覆液(puddle)形式塗覆各化學沖洗溶液。此後,對矽晶圓進行旋轉乾燥。
實驗資料:
圖案崩潰:
可自下文表4中所陳述之實驗資料得出結論,當用化學沖洗溶液(b)及(c)處理時,光阻劑層(B)(「L40 P120」)不展示任何圖案崩
潰:在沖洗之前存在之所有九條線在沖洗之後均仍可見;亦參見圖4及圖5。相比之下,在用DIW溶液沖洗之光阻劑層(B)中,理論總數九條線中僅七條可見。
與用DIW溶液沖洗之光阻劑(其中總數七條線中僅三條可見(亦參見圖1))相比,光阻劑(A)(「L26 P78」)展示,當用化學沖洗溶液(b)處理時,崩潰圖案數目減少:理論總數七條線中仍五條可見(亦參見圖2)。
因此,本發明之調配物及/或根據本發明使用之組成物顯著地減少圖案崩潰或甚至防止圖案崩潰。
膨脹:
實驗資料參見下文圖1至圖5及上文表4:
圖1-圖5展示在用DIW及包含磺基丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)二酯銨及磺基丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)二酯2-羥基乙基-三甲基銨之溶液沖洗處理之後,經由AFM所獲得之自上而下圖片。具有線寬為(A)26nm,間隙為52nm(節距為78nm)且縱橫比為約4之圖案的經乾燥之圖案化光阻劑層展示顯著圖案崩潰,且線寬為(B)40nm且間隙為80nm(節距為
120nm)。
對於L40 P120,藉由如上文所描述之顯微鏡檢查方法觀測到僅輕微膨脹(當使用包含磺基丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)二酯2-羥基乙基-三甲基銨之溶液時;亦參見圖5)或無膨脹(當使用包含磺基丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)二酯銨之溶液時;亦參見圖4)。
對於L26 P78,藉由如上文所描述之顯微鏡檢查方法觀測到僅輕微膨脹(當使用包含磺基丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)二酯銨之溶液時)(亦參見圖2)。
對於兩種光阻劑(L26 P78及L40 P120),當使用DIW作為沖洗溶液時均觀測到膨脹(亦參見圖1及圖3)。
因此,與使用DIW之基準沖洗相比較,使用本發明之調配物及/或如上文所描述之組成物顯著地減少或甚至防止(視圖案化結構的大小而定)光阻劑之膨脹。
本申請人已使用(磺基甲基)-丁二酸二酯、甲基-磺基丁二酸二酯、磺基戊二酸二酯及磺基丙三甲酸三酯之銨鹽對光阻劑膨脹及圖案崩潰進行進一步量測。此等進一步量測之結果與上文表4中使用磺基丁二酸二酯之銨鹽所描述的彼等結果極類似。
水印缺陷、斑點缺陷、顆粒移除(測定方法;實驗):
藉由掃描晶圓之圖案化材料層的表面來研究顆粒移除。使用附接於ASML Twinscan NXT:1950i掃描儀之Sokudo Duo追蹤系統來製備晶圓。
用於製備相應圖案化材料層之典型製程(包括使用根據本發
明之組成物或本發明之調配物)包括在250℃下預烘烤60s及HMDS塗層在110℃下烘烤50℃。之後,塗佈95nm之Brewer Science ARC29SR作為底部抗反射塗層(bottom anti-reflective coating;BARC),且在205℃下烘烤60s。此後繼而用105nm TOK pi-6001或JSR AIM 5484抗蝕劑進行抗蝕劑塗佈。將抗蝕劑在120℃下烘烤60℃,且TOK抗蝕劑得到額外頂部塗層。在偶極場中進行曝露。在掃描抗蝕劑之後,浸泡晶圓,清潔且在100℃下烘烤。對於手動沖洗實驗,之後將晶圓轉移至前部開口貨運箱(front opening shipping box;FOSB)中且運送至實驗室。隨後用2.38wt% TMAH溶液使晶圓顯影,並且在濕碰濕式製程中使用測試溶液。
在藉由手動分配塗覆沖洗溶液(DIW(去離子水;表5中第4項)對比0.05wt%磺基丁二酸二(3,5,5-三甲基己基)二酯2-羥基乙基-三甲基銨(界面活性劑)、0.05wt% 1-甲氧基-2-丙醇(共溶劑)及0.0002wt% N,N-二甲基肉豆蔻胺氧化物(表5中第1項及第2項)或0.0002wt% 1-辛醇(表5中第3項)之水溶液)之後,對晶圓進行旋轉乾燥。
用於觀察之儀器為:
-AFM
-SEM(Hitachi CG-5000)
-缺陷掃描(KLA 2385或類似),視情況選用之SEM-Vision用於缺陷檢查(缺陷圖)
在對晶圓進行旋轉乾燥之後,觀察晶圓之缺陷。在KLA2385(KLA Tencor)上產生以下資料。
實驗資料參見下文表5:
水印缺陷:
藉由掃描電子顯微鏡檢查(scanning electron microscopy;SEM,Hitachi CG-5000)及原子力顯微鏡檢查(AFM)證實,經乾燥之矽晶圓不展示任何水印。
在表5之最後一項(第4項)中,可見在用DIW溶液沖洗如根據上文所描述之程序所製備的光阻劑之後,477個顆粒殘留。在第1項至第3項中,可見在用根據本發明之溶液或組成物清潔或沖洗之後,顯著較少之顆粒殘留於光阻劑(亦即,包含基板及其上所支撐之圖案化材料層的產品,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構)之表面上。經清潔或沖洗之光阻劑為本發明之方法的產品,本發明之方法用於製造經清潔或沖洗之產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構。
如表5中所示,本發明之調配物及/或根據本發明使用之組
成物導致,殘留於光阻劑之表面上的顆粒之量與用DIW沖洗之光阻劑相比較顯著減少。此對減少水印缺陷及減少斑點缺陷亦為有利的。
本申請人已使用(磺基甲基)-丁二酸二酯、甲基-磺基丁二酸二酯、磺基戊二酸二酯及磺基丙三甲酸三酯之銨鹽對水印缺陷、斑點缺陷及顆粒之移除進行進一步量測。此等進一步量測之結果與上文表5中使用磺基丁二酸二酯之銨鹽所描述的彼等結果極類似。
合成:
1)順丁烯二酸二酯/反丁烯二酸二酯
a)順丁烯二酸二(2-乙基己)酯與反丁烯二酸二(2-乙基己)酯混合
向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、回流冷凝器及水分離器之2公升4頸圓底燒瓶中裝入390.68g(3mol,2.0當量)2-乙基-1-己醇(工業用,純度>95wt%,提供商BASF)、6g(0.0315mol,0.021當量)對甲苯磺酸單水合物及450g甲苯,且在20℃下攪拌。使溫度升高至40℃,且分批添加147.09g(1.5mol,1.0當量)順丁烯二酸酐。在1小時內,使溫度升高至126℃,且藉由水分離器移除反應水。在48小時之後,分離理論量之水。使反應混合物冷卻至50℃,且轉移至分液漏斗中。在50℃下,洗滌有機層三次,每次用266g水。之後,分離有機相,經硫酸鈉乾燥,且經由Seitz K900過濾器過濾。在旋轉蒸發器中,在90℃及<10毫巴下移除甲苯。得到480g黃色液體(產率94mol%(相對於所需酯結構之理論量))。CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法確認形成所需順丁烯二酸二酯及其結構性異構體反丁烯二酸二酯(歸因於熱應力而異構化;順丁烯二酸二酯:反丁烯二酸二酯=84:16)且展示完全酯化程度。
a')順丁烯二酸二(2-乙基己)酯與反丁烯二酸二(2-乙基己)酯混合
向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、回流冷凝器及水分離器之1公升4頸圓底燒瓶中裝入150.5g(1.158mol,2.0當量)2-乙基-1-己醇(工業用,純度>95wt%,提供商BASF)、4.4g(0.0232mol,0.04當量)對甲苯磺酸單水合物、191g甲苯及56.7g(0.579mol,1.0當量)順丁烯二酸酐,且在20℃下攪拌。使溫度升高至123℃-125℃,且使氮氣流流動經過液體上方。藉由水分離器移除反應水。在12小時之後,分離理論量之水。使反應混合物冷卻至50℃,且轉移至分液漏斗中。在50℃下,洗滌有機層三次,每次用127g水。之後,分離有機相,且在旋轉蒸發器中,在90℃及<10毫巴下移除甲苯。之後,經由Seitz K900過濾器過濾產物。得到185g淡黃色液體(產率94mol%(相對於所需酯結構之理論量))。CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法確認形成所需順丁烯二酸二酯及其結構性異構體反丁烯二酸二酯(歸因於熱應力而異構化;順丁烯二酸二酯:反丁烯二酸二酯=92:8)且展示完全酯化程度。
b)順丁烯二酸二(3,5,5-三甲基-1-己)酯與反丁烯-二酸二(3,5,5-三甲基-1-己)酯混合
向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、回流冷凝器及水分離器之2公升4頸圓底燒瓶中裝入390.35g(2.692mol,2.0當量)3,5,5-三甲基-1-己醇(工業用,純度>85wt%,其餘部分為結構性異構體,提供商Oxea)、5.4g(0.0284mol,0.02當量)對甲苯磺酸單水合物及450g甲苯,且在20℃下攪拌。使溫度升高至40℃,且分批添加131.99g(1.346mol,1.0當量)順丁烯二酸酐。在1小時內,使溫度升高至125℃,且藉由水分離器移除反
應水。在67小時之後,分離理論量之水。使反應混合物冷卻至50℃,且轉移至分液漏斗中。在50℃下,洗滌有機層三次,每次用300g水。之後,分離有機相,經硫酸鈉乾燥,且經由Seitz K900過濾器過濾。在旋轉蒸發器中,在90℃及<10毫巴下移除甲苯。得到468g黃色液體(產率94mol%(相對於所需酯結構之理論量))。CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法確認形成所需順丁烯二酸二酯及其結構性異構體反丁烯二酸二酯(歸因於熱應力而異構化;順丁烯二酸二酯:反丁烯二酸二酯=80:20)且展示完全酯化程度。
b')順丁烯二酸二(3,5,5-三甲基-1-己)酯與反丁烯二酸二(3,5,5-三甲基-1-己)酯混合
向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、回流冷凝器及水分離器之1公升4頸圓底燒瓶中裝入166.8g(1.158mol,2.0當量)3,5,5-三甲基-1-己醇(工業用,純度>85wt%,其餘部分為結構性異構體,提供商Oxea)、4.4g(0.0232mol,0.04當量)對甲苯磺酸單水合物、191g甲苯及56.7g(0.579mol,1.0當量)順丁烯二酸酐,且在20℃下攪拌。使溫度升高至123℃-125℃,且使氮氣流流動經過液體上方。藉由水分離器移除反應水。在12小時之後,分離理論量之水。使反應混合物冷卻至50℃,且轉移至分液漏斗中。在50℃下,洗滌有機層三次,每次用127g水。之後,分離有機相,且在旋轉蒸發器中,在90℃及<10毫巴下移除甲苯。之後,經由Seitz K900過濾器過濾產物。得到202g淡黃色液體(產率94mol%(相對於所需酯結構之理論量))。CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法確認形成所需順丁烯二酸二酯及其結構性異構體反丁烯二酸二酯(歸因於熱應力而異構化;順丁烯二酸二酯:反丁烯二酸二酯=93:7)且展示完全酯化程度。
c)順丁烯二酸二(異壬)酯與反丁烯二酸二(異壬)酯混合
在20℃下向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、回流冷凝器及水分離器之2公升4頸圓底燒瓶中裝入389.4g(2.699mol,2.0當量)正壬醇(Nonanol N)(工業用,純度>95wt%,提供商BASF)、5.4g(0.0282mol,0.021當量)對甲苯磺酸單水合物及450g甲苯。使溫度升高至40℃,且在攪拌下分批添加132.3g(1.350mol,1.0當量)順丁烯二酸酐。使溫度升高至126℃。藉由水分離器移除反應水。在72小時之後,分離理論量之水。使反應混合物冷卻至50℃,且轉移至分液漏斗中。在50℃下,洗滌有機層三次,每次用266g水。之後,分離有機相,且在旋轉蒸發器中,在90℃及<10毫巴下移除甲苯。之後,經由Seitz K900過濾器過濾產物。得到472g淡黃色液體(產率95mol%(相對於所需酯結構之理論量))。CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法確認形成所需順丁烯二酸二酯及其結構性異構體反丁烯二酸二酯(歸因於熱應力而異構化:順丁烯二酸二酯:反丁烯二酸二酯=83:17)且展示完全酯化程度。
d)順丁烯二酸二(2-丙基庚)酯與反丁烯二酸二(2-丙基庚)酯混合
在20℃下向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、回流冷凝器及水分離器之2公升4頸圓底燒瓶中裝入427.4g(2.7mol,2.0當量)2-丙基-1-庚醇(工業用,純度>95wt%,提供商BASF)、5.4g(0.0282mol,0.021當量)對甲苯磺酸單水合物及450g甲苯。使溫度升高至40℃,且在攪拌下分批添加132.3g(1.350mol,1.0當量)順丁烯二酸酐。使溫度升高至126℃,且使氮氣流流動經過液體上方。藉由水分離器移除反應水。在8小時之後,分離理論量之水。使反應混合物冷卻至50℃,且轉移至分液漏斗中。
在50℃下,洗滌有機層三次,每次用200g水。之後,分離有機相,且在旋轉蒸發器中,在90℃及<10毫巴下移除甲苯。之後,經由Seitz K900過濾器過濾產物。得到527g淡黃色液體(產率94mol%(相對於所需酯結構之理論量))。CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法確認形成所需順丁烯二酸二酯及其結構性異構體反丁烯二酸二酯(歸因於熱應力而異構化;順丁烯二酸二酯:反丁烯二酸二酯=95:5)且展示完全酯化程度。
2)磺基琥珀酸二烷基酯銨鹽(亦即磺基丁二酸二烷基二酯之銨鹽)
a)磺基琥珀酸二(2-乙基己)酯銨鹽
向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、回流冷凝器之2公升4頸圓底燒瓶中裝入340.5g(1.0mol,1.0當量)的順丁烯二酸二(2-乙基己)酯與反丁烯二酸二(2-乙基己)酯之84:16混合物及432g甲氧基-2-丙醇(電子級),且在20℃下攪拌。使溫度升高至105℃,且歷經之後的兩小時連續地添加177g(1.25mol亞硫酸氫銨,1.25當量)亞硫酸氫銨之溶液(70wt%水溶液)。在投加期間,溫度在100℃與105℃之間變化,且水在回流下沸騰。使反應混合物降低至100℃,且在100℃下攪拌4小時。藉由CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法分析粗產物確認形成所需結構且歸因於添加亞硫酸鹽而完全消除雙鍵。二酯功能保持未受影響。使氮氣流(每小時1.5倍反應器體積)流動經過液體上方,並且藉由在80℃至100℃下且在800至250毫巴之減壓下共沸蒸餾來移除水。為了補償甲氧基-2-丙醇之損失,添加兩次,每次216g甲氧基-2-丙醇(電子級)。目標為活性劑含量為大致50至55重量%之相應磺基琥珀酸銨鹽。使反應混合物冷卻至15℃,經由Seitz K150過濾器過濾以便移除不可溶鹽。吾人獲得754g溶液。溶液含有54.6wt%所需化
合物、45.1wt%甲氧基-2-丙醇及0.3wt%水。如再次藉由CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法所示,溶液含有所需結構。藉由卡爾-費歇爾分析(Karl-Fischer-analysis)來測定水含量。藉由定量氣相層析來測定甲氧基-2-丙醇含量。所需結構之產率為94mol%(相對於所需界面活性劑結構之理論量)(歸因於過濾及移除不可溶鹽之一些材料損失,此時已吸附小部分界面活性劑)。將溶液在2℃下儲存3週。溶液為透明的且不展示任何沈澱。金屬離子含量<10ppm。
b)磺基琥珀酸二(3,5,5-三甲基己)酯銨鹽
向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、回流冷凝器之2公升4頸圓底燒瓶中裝入313.0g(0.85mol,1.0當量)的順丁烯二酸二(3,5,5-三甲基己)酯與反丁烯二酸二(3,5,5-三甲基己)酯之80:20混合物及86.41g新戊二醇,且在20℃下攪拌。使溫度升高至115℃,且歷經之後的兩小時連續地添加150.44g(1.0625mol亞硫酸氫銨,1.25當量)亞硫酸氫銨之溶液(70wt%水溶液)。在投加期間,溫度下降至103℃,且水在回流下沸騰。使反應混合物降低至100℃,且在100℃下攪拌4小時。藉由CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法分析粗產物確認形成所需結構且歸因於添加亞硫酸鹽而完全消除雙鍵。二酯功能保持未受影響。使反應混合物冷卻至90℃,且添加171.17g水。在溫度進一步降低至80℃之後,添加171.16g丁基二乙二醇。在於80℃下攪拌10分鐘之後,將反應混合物轉移至分液漏斗中,且移除下部相(7.9g)。(7,9g)。上層相(875g)含有44.5重量%所需結構(如再次藉由CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法所示)、8.68重量%新戊二醇、19.61重量%丁基二乙二醇及23.5重量%水(其餘部分為2.36wt%鹽)。將溶液在2℃下
儲存2週。溶液為透明的且不展示任何沈澱。
b')磺基琥珀酸二(3,5,5-三甲基己)酯銨鹽
向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、回流冷凝器之1公升4頸圓底燒瓶中裝入202g(0.55mol,1.0當量)的順丁烯二酸二(3,5,5-三甲基己)酯與反丁烯二酸二(3,5,5-三甲基己)酯之93:7混合物及266g甲氧基-2-丙醇(電子級),且在20℃下攪拌。使溫度升高至105℃,且歷經之後的兩小時連續地添加97g(0.69mol亞硫酸氫銨,1.25當量)亞硫酸氫銨之溶液(70wt%水溶液)。在投加期間,溫度在100℃與105℃之間變化,且水在回流下沸騰。使反應混合物降低至100℃,且在100℃下攪拌4小時。藉由CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法分析粗產物確認形成所需結構且歸因於添加亞硫酸鹽而完全消除雙鍵。二酯功能保持未受影響。使氮氣流(每小時1.5倍反應器體積)流動經過液體上方,並且藉由在80℃至100℃下且在800至450毫巴之減壓下共沸蒸餾來移除水。為了補償甲氧基-2-丙醇之損失,添加兩次,每次133g甲氧基-2-丙醇(電子級)。目標為活性劑含量為大致50至55重量%之相應磺基琥珀酸銨鹽。使反應混合物冷卻至20℃,經由Seitz K150過濾器過濾以便移除不可溶鹽。吾人獲得458g溶液。溶液含有53.7wt%所需化合物、45.8wt%甲氧基-2-丙醇及0.5wt%水。如再次藉由CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法所示,溶液含有所需結構。藉由卡爾-費歇爾分析來測定水含量。藉由定量氣相層析來測定甲氧基-2-丙醇含量。所需結構之產率為96mol%(相對於所需界面活性劑結構之理論量)(歸因於過濾及移除不可溶鹽之一些材料損失,此時已吸附小部分界面活性劑)。金屬離子含量<10ppm。
c)磺基琥珀酸二(異壬)酯銨鹽
向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、回流冷凝器之1公升4頸圓底燒瓶中裝入106.7g(0.289mol,1.0當量)的順丁烯二酸二(異壬)酯與反丁烯二酸二(異壬)酯之83:17混合物及135g甲氧基-2-丙醇(電子級),且在20℃下攪拌。使溫度升高至105℃,且歷經之後的兩小時連續地添加51.3g(0.362mol亞硫酸氫銨,1.25當量)亞硫酸氫銨之溶液(70wt%水溶液)。在投加期間,溫度在100℃與105℃之間變化,且水在回流下沸騰。使反應混合物降低至100℃,且在100℃下攪拌4小時。藉由CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法分析粗產物確認形成所需結構且歸因於添加亞硫酸鹽而完全消除雙鍵。二酯功能保持未受影響。使氮氣流(每小時1.5倍反應器體積)流動經過液體上方,並且藉由在80℃至100℃下且在700至250毫巴之減壓下共沸蒸餾來移除水。為了補償甲氧基-2-丙醇之損失,添加兩次,每次62g甲氧基-2-丙醇(電子級)。目標為活性劑含量為大致50至57重量%之相應磺基琥珀酸銨鹽。使反應混合物冷卻至20℃,經由Seitz K150過濾器過濾以便移除不可溶鹽。吾人獲得220g溶液。溶液含有56.5%所需化合物、43.2%甲氧基-2-丙醇及0.3%水。如再次藉由CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法所示,溶液含有所需結構。藉由卡爾-費歇爾分析來測定水含量。藉由定量氣相層析來測定甲氧基-2-丙醇含量。所需結構之產率為92mol%(相對於所需界面活性劑結構之理論量)(歸因於過濾及移除不可溶鹽之一些材料損失,此時已吸附小部分界面活性劑)。將溶液在10℃下儲存2週。溶液為透明的且不展示任何沈澱。金屬離子含量<10ppm。
d)磺基琥珀酸二(2-丙基庚))酯銨鹽
向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、回流冷凝器之1公升4頸圓底燒瓶中裝入150g(0.387mol,1.0當量)的順丁烯二酸二(2-丙基庚)酯與反丁烯二酸二(2-丙基庚)酯之95:5混合物及190g甲氧基-2-丙醇(電子級),且在20℃下攪拌。使溫度升高至105℃,且歷經之後的兩小時連續地添加66.9g(0.473mol亞硫酸氫銨,1.25當量)亞硫酸氫銨之溶液(70wt%水溶液)。在投加期間,溫度在100℃與105℃之間變化,且水在回流下沸騰。使反應混合物降低至100℃,且在100℃下攪拌4小時。藉由CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法分析粗產物確認形成所需結構且歸因於添加亞硫酸鹽而完全消除雙鍵。二酯功能保持未受影響。使氮氣流(每小時1.5倍反應器體積)流動經過液體上方,並且藉由在80℃至100℃下且在700至250毫巴之減壓下共沸蒸餾來移除水。為了補償甲氧基-2-丙醇之損失,添加兩次,每次130g甲氧基-2-丙醇(電子級)。目標為活性劑含量為大致50至65重量%之相應磺基琥珀酸銨鹽。使反應混合物冷卻至20℃,經由Seitz K150過濾器過濾以便移除不可溶鹽。吾人獲得220g溶液。溶液含有62.5wt%所需化合物、37.2wt%甲氧基-2-丙醇及0.3wt%水。如再次藉由CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法所示,溶液含有所需結構。藉由卡爾-費歇爾分析來測定水含量。藉由定量氣相層析來測定甲氧基-2-丙醇含量。所需結構之產率為91mol%(相對於所需界面活性劑結構之理論量)(歸因於過濾及移除不可溶鹽之一些材料損失,此時已吸附小部分界面活性劑)。將溶液在20℃下儲存2週。溶液略微地散射但仍為均相。金屬離子含量<10ppm。
3)磺基琥珀酸二烷基酯鈉鹽(非本發明)
a)磺基琥珀酸二(2-乙基己)酯鈉鹽
向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、回流冷凝器之4公升4頸圓底燒瓶中裝入55.4g(0.163mol,1.0當量)的順丁烯二酸二(2-乙基己)酯與反丁烯二酸二(2-乙基己)酯之84:16混合物及396g 1,4-二噁烷,且在20℃下攪拌。使溫度升高至50℃,且歷經之後的一小時連續地添加1108.35g(4.26mol亞硫酸氫鈉,26.15當量)亞硫酸氫鈉之溶液(40wt%水溶液),該溶液之pH值用19.2g(0.24mol,1.47當量)氫氧化鈉之溶液(50wt%水溶液)調節至pH=5。使溫度升高至88℃,且將反應混合物在88℃下攪拌24小時。之後,在30分鐘內,連續地添加額外347.87g(1.441mol,8.84當量)亞硫酸氫鈉之溶液(40wt%水溶液),其pH值用7g(0.0875mol,0.54當量)氫氧化鈉之溶液(50wt%水溶液)調節至pH=5。在攪拌48小時之後,在30分鐘內,連續地添加額外347.87g(1.441mol,8.84當量)亞硫酸氫鈉之溶液(40wt%水溶液),其pH值用7g(0.0875mol,0.54當量)氫氧化鈉之溶液(50wt%水溶液)調節至pH=5。在於88℃下60小時之後,將反應混合物轉移至分液漏斗中,且分離兩相。使用旋轉蒸發器在90℃及<10毫巴下持續4小時以自有機相移除水及1,4-二噁烷。如藉由CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法所示,出現所需結構形成及歸因於添加亞硫酸鹽之完全雙鍵消除。所需結構之產率為100mol%(相對於存在之酯結構),且獲得呈與其他鹽之混合物形式的產物。
b)磺基琥珀酸二(3,5,5-三甲基己)酯鈉鹽
向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、回流冷凝器之4公升4頸圓底燒瓶中裝入60.0g(0.163mol,1.0當量)的順丁烯二酸二(3,5,5-三甲基己)酯與反丁烯二酸二(3,5,5-三甲基己)酯之80:20混合物及396g 1,4-二
噁烷,且在20℃下攪拌。使溫度升高至50℃,且歷經之後的一小時連續地添加1108.35g(4.26mol亞硫酸氫鈉,26.15當量)亞硫酸氫鈉之溶液(40wt%水溶液),該溶液之pH值用19.2g(0.24mol,1.47當量)氫氧化鈉之溶液(50wt%水溶液)調節至pH=5。使溫度升高至88℃,且將反應混合物在88℃下攪拌24小時。之後,在30分鐘內,連續地添加額外347.87g(1.441mol,8.84當量)亞硫酸氫鈉之溶液(40wt%水溶液),其pH值用7g(0.0875mol,0.54當量)氫氧化鈉之溶液(50wt%水溶液)調節至pH=5。在攪拌48小時之後,在30分鐘內,連續地添加額外347.87g(1.441mol,8.84當量)亞硫酸氫鈉之溶液(40%水溶液),其pH值用7g(0.0875mol,0.54當量)氫氧化鈉之溶液(50wt%水溶液)調節至pH=5。在於88℃下60小時之後,將反應混合物轉移至分液漏斗中,且分離兩相。使用旋轉蒸發器在90℃及<10毫巴下持續4小時以自有機相移除水及1,4-二噁烷。如藉由CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法所示,出現所需結構形成及歸因於添加亞硫酸鹽之完全雙鍵消除。所需結構之產率為100mol%(相對於存在之酯結構),且獲得呈與其他鹽之混合物形式的產物。
4)磺基琥珀酸二烷基酯膽鹼鹽
a)磺基琥珀酸二(2-乙基己)酯膽鹼鹽
向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、pH測定計、回流冷凝器之4公升4頸圓底燒瓶中裝入1130g甲氧基-2-丙醇,且在20℃下添加273g Amberlyst 15(離子交換劑,酸形式),同時溫度在添加期間升高至28℃。將180.26g(0.406mol,1.0當量)磺基琥珀酸二(2-乙基己)酯鈉鹽溶解於898.8g甲氧基-2-丙醇中,且經由Seitz K900過濾器過濾以便移除不可溶
鹽。在15分鐘之後,在20分鐘內向4公升4頸圓底燒瓶中逐滴添加所提及的180.26g(0.406mol,1.0當量)溶解於甲氧基-2-丙醇中之磺基琥珀酸二(2-乙基己)酯鈉鹽。將反應混合物在40℃下攪拌4小時,且經由Seitz K900過濾器過濾以便移除不可溶鹽。
在4公升4頸圓底燒瓶中,添加額外560g甲氧基-2-丙醇,且之後添加135克Amberlyst 15。隨後,添加上文所提及之經過濾溶液,且將反應混合物在40℃下攪拌3小時,且隨後再次過濾。用氫氧化膽鹼之水溶液(23%水溶液)中和反應混合物。為了如此,需要43.5g(0.359mol)氫氧化膽鹼以便在22℃下達成pH值7.2(不需要理論量0.406mol氫氧化膽鹼,此係因為大致10mol%磺基琥珀酸二(2-乙基己)酯鈉鹽(相對於所需界面活性劑結構之理論量)已歸因於吸附在離子交換材料上或歸因於過濾而損失)。在旋轉蒸發器中,在低真空(<10毫巴)下在60℃下移除甲氧基-2-丙醇及水。吾人獲得188.5g物質。如藉由CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法所示,出現所需結構形成及相對離子完全交換。為獲得50wt%溶液,添加188.5g甲氧基-2-丙醇,且經由Seitz K200過濾器過濾混合物。吾人獲得376g淡紅色液體,其含有50重量%所需最終結構(所需產物)。
a')磺基琥珀酸二(2-乙基己)酯膽鹼鹽
用濕潤Amberlyst(氫形式Amberlyst 15,由Fluka提供)將管柱填充至大致20cm高度。床體積為約280ml。在管柱中為100g濕潤Amberlyst,用1120g水(電子級)對其進行沖洗以便移除有色副產物或殘餘量之鈉離子。之後,用560g甲氧基-2-丙醇(電子級)沖洗管柱以便移除水。隨後,用112.3g甲氧基-2-丙醇(電子級)稀釋94.9g(0.118mol,1.0
當量)磺基琥珀酸二(2-乙基己)酯銨鹽之溶液(甲氧基-2-丙醇中54.6重量%之溶液)以調節25%(重量%)之活性劑含量。隨後,在32分鐘內將此經稀釋之溶液逐滴添加至管柱上。之後,用560g甲氧基-2-丙醇(電子級)沖洗管柱。
不收集最先離開管柱之150ml液體。在20分鐘之後,收集溶離份編號1:170.84g(收集此量花費大致30分鐘)且分析(2.1wt%水含量,根據定量氣相層析74.2wt%甲氧基-2-丙醇,酸值:25.6mg KOH/g->0.0781mol酸)。隨後,收集溶離份編號2:花費大致23分鐘,且分析溶離份(1.5wt%水含量,根據定量氣相層析83wt%甲氧基-2-丙醇,酸值:9.0mg KOH/g->0.0264mol酸)。亦收集溶離份編號3(270ml,其花費大致25分鐘),但其不展示酸存在,其意謂不存在自由磺酸(1.0wt%水含量,根據定量氣相層析96.8wt%甲氧基-2-丙醇,酸值:0mgKOH/g->0mol酸)。根據酸值,將界面活性劑轉變成相應磺酸,且收集大致90至95mol%(相對於所需界面活性劑結構之理論量)之界面活性劑。其餘部分歸因於吸附在離子交換劑材料上而損失。用3.3公升呈5wt%水溶液形式之鹽酸(電子級)/甲氧基-2-丙醇(90/10,各為電子級)再生管柱或離子交換劑,且最後用3 l水(電子級)沖洗。
合併溶離份編號1及2,自溶劑取出其樣品(使用旋轉蒸發器)且分析:元素分析及MeOD及CDCl3中之1H-NMR譜法展示,向自由相應磺酸之轉變進行達至>95mol%之程度(相對於所需界面活性劑結構之理論量)。合併溶離份編號1及2得到335.0g,在500ml 4頸圓底燒瓶中在22℃下用氫氧化膽鹼水溶液(46wt%水溶液)對其進行中和。對於335.0g
經合併之溶離份,需要26.08g(0.0990mol)氫氧化膽鹼,以在22℃下調節pH值為7.06(不需要理論量0.118mol,歸因於磺基琥珀酸二(2-乙基己)酯銨鹽由於吸附至Amberlyst上而損失)。經由Seitz K150過濾器過濾溶液。吾人獲得336.5g淡紅色液體,其含有15.4重量%所需結構(根據定量氣相層析78.2wt%甲氧基-2-丙醇,根據卡爾-費歇爾6.4wt%水)。
在減壓下且在中等溫度下(60℃,10毫巴),藉由與甲氧基-2-丙醇一起共沸蒸餾來移除水。吾人獲得102g液體,對其進行分析。其含有51重量%所需結構(其藉由MeOD及CDCl3中之1H-NMR譜法確認)、47.7wt%甲氧基-2-丙醇及0.3wt%水。藉由卡爾-費歇爾分析來測定水含量,同時藉由用定量氣相層析測定甲氧基-2-丙醇含量及測定水含量來間接測定活性劑含量(作為替代方案,在真空下完全移除溶劑證實前文所描述的測定活性劑含量之方法)。最後,經由Seitz K150過濾器過濾溶液。然而,分離少量的與產物(約1g)混合之鹽。將溶液在10℃下儲存2週。溶液為透明的且不展示任何沈澱。金屬離子含量<10ppm。
b)磺基琥珀酸二(3,5,5-三甲基己)酯膽鹼鹽
向配備有葉片攪拌器、PT100熱元件、pH測定計、回流冷凝器之4公升4頸圓底燒瓶中裝入1130g甲氧基-2-丙醇,且在20℃下添加273g Amberlyst 15(離子交換劑,酸形式),同時溫度在添加期間升高至28℃。將191.63g(0.406mol,1.0當量)磺基琥珀酸二(3,5,5-三甲基己)酯鈉鹽溶解於898.8g甲氧基-2-丙醇中,且經由Seitz K900過濾器過濾以便移除不可溶鹽。在15分鐘之後,在20分鐘內向4公升4頸圓底燒瓶中逐滴添加所提及的191.63g(0.406mol,1.0當量)溶解於甲氧基-2-丙醇中之磺基琥珀
酸二(3,5,5-三甲基己)酯鈉鹽。將反應混合物在40℃下攪拌4小時,且經由Seitz K900過濾器過濾以便移除不可溶鹽。
在4公升4頸圓底燒瓶中,添加額外560g甲氧基-2-丙醇,且之後添加135克Amberlyst 15。隨後,添加上文所提及之經過濾溶液,且將反應混合物在40℃下攪拌3小時,且隨後再次過濾。用氫氧化膽鹼之水溶液(23wt%水溶液)中和反應混合物。為了如此,需要43.5g(0.359mol)氫氧化膽鹼以便在22℃下達成pH值7.2(不需要理論量0.406mol氫氧化膽鹼,此係因為大致10mol%磺基琥珀酸二(3,5,5-三甲基己)酯鈉鹽(相對於所需界面活性劑結構之理論量)已歸因於吸附在離子交換材料上或歸因於過濾而損失)。在旋轉蒸發器中,在低真空(<10毫巴)下在60℃下移除甲氧基-2-丙醇及水。吾人獲得190.7g物質。如藉由CDCl3及MeOD中之1H-NMR譜法所示,出現所需結構形成及相對離子完全交換。為獲得50wt%溶液,添加190.7g甲氧基-2-丙醇,且經由Seitz K200過濾器過濾混合物。吾人獲得368.04g淡紅色液體,其含有50重量%所需最終結構(所需產物)。
b')磺基琥珀酸二(3,5,5-三甲基己)酯膽鹼鹽
用濕潤Amberlyst(氫形式Amberlyst 15,由Fluka提供)將管柱填充至大致20cm高度。床體積為約280ml。在管柱中為100g濕潤Amberlyst,用1120g水(電子級)對其進行沖洗以便移除有色副產物或殘餘量之鈉離子。之後,用560g甲氧基-2-丙醇(電子級)沖洗管柱以便移除水。隨後,用117.5g甲氧基-2-丙醇(電子級)稀釋102.3g(0.118mol,1.0當量)磺基琥珀酸二(3,5,5-三甲基己)酯銨鹽之溶液(甲氧基-2-丙醇中53.7重量%之溶液)以調節25%(重量%)之活性劑含量。隨後,在32分鐘內
將此經稀釋之溶液逐滴添加至管柱上。之後,用560g甲氧基-2-丙醇(電子級)沖洗管柱。
不收集最先離開管柱之150ml液體。在20分鐘之後,收集溶離份編號1:171.77g(收集此量花費大致30分鐘)且分析(2.2wt%水含量,根據定量氣相層析74.2wt%甲氧基-2-丙醇,酸值:24.9mg KOH/g->0.0762mol酸)。隨後,收集溶離份編號2:花費大致23分鐘,且分析溶離份(1.6wt%水含量,根據定量氣相層析86wt%甲氧基-2-丙醇,酸值:10.0mg KOH/g->0.0337mol酸)。亦收集溶離份編號3(260ml,其花費大致20分鐘),但其不展示酸存在,其意謂不存在自由磺酸(0.8wt%水含量,根據定量氣相層析93.8wt%甲氧基-2-丙醇,酸值:0mg KOH/g->0mol酸)。根據酸值,將界面活性劑轉變成相應磺酸,且收集大致93mol%(相對於所需界面活性劑結構之理論量)。其餘部分歸因於吸附在離子交換劑材料上而損失。用3.3公升呈5wt%水溶液形式之鹽酸(電子級)/甲氧基-2-丙醇(90/10,各為電子級)再生管柱或離子交換劑,且最後用3 l水(電子級)沖洗。
合併溶離份編號1及2,自溶劑取出其樣品(使用旋轉蒸發器)且分析:元素分析及MeOD及CDCl3中之1H-NMR譜法展示,向自由相應磺酸之轉變進行達至>95mol%之程度(相對於所需界面活性劑結構之理論量)。合併溶離份編號1及2得到333.2g,在500ml 4頸圓底燒瓶中在22℃下用氫氧化膽鹼水溶液(46wt%水溶液)對其進行中和。對於333.2g經合併之溶離份,需要25.58g(0.0971mol)氫氧化膽鹼,以在22℃下調節pH值為7.06(不需要理論量0.118mol,歸因於磺基琥珀酸二(3,5,5-三甲基己)酯銨鹽由於吸附至Amberlyst上而損失)。經由Seitz K150過濾器過濾溶液。
吾人獲得332.4g淡紅色液體,其含有15.2重量%所需結構(根據定量氣相層析78.8wt%甲氧基-2-丙醇,根據卡爾-費歇爾6.0wt%水)。
在減壓下且在中等溫度下(60℃,10毫巴),藉由與甲氧基-2-丙醇一起共沸蒸餾來移除水。吾人獲得101g液體,對其進行分析。其含有50重量%所需結構(其藉由MeOD及CDCl3中之1H-NMR譜法確認)、49.8wt%甲氧基-2-丙醇及0.2wt%水。藉由卡爾-費歇爾分析來測定水含量,同時藉由用定量氣相層析測定甲氧基-2-丙醇含量及測定水含量來間接測定活性劑含量(作為替代方案,在真空下完全移除溶劑證實前文所描述的測定活性劑含量之方法)。最後,經由Seitz K150過濾器過濾溶液。然而,分離少量的與產物(約1g)混合之鹽。將溶液在10℃下儲存2週。溶液為透明的且不展示任何沈澱。金屬離子含量<10ppm。
c)磺基琥珀酸二(異壬)酯膽鹼鹽
用濕潤Amberlyst(氫形式Amberlyst 15,由Fluka提供)將管柱填充至大致20cm高度。床體積為約280ml。在管柱中為100g濕潤Amberlyst,用1120g水(電子級)對其進行沖洗以便移除有色副產物或殘餘量之鈉離子。之後,用560g甲氧基-2-丙醇(電子級)沖洗管柱以便移除水。隨後,用123g甲氧基-2-丙醇(電子級)稀釋97.5g(0.118mol,1.0當量)磺基琥珀酸二(異壬)酯銨鹽之溶液(甲氧基-2-丙醇中56.5重量%之溶液)以調節25%(重量%)之活性劑含量。隨後,在32分鐘內將此經稀釋之溶液逐滴添加至管柱上。之後,用560g甲氧基-2-丙醇(電子級)沖洗管柱。
不收集最先離開管柱之150ml液體。在20分鐘之後,收集溶離份編號1:172.4g(收集此量花費大致30分鐘)且分析(2.1wt%水含
量,根據定量氣相層析75.1wt%甲氧基-2-丙醇,酸值:25.3mg KOH/g->0.0778mol酸)。隨後,收集溶離份編號2:花費大致23分鐘,且分析溶離份(1.5wt%水含量,根據定量氣相層析87wt%甲氧基-2-丙醇,酸值:9.0mg KOH/g->0.0260mol酸)。亦收集溶離份編號3(250ml,其花費大致20分鐘),但其不展示酸存在,其意謂不存在自由磺酸(0.9wt%水含量,根據定量氣相層析95.1wt%甲氧基-2-丙醇,酸值:0mg KOH/g->0mol酸)。根據酸值,將界面活性劑轉變成相應磺酸,且收集大致94mol%(相對於所需界面活性劑結構之理論量)。其餘部分歸因於吸附在離子交換劑材料上而損失。用3.3公升呈5wt%水溶液形式之鹽酸(電子級)/甲氧基-2-丙醇(90/10,各為電子級)再生管柱或離子交換劑,且最後用3 l水(電子級)沖洗。
合併溶離份編號1及2,自溶劑取出其樣品(使用旋轉蒸發器)且分析:元素分析及MeOD及CDCl3中之1H-NMR譜法展示,向自由相應磺酸之轉變進行達至>95mol%之程度(相對於所需界面活性劑結構之理論量)。合併溶離份編號1及2得到334.3g,在500ml 4頸圓底燒瓶中在22℃下用氫氧化膽鹼水溶液(46wt%水溶液)對其進行中和。對於334.3g經合併之溶離份,需要25.29g(0.0960mol)氫氧化膽鹼,以在22℃下調節pH值為7.06(不需要理論量0.118mol,歸因於磺基琥珀酸二(異壬)酯銨鹽由於吸附至Amberlyst上而損失)。經由Seitz K150過濾器過濾溶液。吾人獲得330.8g淡紅色液體,其含有16.0重量%所需結構(根據定量氣相層析77.9wt%甲氧基2-丙醇,根據卡爾-費歇爾6.1wt%水)。
在減壓下且在中等溫度下(60℃,10毫巴),藉由與甲氧基-2-丙醇一起共沸蒸餾來移除水。吾人獲得102g液體,對其進行分析。其含
有52重量%所需結構(其藉由MeOD及CDCl3中之1H-NMR譜法確認)、47.8wt%甲氧基-2-丙醇及0.2wt%水。藉由卡爾-費歇爾分析來測定水含量,同時藉由用定量氣相層析測定甲氧基-2-丙醇含量及測定水含量來間接測定活性劑含量(作為替代方案,在真空下完全移除溶劑證實前文所描述的測定活性劑含量之方法)。最後,經由Seitz K150過濾器過濾溶液。然而,分離少量的與產物(約1g)混合之鹽。將溶液在20℃下儲存2週。溶液為透明的且不展示任何沈澱。金屬離子含量<10ppm。
d)磺基琥珀酸二(2-丙基庚))酯膽鹼鹽
用濕潤Amberlyst(氫形式Amberlyst 15,由Fluka提供)將管柱填充至大致20cm高度。床體積為約280ml。在管柱中為100g濕潤Amberlyst,用1120g水(電子級)對其進行沖洗以便移除有色副產物或殘餘量之鈉離子。之後,用560g甲氧基-2-丙醇(電子級)沖洗管柱以便移除水。隨後,用140.1g甲氧基-2-丙醇(電子級)稀釋93.5g(0.118mol,1.0當量)磺基琥珀酸二(2-丙基庚)酯銨鹽之溶液(甲氧基-2-丙醇中62.5重量%之溶液)以調節25%(重量%)之活性劑含量。隨後,在32分鐘內將此經稀釋之溶液逐滴添加至管柱上。之後,用560g甲氧基-2-丙醇(電子級)沖洗管柱。
不收集最先離開管柱之150ml液體。在20分鐘之後,收集溶離份編號1:174.8g(收集此量花費大致30分鐘)且分析(2.3wt%水含量,根據定量氣相層析78.2wt%甲氧基-2-丙醇,酸值:23.7mg KOH/g->0.0740mol酸)。隨後,收集溶離份編號2:花費大致23分鐘,且分析溶離份(1.4wt%水含量,根據定量氣相層析87wt%甲氧基-2-丙醇,酸值:11.0mg KOH/g
->0.0306mol酸)。亦收集溶離份編號3(250ml,其花費大致20分鐘),但其不展示酸存在,其意謂不存在自由磺酸(0.8wt%水含量,根據定量氣相層析93.8wt%甲氧基-2-丙醇,酸值:0mg KOH/g->0mol酸)。根據酸值,將界面活性劑轉變成相應磺酸,且收集大致93mol%(相對於所需界面活性劑結構之理論量)。其餘部分歸因於吸附在離子交換劑材料上而損失。用3.3公升呈5wt%水溶液形式之鹽酸(電子級)/甲氧基-2-丙醇(90/10,各為電子級)再生管柱或離子交換劑,且最後用3 l水(電子級)沖洗。
合併溶離份編號1及2,自溶劑取出其樣品(使用旋轉蒸發器)且分析:元素分析及MeOD及CDCl3中之1H-NMR譜法展示,向自由相應磺酸之轉變進行達至>95mol%之程度(相對於所需界面活性劑結構之理論量)。合併溶離份編號1及2得到330.7g,在500ml 4頸圓底燒瓶中在22℃下用氫氧化膽鹼水溶液(46wt%水溶液)對其進行中和。對於330.7g經合併之溶離份,需要25.40g(0.0964mol)氫氧化膽鹼,以在22℃下調節pH值為7.06(不需要理論量0.118mol,歸因於磺基琥珀酸二(2-丙基庚)酯銨鹽由於吸附至Amberlyst上而損失)。經由Seitz K150過濾器過濾溶液。吾人獲得334.7g淡紅色液體,其含有16.7重量%所需結構(根據定量氣相層析77.2wt%甲氧基-2-丙醇,根據卡爾-費歇爾6.1wt%水)。
在減壓下且在中等溫度下(60℃,10毫巴),藉由與甲氧基-2-丙醇一起共沸蒸餾來移除水。吾人獲得112g液體,對其進行分析。其含有50.1重量%所需結構(其藉由MeOD及CDCl3中之1H-NMR譜法確認)、49.7wt%甲氧基-2-丙醇及0.2wt%水。藉由卡爾-費歇爾分析來測定水含量,同時藉由用定量氣相層析測定甲氧基-2-丙醇含量及測定水含量來間接測定
活性劑含量(作為替代方案,在真空下完全移除溶劑證實前文所描述的測定活性劑含量之方法)。最後,經由Seitz K150過濾器過濾溶液。然而,分離少量的與產物(約1g)混合之鹽。金屬離子含量<10ppm。
在上文(及下文)所描述之合成程序中,甲氧基-2-丙醇表示1-甲氧基-2-丙醇。
第4章中所描述之結構(例如結構4b)的替代性途徑為用亞硫酸氫膽鹼處理第1章中所描述之相應順丁烯二酸/反丁烯二酸二酯(例如結構1b')。亞硫酸氫膽鹼可藉由使氫氧化膽鹼或碳酸氫膽鹼之水溶液與亞硫酸或二氧化硫反應來製備。向氫氧化膽鹼或碳酸氫膽鹼之水溶液中添加亞硫酸或二氧化硫,直至達成介於4與5之間(例如約4.5)之pH值為止。可視情況藉由在減壓下移除水來濃縮所得亞硫酸氫膽鹼水溶液(例如含>50wt%亞硫酸氫膽鹼水溶液)。向順丁烯二酸/反丁烯二酸二酯中添加亞硫酸氫膽鹼可以此方式進行,以使得每1.0當量二酯使用1.0-2.5當量(更佳地1.0-1.3當量)亞硫酸氫膽鹼。反應可在水及第二溶劑(例如1-甲氧基-2-丙醇、2-丁醇或2-丙醇,其中2-丙醇較佳)中進行。溫度可在40℃與105℃之間變化。在將二酯完全轉化為所需產物之後,可藉由共沸蒸餾(分別使用甲氧基-2-丙醇或2-丁醇或2-丙醇)及減壓來移除水。吾人可獲得界面活性劑濃縮物(>30wt%界面活性劑含量),其可視情況經過濾。
一般而言,上文所描述(但未描述其合成)之其他銨鹽可以與其合成已描述於上文之銨鹽類似的方式加以製造。在根據本發明之基於三酯之界面活性劑的情況下,吾人將不起始於使用酸酐但起始於使用相應羧酸(例如丙三甲酸)及用所需醇使其酯化(例如,在催化有效量之酸催
化劑(諸如對甲苯磺酸)的存在下將1當量丙三甲酸與3當量醇混合一起,使用甲苯作為溶劑且使用水分離器在高溫下移除反應水)。添加亞硫酸氫鹽,視情況繼而將如前所描述進行陽離子交換步驟。
Claims (21)
- 一種組成物之用途,該組成物包含一或多種選自由以下組成之群之化合物的一或多種銨鹽:磺基丁二酸二酯,(磺基甲基)-丁二酸二酯,甲基-磺基丁二酸二酯,磺基戊二酸二酯,及磺基丙三甲酸三酯,該組成物用於清潔或沖洗以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm及低於50nm之線-間隙結構。
- 如申請專利範圍第1項之用途,其中該超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含至少一種選自由以下組成之群的銨陽離子:參(2-羥基乙基)銨,雙(2-羥基乙基)銨,參(2-羥基乙基)甲基銨,雙(2-羥基乙基)二甲基銨,2-羥基乙基-三甲基銨,2-羥基乙基-三乙基銨,2-羥基丙基-三甲基銨,雙(2-羥基丙基)二甲基銨, 及參(2-羥基丙基)甲基銨。
- 如申請專利範圍第3項之用途,其中R選自由以下組成之群:未經取代之分支鏈烷基 及未經取代之分支鏈烯基,其中在各通式(1)之酯基中,彼此獨立地,(a)(i)R在未經取代之分支鏈烷基或未經取代之分支鏈烯基之主碳鏈中的碳原子總數介於5至8個碳原子之範圍內且/或(ii)R在未經取代之分支鏈烷基或未經取代之分支鏈烯基之側鏈中的碳原子總數介於1至4個碳原子之範圍內且/或(b)n為0且R為用相應羧基酯化之醇的殘基,其中該醇之分支因子在0.1至8之範圍內。
- 如申請專利範圍第3項之用途,其中R彼此獨立地選自由以下組成之群:3,5,5-三甲基己基,2-乙基己基,3,3-二甲基丁基,2,4,4-三甲基戊基,2,2-二甲基丙基,2-丙基庚基,異壬基,異癸基,異十三基, 2,6-二甲基-4-庚基,1-異丁基-3,5-二甲基己基,5,7,7-三甲基-2-(1,3,3-三甲基丁基)辛基,2-丙基戊基,1-乙基-2-甲基戊基及6-甲基-2-庚基。
- 如申請專利範圍第1至2項中任一項之用途,其中 該一或多種銨鹽之銨陽離子的總量在2×10-5至4×10-2mol/L範圍內且/或如申請專利範圍第3項至第6項中任一項中所定義之一或多種銨鹽之陰離子的總量在2×10-5至4×10-2mol/L範圍內,且/或其中在臨界膠束濃度下所測定,該組成物之平衡表面張力小於35mN/m。
- 如申請專利範圍第1至2項中任一項之用途,其中該圖案化材料層具有線寬為32nm或低於32nm之線-間隙結構。
- 一種製造經清潔或沖洗之產品的方法,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構,該方法包含以下步驟:製備或提供以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構,製備或提供如申請專利範圍第1項至第7項中任一項中所定義之組成物,及用該組成物清潔或沖洗該產品以便產生該經清潔或沖洗之產品。
- 如申請專利範圍第9項之方法,其包含以下步驟:提供具有浸漬式光阻劑、EUV光阻劑或電子束光阻劑層之基板,在存在或不存在浸漬液體之情況下經由光罩使該光阻劑層曝露於光化 輻射中,用顯影劑溶液使經曝露之光阻劑層顯影以獲得具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構的圖案,以便產生以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm或低於50nm之線-間隙結構,用該組成物清潔或沖洗該產品以便產生該經清潔或沖洗之產品,及視情況乾燥該經清潔或沖洗之產品。
- 如申請專利範圍第9項至第10項中任一項之方法,其中該組成物如申請專利範圍第1項至第7項中任一項中所定義,且/或該圖案化材料層如申請專利範圍第8項中所定義。
- 一種調配物,其包含水及如申請專利範圍第1項至第7項中任一項中所定義之一或多種銨鹽及視情況選用之一或多種有機溶劑化合物,其中該調配物滿足顏色之HAZEN數低於1000,且/或濁度介於0.08至10NTU範圍內。
- 如申請專利範圍第12項之調配物,其中 一或多種化合物之一或多種銨鹽為一或多種選自由以下組成之群之化合物的銨鹽:(磺基甲基)-丁二酸二酯,甲基-磺基丁二酸二酯,磺基戊二酸二酯,及磺基丙三甲酸三酯。
- 如申請專利範圍第12項至第13項中任一項之調配物,其中該超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含至少一種選自由以下組成之群的銨陽離子:參(2-羥基乙基)銨,雙(2-羥基乙基)銨,參(2-羥基乙基)甲基銨,雙(2-羥基乙基)二甲基銨,2-羥基乙基-三甲基銨,2-羥基乙基-三乙基銨,2-羥基丙基-三甲基銨,雙(2-羥基丙基)二甲基銨,及參(2-羥基丙基)甲基銨。
- 如申請專利範圍第12項至第13項中任一項之調配物,其中該超過一種銨鹽中之一者或至少一者包含至少一種 選自由以下組成之群的銨陽離子:參(2-羥基乙基)銨,雙(2-羥基乙基)銨,參(2-羥基乙基)甲基銨,雙(2-羥基乙基)二甲基銨,2-羥基乙基-三甲基銨,2-羥基乙基-三乙基銨,2-羥基丙基-三甲基銨,雙(2-羥基丙基)二甲基銨,及參(2-羥基丙基)甲基銨,且其中一或多種化合物之一或多種銨鹽為一或多種選自由以下組成之群之化合物的銨鹽:(磺基甲基)-丁二酸二酯,甲基-磺基丁二酸二酯,磺基戊二酸二酯,及磺基丙三甲酸三酯。
- 如申請專利範圍第12項至第13項中任一項之調配物,其用於清潔或沖洗以下產品,該產品包含基板及其上所支撐之圖案化材料層,該圖案化材料層具有線寬為50nm及低於50nm之線-間隙結構。
- 如申請專利範圍第12項至第13項中任一項之調配物, 其包含選自由以下組成之群的有機溶劑化合物:具有總數為1至8個碳原子之醇,烷基乙二醇,烷基二乙二醇,烷基三乙二醇,烷基丙二醇,烷基二丙二醇及烷基三丙二醇其中烷基在各情況下之碳原子總數在1至7範圍內,且/或其包含按該調配物之總重量計小於5ppm之金屬陽離子。
- 一種製造如申請專利範圍第12項至第17項中任一項之調配物的方法,該方法至少包含以下步驟:a)合成如申請專利範圍第1項至第6項中任一項中所定義之一或多種銨鹽,其藉由包含將亞硫酸氫根陰離子加成至一或多種α,β-不飽和酯之雙鍵上的程序來進行,以便產生一或多種選自由以下組成之群的相應二酯或三酯陰離子:磺基丁二酸二酯陰離子,(磺基甲基)-丁二酸二酯陰離子,甲基-磺基丁二酸二酯陰離子,磺基戊二酸二酯陰離子, 及磺基丙三甲酸三酯陰離子,b)將如步驟a)中所合成之該一或多種銨鹽與水及/或一或多種如申請專利範圍第17項中所定義之有機溶劑混合以便獲得調配物,c)視情況經由孔隙大小直徑<30nm之過濾器過濾步驟b)中所獲得之調配物。
- 如申請專利範圍第18項之方法,其中在步驟a)中該等亞硫酸氫根陰離子之相對陽離子為如申請專利範圍第2項中所定義之銨陽離子,以便在該將亞硫酸氫根陰離子加成至一或多種α,β-不飽和酯之該等雙鍵上之後,構成如申請專利範圍第1項至第6項中任一項中所定義之一或多種銨鹽或該等亞硫酸氫根陰離子之相對陽離子不為如申請專利範圍第2項中所定義之銨陽離子,且該等相對陽離子在後續步驟中針對如申請專利範圍第2項中所定義之銨陽離子進行交換,以便構成如申請專利範圍第2項至第6項中任一項中所定義之一或多種銨鹽或該等亞硫酸氫根陰離子之相對陽離子不為銨陽離子,且該等相對陽離子在後續步驟中針對銨陽離子進行交換,以便構成如申請專利範圍第1項至第6項中任一項中所定義之一或多種銨鹽。
- 如申請專利範圍第19項之方法,其中在後續步驟中該等相對陽離子針對如申請專利範圍第2項中所定義之銨陽離子進行 交換,以便構成如申請專利範圍第2項中所定義之一或多種銨鹽。
- 如申請專利範圍第18項至第20項中任一項之方法,其中所得一或多種相應二酯或三酯陰離子選自由以下組成之群:(磺基甲基)-丁二酸二酯陰離子,甲基-磺基丁二酸二酯陰離子,磺基戊二酸二酯陰離子,及磺基丙三甲酸三酯陰離子。
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