[go: up one dir, main page]

TW202542651A - 積層體之製造方法、及半導體元件之製造方法 - Google Patents

積層體之製造方法、及半導體元件之製造方法

Info

Publication number
TW202542651A
TW202542651A TW113150500A TW113150500A TW202542651A TW 202542651 A TW202542651 A TW 202542651A TW 113150500 A TW113150500 A TW 113150500A TW 113150500 A TW113150500 A TW 113150500A TW 202542651 A TW202542651 A TW 202542651A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
group
acid
laminate
methyl
carbon atoms
Prior art date
Application number
TW113150500A
Other languages
English (en)
Inventor
西條太規
柴山亘
古川優樹
Original Assignee
日商日產化學股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商日產化學股份有限公司 filed Critical 日商日產化學股份有限公司
Publication of TW202542651A publication Critical patent/TW202542651A/zh

Links

Abstract

本發明之具有表面改質層及半導體基板之積層體之製造方法係包含: 第一步驟,在將含有具有具氮原子之有機基之聚矽氧烷(A)及溶劑(B)之表面改質劑塗布於前述半導體基板上之後,進行燒成,獲得表面改質層前驅物;以及 第二步驟,藉由使前述表面改質層前驅物與薄化液(X)接觸,使前述表面改質層前驅物變薄,獲得膜厚5nm以下的前述表面改質層。

Description

積層體之製造方法、及半導體元件之製造方法
本發明係關於一種積層體之製造方法,理想係關於一種製造出其上方形成有光阻圖案之積層體之方法。此外,本發明係關於一種半導體元件之製造方法。
以往在半導體元件之製造中,會進行使用光阻組成物之微影製程。近年來,伴隨著半導體元件之高集積化,需要配線等圖案之微細化。伴隨著圖案之微細化,已開始使用波長更短的遠紫外線光、真空紫外線光、電子束(EB)、X射線等作為光源。尤其,最近已採用如KrF準分子雷射(波長248nm)、ArF準分子雷射(波長193nm)之短波長光來形成光阻圖案。
伴隨於此,活性光線從半導體基板之漫反射及駐波的影響已成為一大問題,因此,為了解決此種問題,已廣泛研究一種在光阻與半導體基板之間設置抗反射膜(Bottom Anti-Reflective Coating:BARC)之方法。該抗反射膜,因其使用容易性等,已對關於由含有具吸光基(發色團)之聚合物之組成物形成之有機抗反射膜進行了大量研究(例如專利文獻1)。
另一方面,在應用於進一步微細加工技術之EUV(極紫外線,波長13.5nm)及電子束中,雖然不會發生從半導體基板反射之問題,但圖案微細化所伴隨之光阻圖案倒塌則成為問題,因此已對具有與光阻之高密著性之光阻下層膜進行了研究。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特表2008-501985號公報
[發明所欲解決之技術問題] 傳統的光阻下層膜存在蝕刻步驟中容易發生側蝕等蝕刻不良之問題。因此,若能夠藉由膜厚比傳統的下層膜更薄的表面改質層來對基板表面進行改質,則不會發生側蝕等蝕刻不良之情形,可期待改善光阻劑的密著性及改善先進微影製程中光阻劑解析度。而且,若可藉由設置表面改質層來提升光阻敏感度,則又更理想。 然而,要能均一地形成薄的表面改質層並不容易。
本發明係有鑑於如此情事所成之發明,目的在於提供一種可形成能夠提升光阻敏感度之薄的表面改質層之積層體之製造方法、及使用該製造方法之半導體元件之製造方法、以及具有薄的表面改質層之積層體。 [技術手段]
本發明人為了解決前述課題而進行深入研究後,發現前述課題可獲解決,並完成具有以下要旨之本發明。
即,本發明係包含以下。 [1]一種具有表面改質層及半導體基板之積層體之製造方法,其係包含: 第一步驟,在將含有具有具氮原子之有機基之聚矽氧烷(A)及溶劑(B)之表面改質劑塗布於前述半導體基板上之後,進行燒成,獲得表面改質層前驅物;以及 第二步驟,藉由使前述表面改質層前驅物與薄化液(X)接觸,使前述表面改質層前驅物變薄,獲得膜厚5nm以下的前述表面改質層。 [2]如項[1]所述之積層體之製造方法,其中,前述氮原子為以下任一種氮原子:構成醯胺鍵之氮原子(N 1);構成磺醯胺鍵之氮原子(N 2);構成胍結構之氮原子(N 3);及前述N 1~前述N 3以外的氮原子且與至少一個碳原子鍵結、並且前述鍵結為單鍵之氮原子(N 4)。 [3]如項[1]或[2]所述之積層體之製造方法,其中,前述具氮原子之有機基係與矽原子鍵結之基團,且係由下述式(Z1)~式(Z4)中任一個表示之一價基團。 [化1] (式(Z1)~(Z4)中,R a各自獨立表示單鍵、或碳原子數1~6的二價基團。 R b各自獨立表示氫原子、或碳原子數1~6的一價基團。 R c1~R c3各自獨立表示碳原子數1~20的一價基團。 X表示單鍵、-O-、或-N(R e)-(R e表示氫原子、或碳原子數1~6的一價基團)。當X為-N(R e)-時,R e與R c2可一同形成碳原子數5~7的環結構。 R d各自獨立表示氫原子、或碳原子數1~20的一價基團。 n各自獨立表示0或正數。HX表示酸。 *表示鍵結鍵。) [4]如項[1]至[3]中任一項所述之積層體之製造方法,其中,前述聚矽氧烷係含有由下述式(A)表示之化合物之水解性矽烷的水解縮合物。 [化2] (式(A)中,R 1係與矽原子鍵結之基團,彼此獨立表示具有氮原子之有機基。 R 2係與矽原子鍵結之基團,彼此獨立表示可經取代之烷基、可經取代之芳基、可經取代之芳烷基、可經取代之鹵化烷基、可經取代之鹵化芳基、可經取代之鹵化芳烷基、可經取代之烷氧烷基、可經取代之烷氧芳基、可經取代之烷氧芳烷基、或是可經取代之烯基,或彼此獨立表示具有可開環之環氧基之有機基、具有丙烯醯基之有機基、具有甲基丙烯醯基之有機基、具有巰基之有機基、具有烷氧基之有機基、具有磺醯基之有機基、或是具有氰基之有機基、或此等兩種以上的組合。 Y係與矽原子鍵結之基團或原子,彼此獨立表示烷氧基、芳烷氧基、醯氧基、或鹵素原子。 a表示1~3的整數。b表示0~2的整數。a+b為1~3。) [5]如項[4]所述之積層體之製造方法,其中,前述式(A)中之R 1係由下述式(Z1)~式(Z4)中任一個表示之一價基團。 [化3] (式(Z1)~(Z4)中,R a各自獨立表示單鍵、或碳原子數1~6的二價基團。 R b各自獨立表示氫原子、或碳原子數1~6的一價基團。 R c1~R c3各自獨立表示碳原子數1~20的一價基團。 X表示單鍵、-O-、或-N(R e)-(R e表示氫原子、或碳原子數1~6的一價基團)。當X為-N(R e)-時,R e與R c2可一同形成碳原子數5~7的環結構。 R d各自獨立表示氫原子、或碳原子數1~20的一價基團。 n各自獨立表示0或正數。HX表示酸。 *表示鍵結鍵。) [6]如項[1]至[5]中任一項所述之積層體之製造方法,其中,前述溶劑(B)係含有選自具有羥基之羧酸、直鏈或環式烷基酮、環狀內酯、烷二醇單烷基醚、烷二醇單烷基醚的單羧酸酯、及烷二醇單烷基醚的烷氧基羧酸酯所成群中至少一種。 [7]如項[1]至[6]中任一項所述之積層體之製造方法,其中,前述薄化液(X)係含有有機溶劑及水中至少一種。 [8]如項[1]至[7]中任一項所述之積層體之製造方法,其中,前述表面改質劑係進一步含有硬化觸媒(C)。 [9]如項[1]至[8]中任一項所述之積層體之製造方法,其中,前述半導體基板係無機物或是有機物之基板、或具有無機物或是有機物之膜之基板。 [10]如項[9]所述之積層體之製造方法,其中,前述無機物係選自金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬氮氧化物、金屬碳氧化物、及金屬碳氮化物所成群中至少一種。 [11]如項[9]所述之積層體之製造方法,其中,前述有機物係選自非晶碳、石墨、富勒烯、碳奈米管、鑽石、類鑽碳、聚醯亞胺及此等經硼、氧、氮、磷、矽、硫、或鹵素摻雜或是部分取代之有機膜所成群中至少一種。 [12]如項[1]至[11]中任一項所述之積層體之製造方法,其中,前述積層體係進一步具有光阻下層膜。 [13]如項[1]至[12]中任一項所述之積層體之製造方法,其中,前述第二步驟係如下步驟:藉由將前述薄化液(X)旋轉塗布於前述表面改質層前驅物,使前述表面改質層前驅物變薄,獲得膜厚5nm以下的表面改質層。 [14]如項[1]至[13]中任一項所述之積層體之製造方法,其中,前述積層體係用於EUV或電子束微影。 [15]如項[1]至[13]中任一項所述之積層體之製造方法,其中,前述積層體係用於使用含金屬之光阻膜之EUV微影。 [16]一種半導體元件之製造方法,其係包含: 在藉由如項[1]至[15]中任一項所述之積層體之製造方法所獲得之積層體上,形成光阻膜之步驟;及 對前述光阻膜進行曝光及顯影,獲得光阻圖案之步驟。 [17]如項[16]所述之半導體元件之製造方法,其中,前述光阻膜係含金屬之光阻膜。 [18]一種積層體,其係具有半導體基板、以及使用表面改質劑形成之膜厚5nm以下的表面改質層,且前述表面改質劑係含有具有具氮原子之有機基之聚矽氧烷(A)及溶劑(B)。 [19]如項[18]所述之積層體,其係用於EUV或電子束微影。 [20]如項[18]所述之積層體,其係用於使用含金屬之光阻膜之EUV微影。 [21]一種表面改質劑,其係含有具有具氮原子之有機基之聚矽氧烷(A)及溶劑(B);且係 用於如項[1]至[15]中任一項所述之積層體之製造方法。 [22]一種由下述式(T1)表示之化合物。 [化4] (式(T1)中,Q表示碳原子數1~6的二價基團。 R p表示氫原子、或碳原子數1~3的烷基。 R q表示由下述式(R q-1)或式(R q-2)表示之一價基團。 R s各自獨立表示碳原子數1~3的烷基。) [化5] (式(R q-1)及式(R q-2)中,*各自表示鍵結鍵。 式(R q-2)中,R r表示碳原子數1~3的全氟烷基、二氟甲基、碘原子、OH基、或硝基。) [發明之效果]
根據本發明,可提供一種可形成能夠提升光阻敏感度之薄的表面改質層之積層體之製造方法、及使用該製造方法之半導體元件之製造方法、以及具有薄的表面改質層之積層體。
(積層體之製造方法、及積層體) 本發明之積層體之製造方法係包含第一步驟及第二步驟。本發明之積層體之製造方法亦可進一步包含其他步驟。 第一步驟係如下步驟:在將含有具有具氮原子之有機基之聚矽氧烷(A)及溶劑(B)之表面改質劑塗布於半導體基板上之後,進行燒成,獲得表面改質層前驅物。 第二步驟係如下步驟:藉由使表面改質層前驅物與薄化液(X)接觸,使表面改質層前驅物變薄,獲得膜厚5nm以下的表面改質層。 在塗布含有具有具氮原子之有機基之聚矽氧烷(A)及溶劑(B)之表面改質劑之後,進行燒成,即可獲得含矽之膜。然而,僅以此步驟要獲得無針孔等膜缺陷及塗布不均勻等並且薄的膜(例如膜厚5nm以下的膜)並不容易,必須充分控制塗布條件、燒成條件等。 因此,本發明人針對可形成薄的表面改質層之積層體之製造方法進行深入研究後,發現藉由以下步驟可形成薄的表面改質層:第一步驟,形成膜厚比目標膜厚更厚的層(表面改質層前驅物);第二步驟,使該層與薄化液(X)接觸以使該層變薄。 在使由表面改質劑所獲得之表面改質層前驅物與薄化液(X)接觸時,表面改質層前驅物並非完全地從被塗物上除去,而是成為薄的表面改質層並殘留於被塗物上。本發明人認為此係與聚矽氧烷(A)所具有之羥基與被塗物相互作用有關。 而且,本發明人發現:聚矽氧烷(A)所具有之有機基係具有氮原子,可提升配置於表面改質層上之光阻膜的敏感度,從而完成本發明。
藉由本發明之積層體之製造方法所獲得之積層體係具有表面改質層及半導體基板。
藉由本發明之積層體之製造方法所獲得之積層體係可適當用於EUV(極紫外線,波長13.5nm)或電子束微影。 藉由本發明之積層體之製造方法所獲得之積層體亦可進一步具有其他層或膜。其他層可列舉例如光阻下層膜。光阻下層膜只要係可在微影製程中使用之光阻下層膜,則無特別限制。光阻下層膜例如可為含矽之光阻下層膜或有機下層膜。有機下層膜可列舉例如碳含量高的有機下層膜。碳含量高的有機下層膜例如可由含有廣義的酚醛清漆樹脂之組成物獲得。此種組成物可列舉例如國際公開第2010/147155號公開本、國際公開第2012/077640號公開本、國際公開第2013/005797號公開本、國際公開第2017/094780號公開本中所記載之光阻下層膜形成組成物。 光阻下層膜例如係表面改質層的下層。光阻下層膜例如係配置於半導體基板與表面改質層之間。 又,本發明中,膜與層之間並無明確區別。
表面改質層的膜厚為5nm以下,理想為3nm以下。表面改質層的膜厚下限值無特別限制,表面改質層的膜厚可為0.1nm以上、或0.2nm以上。
本發明中,膜厚之測定係如下進行。 膜厚係使用橢圓式膜厚測定裝置RE-3100(斯庫林(SCREEN)製)測定。
<第一步驟> 第一步驟係獲得表面改質層前驅物之步驟。 第一步驟中,將表面改質劑塗布於半導體基板上之後,進行燒成,獲得表面改質層前驅物。
第一步驟中所使用之半導體基板,例如,只要係用於製造精密積體電路元件之基板,則無特別限制。 半導體基板可列舉例如:無機物基板、有機物基板、具有無機物膜之基板、具有有機物膜之基板等。
無機物可列舉例如:砷、金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬氮氧化物、金屬碳氧化物、金屬碳氮化物等。此等可單獨使用一種或組合使用兩種以上。 金屬可列舉例如:矽、鍺、鈦、鎢、鉿、鋯、鉻、銅、鋁、銦、鎵、鈀、鐵、鉭、銥、鉬或是此等之合金等。 金屬氧化物可列舉例如:SiO 2、TiO 2等。 金屬氮化物可列舉例如:SiN、TiN、TaN等。 金屬碳化物可列舉例如:SiC、TiC等。 金屬氮氧化物可列舉例如:SiON、TiON等。 金屬碳氧化物可列舉例如:SiOC、TiOC等。 金屬碳氮化物可列舉例如:SiCN、TiCN等。
有機物可列舉例如:非晶碳、石墨、富勒烯、碳奈米管、鑽石、類鑽碳、聚醯亞胺等。此等可單獨使用一種或組合使用兩種以上。上述有機物,係此等可經硼、氧、氮、磷、矽、硫、或鹵素摻雜或是部分取代。
半導體基板可列舉例如:被氧化矽膜或氮化矽膜或氧化氮化矽膜覆蓋之矽晶圓等半導體基板、氮化矽基板、石英基板、玻璃基板(包含無鹼玻璃、低鹼玻璃、結晶化玻璃)、形成有ITO(銦錫氧化物)膜或IZO(銦鋅氧化物)膜之玻璃基板、塑膠(聚醯亞胺、PET等)基板、低介電常數材料(low-k材料)覆蓋基板、軟性基板等。
將表面改質劑塗布於半導體基板上之方法無特別限制,例如可藉由旋轉器、塗布機等適當塗布方法進行。
將表面改質劑塗布於半導體基板上之後之燒成,例如可使用加熱板等加熱手段進行。 燒成條件係從燒成溫度40℃~400℃或80℃~250℃、燒成時間0.3分鐘~60分鐘之中適宜選擇。理想為燒成溫度150℃~250℃、燒成時間0.5分鐘~2分鐘。
藉由燒成,使得表面改質劑中之溶劑蒸發,獲得層狀的表面改質層前驅物。此外,根據情形,藉由燒成發生交聯反應,獲得交聯層。交聯係包含部分交聯。
於此所形成之表面改質層前驅物的膜厚例如為1nm~1,000nm、或1nm~500nm、或1nm~300nm、或1nm~200nm、或1~150nm。
<<表面改質劑>> 表面改質劑係含有具有具氮原子之有機基之聚矽氧烷(A)及溶劑(B)。表面改質劑亦可進一步含有其他成分。 本發明之積層體之製造方法中所使用之表面改質劑亦為本發明之對象。
<<<聚矽氧烷(A)>>> 聚矽氧烷(A)係具有具氮原子之有機基。 具氮原子之有機基例如係與矽原子鍵結。 具氮原子之有機基的碳原子數無特別限制,例如為1~30。
從理想獲得本發明效果之觀點而言,具氮原子之有機基中之氮原子理想為下述N 1~N 4中任一種氮原子。 N 1:構成醯胺鍵之氮原子 N 2:構成磺醯胺鍵之氮原子 N 3:構成胍結構之氮原子 N 4:N 1~N 3以外的氮原子且與至少一個碳原子鍵結、並且該鍵結為單鍵之氮原子 又,聚矽氧烷(A)之說明中之醯胺鍵(-N(R)-C(=O)-:R表示氫原子或一價基團)係包含作為胺基甲酸酯鍵的一部分之醯胺鍵、及作為脲鍵的一部分之醯胺鍵。
具氮原子之有機基可具有離子鍵,亦可不具有離子鍵。具有離子鍵之具氮原子之有機基可列舉例如銨基、胍基(guanidium group)等。
從理想獲得本發明效果之觀點而言,具氮原子之有機基係與矽原子鍵結之基團,理想為由下述式(Z1)~式(Z4)中任一個表示之一價基團。 [化6] (式(Z1)~(Z4)中,R a各自獨立表示單鍵、或碳原子數1~6的二價基團。 R b各自獨立表示氫原子、或碳原子數1~6的一價基團。 R c1~R c3各自獨立表示碳原子數1~20的一價基團。 X表示單鍵、-O-、或-N(R e)-(R e表示氫原子、或碳原子數1~6的一價基團)。當X為-N(R e)-時,R e與R c2可一同形成碳原子數5~7的環結構。 R d各自獨立表示氫原子、或碳原子數1~20的一價基團。 n各自獨立表示0或正數。HX表示酸。 *表示鍵結鍵。)
-R a- R a中之碳原子數1~6的二價基團可列舉例如碳原子數1~6的伸烷基。 碳原子數1~6的伸烷基可列舉例如:亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基等。 R a理想為碳原子數1~6的伸烷基。
-R b- R b中之碳原子數1~6的一價基團可列舉例如碳原子數1~4的烷基。 碳原子數1~4的烷基可列舉例如:甲基、乙基、丙基、丁基等。 R b理想為氫原子、碳原子數1~4的烷基。
-R c1~R c3- R c1~R c3中之碳原子數1~20的一價基團可為直鏈狀、支鏈狀、環狀、或此等任意兩種以上的組合。 碳原子數1~20的一價基團可具有雜原子,亦可不具有雜原子。雜原子可列舉例如:氧原子、氮原子、硫原子、鹵素原子等。 本說明書中,鹵素原子可列舉:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。 碳原子數1~20的一價基團可具有多重鍵,亦可不具有多重鍵。多重鍵可列舉雙鍵、三鍵。多重鍵可列舉例如:碳-碳雙鍵、碳-氧雙鍵、碳-氮雙鍵、氧-氮雙鍵、硫-氧雙鍵、碳-碳三鍵、碳-氮三鍵等。 碳原子數1~20的一價基團可具有芳香族環,亦可不具有芳香族環。芳香族環可列舉芳香族烴環、芳香族雜環。芳香族烴環可列舉例如:苯、萘環、蒽環。當碳原子數1~20的一價基團具有芳香族環之情形時,該芳香族環可具有取代基,亦可不具有取代基。取代基可列舉例如:羥基、硝基、鹵素原子、可經鹵素原子取代之碳原子數1~6的烷基、可經鹵素原子取代之碳原子數1~6的烷氧基等。 碳原子數1~20的一價基團可具有脂肪族環,亦可不具有脂肪族環。 碳原子數1~20的一價基團可為從萜烯上移除一個氫原子後之殘基。萜烯係指以異戊二烯為基本單元而構成之化合物。萜烯可具有醇性羥基、羰基、羧基等。 萜烯可列舉例如:月桂油烯、蘿勒萜、檸檬烯、松油醇、蒎烯、樟腦、菌綠烯醇(farnesol)、橙花三級醇、欖香烯、石竹烯、諾卡酮(nootkatone)等。
R c1及R c2可列舉例如:可經鹵素原子取代之碳原子數1~6的烷基、由下述式(C1)表示之基團、由下述式(C2)表示之基團等。 [化7] (式(C1)中,R f表示單鍵、或碳原子數1~4的伸烷基。Ar表示可具有取代基之一價芳香族基團。*表示鍵結鍵。)
Ar中之一價芳香族基團可列舉例如碳原子數1~20的一價基團之說明中所列舉之從芳香族環上移除一個氫原子後之殘基。 Ar中之取代基可列舉例如碳原子數1~20的一價基團之說明中所列舉之取代基。
R c3可列舉例如碳原子數1~6的烷基、碳原子數2~6的烯基等。碳原子數2~6的烯基可列舉例如:乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯基、己烯基、環己烯基等。
-R d- R d中之碳原子數1~20的一價基團理想為碳原子數1~4的烷基,更理想為甲基、乙基,特別理想為甲基。
-R e- R e中之碳原子數1~6的一價基團可列舉例如碳原子數1~4的烷基。 R e理想為氫原子、碳原子數1~4的烷基,更理想為氫原子、甲基、乙基,特別理想為氫原子、甲基。
當X為-N(R e)-時,R e與R c2可一同形成碳原子數5~7的環結構。碳原子數5~7的環結構可列舉例如碳原子數5~7的內醯胺環。
-n及HX- 式(Z3)及式(Z4)中之n表示0或正數。 N的上限,例如,在式(Z3)中為3,在式(Z4)中為1。 當n為正數之情形、酸為一價酸(例如甲基丙烯酸)時,n表示正整數。當酸為二價酸(例如草酸)時,n表示1/2的正整數倍。當酸為三價酸時,n表示1/3的正整數倍。 HX只要係酸,則無特別限定。酸可列舉後述<<<酸>>>項目中所列舉之酸。酸的一例可列舉有機酸。有機酸所具有之酸基可列舉例如羧基、磺基等。有機酸可列舉例如:山梨酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、三氟甲磺酸、九氟丁磺酸、對甲苯磺酸、苯酚磺酸、5-磺基水楊酸等。 式(Z3)及式(Z4)中,當n不為0之情形時,式(Z3)及式(Z4)係具有鹽結構。換言之,式(Z3)及式(Z4)係具有離子鍵。
將鹽結構導入聚矽氧烷所具有之式(Z3)及式(Z4)之方法可列舉例如以下方法(I)、(II)。 (I):將酸添加至含有具有由式(Z3)或式(Z4)(惟,n為0)表示之一價基團之聚矽氧烷之組成物中,從而將鹽結構導入聚矽氧烷所具有之式(Z3)及式(Z4)之方法。 (II):使含有由後述式(A)表示之化合物(惟,R 1表示由式(Z3)或式(Z4)表示之一價基團,且n表示正數)之水解性矽烷進行水解縮合,獲得聚矽氧烷之方法。
式(Z1)~式(Z4)可列舉例如以下基團。 [化8] [化9] *表示鍵結鍵。Me表示甲基。
聚矽氧烷只要係具有矽氧烷鍵之聚合物,則無特別限定。 聚矽氧烷係可包含矽醇基的一部分經改性之改性聚矽氧烷,例如矽醇基的一部分經醇改性或經縮醛保護之聚矽氧烷改性物。 此外,聚矽氧烷的一例係包含水解性矽烷的水解縮合物,亦可包含水解縮合物所具有之矽醇基的至少一部分經醇改性或經縮醛保護之改性聚矽氧烷。與水解縮合物有關之水解性矽烷係可包含一種或兩種以上水解性矽烷。 此外,聚矽氧烷可為具有籠型、梯型、直鏈型、及支鏈型中任一種主鏈之結構。而且,聚矽氧烷可使用市售聚矽氧烷。
聚矽氧烷例如為含有由下述式(A)表示之化合物之水解性矽烷的水解縮合物。 又,本發明中,水解性矽烷的「水解縮合物」,即水解縮合的生成物,不僅包含完全完成縮合之縮合物之聚有機矽氧烷聚合物,亦包含未完全完成縮合之部分水解縮合物之聚有機矽氧烷聚合物。此種部分水解縮合物與完全完成縮合之縮合物相同,皆係藉由水解性矽烷之水解及縮合而獲得之聚合物,但部分止於水解而未進行縮合,因此有Si-OH基殘存。此外,表面改質劑中,除了水解縮合物以外,亦可有未縮合之水解物(完全水解物、部分水解物)及單體(水解性矽烷)殘存。 又,本說明書中,有時亦將「水解性矽烷」簡稱為「矽烷化合物」。 此外,本說明書中,有時將「聚矽氧烷」稱為「水解縮合物」。
[化10] (式(A)中,R 1係與矽原子鍵結之基團,彼此獨立表示具有氮原子之有機基。 R 2係與矽原子鍵結之基團,彼此獨立表示可經取代之烷基、可經取代之芳基、可經取代之芳烷基、可經取代之鹵化烷基、可經取代之鹵化芳基、可經取代之鹵化芳烷基、可經取代之烷氧烷基、可經取代之烷氧芳基、可經取代之烷氧芳烷基、或是可經取代之烯基,或彼此獨立表示具有可開環之環氧基之有機基、具有丙烯醯基之有機基、具有甲基丙烯醯基之有機基、具有巰基之有機基、具有烷氧基之有機基、具有磺醯基之有機基、或是具有氰基之有機基、或此等兩種以上的組合。 Y係與矽原子鍵結之基團或原子,彼此獨立表示烷氧基、芳烷氧基、醯氧基、或鹵素原子。 a表示1~3的整數。b表示0~2的整數。a+b為1~3。)
又,R 1及R 2非水解性基。 R 2係與R 1相異的基團。
a為1~3的整數,理想為1或2,更理想為1。 b為0~2的整數,理想為0或1,更理想為0。
-R 1- 從理想獲得本發明效果之觀點而言,R 1中之具有氮原子之有機基中之氮原子理想為下述N 1~N 4中任一種氮原子。 N 1:構成醯胺鍵之氮原子 N 2:構成磺醯胺鍵之氮原子 N 3:構成胍結構之氮原子 N 4:N 1~N 3以外的氮原子且與至少一個碳原子鍵結、並且該鍵結為單鍵之氮原子
從理想獲得本發明效果之觀點而言,R 1中之具有氮原子之有機基係與矽原子鍵結之基團,理想為由上述式(Z1)~式(Z4)中任一個表示之一價基團。
-R 2- 烷基可為直鏈狀、支鏈狀或環狀,其碳數無特別限定,理想為40以下,更理想為30以下,更加理想為20以下,再更理想為10以下。 作為烷基,直鏈狀或支鏈狀烷基的具體例可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、正戊基、1-甲基-正丁基、2-甲基-正丁基、3-甲基-正丁基、1,1-二甲基-正丙基、1,2-二甲基-正丙基、2,2-二甲基-正丙基、1-乙基-正丙基、正己基、1-甲基-正戊基、2-甲基-正戊基、3-甲基-正戊基、4-甲基-正戊基、1,1-二甲基-正丁基、1,2-二甲基-正丁基、1,3-二甲基-正丁基、2,2-二甲基-正丁基、2,3-二甲基-正丁基、3,3-二甲基-正丁基、1-乙基-正丁基、2-乙基-正丁基、1,1,2-三甲基-正丙基、1,2,2-三甲基-正丙基、1-乙基-1-甲基-正丙基及1-乙基-2-甲基-正丙基等。 又,本說明書中,「異」意指「iso」,「二級」意指「sec」,「三級」意指「tert」。
環狀烷基的具體例可列舉:環丙基、環丁基、1-甲基-環丙基、2-甲基-環丙基、環戊基、1-甲基-環丁基、2-甲基-環丁基、3-甲基-環丁基、1,2-二甲基-環丙基、2,3-二甲基-環丙基、1-乙基-環丙基、2-乙基-環丙基、環己基、1-甲基-環戊基、2-甲基-環戊基、3-甲基-環戊基、1-乙基-環丁基、2-乙基-環丁基、3-乙基-環丁基、1,2-二甲基-環丁基、1,3-二甲基-環丁基、2,2-二甲基-環丁基、2,3-二甲基-環丁基、2,4-二甲基-環丁基、3,3-二甲基-環丁基、1-正丙基-環丙基、2-正丙基-環丙基、1-異丙基-環丙基、2-異丙基-環丙基、1,2,2-三甲基-環丙基、1,2,3-三甲基-環丙基、2,2,3-三甲基-環丙基、1-乙基-2-甲基-環丙基、2-乙基-1-甲基-環丙基、2-乙基-2-甲基-環丙基及2-乙基-3-甲基-環丙基等環烷基;雙環丁基、雙環戊基、雙環己基、雙環庚基、雙環辛基、雙環壬基及雙環癸基等交聯環式環烷基等。
芳基可為苯基、從縮合環芳香族烴化合物上移除一個氫原子而衍生之一價基團、或從環連接芳香族烴化合物上移除一個氫原子而衍生之一價基團,其碳數無特別限定,理想為40以下,更理想為30以下,更加理想為20以下。 例如,芳基可列舉碳數6~20的芳基,其一例可列舉:苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、1-菲基、2-菲基、3-菲基、4-菲基、9-菲基、1-稠四苯基、2-稠四苯基、5-稠四苯基、2-䓛基、1-芘基、2-芘基、稠五苯基、苯并芘基、聯伸三苯基;聯苯-2-基(鄰聯苯基)、聯苯-3-基(間聯苯基)、聯苯-4-基(對聯苯基)、對聯三苯-4-基、間聯三苯-4-基、鄰聯三苯-4-基、1,1’-聯萘-2-基、2,2’-聯萘-1-基等,但不限於此等。
芳烷基係經芳基取代之烷基,此種芳基及烷基的具體例可列舉與前述相同的例示。芳烷基的碳數無特別限定,理想為40以下,更理想為30以下,更加理想為20以下。 芳烷基的具體例可列舉:苯甲基(苄基)、2-苯基伸乙基、3-苯基-正丙基、4-苯基-正丁基、5-苯基-正戊基、6-苯基-正己基、7-苯基-正庚基、8-苯基-正辛基、9-苯基-正壬基、10-苯基-正癸基等,但不限於此等。
鹵化烷基、鹵化芳基、及鹵化芳烷基各為經一個以上鹵素原子取代之烷基、芳基、及芳烷基,此種烷基、芳基及芳烷基的具體例可列舉與前述相同的例示。
鹵化烷基的碳數無特別限定,理想為40以下,更理想為30以下,更加理想為20以下,再更理想為10以下。 鹵化烷基的具體例可列舉:單氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、溴二氟甲基、2-氯乙基、2-溴乙基、1,1-二氟乙基、2,2,2-三氟乙基、1,1,2,2-四氟乙基、2-氯-1,1,2-三氟乙基、五氟乙基、3-溴丙基、2,2,3,3-四氟丙基、1,1,2,3,3,3-六氟丙基、1,1,1,3,3,3-六氟丙-2-基、3-溴-2-甲基丙基、4-溴丁基、全氟戊基等,但不限於此等。
鹵化芳基的碳數無特別限定,理想為40以下,更理想為30以下,更加理想為20以下。 鹵化芳基的具體例可列舉:2-氟苯基、3-氟苯基、4-氟苯基、2,3-二氟苯基、2,4-二氟苯基、2,5-二氟苯基、2,6-二氟苯基、3,4-二氟苯基、3,5-二氟苯基、2,3,4-三氟苯基、2,3,5-三氟苯基、2,3,6-三氟苯基、2,4,5-三氟苯基、2,4,6-三氟苯基、3,4,5-三氟苯基、2,3,4,5-四氟苯基、2,3,4,6-四氟苯基、2,3,5,6-四氟苯基、五氟苯基、2-氟-1-萘基、3-氟-1-萘基、4-氟-1-萘基、6-氟-1-萘基、7-氟-1-萘基、8-氟-1-萘基、4,5-二氟-1-萘基、5,7-二氟-1-萘基、5,8-二氟-1-萘基、5,6,7,8-四氟-1-萘基、七氟-1-萘基、1-氟-2-萘基、5-氟-2-萘基、6-氟-2-萘基、7-氟-2-萘基、5,7-二氟-2-萘基、七氟-2-萘基等,此外,可列舉此等基團中之氟原子(氟基)任意經氯原子(氯基)、溴原子(溴基)、碘原子(碘基)取代之基團,但不限於此等。
鹵化芳烷基的碳數無特別限定,理想為40以下,更理想為30以下,更加理想為20以下。 鹵化芳烷基的具體例可列舉:2-氟苄基、3-氟苄基、4-氟苄基、2,3-二氟苄基、2,4-二氟苄基、2,5-二氟苄基、2,6-二氟苄基、3,4-二氟苄基、3,5-二氟苄基、2,3,4-三氟苄基、2,3,5-三氟苄基、2,3,6-三氟苄基、2,4,5-三氟苄基、2,4,6-三氟苄基、2,3,4,5-四氟苄基、2,3,4,6-四氟苄基、2,3,5,6-四氟苄基、2,3,4,5,6-五氟苄基等,此外,可列舉此等基團中之氟原子(氟基)任意經氯原子(氯基)、溴原子(溴基)、碘原子(碘基)取代之基團,但不限於此等。
烷氧烷基、烷氧芳基、及烷氧芳烷基各為經一個以上烷氧基取代之烷基、芳基、及芳烷基,此種烷基、芳基及芳烷基的具體例可列舉與前述相同的例示。
作為取代基之烷氧基可列舉例如具有碳數1~20的直鏈狀、支鏈狀、及環狀中至少任一種烷基部分之烷氧基。 直鏈狀或支鏈狀烷氧基可列舉例如:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、二級丁氧基、三級丁氧基、正戊氧基、1-甲基-正丁氧基、2-甲基-正丁氧基、3-甲基-正丁氧基、1,1-二甲基-正丙氧基、1,2-二甲基-正丙氧基、2,2-二甲基-正丙氧基、1-乙基-正丙氧基、正己氧基、1-甲基-正戊氧基、2-甲基-正戊氧基、3-甲基-正戊氧基、4-甲基-正戊氧基、1,1-二甲基-正丁氧基、1,2-二甲基-正丁氧基、1,3-二甲基-正丁氧基、2,2-二甲基-正丁氧基、2,3-二甲基-正丁氧基、3,3-二甲基-正丁氧基、1-乙基-正丁氧基、2-乙基-正丁氧基、1,1,2-三甲基-正丙氧基、1,2,2-三甲基-正丙氧基、1-乙基-1-甲基-正丙氧基及1-乙基-2-甲基-正丙氧基等。 此外,環狀烷氧基可列舉例如:環丙氧基、環丁氧基、1-甲基-環丙氧基、2-甲基-環丙氧基、環戊氧基、1-甲基-環丁氧基、2-甲基-環丁氧基、3-甲基-環丁氧基、1,2-二甲基-環丙氧基、2,3-二甲基-環丙氧基、1-乙基-環丙氧基、2-乙基-環丙氧基、環己氧基、1-甲基-環戊氧基、2-甲基-環戊氧基、3-甲基-環戊氧基、1-乙基-環丁氧基、2-乙基-環丁氧基、3-乙基-環丁氧基、1,2-二甲基-環丁氧基、1,3-二甲基-環丁氧基、2,2-二甲基-環丁氧基、2,3-二甲基-環丁氧基、2,4-二甲基-環丁氧基、3,3-二甲基-環丁氧基、1-正丙基-環丙氧基、2-正丙基-環丙氧基、1-異丙基-環丙氧基、2-異丙基-環丙氧基、1,2,2-三甲基-環丙氧基、1,2,3-三甲基-環丙氧基、2,2,3-三甲基-環丙氧基、1-乙基-2-甲基-環丙氧基、2-乙基-1-甲基-環丙氧基、2-乙基-2-甲基-環丙氧基及2-乙基-3-甲基-環丙氧基等。
烷氧烷基的具體例可列舉:甲氧基甲基、乙氧基甲基、1-乙氧基乙基、2-乙氧基乙基、乙氧基甲基等低級(碳數5以下左右)烷氧基低級(碳數5以下左右)烷基等,但不限於此等。 烷氧芳基的具體例可列舉:2-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基、4-甲氧基苯基、2-(1-乙氧基)苯基、3-(1-乙氧基)苯基、4-(1-乙氧基)苯基、2-(2-乙氧基)苯基、3-(2-乙氧基)苯基、4-(2-乙氧基)苯基、2-甲氧基萘-1-基、3-甲氧基萘-1-基、4-甲氧基萘-1-基、5-甲氧基萘-1-基、6-甲氧基萘-1-基、7-甲氧基萘-1-基等,但不限於此等。 烷氧芳烷基的具體例可列舉:3-(甲氧基苯基)苄基、4-(甲氧基苯基)苄基等,但不限於此等。
烯基可為直鏈狀或支鏈狀,其碳數無特別限定,理想為40以下,更理想為30以下,更加理想為20以下,再更理想為10以下。 烯基的具體例可列舉:乙烯基(ethenyl group)(乙烯基(vinyl group))、1-丙烯基、2-丙烯基、1-甲基-1-乙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、2-甲基-1-丙烯基、2-甲基-2-丙烯基、1-乙基乙烯基、1-甲基-1-丙烯基、1-甲基-2-丙烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-正丙基乙烯基、1-甲基-1-丁烯基、1-甲基-2-丁烯基、1-甲基-3-丁烯基、2-乙基-2-丙烯基、2-甲基-1-丁烯基、2-甲基-2-丁烯基、2-甲基-3-丁烯基、3-甲基-1-丁烯基、3-甲基-2-丁烯基、3-甲基-3-丁烯基、1,1-二甲基-2-丙烯基、1-異丙基乙烯基、1,2-二甲基-1-丙烯基、1,2-二甲基-2-丙烯基、1-環戊烯基、2-環戊烯基、3-環戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基、5-己烯基、1-甲基-1-戊烯基、1-甲基-2-戊烯基、1-甲基-3-戊烯基、1-甲基-4-戊烯基、1-正丁基乙烯基、2-甲基-1-戊烯基、2-甲基-2-戊烯基、2-甲基-3-戊烯基、2-甲基-4-戊烯基、2-正丙基-2-丙烯基、3-甲基-1-戊烯基、3-甲基-2-戊烯基、3-甲基-3-戊烯基、3-甲基-4-戊烯基、3-乙基-3-丁烯基、4-甲基-1-戊烯基、4-甲基-2-戊烯基、4-甲基-3-戊烯基、4-甲基-4-戊烯基、1,1-二甲基-2-丁烯基、1,1-二甲基-3-丁烯基、1,2-二甲基-1-丁烯基、1,2-二甲基-2-丁烯基、1,2-二甲基-3-丁烯基、1-甲基-2-乙基-2-丙烯基、1-二級丁基乙烯基、1,3-二甲基-1-丁烯基、1,3-二甲基-2-丁烯基、1,3-二甲基-3-丁烯基、1-異丁基乙烯基、2,2-二甲基-3-丁烯基、2,3-二甲基-1-丁烯基、2,3-二甲基-2-丁烯基、2,3-二甲基-3-丁烯基、2-異丙基-2-丙烯基、3,3-二甲基-1-丁烯基、1-乙基-1-丁烯基、1-乙基-2-丁烯基、1-乙基-3-丁烯基、1-正丙基-1-丙烯基、1-正丙基-2-丙烯基、2-乙基-1-丁烯基、2-乙基-2-丁烯基、2-乙基-3-丁烯基、1,1,2-三甲基-2-丙烯基、1-三級丁基乙烯基、1-甲基-1-乙基-2-丙烯基、1-乙基-2-甲基-1-丙烯基、1-乙基-2-甲基-2-丙烯基、1-異丙基-1-丙烯基、1-異丙基-2-丙烯基、1-甲基-2-環戊烯基、1-甲基-3-環戊烯基、2-甲基-1-環戊烯基、2-甲基-2-環戊烯基、2-甲基-3-環戊烯基、2-甲基-4-環戊烯基、2-甲基-5-環戊烯基、2-亞甲基-環戊基、3-甲基-1-環戊烯基、3-甲基-2-環戊烯基、3-甲基-3-環戊烯基、3-甲基-4-環戊烯基、3-甲基-5-環戊烯基、3-亞甲基-環戊基、1-環己烯基、2-環己烯基及3-環己烯基等,此外,亦可列舉雙環庚烯基(降莰基)等交聯環式烯基。
此外,前述烷基、芳基、芳烷基、鹵化烷基、鹵化芳基、鹵化芳烷基、烷氧烷基、烷氧芳基、烷氧芳烷基、及烯基中之取代基可列舉例如:烷基、芳基、芳烷基、鹵化烷基、鹵化芳基、鹵化芳烷基、烷氧烷基、芳氧基、烷氧芳基、烷氧芳烷基、烯基、烷氧基、芳烷氧基等,此等的具體例及其理想碳數可列舉與前述或後述相同的例示及碳數。 此外,取代基中所列舉之芳氧基係芳基經由氧原子(-O-)鍵結之基團,此種芳基的具體例可列舉與前述相同的例示。芳氧基的碳數無特別限定,理想為40以下,更理想為30以下,更加理想為20以下,其具體例可列舉:苯氧基、萘-2-基氧基等,但不限於此等。 此外,當存在兩個以上取代基之情形時,取代基可彼此鍵結形成環。
具有可開環之環氧基之有機基可列舉:環氧丙氧甲基、環氧丙氧乙基、環氧丙氧丙基、環氧丙氧丁基、環氧環己基或此等之環氧基已開環之基團等。 具有丙烯醯基之有機基可列舉:丙烯醯氧基甲基、丙烯醯氧基乙基、丙烯醯氧基丙基等。 具有甲基丙烯醯基之有機基可列舉:甲基丙烯醯氧基甲基、甲基丙烯醯氧基乙基、甲基丙烯醯氧基丙基等。 具有巰基之有機基可列舉:巰基乙基、巰基丁基、巰基己基、巰基辛基、巰基苯基等。 具有烷氧基之有機基可列舉例如:甲氧基甲基、甲氧基乙基,但不限於此等。惟,烷氧基直接與矽原子鍵結之基團除外。 具有磺醯基之有機基可列舉例如:磺醯基烷基及磺醯基芳基,但不限於此等。 具有氰基之有機基可列舉:氰乙基、氰丙基、氰苯基、氰硫基等。
-Y- Y中之烷氧基可列舉例如R 2之說明中所例示之烷氧基。 Y中之鹵素原子可列舉例如R 2之說明中所例示之鹵素原子。
芳烷氧基係從芳烷醇的羥基上移除氫原子而衍生之一價基團,芳烷氧基中之芳烷基的具體例可列舉與前述相同的例示。 芳烷氧基的碳數無特別限定,例如可為40以下,理想可為30以下,更理想可為20以下。 芳烷氧基的具體例可列舉:苯甲基氧基(苄氧基)、2-苯基伸乙基氧基、3-苯基-正丙氧基、4-苯基-正丁氧基、5-苯基-正戊氧基、6-苯基-正己氧基、7-苯基-正庚氧基、8-苯基-正辛氧基、9-苯基-正壬氧基、10-苯基-正癸氧基等,但不限於此等。
醯氧基係從羧酸化合物的羧基(-COOH)上移除氫原子而衍生之一價基團,典型而言可列舉:從烷基羧酸、芳基羧酸或芳烷基羧酸的羧基上移除氫原子而衍生之烷基羰氧基、芳基羰氧基或芳烷基羰氧基,但不限於此等。此種烷基羧酸、芳基羧酸及芳烷基羧酸中之烷基、芳基及芳烷基的具體例可列舉與前述相同的例示。 醯氧基的具體例可列舉碳數2~20的醯氧基,可列舉例如:甲基羰氧基、乙基羰氧基、正丙基羰氧基、異丙基羰氧基、正丁基羰氧基、異丁基羰氧基、二級丁基羰氧基、三級丁基羰氧基、正戊基羰氧基、1-甲基-正丁基羰氧基、2-甲基-正丁基羰氧基、3-甲基-正丁基羰氧基、1,1-二甲基-正丙基羰氧基、1,2-二甲基-正丙基羰氧基、2,2-二甲基-正丙基羰氧基、1-乙基-正丙基羰氧基、正己基羰氧基、1-甲基-正戊基羰氧基、2-甲基-正戊基羰氧基、3-甲基-正戊基羰氧基、4-甲基-正戊基羰氧基、1,1-二甲基-正丁基羰氧基、1,2-二甲基-正丁基羰氧基、1,3-二甲基-正丁基羰氧基、2,2-二甲基-正丁基羰氧基、2,3-二甲基-正丁基羰氧基、3,3-二甲基-正丁基羰氧基、1-乙基-正丁基羰氧基、2-乙基-正丁基羰氧基、1,1,2-三甲基-正丙基羰氧基、1,2,2-三甲基-正丙基羰氧基、1-乙基-1-甲基-正丙基羰氧基、1-乙基-2-甲基-正丙基羰氧基、苯基羰氧基、及甲苯磺醯基羰氧基等。
由式(A)表示之化合物可列舉例如後述實施例中所記載之化合物(1)~(13)。
由式(A)表示之化合物的一例可列舉由下述式(T1)表示之化合物。由式(T1)表示之化合物亦為本發明之對象。 [化11] (式(T1)中,Q表示碳原子數1~6的二價基團。 R p表示氫原子、或碳原子數1~3的烷基。 R q表示由下述式(R q-1)或式(R q-2)表示之一價基團。 R s各自獨立表示碳原子數1~3的烷基。) [化12] (式(R q-1)及式(R q-2)中,*各自表示鍵結鍵。 式(R q-2)中,R r表示碳原子數1~3的全氟烷基、二氟甲基、碘原子、OH基、或硝基。)
由式(T1)表示之化合物可列舉例如後述實施例中所記載之化合物(1)、(2)。
由式(T1)表示之化合物之合成方法無特別限制,例如,可參照國際公開第2011/033965號公開本[0031]-[0040]及實施例中所記載之合成例[(化合物1之合成)~(化合物4之合成)]來製造。 由式(T1)表示之化合物,例如,可使由下述式(T1-1)表示之化合物與由下述式(T1-2)表示之化合物反應而獲得。 [化13] (式(T1-1)中,Q、R p、及R s係各自與式(T1)中之Q、R p、及R s同義。 式(T1-2)中,R q係與式(T1)中之R q同義。X表示鹵素原子。)
獲得聚矽氧烷時的水解性矽烷中,除了由式(A)表示之化合物以外,例如亦可含有由下述式(1)表示之化合物。即,聚矽氧烷可為含有由式(A)表示之化合物、及由下述式(1)表示之化合物之水解性矽烷的水解縮合物。 [化14] (式(1)中,R 11係與矽原子鍵結之基團,彼此獨立表示可經取代之烷基、可經取代之芳基、可經取代之芳烷基、可經取代之鹵化烷基、可經取代之鹵化芳基、可經取代之鹵化芳烷基、可經取代之烷氧烷基、可經取代之烷氧芳基、可經取代之烷氧芳烷基、或是可經取代之烯基,或彼此獨立表示具有可開環之環氧基之有機基、具有丙烯醯基之有機基、具有甲基丙烯醯基之有機基、具有巰基之有機基、具有烷氧基之有機基、具有磺醯基之有機基、或是具有氰基之有機基、或此等兩種以上的組合。 此外,R 12係與矽原子鍵結之基團或原子,彼此獨立表示烷氧基、芳烷氧基、醯氧基、或鹵素原子。 k表示0~3的整數。)
又,R 11非水解性基。
R 11的具體例可列舉例如式(A)中R 2之說明中所列舉之具體例。 R 12的具體例可列舉例如式(A)中Y之說明中所列舉之具體例。
--由式(1)表示之水解性矽烷的具體例-- 由式(1)表示之水解性矽烷的具體例可列舉:四甲氧基矽烷、四氯矽烷、四乙醯氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四正丙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四正丁氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三氯矽烷、甲基三乙醯氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三丙氧基矽烷、甲基三丁氧基矽烷、甲基三戊氧基矽烷、甲基三苯氧基矽烷、甲基三苄氧基矽烷、甲基三苯乙氧基矽烷、環氧丙氧甲基三甲氧基矽烷、環氧丙氧甲基三乙氧基矽烷、α-環氧丙氧乙基三甲氧基矽烷、α-環氧丙氧乙基三乙氧基矽烷、β-環氧丙氧乙基三甲氧基矽烷、β-環氧丙氧乙基三乙氧基矽烷、α-環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷、α-環氧丙氧丙基三乙氧基矽烷、β-環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷、β-環氧丙氧丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基三丙氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基三丁氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基三苯氧基矽烷、α-環氧丙氧丁基三甲氧基矽烷、α-環氧丙氧丁基三乙氧基矽烷、β-環氧丙氧丁基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧丁基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧丁基三乙氧基矽烷、δ-環氧丙氧丁基三甲氧基矽烷、δ-環氧丙氧丁基三乙氧基矽烷、(3,4-環氧環己基)甲基三甲氧基矽烷、(3,4-環氧環己基)甲基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三丙氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三丁氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三苯氧基矽烷、γ-(3,4-環氧環己基)丙基三甲氧基矽烷、γ-(3,4-環氧環己基)丙基三乙氧基矽烷、δ-(3,4-環氧環己基)丁基三甲氧基矽烷、δ-(3,4-環氧環己基)丁基三乙氧基矽烷、環氧丙氧甲基甲基二甲氧基矽烷、環氧丙氧甲基甲基二乙氧基矽烷、α-環氧丙氧乙基甲基二甲氧基矽烷、α-環氧丙氧乙基甲基二乙氧基矽烷、β-環氧丙氧乙基甲基二甲氧基矽烷、β-環氧丙氧乙基乙基二甲氧基矽烷、α-環氧丙氧丙基甲基二甲氧基矽烷、α-環氧丙氧丙基甲基二乙氧基矽烷、β-環氧丙氧丙基甲基二甲氧基矽烷、β-環氧丙氧丙基乙基二甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基甲基二丙氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基甲基二丁氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基甲基二苯氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基乙基二甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基乙基二乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基乙烯基二甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基乙烯基二乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三氯矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、甲基乙烯基二甲氧基矽烷、甲基乙烯基二乙氧基矽烷、甲基乙烯基二氯矽烷、甲基乙烯基二乙醯氧基矽烷、二甲基乙烯基甲氧基矽烷、二甲基乙烯基乙氧基矽烷、二甲基乙烯基氯矽烷、二甲基乙烯基乙醯氧基矽烷、二乙烯基二甲氧基矽烷、二乙烯基二乙氧基矽烷、二乙烯基二氯矽烷、二乙烯基二乙醯氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基乙烯基二甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基乙烯基二乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、烯丙基三氯矽烷、烯丙基三乙醯氧基矽烷、烯丙基甲基二甲氧基矽烷、烯丙基甲基二乙氧基矽烷、烯丙基甲基二氯矽烷、烯丙基甲基二乙醯氧基矽烷、烯丙基二甲基甲氧基矽烷、烯丙基二甲基乙氧基矽烷、烯丙基二甲基氯矽烷、烯丙基二甲基乙醯氧基矽烷、二烯丙基二甲氧基矽烷、二烯丙基二乙氧基矽烷、二烯丙基二氯矽烷、二烯丙基二乙醯氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、苯基三氯矽烷、苯基三乙醯氧基矽烷、苯基甲基二甲氧基矽烷、苯基甲基二乙氧基矽烷、苯基甲基二氯矽烷、苯基甲基二乙醯氧基矽烷、苯基二甲基甲氧基矽烷、苯基二甲基乙氧基矽烷、苯基二甲基氯矽烷、苯基二甲基乙醯氧基矽烷、二苯基甲基甲氧基矽烷、二苯基甲基乙氧基矽烷、二苯基甲基氯矽烷、二苯基甲基乙醯氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷、二苯基二氯矽烷、二苯基二乙醯氧基矽烷、三苯基甲氧基矽烷、三苯基乙氧基矽烷、三苯基乙醯氧基矽烷、三苯基氯矽烷、二甲氧基甲基-3-(3-苯氧基丙基硫基丙基)矽烷、三乙氧基((2-甲氧基-4-(甲氧基甲基)苯氧基)甲基)矽烷、苄基三甲氧基矽烷、苄基三乙氧基矽烷、苄基甲基二甲氧基矽烷、苄基甲基二乙氧基矽烷、苄基二甲基甲氧基矽烷、苄基二甲基乙氧基矽烷、苄基二甲基氯矽烷、苯乙基三甲氧基矽烷、苯乙基三乙氧基矽烷、苯乙基三氯矽烷、苯乙基三乙醯氧基矽烷、苯乙基甲基二甲氧基矽烷、苯乙基甲基二乙氧基矽烷、苯乙基甲基二氯矽烷、苯乙基甲基二乙醯氧基矽烷、甲氧基苯基三甲氧基矽烷、甲氧基苯基三乙氧基矽烷、甲氧基苯基三乙醯氧基矽烷、甲氧基苯基三氯矽烷、甲氧基苄基三甲氧基矽烷、甲氧基苄基三乙氧基矽烷、甲氧基苄基三乙醯氧基矽烷、甲氧基苄基三氯矽烷、甲氧基苯乙基三甲氧基矽烷、甲氧基苯乙基三乙氧基矽烷、甲氧基苯乙基三乙醯氧基矽烷、甲氧基苯乙基三氯矽烷、乙氧基苯基三甲氧基矽烷、乙氧基苯基三乙氧基矽烷、乙氧基苯基三乙醯氧基矽烷、乙氧基苯基三氯矽烷、乙氧基苄基三甲氧基矽烷、乙氧基苄基三乙氧基矽烷、乙氧基苄基三乙醯氧基矽烷、乙氧基苄基三氯矽烷、異丙氧基苯基三甲氧基矽烷、異丙氧基苯基三乙氧基矽烷、異丙氧基苯基三乙醯氧基矽烷、異丙氧基苯基三氯矽烷、異丙氧基苄基三甲氧基矽烷、異丙氧基苄基三乙氧基矽烷、異丙氧基苄基三乙醯氧基矽烷、異丙氧基苄基三氯矽烷、三級丁氧基苯基三甲氧基矽烷、三級丁氧基苯基三乙氧基矽烷、三級丁氧基苯基三乙醯氧基矽烷、三級丁氧基苯基三氯矽烷、三級丁氧基苄基三甲氧基矽烷、三級丁氧基苄基三乙氧基矽烷、三級丁氧基苄基三乙醯氧基矽烷、三級丁氧基苄基三氯矽烷、甲氧基萘基三甲氧基矽烷、甲氧基萘基三乙氧基矽烷、甲氧基萘基三乙醯氧基矽烷、甲氧基萘基三氯矽烷、乙氧基萘基三甲氧基矽烷、乙氧基萘基三乙氧基矽烷、乙氧基萘基三乙醯氧基矽烷、乙氧基萘基三氯矽烷、γ-氯丙基三甲氧基矽烷、γ-氯丙基三乙氧基矽烷、γ-氯丙基三乙醯氧基矽烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三乙氧基矽烷、β-氰乙基三乙氧基矽烷、氰硫基丙基三乙氧基矽烷、氯甲基三甲氧基矽烷、氯甲基三乙氧基矽烷、三乙氧基矽基丙基二烯丙基異氰脲酸酯(triethoxysilylpropyl diallyl isocyanurate)、雙環[2,2,1]庚烯基三乙氧基矽烷、苯磺醯基丙基三乙氧基矽烷、苯磺醯胺基丙基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、苯基甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、苯基甲基二乙氧基矽烷、γ-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-氯丙基甲基二乙氧基矽烷、二甲基二乙醯氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-巰基甲基二乙氧基矽烷、甲基乙烯基二甲氧基矽烷、甲基乙烯基二乙氧基矽烷、及由下述式(A-1)~(A-41)表示之矽烷等,但不限於此等。 [化15] [化16] [化17]
在不損害本發明效果之範圍內,作為水解縮合物之聚矽氧烷可為含有前述例示以外的其他矽烷化合物之水解性矽烷的水解縮合物。
如前述,聚矽氧烷可使用矽醇基的至少一部分經改性之改性聚矽氧烷。例如,可使用矽醇基的一部分經醇改性之聚矽氧烷改性物或經縮醛保護之聚矽氧烷改性物。 作為該改性物之聚矽氧烷可列舉:前述水解性矽烷的水解縮合物中,藉由該縮合物所具有之矽醇基的至少一部分與醇的羥基反應而獲得之反應生成物、該縮合物與醇的脫水反應物、還有該縮合物所具有之矽醇基的至少一部分經縮醛基保護之改性物等。
醇可使用一元醇,可列舉例如:甲醇、乙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁醇、三級丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、1-庚醇、2-庚醇、三級戊醇、新戊醇、2-甲基-1-丙醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、3-甲基-3-戊醇、環戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、2,3-二甲基-2-丁醇、3,3-二甲基-1-丁醇、3,3-二甲基-2-丁醇、2-二乙基-1-丁醇、2-甲基-1-戊醇、2-甲基-2-戊醇、2-甲基-3-戊醇、3-甲基-1-戊醇、3-甲基-2-戊醇、3-甲基-3-戊醇、4-甲基-1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、4-甲基-3-戊醇及環己醇。 此外,可使用例如3-甲氧基丁醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚(1-甲氧基-2-丙醇)、丙二醇單乙醚(1-乙氧基-2-丙醇)、丙二醇單丁醚(1-丁氧基-2-丙醇)等含烷氧基之醇。
縮合物所具有之矽醇基與醇的羥基之間的反應,係藉由使聚矽氧烷與醇接觸,在溫度40~160℃(例如60℃)下,進行反應0.1~48小時(例如24小時),從而獲得矽醇基經封端之改性聚矽氧烷。此時,封端劑的醇在含有聚矽氧烷之組成物中可用作溶劑。
此外,由水解性矽烷的水解縮合物所成之聚矽氧烷與醇的脫水反應物,係可在作為觸媒之酸的存在下,使聚矽氧烷與醇反應,對矽醇基用醇封端,再將因脫水而產生之生成水除去至反應系外,藉此來製造。 酸可使用酸解離常數(pka)在-1~5之有機酸,理想為4~5之有機酸。例如,酸有三氟乙酸、馬來酸、安息香酸、異酪酸、乙酸等,其中可例示出安息香酸、異酪酸、乙酸等。 此外,酸可使用具有70~160℃沸點之酸,可列舉例如:三氟乙酸、異酪酸、乙酸、硝酸等。 如此,酸理想係具有以下任一物性之酸:酸解離常數(pka)在4~5、或沸點在70~160℃。即,可使用酸度弱的酸,或使用酸度強但沸點低的酸。 而且,酸亦能利用酸解離常數、沸點之性質中任一性質。
縮合物所具有之矽醇基之縮醛保護,係可使用乙烯基醚,例如可使用由下述式(5)表示之乙烯基醚,藉由此等反應來將由下述式(6)表示之部分結構導入聚矽氧烷中。
[化18] 式(5)中,R 1a、R 2a、及R 3a各自表示氫原子、或碳數1~10的烷基,R 4a表示碳數1~10的烷基,R 2a與R 4a可彼此鍵結形成環。烷基可列舉前述例示。 [化19] 式(6)中,R 1’、R 2’、及R 3’各自表示氫原子、或碳數1~10的烷基,R 4’表示碳數1~10的烷基,R 2’與R 4’可彼此鍵結形成環。式(6)中,*表示與鄰接原子之鍵結。鄰接原子可列舉例如:矽氧烷鍵的氧原子、矽醇基的氧原子、及源自式(1)之R 1的碳原子。烷基可列舉前述例示。
由式(5)表示之乙烯基醚可使用例如:甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、異丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、三級丁基乙烯基醚、及環己基乙烯基醚等脂肪族乙烯基醚化合物;或2,3-二氫呋喃、4-甲基-2,3-二氫呋喃、及3,4-二氫-2H-哌喃等環狀乙烯基醚化合物。尤其,理想可使用:乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、乙基己基乙烯基醚、環己基乙烯基醚、3,4-二氫-2H-哌喃、或2,3-二氫呋喃。
矽醇基之縮醛保護,可使用聚矽氧烷、乙烯基醚、以及作為溶劑之丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸乙酯、二甲基甲醯胺、四氫呋喃、1,4-二噁烷等非質子性溶劑,並使用對甲苯磺酸吡啶(pyridium p-toluenesulfonate)、三氟甲磺酸、對甲苯磺酸、甲磺酸、鹽酸、硫酸等觸媒來實施。
又,此等矽醇基之藉由醇封端及縮醛保護亦可與後述水解性矽烷的水解及縮合同時進行。
本發明之一理想態樣中,聚矽氧烷係含有含以下物質之水解性矽烷的水解縮合物及其改性物中至少一種:由式(A)表示之化合物、還有視需要之由式(1)表示之化合物、及其他水解性矽烷。 一理想態樣中,聚矽氧烷係含有水解縮合物與醇的脫水反應物。
作為水解性矽烷的水解縮合物(亦可包含改性物)之聚矽氧烷的重量平均分子量例如可為500~1,000,000。從抑制組成物中水解縮合物之析出等觀點等而言,重量平均分子量理想可為500,000以下,更理想可為250,000以下,更加理想可為100,000以下;從兼具保存穩定性及塗布性之觀點等而言,理想可為500以上,更理想可為600以上。 又,重量平均分子量係藉由凝膠滲透層析(GPC)以聚苯乙烯換算而獲得之分子量。GPC分析例如可如下進行:GPC裝置(商品名HLC-8220GPC,東曹股份有限公司製),GPC管柱(商品名Shodex(註冊商標)KF803L、KF802、KF801,昭和電工股份有限公司製),管柱溫度設為40℃,使用四氫呋喃作為溶離液(溶出溶劑),流量(流速)設為1.0mL/min,標準樣品使用聚苯乙烯(昭和電工股份有限公司製Shodex(註冊商標))。
水解性矽烷的水解縮合物係可藉由使前述矽烷化合物(水解性矽烷)進行水解及縮合來獲得。 前述矽烷化合物(水解性矽烷)係含有:與矽原子直接鍵結之烷氧基、芳烷氧基、醯氧基、或鹵素原子,即含有:烷氧基矽基、芳烷氧基矽基、醯氧基矽基、或鹵化矽基(以下稱為水解性基團)。 此等水解性基團之水解中,每1莫耳的水解性基團,通常係使用0.1~100莫耳的水,例如使用0.5~100莫耳的水,理想係使用1~10莫耳的水。 在進行水解及縮合時,可基於促進反應之目的等而使用水解觸媒,亦可在不使用水解觸媒之情形下進行水解及縮合。當有使用水解觸媒之情形時,每1莫耳的水解性基團,通常可使用0.0001~10莫耳的水解觸媒,理想可使用0.001~1莫耳的水解觸媒。 進行水解及縮合時的反應溫度,通常係在室溫以上且可用於水解之有機溶劑在常壓下之回流溫度以下的範圍,例如可為20~110℃,另例如可為20~80℃。 水解可進行完全水解,即所有水解性基團皆轉變為矽醇基;亦可進行部分水解,即留下未反應的水解基團。 水解縮合時可使用之水解觸媒可列舉:金屬螯合化合物、有機酸、無機酸、有機鹼、無機鹼。
作為水解觸媒之金屬螯合化合物可列舉例如:三乙氧基・單(乙醯丙酮)鈦、三正丙氧基・單(乙醯丙酮)鈦、三異丙氧基・單(乙醯丙酮)鈦、三正丁氧基・單(乙醯丙酮)鈦、三-二級丁氧基・單(乙醯丙酮)鈦、三-三級丁氧基・單(乙醯丙酮)鈦、二乙氧基・雙(乙醯丙酮)鈦、二正丙氧基・雙(乙醯丙酮)鈦、二異丙氧基・雙(乙醯丙酮)鈦、二正丁氧基・雙(乙醯丙酮)鈦、二-二級丁氧基・雙(乙醯丙酮)鈦、二-三級丁氧基・雙(乙醯丙酮)鈦、單乙氧基・參(乙醯丙酮)鈦、單正丙氧基・參(乙醯丙酮)鈦、單異丙氧基・參(乙醯丙酮)鈦、單正丁氧基・參(乙醯丙酮)鈦、單-二級丁氧基・參(乙醯丙酮)鈦、單-三級丁氧基・參(乙醯丙酮)鈦、肆(乙醯丙酮)鈦、三乙氧基・單(乙醯乙酸乙酯)鈦、三正丙氧基・單(乙醯乙酸乙酯)鈦、三異丙氧基・單(乙醯乙酸乙酯)鈦、三正丁氧基・單(乙醯乙酸乙酯)鈦、三-二級丁氧基・單(乙醯乙酸乙酯)鈦、三-三級丁氧基・單(乙醯乙酸乙酯)鈦、二乙氧基・雙(乙醯乙酸乙酯)鈦、二正丙氧基・雙(乙醯乙酸乙酯)鈦、二異丙氧基・雙(乙醯乙酸乙酯)鈦、二正丁氧基・雙(乙醯乙酸乙酯)鈦、二-二級丁氧基・雙(乙醯乙酸乙酯)鈦、二-三級丁氧基・雙(乙醯乙酸乙酯)鈦、單乙氧基・參(乙醯乙酸乙酯)鈦、單正丙氧基・參(乙醯乙酸乙酯)鈦、單異丙氧基・參(乙醯乙酸乙酯)鈦、單正丁氧基・參(乙醯乙酸乙酯)鈦、單-二級丁氧基・參(乙醯乙酸乙酯)鈦、單-三級丁氧基・參(乙醯乙酸乙酯)鈦、肆(乙醯乙酸乙酯)鈦、單(乙醯丙酮)參(乙醯乙酸乙酯)鈦、雙(乙醯丙酮)雙(乙醯乙酸乙酯)鈦、參(乙醯丙酮)單(乙醯乙酸乙酯)鈦等鈦螯合化合物;三乙氧基・單(乙醯丙酮)鋯、三正丙氧基・單(乙醯丙酮)鋯、三異丙氧基・單(乙醯丙酮)鋯、三正丁氧基・單(乙醯丙酮)鋯、三-二級丁氧基・單(乙醯丙酮)鋯、三-三級丁氧基・單(乙醯丙酮)鋯、二乙氧基・雙(乙醯丙酮)鋯、二正丙氧基・雙(乙醯丙酮)鋯、二異丙氧基・雙(乙醯丙酮)鋯、二正丁氧基・雙(乙醯丙酮)鋯、二-二級丁氧基・雙(乙醯丙酮)鋯、二-三級丁氧基・雙(乙醯丙酮)鋯、單乙氧基・參(乙醯丙酮)鋯、單正丙氧基・參(乙醯丙酮)鋯、單異丙氧基・參(乙醯丙酮)鋯、單正丁氧基・參(乙醯丙酮)鋯、單-二級丁氧基・參(乙醯丙酮)鋯、單-三級丁氧基・參(乙醯丙酮)鋯、肆(乙醯丙酮)鋯、三乙氧基・單(乙醯乙酸乙酯)鋯、三正丙氧基・單(乙醯乙酸乙酯)鋯、三異丙氧基・單(乙醯乙酸乙酯)鋯、三正丁氧基・單(乙醯乙酸乙酯)鋯、三-二級丁氧基・單(乙醯乙酸乙酯)鋯、三-三級丁氧基・單(乙醯乙酸乙酯)鋯、二乙氧基・雙(乙醯乙酸乙酯)鋯、二正丙氧基・雙(乙醯乙酸乙酯)鋯、二異丙氧基・雙(乙醯乙酸乙酯)鋯、二正丁氧基・雙(乙醯乙酸乙酯)鋯、二-二級丁氧基・雙(乙醯乙酸乙酯)鋯、二-三級丁氧基・雙(乙醯乙酸乙酯)鋯、單乙氧基・參(乙醯乙酸乙酯)鋯、單正丙氧基・參(乙醯乙酸乙酯)鋯、單異丙氧基・參(乙醯乙酸乙酯)鋯、單正丁氧基・參(乙醯乙酸乙酯)鋯、單-二級丁氧基・參(乙醯乙酸乙酯)鋯、單-三級丁氧基・參(乙醯乙酸乙酯)鋯、肆(乙醯乙酸乙酯)鋯、單(乙醯丙酮)參(乙醯乙酸乙酯)鋯、雙(乙醯丙酮)雙(乙醯乙酸乙酯)鋯、參(乙醯丙酮)單(乙醯乙酸乙酯)鋯等鋯螯合化合物;參(乙醯丙酮)鋁、參(乙醯乙酸乙酯)鋁等鋁螯合化合物等,但不限於此等。
作為水解觸媒之有機酸可列舉例如:乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、草酸、馬來酸、甲基丙二酸、己二酸、癸二酸、沒食子酸、酪酸、苯六甲酸、花生四烯酸、2-乙基己酸、油酸、硬脂酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、水楊酸、安息香酸、對胺基安息香酸、對甲苯磺酸、苯磺酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、甲酸、丙二酸、磺酸、鄰苯二甲酸、富馬酸、檸檬酸、酒石酸等,但不限於此等。
作為水解觸媒之無機酸可列舉例如:鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸、磷酸等,但不限於此等。
作為水解觸媒之有機鹼可列舉例如:吡啶、吡咯、哌嗪、吡咯烷、哌啶、甲吡啶、三甲胺、三乙胺、單乙醇胺、二乙醇胺、二甲基單乙醇胺、單甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二氮雜雙環辛烷、二氮雜雙環壬烷、二氮雜雙環十一烯、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、三甲基苯基氫氧化銨、苄基三甲基氫氧化銨、苄基三乙基氫氧化銨等,但不限於此等。
作為水解觸媒之無機鹼可列舉例如:氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氫氧化鈣等,但不限於此等。
此等觸媒中,理想係金屬螯合化合物、有機酸、無機酸,此等可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
其中,本發明中可適當使用硝酸作為水解觸媒。藉由使用硝酸,可提升水解及縮合後反應溶液的保存穩定性,尤其可抑制水解縮合物的分子量變化。已知液體中水解縮合物的穩定性係取決於溶液的pH。經深入研究後,發現藉由適量使用硝酸,可使溶液的pH處於穩定範圍。 此外,如前述,硝酸亦可在獲得水解縮合物的改性物時(例如矽醇基之藉由醇封端時)使用,因此從其可為能夠有助於水解性矽烷之水解及縮合、以及水解縮合物之醇封端之兩者反應的物質之觀點而言,硝酸也較理想。
在進行水解及縮合時,亦可使用有機溶劑作為溶劑,其具體例可列舉:正戊烷、異戊烷、正己烷、異己烷、正庚烷、異庚烷、2,2,4-三甲基戊烷、正辛烷、異辛烷、環己烷、甲基環己烷等脂肪族烴系溶劑;苯、甲苯、二甲苯、乙苯、三甲苯、甲基乙基苯、正丙苯、異丙苯、二乙苯、異丁苯、三乙苯、二異丙苯、正戊萘等芳香族烴系溶劑;甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、二級丁醇、三級丁醇、正戊醇、異戊醇、2-甲基丁醇、二級戊醇、三級戊醇、3-甲氧基丁醇、正己醇、2-甲基戊醇、二級己醇、2-乙基丁醇、正庚醇、二級庚醇、3-庚醇、正辛醇、2-乙基己醇、二級辛醇、正壬醇、2,6-二甲基-4-庚醇、正癸醇、二級十一醇、三甲基壬醇、二級十四醇、二級十七醇、苯酚、環己醇、甲基環己醇、3,3,5-三甲基環己醇、苄醇、苯基甲基甲醇、二丙酮醇、甲酚等單醇系溶劑;乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、2,4-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2,5-己二醇、2,4-庚二醇、2-乙基-1,3-己二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇、丙三醇等多元醇系溶劑;丙酮、甲基乙基酮、甲基正丙基酮、甲基正丁基酮、二乙基酮、甲基異丁基酮、甲基正戊基酮、乙基正丁基酮、甲基正己基酮、二異丁基酮、三甲基壬酮、環己酮、甲基環己酮、2,4-戊二酮、丙酮基丙酮、二丙酮醇、苯乙酮、葑酮等酮系溶劑;乙醚、異丙醚、正丁醚、正己醚、2-乙基己基醚、環氧乙烷、1,2-環氧丙烷、二氧雜環戊烷(dioxolane)、4-甲基二氧雜環戊烷、二噁烷、二甲基二噁烷、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇二乙醚、乙二醇單正丁醚、乙二醇單正己醚、乙二醇單苯醚、乙二醇單2-乙基丁醚、乙二醇二丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇單正丁醚、二乙二醇二正丁醚、二乙二醇單正己醚、乙氧基三乙二醇、四乙二醇二正丁醚、丙二醇單甲醚(1-甲氧基-2-丙醇)、丙二醇單乙醚(1-乙氧基-2-丙醇)、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚乙酸酯(1-甲氧基-2-丙醇單乙酸酯)、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單丙醚、二丙二醇單丁醚、三丙二醇單甲醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃等醚系溶劑;碳酸二乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯、乙酸正丙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸二級丁酯、乙酸正戊酯、乙酸二級戊酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸甲基戊酯、乙酸2-乙基丁酯、乙酸2-乙基己酯、乙酸苄酯、乙酸環己酯、乙酸甲基環己酯、乙酸正壬酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單正丁醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、丙二醇單丁醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚乙酸酯、二丙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、甲氧基三乙二醇乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、三乙二醇甲醚乙酸酯、丙酸乙酯、丙酸正丁酯、丙酸異戊酯、草酸二乙酯、草酸二正丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯、乳酸正戊酯、丙二酸二乙酯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯等酯系溶劑;N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺、乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基丙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等含氮系溶劑;二甲硫醚、二乙硫醚、噻吩、四氫噻吩、二甲基亞碸、環丁碸、1,3-丙烷磺內酯等含硫系溶劑等,但不限於此等。此等溶劑可使用一種或組合使用兩種以上。
在水解及縮合反應結束後,反應溶液直接使用或稀釋或是濃縮,再將其中和,使用離子交換樹脂處理,藉此可去除用於水解及縮合之酸或鹼等水解觸媒。此外,可在此種處理之前或之後,藉由減壓蒸餾等從反應溶液中除去副生成物之醇及水、所使用之水解觸媒等。
如此所獲得之水解縮合物,係以溶解於有機溶劑中之聚矽氧烷清漆的形態獲得,其可直接用於表面改質劑之調製中。即,反應溶液可直接(或是稀釋後)用於表面改質劑之調製中,此時,只要不會損害本發明效果,用於水解及縮合之水解觸媒或副生成物等亦可殘存於反應溶液中。例如,水解觸媒或矽醇基之醇封端時所使用之硝酸在聚合物清漆溶液中可殘存100ppm~5,000ppm左右。 所獲得之聚矽氧烷清漆可進行溶劑取代,或可用適宜的溶劑稀釋。又,若所獲得之聚矽氧烷清漆的保存穩定性不差,則可餾除有機溶劑,使膜形成成分濃度為100%。又,膜形成成分係指從組成物所有成分中除去溶劑成分後之成分。 用於聚矽氧烷清漆之溶劑取代或稀釋等之有機溶劑,係可與用於水解性矽烷之水解及縮合反應之有機溶劑相同或相異。此稀釋用溶劑無特別限定,可任意選用一種或兩種以上。
表面改質劑中之聚矽氧烷(A)的含量無特別限制,理想為0.01質量%~10質量%,更理想為0.05質量%~5質量%,特別理想為0.1質量%~3質量%。
<<<溶劑(B)>>> 表面改質劑中所含之溶劑(B),只要係可使聚矽氧烷(A)、及視需要之表面改質劑中所含之其他成分溶解、混合之溶劑,則可無特別限制地使用。
溶劑可列舉有機溶劑、水等。 有機溶劑可列舉例如:醇、具有羥基之羧酸、直鏈或環式烷基酮、環狀內酯、烷二醇烷基醚、烷二醇單烷基醚羧酸酯(烷二醇單烷基醚的單羧酸酯、及烷二醇單烷基醚的烷氧基羧酸酯)等。
醇可列舉例如單醇系溶劑、多元醇系溶劑等。 單醇系溶劑可列舉例如:甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、二級丁醇、三級丁醇、正戊醇、異戊醇、2-甲基丁醇、二級戊醇、三級戊醇、3-甲氧基丁醇、正己醇、2-甲基戊醇、二級己醇、2-乙基丁醇、正庚醇、二級庚醇、3-庚醇、正辛醇、2-乙基己醇、二級辛醇、正壬醇、2,6-二甲基-4-庚醇、正癸醇、二級十一醇、三甲基壬醇、二級十四醇、二級十七醇、苯酚、環己醇、甲基環己醇、3,3,5-三甲基環己醇、苄醇、苯基甲基甲醇、二丙酮醇、甲酚等。 多元醇系溶劑可列舉例如:乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、2,4-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2,5-己二醇、2,4-庚二醇、2-乙基-1,3-己二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇、丙三醇等。
具有羥基之羧酸可列舉例如:乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸異丙酯、乳酸丁酯、乳酸異丁酯、羥基乙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-3-甲基酪酸甲酯等。
直鏈或環式烷基酮可列舉例如:甲基乙基酮、環戊酮、環己酮等。
環狀內酯可列舉例如γ-丁內酯。
烷二醇烷基醚可列舉例如烷二醇單烷基醚、烷二醇二烷基醚。 烷二醇單烷基醚可列舉例如:乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚(1-甲氧基-2-丙醇)、丙二醇單乙醚(1-乙氧基-2-丙醇)、甲基異丁基甲醇、丙二醇單丁醚等。 烷二醇二烷基醚可列舉例如:二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丙醚、二乙二醇二丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、丙二醇二丙醚、丙二醇二丁醚等。
烷二醇單烷基醚羧酸酯可列舉例如烷二醇單烷基醚的單羧酸酯、烷二醇單烷基醚的烷氧基羧酸酯。 烷二醇單烷基醚的單羧酸酯可列舉例如烷二醇單烷基醚乙酸酯。 烷二醇單烷基醚乙酸酯可列舉例如:乙酸甲賽璐蘇、乙酸乙賽璐蘇、丙二醇單甲醚乙酸酯(1-甲氧基-2-丙醇單乙酸酯)、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、丙二醇單丁醚乙酸酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單丙醚乙酸酯、乙二醇單丁醚乙酸酯等。 烷二醇單烷基醚的烷氧基羧酸酯可列舉例如:碳酸2-甲氧基乙基甲酯、碳酸2-乙氧基乙基甲酯、碳酸2-乙氧基乙基乙酯、碳酸2-丙氧基乙基甲酯等。
其他溶劑的具體例可列舉:甲苯、二甲苯、乙氧基乙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸異丙酯、甲酸丁酯、甲酸異丁酯、甲酸戊酯、甲酸異戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙酸異戊酯、乙酸己酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸異丙酯、丙酸丁酯、丙酸異丁酯、酪酸甲酯、酪酸乙酯、酪酸丙酯、酪酸異丙酯、酪酸丁酯、酪酸異丁酯、羥基乙酸乙酯、3-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸3-甲氧基丙酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、丙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、丁酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、乙醯乙酸甲酯、甲基丙基酮、甲基丁基酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、4-甲基-2-戊醇等。 此等溶劑可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
此外,表面改質劑亦可含有水作為溶劑。當含有水作為溶劑之情形時,其含量相對於表面改質劑所含之溶劑的合計質量,例如可為30質量%以下,理想可為20質量%以下,更加理想可為15質量%以下。
<<<硬化觸媒(C)>>> 表面改質劑雖可為不含有硬化觸媒之組成物,但理想係含有硬化觸媒。
硬化觸媒可使用:銨鹽、膦類、鏻鹽、鋶鹽、錪鎓鹽、𨦡鹽等。又,作為硬化觸媒的一例所記載之下述鹽類,係能以鹽的形態添加,或者亦可在組成物中形成鹽(添加時作為另一化合物添加並在系內形成鹽)。
銨鹽可列舉: 具有由式(D-1)表示之結構之四級銨鹽: [化20] (式中,m a表示2~11的整數,n a表示2~3的整數,R 21表示烷基、芳基、或芳烷基,Y -表示陰離子。);
具有由式(D-2)表示之結構之四級銨鹽: [化21] (式中,R 22、R 23、R 24及R 25彼此獨立表示烷基、芳基、或芳烷基,Y -表示陰離子,且R 22、R 23、R 24、及R 25各自與氮原子鍵結。);
具有由式(D-3)表示之結構之四級銨鹽: [化22] (式中,R 26及R 27彼此獨立表示烷基、芳基、或芳烷基,Y -表示陰離子。);
具有由式(D-4)表示之結構之四級銨鹽: [化23] (式中,R 28表示烷基、芳基、或芳烷基,Y -表示陰離子。);
具有由式(D-5)表示之結構之四級銨鹽: [化24] (式中,R 29及R 30彼此獨立表示烷基、芳基、或芳烷基,Y -表示陰離子。);
具有由式(D-6)表示之結構之三級銨鹽: [化25] (式中,m a表示2~11的整數,n a表示2~3的整數,Y -表示陰離子。)。
此外,鏻鹽可列舉由式(D-7)表示之四級鏻鹽: [化26] (式中,R 31、R 32、R 33、及R 34彼此獨立表示烷基、芳基、或芳烷基,Y -表示陰離子,且R 31、R 32、R 33、及R 34各自與磷原子鍵結。)。
此外,鋶鹽可列舉由式(D-8)表示之三級鋶鹽: [化27] (式中,R 35、R 36、及R 37彼此獨立表示烷基、芳基、或芳烷基,Y -表示陰離子,且R 35、R 36、及R 37各自與硫原子鍵結。)。
式(D-1)之化合物係由胺衍生之四級銨鹽,m a表示2~11的整數,n a表示2~3的整數。此四級銨鹽的R 21例如表示碳數1~18(理想為碳數2~10)的烷基、碳數6~18的芳基、或碳數7~18的芳烷基,可列舉例如:乙基、丙基、丁基等直鏈狀烷基,及苄基、環己基、環己基甲基、雙環戊二烯基等。此外,陰離子(Y -)可列舉:氯離子(Cl -)、溴離子(Br -)、碘離子(I -)等鹵化物離子,及羧酸根基(-COO -)、磺酸根基(-SO 3 -)、醇鹽(-O -)等酸基。
式(D-2)之化合物係由R 22R 23R 24R 25N +Y -表示之四級銨鹽。此四級銨鹽的R 22、R 23、R 24及R 25例如為:乙基、丙基、丁基、環己基、環己基甲基等碳數1~18的烷基,苯基等碳數6~18的芳基,或苄基等碳數7~18的芳烷基。陰離子(Y -)可列舉:氯離子(Cl -)、溴離子(Br -)、碘離子(I -)等鹵化物離子,及羧酸根基(-COO -)、磺酸根基(-SO 3 -)、醇鹽(-O -)等酸基。此四級銨鹽能以市售品形式取得,可例示如:乙酸四甲銨、乙酸四丁銨、氯化三乙基苄基銨、溴化三乙基苄基銨、氯化三辛基甲基銨、氯化三丁基苄基銨、氯化三甲基苄基銨等。
式(D-3)之化合物係由1-取代咪唑衍生之四級銨鹽,R 26及R 27的碳數例如為1~18,R 26及R 27的碳數總和理想為7以上。R 26可例示如:甲基、乙基、丙基等烷基,苯基等芳基,苄基等芳烷基;R 27可例示如:苄基等芳烷基,辛基、十八基等烷基。陰離子(Y -)可列舉:氯離子(Cl -)、溴離子(Br -)、碘離子(I -)等鹵化物離子,及羧酸根基(-COO -)、磺酸根基(-SO 3 -)、醇鹽(-O -)等酸基。此化合物雖能以市售品形式取得,但例如可使1-甲基咪唑、1-苄基咪唑等咪唑系化合物與溴化苄、溴化甲烷、溴化苯等芳烷基鹵化物、烷基鹵化物、芳基鹵化物反應來製造。
式(D-4)之化合物係由吡啶衍生之四級銨鹽,R 28例如為碳數1~18(理想為碳數4~18)的烷基、碳數6~18的芳基、或碳數7~18的芳烷基,可例示如:丁基、辛基、苄基、月桂基。陰離子(Y -)可列舉:氯離子(Cl -)、溴離子(Br -)、碘離子(I -)等鹵化物離子,及羧酸根基(-COO -)、磺酸根基(-SO 3 -)、醇鹽(-O -)等酸基。此化合物雖能以市售品形式取得,但例如可使吡啶與氯化月桂烷、氯化苄、溴化苄、溴化甲烷、溴化辛烷等烷基鹵化物或芳基鹵化物反應來製造。此化合物可例示如氯化N-月桂基吡啶鎓、溴化N-苄基吡啶鎓等。
式(D-5)之化合物係由甲吡啶等為代表之取代吡啶衍生之四級銨鹽,R 29例如為碳數1~18(理想為碳數4~18)的烷基、碳數6~18的芳基、或碳數7~18的芳烷基,可例示如:甲基、辛基、月桂基、苄基等。R 30例如為碳數1~18的烷基、碳數6~18的芳基、或碳數7~18的芳烷基,例如,當由式(D-5)表示之化合物係由甲吡啶衍生之四級銨之情形時,R 30為甲基。陰離子(Y -)可列舉:氯離子(Cl -)、溴離子(Br -)、碘離子(I -)等鹵化物離子,及羧酸根基(-COO -)、磺酸根基(-SO 3 -)、醇鹽(-O -)等酸基。此化合物雖能以市售品形式取得,但例如可使甲吡啶等取代吡啶與溴化甲烷、溴化辛烷、氯化月桂烷、氯化苄、溴化苄等烷基鹵化物或芳基鹵化物反應來製造。此化合物可例示如:氯化N-苄基甲吡啶鎓、溴化N-苄基甲吡啶鎓、氯化N-月桂基甲吡啶鎓等。
式(D-6)之化合物係由胺衍生之三級銨鹽,m a表示2~11的整數,n a表示2或3。此外,陰離子(Y -)可列舉:氯離子(Cl -)、溴離子(Br -)、碘離子(I -)等鹵化物離子,及羧酸根基(-COO -)、磺酸根基(-SO 3 -)、醇鹽(-O -)等酸基。本化合物係可藉由使胺與羧酸或苯酚等弱酸反應來製造。羧酸可列舉甲酸或乙酸,當使用甲酸之情形時,陰離子(Y -)為(HCOO -);當使用乙酸之情形時,陰離子(Y -)為(CH 3COO -)。此外,當使用苯酚之情形時,陰離子(Y -)為(C 6H 5O -)。
式(D-7)之化合物係具有R 31R 32R 33R 34P +Y -結構之四級鏻鹽。R 31、R 32、R 33、及R 34例如為:乙基、丙基、丁基、環己基甲基等碳數1~18的烷基,苯基等碳數6~18的芳基,或苄基等碳數7~18的芳烷基,理想係R 31~R 34的四個取代基中之三個為未取代之苯基或經取代之苯基,可例示如苯基或甲苯基,另剩餘的一個為碳數1~18的烷基、碳數6~18的芳基、或碳數7~18的芳烷基。此外,陰離子(Y -)可列舉:氯離子(Cl -)、溴離子(Br -)、碘離子(I -)等鹵化物離子,及羧酸根基(-COO -)、磺酸根基(-SO 3 -)、醇鹽(-O -)等酸基。此化合物能以市售品形式取得,可列舉例如:鹵化四正丁基鏻、鹵化四正丙基鏻等鹵化四烷基鏻;鹵化三乙基苄基鏻等鹵化三烷基苄基鏻;鹵化三苯基甲基鏻、鹵化三苯基乙基鏻等鹵化三苯基單烷基鏻;鹵化三苯基苄基鏻、鹵化四苯基鏻、鹵化三甲苯基單芳基鏻、或者是鹵化三甲苯基單烷基鏻(以上,鹵素原子為氯原子或溴原子)。特別理想為:鹵化三苯基甲基鏻、鹵化三苯基乙基鏻等鹵化三苯基單烷基鏻;鹵化三苯基苄基鏻等鹵化三苯基單芳基鏻;鹵化三甲苯基單苯基鏻等鹵化三甲苯基單芳基鏻;或鹵化三甲苯基單甲基鏻等鹵化三甲苯基單烷基鏻(鹵素原子為氯原子或溴原子)。
此外,膦類可列舉:甲膦、乙膦、丙膦、異丙膦、異丁膦、苯膦等一級膦;二甲膦、二乙膦、二異丙膦、二異戊膦、二苯膦等二級膦;三甲膦、三乙膦、三苯膦、甲基二苯膦、二甲基苯膦等三級膦。
式(D-8)之化合物係具有R 35R 36R 37S +Y -結構之三級鋶鹽。R 35、R 36、及R 37例如為:乙基、丙基、丁基、環己基甲基等碳數1~18的烷基,苯基等碳數6~18的芳基,或苄基等碳數7~18的芳烷基,理想係R 35~R 37的三個取代基中之兩個為未取代之苯基或經取代之苯基,可例示如苯基或甲苯基,另剩餘的一個為碳數1~18的烷基、碳數6~18的芳基、或碳數7~18的芳烷基。此外,陰離子(Y -)可列舉:氯離子(Cl -)、溴離子(Br -)、碘離子(I -)等鹵化物離子,或羧酸根基(-COO -)、磺酸根基(-SO 3 -)、醇鹽(-O -)、馬來酸陰離子、硝酸陰離子等酸基。此化合物能以市售品形式取得,可列舉例如:鹵化三正丁基鋶、鹵化三正丙基鋶等鹵化三烷基鋶;鹵化二乙基苄基鋶等鹵化二烷基苄基鋶;鹵化二苯基甲基鋶、鹵化二苯基乙基鋶等鹵化二苯基單烷基鋶;鹵化三苯基鋶(以上,鹵素原子為氯原子或溴原子);羧酸三正丁基鋶、羧酸三正丙基鋶等羧酸三烷基鋶;羧酸二乙基苄基鋶等羧酸二烷基苄基鋶;羧酸二苯基甲基鋶、羧酸二苯基乙基鋶等羧酸二苯基單烷基鋶;羧酸三苯基鋶。此外,理想可使用鹵化三苯基鋶、羧酸三苯基鋶。
此外,可添加含氮之矽烷化合物作為硬化觸媒。含氮之矽烷化合物可列舉N-(3-三乙氧基矽基丙基)-4,5-二氫咪唑等含咪唑環之矽烷化合物。
相對於聚矽氧烷(A)100質量份,表面改質劑中之硬化觸媒的含量理想為0.01~30質量份,更理想為0.01~25質量份,更加理想為0.01~20質量份。
<<<酸>>> 表面改質劑理想係含有酸。 酸係可在調製表面改質劑時添加,但在前述聚矽氧烷(A)之製造中,亦可用作水解觸媒或於矽醇基之醇封端時使用,並將殘存於聚矽氧烷清漆中之部分視為酸。
酸可列舉例如有機酸、無機酸。 有機酸可列舉例如:乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、草酸、馬來酸、甲基丙二酸、己二酸、癸二酸、山梨酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、三氟甲磺酸、九氟丁磺酸、苯酚磺酸、5-磺基水楊酸、沒食子酸、酪酸、苯六甲酸、花生四烯酸、2-乙基己酸、油酸、硬脂酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、水楊酸、安息香酸、對胺基安息香酸、對甲苯磺酸、苯磺酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、甲酸、丙二酸、磺酸、鄰苯二甲酸、富馬酸、檸檬酸、酒石酸等。 無機酸可列舉例如:鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸、磷酸等。
基於表面改質劑的總質量,酸的配合量(殘餘酸量)例如可為0.0001質量%~1質量%、0.001質量%~0.1質量%、或0.005質量%~0.05質量%。
<<<胺、氫氧化物>>> 表面改質劑亦可含有選自胺及氫氧化物中至少一種。
胺可列舉:氨;單甲醇胺、單乙醇胺、單丙醇胺、甲胺、乙胺、丙胺、丁胺等一級胺;二甲胺、乙基甲基胺、二乙胺等二級胺;三甲胺、三乙胺、三丙胺、二甲基乙基胺、甲基二異丙基胺、二異丙基乙基胺、二乙基乙醇胺、三乙醇胺等三級胺;乙二胺、四甲基乙二胺等胺;吡啶、嗎啉等環狀胺等。
氫氧化物可列舉無機鹼氫氧化物、有機鹼氫氧化物。 無機鹼氫氧化物可列舉例如:氫氧化鈉、氫氧化鉀等。 有機鹼氫氧化物可列舉例如:四烷銨氫氧化物、三芳基鋶氫氧化物、二芳基錪鎓氫氧化物等。四烷銨氫氧化物可列舉例如:四甲銨氫氧化物、四乙銨氫氧化物、四丁銨氫氧化物等。三芳基鋶氫氧化物可列舉例如:三苯基鋶氫氧化物、參(三級丁基苯基)鋶氫氧化物等。二芳基錪鎓氫氧化物可列舉:二苯基錪鎓氫氧化物、雙(三級丁基苯基)錪鎓氫氧化物等。
表面改質劑中之胺及氫氧化物的含量無特別限制,相對於聚矽氧烷(A)100質量份,理想可為0.05~20質量份,更理想可為0.1~15質量份,更加理想可為0.5~10質量份。
<<<其他添加劑>>> 表面改質劑中可視組成物用途配合各種添加劑。 添加劑可列舉例如在形成光阻下層膜、抗反射膜、圖案反轉用膜等可被用於製造半導體裝置之各種膜之材料(組成物)中所配合之以下習知添加劑:交聯劑、交聯觸媒、穩定劑(有機酸、水、醇等)、有機聚合物、酸產生劑、界面活性劑(非離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、矽系界面活性劑、氟系界面活性劑、UV硬化型界面活性劑等)、pH調整劑、金屬氧化物、流變調整劑、接著輔助劑等。 又,以下雖例示出各種添加劑,但不限於此等。
-穩定劑- 穩定劑係可基於讓水解性矽烷混合物的水解縮合物穩定等目的而添加,作為其具體例,可添加有機酸、水、醇、或其等組合。 有機酸可列舉例如:草酸、丙二酸、甲基丙二酸、琥珀酸、馬來酸、蘋果酸、酒石酸、鄰苯二甲酸、檸檬酸、戊二酸、乳酸、水楊酸等。其中,理想為草酸、馬來酸。當有添加有機酸之情形時,相對於水解性矽烷混合物的水解縮合物的質量,有機酸的添加量為0.1~5.0質量%。此等有機酸亦可用作pH調整劑。 水可使用純水、超純水、離子交換水等,當有使用水之情形時,相對於表面改質劑100質量份,水的添加量可為0.1~20質量份。 醇理想係容易因塗布後之加熱而飛散之醇,可列舉例如:甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇等。當有添加醇之情形時,相對於表面改質劑100質量份,醇的添加量可為0.1~20質量份。
-有機聚合物- 可藉由將有機聚合物添加至表面改質劑中來調整由表面改質劑形成之表面改質層的乾蝕刻速度(每單位時間的膜厚減少量)、及衰減係數或折射率等。有機聚合物無特別限制,可視其添加目的而從各種有機聚合物(縮合聚合聚合物及加成聚合聚合物)中適宜選擇。 其具體例可列舉:聚酯、聚苯乙烯、聚醯亞胺、丙烯酸聚合物、甲基丙烯酸聚合物、聚乙烯醚、苯酚酚醛清漆、萘酚酚醛清漆、聚醚、聚醯胺、聚碳酸酯等加成聚合聚合物及縮合聚合聚合物。 本發明中,含有作為吸光部位發揮功能之苯環、萘環、蒽環、三嗪環、喹啉環、喹㗁啉環等芳香環或雜芳香環之有機聚合物在有需此種功能之情形時亦可適當使用。此種有機聚合物的具體例可列舉:含有丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸萘酯、甲基丙烯酸蒽酯、甲基丙烯酸蒽甲酯、苯乙烯、羥基苯乙烯、苄基乙烯基醚及N-苯基馬來醯亞胺等以加成聚合性單體作為其結構單元之加成聚合聚合物;以及苯酚酚醛清漆及萘酚酚醛清漆等縮合聚合聚合物,但不限於此等。
當使用加成聚合聚合物作為有機聚合物之情形時,此聚合物可為均聚物或共聚物。 製造加成聚合聚合物時係使用加成聚合性單體,此種加成聚合性單體的具體例可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸酯化合物、丙烯醯胺化合物、甲基丙烯醯胺化合物、乙烯基化合物、苯乙烯化合物、馬來醯亞胺化合物、馬來酸酐、丙烯腈等,但不限於此等。
丙烯酸酯化合物的具體例可列舉:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸蒽甲酯、丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸3-氯-2-羥丙酯、丙烯酸2-羥丙酯、丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、丙烯酸2,2,2-三氯乙酯、丙烯酸2-溴乙酯、丙烯酸4-羥丁酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、丙烯酸四氫糠酯、丙烯酸2-甲基-2-金剛烷酯、5-丙烯醯氧基-6-羥基降莰烯-2-甲酸-6-內酯、3-丙烯醯氧丙基三乙氧基矽烷、丙烯酸縮水甘油酯等,但不限於此等。
甲基丙烯酸酯化合物的具體例可列舉:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸蒽甲酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸2-羥丙酯、甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、甲基丙烯酸2,2,2-三氯乙酯、甲基丙烯酸2-溴乙酯、甲基丙烯酸4-羥丁酯、甲基丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸四氫糠酯、甲基丙烯酸2-甲基-2-金剛烷酯、5-甲基丙烯醯氧基-6-羥基降莰烯-2-甲酸-6-內酯、3-甲基丙烯醯氧丙基三乙氧基矽烷、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸2-苯乙酯、甲基丙烯酸羥苯酯、甲基丙烯酸溴苯酯等,但不限於此等。
丙烯醯胺化合物的具體例可列舉:丙烯醯胺、N-甲基丙烯醯胺、N-乙基丙烯醯胺、N-苄基丙烯醯胺、N-苯基丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-蒽基丙烯醯胺等,但不限於此等。
甲基丙烯醯胺化合物的具體例可列舉:甲基丙烯醯胺、N-甲基甲基丙烯醯胺、N-乙基甲基丙烯醯胺、N-苄基甲基丙烯醯胺、N-苯基甲基丙烯醯胺、N,N-二甲基甲基丙烯醯胺、N-蒽基甲基丙烯醯胺等,但不限於此等。
乙烯基化合物的具體例可列舉:乙烯醇、2-羥乙基乙烯基醚、甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、苄基乙烯基醚、乙烯基乙酸、乙烯基三甲氧基矽烷、2-氯乙基乙烯基醚、2-甲氧基乙基乙烯基醚、乙烯基萘、乙烯基蒽等,但不限於此等。
苯乙烯化合物的具體例可列舉:苯乙烯、羥基苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯、甲氧基苯乙烯、氰基苯乙烯、乙醯苯乙烯等,但不限於此等。
馬來醯亞胺化合物可列舉:馬來醯亞胺、N-甲基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺、N-苄基馬來醯亞胺、N-羥乙基馬來醯亞胺等,但不限於此等。
當使用縮合聚合聚合物作為有機聚合物之情形時,此種聚合物可列舉例如二醇化合物與二羧酸化合物的縮合聚合聚合物。二醇化合物可列舉:二乙二醇、六亞甲二醇、丁二醇等。二羧酸化合物可列舉:琥珀酸、己二酸、對苯二甲酸、馬來酸酐等。另可列舉例如:聚苯四甲酸醯亞胺、聚(對苯二甲醯對苯二胺)、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯等聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺,但不限於此等。 當有機聚合物含有羥基之情形時,此羥基可與水解縮合物等進行交聯反應。
有機聚合物的重量平均分子量通常可為1,000~1,000,000。當有配合有機聚合物之情形時,從充分獲得作為聚合物之功能的效果且同時抑制組成物中之析出之觀點而言,其重量平均分子量例如可為3,000~300,000、或5,000~300,000、或者是10,000~200,000等。 此種有機聚合物可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
當表面改質劑含有與聚矽氧烷(A)併用之有機聚合物之情形時,其含量係考慮到此有機聚合物的功能等而適宜決定,故無法一概規定,相對於聚矽氧烷(A)的質量,通常可為1~200質量%的範圍;從抑制組成物中之析出之觀點等而言,例如可為100質量%以下,理想可為50質量%以下,更理想可為30質量%以下;從充分獲得其效果之觀點等而言,例如可為5質量%以上,理想可為10質量%以上,更理想可為30質量%以上。
-酸產生劑- 酸產生劑可列舉熱酸產生劑及光酸產生劑,理想可使用光酸產生劑。 光酸產生劑可列舉:鋶鹽、鏻鹽、銨鹽、錪鎓鹽、𨦡鹽等鎓鹽化合物;磺醯亞胺化合物;二磺醯基重氮甲烷化合物等,但不限於此等。又,光酸產生劑例如係後述鎓鹽化合物中之硝酸鹽或馬來酸鹽等羧酸鹽、還有鹽酸鹽等,根據其種類亦可作為硬化觸媒發揮功能。 此外,熱酸產生劑可列舉例如四甲銨硝酸鹽等,但不限於此。
鎓鹽化合物的具體例可列舉:六氟磷酸二苯基錪鎓、三氟甲磺酸二苯基錪鎓、九氟正丁磺酸二苯基錪鎓、全氟正辛磺酸二苯基錪鎓、樟腦磺酸二苯基錪鎓、樟腦磺酸雙(4-三級丁基苯基)錪鎓、三氟甲磺酸雙(4-三級丁基苯基)錪鎓等錪鎓鹽化合物;六氟銻酸三苯基鋶、九氟正丁磺酸三苯基鋶、樟腦磺酸三苯基鋶、三氟甲磺酸三苯基鋶、三苯基鋶硝酸鹽(nitrate)、三苯基鋶三氟乙酸鹽、三苯基鋶馬來酸鹽、三苯基氯化鋶等鋶鹽化合物等,但不限於此等。
磺醯亞胺化合物的具體例可列舉:N-(三氟甲磺醯氧基)琥珀醯亞胺、N-(九氟正丁磺醯氧基)琥珀醯亞胺、N-(樟腦磺醯氧基)琥珀醯亞胺、N-(三氟甲磺醯氧基)萘二甲醯亞胺等,但不限於此等。
二磺醯基重氮甲烷化合物的具體例可列舉:雙(三氟甲基磺醯基)重氮甲烷、雙(環己基磺醯基)重氮甲烷、雙(苯磺醯基)重氮甲烷、雙(對甲苯磺醯基)重氮甲烷、雙(2,4-二甲基苯磺醯基)重氮甲烷、甲基磺醯基-對甲苯磺醯基重氮甲烷等,但不限於此等。
當表面改質劑含有酸產生劑之情形時,其含量係考慮到酸產生劑的種類等而適宜決定,故無法一概規定,相對於聚矽氧烷(A)的質量,通常係在0.01~5質量%的範圍;從抑制組成物中酸產生劑之析出之觀點等而言,理想為3質量%以下,更理想為1質量%以下;從充分獲得其效果之觀點等而言,理想為0.1質量%以上,更理想為0.5質量%以上。 又,酸產生劑可單獨使用一種或組合使用兩種以上,另亦可併用光酸產生劑與熱酸產生劑。
-界面活性劑- 界面活性劑係在將表面改質劑塗布於基板時可有效抑制針孔、條紋等產生。界面活性劑可列舉:非離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、矽系界面活性劑、氟系界面活性劑、UV硬化型界面活性劑等。更具體而言,可列舉例如以下非離子系界面活性劑:聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯十六基醚、聚氧乙烯油基醚等聚氧乙烯烷基醚類,聚氧乙烯辛基酚醚、聚氧乙烯壬基酚醚等聚氧乙烯烷基芳基醚類,聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物類,山梨糖醇酐單月桂酸酯、山梨糖醇酐單棕櫚酸酯、山梨糖醇酐單硬脂酸酯、山梨糖醇酐單油酸酯、山梨糖醇酐三油酸酯、山梨糖醇酐三硬脂酸酯等山梨糖醇酐脂肪酸酯類,聚氧乙烯山梨糖醇酐單月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單棕櫚酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬脂酸酯等聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯類等;以下氟系界面活性劑:商品名EFTOP(註冊商標)EF301、EF303、EF352(三菱綜合材料電子化成股份有限公司(原Tohkem Products股份有限公司)製),商品名MEGAFACE(註冊商標)F171、F173、R-08、R-30、R-30N、R-40LM(DIC股份有限公司製),Fluorad FC430、FC431(日本3M股份有限公司製),商品名AsahiGuard(註冊商標)AG710(AGC股份有限公司製),Surflon(註冊商標)S-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(AGC清美化學股份有限公司製)等;及有機矽氧烷聚合物KP341(信越化學工業股份有限公司製)等,但不限於此等。 界面活性劑可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
當表面改質劑含有界面活性劑之情形時,相對於聚矽氧烷(A)的質量,界面活性劑的含量通常為0.0001~5質量%,理想可為0.001~4質量%,更理想可為0.01~3質量%。
-流變調整劑- 流變調整劑,主要係基於提升表面改質劑的流動性之目的而添加,尤其係基於在烘烤步驟中提升所形成之膜的膜厚均一性以及提高組成物對孔內部的填充性之目的而添加。具體例可列舉:鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二己酯、鄰苯二甲酸丁基異癸酯等鄰苯二甲酸衍生物;己二酸二正丁酯、己二酸二異丁酯、己二酸二異辛酯、己二酸辛基癸酯等己二酸衍生物;馬來酸二正丁酯、馬來酸二乙酯、馬來酸二壬酯等馬來酸衍生物;油酸甲酯、油酸丁酯、油酸四氫糠酯等油酸衍生物;或硬脂酸正丁酯、硬脂酸甘油酯等硬脂酸衍生物等。 當有使用此等流變調整劑之情形時,相對於表面改質劑的所有膜形成成分,流變調整劑的添加量通常未滿30質量%。
-接著輔助劑- 接著輔助劑主要係基於提升基板或者是光阻與由表面改質劑形成之膜(表面改質層)間的密著性之目的而添加,尤其係基於在顯影時抑制、防止光阻剝離之目的而添加。具體例可列舉:三甲基氯矽烷、二甲基乙烯基氯矽烷、甲基二苯基氯矽烷、氯甲基二甲基氯矽烷等氯矽烷類;三甲基甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、甲基二甲氧基矽烷、二甲基乙烯基乙氧基矽烷等烷氧基矽烷類;六甲基二矽氮烷、N,N’-雙(三甲基矽基)脲、二甲基三甲基矽基胺、三甲基矽基咪唑等矽氮烷類;γ-氯丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷等其他矽烷類;苯并三唑、苯并咪唑、吲唑、咪唑、2-巰基苯并咪唑、2-巰基苯并噻唑、2-巰基苯并噁唑、脲唑、硫脲嘧啶、巰基咪唑、巰基嘧啶等雜環式化合物;及1,1-二甲脲、1,3-二甲脲等脲、或硫脲化合物。 當有使用此等接著輔助劑之情形時,相對於表面改質劑的膜形成成分,接著輔助劑的添加量通常未滿5質量%,理想係未滿2質量%。
-pH調整劑- 此外,pH調整劑可列舉除前述穩定劑中所列舉之有機酸等具有一個或兩個以上羧酸基之酸以外的例示。當有使用pH調整劑之情形時,相對於聚矽氧烷(A)100質量份,pH調整劑的添加量可為0.01~20質量份的比例、或0.01~10質量份的比例、或0.01~5質量份的比例。
-金屬氧化物- 此外,可添加至表面改質劑之金屬氧化物可列舉例如:錫(Sn)、鈦(Ti)、鋁(Al)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、鈮(Nb)、鉭(Ta)及W(鎢)等金屬、以及硼(B)、矽(Si)、鍺(Ge)、砷(As)、銻(Sb)及碲(Te)等類金屬中一種或兩種以上組合的氧化物,但不限於此等。
相對於該組成物的總質量,表面改質劑中之膜形成成分的濃度例如可為0.01~50質量%、0.01~30質量%、0.01~25質量%、0.01~20.0質量%。 膜形成成分中聚矽氧烷(A)的含量通常為20質量%~100質量%,從再現性良好地獲得本發明效果之觀點等而言,其下限值理想為50質量%,更理想為60質量%,更加理想為70質量%,再更理想為80質量%;其上限值理想為99質量%,剩餘部分可作為前述添加劑。 此外,該表面改質劑理想係具有pH 1~5,更理想係具有pH 2~4。
表面改質劑係可藉由混合聚矽氧烷(A)、溶劑(B)、以及根據需要含有其他成分之情形時之該其他成分來製造。此時,可事先製備含有聚矽氧烷(A)之溶液,再將此溶液與溶劑(B)及其他成分混合。 調製表面改質劑時,亦可在成分不會分解或變質之範圍內適宜加熱。
亦可在製造表面改質劑之過程中、或在混合所有成分之後,使用亞微米級的過濾器等過濾。又,此時所使用之過濾器的材料種類不拘,例如可使用聚乙烯製過濾器、尼龍製過濾器、氟樹脂製過濾器、聚醯亞胺製過濾器等。
<第二步驟> 第二步驟係如下步驟:藉由使表面改質層前驅物與薄化液(X)接觸,使表面改質層前驅物變薄,獲得膜厚5nm以下的表面改質層。
第二步驟中,使表面改質層前驅物與薄化液(X)接觸之方法無特別限制,基於可均一地薄化且易以高精度管理薄化程度之觀點,理想為旋轉塗布。即,第二步驟理想為如下步驟:藉由將薄化液(X)旋轉塗布於表面改質層前驅物上,使表面改質層前驅物變薄,獲得膜厚5nm以下的表面改質層。
旋轉塗布的條件無特別限制,例如包含在形成有表面改質層前驅物之半導體基板的表面改質層前驅物上塗布薄化液(X)之塗布處理、及旋轉半導體基板之旋轉處理。 塗布處理中,例如,在將薄化液(X)塗布於表面改質層前驅物上時,半導體基板不旋轉或低速旋轉(例如1000rpm以下)。塗布處理中,使薄化液(X)與表面改質層前驅物接觸,使得表面改質層前驅物中的成分轉移至薄化液。 旋轉處理中,例如,以高速(例如超過1,000rpm且5,000rpm以下)旋轉半導體基板,從形成有表面改質層前驅物之半導體基板上去除薄化液(X)。 藉此,僅有已轉移至薄化液(X)之表面改質層前驅物中的成分部分會使表面改質層前驅物變薄,其結果,可獲得膜厚5nm以下的表面改質層。 塗布處理時間可列舉例如10秒鐘~2分鐘。 旋轉處理時間可列舉例如5秒鐘~1分鐘。 又,旋轉時,例如,以與半導體基板表面正交之軸為旋轉軸。
第二步驟中,理想係使表面改質層前驅物的膜厚變薄0.5nm以上10nm以下,更理想係變薄1nm以上5nm以下。
<<薄化液(X)>> 薄化液(X),只要係可藉由使表面改質層前驅物與薄化液(X)接觸來使表面改質層前驅物變薄之液體,則無特別限制,可列舉例如:有機溶劑、水、酸性溶液、鹼水溶液等。此外,可使用RRC(reducing resist consumption,降低光阻消耗)步驟或EBR(edge bead removing,邊珠去除)步驟中所使用之稀釋劑。此等可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
有機溶劑可列舉例如:醇、烷二醇烷基醚、烷二醇單烷基醚羧酸酯等。
醇可列舉例如單醇系溶劑、多元醇系溶劑等。 單醇系溶劑可列舉例如:甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、二級丁醇、三級丁醇、正戊醇、異戊醇、2-甲基丁醇、二級戊醇、三級戊醇、3-甲氧基丁醇、正己醇、2-甲基戊醇、二級己醇、2-乙基丁醇、正庚醇、二級庚醇、3-庚醇、正辛醇、2-乙基己醇、二級辛醇、正壬醇、2,6-二甲基-4-庚醇、正癸醇、二級十一醇、三甲基壬醇、二級十四醇、二級十七醇、酚、環己醇、甲基環己醇、3,3,5-三甲基環己醇、苄醇、苯基甲基甲醇、二丙酮醇、甲酚等。 多元醇系溶劑可列舉例如:乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、2,4-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2,5-己二醇、2,4-庚二醇、2-乙基-1,3-己二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇、丙三醇等。
烷二醇烷基醚可列舉例如烷二醇單烷基醚、烷二醇二烷基醚。 烷二醇單烷基醚可列舉例如:乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚(1-甲氧基-2-丙醇)、丙二醇單乙醚(1-乙氧基-2-丙醇)、甲基異丁基甲醇、丙二醇單丁醚等。 烷二醇二烷基醚可列舉例如:二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丙醚、二乙二醇二丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、丙二醇二丙醚、丙二醇二丁醚等。
烷二醇單烷基醚羧酸酯可列舉例如烷二醇單烷基醚乙酸酯。 烷二醇單烷基醚乙酸酯可列舉例如:乙酸甲賽璐蘇、乙酸乙賽璐蘇、丙二醇單甲醚乙酸酯(1-甲氧基-2-丙醇單乙酸酯)、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、丙二醇單丁醚乙酸酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單丙醚乙酸酯、乙二醇單丁醚乙酸酯等。
其他有機溶劑的具體例可列舉:甲苯、二甲苯、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羥基乙酸乙酯、2-羥基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸異丙酯、乳酸丁酯、乳酸異丁酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸異丙酯、甲酸丁酯、甲酸異丁酯、甲酸戊酯、甲酸異戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙酸異戊酯、乙酸己酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸異丙酯、丙酸丁酯、丙酸異丁酯、酪酸甲酯、酪酸乙酯、酪酸丙酯、酪酸異丙酯、酪酸丁酯、酪酸異丁酯、羥基乙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、3-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-羥基異酪酸甲酯、3-羥基異酪酸甲酯、2-羥基-3-甲基酪酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸3-甲氧基丙酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、丙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、丁酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、乙醯乙酸甲酯、甲基丙基酮、甲基丁基酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、4-甲基-2-戊醇等。
酸性溶液可列舉例如:無機酸水溶液、有機酸水溶液、有機酸溶液。無機酸水溶液可列舉:鹽酸水溶液、硝酸水溶液、磷酸水溶液、硫酸水溶液、過氯酸水溶液等。有機酸水溶液可列舉:乙酸水溶液、三氟乙酸水溶液、樟腦磺酸水溶液、對甲苯磺酸水溶液、三氟甲磺酸水溶液等。有機酸溶液可列舉將上述有機酸水溶液的水取代成有機溶劑之溶液。有機溶劑可列舉例如烷二醇烷基醚、烷二醇單烷基醚羧酸酯等。
鹼水溶液可列舉例如微影製程中所使用之顯影液。 鹼水溶液可列舉例如無機鹼水溶液、有機鹼水溶液。無機鹼水溶液可列舉例如:氫氧化鉀水溶液、氫氧化鈉水溶液、碳酸鈉水溶液、碳酸鉀水溶液、碳酸氫鈉水溶液、碳酸氫鉀水溶液、磷酸鈉水溶液、磷酸鉀水溶液等。有機鹼水溶液可列舉例如:四甲基氫氧化銨水溶液、四乙基氫氧化銨水溶液、四丁基氫氧化銨水溶液、單乙醇胺水溶液、二乙醇胺水溶液、三乙醇胺水溶液等。 鹼水溶液中鹼的濃度無特別限制。
RRC(reducing resist consumption,降低光阻消耗)步驟,係指用以減少光阻劑使用量之步驟,且係在塗布光阻劑之前用稀釋劑處理基板表面,藉此將少量光阻劑均一地塗布於基板整面之步驟。 EBR(edge bead removing,邊珠去除)步驟,係指在塗布步驟中用以將塗布於基板端部或後面部之不需要的光阻劑殘渣及其他汙染物除去之步驟。 RRC步驟及EBR步驟中所使用之稀釋劑可列舉例如:丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚、環己酮、乳酸乙酯、γ-丁內酯、3-乙氧基丙酸乙酯或羥基異酪酸甲酯、及此等混合物。
本發明之一實施型態中,在積層體中,可將有機下層膜設於半導體基板與表面改質層之間。 於此所使用之有機下層膜無特別限制,可從迄今微影製程中所慣用之中任意選用。 藉由採用於基板上設置有機下層膜、於其上設置表面改質層、再於其上設置後述光阻膜之態樣,即使在光阻膜的圖案寬度變窄、為了防止圖案倒塌而薄薄地覆蓋光阻膜之情形下,仍可藉由選擇後述適當的蝕刻氣體來對基板進行加工。例如,可使用對於光阻膜具有充分快的蝕刻速度之氟系氣體作為蝕刻氣體來對光阻下層膜進行加工,此外,可使用對於光阻下層膜具有充分快的蝕刻速度之氧系氣體作為蝕刻氣體來對有機下層膜進行加工,而且,可使用對於有機下層膜具有充分快的蝕刻速度之氟系氣體作為蝕刻氣體來對基板進行加工。 又,此時可使用之基板及塗布方法可列舉與上述相同的基板及塗布方法。
(半導體元件之製造方法) 本發明之半導體元件之製造方法係包含:在藉由本發明之積層體之製造方法所獲得之積層體上,形成光阻膜之步驟;及對光阻膜進行曝光及顯影,獲得光阻圖案之步驟。
在表面改質層上,形成有例如光阻劑材料的層(光阻膜)。光阻膜之形成,係可利用習知方法進行,即藉由將塗布型光阻材料(光阻膜形成用組成物)塗布於表面改質層上並進行燒成來進行。 光阻膜的膜厚例如為10nm~10,000nm,或為100nm~2,000nm,或為200nm~1,000nm,或為30nm~200nm。
形成於表面改質層上之光阻膜中所使用之光阻劑材料,只要係可對用於曝光之光(例如KrF準分子雷射、ArF準分子雷射等)感光之材料,則無特別限定,負型光阻劑材料及正型光阻劑材料皆可使用。例如有:由酚醛清漆樹脂、及1,2-萘醌二疊氮磺酸酯所成之正型光阻劑材料;由具有因酸分解而使鹼溶解速度提升之基團之黏合劑、及光酸產生劑所成之化學增幅型光阻劑材料;由因酸分解而使光阻劑材料的鹼溶解速度提升之低分子化合物、鹼可溶性黏合劑、及光酸產生劑所成之化學增幅型光阻劑材料;以及由具有因酸分解而使鹼溶解速度提升之基團之黏合劑、因酸分解而使光阻劑材料的鹼溶解速度提升之低分子化合物、及光酸產生劑所成之化學增幅型光阻劑材料等。 能以市售品形式取得之具體例可列舉:Shipley公司製商品名APEX-E、住友化學股份有限公司製商品名PAR710、JSR股份有限公司製商品名AR2772JN、及信越化學工業股份有限公司製商品名SEPR430等,但不限於此等。此外,可列舉例如:如Proc. SPIE, Vol. 3999, 330-334 (2000)、Proc. SPIE, Vol. 3999, 357-364 (2000)、及Proc. SPIE, Vol. 3999, 365-374 (2000)中所記載之含氟原子聚合物系光阻劑材料。
此外,形成於表面改質層上之光阻膜,係可使用電子束微影用光阻膜(亦稱為電子束光阻膜)或EUV微影用光阻膜(亦稱為EUV光阻膜)來取代光阻劑膜。 用以形成電子束光阻膜之電子束光阻材料無論負型材料、正型材料皆可使用。其具體例有:由酸產生劑、及具有因酸分解而使鹼溶解速度改變之基團之黏合劑所成之化學增幅型光阻材料;由鹼可溶性黏合劑、酸產生劑、及因酸分解而使光阻材料的鹼溶解速度改變之低分子化合物所成之化學增幅型光阻材料;由酸產生劑、具有因酸分解而使鹼溶解速度改變之基團之黏合劑、及因酸分解而使光阻材料的鹼溶解速度改變之低分子化合物所成之化學增幅型光阻材料;由具有因電子束分解而使鹼溶解速度改變之基團之黏合劑所成之非化學增幅型光阻材料;由具有因電子束切斷而使鹼溶解速度改變之部位之黏合劑所成之非化學增幅型光阻材料等。使用此等電子束光阻材料之情形亦能與照射源採用電子束並使用光阻劑材料之情形同樣地形成光阻膜的圖案。 此外,用以形成EUV光阻膜之EUV光阻材料可使用甲基丙烯酸酯樹脂系光阻材料、聚羥基苯乙烯樹脂系光阻材料、及甲基丙烯酸酯與聚羥基苯乙烯之混合樹脂系光阻材料。
光阻膜亦可為含金屬之光阻膜。 含金屬之光阻膜無特別限定,理想係具有Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf、Al、及Co中至少任一種元素。
含金屬之光阻膜例如係由含金屬之光阻形成。 含金屬之光阻亦稱為金屬氧化物光阻(metal oxide resist(MOR)),代表性可列舉氧化錫系光阻。 金屬氧化物光阻材料可列舉例如日本特開2019-113855號公報中所記載之含有藉由金屬碳鍵及/或金屬羧酸酯鍵而具有有機配位子之金屬氧-羥(oxo-hydroxo)網路之塗料組成物。 含金屬之光阻的一例係使用過氧配位子作為輻射敏感性穩定化配位子。過氧基的金屬氧-羥化合物已於專利文獻中詳述,例如已記載於日本公表2019-532489號公報段落〔0011〕。該專利文獻可列舉例如:美國專利第9,176,377 B2號說明書、美國專利申請公開第2013/0224652 A1號說明書、美國專利第9,310,684 B2號說明書、美國專利申請公開第2016/0116839 A1號說明書、美國專利申請公開第15/291738號說明書。 含金屬之光阻的另一例可列舉日本特開2011-253185號公報、WO2015/026482、WO2016/065120、WO2017/066319、WO2017/156388、WO2018/031896、日本特開2020-122959號公報、日本特開2020-122960號公報、WO2019/099981、WO2019/199467、WO2019/195522、WO2019/195522、WO2020/210660、WO2021/011367、及WO2021/016229中所記載之組成物。 此等內容係以等同於全部已明示之程度納入本說明書中。
由含金屬之光阻形成含金屬之光阻膜之方法無特別限制,可列舉塗布作為含金屬之光阻之塗布型光阻材料(含金屬之光阻膜形成用組成物)並進行燒成之方法。
此外,含金屬之光阻膜亦可藉由蒸鍍形成。藉由蒸鍍形成含金屬之光阻膜之方法可列舉例如日本特開2017-116923號公報中所記載之方法。日本特開2017-116923號公報內容係以等同於全部已明示之程度納入本說明書中。又,日本特開2017-116923號公報中,將本發明之含金屬之光阻膜稱為含金屬氧化物之膜。
接下來,通過指定遮罩(倍縮光罩,reticle)對形成於表面改質層的上層之光阻膜進行曝光。曝光可使用KrF準分子雷射(波長248nm)、ArF準分子雷射(波長193nm)、F 2準分子雷射(波長157nm)、EUV(波長13.5nm)、電子束等。 曝光後,亦可視需要進行曝光後加熱(post exposure bake)。曝光後加熱係在從加熱溫度70℃~150℃、加熱時間0.3分鐘~10分鐘中適宜選擇之條件下進行。
接著,藉由顯影液(例如鹼顯影液)進行顯影。藉此,例如使用正型光阻劑膜之情形時,曝光部分的光阻劑膜被除去,形成光阻劑膜的圖案。 顯影液(鹼顯影液)的例示可列舉以下鹼性水溶液(鹼顯影液):氫氧化鉀、氫氧化鈉等鹼金屬氫氧化物的水溶液;氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、膽鹼等氫氧化四級銨的水溶液;乙醇胺、丙胺、乙二胺等胺水溶液等。而且,此等顯影液中亦可加入界面活性劑等。顯影條件係從溫度5~50℃、時間10秒鐘~600秒鐘中適宜選擇。
此外,本發明中,可使用有機溶劑作為顯影液,在曝光後藉由顯影液(溶劑)進行顯影。藉此,例如使用負型光阻劑膜之情形時,未曝光部分的光阻劑膜被除去,形成光阻劑膜的圖案。 顯影液(有機溶劑)的例示可列舉例如:乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸戊酯、乙酸異戊酯、甲氧基乙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單丙醚乙酸酯、乙二醇單丁醚乙酸酯、乙二醇單苯醚乙酸酯、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單丙醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單苯醚乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、乙酸2-甲氧基丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸4-甲氧基丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、乙酸3-乙基-3-甲氧基丁酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、乙酸2-乙氧基丁酯、乙酸4-乙氧基丁酯、乙酸4-丙氧基丁酯、乙酸2-甲氧基戊酯、乙酸3-甲氧基戊酯、乙酸4-甲氧基戊酯、乙酸2-甲基-3-甲氧基戊酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基戊酯、乙酸3-甲基-4-甲氧基戊酯、乙酸4-甲基-4-甲氧基戊酯、丙二醇二乙酸酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丁酯、甲酸丙酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、乳酸丙酯、碳酸乙酯、碳酸丙酯、碳酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、丙酮酸丁酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸異丙酯、2-羥基丙酸甲酯、2-羥基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯等。而且,此等顯影液中亦可加入界面活性劑等。顯影條件係從溫度5℃~50℃、時間10秒鐘~600秒鐘中適宜選擇。
例如,將如此形成之光阻膜(上層)的圖案作為保護膜來進行表面改質層之除去,接著,將經圖案化之光阻膜及經圖案化之表面改質層作為保護膜來對基板進行加工。
將光阻膜(上層)的圖案作為保護膜所進行之表面改質層之除去(圖案化)例如係藉由乾蝕刻進行,可使用:四氟甲烷(CF 4)、全氟環丁烷(C 4F 8)、全氟丙烷(C 3F 8)、三氟甲烷、一氧化碳、氬、氧、氮、六氟化硫、二氟甲烷、三氟化氮、三氟化氯、氯、三氯硼烷、及二氯硼烷等氣體。 又,表面改質層之乾蝕刻理想係使用鹵素系氣體。由鹵素系氣體進行之乾蝕刻中,基本上由有機物質所成之光阻膜(光阻劑膜)不易被除去。相對於此,含有大量矽原子之表面改質層會迅速地被鹵素系氣體除去。因此,可抑制該表面改質層之乾蝕刻所伴隨之光阻劑膜的膜厚減少。並且,其結果,光阻劑膜能以薄膜型態使用。因此,表面改質層之乾蝕刻理想係由氟系氣體進行,氟系氣體可列舉例如:四氟甲烷(CF 4)、全氟環丁烷(C 4F 8)、全氟丙烷(C 3F 8)、三氟甲烷、二氟甲烷(CH 2F 2)等,但不限於此等。
經圖案化之表面改質層作為保護膜所進行之(半導體)基板之加工(圖案化)理想係藉由氟系氣體之乾蝕刻進行。 氟系氣體可列舉例如:四氟甲烷(CF 4)、全氟環丁烷(C 4F 8)、全氟丙烷(C 3F 8)、三氟甲烷、及二氟甲烷(CH 2F 2)等。
在基板之加工(圖案化)後,可進行表面改質層之除去。表面改質層之除去係可藉由乾蝕刻或濕蝕刻來實施。 表面改質層之乾蝕刻,如圖案化中所列舉,理想係由氟系氣體進行,可列舉例如:四氟甲烷(CF 4)、全氟環丁烷(C 4F 8)、全氟丙烷(C 3F 8)、三氟甲烷、二氟甲烷(CH 2F 2)等,但不限於此等。 表面改質層之濕蝕刻中所使用之藥液可列舉:稀氫氟酸(氫氟酸)、緩衝氫氟酸(HF與NH 4F的混合溶液)、含有鹽酸及過氧化氫之水溶液(SC-2藥液)、含有硫酸及過氧化氫之水溶液(SPM藥液)、含有氫氟酸及過氧化氫之水溶液(FPM藥液)、及含有氨及過氧化氫之水溶液(SC-1藥液)等鹼性溶液。此外,鹼性溶液除了前述將氨與過氧化氫水及水混合而得之氨過水(SC-1藥液)之外,亦可列舉含有1~99質量%以下物質之水溶液:氨、四甲基氫氧化銨(TMAH)、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、氫氧化膽鹼、苄基三甲基氫氧化銨、苄基三乙基氫氧化銨、DBU(二氮雜雙環十一烯)、DBN(二氮雜雙環壬烯)、羥胺、1-丁基-1-甲基氫氧化吡咯烷鎓、1-丙基-1-甲基氫氧化吡咯烷鎓、1-丁基-1-甲基氫氧化哌啶鎓、1-丙基-1-甲基氫氧化哌啶鎓、氫氧化甲哌鎓(mepiquat hydroxide)、三甲基氫氧化鋶、聯胺類、乙二胺類、或胍。此等藥液亦可混合使用。 [實施例]
以下將列舉合成例及實施例來更具體說明本發明,但本發明不僅限於下述實施例。
又,實施例中,用於樣品物性分析之裝置及條件如下。 (1)分子量測定 本發明中所使用之聚矽氧烷的分子量係藉由GPC分析以聚苯乙烯換算所獲得之分子量。 GPC測定條件係如下進行:GPC裝置(商品名HLC-8220GPC,東曹股份有限公司製),GPC管柱(商品名Shodex(註冊商標)KF803L、KF802、KF801,昭和電工股份有限公司製),管柱溫度為40℃,溶離液(溶出溶劑)為四氫呋喃,流量(流速)為1.0mL/min,標準樣品使用聚苯乙烯(昭和電工股份有限公司製)。 (2) 1H-NMR 使用JEOL製核磁共振裝置 1H-NMR(400MHz),溶劑使用d6-Acetone進行評價。 (3)膜厚測定 材料膜厚係使用橢圓式膜厚測定裝置RE-3100(斯庫林製)測定。 表面改質層前驅物的膜厚係如下測定。事先測定形成於基板上之SiO 2氧化膜的膜厚之後,塗布表面改質劑,在形成表面改質層前驅物後測定膜厚,將其差值作為表面改質層前驅物的膜厚。 表面改質層的膜厚係如下測定。事先測定形成於基板上之SiO 2氧化膜的膜厚之後,在塗布表面改質劑且薄膜化後測定膜厚,將其差值作為表面改質層的膜厚。
[1]單體之合成 (單體合成例A) 在200ml三口燒瓶中放入胺基丙基三甲氧基矽烷6.85g、三乙胺4.25g、及氯仿30g並攪拌。隨後,在室溫下滴加樟腦磺醯氯9.58g,再於室溫下攪拌12小時。反應後,將溶液過濾,在濾液中加入水並進行分液。隨後,在用硫酸鈉對有機層進行乾燥及過濾之後,減壓除去溶劑,藉此以收率37%獲得目標化合物(1)。 1H-NMR (400MHz): 0.69ppm (t, 2H), 0.88ppm (s, 3H), 1.01ppm (s, 3H), 1.38ppm (m, 1H), 1.69ppm (m, 2H), 1.87ppm (m, 2H), 1.98ppm (m, 1H), 2.10ppm (m, 1H), 2.22ppm (t, 1H), 2.34ppm (d, 1H), 2.87ppm (d, 1H), 3.07ppm (m, 2H), 3.34ppm (d, 1H), 3.50ppm (s, 9H), 5.36ppm (s, 1H)
化合物(1) [化28] Me表示甲基。
(單體合成例B) 在200ml三口燒瓶中放入N-甲基胺基丙基三甲氧基矽烷11.85g、三乙胺6.83g、及氯仿45g並攪拌。隨後,在室溫下滴加4-(三氟甲基)苯磺醯氯15.00g,再於室溫下攪拌12小時。反應後,將溶液過濾,在濾液中加入水並進行分液。隨後,在用硫酸鈉對有機層進行乾燥及過濾之後,減壓除去溶劑,藉此以收率66%獲得目標化合物(2)。 1H-NMR (400MHz): 0.53ppm (t, 2H), 1.51ppm (m, 2H), 2.70ppm (s, 3H), 2.97ppm (t, 2H), 3.45ppm (s, 9H), 7.66ppm (d, 2H), 7.72ppm (d, 2H)
化合物(2) [化29] Me表示甲基。
[2]聚合物(水解縮合物)之合成 各合成中所使用之化合物(1)~(13)如下所示。 [化30] [化31] Me表示甲基。Et表示乙基。
(合成例1) 在100mL燒瓶中放入化合物(1)1.97g及1-乙氧基-2-丙醇2.95g並攪拌,一邊用磁攪拌器攪拌所獲得之溶液,一邊向其中滴加0.1mol/L硝酸水溶液0.63g。 滴加後,將燒瓶移至已調整為120℃之油浴中,使其反應20小時。隨後,將反應溶液冷卻至室溫,向此反應溶液中加入1-乙氧基-2-丙醇10g,再於減壓下餾除水及硝酸、以及反應副生成物之甲醇,以1-乙氧基-2-丙醇作為溶劑,獲得含有由下述式表示之結構之聚合物(水解縮合物)的濃縮液。又,所獲得之濃縮液的固體成分濃度在以150℃加熱之情形時以固體殘留物換算為超過20質量%。 [化32]
(合成例2) 在100mL燒瓶中放入化合物(2)2.01g及1-乙氧基-2-丙醇3.01g並攪拌,一邊用磁攪拌器攪拌所獲得之溶液,一邊向其中滴加0.1mol/L硝酸水溶液0.63g。 滴加後,將燒瓶移至已調整為120℃之油浴中,使其反應20小時。隨後,將反應溶液冷卻至室溫,向此反應溶液中加入1-乙氧基-2-丙醇10g,再於減壓下餾除水及硝酸、以及反應副生成物之甲醇,以1-乙氧基-2-丙醇作為溶劑,獲得含有由下述式表示之結構之聚合物(水解縮合物)的濃縮液。又,所獲得之濃縮液的固體成分濃度在以150℃加熱之情形時以固體殘留物換算為超過20質量%。 [化33]
(合成例3) 在100mL燒瓶中放入化合物(3)5.42g及1-乙氧基-2-丙醇8.13g並攪拌,一邊用磁攪拌器攪拌所獲得之溶液,一邊向其中滴加0.1mol/L硝酸水溶液1.89g。 滴加後,將燒瓶移至已調整為120℃之油浴中,使其反應20小時。隨後,將反應溶液冷卻至室溫,向此反應溶液中加入1-乙氧基-2-丙醇10g,再於減壓下餾除水及硝酸、以及反應副生成物之乙醇,以1-乙氧基-2-丙醇作為溶劑,獲得含有由下述式表示之結構之聚合物(水解縮合物)的濃縮液。又,所獲得之濃縮液的固體成分濃度在以150℃加熱之情形時以固體殘留物換算為超過20質量%。 [化34]
(合成例4) 在100mL燒瓶中放入化合物(4)3.92g及1-乙氧基-2-丙醇3.64g並攪拌,一邊用磁攪拌器攪拌所獲得之溶液,一邊向其中滴加0.1mol/L硝酸水溶液0.51g。 滴加後,將燒瓶移至已調整為120℃之油浴中,使其反應20小時。隨後,將反應溶液冷卻至室溫,向此反應溶液中加入1-乙氧基-2-丙醇10g,再於減壓下餾除水及硝酸、以及反應副生成物之乙醇,以1-乙氧基-2-丙醇作為溶劑,獲得含有由下述式表示之結構之聚合物(水解縮合物)的濃縮液。又,所獲得之濃縮液的固體成分濃度在以150℃加熱之情形時以固體殘留物換算為超過20質量%。 [化35] Me表示甲基。
(合成例5) 在100mL燒瓶中放入化合物(5)3.26g及1-乙氧基-2-丙醇4.89g並攪拌,一邊用磁攪拌器攪拌所獲得之溶液,一邊向其中滴加0.1mol/L硝酸水溶液1.86g。 滴加後,將燒瓶移至已調整為60℃之油浴中,使其反應20小時。隨後,將反應溶液冷卻至室溫,向此反應溶液中加入1-乙氧基-2-丙醇10g,再於減壓下餾除水及硝酸、以及反應副生成物之甲醇,以1-乙氧基-2-丙醇作為溶劑,獲得含有由下述式表示之結構之聚合物(水解縮合物)的濃縮液。又,所獲得之濃縮液的固體成分濃度在以150℃加熱之情形時以固體殘留物換算為超過20質量%。 [化36]
(合成例6) 在100mL燒瓶中放入化合物(6)3.52g及1-乙氧基-2-丙醇5.28g並攪拌,一邊用磁攪拌器攪拌所獲得之溶液,一邊向其中滴加0.1mol/L硝酸水溶液1.20g。 滴加後,將燒瓶移至已調整為60℃之油浴中,使其反應20小時。隨後,將反應溶液冷卻至室溫,向此反應溶液中加入1-乙氧基-2-丙醇12g,再於減壓下餾除水及硝酸、以及反應副生成物之甲醇,以1-乙氧基-2-丙醇作為溶劑,獲得含有由下述式表示之結構之聚合物(水解縮合物)的濃縮液。又,所獲得之濃縮液的固體成分濃度在以150℃加熱之情形時以固體殘留物換算為超過20質量%。 [化37]
(合成例7) 在100mL燒瓶中放入化合物(7)3.41g及1-乙氧基-2-丙醇5.11g並攪拌,一邊用磁攪拌器攪拌所獲得之溶液,一邊向其中滴加0.1mol/L硝酸水溶液1.48g。 滴加後,將燒瓶移至已調整為60℃之油浴中,使其反應20小時。隨後,將反應溶液冷卻至室溫,向此反應溶液中加入1-乙氧基-2-丙醇9g,再於減壓下餾除水及硝酸、以及反應副生成物之乙醇,以1-乙氧基-2-丙醇作為溶劑,獲得含有由下述式表示之結構之聚合物(水解縮合物)的濃縮液。又,所獲得之濃縮液的固體成分濃度在以150℃加熱之情形時以固體殘留物換算為超過20質量%。 [化38]
(合成例8) 在100mL燒瓶中放入化合物(8)2.21g及1-乙氧基-2-丙醇3.32g並攪拌,一邊用磁攪拌器攪拌所獲得之溶液,一邊向其中滴加水0.76g。 滴加後,將燒瓶移至已調整為60℃之油浴中,使其反應20小時。隨後,將反應溶液冷卻至室溫,向此反應溶液中加入1-乙氧基-2-丙醇10g,再於減壓下餾除水及反應副生成物之乙醇,以1-乙氧基-2-丙醇作為溶劑,獲得含有由下述式表示之結構之聚合物(水解縮合物)的濃縮液。又,所獲得之濃縮液的固體成分濃度在以150℃加熱之情形時以固體殘留物換算為超過20質量%。 [化39]
(合成例9) 在100mL燒瓶中放入化合物(9)3.45g及1-乙氧基-2-丙醇5.18g並攪拌,一邊用磁攪拌器攪拌所獲得之溶液,一邊向其中滴加0.1mol/L硝酸水溶液1.37g。 滴加後,將燒瓶移至已調整為60℃之油浴中,使其反應20小時。隨後,將反應溶液冷卻至室溫,向此反應溶液中加入1-乙氧基-2-丙醇9g,再於減壓下餾除水及硝酸、以及反應副生成物之乙醇,以1-乙氧基-2-丙醇作為溶劑,獲得含有由下述式表示之結構之聚合物(水解縮合物)的濃縮液。又,所獲得之濃縮液的固體成分濃度在以150℃加熱之情形時以固體殘留物換算為超過20質量%。 [化40]
(合成例10) 在100mL燒瓶中放入化合物(10)3.41g及1-乙氧基-2-丙醇5.12g並攪拌,一邊用磁攪拌器攪拌所獲得之溶液,一邊向其中滴加0.1mol/L硝酸水溶液1.47g。 滴加後,將燒瓶移至已調整為60℃之油浴中,使其反應20小時。隨後,將反應溶液冷卻至室溫,向此反應溶液中加入1-乙氧基-2-丙醇9g,再於減壓下餾除水及硝酸、以及反應副生成物之乙醇,以1-乙氧基-2-丙醇作為溶劑,獲得含有由下述式表示之結構之聚合物(水解縮合物)的濃縮液。又,所獲得之濃縮液的固體成分濃度在以150℃加熱之情形時以固體殘留物換算為超過20質量%。 [化41]
(合成例11) 在100mL燒瓶中放入化合物(11)3.43g及1-乙氧基-2-丙醇5.14g並攪拌,一邊用磁攪拌器攪拌所獲得之溶液,一邊向其中滴加0.1mol/L硝酸水溶液1.43g。 滴加後,將燒瓶移至已調整為60℃之油浴中,使其反應20小時。隨後,將反應溶液冷卻至室溫,向此反應溶液中加入1-乙氧基-2-丙醇9g,再於減壓下餾除水及硝酸、以及反應副生成物之乙醇,以1-乙氧基-2-丙醇作為溶劑,獲得含有由下述式表示之結構之聚合物(水解縮合物)的濃縮液。又,所獲得之濃縮液的固體成分濃度在以150℃加熱之情形時以固體殘留物換算為超過20質量%。 [化42]
(合成例12) 在100mL燒瓶中放入化合物(12)6.94g及1-乙氧基-2-丙醇10.40g並攪拌,一邊用磁攪拌器攪拌所獲得之溶液,一邊向其中滴加水3.15g。 滴加後,將燒瓶移至已調整為60℃之油浴中,使其反應20小時。隨後,將反應溶液冷卻至室溫,向此反應溶液中加入1-乙氧基-2-丙醇20g,再於減壓下餾除水及反應副生成物之甲醇,以1-乙氧基-2-丙醇作為溶劑,獲得含有由下述式表示之結構之聚合物(水解縮合物)的濃縮液。又,所獲得之濃縮液的固體成分濃度在以150℃加熱之情形時以固體殘留物換算為超過20質量%。 [化43]
(合成例13) 在100mL燒瓶中放入化合物(13)1.31g及1-乙氧基-2-丙醇1.96g並攪拌,一邊用磁攪拌器攪拌所獲得之溶液,一邊向其中滴加水0.63g。 滴加後,將燒瓶移至已調整為60℃之油浴中,使其反應20小時。隨後,將反應溶液冷卻至室溫,向此反應溶液中加入1-乙氧基-2-丙醇10g,再於減壓下餾除水及反應副生成物之乙醇,以1-乙氧基-2-丙醇作為溶劑,獲得含有由下述式表示之結構之聚合物(水解縮合物)的濃縮液。又,所獲得之濃縮液的固體成分濃度在以150℃加熱之情形時以固體殘留物換算為超過20質量%。 [化44]
(比較合成例1) 在300mL燒瓶中放入化合物(14)32.20g及1-乙氧基-2-丙醇48.3g並攪拌,一邊用磁攪拌器攪拌所獲得之溶液,一邊向其中滴加0.1mol/L硝酸水溶液19.5g。 滴加後,將燒瓶移至已調整為60℃之油浴中,使其反應20小時。隨後,將反應溶液冷卻至室溫,向此反應溶液中加入1-乙氧基-2-丙醇50g,再於減壓下餾除水及硝酸、以及反應副生成物之乙醇,以1-乙氧基-2-丙醇作為溶劑,獲得聚合物(水解縮合物)的濃縮液。又,所獲得之濃縮液的固體成分濃度在以150℃加熱之情形時以固體殘留物換算為超過20質量%。
[3]表面改質劑(塗布液)之調製 對上述合成例中所獲得之聚合物(水解縮合物)以表1所示之比例混合添加劑及溶劑,用0.02μm聚乙烯製過濾器過濾,藉此各自調製表面改質劑(塗布液)。又,表1中,組成物一欄中所記載之各合成例的2質量份係意指水解縮合物為2質量份。此外,表1中,MA意指馬來酸,TPSNO3意指三苯基鋶硝酸鹽,PTSA意指對甲苯磺酸,PGEE意指丙二醇單乙醚,PGME意指丙二醇單甲醚。
[表1]
聚合物 添加劑1 添加劑2 添加劑3 溶劑
塗布液1 種類 合成例1 MA TPSNO3 - PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 92 8
塗布液2 種類 合成例2 MA TPSNO3 - PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 92 8
塗布液3 種類 合成例3 MA TPSNO3 - PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 92 8
塗布液4 種類 合成例4 MA TPSNO3 - PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 92 8
塗布液5 種類 合成例5 MA TPSNO3 - PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 92 8
塗布液6 種類 合成例6 MA TPSNO3 - PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 92 8
塗布液7 種類 合成例7 MA TPSNO3 - PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 92 8
塗布液8 種類 合成例8 MA TPSNO3 - PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 92 8
塗布液9 種類 合成例9 MA TPSNO3 - PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 92 8
塗布液10 種類 合成例10 MA TPSNO3 - PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 92 8
塗布液11 種類 合成例11 MA TPSNO3 - PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 92 8
塗布液12 種類 合成例12 MA TPSNO3 - PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 92 8
塗布液13 種類 合成例12 MA TPSNO3 PTSA PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 1.65 92 8
塗布液14 種類 合成例12 MA TPSNO3 山梨酸 PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 1.08 92 8
塗布液15 種類 合成例12 MA TPSNO3 甲基丙烯酸 PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 0.83 92 8
塗布液16 種類 合成例13 MA TPSNO3 - PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 92 8
比較塗布液1 種類 比較合成例1 MA TPSNO3 - PGEE PGME
(質量份) 2 0.02 0.01 92 8
[4]薄膜化評價 使用旋轉器將塗布液1~16及比較塗布液1各自塗布於矽晶圓上,在加熱板上以表2所示之燒成溫度加熱60秒鐘,形成表面改質層前驅物。隨後,在表面改質層前驅物上塗布丙二醇單甲醚/丙二醇單甲醚乙酸酯的混合溶劑(7/3(V/V)),靜置60秒鐘。隨後,旋轉晶圓以甩掉溶劑,以100度烘烤30秒鐘使其乾燥。隨後,測定所獲得之表面改質層的膜厚,可薄膜化至30Å以下之情形評為「良好」,未達30Å以下之情形評為「不良」。結果示於表2。
[表2]
No. 塗布液 燒成溫度(℃) 薄膜化評價
實施例1 塗布液1 160 良好
實施例2 塗布液2 215 良好
實施例3 塗布液3 215 良好
實施例4 塗布液4 180 良好
實施例5 塗布液5 180 良好
實施例6 塗布液6 120 良好
實施例7 塗布液7 180 良好
實施例8 塗布液8 180 良好
實施例9 塗布液9 160 良好
實施例10 塗布液10 215 良好
實施例11 塗布液11 180 良好
實施例12 塗布液12 100 良好
實施例13 塗布液13 160 良好
實施例14 塗布液14 100 良好
實施例15 塗布液15 100 良好
實施例16 塗布液16 100 良好
比較例1 比較塗布液1 215 不良
[5]表面改質評價 使用旋轉器將塗布液1~16及比較塗布液1各自塗布於Bare-Si(裸矽)上,在加熱板上以表3所示之燒成溫度加熱60秒鐘,形成表面改質層前驅物。隨後,在表面改質層前驅物上塗布丙二醇單甲醚/丙二醇單甲醚乙酸酯的混合溶劑(7/3(V/V))之後,旋轉乾燥。測定所獲得之表面改質層的水接觸角,評價基板表面是否已改質。水接觸角之測定係使用全自動接觸角計DM-701(協和界面科學股份有限公司製),附著上液量3μL液體之後,靜止5秒鐘後再進行測定。由於Bare-Si的水接觸角為20度以下,因此水接觸角未滿30度之情形則判斷未表面改質,並評為「不良」。另一方面,水接觸角為30度以上之情形則因表面改質劑的部分結構而疎水化,即判斷已表面改質,並評為「良好」。所獲得之評價結果示於表3。
[表3]
No. 塗布液 燒成溫度(℃) 表面改質評價
實施例17 塗布液1 160 良好
實施例18 塗布液2 215 良好
實施例19 塗布液3 215 良好
實施例20 塗布液4 180 良好
實施例21 塗布液5 180 良好
實施例22 塗布液6 120 良好
實施例23 塗布液7 180 良好
實施例24 塗布液8 180 良好
實施例25 塗布液9 160 良好
實施例26 塗布液10 215 良好
實施例27 塗布液11 180 良好
實施例28 塗布液12 100 良好
實施例29 塗布液13 160 良好
實施例30 塗布液14 100 良好
實施例31 塗布液15 100 良好
實施例32 塗布液16 100 良好
比較例2 比較塗布液1 215 不良
[6]使用金屬光阻之EUV圖案化評價 [6-1]圖案形狀之評價 使用旋轉器將塗布液1、3~16及比較塗布液1各自塗布於矽晶圓上,在加熱板上以表4所示之燒成溫度加熱60秒鐘,形成表面改質層前驅物。隨後,在表面改質層前驅物上塗布丙二醇單甲醚/丙二醇單甲醚乙酸酯的混合溶劑(7/3(V/V))之後,旋轉乾燥。隨後,在所獲得之表面改質層上塗布金屬光阻(金屬氧化物光阻)溶液,以100℃加熱60秒鐘,藉此形成金屬光阻膜。隨後,使用ASML製EUV曝光裝置(NXE3400),在NA=0.33、σ=0.595/0.817條件下實施曝光。 曝光後,以180℃進行曝光後加熱(PEB)60秒鐘,在冷卻板上冷卻至室溫,用有機溶劑顯影液進行顯影及清洗處理。隨後,以250℃進行加熱60秒鐘,形成光阻圖案。所獲得之圖案中,實施14nm線/28nm間距(線/間距(L/S)=1/1)之圖案觀察,圖案部未發現針孔及間距部未發現殘渣之狀態評為「良好」,圖案部發現針孔等圖案缺陷之狀態評為「不良」。評價結果示於表4。
[6-2]曝光敏感度之評價 上述[6-1]EUV圖案化評價中,以形成14nm線/28nm間距(線/間距(L/S)=1/1)之曝光量作為最佳曝光量,實施曝光敏感度之評價。當將使用比較塗布液1時的最佳曝光量設為100%之情形時,最佳曝光量減少2%以上之情形、即曝光敏感度提升之情形評為「良好」。此外,被評為「良好」之樣品中,最佳曝光量的減少率為20%以上之情形、即發現曝光敏感度進一步提升之情形評為「非常良好」。評價結果示於表4。
[表4]
No. 塗布液 燒成溫度(℃) 圖案形狀 曝光敏感度
實施例33 塗布液6 120 良好 良好
實施例34 塗布液10 215 良好 良好
實施例35 塗布液13 160 良好 良好
實施例36 塗布液1 160 良好 非常良好
實施例37 塗布液3 215 良好 非常良好
實施例38 塗布液4 180 良好 非常良好
實施例39 塗布液5 180 良好 非常良好
實施例40 塗布液7 180 良好 非常良好
實施例41 塗布液8 180 良好 非常良好
實施例42 塗布液9 160 良好 非常良好
實施例43 塗布液11 180 良好 非常良好
實施例44 塗布液12 100 良好 非常良好
實施例45 塗布液14 100 良好 非常良好
實施例46 塗布液15 100 良好 非常良好
實施例47 塗布液16 100 良好 非常良好
比較例3 比較塗布液1 215 不良 基準(100%)

Claims (22)

  1. 一種具有表面改質層及半導體基板之積層體之製造方法,其係包含: 第一步驟,在將含有具有具氮原子之有機基之聚矽氧烷(A)及溶劑(B)之表面改質劑塗布於該半導體基板上之後,進行燒成,獲得表面改質層前驅物;以及 第二步驟,藉由使該表面改質層前驅物與薄化液(X)接觸,使該表面改質層前驅物變薄,獲得膜厚5nm以下的該表面改質層。
  2. 如請求項1所述之積層體之製造方法,其中,該氮原子為以下任一種氮原子:構成醯胺鍵之氮原子(N 1);構成磺醯胺鍵之氮原子(N 2);構成胍結構之氮原子(N 3);及該N 1~該N 3以外的氮原子且與至少一個碳原子鍵結、並且該鍵結為單鍵之氮原子(N 4)。
  3. 如請求項1所述之積層體之製造方法,其中,該具氮原子之有機基係與矽原子鍵結之基團,且係由下述式(Z1)~式(Z4)中任一個表示之一價基團; [化1] (式(Z1)~(Z4)中,R a各自獨立表示單鍵、或碳原子數1~6的二價基團; R b各自獨立表示氫原子、或碳原子數1~6的一價基團; R c1~R c3各自獨立表示碳原子數1~20的一價基團; X表示單鍵、-O-、或-N(R e)-(R e表示氫原子、或碳原子數1~6的一價基團);當X為-N(R e)-時,R e與R c2可一同形成碳原子數5~7的環結構; R d各自獨立表示氫原子、或碳原子數1~20的一價基團; n各自獨立表示0或正數;HX表示酸; *表示鍵結鍵)。
  4. 如請求項1所述之積層體之製造方法,其中,該聚矽氧烷係含有由下述式(A)表示之化合物之水解性矽烷的水解縮合物; [化2] (式(A)中,R 1係與矽原子鍵結之基團,彼此獨立表示具有氮原子之有機基; R 2係與矽原子鍵結之基團,彼此獨立表示可經取代之烷基、可經取代之芳基、可經取代之芳烷基、可經取代之鹵化烷基、可經取代之鹵化芳基、可經取代之鹵化芳烷基、可經取代之烷氧烷基、可經取代之烷氧芳基、可經取代之烷氧芳烷基、或是可經取代之烯基,或彼此獨立表示具有可開環之環氧基之有機基、具有丙烯醯基之有機基、具有甲基丙烯醯基之有機基、具有巰基之有機基、具有烷氧基之有機基、具有磺醯基之有機基、或是具有氰基之有機基、或此等兩種以上的組合; Y係與矽原子鍵結之基團或原子,彼此獨立表示烷氧基、芳烷氧基、醯氧基、或鹵素原子; a表示1~3的整數;b表示0~2的整數;a+b為1~3)。
  5. 如請求項4所述之積層體之製造方法,其中,該式(A)中之R 1係由下述式(Z1)~式(Z4)中任一個表示之一價基團; [化3] (式(Z1)~(Z4)中,R a各自獨立表示單鍵、或碳原子數1~6的二價基團; R b各自獨立表示氫原子、或碳原子數1~6的一價基團; R c1~R c3各自獨立表示碳原子數1~20的一價基團; X表示單鍵、-O-、或-N(R e)-(R e表示氫原子、或碳原子數1~6的一價基團);當X為-N(R e)-時,R e與R c2可一同形成碳原子數5~7的環結構; R d各自獨立表示氫原子、或碳原子數1~20的一價基團; n各自獨立表示0或正數;HX表示酸; *表示鍵結鍵)。
  6. 如請求項1所述之積層體之製造方法,其中,該溶劑(B)係含有選自具有羥基之羧酸、直鏈或環式烷基酮、環狀內酯、烷二醇單烷基醚、烷二醇單烷基醚的單羧酸酯、及烷二醇單烷基醚的烷氧基羧酸酯所成群中至少一種。
  7. 如請求項1所述之積層體之製造方法,其中,該薄化液(X)係含有有機溶劑及水中至少一種。
  8. 如請求項1所述之積層體之製造方法,其中,該表面改質劑係進一步含有硬化觸媒(C)。
  9. 如請求項1所述之積層體之製造方法,其中,該半導體基板係無機物或是有機物之基板、或具有無機物或是有機物之膜之基板。
  10. 如請求項9所述之積層體之製造方法,其中,該無機物係選自金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬氮氧化物、金屬碳氧化物、及金屬碳氮化物所成群中至少一種。
  11. 如請求項9所述之積層體之製造方法,其中,該有機物係選自非晶碳、石墨、富勒烯、碳奈米管、鑽石、類鑽碳、聚醯亞胺及此等經硼、氧、氮、磷、矽、硫、或鹵素摻雜或是部分取代之有機膜所成群中至少一種。
  12. 如請求項1所述之積層體之製造方法,其中,該積層體係進一步具有光阻下層膜。
  13. 如請求項1所述之積層體之製造方法,其中,該第二步驟係如下步驟:藉由將該薄化液(X)旋轉塗布於該表面改質層前驅物,使該表面改質層前驅物變薄,獲得膜厚5nm以下的表面改質層。
  14. 如請求項1所述之積層體之製造方法,其中,該積層體係用於EUV或電子束微影。
  15. 如請求項1所述之積層體之製造方法,其中,該積層體係用於使用含金屬之光阻膜之EUV微影。
  16. 一種半導體元件之製造方法,其係包含: 在藉由如請求項1至15中任一項所述之積層體之製造方法所獲得之積層體上,形成光阻膜之步驟;及 對該光阻膜進行曝光及顯影,獲得光阻圖案之步驟。
  17. 如請求項16所述之半導體元件之製造方法,其中,該光阻膜係含金屬之光阻膜。
  18. 一種積層體,其係具有半導體基板、以及使用表面改質劑形成之膜厚5nm以下的表面改質層,且該表面改質劑係含有具有具氮原子之有機基之聚矽氧烷(A)及溶劑(B)。
  19. 如請求項18所述之積層體,其係用於EUV或電子束微影。
  20. 如請求項18所述之積層體,其係用於使用含金屬之光阻膜之EUV微影。
  21. 一種表面改質劑,其係含有具有具氮原子之有機基之聚矽氧烷(A)及溶劑(B);且係 用於如請求項1至15中任一項所述之積層體之製造方法。
  22. 一種由下述式(T1)表示之化合物: [化4] (式(T1)中,Q表示碳原子數1~6的二價基團; R p表示氫原子、或碳原子數1~3的烷基; R q表示由下述式(R q-1)或式(R q-2)表示之一價基團; R s各自獨立表示碳原子數1~3的烷基); [化5] (式(R q-1)及式(R q-2)中,*各自表示鍵結鍵; 式(R q-2)中,R r表示碳原子數1~3的全氟烷基、二氟甲基、碘原子、OH基、或硝基)。
TW113150500A 2023-12-25 2024-12-24 積層體之製造方法、及半導體元件之製造方法 TW202542651A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023-217679 2023-12-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202542651A true TW202542651A (zh) 2025-11-01

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104081282B (zh) 使用溶剂显影用形成含硅抗蚀剂下层膜的组合物的半导体装置的制造方法
TWI877359B (zh) 光阻下層膜形成用組成物
TW202302724A (zh) 含矽之光阻下層膜形成用組成物
CN119487453A (zh) 叠层体的制造方法及半导体元件的制造方法
WO2021201167A1 (ja) 膜形成用組成物
CN116547343A (zh) 含有硅的抗蚀剂下层膜形成用组合物
TW202336532A (zh) 含添加劑之含矽之光阻下層膜形成組成物
TW202244134A (zh) 含矽之光阻下層膜形成用組成物
TW202315908A (zh) 含矽之光阻下層膜形成用組成物、使用該組成物之積層體、及半導體元件之製造方法
TW202542651A (zh) 積層體之製造方法、及半導體元件之製造方法
TW202248296A (zh) 含矽之光阻下層膜形成用組成物
CN116547781A (zh) 抗蚀剂下层膜形成用组合物
TWI906277B (zh) 膜形成用組成物
TWI902984B (zh) 阻劑下層膜形成用組成物
TW202532972A (zh) 含矽之下層膜形成用組成物
TW202445268A (zh) 具有碳—碳雙鍵之含矽之光阻下層膜形成用組成物
TW202445269A (zh) 含矽抗蝕劑底層膜形成用組成物
WO2025142834A1 (ja) 積層体の製造方法、及び半導体素子の製造方法
TW202424060A (zh) 含矽之光阻下層膜形成用組成物
TW202507419A (zh) 濕式可去除之含矽抗蝕下層膜形成組合物
TW202411781A (zh) 含有多官能磺酸之含矽之光阻下層膜形成用組成物
TW202438576A (zh) i射線微影用之含矽之光阻下層膜形成用組成物
TW202336101A (zh) 含矽之光阻下層膜形成用組成物、及含矽之光阻下層膜
TW202449029A (zh) 可濕式除去之含矽之光阻下層膜形成用組成物
TW202448688A (zh) 積層體、積層體之製造方法、及感光性表面改質劑