CN102124064A - 具有*基的含硅的抗蚀剂下层膜形成用组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物,其可形成可作为硬掩模使用、可作为防反射膜使用、与抗蚀剂膜不发生混合、比抗蚀剂膜干蚀刻速度大的抗蚀剂下层膜。提供了一种膜形成用组合物,含有具有基的硅烷化合物,该具有基的硅烷化合物是分子内具有基的水解性有机硅烷、其水解物或其水解缩合物。膜形成用组合物是光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。该组合物含有具有基的硅烷化合物和不具有基的硅烷化合物,在该硅烷化合物全体中具有基的硅烷化合物以小于1摩尔%、例如0.01~0.95摩尔%的比例存在。水解性有机硅烷以式(1)表示。还提供了将该抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布在半导体基板上并烘烤,从而得到的抗蚀剂下层膜。R1 aR2 bSi(R3)4-(a+b) 式(1)。
Description
技术领域
本发明涉及膜形成用组合物,其是在制造半导体装置时用于在基板和抗蚀剂(例如光致抗蚀剂、电子束抗蚀剂)之间形成抗蚀剂下层膜的组合物。更详细地说,涉及在制造半导体装置的光刻工序中用于形成光致抗蚀剂膜下层的抗蚀剂下层膜的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。此外,还涉及使用该抗蚀剂下层膜形成用组合物来形成在制造半导体装置时使用的抗蚀图案的形成方法。
背景技术
一直以来,人们在制造半导体装置时利用光刻工艺,使用光致抗蚀剂来进行半导体基板的微细加工。上述微细加工方法,是在硅晶片等半导体基板上形成光致抗蚀剂的薄膜,然后在光致抗蚀剂的薄膜上介由描绘成半导体装置的图案的掩模图案来照射紫外线等活性光线,再进行显影,并以获得的光致抗蚀剂图案作为保护膜来蚀刻处理基板,由此在基板表面形成与上述图案相对应的微细凸凹的加工方法。但近年来,随着半导体器件的高集成化不断发展,所使用的活性光线也存在从KrF准分子激光(波长248nm)向ArF准分子激光(波长193nm)转换的短波长化倾向。与此相伴,从半导体基板反射活性光线的影响已成为严重问题。因此,为了解决上述问题,广泛研究了在光致抗蚀剂膜与基板之间设置防反射膜(bottom anti-reflective coating)的方法。作为上述防反射膜,从使用的难易性等方面出发,针对由具有吸光基团的聚合物等形成的有机防反射膜进行了大量研究。可以列举出例如,在同一分子内具有作为交联反应基团的羟基和吸光基团的丙烯酸树脂型防反射膜、在同一分子内具有作为交联反应基团的羟基和吸光基团的酚醛清漆树脂型防反射膜等。
作对防反射膜要求的特性有:对光、放射线具有较大的吸光度;不与光致抗蚀剂发生混合(在光致抗蚀剂溶剂中不溶);在加热烘烤时不会有低分子物质从防反射膜向上层光致抗蚀剂膜扩散;与光致抗蚀剂相比,具有较大的干蚀刻速度等。
另外,近年来,为了解决随着半导体装置的图案规则的微细化而逐渐明显的布线延迟的问题,研究了使用铜作为布线材料,与此同时作为在半导体基板上形成布线的方法,研究了双镶嵌工艺。在该双镶嵌工艺中,对形成过孔、具有大的纵横比的基板形成防反射膜。因此,对于在该工艺中使用的防反射膜,要求其具有可将上述孔无缝隙地填充的埋入特性、或在基板表面上形成平坦膜那样的平坦化特性等。
此外,作为半导体基板和光致抗蚀剂之间的中间膜,已使用了作为含有硅、钛等金属元素的硬掩模被人们所知的膜(例如,参照专利文献1)。此种情况中,抗蚀剂膜和硬掩模,由于它们的构成成分区别大,所以通过干蚀刻来除去它们的速度大大依赖于干蚀刻使用的气体的种类。因而,可以通过选择适当的气体种类,在不使光致抗蚀剂膜的膜厚大幅减少的情况下,通过干蚀刻来除去硬掩模。
这样,在近年来的半导体装置的制造中,为了实现以防反射效果为代表的各种效果,逐渐作为半导体基板和光致抗蚀剂膜之间的中间膜配置了抗蚀剂下层膜。虽然一直在对抗蚀剂下层膜用的组合物进行研究,但由于其要求特性的多样性,所以仍然希望开发出抗蚀剂下层膜用的新材料。
例如,已知使用具有硅-硅键的化合物的组合物、和图案形成方法(例如,参照专利文献2)。
此外,还公开了含有异氰酸酯基或封闭异氰酸酯基的防反射膜形成用组合物(例如,参照专利文献3)。
此外,还公开了使用含有聚有机硅烷的树脂的硬掩模材料(例如专利文献4、专利文献5)。
还公开了含有聚硅氧烷、溶剂和环状碱性化合物的二氧化硅系被膜形成用组合物(例如专利文献6、专利文献7)。
专利文献1:日本特开平11-258813号公报
专利文献2:日本特开平10-209134号公报
专利文献3:国际公开第2000/001752号小册子
专利文献4:日本特开2001-93824号公报
专利文献5:日本特开2005-70776号公报
专利文献6:日本特开2007-081133号公报
专利文献7:国际公开第2006/093057号小册子
发明内容
本发明的目的在于提供膜形成用组合物。更详细地说,目的在于提供可以在制造半导体装置时使用的光刻用抗蚀剂下层膜和用于形成该下层膜的组合物。此外,还在于提供用于形成可以作为硬掩模使用的抗蚀剂下层膜的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。此外,还在于提供用于形成可作为反射防止膜使用的抗蚀剂下层膜的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。此外,还在于提供不与抗蚀剂发生混合,干蚀刻速度大于抗蚀剂膜的光刻用抗蚀剂下层膜和用于形成该下层膜的抗蚀剂下层膜形成用组合物。
而且,还提供使用该光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物来形成在制造半导体装置时使用的抗蚀图案的方法。
作为观点5是如观点1~4的任一项所述的组合物,水解性有机硅烷以式(1)表示:
R1 aR2 bSi(R3)4-(a+b) 式(1)
式中,R1表示基或含有基的有机基团,且R1通过Si-N键、Si-P键、Si-S键或Si-C键与硅原子结合,R2表示烷基、芳基、卤代烷基、卤代芳基、链烯基或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基或氰基的有机基团,且R2通过Si-C键与硅原子结合,R3表示烷氧基、酰氧基或卤素,a是整数1或2,b是整数0或1,a+b等于整数1或2。
作为观点9是如观点7所述的组合物,上述环状铵基是式(2)所示的芳族杂环式铵基或式(5)所示的脂肪族杂环式铵基,
式中,A1、A2、A3和A4分别表示式(3)、式(4)或式(4’)所示的基团,且A1~A4中的至少一个表示式(4)所示的基团,取代基R4分别表示烷基、芳基、芳烷基、链烯基、羟基或由它们组合而成的基团,R4可以彼此形成环,n1是1~8的整数,m1是整数0或1,m2是0、或是1至单环或多环上的最大可取代数之间的整数,
式中,R0分别表示单键、氢原子、烷基、芳基、芳烷基或链烯基,
式中,R0分别表示单键、氢原子、烷基、芳基、芳烷基或链烯基,
式中,A5、A6、A7和A8分别表示式(6)、式(7)或式(7’)所示基团,且A5~A8中的至少一个表示式(7)所示的基团,取代基R5分别表示烷基、芳基、芳烷基、链烯基、羟基或由它们组合而成的基团,R5可以彼此形成环,n2是1~8的整数,m3是0或1的整数,m4是0、或是1至单环或多环上的最大可取代数之间的整数,
式中,R0分别表示单键、氢原子、烷基、芳基、芳烷基或链烯基,
式中,R0分别表示单键、氢原子、烷基、芳基、芳烷基或链烯基。
作为观点10是如观点7所述的组合物,上述链状铵基是式(8)所示的链状铵基,
式中,R0分别表示氢原子、烷基、芳基、芳烷基或链烯基。
作为观点11是如观点3或4所述的组合物,含有观点5中记载的式(1)所示的水解性有机硅烷和选自式(9)和式(10)所示的化合物中的至少1种有机硅化合物的组合、它们的水解物或它们的水解缩合物,
R6 aSi(R7)4-a 式(9)
式中,R6表示烷基、芳基、卤代烷基、卤代芳基、链烯基或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基或氰基的有机基团,且R6通过Si-C键与硅原子结合,R7表示烷氧基、酰氧基或卤素,a是0~3的整数,
〔R8 cSi(R9)3-c〕2Yb 式(10)
式中,R8表示通过Si-C键与硅原子结合的烷基,R9表示烷氧基、酰氧基或卤素,Y表示亚烷基或亚芳基,b是整数0或1,c是整数0或1。
作为观点12是如观点11所述的组合物,含有观点5中记载的式(1)所示的水解性有机硅烷的水解缩合物,或含有由观点5中记载的式(1)所示的水解性有机硅烷和观点11中记载的式(9)所示的有机硅化合物的组合形成的水解缩合物。
作为观点13是如观点1~12的任一项所述的组合物,还含有作为水解催化剂的酸。
作为观点14是如观点1~13的任一项所述的组合物,还含有水。
作为观点15是一种抗蚀剂下层膜,是通过将观点1~14的任一项所述的组合物涂布在半导体基板上并烘烤而成的。
作为观点16是一种在制造半导体装置时使用的抗蚀图案的形成方法,包含以下工序:
将观点1~14的任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布在半导体基板上,然后烘烤,从而形成抗蚀剂下层膜的工序;
在上述抗蚀剂下层膜上涂布抗蚀剂组合物,从而形成抗蚀剂膜的工序;
使上述抗蚀剂膜曝光的工序;
使曝光后的抗蚀剂膜显影,从而得到抗蚀图案的工序;
依照抗蚀图案来蚀刻上述抗蚀剂下层膜的工序;以及
依照已图案化的上述抗蚀剂下层膜来加工上述半导体基板的工序。
作为观点17是一种在制造半导体装置时使用的抗蚀图案的形成方法,包含以下工序:
在半导体基板上形成下层有机膜的工序;
在下层有机膜上涂布观点1~14的任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,然后烘烤,从而形成抗蚀剂下层膜的工序;以及
在上述抗蚀剂下层膜上涂布抗蚀剂组合物,从而形成抗蚀剂膜的工序;
使上述抗蚀剂膜曝光的工序;
使曝光后的抗蚀剂膜显影,从而得到抗蚀图案的工序;
依照抗蚀图案来蚀刻上述抗蚀剂下层膜的工序;
依照已图案化的抗蚀剂下层膜来蚀刻上述下层有机膜的工序,以及
依照已图案化的上述下层有机膜来加工上述半导体基板的工序。
本发明中,使用涂布法在基板上形成抗蚀剂下层膜,或使用涂布法介由基板上的下层有机膜在该下层有机膜上形成抗蚀剂下层膜,再在该抗蚀剂下层膜上形成抗蚀剂膜(例如,光致抗蚀剂膜、电子束抗蚀剂膜)。并且通过曝光和显影来形成抗蚀图案,并使用该抗蚀图案来对抗蚀剂下层膜进行干蚀刻,进行图案的转印,再介由该图案来加工基板,或介由该图案来蚀刻基板上的下层有机膜,从而转印图案,并介由该下层有机膜的图案来加工基板。
此外,不仅为了形成细微图案,而且为了防止图案倒塌,人们往往使抗蚀剂膜厚变薄。由于抗蚀剂的薄膜化,在进行干蚀刻以将图案转印给在抗蚀剂膜的下层存在的膜时,如果下层膜的蚀刻速度不比上层膜快,则不能转印图案。本发明中,在基板上介由下层有机膜、或不介由下层有机膜,在其上覆盖本发明的抗蚀剂下层膜(含有无机系硅系化合物),再在抗蚀剂下层膜上依次覆盖抗蚀剂膜(有机抗蚀剂膜)。对于有机系成分的膜和无机系成分的膜而言,可以通过选择蚀刻气体使得它们的干蚀刻速度大大不同,有机系成分的膜在使用氧气系气体时干蚀刻速度快,无机系成分的膜在使用含有卤素的气体时干蚀刻速度快。
例如,先形成抗蚀图案,使用含卤素的气体对在抗蚀图案的下层存在的本发明的抗蚀剂下层膜进行干蚀刻,以将图案转印给抗蚀剂下层膜,再借助在该抗蚀剂下层膜上转印的图案、使用含卤素的气体进行基板加工。或者,使用转印有图案的抗蚀剂下层膜,使用氧气系气体对抗蚀剂下层膜下层的下层有机膜进行干蚀刻,将图案转印给下层有机膜,再借助该下层有机膜上转印的图案,使用含卤素的气体加工基板。
本发明中的该抗蚀剂下层膜具有作为硬掩模的作用,上述式(1)的结构中的烷氧基、酰氧基或卤素等的水解性基团会水解或部分水解而生成硅醇基,然后通过硅醇基的缩合反应形成聚硅氧烷结构的聚合物。该聚硅氧烷结构的聚合物具有作为硬掩模的充分功能。
基例如铵基发挥了催化剂作用,可促进由水解性硅烷的水解性基团水解生成的硅醇基进行缩合,从而形成聚硅氧烷。本发明使用的水解性有机硅烷分子内具有基例如铵基,所以在硅醇基进行脱水缩合以形成聚有机硅氧烷时,该基例如铵基可表现出催化剂作用。
此外,聚有机硅氧烷中含有的这些结合部位具有碳-氮键、碳-氧键,与碳-碳键相比,它们的含卤素的气体下的干蚀刻速度更快,可有效将上层抗蚀图案转印给该抗蚀剂下层膜。
而且,聚有机硅氧烷(抗蚀剂下层膜)可以有效用作在其下面存在的下层有机膜的蚀刻时或基板的加工(蚀刻)时使用的硬掩模。也就是说,对在基板加工时或下层有机膜的蚀刻时使用的氧气系干蚀刻气体具有充分的耐干蚀刻性。
本发明的抗蚀剂下层膜比它们上层的抗蚀剂膜的干蚀刻速度更快,且具有基板加工等时的耐干蚀刻性。
此外,由本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的抗蚀剂下层膜,有时对光刻工艺中使用的光的波长具有吸收,适合作为有效防止从基板反射光的防反射膜使用。
进而,由本发明的膜形成用组合物或抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的膜或抗蚀剂下层膜对抗蚀剂组合物中使用的溶剂具有耐性,适合作为抗蚀剂下层膜使用。
具体实施方式
而且,上述水解性有机硅烷、其水解物和其水解缩合物可以以它们的混合物的形式使用。此外,可以使用由水解性有机硅烷水解、进而使所得的水解物缩合而成的缩合物。在得到水解缩合物时还可以在水解缩合物中混合没有完全水解的部分水解物和硅烷化合物。该缩合物是具有聚硅氧烷结构的聚合物。该聚硅氧烷结构上结合有基或含有基的有机基团。
本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物中的固体成分为例如0.5~50质量%、1~30质量%或1~25质量%。这里的固体成分是指从(抗蚀剂下层膜)膜形成用组合物的总成分中去除溶剂成分后的成分。
固体成分中所占的水解性有机硅烷、其水解物和其水解缩合物的比例为20质量%以上,例如50~100质量%,60~100质量%,70~100质量%。
式中,R1表示基或含有基的有机基团,且其通过Si-N键、Si-P键、Si-S键或Si-C键与硅原子结合,R2表示烷基、芳基、卤代烷基、卤代芳基、链烯基或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基或氰基的有机基团,且R2通过Si-C键与硅原子结合,R3表示烷氧基、酰氧基或卤素,a是整数1或2,b是整数0或1,a+b等于整数1或2。
式(1)的R2中的烷基表示直链或支链的碳原子数1~10的烷基,可以列举出例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、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-甲基正丙基和1-乙基-2-甲基正丙基等。
此外,还可以使用环状烷基,可以列举出例如碳原子数1~10的环状烷基,可以列举出例如环丙基、环丁基、1-甲基环丙基、2-甲基环丙基、环戊基、1-甲基环丁基、2-甲基环丁基、3-甲基环丁基、1,2-二甲基环丙基、2,3-二甲基环丙基、1-乙基环丙基、2-乙基环丙基、环己基、1-甲基环戊基、2-甲基环戊基、3-甲基环戊基、1-乙基环丁基、2-乙基环丁基、3-乙基环丁基、1,2-二甲基环丁基、1,3-二甲基环丁基、2,2-二甲基环丁基、2,3-二甲基环丁基、2,4-二甲基环丁基、3,3-二甲基环丁基、1-正丙基环丙基、2-正丙基环丙基、1-异丙基环丙基、2-异丙基环丙基、1,2,2-三甲基环丙基、1,2,3-三甲基环丙基、2,2,3-三甲基环丙基、1-乙基-2-甲基环丙基、2-乙基-1-甲基环丙基、2-乙基-2-甲基环丙基和2-乙基-3-甲基环丙基等。
作为芳基可以列举出碳原子数6~20的芳基,可以列举出苯基、邻甲基苯基、间甲基苯基、对甲基苯基、邻氯苯基、间氯苯基、对氯苯基、邻氟苯基、对巯基苯基、邻甲氧基苯基、对甲氧基苯基、对氨基苯基、对氰基苯基、α-萘基、β-萘基、邻联苯基、间联苯基、对联苯基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、1-菲基、2-菲基、3-菲基、4-菲基和9-菲基。
作为链烯基是碳原子数2~10的链烯基,可以列举出乙烯基、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-异丙基乙烯基、1,2-二甲基-1-丙烯基、1,2-二甲基-2-丙烯基、1-环戊烯基、2-环戊烯基、3-环戊烯基、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、1,1-二戊烯基甲基-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-仲丁基乙烯基、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-异丁基乙烯基、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-异丙基-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-叔丁基乙烯基、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-异丙基-1-丙烯基、1-异丙基-2-丙烯基、1-甲基-2-环戊烯基、1-甲基-3-环戊烯基、2-甲基-1-环戊烯基、2-甲基-2-环戊烯基、2-甲基-3-环戊烯基、2-甲基-4-环戊烯基、2-甲基-5-环戊烯基、2-亚甲基-环戊基、3-甲基-1-环戊烯基、3-甲基-2-环戊烯基、3-甲基-3-环戊烯基、3-甲基-4-环戊烯基、3-甲基-5-环戊烯基、3-亚甲基环戊基、1-环己烯基、2-环己烯基和3-环己烯基等。
此外可以列举出上述有机基团被氟、氯、溴或碘等卤原子取代而成的基团。
作为具有环氧基的有机基团,可以列举出(1,2-环氧丙氧基)甲基、(1,2-环氧丙氧基)乙基、(1,2-环氧丙氧基)丙基、(1,2-环氧丙氧基)丁基、环氧环己基等。
作为具有丙烯酰基的有机基团,可以列举出丙烯酰基甲基、丙烯酰基乙基、丙烯酰基丙基等。
作为具有甲基丙烯酰基的有机基,可以列举出甲基丙烯酰基甲基、甲基丙烯酰基乙基、甲基丙烯酰基丙基等。
作为具有巯基的有机基团,可以列举出巯基乙基、巯基丁基、巯基己基、巯基辛基等。
作为具有氰基的有机基团,可以列举出氰乙基、氰丙基等。
式(1)的R3,可以列举出作为碳原子数1~20的烷氧基的、具有碳原子数1~20的直链、支链或环状的烷基部分的烷氧基,可以列举出例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、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-甲基正丙氧基和1-乙基-2-甲基正丙氧基等,此外,作为环状的烷氧基,可以列举出环丙氧基、环丁氧基、1-甲基环丙氧基、2-甲基环丙氧基、环戊氧基、1-甲基环丁氧基、2-甲基环丁氧基、3-甲基环丁氧基、1,2-二甲基环丙氧基、2,3-二甲基环丙氧基、1-乙基环丙氧基、2-乙基环丙氧基、环己氧基、1-甲基环戊氧基、2-甲基环戊氧基、3-甲基环戊氧基、1-乙基环丁氧基、2-乙基环丁氧基、3-乙基环丁氧基、1,2-二甲基环丁氧基、1,3-二甲基环丁氧基、2,2-二甲基环丁氧基、2,3-二甲基环丁氧基、2,4-二甲基环丁氧基、3,3-二甲基环丁氧基、1正丙基环丙氧基、2-正丙基环丙氧基、1-异丙基环丙氧基、2-异丙基环丙氧基、1,2,2-三甲基环丙氧基、1,2,3-三甲基环丙氧基、2,2,3-三甲基环丙氧基、1-乙基-2-甲基环丙氧基、2-乙基-1-甲基环丙氧基、2-乙基-2-甲基环丙氧基和2-乙基-3-甲基环丙氧基等。
式(1)的R3,可以列举出作为碳原子数1~20的酰氧基的例如,甲基羰基氧基、乙基羰基氧基、正丙基羰基氧基、异丙基羰基氧基、正丁基羰基氧基、异丁基羰基氧基、仲丁基羰基氧基、叔丁基羰基氧基、正戊基羰基氧基、1-甲基正丁基羰基氧基、2-甲基正丁基羰基氧基、3-甲基正丁基羰基氧基、1,1-二甲基正丙基羰基氧基、1,2-二甲基正丙基羰基氧基、2,2-二甲基正丙基羰基氧基、1-乙基正丙基羰基氧基、正己基羰基氧基、1-甲基正戊基羰基氧基、2-甲基正戊基羰基氧基、3-甲基正戊基羰基氧基、4-甲基正戊基羰基氧基、1,1-二甲基正丁基羰基氧基、1,2-二甲基正丁基羰基氧基、1,3-二甲基正丁基羰基氧基、2,2-二甲基正丁基羰基氧基、2,3-二甲基正丁基羰基氧基、3,3-二甲基正丁基羰基氧基、1-乙基正丁基羰基氧基、2-乙基正丁基羰基氧基、1,1,2-三甲基正丙基羰基氧基、1,2,2-三甲基正丙基羰基氧基、1-乙基-1-甲基正丙基羰基氧基、1-乙基-2-甲基正丙基羰基氧基、苯基羰基氧基和甲苯磺酰基羰基氧基等。
作为式(1)的R3的卤素,可以列举出氟、氯、溴、碘等。
式(1)所示的水解性有机硅烷可以使用市售品。
式(1)的R1是基或含有基的有机基团。当基是环状铵基时,构成铵基的氮原子也可以是构成环的原子。有下述情况:构成环的氮原子与硅原子直接结合、或介由2价连接基团结合,以及,构成环的碳原子与硅原子直接结合、或介由2价连接基团结合。
作为环状铵基可以列举出例如式(2)所示的芳族杂环式铵基。
式(2)中的A1、A2、A3和A4分别表示式(3)、式(4)或式(4’)所示的基团,这些A1~A4中的至少一个表示式(4)所示的基团,其余可以是式(3)或式(4’)所示的基团。作为式(3)、式(4)或式(4’)中的R0,可以列举出单键、氢原子、烷基、芳基、芳烷基或链烯基。其中,当式(3)、式(4)或式(4’)中的R0表示单键时,该键表示与式(1)中的硅原子连接的键,或与相邻的环原子之间形成的双键。取代基R4分别表示烷基、芳基、芳烷基、链烯基、羟基或由它们组合而成的基团。R4之间可以彼此形成环。与硅原子连接的连接基团的键合位置决定了A1~A4的各原子与形成环的相邻原子之间的键是单键还是双键。这些结合方式是由各原子的原子价和环显示芳香性的形态所决定的。这些有机基团可以使用上述式(1)所列举出的有机基团。
此外,作为芳烷基可以列举出碳原子数7~20的芳烷基,可以列举出例如苄基、邻甲基苄基、间甲基苄基、对甲基苄基、邻氯苄基、间氯苄基、对氯苄基、邻氟苄基、对氟苄基、邻甲氧基苄基、对甲氧基苄基、对硝基苄基、对氰基苄基、苯乙基、邻甲基苯乙基、间甲基苯乙基、对甲基苯乙基、邻氯苯乙基、间氯苯乙基、对氯苯乙基、邻氟苯乙基、对氟苯乙基、邻甲氧基苯乙基、对甲氧基苯乙基、对硝基苯乙基、对氰基苯乙基、3-苯基丙基、4-苯基丁基、5-苯基戊基、6-苯基己基、α-萘基甲基、β-萘基甲基、邻联苯基甲基、间联苯基甲基、对联苯基甲基、1-蒽基甲基、2-蒽基甲基、9-蒽基甲基、1-菲基甲基、2-菲基甲基、3-菲基甲基、4-菲基甲基、9-菲基甲基、α-萘基乙基、β-萘基乙基、邻联苯基乙基、间联苯基乙基、对联苯基乙基、1-蒽基乙基、2-蒽基乙基、9-蒽基乙基、1-菲基乙基、2-菲基乙基、3-菲基乙基、4-菲基乙基和9-菲基乙基。
此外,A1~A4分别根据它们各自的结合状态,有A1~A4的各原子上具有氢原子的情况和不存在氢原子的情况。而且在A1~A4上存在氢原子的情况中,取代基R4可以被氢原子替换。
因此,m2是0、或选自1至单环或多环上的最大可取代数之间的整数。n1选自1~8的整数。此外m1选自整数0或1。当n1是1时是5元环,当n1是2时是6元环,当n1是3时是7元环,当n1是4时是8元环,当n1是5时是9元环,当n1是6时是10元环,当n1是7时是11元环,当n1是8时是12元环。此外当m1是0时是单环,当m1是1时是稠环。在单环、稠环上存在的任意的碳原子或氮原子的位置上键合硅原子或与硅原子连接的基团,形成环状铵基或含有环状铵基的有机基团。
作为含有环状铵基的有机基团中的、环状铵基与硅原子之间的二价连接基团,可以列举出例如亚烷基、亚芳基或亚链烯基。
作为亚烷基可以列举出碳原子数1~10的亚烷基,可以列举出例如亚甲基、亚乙基、亚丙基、异亚丙基、亚丁基、亚辛基等。此外还可以使用由前面列举出的链状或支链状烷基衍生出的二价有机基团作为亚烷基。
此外,作为亚烷基可以列举出碳原子数3~20的亚环烷基,可以列举出例如亚环丙基、亚环丁基、亚环己基等。此外还可以使用由前面列举出的环状烷基衍生出的二价有机基团作为亚烷基。
作为亚芳基可以列举出碳原子数6~20的亚芳基,可以列举出例如亚苯基、亚萘基、亚蒽基等。此外还可以使用由前面列举出的芳基衍生出的二价有机基团作为亚芳基。
作为亚链烯基可以使用由前面列举出链烯基衍生出的二价有机基团。
具有式(2)的芳族杂环式铵基的式(1)所示的水解性有机硅烷可以列举出以下例子。
作为环状铵基可以列举出例如式(5)所示的脂肪族杂环式铵基。
在式(5)所示的脂肪族杂环式铵基中,A5、A6、A7和A8分别表示式(6)、式(7)或式(7’)所示的基团,这些A5~A8中的至少一个表示式(7)所示的基团,其余可以是式(6)或式(7’)所示的基团。式(6)、式(7)或式(7’)中的R0分别表示单键、氢原子、烷基、芳基、芳烷基或链烯基。其中,当式(6)、式(7)或式(7’)中的R0表示单键时,该键表示与式(1)中的硅原子连接的键、或与相邻的环原子之间形成的双键。这些有机基团可以使用上述列举出的基团。取代基R5分别表示烷基、芳基、芳烷基、链烯基、羟基或由它们组合而成的基团。R5也可以彼此形成环。当R5彼此形成环时,形成桥联环结构,为例如具有金刚烷环、降冰片烯环或螺环的环状铵。
与硅原子连接的基团的键合位置决定了A5~A8的各原子与形成环的相邻原子之间的键是单键还是双键。这些键是由各原子的原子价和环显示芳香性的形态决定的。
此外,A5~A8分别根据它们各自的结合状态,有在A5~A8的各原子上具有氢原子的情况和没有氢原子的情况。而且在A5~A8上存在氢原子的情况中,取代基R5可以被氢原子替换。因此,m4是0、或选自1至单环或多环上的最大可取代数之间的整数。n2选自1~8的整数。此外m3选自整数0或1。当n1是1时是5元环,当n2是2时是6元环,当n2是3时是7元环,当n2是4时是8元环,当n2是5时是9元环,当n2是6时是10元环,当n2是7时是11元环,当n2是8时是12元环。此外当m3是0时是单环,当m3是1时是形成稠环。在单环、稠环上存在的任意的碳原子或氮原子的位置上结合硅原子或与硅原子连接的基团,形成环状铵或含有环状铵的有机基团。作为含有环状铵的有机基团中的、环状铵与硅原子之间的二价连接基,可以列举出例如亚烷基、亚芳基或亚链烯基。
作为亚烷基可以列举出碳原子数1~10的亚烷基,可以列举出例如亚甲基、亚乙基、亚丙基、异亚丙基、亚丁基、亚辛基等。此外还可以使用由前面列举出的链状或支链状烷基衍生出的二价有机基团作为亚烷基。
此外,作为亚烷基可以列举出碳原子数3~20的亚环烷基,例如亚环丙基、亚环丁基、亚环己基等。此外还可以使用由前面列举出的环状烷基衍生出的二价有机基团作为亚烷基。
作为亚芳基可以列举出碳原子数6~20的亚芳基,可以列举出例如亚苯基、亚萘基、亚蒽基等。此外还可以使用由前面列举出的芳基衍生出的二价有机基团作为亚芳基。
作为亚链烯基可以使用由前面列举出的链烯基衍生出的二价有机基作为亚链烯基。
具有式(5)的脂肪族杂环式铵基的式(1)所示的水解性有机硅烷可以列举出以下例子。
此外,式(1)的水解性有机硅烷分子内具有式(8)的铵基或具有含式(8)的铵基的有机基团。
式(8)的R0表示氢原子、烷基、芳基、芳烷基或链烯基。它们可以列举出前面的有机基团。
具有式(8)的链状铵基的式(1)所示的水解性有机硅烷可列举如下。
式(1)所示的水解性有机硅烷的水解缩合物可以列举出以下例子。
作为它们的阴离子,可以列举出卤素离子、烷氧基离子、羟基烷氧基离子、乙酰氧基离子、氟取代乙酰氧基离子、磺酸根离子、草酸根离子、马来酸根离子、氟取代磺酰基离子、膦酸根离子、高氯酸根离子、硝酸根离子、磺酰亚胺离子等。它们可以列举出以下例子。
本发明中,可以将式(1)所示的水解性有机硅烷、和选自式(9)和式(10)所示的化合物中的至少一种有机硅化合物合并使用。
也就是说,可以将式(1)所示的水解性有机硅烷、其水解物或其水解缩合物,与选自式(9)和式(10)所示化合物中的至少一种有机硅化合物、其水解物或水解缩合物合并使用。
上述的式(1)所示的水解性有机硅烷、与式(9)和/或式(10)所示的有机硅化合物的比例,以摩尔比计算在1∶0~1∶100000的范围内使用。作为选自式(9)和式(10)中的有机硅化合物,优选使用式(9)所示的有机硅化合物。
它们优选以水解缩合物(聚有机硅氧烷的聚合物)的形式使用,优选使用式(1)所示的水解性有机硅烷与式(9)所示的有机硅化合物的水解缩合物(聚有机硅氧烷的聚合物)。
作为式(9)和式(10)所示的含硅化合物中的R6、R7、R8和R9,表示烷基、芳基、卤代烷基、卤代芳基、链烯基或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基或氰基的有机基团,以及水解性基团中所含的烷氧基、酰氧基或卤素,可以列举出上述式(1)中记载的例子。
作为式(9)所示的有机硅化合物,可以列举出例如四甲氧基硅烷、四氯硅烷、四乙酰氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三氯硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、甲基三戊氧基硅烷、甲基三苯氧基硅烷、甲基三(苄基氧基)硅烷、甲基三(苯乙基氧基)硅烷、(1,2-环氧丙氧基)甲基三甲氧基硅烷、(1,2-环氧丙氧基)甲基三乙氧基硅烷、α-(1,2-环氧丙氧基)乙基三甲氧基硅烷、α-(1,2-环氧丙氧基)乙基三乙氧基硅烷、β-(1,2-环氧丙氧基)乙基三甲氧基硅烷、β-(1,2-环氧丙氧基)乙基三乙氧基硅烷、α-(1,2-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、α-(1,2-环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷、β-(1,2-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、β-(1,2-环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丙基三丙氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丙基三丁氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丙基三苯氧基硅烷、α-(1,2-环氧丙氧基)丁基三甲氧基硅烷、α-(1,2-环氧丙氧基)丁基三乙氧基硅烷、β-(1,2-环氧丙氧基)丁基三乙氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丁基三甲氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丁基三乙氧基硅烷、δ-(1,2-环氧丙氧基)丁基三甲氧基硅烷、δ-(1,2-环氧丙氧基)丁基三乙氧基硅烷、(3,4-环氧环己基)甲基三甲氧基硅烷、(3,4-环氧环己基)甲基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三丙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三丁氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三苯氧基硅烷、γ-(3,4-环氧环己基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(3,4-环氧环己基)丙基三乙氧基硅烷、δ-(3,4-环氧环己基)丁基三甲氧基硅烷、δ-(3,4-环氧环己基)丁基三乙氧基硅烷、(1,2-环氧丙氧基)甲基甲基二甲氧基硅烷、(1,2-环氧丙氧基)甲基甲基二乙氧基硅烷、α-(1,2-环氧丙氧基)乙基甲基二甲氧基硅烷、α-(1,2-环氧丙氧基)乙基甲基二乙氧基硅烷、β-(1,2-环氧丙氧基)乙基甲基二甲氧基硅烷、β-(1,2-环氧丙氧基)乙基乙基二甲氧基硅烷、α-(1,2-环氧丙氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷、α-(1,2-环氧丙氧基)丙基甲基二乙氧基硅烷、β-(1,2-环氧丙氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷、β-(1,2-环氧丙氧基)丙基乙基二甲氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丙基甲基二丙氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丙基甲基二丁氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丙基甲基二苯氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丙基乙基二甲氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丙基乙基二乙氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丙基乙烯基二甲氧基硅烷、γ-(1,2-环氧丙氧基)丙基乙烯基二乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三氯硅烷、苯基三乙酰氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三乙酰氧基硅烷、甲氧基苯基三甲氧基硅烷、甲氧基苯基三乙氧基硅烷、甲氧基苯基三乙酰氧基硅烷、甲氧基苯基三氯硅烷、甲氧基苄基三甲氧基硅烷、甲氧基苄基三乙氧基硅烷、甲氧基苄基三乙酰氧基硅烷、甲氧基苄基三氯硅烷、甲氧基苯乙基三甲氧基硅烷、甲氧基苯乙基三乙氧基硅烷、甲氧基苯乙基三乙酰氧基硅烷、甲氧基苯乙基三氯硅烷、乙氧基苯基三甲氧基硅烷、乙氧基苯基三乙氧基硅烷、乙氧基苯基三乙酰氧基硅烷、乙氧基苯基三氯硅烷、乙氧基苄基三甲氧基硅烷、乙氧基苄基三乙氧基硅烷、乙氧基苄基三乙酰氧基硅烷、乙氧基苄基三氯硅烷、异丙氧基苯基三甲氧基硅烷、异丙氧基苯基三乙氧基硅烷、异丙氧基苯基三乙酰氧基硅烷、异丙氧基苯基三氯硅烷、异丙氧基苄基三甲氧基硅烷、异丙氧基苄基三乙氧基硅烷、异丙氧基苄基三乙酰氧基硅烷、异丙氧基苄基三氯硅烷、叔丁氧基苯基三甲氧基硅烷、叔丁氧基苯基三乙氧基硅烷、叔丁氧基苯基三乙酰氧基硅烷、叔丁氧基苯基三氯硅烷、叔丁氧基苄基三甲氧基硅烷、叔丁氧基苄基三乙氧基硅烷、叔丁氧基苄基三乙酰氧基硅烷、叔丁氧基苄基三氯硅烷、甲氧基萘基三甲氧基硅烷、甲氧基萘基三乙氧基硅烷、甲氧基萘基三乙酰氧基硅烷、甲氧基萘基三氯硅烷、乙氧基萘基三甲氧基硅烷、乙氧基萘基三乙氧基硅烷、乙氧基萘基三乙酰氧基硅烷、乙氧基萘基三氯硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三乙酰氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三乙氧基硅烷、β-氰基乙基三乙氧基硅烷、氯甲基三甲氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙酰氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-巯基甲基二乙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷等。
作为式(10)所示的有机硅化合物可以列举出例如,亚甲基双(三甲氧基硅烷)、亚甲基双(三氯硅烷)、亚甲基双(三乙酰氧基硅烷)、亚乙基双(三乙氧基硅烷)、亚乙基双(三氯硅烷)、亚乙基双(三乙酰氧基硅烷)、亚丙基双(三乙氧基硅烷)、亚丁基双(三甲氧基硅烷)、亚苯基双(三甲氧基硅烷)、亚苯基双(三乙氧基硅烷)、亚苯基双(甲基二乙氧基硅烷)、亚苯基双(甲基二甲氧基硅烷)、亚萘基双(三甲氧基硅烷)、双(三甲氧基)乙硅烷、双(三乙氧基)乙硅烷、双(乙基二乙氧基)乙硅烷、双(甲基二甲氧基)乙硅烷等。
作为由式(1)所示的水解性有机硅烷与式(9)所示的有机硅化合物形成的水解缩合物的具体例可以列举如下。
式(1)所示的水解性有机硅烷的水解缩合物(聚有机硅氧烷)、或式(1)所示的水解性有机硅烷与式(9)和/或式(10)所示的有机硅化合物的水解缩合物(聚有机硅氧烷)可以作为重均分子量1000~1000000或1000~100000的缩合物得到。这些重均分子量是通过GPC分析得到的、用聚苯乙烯换算出的重均分子量。
作为GPC分析的测定条件,可以使用例如GPC装置(商品名HLC-8220GPC、東ソ一株式会社制)、GPC柱(商品名ShodexKF803L、KF802、KF801、昭和电工制),在柱温为40℃、洗脱液(洗脱溶剂)为四氢呋喃、流量(流速)为1.0ml/分钟、使用聚苯乙烯(昭和电工株式会社制)作为标准样品的条件下进行。
在使烷氧基甲硅烷基、酰氧基甲硅烷基或卤代甲硅烷基水解时,相对于每摩尔水解性基团,使用0.5~100摩尔、优选1~10摩尔的水。
此外,相对于每摩尔水解性基团,使用0.001~10摩尔,优选0.001~1摩尔的水解催化剂。
进行水解和缩合时的反应温度通常为20~80℃。
水解可以是完全水解,也可以是部分水解。也就是说,在水解缩合物中可以残留有水解物、水解性有机硅氧烷和有机硅化合物。
在水解并缩合时可以使用催化剂。
作为水解催化剂,可以列举出金属螯合物、有机酸、无机酸、有机碱、无机碱等。
作为被当作水解催化剂使用的金属螯合物,可以列举出例如三乙氧基单(乙酰丙酮)合钛、三正丙氧基单(乙酰丙酮)合钛、三异丙氧基单(乙酰丙酮)合钛、三正丁氧基单(乙酰丙酮)合钛、三仲丁氧基单(乙酰丙酮)合钛、三叔丁氧基单(乙酰丙酮)合钛、二乙氧基双(乙酰丙酮)合钛、二正丙氧基双(乙酰丙酮)合钛、二异丙氧基双(乙酰丙酮)合钛、二正丁氧基双(乙酰丙酮)合钛、二仲丁氧基双(乙酰丙酮)合钛、二叔丁氧基双(乙酰丙酮)合钛、单乙氧基三(乙酰丙酮)合钛、单正丙氧基三(乙酰丙酮)合钛、单异丙氧基三(乙酰丙酮)合钛、单正丁氧基三(乙酰丙酮)合钛、单仲丁氧基三(乙酰丙酮)合钛、单叔丁氧基三(乙酰丙酮)合钛、四(乙酰丙酮)合钛、三乙氧基单(乙酰乙酸乙酯)合钛、三正丙氧基单(乙酰乙酸乙酯)合钛、三异丙氧基单(乙酰乙酸乙酯)合钛、三正丁氧基单(乙酰乙酸乙酯)合钛、三仲丁氧基单(乙酰乙酸乙酯)合钛、三叔丁氧基单(乙酰乙酸乙酯)合钛、二乙氧基双(乙酰乙酸乙酯)合钛、二正丙氧基双(乙酰乙酸乙酯)合钛、二异丙氧基双(乙酰乙酸乙酯)合钛、二正丁氧基双(乙酰乙酸乙酯)合钛、二仲丁氧基双(乙酰乙酸乙酯)合钛、二叔丁氧基双(乙酰乙酸乙酯)合钛、单乙氧基三(乙酰乙酸乙酯)合钛、单正丙氧基三(乙酰乙酸乙酯)合钛、单异丙氧基三(乙酰乙酸乙酯)合钛、单正丁氧基三(乙酰乙酸乙酯)合钛、单仲丁氧基三(乙酰乙酸乙酯)合钛、单叔丁氧基三(乙酰乙酸乙酯)合钛、四(乙酰乙酸乙酯)合钛、单(乙酰丙酮)三(乙酰乙酸乙酯)合钛、双(乙酰丙酮)双(乙酰乙酸乙酯)合钛、三(乙酰丙酮)单(乙酰乙酸乙酯)合钛等钛螯合物;三乙氧基单(乙酰丙酮)合锆、三正丙氧基单(乙酰丙酮)合锆、三异丙氧基单(乙酰丙酮)合锆、三正丁氧基单(乙酰丙酮)合锆、三仲丁氧基单(乙酰丙酮)合锆、三叔丁氧基单(乙酰丙酮)合锆、二乙氧基双(乙酰丙酮)合锆、二正丙氧基双(乙酰丙酮)合锆、二异丙氧基双(乙酰丙酮)合锆、二正丁氧基双(乙酰丙酮)合锆、二仲丁氧基双(乙酰丙酮)合锆、二叔丁氧基双(乙酰丙酮)合锆、单乙氧基三(乙酰丙酮)合锆、单正丙氧基三(乙酰丙酮)合锆、单异丙氧基三(乙酰丙酮)合锆、单正丁氧基三(乙酰丙酮)合锆、单仲丁氧基三(乙酰丙酮)合锆、单叔丁氧基三(乙酰丙酮)合锆、四(乙酰丙酮)合锆、三乙氧基单(乙酰乙酸乙酯)合锆、三正丙氧基单(乙酰乙酸乙酯)合锆、三异丙氧基单(乙酰乙酸乙酯)合锆、三正丁氧基单(乙酰乙酸乙酯)合锆、三仲丁氧基单(乙酰乙酸乙酯)合锆、三叔丁氧基单(乙酰乙酸乙酯)合锆、二乙氧基双(乙酰乙酸乙酯)合锆、二正丙氧基双(乙酰乙酸乙酯)合锆、二异丙氧基双(乙酰乙酸乙酯)合锆、二正丁氧基双(乙酰乙酸乙酯)合锆、二仲丁氧基双(乙酰乙酸乙酯)合锆、二叔丁氧基双(乙酰乙酸乙酯)合锆、单乙氧基三(乙酰乙酸乙酯)合锆、单正丙氧基三(乙酰乙酸乙酯)合锆、单异丙氧基三(乙酰乙酸乙酯)合锆、单正丁氧基三(乙酰乙酸乙酯)合锆、单仲丁氧基三(乙酰乙酸乙酯)合锆、单叔丁氧基三(乙酰乙酸乙酯)合锆、四(乙酰乙酸乙酯)合锆、单(乙酰丙酮)三(乙酰乙酸乙酯)合锆、双(乙酰丙酮)双(乙酰乙酸乙酯)合锆、三(乙酰丙酮)单(乙酰乙酸乙酯)合锆等锆螯合物;三(乙酰丙酮)合铝、三(乙酰乙酸乙酯)合铝等铝螯合物;等等。
作为被当作水解催化剂使用的有机酸,可以列举例如乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、草酸、马来酸、甲基丙二酸、己二酸、癸二酸、没食子酸、丁酸、苯六酸、花生四烯酸、2-乙基己酸、油酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸、水杨酸、苯甲酸、对氨基苯甲酸、对甲苯磺酸、苯磺酸、单氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、甲酸、丙二酸、磺酸、邻苯二甲酸、富马酸、柠檬酸、酒石酸等。
作为被当作水解催化剂使用的无机酸,可以列举例如盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、磷酸等。
作为被当作水解催化剂使用的有机碱,可以列举例如吡啶、吡咯、哌嗪、吡咯烷、哌啶、甲基吡啶、三甲胺、三乙胺、一乙醇胺、二乙醇胺、二甲基一乙醇胺、一甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二氮杂二环辛烷、二氮杂二环壬烷、二氮杂双环十一烯、氢氧化四甲铵等。
作为被当作水解催化剂使用的无机碱,可以列举例如氨、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙等。
在这些催化剂中,优选金属螯合物、有机酸、无机酸,它们可以使用1种,也可以同时使用2种以上。
作为水解中使用的有机溶剂,可以列举例如,正戊烷、异戊烷、正己烷、异己烷、正庚烷、异庚烷、2,2,4-三甲基戊烷、正辛烷、异辛烷、环己烷、甲基环己烷等的脂肪族烃系溶剂;苯、甲苯、二甲苯、乙苯、三甲苯、甲基乙基苯、正丙基苯、异丙基苯、二乙基苯、异丁基苯、三乙基苯、二异丙基苯、正戊基萘、三甲基苯等的芳香族烃系溶剂;甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、2-甲基丁醇、仲戊醇、叔戊醇、3-甲氧基丁醇、正己醇、2-甲基戊醇、仲己醇、2-乙基丁醇、仲庚醇、3-庚醇、正辛醇、2-乙基己醇、仲辛醇、正壬醇、2,6-二甲基-4-庚醇、正癸醇、仲十一碳醇、三甲基壬醇、仲十四碳醇、仲十七碳醇、苯酚、环己醇、甲基环己醇、3,3,5-三甲基环己醇、苄醇、苯基甲基甲醇、双丙酮醇、甲酚等一元醇类溶剂;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、二甘醇、双丙甘醇、三甘醇、二缩三丙二醇、丙三醇等多元醇系溶剂;丙酮、丁酮、甲基正丙基酮、甲基正丁基酮、二乙基酮、甲基异丁基酮、甲基正戊基酮、乙基正丁基酮、甲基正己基酮、二异丁基酮、三甲基壬酮、环己酮、甲基环己酮、2,4-戊二酮、2,5-己二酮、双丙酮醇、苯乙酮、葑酮等酮系溶剂;***、异丙基醚、正丁基醚、正己基醚、2-乙基己基醚、环氧乙烷、1,2-环氧丙烷、二氧戊环、4-甲基二氧戊环、二烷、二甲基二烷、乙二醇单甲醚、乙二醇单***、乙二醇二***、乙二醇一正丁基醚、乙二醇一正己基醚、乙二醇一苯基醚、乙二醇单-2-乙基丁基醚、乙二醇二丁基醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单***、二甘醇二***、二甘醇一正丁基醚、二甘醇二正丁基醚、二甘醇一正己基醚、乙氧基三甘醇、四甘醇二正丁基醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单***、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚、双丙甘醇单甲醚、双丙甘醇单***、双丙甘醇单丙醚、双丙甘醇单丁醚、二缩三丙二醇单甲醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃等的醚系溶剂;碳酸二乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸正戊酯、乙酸仲戊酯、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、乙酸环己酯、乙酸甲基环己酯、乙酸正壬酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙二醇一甲醚乙酸酯、乙二醇一***乙酸酯、二甘醇一甲醚乙酸酯、二甘醇一***乙酸酯、二甘醇一正丁醚乙酸酯、丙二醇一甲醚乙酸酯、丙二醇一***乙酸酯、丙二醇一丙醚乙酸酯、丙二醇一丁醚乙酸酯、双丙甘醇一甲醚乙酸酯、双丙甘醇一***乙酸酯、二乙酸乙二醇酯、甲氧基三甘醇乙酸酯、丙酸乙酯、丙酸正丁酯、丙酸异戊酯、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、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯等酯系溶剂;N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等含氮系溶剂;二甲硫醚、二乙硫醚、噻吩、四氢噻吩、二甲亚砜、环丁砜、1,3-丙磺酸内酯等含硫系溶剂等。这些溶剂既可以使用1种,也可以2种以上组合使用。
从溶液的保存稳定性的方面考虑,特别优选丙二醇单甲醚、丙二醇单***、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚、丙二醇二甲基醚、丙二醇二***、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单***乙酸酯、丙二醇单丙醚乙酸酯。
在使用催化剂使水解性有机硅烷在溶剂中水解并接着缩合之后,可以通过减压蒸馏等方式从所得的水解缩合物(聚合物)中将副产物醇、使用的水解催化剂和水同时除去。此外,还可以通过中和、离子交换来除去水解时使用的酸或碱催化剂。并且,在本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物中,为了使该含有水解缩合物的抗蚀剂下层膜形成用组合物变得稳定,还可以添加有机酸、水、醇或将它们组合添加。
作为上述有机酸,可以列举出例如草酸、丙二酸、甲基丙二酸、琥珀酸、马来酸、苹果酸、酒石酸、邻苯二甲酸酸、柠檬酸、戊二酸、柠檬酸、乳酸、水杨酸等。其中优选草酸、马来酸等。相对于100质量份缩合物(聚有机硅氧烷),加入的有机酸为0.1~5.0质量份。
此外,作为加入的水可以使用纯水、超纯水、离子交换水等,相对于100质量份抗蚀剂下层膜形成用组合物,其添加量为1~20质量份。
此外,作为加入的醇,优选通过涂布后的加热容易挥散的醇,可以列举出例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇等。相对于100质量份抗蚀剂下层膜形成用组合物,加入的醇为1~20质量份。
本发明的光刻用下层膜形成用组合物,除了上述成分以外,还可以根据需要含有有机聚合物化合物、产酸剂和表面活性剂等。
通过使用有机聚合物化合物,可以调节形成的抗蚀剂下层膜的干蚀刻速度(单位时间的膜厚减少量)、衰减系数和折射率等。
作为有机聚合物化合物,没有特殊限定,可以使用各种有机聚合物。例如,可以使用缩聚聚合物和加聚聚合物等。具体地讲,可以使用聚酯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、丙烯酸聚合物、甲基丙烯酸聚合物、聚乙烯基醚、苯酚酚醛清漆、萘酚酚醛清漆、聚醚、聚酰胺、聚碳酸酯。
优选使用具有能作为吸光部位发挥作用的苯环、萘环、蒽环、三嗪环、喹啉环和喹喔啉环等芳香环结构的有机聚合物。
作为具有吸光部位的有机聚合物化合物,可以列举出例如,含有丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯、丙烯酸苯基酯、丙烯酸萘基酯、甲基丙烯酸蒽基酯、甲基丙烯酸蒽基甲酯、苯乙烯、羟基苯乙烯、苄基乙烯基醚和N-苯基马来酰亚胺等加成聚合性单体作为其结构单元的加聚物,以及苯酚酚醛清漆、萘酚酚醛清漆等的缩聚物。
通过使用这些具有吸光部位的有机聚合物,可以提高作为防反射膜的性能。
当作为有机聚合物化合物使用加聚物时,该聚合物化合物可以是均聚物,也可以是共聚物。在制造加聚物时要使用加成聚合性单体。作为这种加成聚合性单体,可以列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸酯化合物、丙烯酰胺化合物、甲基丙烯酰胺化合物、乙烯基化合物、苯乙烯化合物、马来酰亚胺化合物、马来酸酐、丙烯腈等。
作为丙烯酸酯化合物,可以列举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸蒽基甲酯、丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸3-氯-2-羟基丙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、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-羟基丁酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、丙烯酸四氢糠基酯、丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯、5-丙烯酰氧-6-羟基降冰片烯-2-羧基-6-内酯、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷和丙烯酸缩水甘油基酯等。
作为甲基丙烯酸酯化合物,可以列举出甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸蒽基甲酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、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-羟基丁酯、甲基丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸四氢糠基酯、甲基丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯、5-甲基丙烯酰氧基-6-羟基降冰片烯-2-羧基-6-内酯、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2-苯基乙酯、甲基丙烯酸羟基苯酯和甲基丙烯酸溴苯酯等。
作为丙烯酰胺化合物,可以列举出丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-苄基丙烯酰胺、N-苯基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺和N-蒽基丙烯酰胺等。
作为甲基丙烯酰胺化合物,可以列举出甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、N-乙基甲基丙烯酰胺、N-苄基甲基丙烯酰胺、N-苯基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基甲基丙烯酰胺和N-蒽基丙烯酰胺等。
作为乙烯基化合物,可以列举出乙烯基醇、2-羟基乙基乙烯基醚、甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、苄基乙烯基醚、乙酸乙烯基酯、乙烯基三甲氧基硅烷、2-氯乙基乙烯基醚、2-甲氧基乙基乙烯基醚、乙烯基萘和乙烯基蒽等。
作为苯乙烯化合物,可以列举出苯乙烯、羟基苯乙烯、氯代苯乙烯、溴代苯乙烯、甲氧基苯乙烯、氰基苯乙烯和乙酰基苯乙烯等。
作为马来酰亚胺化合物,可以列举出马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺和N-羟基乙基马来酰亚胺等。
当作为有机聚合物化合物使用缩聚物时,作为这种聚合物可以列举出例如由二醇化合物和二羧酸化合物形成的缩聚物。作为二醇化合物,可以列举出二甘醇、1,6-己二醇、丁二醇等。作为二羧酸化合物,可以列举出琥珀酸、己二酸、对苯二甲酸、马来酸酐等。另外,还可以列举出例如,聚均苯四甲酰亚胺、聚(对苯二甲酰对苯二胺)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等的聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺。
当在有机聚合物化合物中含有羟基时,该羟基可以与聚有机聚硅氧烷进行交联反应。
作为有机聚合物化合物,可以使用重均分子量为例如1000~1000000、优选3000~300000、更优选5000~200000、进而优选10000~100000的聚合物化合物。
有机聚合物化合物可以仅使用1种,也可以2种以上组合使用。
在使用有机聚合物化合物时,相对于100质量份缩合物(聚有机硅氧烷),其比例为1~200质量份,优选为5~100质量份、更优选为10~50质量份,进而优选为20~30质量份。
本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物中可以含有产酸剂。
作为产酸剂,可以列举出热产酸剂、光产酸剂。
光产酸剂在抗蚀剂曝光时生成酸。由此可以调节下层膜的酸性程度。这是使下层膜的酸性程度与上层的抗蚀剂膜的酸性程度一致的一种方法。此外,通过调节下层膜的酸性程度,还可以调节在上层形成的抗蚀剂膜的图案形状。
作为本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物中的光产酸剂,可以列举出盐化合物、磺酰亚胺化合物和二磺酰基重氮甲烷化合物等。
作为盐化合物可以列举出,二苯基六氟磷酸碘盐、二苯基三氟甲磺酸碘盐、二苯基九氟正丁烷磺酸碘盐、二苯基全氟正辛烷磺酸碘盐、二苯基樟脑磺酸碘盐、双(4-叔丁基苯基)樟脑磺酸碘盐和双(4-叔丁基苯基)三氟甲磺酸碘盐等碘盐化合物,以及三苯基六氟锑酸锍盐、三苯基九氟正丁烷磺酸锍盐、三苯基樟脑磺酸锍盐和三苯基三氟甲磺酸锍盐等锍盐化合物等。
作为磺酰亚胺化合物,可以列举例如,N-(三氟甲磺酰氧基)琥珀酰亚胺、N-(九氟正丁烷磺酰氧基)琥珀酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)琥珀酰亚胺和N-(三氟甲磺酰氧基)萘二甲酰亚胺等。
作为二磺酰基重氮甲烷化合物,可以列举例如,双(三氟甲磺酰基)重氮甲烷、双(环己基磺酰基)重氮甲烷、双(苯基磺酰基)重氮甲烷、双(对甲苯磺酰基)重氮甲烷、双(2,4-二甲基苯磺酰基)重氮甲烷和甲基磺酰基-对甲苯磺酰基重氮甲烷等。
光产酸剂可以单独使用一种,也可以2种以上组合使用。
在使用光产酸剂时,相对于100质量份聚合物(聚有机硅氧烷),其比例为0.01~5质量份,优选为0.1~3质量份,更优选为0.5~1质量份。
热产酸剂可以在抗蚀剂下层膜的预烘烤时产生酸。因此可以调节下层膜的酸性程度。这是为了使下层膜的酸性程度与上层的抗蚀剂膜的酸性程度一致的一种方法。此外,通过下层膜的酸性程度,可以调节在上层形成的抗蚀剂的图案形状。
作为本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物中含有的热产酸剂,可以列举出例如,双(甲苯磺酰氧基)乙烷、双(甲苯磺酰氧基)丙烷、双(甲苯磺酰氧基)丁烷、甲苯磺酸对硝基苄酯、甲苯磺酸邻硝基苄酯、1,2,3-苯三甲磺酸酯、对甲基苯磺酸吡啶盐、对甲基苯磺酸吗啉盐、对甲基苯磺酸乙酯、对甲基苯磺酸丙酯、对甲基苯磺酸丁酯、对甲基苯磺酸异丁酯、对甲基苯磺酸甲酯、对甲基苯磺酸苯乙酯、对甲基苯磺酸氰基甲酯、对甲基苯磺酸2,2,2-三氟乙酯、对甲基苯磺酸2-羟基丁酯、N-乙基-4-甲基苯磺酰胺等。
热产酸剂既可以单独使用,也可以两种以上组合使用。
在使用热产酸剂时,作为其比例,相对于缩合物(聚有机硅氧烷)100质量份,为0.01~5质量份,优选为0.1~3质量份,更优选为0.5~1质量份。
此外,光产酸剂和热产酸剂可以组合使用。
表面活性剂,在将本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布在基板上时,可以有效抑制针孔和条纹等现象发生。
作为本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物中使用的表面活性剂,可以列举出例如,聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯鲸蜡基醚、聚氧乙烯油基醚等聚氧乙烯烷基醚类、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚等聚氧乙烯烷基芳基醚类、聚氧乙烯/聚氧丙烯嵌段聚合物类、失水山梨糖醇单月桂酸酯、失水山梨糖醇单棕榈酸酯、失水山梨糖醇单硬脂酸酯、失水山梨糖醇单油酸酯、失水山梨糖醇三油酸酯、失水山梨糖醇三硬脂酸酯等的失水山梨糖醇脂肪酸酯类、聚氧乙烯失水山梨糖醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇三油酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇三硬脂酸酯等聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯类等非离子系表面活性剂,以及商品名エフトツプEF301、EF303、EF352((株)ト一ケムプロダクツ制)、商品名メガフアツクF171、F173、R-08、R-30(大日本インキ化学工业(株)制)、フロラ一ドFC430、FC431(住友スリ一エム(株)制)、商品名アサヒガ一ドAG710、サ一フロンS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)制)等氟系表面活性剂和有机聚硅氧烷KP341(信越化学工业(株)制)等。
这些表面活性剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。在使用表面活性剂时,相对于100质量份聚合物(聚有机硅氧烷)其比例为0.0001~5质量份,优选为0.001~1质量份,更优选为0.01~0.5质量份。
此外,还可以在本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物中添加流变调节剂和接合辅助剂等。流变调节剂可以有效提高下层膜形成用组合物的流动性。接合辅助剂可以有效提高半导体基板或抗蚀剂膜与下层膜的附着力。
作为本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物中使用的溶剂,只要是可以溶解上述固体成分的溶剂即可,没有特殊限定。作为这种溶剂,可以列举出例如,甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丙二醇、丙二醇单甲醚、丙二醇单丁基醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单***乙酸酯、丙二醇单丙醚乙酸酯、丙二醇单丁基醚乙酸酯、甲苯、二甲苯、丁酮、环戊酮、环己酮、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、2-羟基-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、乙二醇单甲醚、乙二醇单***、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单***乙酸酯、乙二醇单丙醚乙酸酯、乙二醇单丁基醚乙酸酯、二甘醇二甲醚、二甘醇二***、二甘醇二丙醚、二甘醇二丁基醚、丙二醇单甲醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二***、丙二醇二丙醚、丙二醇二丁醚、乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸异丙酯、乳酸丁酯、乳酸异丁酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸异丙酯、甲酸丁酯、甲酸异丁酯、甲酸戊酯、甲酸异戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸己酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸异丙酯、丙酸丁酯、丙酸异丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸异丙酯、丁酸丁酯、丁酸异丁酯、羟基乙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、3-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、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、乙酰乙酸甲酯、甲苯、二甲苯、丁酮、甲基丙基酮、甲基丁基酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、环己酮、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和γ-丁内酯等。这些溶剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
下面对使用本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物,形成在制造半导体装置时使用的光致抗蚀图案的方法予以说明。
使用本发明的抗蚀剂下层膜来加工在制造半导体装置时使用的基板的加工方法大致有两种方法。一方法是在半导体装置用的基板上直接形成抗蚀剂下层膜,然后在抗蚀剂下层膜上形成抗蚀剂膜,再形成图案的方法,另一方法是在半导体装置用的基板上形成下层有机膜,再在下层有机膜上形成抗蚀剂下层膜,进而在抗蚀剂下层膜上形成抗蚀剂膜层,再形成图案的方法。
首先对在半导体装置用的基板上直接形成抗蚀剂下层膜,再在抗蚀剂下层膜上形成抗蚀剂膜,进而形成图案的方法予以说明。
在用于制造半导体装置的基板(例如,硅晶片基板、硅/二氧化硅被覆基板、氮化硅基板、玻璃基板、ITO基板、聚酰亚胺基板、以及低介电常数材料(low-k材料)被覆基板等)上,利用旋涂、涂布器等适当的涂布方法涂布本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物,然后烘烤,从而形成抗蚀剂下层膜。作为烘烤条件,烘烤温度可以从80℃~250℃中适当选择,烘烤时间可以从0.3~60分钟中适当选择。优选烘烤温度为150℃~250℃、并且烘烤时间为0.5~2分钟。这里,形成的下层膜的膜厚可以列举出例如10~1000nm,或20~500nm,或50~300nm,或100~200nm。
接着在该抗蚀剂下层膜上形成抗蚀剂膜例如光致抗蚀剂膜。光致抗蚀剂膜的形成可以通过周知的方法的方法进行,即将光致抗蚀剂组合物溶液涂布在抗蚀剂下层膜上,并烘烤。光致抗蚀剂的膜厚可以为例如50~10000nm,或100~2000nm,或200~1000nm。
作为在本发明的抗蚀剂下层膜上形成的光致抗蚀剂,只要对曝光时使用的光敏感即可,没有特殊限定。可以使用负型光致抗蚀剂和正型光致抗蚀剂中的任一者。作为光致抗蚀剂,可以列举出:含有酚醛清漆树脂和1,2-重氮萘醌磺酸酯的正型光致抗蚀剂;含有粘合剂和光产酸剂的化学放大型光致抗蚀剂,其中,所述粘合剂具有可借助酸进行分解从而来提高碱溶解速度的基团;含有低分子化合物、碱溶性粘合剂和光产酸剂的化学放大型光致抗蚀剂,其中,所述低分子化合物可借助酸进行分解从而来提高光致抗蚀剂的碱溶解速度;含有粘合剂、低分子化合物和光产酸剂的化学放大型光致抗蚀剂,其中,所述粘合剂具有可借助酸进行分解从而来提高碱溶解速度的基团,所述低分子化合物可借助酸进行分解从而来提高光致抗蚀剂的碱溶解速度;等等。具体可列举出シプレ一社制商品名APEX-E、住友化学工业(株)制商品名PAR710和信越化学工业(株)制商品名SEPR430等。另外,还可以列举出例如在Proc.SPIE,Vol.3999,330-334(2000)、Proc.SPIE,Vol.3999,357-364(2000)和Proc.SPIE,Vol.3999,365-374(2000)中记载的含氟原子的聚合物系光致抗蚀剂。
接着,通过规定的掩模对形成的抗蚀剂膜进行曝光。在曝光中,可使用KrF准分子激光(波长248nm)、ArF准分子激光(波长193nm)及F2准分子激光(波长157nm)等。也可以在曝光后根据需要进行曝光后加热(post exposure bake)。曝光后的加热条件,加热温度从70~150℃中适当选择,加热时间从0.3~10分钟中适当选择。
此外,作为本发明中的抗蚀剂可以使用电子束光刻用抗蚀剂来代替光致抗蚀剂。作为电子束抗蚀剂可以使用负型、正型中的任一种。作为该电子束抗蚀剂,有下述种类:含有产酸剂和粘合剂的化学放大型抗蚀剂,其中,所述粘合剂具有可借助酸进行分解从而来改变碱溶解速度的基团;含有碱溶性粘合剂、产酸剂和低分子化合物的化学放大型抗蚀剂,其中,所述低分子化合物可借助酸进行分解从而来改变抗蚀剂的碱溶解速度;含有产酸剂、粘合剂和低分子化合物的化学放大型抗蚀剂,其中,所述粘合剂具有可借助酸进行分解从而来改变碱溶解速度的基团,所述低分子化合物可借助酸进行分解从而来改变抗蚀剂的碱溶解速度;含有粘合剂的非化学放大型抗蚀剂,其中,所述粘合剂具有可借助电子束进行分解从而来改变碱溶解速度的基团;含有粘合剂的非化学放大型抗蚀剂,其中,所述粘合剂具有可借助电子束进行切断从而来改变碱溶解速度的部位;等等。在使用这些电子束抗蚀剂时,以电子束作为照射源,与使用光致抗蚀剂时的方式同样来形成抗蚀图案。
接着,利用显影液进行显影。由此,例如在使用正型光致抗蚀剂的情况下,除去了被曝光部分的光致抗蚀剂,形成光致抗蚀剂的图案。
作为显影液,可列举出氢氧化钾、氢氧化钠等碱金属氢氧化物的水溶液、氢氧化四甲铵、氢氧化四乙铵、胆碱等的氢氧化季铵盐的水溶液、乙醇胺、丙胺、乙二胺等胺的水溶液等碱性水溶液。进而,也可以在这些显影液中加入表面活性剂等。
作为显影的条件,温度从5~50℃中适当选择,时间从10~600秒钟中适当选择。
然后,以这样形成的光致抗蚀剂的图案作为保护膜,来除去本发明的抗蚀剂下层膜。
首先,通过干蚀刻来除去已除去光致抗蚀剂而露出的部分本发明的抗蚀剂下层膜,使半导体基板露出。可以使用四氟化碳、全氟环丁烷(C4F8)、全氟丙烷(C3F8)、三氟甲烷、一氧化碳、氩气、氧气、氮气、六氟化硫、二氟甲烷、三氟化氮和三氟化氯、氯气、三氯化硼和二氯化硼等气体来对本发明的抗蚀剂下层膜进行干蚀刻。优选使用含卤素的气体,更优选使用氟系气体例如,四氟化碳(CF4)、全氟环丁烷(C4F8)、全氟丙烷(C3F8)、三氟甲烷和二氟甲烷(CH2F2)等。
在使用含卤素的气体进行干蚀刻时,具有碳-氧键和碳-氮键的部位比具有碳-碳键的部位蚀刻速度大。因此,作为无机系成分膜的本发明的抗蚀剂下层膜可以使用含卤素的气体被快速除去,另一方面,基本上由有机物质形成的光致抗蚀剂难以被除去。因此,可以抑制随着抗蚀剂下层膜的干蚀刻的进行,而导致的光致抗蚀剂膜厚的减少。并且,该结果使得光致抗蚀剂可以以较薄的膜的形式使用,所以可以形成图案不易发生倒塌的细微图案。
最后以图案化的光致抗蚀剂和抗蚀剂下层膜作为保护膜来加工半导体基板。优选使用氟系气体通过干蚀刻来加工半导体基板。
作为氟系气体,可以列举出例如,四氟化碳(CF4)、全氟环丁烷(C4F8)、全氟丙烷(C3F8)、三氟甲烷和二氟甲烷(CH2F2)等。
其次,对在半导体装置用的基板上先形成下层有机膜,然后在下层有机膜上形成抗蚀剂下层膜,再在抗蚀剂下层膜上形成抗蚀剂,再形成图案的方法予以说明。
在上述用于制造半导体装置的基板上形成下层有机膜。下层有机膜和其形成方法,只要是周知的在半导体装置用的基板上作为保护膜使用的下层有机膜和其形成方法即可,没有特殊限定。优选具有在基板上的平坦化性、耐热性、防反射性和对抗蚀剂下层膜形成用组合物中使用的溶剂的耐溶剂性。
然后在下层有机膜上形成本发明的抗蚀剂下层膜和在抗蚀剂下层膜上的光致抗蚀剂膜。
抗蚀剂膜的形成方法、以及抗蚀剂膜和抗蚀剂下层膜的图案形成方法同前所述。以包含使用上述方法被图案化的光致抗蚀剂膜和本发明的抗蚀剂下层膜的膜作为保护膜来除去下层有机膜。
下层有机膜的除去优选通过干蚀刻使用氧气系气体进行。这是由于,含有大量作为无机系成分的硅原子的本发明的抗蚀剂下层膜,氧气系气体的干蚀刻速度小,比作为有机系成分的抗蚀剂膜和下层有机膜更难以被除去的缘故。
最后以图案化的抗蚀剂下层膜和下层有机膜作为保护膜来加工半导体基板。半导体基板的加工方法同前所述。
特别是对于后述的在基板上形成下层有机膜后,在该下层有机膜上形成本发明的抗蚀剂下层膜,进而在该抗蚀剂下层膜上被覆光致抗蚀剂,再形成图案的方法而言,即使在光致抗蚀剂的图案宽度较窄、为了防止图案倒塌而被覆较薄的光致抗蚀剂膜的情况中,也可以通过选择适当的蚀刻气体来加工基板。例如,在形成抗蚀图案后蚀刻抗蚀剂下层膜时,可以使用比光致抗蚀剂速度更快地蚀刻本发明的抗蚀剂下层膜的氟系气体,接着,在蚀刻有机层时,可以使用比抗蚀剂下层膜速度更快地蚀刻下层有机膜的氧气系气体,在最后蚀刻半导体基板时,可以使用比下层有机膜速度更快地蚀刻半导体基板的氟系气体。
此外,在形成抗蚀剂之前,还可以在本发明的抗蚀剂下层膜和抗蚀剂膜之间形成有机系防反射膜。作为这里使用的防反射膜形成用组合物,没有特殊限定,可以任意选择使用迄今为止在光刻工艺中惯用的防反射膜形成用组合物,此外,可以使用惯用方法例如利用旋涂器、涂布器进行涂布,再进行烘烤来形成防反射膜。
此外,对于涂布本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物之前的基板,可以在其表面上使用CVD法等形成有机系或无机系的防反射膜,也可以在其上面形成本发明的抗蚀剂下层膜。
进而,使用本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的抗蚀剂下层膜,有时对光刻工艺中使用的光的波长具有吸收,可以发挥防反射膜的功能,具有防止光从基板反射的效果。
进而本发明的下层膜还可以作为下述层使用:用于防止基板与光致抗蚀剂相互作用的层;用于防止光致抗蚀剂中使用的材料或光致抗蚀剂曝光时生成的物质对基板产生不良作用的层;用于防止加热烘烤时由基板生成的物质向上层光致抗蚀剂扩散的层;以及,用于减轻由半导体基板电介质层造成的光致抗蚀剂膜的中毒效果的阻挡层等。
此外,由本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的抗蚀剂下层膜还适合于在双镶嵌工艺中使用的形成了过孔的基板,可以作为无间隙地填埋空隙的填埋材料使用。此外,还可以作为使凹凸的半导体基板表面变得平坦的平坦化材料使用。
下面通过实施例来更具体地说明本发明,但本发明并不受这些实施例限定。
实施例
将三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑5.0g和乙醇18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将乙酸1.2g溶解在乙醇24g中所得的溶液。搅拌半天后,减压蒸馏除去乙醇,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑和乙酸。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在乙醇中,从而得到三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑乙酸盐的30.4%乙醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷2.94g、四乙氧基硅烷39.53g、甲基三乙氧基硅烷15.86g、三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑乙酸盐的30.4%乙醇溶液3.26g和乙醇43.50g加入到300mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加在离子交换水97.18g中溶解了马来酸1.72g而得的水溶液。反应120分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***300g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、水,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-1)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为1.0摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为5300。
合成例2(含有乙酸铵盐的聚硅氧烷)
将三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺5.0g和乙醇24g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将乙酸1.5g溶解在乙醇24g中所得的溶液。搅拌半天后,减压蒸馏除去乙醇,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺和乙酸。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在乙醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基铵乙酸盐的13.1%乙醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷2.83g、四乙氧基硅烷38.00g、甲基三乙氧基硅烷15.24g、三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基铵乙酸盐的13.1%乙醇溶液5.83g和乙醇48.11g加入到300mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加在离子交换水93.41g中溶解了马来酸1.65g而得的水溶液。反应120分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***300g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇和水,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-2)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为1.0摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为1900。
将三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑5.0g和乙醇18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将马来酸2.3g溶解在乙醇18g中所得的溶液。搅拌半天后,减压蒸馏除去乙醇,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑和马来酸。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在乙醇中,从而得到三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑马来酸盐的39.4%乙醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷2.87g、四乙氧基硅烷38.53g、甲基三乙氧基硅烷15.46g、三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑马来酸盐的39.4%乙醇溶液2.56g和乙醇45.75g加入到300mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加在离子交换水94.72g中溶解了马来酸1.68g而得的水溶液。反应120分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***300g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇和水,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-3)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.9摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为4200。
合成例4(含有铵马来酸盐的聚硅氧烷)
将三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺5.0g、和乙醇24g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将马来酸3.0g溶解在乙醇26g中所得的溶液。搅拌半天后,减压蒸馏除去乙醇,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺和马来酸。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在乙醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基铵马来酸盐的62.6%乙醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷2.88g、四乙氧基硅烷38.77g、甲基三乙氧基硅烷15.55g、三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基铵马来酸盐的62.6%乙醇溶液1.50g和乙醇44.86g加入到300mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加在离子交换水95.31g中溶解了马来酸1.69g而得的水溶液。反应120分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***300g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇和水,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-4)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为1.0摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为3700。
将三乙氧基甲硅烷基丙基吡啶5.0g和乙醇22g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将马来酸2.8g溶解在乙醇30g中所得的溶液。搅拌半天后,减压蒸馏除去乙醇,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三乙氧基甲硅烷基乙基吡啶和马来酸。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在乙醇中,从而得到三乙氧基甲硅烷基丙基吡啶马来酸盐的22.0%乙醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷2.83g、四乙氧基硅烷38.00g、甲基三乙氧基硅烷15.25g、三乙氧基甲硅烷基丙基吡啶马来酸盐的22.0%乙醇溶液5.00g和乙醇47.74g加入到300mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加在离子交换水93.43g中溶解了马来酸1.65g而得的水溶液。反应120分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***300g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇和水,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-5)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为1.0摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为4100。
合成例6(含有铵甲磺酸盐的聚硅氧烷)
将三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺5.0g和乙酸乙酯24g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将甲磺酸甲酯3.0g溶解在乙醇26g中所得的溶液。搅拌半天后,减压蒸馏除去乙醇,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺和甲磺酸甲酯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在乙醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基丙基三甲基铵甲磺酸盐的38.1%乙醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷2.95g、四乙氧基硅烷39.71g、甲基三乙氧基硅烷15.93g、三甲氧基甲硅烷基丙基三甲基铵甲磺酸盐的38.1%乙醇溶液2.48g和乙醇42.83g加入到300mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加在离子交换水97.62g中溶解了马来酸1.73g而得的水溶液。反应120分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***300g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇和水,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-6)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为1.0摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2600。
将三乙氧基甲硅烷基丙基吡啶5.0g和乙醇22g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将甲磺酸甲酯2.8g溶解在乙醇30g中所得的溶液。搅拌半天后,减压蒸馏除去乙醇,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三乙氧基甲硅烷基丙基吡啶和甲磺酸甲酯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在乙醇中,从而得到三乙氧基甲硅烷基丙基吡啶甲磺酸盐的36.2%乙醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷2.86g、四乙氧基硅烷38.52g、甲基三乙氧基硅烷15.45g、三乙氧基甲硅烷基丙基吡啶甲磺酸盐的36.2%乙醇溶液2.69g和乙醇45.82g加入到300mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加在离子交换水94.69g中溶解了马来酸1.68g而得的水溶液。反应120分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***300g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、水,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-7)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.9摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2200。
将三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑5.0g和乙醇18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将乙酸1.6g溶解在乙醇24g中所得的溶液。搅拌半天后,减压蒸馏除去乙醇,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑和乙酸。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在乙醇中,从而得到三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑乙酸盐的30%乙醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.92g、四乙氧基硅烷72.46g、甲基三乙氧基硅烷22.06g、三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑乙酸盐的30%乙醇溶液0.55g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.13g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-8)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物的分子量以聚苯乙烯换算Mw为1700。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将三氟乙酸甲酯3.5g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑和三氟乙酸甲酯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在乙醇中,从而得到三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑三氟乙酸盐的30%乙醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.92g、四乙氧基硅烷72.40g、甲基三乙氧基硅烷22.04g、三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑三氟乙酸盐的30%乙醇溶液0.64g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.10g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-9)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为1700。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑5.0g、和乙醇18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将马来酸3.2g溶解在乙醇24g中所得的溶液。搅拌半天后,减压蒸馏除去乙醇,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑和马来酸。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在乙醇中,从而得到三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑马来酸盐的30%乙醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.92g、四乙氧基硅烷72.39g、甲基三乙氧基硅烷22.04g、三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑马来酸盐的30%乙醇溶液0.65g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.10g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-10)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2400。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将乙基咪唑3.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将三甲氧基甲硅烷基氯代丙烷9.3g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物乙基咪唑和三甲氧氯硅烷。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基丙基-3-乙基氯化咪唑盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.93g、四乙氧基硅烷72.51g、甲基三乙氧基硅烷22.07g、三甲氧基甲硅烷基丙基-3-乙基氯化咪唑盐的30%甲醇溶液0.49g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.15g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-11)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为1700。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将三乙氧基甲硅烷基氯代丙烷5.4g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑和三乙氧基氯硅烷。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在乙醇中,从而得到双(三烷氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢氯化咪唑盐的30%乙醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.92g、四乙氧基硅烷72.29g、甲基三乙氧基硅烷22.01g、双(三烷氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢氯化咪唑盐的30%乙醇溶液0.78g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.05g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-12)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为1700。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将甲磺酸甲酯3.0g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑和甲磺酸甲酯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在乙醇中,从而得到三乙氧基甲硅烷基丙基-3-甲基-4,5-二氢咪唑甲磺酸盐的30%乙醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.92g、四乙氧基硅烷72.40g、甲基三乙氧基硅烷22.04g、三乙氧基甲硅烷基丙基-3-甲基-4,5-二氢咪唑甲磺酸盐的30%乙醇溶液0.64g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.10g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-13)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为1500。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将三氟甲磺酸甲酯4.5g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑和三氟甲磺酸甲酯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在乙醇中,从而得到三乙氧基甲硅烷基丙基-3-甲基-4,5-二氢咪唑三氟甲磺酸盐的30%乙醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.92g、四乙氧基硅烷72.34g、甲基三乙氧基硅烷22.02g、三乙氧基甲硅烷基丙基-3-甲基-4,5-二氢咪唑三氟甲磺酸盐的30%乙醇溶液0.73g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.10g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水、和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-43)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为1500。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将丙磺酸内酯3.3g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑、丙磺酸内酯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在乙醇中,从而得到三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑基丙磺酸盐的30%乙醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.92g、四乙氧基硅烷72.39g、甲基三乙氧基硅烷22.04g、三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑基丙磺酸盐的30%乙醇溶液0.66g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.10g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-15)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为1700。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶5.0g和甲醇18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将乙酸2.0g溶解在甲醇24g中所得的溶液。搅拌半天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶和乙酸。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基乙基吡啶乙酸盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.93g、四乙氧基硅烷72.52g、甲基三乙氧基硅烷22.08g、三甲氧基甲硅烷基乙基吡啶乙酸盐的30%甲醇溶液0.48g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.15g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-16)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2100。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
合成例17(吡啶三氟乙酸盐0.1%)
将2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将三氟乙酸甲酯4.2g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶和三氟乙酸甲酯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基乙基甲基吡啶三氟乙酸盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.92g、四乙氧基硅烷72.44g、甲基三乙氧基硅烷22.05g、三甲氧基甲硅烷基乙基甲基吡啶三氟乙酸盐的30%甲醇溶液0.59g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.12g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-17)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2100。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶5.0g和甲醇18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将马来酸3.8g溶解在甲醇24g中所得的溶液。搅拌半天后,减压蒸馏除去甲醇,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶和马来酸。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶马来酸盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.93g、四乙氧基硅烷72.45g、甲基三乙氧基硅烷22.06g、2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶马来酸盐的30%甲醇溶液0.57g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.12g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-18)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2200。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将吡啶3.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将三甲氧基甲硅烷基氯丙烷11.3g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物吡啶、三甲氧基甲硅烷基氯丙烷。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基丙基氯化吡啶盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.93g、四乙氧基硅烷72.53g、甲基三乙氧基硅烷22.08g、三甲氧基甲硅烷基丙基氯化吡啶盐的30%甲醇溶液0.46g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.16g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-19)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2100。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将三甲氧基甲硅烷基氯丙烷6.6g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶和三甲氧基甲硅烷基氯丙烷。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到双(三甲氧基甲硅烷基)乙基-N-丙基氯化吡啶盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.92g、四乙氧基硅烷72.35g、甲基三乙氧基硅烷22.03g、双(三甲氧基甲硅烷基)乙基-N-丙基氯化吡啶盐的30%甲醇溶液0.70g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.08g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-20)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2100。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将甲磺酸甲酯3.6g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶、甲磺酸甲酯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基乙基甲基吡啶甲磺酸盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.93g、四乙氧基硅烷72.46g、甲基三乙氧基硅烷22.06g、三甲氧基甲硅烷基乙基甲基吡啶甲磺酸盐的30%甲醇溶液0.56g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.13g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-21)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2300。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将三氟甲磺酸甲酯5.4g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶、三氟甲磺酸甲酯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基乙基甲基吡啶三氟甲磺酸盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.92g、四乙氧基硅烷72.39g、甲基三乙氧基硅烷22.04g、三甲氧基甲硅烷基乙基甲基吡啶三氟甲磺酸盐的30%甲醇溶液0.56g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.13g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-22)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2300。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
合成例23(吡啶基丙磺酸盐0.1%)
将2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将丙磺酸内酯4.0g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶、丙磺酸内酯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基乙基吡啶基丙磺酸盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.93g、四乙氧基硅烷72.44g、甲基三乙氧基硅烷22.05g、三甲氧基甲硅烷基乙基吡啶基丙磺酸盐的30%甲醇溶液0.58g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.12g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-23)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2500。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
合成例24(铵乙酸盐0.1%)
将三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺5.0g和甲醇18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将乙酸2.2g溶解在甲醇24g中所得的溶液。搅拌半天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺和乙酸。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基铵乙酸盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.93g、四乙氧基硅烷72.54g、甲基三乙氧基硅烷22.08g、三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基铵乙酸盐的30%甲醇溶液0.44g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.16g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-24)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2100。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
合成例25(铵三氟乙酸盐0.1%)
将三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将三氟乙酸甲酯4.6g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺和三氟乙酸甲酯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基丙基三甲基铵三氟乙酸盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.93g、四乙氧基硅烷72.46g、甲基三乙氧基硅烷22.06g、三甲氧基甲硅烷基丙基三甲基铵三氟乙酸盐的30%甲醇溶液0.56g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.13g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-25)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2100。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
合成例26(铵马来酸盐0.1%)
将三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺5.0g和甲醇18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将马来酸4.2g溶解在甲醇24g中所得的溶液。搅拌半天后,减压蒸馏除去甲醇,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺和马来酸。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基铵马来酸盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.93g、四乙氧基硅烷72.47g、甲基三乙氧基硅烷22.06g、三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基铵马来酸盐的30%甲醇溶液0.54g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.14g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-26)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2200。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
合成例27(氯化铵盐0.1%)
将三乙胺3.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将三甲氧基甲硅烷基氯丙烷8.8g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三乙胺和三甲氧基甲硅烷基氯丙烷。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基丙基三乙基氯化铵盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.93g、四乙氧基硅烷72.50g、甲基三乙氧基硅烷22.07g、三甲氧基甲硅烷基丙基三乙基氯化铵盐的30%甲醇溶液0.50g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.15g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(20)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2100。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
合成例28(双甲硅烷基氯化铵盐0.1%)
将三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将三甲氧基甲硅烷基氯丙烷7.2g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺和三甲氧基甲硅烷基氯丙烷。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到双(三甲氧基甲硅烷基丙基)-N-二甲基氯化铵盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.92g、四乙氧基硅烷72.37g、甲基三乙氧基硅烷22.03g、(三甲氧基甲硅烷基丙基)-N-二甲基氯化铵盐的30%甲醇溶液0.67g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.09g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-28)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2100。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
合成例29(铵甲磺酸盐0.1%)
将三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将甲磺酸甲酯4.0g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺和甲磺酸甲酯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基丙基三甲基铵甲磺酸盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.93g、四乙氧基硅烷72.48g、甲基三乙氧基硅烷22.07g、三甲氧基甲硅烷基丙基三甲基铵甲磺酸盐的30%甲醇溶液0.53g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.14g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-29)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2300。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
合成例30(铵三氟甲磺酸盐0.1%)
将三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将三氟甲磺酸甲酯5.9g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺和三氟甲磺酸甲酯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基丙基三甲基铵三氟甲磺酸盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.92g、四乙氧基硅烷72.42g、甲基三乙氧基硅烷22.05g、三甲氧基甲硅烷基丙基三甲基铵三氟甲磺酸盐的30%甲醇溶液0.61g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.11g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-30)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2300。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
合成例31(铵基丙磺酸盐0.1%)
将三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将丙磺酸内酯4.4g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基胺和丙磺酸内酯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基铵基丙磺酸盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.93g、四乙氧基硅烷72.47g、甲基三乙氧基硅烷22.06g、三甲氧基甲硅烷基丙基二甲基铵基丙磺酸盐的30%甲醇溶液0.55g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.13g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-31)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为2500。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
合成例32(碘化锍盐0.1%)
将四氢噻吩2.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将三甲氧基甲硅烷基碘代丙烷9.9g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物四氢噻吩、三甲氧基甲硅烷基碘代丙烷。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到三甲氧基甲硅烷基丙基碘化四氢噻吩盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.92g、四乙氧基硅烷72.41g、甲基三乙氧基硅烷22.04g、三甲氧基甲硅烷基丙基碘化四氢噻吩盐的30%甲醇溶液0.63g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.12g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-32)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为4400。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将二苯基膦基乙基三甲氧基硅烷5.0g和乙酸乙酯18g加入到100mL烧瓶中溶解。一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边在室温、氮气氛围下向其中慢慢添加将三甲氧基甲硅烷基碘代丙烷6.5g溶解在乙酸乙酯24g中所得的溶液。回流3天后,减压蒸馏除去乙酸乙酯,向***100mL中滴加浓缩物,然后除去副产物二苯基膦基乙基三甲氧基硅烷、碘代丙烯。进行3次上述纯化操作,然后减压蒸馏除去剩下的***,将浓缩物溶解在甲醇中,从而得到双(三甲氧基甲硅烷基)乙基丙基二苯基碘化盐的30%甲醇溶液。
将苯基三甲氧基硅烷4.90g、四乙氧基硅烷72.11g、甲基三乙氧基硅烷21.95g、双(三甲氧基甲硅烷基)乙基丙基二苯基碘化盐的30%甲醇溶液1.03g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸32.97g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-33)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为5000。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
合成例34(咪唑马来酸盐0.1%)
将苯基三甲氧基硅烷4.86g、四乙氧基硅烷71.36g、甲基三乙氧基硅烷17.37g、(1,2-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷5.78g、三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑马来酸盐的30%甲醇溶液0.64g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M硝酸32.61g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,除去作为反应副产物的乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-34)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为5000。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
合成例35(咪唑马来酸盐0.1%)
将苯基三甲氧基硅烷4.90g、四乙氧基硅烷72.07g、甲基三乙氧基硅烷17.56g、巯基丙基三甲氧基硅烷4.85g、三乙氧基甲硅烷基丙基-4,5-二氢咪唑马来酸盐的30%甲醇溶液0.64g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,一边用磁搅拌器搅拌所得的混合溶液,一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M硝酸32.61g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-35)所对应的聚硅氧烷,其来自在所有硅烷中有比例为0.10摩尔%的具有基的硅烷的原料。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为5000。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
将苯基三甲氧基硅烷4.95g、四乙氧基硅烷72.80g、甲基三乙氧基硅烷22.25g和丙酮150g加入到500mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加0.01M盐酸33.28g。反应240分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单***200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇、甲醇、丙酮、水和盐酸,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-36)所对应的聚合物。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算Mw为1500。将在140℃下从所得水解缩合物溶液中除去溶剂之后剩下的残余物定义为固体成分,使用丙二醇单***调节到固体成分为15质量%。
比较合成例1
将苯基三甲氧基硅烷1.94g、四乙氧基硅烷26.47g、甲基三乙氧基硅烷10.46g、和乙醇31.50g加入到300mL的烧瓶中溶解,对所得的混合溶液一边用磁搅拌器搅拌一边加热使之回流。接着向混合溶液中添加在离子交换水128.50g中溶解了马来酸1.13g而得的水溶液。反应120分钟后,将所得的反应溶液冷至室温。然后向反应溶液中加入丙二醇单丙基醚200g,减压蒸馏除去反应副产物乙醇和水,从而得到水解缩合物。所得的聚合物是式(VII-36)所对应的聚合物。所得聚合物使用GPC测定的分子量以聚苯乙烯换算为3100。
向合成例1所得的溶液(16.63质量%)63.14g中添加水14.48g、丙二醇单***164.49g、丙二醇单甲基醚57.90g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
实施例2(含有铵乙酸盐的Si抗蚀剂下层膜)
向合成例2所得的溶液(10.07质量%)116.19g中添加水14.42g、丙二醇单***111.74g、丙二醇单甲基醚57.66g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
向合成例3所得的溶液(12.25质量%)85.71g中添加水14.48g、丙二醇单***141.91g、丙二醇单甲基醚57.90g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
实施例4(含有铵马来酸盐的Si抗蚀剂下层膜)
向合成例4所得的溶液(13.18质量%)79.67g中添加水14.48g、丙二醇单***147.95g、丙二醇单甲基醚57.90g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
实施例5(含有吡啶马来酸盐的Si抗蚀剂下层膜)
向合成例5所得的溶液(20.20质量%)51.98g中添加水14.48g、丙二醇单***175.64g、丙二醇单甲基醚57.90g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
实施例6(含有铵甲磺酸盐的Si抗蚀剂下层膜)
向合成例6所得的溶液(10.35质量%)113.04g中添加水14.42g、丙二醇单***114.88g、丙二醇单甲基醚57.66g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
向合成例7所得的溶液(11.64质量%)100.52g中添加水14.42g、丙二醇单***127.41g和丙二醇单甲基醚57.66g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
向合成例8所得的溶液(15质量%)5g中添加合成例14所得的溶液(15质量%)5g、马来酸0.015g、水12.11g和丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
向合成例9所得的溶液(15质量%)5g中添加合成例13所得的溶液(15质量%)5g、马来酸0.015g、水12.11g、丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
向合成例10所得的溶液(15质量%)10g中添加马来酸0.015g、水12.11g、丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
向合成例11所得的溶液(15质量%)5g中添加合成例15所得的溶液(15质量%)5g、马来酸0.015g、水12.11g和丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
向合成例12所得的溶液(15质量%)5g中添加合成例13所得的溶液(15质量%)5g、马来酸0.015g、水12.11g和丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
向合成例16所得的溶液(15质量%)5g中添加合成例22所得的溶液(15质量%)5g、马来酸0.015g、水12.11g和丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
向合成例17所得的溶液(15质量%)5g中添加合成例21所得的溶液(15质量%)5g、马来酸0.015g、水12.11g、丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
向合成例18所得的溶液(15质量%)10g中添加马来酸0.015g、水12.11g和丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
向合成例19所得的溶液(15质量%)5g中添加合成例23所得的溶液(15质量%)5g、马来酸0.015g、水12.11g和丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
向合成例20所得的溶液(15质量%)5g中添加合成例21所得的溶液(15质量%)5g、马来酸0.015g、水12.11g、丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
实施例18(含有乙酸铵盐和铵三氟甲磺酸盐的Si抗蚀剂下层膜)
向合成例24所得的溶液(15质量%)5g中添加合成例30所得的溶液(15质量%)5g、马来酸0.015g、水12.11g、丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
实施例19(含有铵三氟乙酸盐和铵甲磺酸盐的Si抗蚀剂下层膜)
向合成例25所得的溶液(15质量%)5g中添加合成例29所得的溶液(15质量%)5g、马来酸0.015g、水12.11g、丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
实施例20(含有铵马来酸盐的Si抗蚀剂下层膜)
向合成例26所得的溶液(15质量%)10g中添加马来酸0.015g、水12.11g、丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
实施例21(含有氯化铵盐和铵基丙磺酸盐的Si抗蚀剂下层膜)
向合成例27所得的溶液(15质量%)5g中添加合成例31所得的溶液(15质量%)5g、马来酸0.015g、水12.11g、丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
实施例22(含有双甲硅烷基氯化铵盐和铵甲磺酸盐的Si抗蚀剂下层膜)
向合成例28所得的溶液(15质量%)5g中添加合成例29所得的溶液(15质量%)5g、马来酸0.015g、水12.11g、丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
实施例23(含有碘化锍盐和双甲硅烷基碘化盐的Si抗蚀剂下层膜)
向合成例32所得的溶液(15质量%)5g中添加合成例33所得的溶液(15质量%)5g、马来酸0.015g、水12.11g、丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
向合成例36所得的溶液(15质量%)10g中添加马来酸0.015g、三甲氧基甲硅烷基氯化咪唑盐0.0023g、三甲氧基甲硅烷基咪唑甲磺酸盐0.0023g、水12.15g、丙二醇单***72.58g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
实施例25(含有咪唑马来酸盐和环氧基的Si抗蚀剂下层膜)
向合成例34所得的溶液(15质量%)10g中添加马来酸0.015g、水12.11g、丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
向合成例35所得的溶液(15质量%)10g中添加马来酸0.015g、水12.11g、丙二醇单***72.56g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
比较例1
向比较合成例1所得的溶液(10质量%)50g中添加水6.84g、丙二醇单丙基醚57.63g、丙二醇单甲基醚27.38g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
比较例2
向比较合成例1所得的溶液(10质量%)50g中添加苄基三乙基氯化铵0.05g、水7.05g、丙二醇单丙醚60.69g、丙二醇单甲醚28.19g,从而配制抗蚀剂下层膜材料。
(耐溶剂评价)
使用旋涂法将抗蚀剂下层膜材料涂布在硅晶片上,在160℃的电热板上烘烤1分钟。然后将硅晶片浸渍在作为抗蚀剂溶剂使用的丙二醇单甲醚乙酸酯中一分钟,将浸渍前后涂膜厚度的变化为2nm以下的情况评价成“良好”,将大于2nm的情况评价为“不良”。
表1 耐溶剂性试验
实施例1 良好
实施例2 良好
实施例3 良好
实施例4 良好
实施例5 良好
实施例6 良好
实施例7 良好
实施例8 良好
实施例9 良好
实施例10 良好
实施例11 良好
实施例12 良好
实施例13 良好
实施例14 良好
实施例15 良好
实施例16 良好
实施例17 良好
实施例18 良好
实施例19 良好
实施例20 良好
实施例21 良好
实施例22 良好
实施例23 良好
实施例24 良好
实施例25 良好
实施例26 良好
比较例1 不良
比较例2 不良
(光学参数)
使用旋涂器将抗蚀剂下层膜溶液涂布在硅晶片上,在240℃的电热板上加热1分钟,形成抗蚀剂下层膜(膜厚0.09μm)。再使用光谱式椭偏仪(J.A.Woollam社制,VUV-VASE VU-302)测定这些抗蚀剂下层膜在波长193nm下的折射率(n值)和光学吸光系数(有时称作k值或衰减系数)。将结果示于表2中。
表2 折射率n和光学吸光系数k
(干蚀刻速度的测定)
在测定干蚀刻速度时使用下面的电蚀刻器和蚀刻气体。
ES401(日本サイエンテイフイツク制):CF4
RIE-10NR(サムコ制):O2
使用旋涂器将实施例1~26、比较例1或2中配制的抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布在硅晶片上,在电热板上240℃加热1分钟,形成抗蚀剂下层膜。当使用CF4气作为蚀刻气体时,测定的膜厚为0.20μm,当使用氧气作为蚀刻气体时,测定的膜厚为0.08μm。此外,以同样方式使用旋涂器在硅晶片上由光致抗蚀剂溶液(シプレ一社制·商品名UV113)形成涂膜。使用CF4气和氧气作为蚀刻气体来测定干蚀刻速度,比较实施例1~26和比较例1或2的抗蚀剂下层膜干蚀刻速度和另行以同样的方式形成的抗蚀剂膜的干蚀刻速度。将结果示于表2中。速度比是(抗蚀剂下层膜)/(抗蚀剂膜)的干蚀刻速度比。
表3 干蚀刻速度比
CF4 O2
实施例1 2.0 0.02
实施例2 2.0 0.02
实施例3 1.9 0.02
实施例4 1.9 0.02
实施例5 2.0 0.02
实施例6 1.9 0.02
实施例7 2.1 0.02
实施例8 1.7 0.01
实施例9 1.7 0.01
实施例10 1.6 0.02
实施例11 1.6 0.01
实施例12 1.6 0.01
实施例13 1.6 0.01
实施例14 1.6 0.01
实施例15 1.7 0.02
实施例16 1.6 0.01
实施例17 1.6 0.01
实施例18 1.6 0.01
实施例19 1.6 0.01
实施例20 1.7 0.02
实施例21 1.6 0.01
实施例22 1.6 0.01
实施例23 1.7 0.01
实施例24 1.7 0.01
实施例25 1.7 0.01
实施例26 1.7 0.01
比较例1 1.7 0.02
比较例2 1.7 0.02
<下层有机膜形成用组合物的配制>
向200mL的烧瓶中添加苊烯16.5g、4-羟基苯乙烯1.5g、溶剂1,2-二氯乙烷60g。加入作为聚合引发剂的三氟化硼1g,加热到60℃后反应24小时。向该溶液中加入甲醇1L、水500g,进行再沉淀以纯化,将所得的白色固体过滤,然后干燥,从而得到白色聚合物11g。
使用13C-NMR、1H-NMR和GPC测定下面的所得聚合物,结果苊烯∶4-羟基苯乙烯=86∶14。
Mw为6000,Mw/Mn=1.5。
向所得的聚合物10g中加入四甲氧基甲基甘脲(三井サイテツク(株)制、商品名パウダ一リンク1174)1.0g、作为交联催化剂的对甲基苯磺酸0.01g、作为表面活性剂的メガフアツクR-30(大日本インキ化学(株)制、商品名)0.03g,使它们溶解在丙二醇单甲基醚乙酸酯101.57g、丙二醇单甲基醚25.39g中。然后使用孔径0.10μm的聚乙烯制精密过滤器过滤,再使用孔径0.05μm的聚乙烯制精密过滤器过滤,从而配制出在多层膜的光刻工艺中使用的下层有机膜形成用组合物的溶液。
<抗蚀剂构图评价1>
将上述配制的下层有机膜形成用组合物涂布在硅晶片上,在电热板上240℃下加热1分钟,从而得到膜厚250nm的下层有机膜(A层)。在该下层有机膜上涂布实施例1~26、比较例1~2所得的抗蚀剂下层膜形成用组合物,再在电热板上240℃下加热1分钟,从而得到膜厚35nm的抗蚀剂下层膜。使用旋涂器在抗蚀剂下层膜上涂布市售的光致抗蚀剂溶液(住友化学工业(株)制、商品名PAR855),再在电热板上100℃下加热1分钟,从而得到膜厚150nm的光致抗蚀剂膜。抗蚀剂的构图是使用NiKON社制曝光机S307Eスキヤナ一(波长193nm,NA,σ:0.85,0.93/0.85(环))进行的。将目标通过掩模进行曝光,所述掩模被设计成显影后可形成线根数为9根的、光致抗蚀剂的线宽和线间隔是0.08μm的所谓线和间隔图案(致密线)。然后在电热板上105℃下烘烤60秒钟,再冷却,然后使用2.38%四甲基氢氧化铵显影液进行显影。
当光刻后的抗蚀图案的线的底部形状是笔直时视为良好,当有咬边(底部细)、基脚(底部宽)、图案倒塌时视为不良。此外,将在局部出现轻微的基脚而在实用上没有的情况视为良好(但局部基脚)。
表4抗蚀剂形状评价1
抗蚀剂底部形状
实施例1 良好
实施例2 良好
实施例3 良好
实施例4 良好
实施例5 良好
实施例6 良好
实施例7 良好
实施例8 良好
实施例9 良好
实施例10 良好
实施例11 良好
实施例12 良好
实施例13 良好
实施例14 良好
实施例15 良好
实施例16 良好
实施例17 良好
实施例18 良好
实施例19 良好
实施例20 良好
实施例21 良好
实施例22 良好
实施例23 良好
实施例24 良好
实施例25 良好
实施例26 良好
比较例1 不良(局部图案破裂)
比较例2 良好
<抗蚀剂构图评价2>
将上述配制的下层有机膜形成用组合物涂布在硅晶片上,在电热板上240℃下加热1分钟,从而得到膜厚250nm的下层有机膜。在下层有机膜上涂布实施例1~26、比较例1~2所得的抗蚀剂下层膜形成用组合物,再在电热板上240℃下加热1分钟,从而得到膜厚35nm的抗蚀剂下层膜。在抗蚀剂下层膜上涂布市售的光致抗蚀剂溶液(住友化学工业(株)制、商品名PAR855),再在电热板上100℃下加热1分钟,从而形成膜厚150nm的光致抗蚀剂膜。抗蚀剂的构图是使用ASML社制液浸曝光机TWINSCANXT:1900Giスキヤナ一(波长193nm,NA,σ:1.20,0.94/0.74(C-quad)浸渍液∶水)进行的。将目标通过掩模进行曝光,所述掩模被设计成显影后可形成线根数为15根的、光致抗蚀剂的线宽和线间隔是0.05μm的所谓线和间隔图案(致密线)。然后在电热板上105℃下烘烤60秒钟,冷却后用2.38%四甲基氢氧化铵显影液显影。
将光刻后的抗蚀图案底部形状的线是直线的情况视为良好,将咬边(底部细)、基脚(底部宽)、图案倒塌的情况视为不良。
表5 抗蚀剂形状评价2
抗蚀剂底部形状
实施例1 良好(局部有基脚)
实施例2 良好(局部有基脚)
实施例3 良好
实施例4 良好(局部有基脚)
实施例5 良好(局部有基脚)
实施例6 良好(局部有基脚)
实施例7 良好
实施例8 良好
实施例9 良好
实施例10 良好
实施例11 良好
实施例12 良好
实施例13 良好
实施例14 良好
实施例15 良好
实施例16 良好
实施例17 良好
实施例18 良好
实施例19 良好
实施例20 良好
实施例21 良好
实施例22 良好
实施例23 良好
实施例24 良好
实施例25 良好
实施例26 良好
比较例1 不良(图案倒塌)
比较例2 良好(有基脚)
本发明的实施例1~26中,有通过使基预先组入到分子内的水解性有机硅烷水解并缩合得到的聚有机硅氧烷的情况、以及使聚有机硅氧烷后来与基预先组入到硅烷分子中的水解性有机硅烷组合的情况。另一方面,比较例1是使用完全不含有基的聚硅氧烷的情况。比较例2是虽然在聚硅氧烷中不含有基,但在组合物中以混合物的形式含有盐的情况。
耐溶剂性试验的结果显示,实施例1~26比比较例1或比较例2具有更好的耐溶剂性。因此,在由本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的抗蚀剂下层膜上可以在不发生混合的情况下形成抗蚀剂膜。
抗蚀剂构图评价结果显示出,实施例1~26为良好的抗蚀剂形状。此外,液浸曝光的微细构图评价结果显示,实施例1~26但不包括实施例1、2、4、5和6,显示出良好的抗蚀剂形状。含有1摩尔%基的聚硅氧烷的实施例1、2、4、5和6,虽然线和间隔是0.08μm的图案在实用上没有问题,但线和间隔是0.05μm的图案的微微一小部分显示出基脚形状。
此外在干蚀刻速度试验中,含有1.0%左右的基的实施例1~7的氟系气体蚀刻速度比比较例1~2高,所以可以准确地将本发明的抗蚀剂下层膜上层的抗蚀图案转印给本发明的抗蚀剂下层膜。
此外实施例1~26与比较例1~2相比,耐氧气蚀刻性程度相同,所以可以作为本发明的抗蚀剂下层膜更下层的下层有机膜或基板加工时的硬掩模发挥充分高的功能。
与比较例1和比较例2比较可知,即使在组合物中以混合物的形式含有铵盐,氟系气体的干蚀刻速度也不提高,可以判断出,通过组入到硅烷中可以得到较高的干蚀刻速度。
产业可利用性
由本发明的(抗蚀剂下层)膜形成用组合物形成的固化膜,可以在不与抗蚀剂膜发生掺混的情况下作为硬掩模、防反射膜使用,可以作为在使用卤代气体时干蚀刻速度大于抗蚀剂的光刻用抗蚀剂下层膜使用。
Claims (17)
9.如权利要求6所述的组合物,上述环状铵基是式(2)所示的芳族杂环式铵基或式(5)所示的脂肪族杂环式铵基,
式中,A1、A2、A3和A4分别表示式(3)、式(4)或式(4’)所示的基团,且A1~A4中的至少一个表示式(4)所示的基团,取代基R4分别表示烷基、芳基、芳烷基、链烯基、羟基或由它们组合而成的基团,R4可以彼此形成环,n1是1~8的整数,m1是整数0或1,m2是0、或是1至单环或多环上的最大可取代数之间的整数,
式中,R0分别表示单键、氢原子、烷基、芳基、芳烷基或链烯基,
式中,R0分别表示单键、氢原子、烷基、芳基、芳烷基或链烯基,
式中,A5、A6、A7和A8分别表示式(6)、式(7)或式(7’)所示基团,且A5~A8中的至少一个表示式(7)所示的基团,取代基R5分别表示烷基、芳基、芳烷基、链烯基、羟基或由它们组合而成的基团,R5可以彼此形成环,n2是1~8的整数,m3是0或1的整数,m4是0、或是1至单环或多环上的最大可取代数之间的整数,
式中,R0分别表示单键、氢原子、烷基、芳基、芳烷基或链烯基,
式中,R0分别表示单键、氢原子、烷基、芳基、芳烷基或链烯基。
11.如权利要求3或4所述的组合物,含有权利要求5中记载的式(1)所示的水解性有机硅烷和选自式(9)和式(10)所示的化合物中的至少1种有机硅化合物的组合、它们的水解物或它们的水解缩合物,
R6 aSi(R7)4-a 式(9)
式中,R6表示烷基、芳基、卤代烷基、卤代芳基、链烯基或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基或氰基的有机基团,且R6通过Si-C键与硅原子结合,R7表示烷氧基、酰氧基或卤素,a是0~3的整数,
〔R8 cSi(R9)3-c〕2Yb 式(10)
式中,R8表示通过Si-C键与硅原子结合的烷基,R9表示烷氧基、酰氧基或卤素,Y表示亚烷基或亚芳基,b是整数0或1,c是整数0或1。
12.如权利要求11所述的组合物,含有权利要求5中记载的式(1)所示的水解性有机硅烷的水解缩合物,或含有由权利要求5中记载的式(1)所示的水解性有机硅烷和权利要求11中记载的式(9)所示的有机硅化合物的组合形成的水解缩合物。
13.如权利要求1~12的任一项所述的组合物,还含有作为水解催化剂的酸。
14.如权利要求1~13的任一项所述的组合物,还含有水。
15.一种抗蚀剂下层膜,是通过将权利要求1~14的任一项所述的组合物涂布在半导体基板上并烘烤而成的。
16.一种在制造半导体装置时使用的抗蚀图案的形成方法,包含以下工序:
将权利要求1~14的任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布在半导体基板上,然后烘烤,从而形成抗蚀剂下层膜的工序;
在上述抗蚀剂下层膜上涂布抗蚀剂组合物,从而形成抗蚀剂膜的工序;
使上述抗蚀剂膜曝光的工序;
使曝光后的抗蚀剂膜显影,从而得到抗蚀图案的工序;
依照抗蚀图案来蚀刻上述抗蚀剂下层膜的工序;以及
依照已图案化的上述抗蚀剂下层膜来加工上述半导体基板的工序。
17.一种在制造半导体装置时使用的抗蚀图案的形成方法,包含以下工序:
在半导体基板上形成下层有机膜的工序;
在下层有机膜上涂布权利要求1~14的任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,然后烘烤,从而形成抗蚀剂下层膜的工序;以及
在上述抗蚀剂下层膜上涂布抗蚀剂组合物,从而形成抗蚀剂膜的工序;
使上述抗蚀剂膜曝光的工序;
使曝光后的抗蚀剂膜显影,从而得到抗蚀图案的工序;
依照抗蚀图案来蚀刻上述抗蚀剂下层膜的工序;
依照已图案化的抗蚀剂下层膜来蚀刻上述下层有机膜的工序,以及
依照已图案化的上述下层有机膜来加工上述半导体基板的工序。
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