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JP6763136B2 - Organic-inorganic addition copolymer and silicon oxide film obtained by using it - Google Patents
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Organic-inorganic addition copolymer and silicon oxide film obtained by using it Download PDF

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Description

本発明は、有機無機付加共重合体並びにそれを用いた酸化ケイ素膜の製造方法及び酸化ケイ素膜に関する。 The present invention relates to an organic-inorganic addition copolymer, a method for producing a silicon oxide film using the same, and a silicon oxide film.

薄膜トランジスタ(TFT)等の半導体デバイスの絶縁膜等として酸化ケイ素膜を用いる場合には、通常、化学気相成長(CVD)や物理気相成長(PVD)により製造している。
CVDやPVDによる製膜技術は何十年も蓄積されており、半導体デバイスとして求められる絶縁特性やガスバリア性等の特性に優れた信頼性のある膜を製膜可能であることが知られている。
近年、基板の大型化が著しい。しかしながら、CVDやPVDは大型な装置を必要とし、さらなる装置の大型化はコストの増加が顕著である。また、CVDは高温条件下で、PVDは真空条件下で製膜するため、CVDやPVDにとって装置の大型化は不利である。PVDにおいては、出来れば真空条件を避けたいという要望もある。
また、シリコン基板を高温で焼成して熱酸化することにより酸化ケイ素膜を得ることも行われているが、1000℃に近い熱をかけるため、エネルギー的に高負荷かつ高コストな製膜法である。さらには、成膜後の表面が粗く、例えば、基板同士を貼り合わせる場合、化学研磨を必要するため、工程が増えるという問題もある。
When a silicon oxide film is used as an insulating film or the like of a semiconductor device such as a thin film transistor (TFT), it is usually manufactured by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD).
Film-forming technology using CVD and PVD has been accumulated for decades, and it is known that it is possible to form a reliable film with excellent properties such as insulation characteristics and gas barrier properties required for semiconductor devices. ..
In recent years, the size of the substrate has increased remarkably. However, CVD and PVD require a large-sized device, and further increasing the size of the device significantly increases the cost. Further, since CVD forms a film under high temperature conditions and PVD forms a film under vacuum conditions, it is disadvantageous for CVD and PVD to increase the size of the apparatus. In PVD, there is also a desire to avoid vacuum conditions if possible.
In addition, a silicon oxide film is also obtained by firing a silicon substrate at a high temperature and thermally oxidizing it. However, since heat close to 1000 ° C. is applied, a film forming method with a high energy load and high cost is used. is there. Further, the surface after film formation is rough, and for example, when the substrates are bonded to each other, chemical polishing is required, so that there is a problem that the number of steps is increased.

他方で、電子機器はデータ処理量の増大に伴い、微細化だけでは対応できないレベルのデータ処理の高速化や高機能化が要求されている。そこで、LSIを3次元化することで、データ処理に対応し、かつ新たな機能を付加する試みが行われている(例えば、特許文献1)。3次元LSIの製造は、層間絶縁膜を設けた上に、新たな素子が形成されるが、その際既に出来上がった素子の特性を維持しなければならない。すなわち、層間膜の製膜を含め、高温を避け、極力低温での製造プロセスが望まれている。 On the other hand, as the amount of data processing increases, electronic devices are required to have higher speed and higher functionality in data processing that cannot be handled by miniaturization alone. Therefore, attempts have been made to support data processing and add new functions by making the LSI three-dimensional (for example, Patent Document 1). In the manufacture of a three-dimensional LSI, a new element is formed on the interlayer insulating film, but at that time, the characteristics of the already completed element must be maintained. That is, a manufacturing process at a low temperature as much as possible while avoiding a high temperature is desired, including the formation of an interlayer film.

CVDやPVDを用いない酸化ケイ素膜の製造方法として、特許文献2には、紫外線を透過する基体にジメチルシロキサン、シラザン、シリコンアルコキシド、シリケートおよびこれらの重合物などのプレカーサを塗布し、プレカーサ塗布面の裏面側より紫外線を照射する方法によりシリカ膜を形成する方法が提案されている。 As a method for producing a silicon oxide film that does not use CVD or PVD, Patent Document 2 describes a substrate that transmits ultraviolet rays to be coated with a precursor such as dimethylsiloxane, silican, silicon alkoxide, silicate, and a polymer thereof, and the surface coated with the precursor. A method of forming a silica film by irradiating ultraviolet rays from the back surface side of the silicon film has been proposed.

また、特許文献3には、1つの付加重合性官能基を含むシルセスキオキサンと他の付加重合性単量体を含有する共重合体を用いた単分子膜、およびこれを累積することにより得られる積層膜を作製し、光照射により有機部の光分解を起こし、ネットワーク構造のSi−Oを形成する方法が提案されている。 Further, in Patent Document 3, a monomolecular film using a copolymer containing silsesquioxane containing one addition-polymerizable functional group and another addition-polymerizable monomer, and by accumulating these. A method has been proposed in which a obtained laminated film is produced and photodecomposition of an organic portion is caused by light irradiation to form Si—O having a network structure.

また、特許文献4には、ゾルゲル法を用いて複数のシリカ系膜で被覆されたステンレスが提案されている。 Further, Patent Document 4 proposes stainless steel coated with a plurality of silica-based films by using a sol-gel method.

特開2014−232863号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-232863 特開2012−86990号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-86990 特開2009−114409号公報JP-A-2009-114409 特開2004−291453号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-291453

しかしながら、特許文献2に開示されている方法はジメチルシロキサン等のプレカーサを用いるため、酸化ケイ素への転換に時間がかかる。また、特許文献3に開示されている方法は、非常に複雑な手法であり、工業化は現実的ではない。また、ゾルゲル法は高温のプロセスを必要とし、簡便とは言い難い方法であり、使用可能な基板も限定される。さらに、塗布膜を焼成する際、シロキサンポリマー中の残存シラノール基が縮合するため、膜にクラックが生じやすい。
このため、CVDやPVDを用いずに、安価かつ簡便に、酸化ケイ素膜を製造する方法が求められている。
上記に鑑み、本発明は、それを用いることで安価かつ簡便に酸化ケイ素膜を製造できる、新規な有機無機付加共重合体を提供することを目的とする。また、CVDやPVDで製造した酸化ケイ素膜と同程度の高品質な酸化ケイ素膜の原料となる、新規な有機無機付加共重合体を提供することを目的とする。さらに、CVDやPVDで製造した酸化ケイ素膜と同程度の高品質な酸化ケイ素膜を簡便に製造する方法を提供することを目的とする。
However, since the method disclosed in Patent Document 2 uses a precursor such as dimethylsiloxane, it takes time to convert to silicon oxide. Further, the method disclosed in Patent Document 3 is a very complicated method, and industrialization is not realistic. In addition, the sol-gel method requires a high-temperature process, which is not a simple method, and the substrates that can be used are limited. Further, when the coating film is fired, the residual silanol groups in the siloxane polymer are condensed, so that the film is liable to crack.
Therefore, there is a demand for a method for producing a silicon oxide film inexpensively and easily without using CVD or PVD.
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a novel organic-inorganic addition copolymer capable of producing a silicon oxide film inexpensively and easily by using it. Another object of the present invention is to provide a novel organic-inorganic addition copolymer that can be used as a raw material for a high-quality silicon oxide film produced by CVD or PVD. Another object of the present invention is to provide a method for easily producing a high-quality silicon oxide film having the same level of quality as the silicon oxide film produced by CVD or PVD.

本発明者らは、鋭意検討を行った結果、特定の構造を有する有機無機付加共重合体を含む塗布膜に対してUV/オゾン処理を施すことにより、安価で簡便に酸化ケイ素膜を得られることを見出し、本発明に想到した。また、前記有機無機付加共重合体を用いることで、CVDやPVDにより得られるものと同程度の高品質な酸化ケイ素膜を得られることを見出し、本発明に想到した。 As a result of diligent studies, the present inventors can obtain a silicon oxide film inexpensively and easily by subjecting a coating film containing an organic-inorganic addition copolymer having a specific structure to UV / ozone treatment. We found that and came up with the present invention. Further, they have found that by using the organic-inorganic addition copolymer, a silicon oxide film having the same high quality as that obtained by CVD or PVD can be obtained, and the present invention has been conceived.

すなわち本発明に係る有機無機付加共重合体は、
[1] 式(1)で示される化合物(A)に由来する構成単位及び式(2)で示される化合物(B)に由来する構成単位を含む付加共重合体である。
That is, the organic-inorganic addition copolymer according to the present invention is
[1] An addition copolymer containing a structural unit derived from the compound (A) represented by the formula (1) and a structural unit derived from the compound (B) represented by the formula (2).

Figure 0006763136
式(1)においてPhはフェニル、Aは付加重合性官能基を有する基である。
Figure 0006763136
In the formula (1), Ph is a phenyl group and A 1 is a group having an addition-polymerizable functional group.

Figure 0006763136

式(2)においてRは水素原子または炭素数が1から20の直鎖状若しくは分枝鎖状のアルキルであり、該アルキルの炭素原子に結合している水素原子が水酸基に置き換えられていてもよく、炭素数が2以上の場合は任意のメチレンが酸素で置き換えられていてもよく、Rは任意のメチレンが酸素で置き換えられていてもよい炭素数が1から20の直鎖状又は分枝鎖状のアルキレン、Rは炭素数が1から20の直鎖状又は分枝鎖状のアルキルである。
[2] Aが(メタ)アクリルを有するラジカル重合性官能基を有する基である、に記載の付加共重合体。
[3] 化合物(A)が式(6)で表される化合物である、[1]に記載の付加共重合体。
Figure 0006763136

In the formula (2), R 1 is a hydrogen atom or a linear or branched-chain alkyl having 1 to 20 carbon atoms, and the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the alkyl is replaced with a hydroxyl group. If the number of carbon atoms is 2 or more, any methylene may be replaced with oxygen, and R 2 may be any methylene substituted with oxygen. A linear or linear atom having 1 to 20 carbon atoms. branched alkylene, R 3 is a straight-chain or branched alkyl having 1 to 20 carbon atoms.
[2] The addition copolymer according to [ 1 ] , wherein A 1 is a group having a radically polymerizable functional group having (meth) acrylic.
[3] The addition copolymer according to [1], wherein the compound (A) is a compound represented by the formula (6).

Figure 0006763136

[4] 化合物(B)が、N−(ブトキシメチル)アクリルアミド、N−(メトキシメチ
ル)メタクリルアミド、N−(イソブトキシメチル)アクリルアミド及びN−(メトキシ
メチル)アクリルアミドから選択される、[1]乃至[3]のいずれかに記載の付加共重合体。
[5] [1]乃至[4]のいずれかに記載の付加共重合体と有機溶剤とを含む組成物。[6] [5]に記載の組成物を基板に塗布する工程、
前記工程により得られた被膜に紫外線を照射する工程、を含む、式(3)の構造を含有する酸化ケイ素膜の製造方法。
Figure 0006763136

[4] Compound (B) is selected from N- (butoxymethyl) acrylamide, N- (methoxymethyl) methacrylamide, N- (isobutoxymethyl) acrylamide and N- (methoxymethyl) acrylamide, [1]. The addition copolymer according to any one of [3].
[5] A composition containing the addition copolymer according to any one of [1] to [4] and an organic solvent. [6] A step of applying the composition according to [5] to a substrate,
A method for producing a silicon oxide film containing the structure of the formula (3), which comprises a step of irradiating the film obtained by the above step with ultraviolet rays.

Figure 0006763136
Figure 0006763136

本発明に係る有機無機付加共重合体は、式(1)で示される化合物(A)と式(2)で示される化合物(B)との共重合により、簡便に得ることができ、また、種々の溶媒に可溶であるため、その組成物はスピンコーティング等の汎用な塗布方法および印刷などの製膜手法が適用可能である。本発明に係る有機無機付加共重合体は、シルセスキオキサンに結合しているフェニル基およびアクリルアミドなどの有機部位が、UV/オゾン処理により分解し易いため、比較的速やかに酸化ケイ素に変換される。そのため、安価かつ簡便に、酸化ケイ素膜を得ることができる。
また、本発明の有機無機付加共重合体を用いることにより、高価な装置を利用することなく、比較的温和な温度条件化、簡便なプロセスにて、CVDやPVDにより得られるものと同等程度の高品質で、さらに、耐摩擦性、高平滑性、耐クラック性に優れた酸化ケイ素膜を得ることができる。
The organic-inorganic addition copolymer according to the present invention can be easily obtained by copolymerizing the compound (A) represented by the formula (1) and the compound (B) represented by the formula (2). Since it is soluble in various solvents, the composition can be applied to a general-purpose coating method such as spin coating and a film forming method such as printing. In the organic-inorganic addition copolymer according to the present invention, organic moieties such as phenyl group and acrylamide bonded to silsesquioxane are easily decomposed by UV / ozone treatment, so that they are converted to silicon oxide relatively quickly. To. Therefore, the silicon oxide film can be obtained inexpensively and easily.
Further, by using the organic-inorganic addition copolymer of the present invention, the temperature conditions are relatively mild and a simple process is performed without using an expensive apparatus, and the degree is equivalent to that obtained by CVD or PVD. It is possible to obtain a silicon oxide film having high quality and excellent abrasion resistance, high smoothness, and crack resistance.

本発明の有機無機付加共重合体を含む塗布膜のUV/オゾン処理前後のIRスペクトル(CaF上)である。It is an IR spectrum (on CaF 2 ) before and after UV / ozone treatment of the coating film containing the organic-inorganic addition copolymer of the present invention. 実施例および比較例の連続荷重スクラッチ試験結果(シリコンウエハ上)である。It is a continuous load scratch test result (on a silicon wafer) of an Example and a comparative example. 実施例の連続荷重スクラッチ試験結果(シリコンウエハ上)である。It is a continuous load scratch test result (on a silicon wafer) of an Example.

以下、本発明を実施形態に即して詳細に説明する。ただし、本発明は本明細書に明示的又は黙示的に記載された実施形態に限定されるものではない。また、本発明の全ての態様は、組み合わせて又は単独で実施できる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail according to an embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiments explicitly or implicitly described herein. In addition, all aspects of the present invention can be carried out in combination or alone.

本発明の有機無機付加共重合体(以下、「本発明の共重合体」ともいう)は、式(1)で示される化合物(A)である付加重合性官能基を含むシルセスキオキサンに由来する構成単位及び式(2)で示される化合物(B)であるアクリルアミドに由来する構成単位を含む付加共重合体である。 The organic-inorganic addition copolymer of the present invention (hereinafter, also referred to as “copolymer of the present invention”) is a silsesquioxane containing an addition-polymerizable functional group which is the compound (A) represented by the formula (1). It is an addition copolymer containing a structural unit derived from it and a structural unit derived from acrylamide, which is the compound (B) represented by the formula (2).

Figure 0006763136
式(1)においてPhはフェニル、Aは付加重合性官能基を有する基である。
Figure 0006763136
In the formula (1), Ph is a phenyl group and A 1 is a group having an addition-polymerizable functional group.

Figure 0006763136
式(2)においてRは水素原子または炭素数が1から20の直鎖状若しくは分枝鎖状のアルキルであり、該アルキルの炭素原子に結合している水素原子が水酸基に置き換えられていてもよく、炭素数が2以上の場合は任意のメチレンが酸素で置き換えられていてもよく、Rは任意のメチレンが酸素で置き換えられていてもよい炭素数が1から20の直鎖状又は分枝鎖状のアルキレン、Rは炭素数が1から20の直鎖状又は分枝鎖状のアルキルである。
本発明の共重合体はブロック共重合などの定序性共重合体であっても、ランダム共重合体であってもよいが、好ましくはランダム共重合体である。また、本発明の共重合体は架橋構造を有していたり、グラフト共重合体であってもよい。
Figure 0006763136
In the formula (2), R 1 is a hydrogen atom or a linear or branched-chain alkyl having 1 to 20 carbon atoms, and the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the alkyl is replaced with a hydroxyl group. If the number of carbon atoms is 2 or more, any methylene may be replaced with oxygen, and R 2 may be any methylene substituted with oxygen. A linear or linear atom having 1 to 20 carbon atoms. branched alkylene, R 3 is a straight-chain or branched alkyl having 1 to 20 carbon atoms.
The copolymer of the present invention may be a constitutive copolymer such as a block copolymer or a random copolymer, but is preferably a random copolymer. Further, the copolymer of the present invention may have a crosslinked structure or may be a graft copolymer.

以下、式(1)で示される化合物(A)について説明する。 Hereinafter, the compound (A) represented by the formula (1) will be described.

式(1)においてPhはフェニル、Aは付加重合性官能基を有する基である。
付加重合性官能基の例としては、末端オレフィン型または内部オレフィン型のラジカル重合性官能基を有する基;ビニルエーテル、プロペニルエーテルなどのカチオン重合性官能基を有する基;およびビニルカルボキシル、シアノアクリロイルなどのアニオン重合性官能基を有する基が含まれるが、好ましくはラジカル重合性官能基が挙げられる。
In the formula (1), Ph is a phenyl group and A 1 is a group having an addition-polymerizable functional group.
Examples of addition polymerizable functional groups include groups having terminal olefin type or internal olefin type radically polymerizable functional groups; groups having cationically polymerizable functional groups such as vinyl ether and propenyl ether; and vinyl carboxyl, cyanoacryloyl and the like. A group having an anionic polymerizable functional group is included, and a radical polymerizable functional group is preferable.

上記のラジカル重合性官能基には、ラジカル重合する基であれば特に制限はなく、例えばメタクリロイル、アクリロイル、アリル、スチリル、α-メチルスチリル、ビニル、ビ
ニルエーテル、ビニルエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、N-ビニルアミド
、マレイン酸エステル、フマル酸エステル、N-置換マレイミドなどが含まれ、中でも(
メタ)アクリルまたはスチリルを含む基が好ましい。ここに(メタ)アクリルとは、アクリルおよびメタクリルの総称であり、アクリル及び/又はメタクリルを意味する。以下、同様とする。
The above radically polymerizable functional group is not particularly limited as long as it is a radically polymerizable group, for example, methacryloyl, acryloyl, allyl, styryl, α-methylstyryl, vinyl, vinyl ether, vinyl ester, acrylamide, methacrylicamide, N-. Includes vinyl amides, maleic acid esters, fumaric acid esters, N-substituted maleimides, etc., among others (
Meta) Acrylic or styryl-containing groups are preferred. Here, (meth) acrylic is a general term for acrylic and methacrylic, and means acrylic and / or methacrylic. The same shall apply hereinafter.

上記の(メタ)アクリルを有するラジカル重合性官能基の例には、以下の式(4)に示される基が含まれる。
式(4)においてY1は、炭素数2〜10のアルキレンを示し、好ましくは炭素数2〜
6のアルキレンを示し、さらに好ましくは炭素数3のアルキレン(プロピレン)である。またR4は、水素原子、炭素数1〜5のアルキル、または炭素数6〜10のアリールを示
し、好ましくは水素原子または炭素数1〜3のアルキルであり、特に好ましくは水素原子またはメチルである。また、任意の水素原子が炭素数1〜5のアルキルで置き換えられてもよい。
Examples of the above-mentioned radically polymerizable functional group having (meth) acrylic include a group represented by the following formula (4).
In the formula (4), Y 1 represents an alkylene having 2 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 2 carbon atoms.
It shows alkylene of 6, and more preferably alkylene (propylene) having 3 carbon atoms. Further, R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl having 1 to 5 carbon atoms, or an aryl having 6 to 10 carbon atoms, preferably a hydrogen atom or an alkyl having 1 to 3 carbon atoms, and particularly preferably a hydrogen atom or methyl. is there. Further, any hydrogen atom may be replaced with an alkyl having 1 to 5 carbon atoms.

また、上記のスチリルを有するラジカル重合性官能基の例には、以下の式(5)に示される基が含まれる。式(5)においてY2は、単結合または炭素数1〜10のアルキレン
を示し、好ましくは単結合または炭素数1〜6のアルキレンを示し、より好ましくは単結合または炭素数1あるいは2のアルキレンを示し、特に好ましくは単結合または炭素数2のアルキレン(エチレン)である。またビニルは、ベンゼン環のいずれかの炭素に結合しており、好ましくはY2に対してパラ位の炭素原子に結合している。
Further, examples of the above-mentioned radically polymerizable functional group having styryl include a group represented by the following formula (5). In formula (5), Y 2 represents a single bond or an alkylene having 1 to 10 carbon atoms, preferably a single bond or an alkylene having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably a single bond or an alkylene having 1 or 2 carbon atoms. It is particularly preferably a single bond or an alkylene (ethylene) having 2 carbon atoms. Further, vinyl is bonded to any carbon of the benzene ring, and is preferably bonded to a carbon atom at the para position with respect to Y 2 .

Figure 0006763136
Figure 0006763136

このような付加重合性官能基を有する式(1)で示される化合物(A)として、式(6)で示される3−(3,5,7,9,11,13,15−heptaphenylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan−1−yl)propylmethacrylateが挙げられる。ラジカル重合の反応性、有機無機付加共重合体の溶媒に対する溶解性と保存安定性、UV/オゾン処理における酸化ケイ素(SiO)化のスピードおよび形成された酸化ケイ素膜の特性の観点から、式(6)で示されるシルセスキオキサンが特に好ましい。 As the compound (A) represented by the formula (1) having such an addition-polymerizable functional group, 3- (3,5,7,9,11,13,15-heptaphenylpentaciclo [9] represented by the formula (6). 5.1.113, 9.15, 15.17, 13] octasiloxan-1-yl) Compound polymerization. From the viewpoint of the reactivity of radical polymerization, the solubility and storage stability of the organic-inorganic addition copolymer in a solvent, the speed of silicon oxide (SiO 2 ) conversion in UV / ozone treatment, and the characteristics of the formed silicon oxide film, the formula The silsesquioxane represented by (6) is particularly preferable.

Figure 0006763136
Figure 0006763136

式(1)で示される化合物(A)は、例えば、特開2004−123698に記載された方法に従って合成することができる。すなわち、付加重合性官能基として(メタ)アクリル基を有するシルセスキオキサン化合物は特開2004−123698の実施例3に記載の方法によって合成することができ、付加重合性官能基としてスチリル基を有するシルセスキオキサン化合物は特開2004−123698の実施例2の(1−1)の化合物に
ビニルフェニルトリクロロシランまたはビニルフェニルアルキルトリクロロシランを反応させることによって得ることができる。
The compound (A) represented by the formula (1) can be synthesized, for example, according to the method described in JP-A-2004-123698. That is, the silsesquioxane compound having a (meth) acrylic group as an addition polymerizable functional group can be synthesized by the method described in Example 3 of JP-A-2004-123698, and a styryl group is used as the addition polymerizable functional group. The silsesquioxane compound contained therein can be obtained by reacting the compound of Example 2 (1-1) of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-123698 with vinylphenyltrichlorosilane or vinylphenylalkyltrichlorosilane.

以下、式(2)で示される化合物(B)について説明する。 Hereinafter, the compound (B) represented by the formula (2) will be described.

Figure 0006763136
式(2)においてRは水素原子または炭素数が1から20の直鎖状又は分枝鎖状のアルキルであり、該アルキルの炭素原子に結合している水素原子が水酸基に置き換えられていてもよく、炭素数が2以上の場合は任意のメチレンが酸素で置き換えられていてもよく、Rは任意のメチレンが酸素で置き換えられていてもよい炭素数が1から20の直鎖状又は分枝鎖状のアルキレン、Rは炭素数が1から20の直鎖状又は分枝鎖状のアルキルである。
アルキレンとは、アルカンから水素原子を2つ取り除いた2価の置換基であり、−C2n−で表される。任意のメチレンが酸素で置き換えられていてもよい炭素数1〜20
のメチレン、エチレン、n−プロピレン、n−ブチレン、n−ヘキシレン、n−ヘプチレン、n−オクチレン、n−ドデシレンなどである。なお、R2は直鎖状及び分枝鎖状のい
ずれであってもよい。また、分枝鎖状の場合、分枝鎖の炭素も炭素数に含めるものとする。
アルキルとは、アルカンの末端から水素原子を1つ取り除いた官能基で、C2n+
で表される。R3は直鎖状及び分枝鎖状のアルキルのいずれであってもよい。なお、分
枝鎖状の場合、分枝鎖の炭素も炭素数に含めるものとする。炭素数が1から20のアルキルとは、具体的には、メチル、エチル、プロピル、1−メチルエチル、ブチル、2−メチルプロピル、1,1−ジメチルエチル、ペンチル、ヘキシル、1,1,2−トリメチルプロピル、ヘプチル、オクチル、2,4,4−トリメチルペンチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、エイコシル、3−メトキシプロピルが挙げられる。
共重合反応における、モノマーの反応性の観点から、Rは水素原子又はメチルが好ましい。R2はメチレン、エチレン、又はプロピレンが好ましい。R3はメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチルが好ましい。
Figure 0006763136
In the formula (2), R 1 is a hydrogen atom or a linear or branched-chain alkyl having 1 to 20 carbon atoms, and the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the alkyl is replaced with a hydroxyl group. If the number of carbon atoms is 2 or more, any methylene may be replaced with oxygen, and R 2 may be any methylene substituted with oxygen. A linear or linear atom having 1 to 20 carbon atoms. branched alkylene, R 3 is a straight-chain or branched alkyl having 1 to 20 carbon atoms.
The alkylene is a divalent substituent obtained by removing two hydrogen atoms from an alkane, and is represented by −C n H 2n −. Any methylene may be replaced with oxygen 1-20 carbon atoms
Methylene, ethylene, n-propylene, n-butylene, n-hexylene, n-heptylene, n-octylene, n-dodecylene and the like. In addition, R 2 may be either linear or branched chain. In the case of a branched chain, the carbon of the branched chain is also included in the number of carbon atoms.
Alkyl is a functional group obtained by removing one hydrogen atom from the end of an alkane, and C n H 2n +.
It is represented by 1 . R 3 may be either a straight chain or a branched chain alkyl. In the case of a branched chain, the carbon of the branched chain is also included in the number of carbon atoms. The alkyl having 1 to 20 carbon atoms is specifically methyl, ethyl, propyl, 1-methylethyl, butyl, 2-methylpropyl, 1,1-dimethylethyl, pentyl, hexyl, 1,1,2. Included are −trimethylpropyl, heptyl, octyl, 2,4,4-trimethylpentyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, octadecyl, eicosyl and 3-methoxypropyl.
From the viewpoint of monomer reactivity in the copolymerization reaction, R 1 is preferably a hydrogen atom or methyl. R 2 is preferably methylene, ethylene, or propylene. R 3 is preferably methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl and isobutyl.

式(2)で示される化合物(B)としては、生成する共重合体の溶媒に対する溶解性、調製した組成物を基板に塗布する際の濡れ性およびUV/オゾン処理における分解速度のの観点から、式(7)で示されるN−(ブトキシメチル)アクリルアミドや、N−(メト
キシメチル)メタクリルアミド、N−(イソブトキシメチル)アクリルアミド、N−(メ
トキシメチル)アクリルアミド等が特に好ましい。
The compound (B) represented by the formula (2) is selected from the viewpoints of solubility of the produced copolymer in a solvent, wettability when the prepared composition is applied to a substrate, and decomposition rate in UV / ozone treatment. , N- (butoxymethyl) acrylamide represented by the formula (7), N- (methoxymethyl) methacrylamide, N- (isobutoxymethyl) acrylamide, N- (methoxymethyl) acrylamide and the like are particularly preferable.

Figure 0006763136
Figure 0006763136

式(2)で示される化合物(B)は合成してもよいし、市販品を入手して使用してもよい。量産されている市販品を用いることで、コストの低減というメリットがある。
市販品としては、例えば、東京化成工業株式会社製 N−(ブトキシメチル)アクリルアミド、N−(メトキシメチル)メタクリルアミド、MRCユニテック株式会社製 N−(イソブトキシメチル)アクリルアミド、N−(メトキシメチル)アクリルアミド、が挙げられる。
The compound (B) represented by the formula (2) may be synthesized or a commercially available product may be obtained and used. By using a mass-produced commercial product, there is an advantage of cost reduction.
Commercially available products include, for example, N- (butoxymethyl) acrylamide manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., N- (methoxymethyl) methacrylamide, N- (isobutoxymethyl) acrylamide manufactured by MRC Unitech Co., Ltd., and N- (methoxymethyl). Acrylamide, for example.

<有機無機付加共重合体>
本発明の有機無機付加共重合体は、式(1)で示される化合物(A)である付加重合性官能基を含むシルセスキオキサンと式(2)で示される化合物(B)であるアクリルアミドとを重合させて得られる。
一般式(A)で表される化合物と一般式(B)で表される化合物との重量比は目的とする重合体に応じて適宜決定すればよいが99.99:0.01〜0.01:99.99であることが好ましく、95.0:5.00〜10.00:90.00であることがさらに好ましい。(A)の割合が増えるに従い、塗布次いでのUV/オゾン処理による一度の製膜によって、酸化ケイ素膜を厚く形成することができる。
他方で、(B)の割合を増やした場合、種々の溶媒に対する溶解性が向上する。使用できる溶剤の選択肢が増えることで、濡れ性および粘度調整が容易となる。そのため、様々な基板に対しての塗膜形成が可能となり、かつ種々の製膜法についても実施が可能となる。
また、共重合体の重量平均分子量が5,000〜200,000であることが好ましく、5,000〜100,000であることがさらに好ましい。低分子量である場合、種々の溶剤に対する溶解性に優れるため、種々の基板に対して塗布する際、濡れ性を調整し易くなる。高分子量の場合、塗布後の膜およびUV/オゾン処理後の酸化ケイ素膜について、面内均一性、表面平滑性などに優れ、さらに、基板表面に微少の凹凸があった場合にも、高平坦化が可能である。
上述したとおり、本発明の共重合体はブロック共重合などの定序性共重合体であっても、ランダム共重合体であってもよいが、好ましくはランダム共重合体である。また、本発明の共重合体は架橋構造を有していたり、グラフト共重合体であってもよい。
<Organic-inorganic addition copolymer>
The organic-inorganic addition copolymer of the present invention contains silsesquioxane containing an addition-polymerizable functional group, which is the compound (A) represented by the formula (1), and acrylamide, which is the compound (B) represented by the formula (2). It is obtained by polymerizing and.
The weight ratio of the compound represented by the general formula (A) to the compound represented by the general formula (B) may be appropriately determined according to the target polymer, but 99.99: 0.01 to 0. It is preferably 01: 99.99, and more preferably 95.0: 5.00 to 10.00: 90.00. As the ratio of (A) increases, the silicon oxide film can be formed thicker by one film formation by UV / ozone treatment after application.
On the other hand, when the ratio of (B) is increased, the solubility in various solvents is improved. The increased choice of solvents that can be used facilitates wettability and viscosity adjustment. Therefore, it is possible to form a coating film on various substrates, and it is also possible to carry out various film forming methods.
Further, the weight average molecular weight of the copolymer is preferably 5,000 to 200,000, more preferably 5,000 to 100,000. When the molecular weight is low, the solubility in various solvents is excellent, so that the wettability can be easily adjusted when applied to various substrates. In the case of a high molecular weight, the film after coating and the silicon oxide film after UV / ozone treatment are excellent in in-plane uniformity, surface smoothness, etc., and are highly flat even when the substrate surface has slight irregularities. Can be converted.
As described above, the copolymer of the present invention may be a constitutive copolymer such as a block copolymer or a random copolymer, but is preferably a random copolymer. Further, the copolymer of the present invention may have a crosslinked structure or may be a graft copolymer.

<重合方法>
以下、式(1)で示される化合物(A)に由来する構成単位及び式(2)で示される化合物(B)に由来する構成単位を含む付加共重合体の製造方法について説明する。
重合は、重合開始剤を用いて行うことができる。
重合開始剤の例には、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバ
レロニトリル)、2,2'−アゾビス(2−ブチロニトリル)、ジメチル-2,2'−アゾビ
スイソブチレート、1,1'−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)などのアゾ化合物;ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシネオデカノエートなどの過酸化物;およびテトラエチルチウラムジスルフィドなどのジチオカルバメート;などのラジカル重合開始剤が含まれる。
<Polymerization method>
Hereinafter, a method for producing an addition copolymer containing a structural unit derived from the compound (A) represented by the formula (1) and a structural unit derived from the compound (B) represented by the formula (2) will be described.
Polymerization can be carried out using a polymerization initiator.
Examples of polymerization initiators are dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate), 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2'-azobis (2,4-azo). Azo compounds such as dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2-butyronitrile), dimethyl-2,2'-azobisisobutyrate, 1,1'-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile); benzoyl Peroxide, lauryl peroxide, octanoyl peroxide, acetyl peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, dicumyl peroxide, t-butylperoxyacetate, t-butylperoxybenzoate, Includes radical polymerization initiators such as peroxides such as t-butylperoxyneodecanoate; and dithiocarbamate such as tetraethylthiuram disulfide;

さらに重合開始剤の例には、リビングラジカル重合開始剤、および光重合開始剤などが含まれる。
リビングラジカル重合は、原子移動ラジカル重合;可逆的付加開裂連鎖移動;ヨウ素移動重合;イニファータ重合に代表され、以下の文献A〜Cに記載されている重合開始剤を用いて行うことができる。
・文献A: 蒲池幹治、遠藤剛監修、ラジカル重合ハンドブック、1999年8月10日発行、エヌ・ティー・エス発行)。
・文献B: HANDBOOK OF RADICAL POLYMERIZATION, K. Matyjaszewski, T. P. Davis, Eds., John Wiley and Sons, Canada 2002
・文献C: 特開2005-105265号公報
Further, examples of the polymerization initiator include a living radical polymerization initiator, a photopolymerization initiator and the like.
Living radical polymerization is represented by atom transfer radical polymerization; reversible addition cleavage chain transfer; iodine transfer polymerization; inifata polymerization, and can be carried out using the polymerization initiators described in Documents A to C below.
-Reference A: Mikiharu Kamachi, supervised by Tsuyoshi Endo, Radical Polymerization Handbook, published on August 10, 1999, published by NTS).
・ Reference B: HANDBOOK OF RADICAL POLYMERIZATION, K. Matyjaszewski, TP Davis, Eds., John Wiley and Sons, Canada 2002
-Reference C: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-105265

光重合は、文献D(フォトポリマー懇話会編、感光材料リストブック、1996年3月31日、ぶんしん出版発行)に記載の化合物を光重合開始剤として用いて行うことができる。
光重合開始剤の具体例としては、紫外線や可視光線の照射によりラジカルを発生する化合物であれば特に限定しない。光重合開始剤として用いられる化合物としては、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、4,4′-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、キサントン、チオキサントン、イソプロピルキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2-エ
チルアントラキノン、アセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-4′-イソプロピルプロピオフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキ
シルフェニルケトン、イソプロピルベンゾインエーテル、イソブチルベンゾインエーテル、2,2-ジエトキシアセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、カンファーキノン、ベンズアントロン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン-1,4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イ
ソアミル、4,4′-ジ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4,4′-トリ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、2-(4′-メトキシスチリル)-4,6-ビス(ト
リクロロメチル)-s-トリアジン、2-(3′,4′-ジメトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(2′,4′-ジメトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(2′-メトキシスチリル)-4,6-ビス(ト
リクロロメチル)-s-トリアジン、2-(4′-ペンチルオキシスチリル)-4,6-ビス(
トリクロロメチル)-s-トリアジン、4-[p-N,N-ジ(エトキシカルボニルメチル)]-2,6-ジ(トリクロロメチル)-s-トリアジン、1,3-ビス(トリクロロメチル)-5-
(2′-クロロフェニル)-s-トリアジン、1,3-ビス(トリクロロメチル)-5-(4′-メトキシフェニル)-s-トリアジン、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンズオキサゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンズチアゾール、2-メルカプトベンゾチア
ゾール、3,3′-カルボニルビス(7-ジエチルアミノクマリン)、2-(o-クロロフェ
ニル)-4,4′,5,5′-テトラフェニル-1,2′-ビイミダゾール、2,2′-ビス(2-
クロロフェニル)-4,4′,5,5′-テトラキス(4-エトキシカルボニルフェニル)-1,2′-ビイミダゾール、2,2′-ビス(2,4-ジクロロフェニル)-4,4′,5,5′-テトラフェニル-1,2′-ビイミダゾール、2,2′-ビス(2,4-ジブロモフェニル)-4,4
′,5,5′-テトラフェニル-1,2′-ビイミダゾール、2,2′-ビス(2,4,6-トリク
ロロフェニル)-4,4′,5,5′-テトラフェニル-1,2′-ビイミダゾール、3-(2-メチル-2-ジメチルアミノプロピオニル)カルバゾール、3,6-ビス(2-メチル-2-モル
ホリノプロピオニル)-9-n-ドデシルカルバゾール、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)-フェニル)チタニウム、等である。これらの化合物は単
独で使用してもよく、2つ以上を混合して使用することも有効である。3,3′,4,4′-テトラ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′,4,4′-テトラ(
t-ヘキシルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′-ジ(メトキシカルボニル
)-4,4′-ジ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4′-ジ(メトキシカルボニル)-4,3′-ジ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4,4
′-ジ(メトキシカルボニル)-3,3′-ジ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフ
ェノンなどが好ましい。
Photopolymerization can be carried out by using the compound described in Document D (Photopolymer Association, Photosensitive Material List Book, March 31, 1996, published by Bunshin Publishing) as a photopolymerization initiator.
Specific examples of the photopolymerization initiator are not particularly limited as long as they are compounds that generate radicals by irradiation with ultraviolet rays or visible light. Compounds used as photopolymerization initiators include benzophenone, Michler's ketone, 4,4'-bis (diethylamino) benzophenone, xanthone, thioxanthone, isopropylxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2-ethylanthraquinone, acetophenone, 2-hydroxy. -2-Methylpropiophenone, 2-Hydroxy-2-methyl-4'-isopropylpropiophenone, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, isopropylbenzoin ether, isobutylbenzoin ether, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2 -Dimethoxy-2-phenylacetophenone, camphorquinone, benzanthron, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropane-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1-( 4-Molholinophenyl) -butanone-ethyl 1,4-dimethylaminobenzoate, isoamyl 4-dimethylaminobenzoate, 4,4'-di (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,4,4'-tri ( t-Butylperoxycarbonyl) benzophenone, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2- (4'-methoxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (3') , 4'-dimethoxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (2', 4'-dimethoxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2 -(2'-methoxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (4'-pentyloxystyryl) -4,6-bis (
Trichloromethyl) -s-triazine, 4- [p-N, N-di (ethoxycarbonylmethyl)] -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 1,3-bis (trichloromethyl) -5 ---
(2'-Chlorophenyl) -s-triazine, 1,3-bis (trichloromethyl) -5- (4'-methoxyphenyl) -s-triazine, 2- (p-dimethylaminostyryl) benzoxazole, 2-( p-Dimethylaminostyryl) benzthiazole, 2-mercaptobenzothiazole, 3,3'-carbonylbis (7-diethylaminocoumarin), 2- (o-chlorophenyl) -4,4', 5,5'-tetraphenyl- 1,2'-biimidazole, 2,2'-bis (2-
Chlorophenyl) -4,4', 5,5'-Tetrakis (4-ethoxycarbonylphenyl) -1,2'-biimidazole, 2,2'-bis (2,4-dichlorophenyl) -4,4', 5 , 5'-Tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis (2,4-dibromophenyl) -4,4
′, 5,5′-Tetraphenyl-1,2′-biimidazole, 2,2′-bis (2,4,6-trichlorophenyl) -4,4′,5,5′-tetraphenyl-1, 2'-biimidazole, 3- (2-methyl-2-dimethylaminopropionyl) carbazole, 3,6-bis (2-methyl-2-morpholinopropionyl) -9-n-dodecylcarbazole, 1-hydroxycyclohexylphenylketone , Bis (η5-2,4-cyclopentadiene-1-yl) -bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrole-1-yl) -phenyl) titanium, and the like. These compounds may be used alone, or a mixture of two or more thereof may be used. 3,3', 4,4'-Tetra (t-Butyl Peroxycarbonyl) Benzophenone, 3,3', 4,4'-Tetra (
t-hexylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,3'-di (methoxycarbonyl) -4,4'-di (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,4'-di (methoxycarbonyl) -4,3'- Di (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 4,4
′ -Di (methoxycarbonyl) -3,3'-di (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone and the like are preferred.

重合において用いられる重合開始剤の量は、単量体の総モル数に対して0.01〜10モル%とすればよい。 The amount of the polymerization initiator used in the polymerization may be 0.01 to 10 mol% with respect to the total number of moles of the monomer.

また前記重合において、連鎖移動剤を用いてもよい。連鎖移動剤を用いることで、分子量を適切に制御することができる。連鎖移動剤の例には、チオ-β-ナフトール、チオフェノール、n-ブチルメルカプタン、エチルチオグリコレート、メルカプトエタノール、メ
ルカプト酢酸、イソプロピルメルカプタン、t-ブチルメルカプタン、ドデカンチオール
、チオリンゴ酸、ペンタエリスリトールテトラ(3-メルカプトプロピオネート)、ペン
タエリスリトールテトラ(3-メルカプトアセテート)などのメルカプタン類;ジフェニ
ルジサルファイド、ジエチルジチオグリコレート、ジエチルジサルファイドなどのジサルファイド類;などのほか、トルエン、メチルイソブチレート、四塩化炭素、イソプロピルベンゼン、ジエチルケトン、クロロホルム、エチルベンゼン、塩化ブチル、s-ブチルア
ルコール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、塩化プロピレン、メチルクロロホルム、t-ブチルベンゼン、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、酢酸、酢酸エチル、アセトン、ジオキサン、四塩化エタン、クロロベンゼン、メチルシクロヘキサン、t−ブチルアルコール、ベンゼンなどが含まれる。
連鎖移動剤は、好ましくはメルカプタン類である。特にメルカプト酢酸は、重合体の分子量を下げて、分子量分布を均一にさせ得る。連鎖移動剤は単独でも、または2種以上を混合しても使用することができる。
Further, a chain transfer agent may be used in the polymerization. By using a chain transfer agent, the molecular weight can be appropriately controlled. Examples of chain transfer agents include thio-β-naphthol, thiophenol, n-butyl mercaptan, ethyl thioglycolate, mercaptoethanol, mercaptoacetic acid, isopropyl mercaptan, t-butyl mercaptan, dodecanethiol, thiophosphate, pentaerythritol tetra. Mercaptans such as (3-mercaptopropionate), pentaerythritol tetra (3-mercaptoacetate); disulfides such as diphenyldisulfide, diethyldithioglycolate, diethyldisulfide; etc., as well as toluene, methylisobutyl, etc. Rate, carbon tetrachloride, isopropylbenzene, diethyl ketone, chloroform, ethylbenzene, butyl chloride, s-butyl alcohol, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, propylene chloride, methyl chloroform, t-butyl benzene, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, acetic acid , Ethyl acetate, acetone, dioxane, ethane tetrachloride, chlorobenzene, methylcyclohexane, t-butyl alcohol, benzene and the like.
The chain transfer agent is preferably a mercaptan. In particular, mercaptoacetic acid can lower the molecular weight of the polymer to make the molecular weight distribution uniform. The chain transfer agent can be used alone or in admixture of two or more.

本発明の共重合体の具体的な製造方法は、通常の付加共重合体の製造方法と同様にすればよく、例えば、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法、塊状重合法、塊状−懸濁重合法、超臨界CO2を用いた重合法を用いることができる。
溶液重合法による場合には、適切な溶剤中に、式(1)で示される化合物(A)及び式(2)で示される化合物(B)、さらに重合開始剤、および連鎖移動剤などを溶解して、加熱または光を照射して付加重合反応させればよい。
The specific method for producing the copolymer of the present invention may be the same as the method for producing an ordinary addition copolymer. For example, a solution polymerization method, an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, a lumpy polymerization method, or a lumpy state. -A suspension polymerization method or a polymerization method using supercritical CO 2 can be used.
In the case of the solution polymerization method, the compound (A) represented by the formula (1), the compound (B) represented by the formula (2), the polymerization initiator, the chain transfer agent and the like are dissolved in an appropriate solvent. Then, it may be heated or irradiated with light to cause an addition polymerization reaction.

重合反応に用いられる溶剤の例には、炭化水素系溶剤(ベンゼン、トルエンなど)、エーテル系溶剤(ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、アニソール、ジメトキシベンゼン、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)など)、ハロゲン化炭化水素系溶剤(塩化メチレン、クロロホルム、クロロベンゼンなど)、ケトン系溶剤(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)、アルコール系溶剤(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n-ブチルアルコール、t-ブチルアルコールなど)、ニトリル系溶剤(アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなど)、エステル系溶剤(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、カーボネート系溶剤(エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなど)、アミド系溶剤(N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン)、ハイドロクロロフルオロカーボン系溶剤(HCFC−141b、HCFC−225)、ハイドロフルオロカーボン(HFCs)系溶剤(炭素数2〜4、5および6以上のHFCs)、パーフルオロカーボン系溶剤(パーフルオロペンタン、パーフルオロヘキサン)、脂環式ハイドロフルオロカーボン系溶剤(フルオロシクロペンタン、フルオロシクロブタン)、酸素含有フッ素系溶剤(フルオロエーテル、フルオロポリエーテル、フルオロケトン、フルオロアルコール)、芳香族系フッ素溶剤(α,
α,α-トリフルオロトルエン、ヘキサフルオロベンゼン)、水が含まれる。これらを単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。
用いられる溶剤の量は、トータルの単量体の濃度を5〜80質量%とする量であればよい。
反応温度は特に制限されず、目安として0〜200℃であればよく、室温〜150℃が好ましい。重合反応は、単量体の種類や、溶剤の種類に応じて、減圧、常圧または加圧下
で行うことができる。
Examples of solvents used in the polymerization reaction include hydrocarbon solvents (benzene, toluene, etc.), ether solvents (diethyl ether, tetrahydrofuran (THF), 2-methyl tetrahydrofuran, diphenyl ether, anisole, dimethoxybenzene, cyclopentyl methyl ether (diethyl ether, tetrahydrofuran (THF)) CPME), etc.), halogenated hydrocarbon solvents (methylene chloride, chloroform, chlorobenzene, etc.), ketone solvents (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.), alcohol solvents (methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butyl) Alcohol, t-butyl alcohol, etc.), nitrile solvent (acetoyl, propionitrile, benzonitrile, etc.), ester solvent (ethyl acetate, butyl acetate, etc.), carbonate solvent (ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), amide solvent Solvents (N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone), hydrochlorofluorocarbon solvents (HCFC-141b, HCFC-225), hydrofluorocarbon (HFCs) solvents (2-4 carbon atoms) 5, 6 or more HFCs), perfluorocarbon solvent (perfluoropentane, perfluorohexane), alicyclic hydrofluorocarbon solvent (fluorocyclopentane, fluorocyclobutane), oxygen-containing fluorosolvent (fluoroether, fluoropoly) Ether, fluoroketone, fluoroalcohol), aromatic fluorine solvent (α,
α, α-trifluorotoluene, hexafluorobenzene) and water are included. These may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the solvent used may be an amount such that the total concentration of the monomer is 5 to 80% by mass.
The reaction temperature is not particularly limited and may be 0 to 200 ° C. as a guide, preferably room temperature to 150 ° C. The polymerization reaction can be carried out under reduced pressure, normal pressure or pressure depending on the type of monomer and the type of solvent.

重合反応は、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。発生したラジカルが酸素と接触して失活し、重合速度が低下するのを抑制し、分子量が適切に制御された重合体を得るためである。さらに重合反応は、減圧下で溶存酸素を除去された重合系内で行われることが好ましい(減圧下で溶存酸素を除去した後、そのまま減圧下において重合反応を行ってもよい)。 The polymerization reaction is preferably carried out in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon. This is to prevent the generated radicals from coming into contact with oxygen and inactivating them to reduce the polymerization rate, and to obtain a polymer having an appropriately controlled molecular weight. Further, the polymerization reaction is preferably carried out in a polymerization system in which dissolved oxygen is removed under reduced pressure (the polymerization reaction may be carried out as it is under reduced pressure after removing dissolved oxygen under reduced pressure).

溶液中に得られた重合体は、常法により精製または単離されてもよく、その溶液のまま塗膜形成などに用いられてもよい。 The polymer obtained in the solution may be purified or isolated by a conventional method, or the solution may be used as it is for forming a coating film or the like.

<組成物>
本発明の共重合体は、溶媒に溶解させることにより組成物とすることができる。このような組成物はスピンコーティング等の汎用の塗布方法または種々の印刷法を適用可能であり、この組成物をコーティング剤として用いることにより、安価で簡便に酸化ケイ素膜を製造することができる。上述したように、溶液中に得られた重合体は、常法により精製または単離後、溶媒に溶解して組成物としてもよいし、その溶液のまま塗膜形成用の組成物として用いてもよい。
<Composition>
The copolymer of the present invention can be made into a composition by dissolving it in a solvent. A general-purpose coating method such as spin coating or various printing methods can be applied to such a composition, and by using this composition as a coating agent, a silicon oxide film can be produced inexpensively and easily. As described above, the polymer obtained in the solution may be purified or isolated by a conventional method and then dissolved in a solvent to form a composition, or the solution as it is may be used as a composition for forming a coating film. May be good.

<溶媒>
式(1)で示される化合物(A)に由来する構成単位及び式(2)で示される化合物(B)に由来する構成単位を含む付加共重合体と、溶媒とを含む組成物の溶媒としては、本発明の共重合体を溶解可能であれば、特に制限はない。好ましい溶媒は、重合に用いる溶剤と同様のものを挙げることができる。例えば、炭化水素系溶剤(ベンゼン、トルエンなど)、エーテル系溶剤(ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、アニソール、ジメトキシベンゼン、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)など)、ハロゲン化炭化水素系溶剤(塩化メチレン、クロロホルム、クロロベンゼンなど)、ケトン系溶剤(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)、アルコール系溶剤(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n-ブチルアルコール、t-ブチルアルコールなど)、ニトリル系溶剤(アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなど)、エステル系溶剤(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、カーボネート系溶剤(エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなど)、アミド系溶剤(N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン)、ハイドロクロロフルオロカーボン系溶剤(HCFC−141b、HCFC−225)、ハイドロフルオロカーボン(HFCs)系溶剤(炭素数2〜4、5および6以上のHFCs)、パーフルオロカーボン系溶剤(パーフルオロペンタン、パーフルオロヘキサン)、脂環式ハイドロフルオロカーボン系溶剤(フルオロシクロペンタン、フルオロシクロブタン)、酸素含有フッ素系溶剤(フルオロエーテル、フルオロポリエーテル、フルオロケトン、フルオロアルコール)、芳香族系フッ素溶剤(α,α,α-トリフルオロトルエン、ヘキサフルオロベンゼン)、水が含まれる。これ
らを単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。
<Solvent>
As a solvent for a composition containing an addition copolymer containing a structural unit derived from the compound (A) represented by the formula (1) and a structural unit derived from the compound (B) represented by the formula (2), and a solvent. Is not particularly limited as long as the copolymer of the present invention can be dissolved. Preferred solvents include the same solvents as those used for polymerization. For example, hydrocarbon solvents (benzene, toluene, etc.), ether solvents (diethyl ether, tetrahydrofuran (THF), 2-methyl tetrahydrofuran, diphenyl ether, anisole, dimethoxybenzene, cyclopentylmethyl ether (CPME), etc.), halogenated hydrocarbons. System solvents (methylene chloride, chloroform, chlorobenzene, etc.), ketone solvents (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.), alcohol solvents (methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butyl alcohol, t-butyl alcohol, etc.), Nitrile-based solvents (acetoyl, propionitrile, benzonitrile, etc.), ester-based solvents (ethyl acetate, butyl acetate, etc.), carbonate-based solvents (ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), amide-based solvents (N, N-dimethylformamide, etc. N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone), hydrochlorofluorocarbon-based solvent (HCFC-141b, HCFC-225), hydrofluorocarbon (HFCs) -based solvent (HFCs having 2 to 4, 5 and 6 or more carbon atoms), Perfluorocarbon solvent (perfluoropentane, perfluorohexane), alicyclic hydrofluorocarbon solvent (fluorocyclopentane, fluorocyclobutane), oxygen-containing fluorosolvent (fluoroether, fluoropolyether, fluoroketone, fluoroalcohol), Aromatic fluorosolvents (α, α, α-trifluorotoluene, hexafluorobenzene) and water are included. These may be used alone or in combination of two or more.

<組成物の調製方法>
組成物の調製方法は特に限定されず、種々の方法で調製可能である。付加共重合体と溶媒とを塗布直前に混合調製してもよいし、混合調整した組成物を保存して用いてもよい。
なお本発明のコーティング剤には、目的によって種々の添加剤を使用してもよい。添加剤としては、界面活性剤やシランカップリング剤を用いることができる。
フッ素系の界面活性剤の市販品としては、フタージェント710FS、フタージェント730FL、フタージェント730LM、フタージェント601AD(商品名:(株)ネオス製)、メガファックF−552、メガファックF−555、メガファックF−558
、メガファックF−561、メガファックF−562、メガファックF−568、メガファックF−571、メガファックRS−72K、メガファックRS−75、メガファックRS−76−E、メガファックRS−76−NS、メガファックRS−90(商品名:DIC(株)製)を挙げることができる。
Si系界面活性剤の市販品としては、BYK300、BYK306、BYK310、BYK320、BYK330、BYK342、BYK344、BYK346、BYK UV
3500およびBYK UV 3570(商品名:ビックケミー・ジャパン(株)製)、TEGO Glide 410、TEGO Glide 440、TEGO Glide 450、TEGO Rad 2200N、TEGO Rad 2250、TEGO Rad 2300(商品名:エボニック デグサ ジャパン(株)製)を挙げることができる。
界面活性剤の含有量は、組成物の固形分100質量部対し、好ましくは0.01〜20質量部、より好ましくは0.05〜10質量部、さらに好ましくは0.1〜5質量部である。界面活性剤の含有量が前記範囲であると、基板などに対する濡れ性、レベリング性、膜面均一性が向上する。
シランカップリング剤としては、特に限定されず、公知のカップリング剤を用いることができ、シランカップリング剤を用いることが好ましい。シランカップリング剤の例としては、トリアルコキシシラン化合物およびジアルコキシシラン化合物が挙げられる。
トリアルコキシシラン化合物またはジアルコキシシラン化合物としては、γ−ビニルプロピルトリメトキシシラン、γ−ビニルプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロイルプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロイルプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アクリロイルプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−アミノエチル−γ−イミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルメチルジエトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
シランカップリング剤は、1種のみを用いてもよく、また、2種以上を用いてもよい。
本発明の組成物中にカップリング剤が含まれる場合、該組成物中のカップリング剤の濃度は、本発明の組成物の固形分の0.01〜10重量%である。
<Method of preparing composition>
The method for preparing the composition is not particularly limited, and various methods can be used for preparation. The addition copolymer and the solvent may be mixed and prepared immediately before coating, or the mixed and adjusted composition may be stored and used.
Various additives may be used for the coating agent of the present invention depending on the purpose. As the additive, a surfactant or a silane coupling agent can be used.
Commercially available fluorine-based surfactants include Futtergent 710FS, Futtergent 730FL, Futtergent 730LM, Futtergent 601AD (trade name: Neos Co., Ltd.), Megafuck F-552, Megafuck F-555, Mega Fvck F-558
, Mega Fvck F-561, Mega Fvck F-562, Mega Fvck F-568, Mega Fvck F-571, Mega Fvck RS-72K, Mega Fvck RS-75, Mega Fvck RS-76-E, Mega Fvck RS-76 -NS, Megafvck RS-90 (trade name: manufactured by DIC Co., Ltd.) can be mentioned.
Commercially available Si-based surfactants include BYK300, BYK306, BYK310, BYK320, BYK330, BYK342, BYK344, BYK346, BYK UV.
3500 and BYK UV 3570 (trade name: manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.), TEGO Glide 410, TEGO Glide 440, TEGO Glide 450, TEGO Rad 2200N, TEGO Rad 2250, TEGO Rad 2300 (trade name: Evonik Degussa) ) Made).
The content of the surfactant is preferably 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.05 to 10 parts by mass, and further preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the composition. is there. When the content of the surfactant is within the above range, the wettability, leveling property, and film surface uniformity with respect to the substrate and the like are improved.
The silane coupling agent is not particularly limited, and a known coupling agent can be used, and it is preferable to use a silane coupling agent. Examples of silane coupling agents include trialkoxysilane compounds and dialkoxysilane compounds.
Examples of the trialkoxysilane compound or dialkoxysilane compound include γ-vinylpropyltrimethoxysilane, γ-vinylpropyltriethoxysilane, γ-acryloylpropylmethyldimethoxysilane, γ-acryloylpropyltrimethoxysilane, and γ-acryloylpropylmethyldi. Ethoxysilane, γ-acryloylpropyltriethoxysilane, γ-methacryloylpropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloylpropyltrimethoxysilane, γ-methacryloylpropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloylpropyltriethoxysilane, γ-aminopropylmethyldimethoxy Silane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-aminoethyl-γ-iminopropylmethyldimethoxysilane, N-aminoethyl-γ-aminopropyltri Methoxysilane, N-aminoethyl-γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropylmethyldimethoxy Silane, N-phenyl-γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, γ- Isocyanatopropylmethyldiethoxysilane, γ-isocyanatopropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ- Examples thereof include glycidoxypropyltriethoxysilane and 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane.
Only one kind of silane coupling agent may be used, or two or more kinds may be used.
When the coupling agent is contained in the composition of the present invention, the concentration of the coupling agent in the composition is 0.01 to 10% by weight of the solid content of the composition of the present invention.

<組成物の物性>
本発明に係る組成物は、溶媒100質量部に対して、本発明の共重合体を、1質量部〜90質量部質量部含むことが好ましく、3質量部〜50質量部含むことがより好ましく、5質量部〜30質量部含むことがさらに好ましい。
この範囲とすることで、容易に塗布可能な粘度とすることができる。その範囲は1〜1000mPa・s(パスカル・秒)である。例えばガラス基板への塗布をスピンコート法で行う場合は1〜500mPa・sが好ましい。スクリーン印刷法で1回塗布して膜厚5
0〜500nmを得るには、1〜500mPa・sが好ましい。ブレードコーター法やダイコーター法などを用いる場合は、1〜500mPa・sが好ましい。
<Physical properties of composition>
The composition according to the present invention preferably contains the copolymer of the present invention in an amount of 1 part by mass to 90 parts by mass, more preferably 3 parts by mass to 50 parts by mass, based on 100 parts by mass of the solvent. It is more preferable to include 5 parts by mass to 30 parts by mass.
Within this range, the viscosity can be easily applied. The range is 1 to 1000 mPa · s (pascal second). For example, when coating on a glass substrate is performed by a spin coating method, 1 to 500 mPa · s is preferable. Apply once by screen printing method and film thickness 5
In order to obtain 0 to 500 nm, 1 to 500 mPa · s is preferable. When the blade coater method, the die coater method, or the like is used, 1 to 500 mPa · s is preferable.

<製膜>
以下、上記組成物を用いる基板上への製膜について説明する。
製膜方法としては、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピナーコーティング法、ビードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、ブレードコーティング法、ローラーコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等が挙げられるが、他の公知のコーティング法を用いることも可能である。本方法においては、大規模な工業生産に適しているという観点から、スピンコーティング、印刷法によるコーティングが最も好適である。
基板上に塗布する組成物の膜厚は、5nm以上10μm以下、好ましくは5nm以上2μm以下である。
本発明においては、塗布後、溶媒を除去する工程を経ることが好ましい。溶媒の除去の方法は特に限定されないが、溶媒を蒸発させることにより行うことが好ましい。溶媒を蒸発させる方法としては、加熱、減圧、通風などの方法が挙げられる。中でも生産効率、取り扱い性の点から加熱により溶媒を蒸発することが好ましく、通風しつつ加熱して溶媒を蒸発せしめることがより好ましい。具体的には、50〜100℃で10分ないし2時間予備乾燥を行い、50〜100℃かつ予備乾燥より高温で10分ないし2時間焼成を行い、80〜150℃で10分間〜30分間熱処理を行うことが好ましい。
<Film formation>
Hereinafter, film formation on a substrate using the above composition will be described.
Examples of the film forming method include a dip coating method, a spray coating method, a spinner coating method, a bead coating method, a wire bar coating method, a blade coating method, a roller coating method, an air knife coating method, a curtain coating method, etc. It is also possible to use a known coating method of. In this method, spin coating and coating by a printing method are most suitable from the viewpoint of being suitable for large-scale industrial production.
The film thickness of the composition applied on the substrate is 5 nm or more and 10 μm or less, preferably 5 nm or more and 2 μm or less.
In the present invention, it is preferable to go through a step of removing the solvent after coating. The method for removing the solvent is not particularly limited, but it is preferably carried out by evaporating the solvent. Examples of the method for evaporating the solvent include methods such as heating, depressurization, and ventilation. Above all, from the viewpoint of production efficiency and handleability, it is preferable to evaporate the solvent by heating, and it is more preferable to evaporate the solvent by heating while ventilating. Specifically, pre-drying is performed at 50 to 100 ° C. for 10 minutes to 2 hours, firing is performed at 50 to 100 ° C. and higher than the pre-drying for 10 minutes to 2 hours, and heat treatment is performed at 80 to 150 ° C. for 10 minutes to 30 minutes. It is preferable to perform.

<基板>
本発明の組成物は室温で酸化ケイ素化が可能であり、酸化ケイ素膜形成までのプロセス全体にわたり、高くても150℃程度まで、通常は100℃以内の温度条件下で行われる。このため、本発明に係る組成物を塗布する基板は、150℃程度ないし100℃程度の耐熱性を有していれば、特に限定されない。例えば、石英基板、バリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、フッ化カルシウム基板、金属酸化物基板を含むセラミック基板、ポリカーボネート(PC)フィルム、シリコーン系フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム、シクロオレフィンポリマー(COP)フィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、アクリルポリマーフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、ポリイミド(PI)フィルム、液晶ポリマーフィルム等のプラスチックフィルム、炭素繊維フィルム、シリコンウエハ等の半導体基板、SUS基板、銅基板等の金属基板等を用いることができる。
後述するように、本発明に係る組成物を塗布製膜後、硬化して得られる酸化ケイ素膜は、耐摩擦性、膜表面の平滑性、膜密度、耐クラック性に優れている。このため、フレキシブルな基板にも好適に用いることができる。
<Board>
The composition of the present invention can be siliconized at room temperature, and is carried out under temperature conditions of up to about 150 ° C., usually within 100 ° C., throughout the process up to the formation of the silicon oxide film. Therefore, the substrate on which the composition according to the present invention is applied is not particularly limited as long as it has a heat resistance of about 150 ° C. to about 100 ° C. For example, quartz substrate, glass substrate such as barium borosilicate glass, aluminum borosilicate glass, calcium fluoride substrate, ceramic substrate including metal oxide substrate, polycarbonate (PC) film, silicone film, polyethylene terephthalate (PET) film. , Polyethylene naphthalate (PEN) film, cycloolefin polymer (COP) film, polypropylene film, polyethylene film, acrylic polymer film, polyvinyl alcohol film, triacetyl cellulose film, polyimide (PI) film, plastic film such as liquid crystal polymer film, A carbon fiber film, a semiconductor substrate such as a silicon wafer, a SUS substrate, a metal substrate such as a copper substrate, or the like can be used.
As will be described later, the silicon oxide film obtained by applying and curing the composition according to the present invention and then curing is excellent in abrasion resistance, film surface smoothness, film density, and crack resistance. Therefore, it can be suitably used for a flexible substrate.

<UV/オゾン処理>
本発明においては、製膜後、塗布膜を酸化ケイ素薄膜に転化させるのに酸素を含む大気雰囲気において活性エネルギー線として紫外線を照射するUV/オゾン処理を行う。すなわち、塗布膜を酸化ケイ素薄膜に転化させるのには、紫外線照射することによって得られるオゾンおよび原子状酸素を用いる。
すなわち、本発明においては、組成物を基板に塗布する工程、前記工程により得られた被膜に紫外線を照射する工程、を含むことにより、式(3)の構造を含有する酸化ケイ素膜を製造することができる。
<UV / ozone treatment>
In the present invention, after film formation, UV / ozone treatment of irradiating ultraviolet rays as active energy rays in an atmospheric atmosphere containing oxygen is performed to convert the coating film into a silicon oxide thin film. That is, ozone and atomic oxygen obtained by irradiation with ultraviolet rays are used to convert the coating film into a silicon oxide thin film.
That is, in the present invention, a silicon oxide film containing the structure of the formula (3) is produced by including a step of applying the composition to the substrate and a step of irradiating the coating film obtained by the above step with ultraviolet rays. be able to.

Figure 0006763136
Figure 0006763136

照射する紫外線の波長は、オゾンを発生させることができれば特に限定されない。波長約185nmの紫外線により、酸素分子が分解され、酸素原子が生成する。さらに、酸素原子が大気中のO(酸素分子)と結合し、O(オゾン)が生成する。光源としては、重水素ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、エキシマランプ、水銀ランプなどのほか、エキシマレーザーなどを用いることができる。なかでも、低圧水銀ランプは185nmと254nmの紫外線を発光し、製造コストをより低下させることができ、好ましい。
紫外線照射時の温度や雰囲気は、25℃前後の室温から基板の耐熱温度の範囲まで実施され、大気雰囲気下で行うことができ、103〜106Paの範囲で行われることが好ましい。紫外線照射により基板および塗布膜が想定温度より高くなった場合、任意の時間で装置内を放冷したのち、紫外線の照射を再開してもよい。
照射時間は、3分〜3時間程度である。
UV/オゾン処理には、市販の装置を用いることができる。また、塗布面上に任意の間隔でカットフィルターを設置してもよい。
装置内に空気または酸素を任意の速度で送気してもよい。
このように、本発明の一実施態様である酸化ケイ素膜の製造方法は、市販の装置を用いることができ、低温条件下、短時間で、安価かつ簡便に製膜できる。また、高品質な酸化ケイ素膜を得ることできる。
なお、照射は通常塗布面側から行うが、紫外線が透過可能な基板を用いることにより、UV照射を塗布面の裏面側より行うこともできる。
The wavelength of the ultraviolet rays to be irradiated is not particularly limited as long as ozone can be generated. Ultraviolet rays with a wavelength of about 185 nm decompose oxygen molecules to generate oxygen atoms. Furthermore, oxygen atoms combine with O 2 (oxygen molecules) in the atmosphere to generate O 3 (ozone). As the light source, a deuterium lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp, an excimer lamp, a mercury lamp, or the like, as well as an excimer laser or the like can be used. Among them, the low-pressure mercury lamp is preferable because it emits ultraviolet rays of 185 nm and 254 nm and can further reduce the manufacturing cost.
The temperature and atmosphere at the time of ultraviolet irradiation are carried out from room temperature of about 25 ° C. to the heat resistant temperature of the substrate, can be carried out in an air atmosphere, and are preferably carried out in the range of 10 3 to 6 Pa. When the temperature of the substrate and the coating film rises above the assumed temperature due to the irradiation with ultraviolet rays, the inside of the apparatus may be allowed to cool for an arbitrary time, and then the irradiation with ultraviolet rays may be resumed.
The irradiation time is about 3 minutes to 3 hours.
A commercially available device can be used for the UV / ozone treatment. Further, cut filters may be installed on the coated surface at arbitrary intervals.
Air or oxygen may be delivered into the device at any rate.
As described above, as the method for producing a silicon oxide film according to an embodiment of the present invention, a commercially available device can be used, and the film can be produced inexpensively and easily in a short time under low temperature conditions. Moreover, a high quality silicon oxide film can be obtained.
Irradiation is usually performed from the coated surface side, but UV irradiation can also be performed from the back surface side of the coated surface by using a substrate capable of transmitting ultraviolet rays.

<酸化ケイ素膜>
塗布膜の酸化ケイ素化は、実施例で示すようにIR測定により確認できる。具体的には、本発明の共重合体の有機基由来のピークが消失し、かつ800〜1300cm−1付近の吸収において、SiO3/2が減少しSiO4/2が増加していることにより酸化ケイ素化したことが確認できる。
本発明の共重合体のUV/オゾン処理により得られる酸化ケイ素膜は、式(3)で表されるように、非常に均一な結晶構造を有することが推測され、5nm〜300nm程度の薄膜とすることができ、密着性、耐スクラッチ性、表面平滑性等、優れた特性を有することができる。
本発明により得られる酸化ケイ素膜の鉛筆硬度計による鉛筆硬度は、シリコンウエハ上で2H以上6H以下、ガラス基板上で2H以上6H以下とすることができる。好ましくは、シリコンウエハ上で4H以上6H以下、ガラス基板上で4H以上6H以下である。酸化ケイ素膜の硬度と厚さをこの範囲とすることにより、傷つきにくさと屈曲性とを両立することができる。
また、本発明により得られる酸化ケイ素膜は基板との密着性が高く、クロスカット試験による剥離率はシリコンウエハ上において10%未満、ガラス上において10%未満を実現することができる。好ましくは、シリコンウエハ上において剥離0%、ガラス上において剥離0%である。
本発明により得られる酸化ケイ素膜の紫外可視分光光度計による光線透過率は、CaF基板上(220〜800nm)で80%以上、ガラス基板上(400〜800nm)で
80%以上とすることができる。好ましくは、CaF基板上(220〜800nm)で90%以上、ガラス基板上(400〜800nm)で90%以上である。
本発明により得られる酸化ケイ素膜は耐スクラッチ性を有することができる。このことから、本発明により得られる酸化ケイ素膜は応力緩和が生じやすいことが推測される。また、耐クラック性を有することができる。
本発明により得られる酸化ケイ素膜は、すべり性に優れている。具体的には、一定荷重測定(すべり性)試験による摩擦力は、後述の実施例に示されるように、動摩擦係数が0.10μk未満、静摩擦係数が0.10以下を達成することができる。このような特性を有する本発明により得られる酸化ケイ素膜は、基板を選ばず、フレキシブル基板にも好適に用いることができる。
また、本発明により得られる酸化ケイ素膜は表面平滑性を有することができ、その表面粗さを光干渉粗さ計を用いて測定すると、Raが0.4nm程度の平滑な表面を有することができる。
本発明により得られる酸化ケイ素膜は、その膜密度を1.7〜2.1g/cm3とする
ことができる。
これらの特性から、本発明により得られる酸化ケイ素膜と、シリコン基板の熱酸化等の従来の方法で得られる酸化ケイ素膜とでは、表面と内部で硬度や状態が異なり、新規な酸化ケイ素膜が形成されていることが推測される。
<Silicon oxide film>
The siliconization of the coating film can be confirmed by IR measurement as shown in Examples. Specifically, the peak derived from the organic group of the copolymer of the present invention disappears, and in the absorption near 800 to 1300 cm -1 , SiO 3/2 decreases and SiO 4/2 increases. It can be confirmed that silicon oxide has been formed.
The silicon oxide film obtained by UV / ozone treatment of the copolymer of the present invention is presumed to have a very uniform crystal structure as represented by the formula (3), and has a thin film of about 5 nm to 300 nm. It is possible to have excellent properties such as adhesion, scratch resistance, and surface smoothness.
The pencil hardness of the silicon oxide film obtained by the present invention by a pencil hardness tester can be 2H or more and 6H or less on a silicon wafer and 2H or more and 6H or less on a glass substrate. Preferably, it is 4H or more and 6H or less on a silicon wafer, and 4H or more and 6H or less on a glass substrate. By setting the hardness and thickness of the silicon oxide film within this range, it is possible to achieve both scratch resistance and flexibility.
Further, the silicon oxide film obtained by the present invention has high adhesion to the substrate, and the peeling rate by the cross-cut test can be less than 10% on the silicon wafer and less than 10% on the glass. Preferably, the peeling is 0% on the silicon wafer and 0% on the glass.
The light transmittance of the silicon oxide film obtained by the present invention by an ultraviolet-visible spectrophotometer may be 80% or more on a CaF 2 substrate (220 to 800 nm) and 80% or more on a glass substrate (400 to 800 nm). it can. Preferably, it is 90% or more on the CaF 2 substrate (220 to 800 nm) and 90% or more on the glass substrate (400 to 800 nm).
The silicon oxide film obtained by the present invention can have scratch resistance. From this, it is presumed that the silicon oxide film obtained by the present invention is likely to undergo stress relaxation. In addition, it can have crack resistance.
The silicon oxide film obtained by the present invention has excellent slipperiness. Specifically, the frictional force by the constant load measurement (slipperiness) test can achieve a dynamic friction coefficient of less than 0.10 μk and a static friction coefficient of 0.10 or less, as shown in Examples described later. The silicon oxide film obtained by the present invention having such characteristics can be suitably used for a flexible substrate regardless of the substrate.
Further, the silicon oxide film obtained by the present invention can have surface smoothness, and when the surface roughness is measured using a light interference roughness meter, Ra has a smooth surface of about 0.4 nm. it can.
The silicon oxide film obtained by the present invention can have a film density of 1.7 to 2.1 g / cm 3 .
Due to these characteristics, the silicon oxide film obtained by the present invention and the silicon oxide film obtained by a conventional method such as thermal oxidation of a silicon substrate have different hardness and state between the surface and the inside, and a new silicon oxide film can be obtained. It is presumed that it is formed.

本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例のみに限定されない。 The present invention will be described in more detail based on examples. The present invention is not limited to the following examples.

<測定装置および方法>
本発明の共重合体(A)は、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)法により数平均分子量および重量平均分子量で測定した。具体的には、共重合体の濃度が約0.05〜0.10質量%になるようにテトラヒドロフラン(THF)で希釈し、昭和電工株式会社製カラムKF−805L、KF−804Lを、この順で直列に結合して用いて、THFを展開剤としてゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)法により測定し、標準物質としてポリスチレンを用い、これより換算することにより求めた。
<Measuring equipment and method>
The copolymer (A) of the present invention was measured by gel permeation chromatography (GPC) method by number average molecular weight and weight average molecular weight. Specifically, the copolymer is diluted with tetrahydrofuran (THF) so that the concentration of the copolymer is about 0.05 to 0.10% by mass, and columns KF-805L and KF-804L manufactured by Showa Denko Co., Ltd. are arranged in this order. It was determined by using THF in series as a developing agent and measuring by gel permeation chromatography (GPC) method, using polystyrene as a standard substance, and converting from this.

<化合物(1)の製造例>
本発明の共重合体(I)のコモノマーである化合物(A)メタクリロイル基を有するシルセスキオキサン(SQ)としては、特開2004−123698号公報の実施例3に記載の方法によって合成された式(6)で表される化合物(以下、SQと表記する)を用いた。
<Production example of compound (1)>
The compound (A) silsesquioxane (SQ) having a methacryloyl group, which is a comonomer of the copolymer (I) of the present invention, was synthesized by the method described in Example 3 of JP-A-2004-123698. A compound represented by the formula (6) (hereinafter referred to as SQ) was used.

<重合例>
共重合体(I)の製造
<Polymerization example>
Production of copolymer (I)

Figure 0006763136
Figure 0006763136

Figure 0006763136
Figure 0006763136

攪拌器付4つ口フラスコにコモノマーである、東京化成工業(株)製N−(ブトキシメチル)アクリルアミド(以下、NBMAと表記する)(2.09g)とSQ(7.00g)を仕込み、溶媒としてトルエン/酢酸エチル(26.2g質量比1:1)を加え、80℃で加熱撹拌することにより、コモノマーを溶解させた。
重合開始剤としてジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)0.046gをトルエン(1.1g)に溶解させ、シリンジを用いてフラスコ内に添加することで、重合を開始した。80℃で7時間重合を行い、室温に冷却した後、酢酸エチル/メタノール混合溶媒(質量比1:1)中に重合溶液を滴下し、再沈殿精製を行った。
沈殿物を減圧ろ過し、得られたろ過物を80℃で5時間減圧乾燥を行うことで、共重合体(I)を取得した。
共重合体(I)をGPC分析したところ、重量平均分子量(Mw)は、63,000であった。また、共重合体(I)についてH―NMR測定を行い、SQとNBMAのプロトン数を比較したところ、共重合体におけるSQの導入率は、30mol%であることが分かった。
N- (butoxymethyl) acrylamide (hereinafter referred to as NBMA) (2.09 g) and SQ (7.00 g) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., which are comonomer, are charged into a four-necked flask with a stirrer and used as a solvent. Toluene / ethyl acetate (26.2 g, mass ratio 1: 1) was added as a mixture, and the mixture was heated and stirred at 80 ° C. to dissolve the comonomer.
Polymerization was initiated by dissolving 0.046 g of dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate) as a polymerization initiator in toluene (1.1 g) and adding it into a flask using a syringe. The polymerization was carried out at 80 ° C. for 7 hours, cooled to room temperature, and then the polymerization solution was added dropwise to an ethyl acetate / methanol mixed solvent (mass ratio 1: 1) to perform reprecipitation purification.
The precipitate was filtered under reduced pressure, and the obtained filtered product was dried under reduced pressure at 80 ° C. for 5 hours to obtain a copolymer (I).
When the copolymer (I) was analyzed by GPC, the weight average molecular weight (Mw) was 63,000. Further, when 1 H-NMR measurement was performed on the copolymer (I) and the proton numbers of SQ and NBMA were compared, it was found that the introduction rate of SQ in the copolymer was 30 mol%.

<製膜>
共重合体(I)1.0gをガラスサンプル瓶に入れ、トルエンを加えて10.0gとし、約80℃に設定したホットスターラー上で溶けるまで攪拌した。常温に戻した後、pore size 0.2〜0.45μmのPTFEシリンジフィルターでろ過して、本発明の共重合体を含む組成物を調製した。
スピンコーターのサンプル台に直径3cmの円形のCaF2基板をセットし、前記組成
物をCaF2基板上全体に行き渡るよう十分量滴下して、ただちにスピンコートを行った
。膜が形成されたCaF2基板を予め65℃に加熱しておいたホットプレート上で20分
間焼成し、次いで、85℃で20分間焼成したあと、最後に120℃で30分間焼成した。得られた塗布膜について接触式段差計にて膜厚を測定したところ、膜厚は800nmであった。
<Film formation>
1.0 g of the copolymer (I) was placed in a glass sample bottle, toluene was added to make 10.0 g, and the mixture was stirred on a hot stirrer set at about 80 ° C. until it melted. After returning to room temperature, the mixture was filtered through a PTFE syringe filter having a pore size of 0.2 to 0.45 μm to prepare a composition containing the copolymer of the present invention.
A circular CaF 2 substrate having a diameter of 3 cm was set on a sample table of a spin coater, and a sufficient amount of the composition was dropped onto the CaF 2 substrate so as to spread over the entire CaF 2 substrate, and spin coating was immediately performed. The CaF 2 substrate on which the film was formed was fired on a hot plate preheated to 65 ° C. for 20 minutes, then at 85 ° C. for 20 minutes, and finally at 120 ° C. for 30 minutes. When the film thickness of the obtained coating film was measured with a contact-type profilometer, the film thickness was 800 nm.

<塗布膜へのUV/オゾン照射>
予めUVランプを使用30分前にスイッチを入れ、株式会社あすみ技研 製 UV洗浄表面改質装置ASM2001Nのサンプル台を照射距離1cmにセットし、塗布膜を形成
した基板を並べた。さらに、波長250nm以下の光を透過しないように低波長カットフィルターを塗布基板面と接しないように設置した。
この塗布膜形成基板に対し、2時間排気しながら20mW/cm2でUV/オゾン処理
を行ったのち、接触式段差計にて測定したところ、膜厚は約230nmであった。処理後の塗布膜を顕微鏡で観察したところ、クラックは見られなかった。
<UV / ozone irradiation on the coating film>
The switch was turned on 30 minutes before using the UV lamp in advance, the sample table of the UV cleaning surface modifier ASM2001N manufactured by Asumi Giken Co., Ltd. was set at an irradiation distance of 1 cm, and the substrates on which the coating film was formed were arranged. Further, a low wavelength cut filter was installed so as not to come into contact with the coated substrate surface so as not to transmit light having a wavelength of 250 nm or less.
The coated film-forming substrate was subjected to UV / ozone treatment at 20 mW / cm 2 while exhausting for 2 hours, and then measured with a contact-type profilometer. The film thickness was about 230 nm. When the coated film after the treatment was observed under a microscope, no cracks were observed.

<酸化ケイ素化の確認>
IR測定により、酸化ケイ素化の確認を行った。図1に示すように、有機基由来の2800〜3600cm−1付近および1400〜1800cm−1付近のピークが消失し、800〜1300cm−1付近の吸収において、SiO3/2が減少しSiO4/2が増加していることが分かる。
<Confirmation of silicon oxide conversion>
Silicon oxide formation was confirmed by IR measurement. As shown in FIG. 1, and the peak around 2800~3600Cm -1 and around 1400~1800Cm -1 derived from the organic group is lost, the absorption around 800~1300cm -1, SiO 3/2 decreases SiO 4 / It can be seen that 2 is increasing.

以上の測定から、本発明の共重合体(A)溶液をCaF2基板に製膜し、UV/オゾン
処理を行うことで、酸化ケイ素膜が得られることが示された。
From the above measurements, it was shown that a silicon oxide film can be obtained by forming a film of the copolymer (A) solution of the present invention on a CaF 2 substrate and performing UV / ozone treatment.

<屈折率の測定>
接触式膜厚測定の値を利用して、大塚電子株式会社製 反射分光膜厚計FE−3000により屈折率の測定を行ったところ、589nm付近の屈折率は約1.45であった。
<Measurement of refractive index>
When the refractive index was measured by the reflection spectroscopic film thickness meter FE-3000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. using the value of the contact type film thickness measurement, the refractive index near 589 nm was about 1.45.

<鉛筆硬度>
シリコンエウハまたはガラス基板に対して、共重合体(I)の前記組成物を塗布し、UV/オゾン処理して得られた酸化ケイ素膜の鉛筆硬度を鉛筆硬度計により測定したところ、シリコンウエハ上で6H以上、ガラス基板上で6Hであることが分かった。
<Pencil hardness>
The composition of the copolymer (I) was applied to a silicon wafer or a glass substrate, and the pencil hardness of the silicon oxide film obtained by UV / ozone treatment was measured with a pencil hardness tester and found on a silicon wafer. It was found to be 6H or more and 6H on the glass substrate.

<クロスカット試験>
シリコンエウハまたはガラス基板に対して、共重合体(I)の前記組成物を塗布し、UV/オゾン処理して得られた酸化ケイ素膜のクロスカット試験を行った。1mm幅90°で実施したところ、シリコンウエハ上、ガラス上ともに剥離率は0%の分類0であった。
<Crosscut test>
The composition of the copolymer (I) was applied to a silicon Euha or a glass substrate, and a cross-cut test of a silicon oxide film obtained by UV / ozone treatment was performed. When carried out with a width of 1 mm and a width of 90 °, the peeling rate was 0% on both the silicon wafer and the glass, and the classification was 0.

<透過率測定>
CaF基板またはガラス基板に対して、共重合体(I)の前記組成物を塗布し、UV/オゾン処理して得られた酸化ケイ素膜の光線透過率を紫外可視分光光度計で測定したところ、CaF上(220〜800nm)、ガラス上(400〜800nm)で、透過率は90%以上であった。
<Measurement of transmittance>
The composition of the copolymer (I) was applied to a CaF 2 substrate or a glass substrate, and the light transmittance of the silicon oxide film obtained by UV / ozone treatment was measured with an ultraviolet-visible spectrophotometer. , On CaF 2 (220 to 800 nm) and on glass (400 to 800 nm), the transmittance was 90% or more.

<連続荷重スクラッチ試験>
シリコンウエハ上に、共重合体(I)の前記組成物を塗布し、100℃で焼成した後にUV/オゾン処理することで、厚さ200nmの酸化ケイ素膜を得た。得られた酸化ケイ素膜に対して、トライポギアTYPE:HHS2000荷重変動型磨耗試験システムにより、連続荷重スクラッチ試験を行った。引掻針は、ダイアモンド製R0.075mmを用いた。荷重は0gf〜200gfの範囲で測定を行った。
比較例として、表面を熱酸化した(酸化ケイ素膜厚200nm)市販品のシリコンウエハに対しても、同様の方法にて、連続荷重試験を行った。
実施例および比較例の結果を図2に示す。
図2に示されるように、比較例のシリコンウエハ上の酸化ケイ素膜は、荷重100gf程度のところで摩擦力の上昇が確認された。酸化ケイ素膜の破壊もしくは剥離が起きたと推測される。本発明の共重合体(I)から変換された実施例の酸化ケイ素膜は、著しい摩
擦力の上昇は確認されなかった。このことから、塗膜の破壊および剥離は起きていないと考えられる。
実施例の酸化ケイ素膜については続いて荷重をかけたところ、300gf付近にて摩擦力の上昇が見られた。結果を図3に示す。
以上の結果により、本発明の共重合体から変換された酸化ケイ素膜は、優れた耐スクラッチ性を有していることが示された。
<Continuous load scratch test>
The composition of the copolymer (I) was applied onto a silicon wafer, fired at 100 ° C., and then subjected to UV / ozone treatment to obtain a silicon oxide film having a thickness of 200 nm. The obtained silicon oxide film was subjected to a continuous load scratch test using the Tripogia TYPE: HHS2000 load-variable wear test system. A diamond R0.075 mm was used as the scratch needle. The load was measured in the range of 0 gf to 200 gf.
As a comparative example, a continuous load test was performed on a commercially available silicon wafer whose surface was thermally oxidized (silicon oxide film thickness 200 nm) by the same method.
The results of Examples and Comparative Examples are shown in FIG.
As shown in FIG. 2, it was confirmed that the silicon oxide film on the silicon wafer of the comparative example had an increase in frictional force at a load of about 100 gf. It is presumed that the silicon oxide film was destroyed or peeled off. No significant increase in frictional force was confirmed in the silicon oxide film of the example converted from the copolymer (I) of the present invention. From this, it is considered that the coating film is not destroyed or peeled off.
When a load was subsequently applied to the silicon oxide film of the example, an increase in frictional force was observed at around 300 gf. The results are shown in FIG.
From the above results, it was shown that the silicon oxide film converted from the copolymer of the present invention has excellent scratch resistance.

<一定荷重測定(すべり性)>
シリコンウエハ上に、共重合体(I)の組成物を塗布し、65℃でプリベイク後、100℃で焼成した後にUV/オゾン処理することで、厚さ200nmの酸化ケイ素膜を得た。得られた酸化ケイ素膜に対して、ボール圧子5mmΦを用い荷重を50gとし、すべり性試験を行った。
比較例として、表面を熱酸化した(酸化ケイ素膜厚200nm)市販品のシリコンウエハに対しても、同様の方法にて、すべり性試験を行った。
<Constant load measurement (slipperiness)>
The composition of the copolymer (I) was applied onto a silicon wafer, prebaked at 65 ° C., fired at 100 ° C., and then subjected to UV / ozone treatment to obtain a silicon oxide film having a thickness of 200 nm. A slipperiness test was performed on the obtained silicon oxide film using a ball indenter of 5 mmΦ and a load of 50 g.
As a comparative example, a slipperiness test was also performed on a commercially available silicon wafer whose surface was thermally oxidized (silicon oxide film thickness 200 nm) by the same method.

Figure 0006763136
Figure 0006763136

本発明の共重合体から変換された酸化ケイ素膜は、静摩擦係数および動摩擦係数が、比較例よりも低い値を示した。以上の結果より、本発明品から変換された酸化ケイ素膜は、通常のシリコンウエハ上の酸化ケイ素膜よりも、優れたすべり性を有していることが分かった。すなわち、本発明により得られる酸化ケイ素膜は表面が平滑であることが確認された。 The silicon oxide film converted from the copolymer of the present invention showed lower static friction coefficient and dynamic friction coefficient than those of the comparative example. From the above results, it was found that the silicon oxide film converted from the product of the present invention has better slipperiness than the silicon oxide film on a normal silicon wafer. That is, it was confirmed that the surface of the silicon oxide film obtained by the present invention was smooth.

<表面粗さ>
シリコンウエハ上に、共重合体(I)の前記組成物を塗布し、ホットプレート上にて65℃で20分間焼成し、次いで、85℃で20分間焼成したあと、最後に120℃で30分間焼成した。得られた塗膜をUV/オゾン処理することで、厚さ200nmの酸化ケイ素膜を得た。得られた酸化ケイ素膜に対して、ブルカー製 3次元光干渉表面粗さ計ContourGTを用いて、表面の状態を測定したところ、Ra(表面の算術平均粗さ)は、0.40nmと非常に緻密な表面であることが分かった。
<Surface roughness>
The composition of the copolymer (I) is applied onto a silicon wafer, fired on a hot plate at 65 ° C. for 20 minutes, then fired at 85 ° C. for 20 minutes, and finally at 120 ° C. for 30 minutes. It was fired. The obtained coating film was subjected to UV / ozone treatment to obtain a silicon oxide film having a thickness of 200 nm. When the surface condition of the obtained silicon oxide film was measured using Bruker's three-dimensional optical interference surface roughness meter ContourGT, Ra (arithmetic mean roughness of the surface) was very 0.40 nm. It turned out to be a dense surface.

本発明によれば、安価かつ簡便に、酸化ケイ素膜を得ることができる有機無機付加共重合体を得ることができる。
さらに、本発明の有機無機付加共重合体を用いることにより、CVDやPVDにより得られるものと同等程度の高品質で、さらに耐摩擦性、平滑性、耐クラック性に優れた酸化ケイ素膜を得ることができる。この酸化ケイ素膜は、例えば、半導体デバイスの保護膜として有用である。
According to the present invention, an organic-inorganic addition copolymer capable of obtaining a silicon oxide film can be obtained inexpensively and easily.
Further, by using the organic-inorganic addition copolymer of the present invention, a silicon oxide film having high quality equivalent to that obtained by CVD or PVD and further excellent in abrasion resistance, smoothness and crack resistance can be obtained. be able to. This silicon oxide film is useful, for example, as a protective film for semiconductor devices.

Claims (6)

式(1)で示される化合物(A)に由来する構成単位及び式(2)で示される化合物(B)に由来する構成単位からなる付加共重合体。
Figure 0006763136


式(1)においてPhはフェニル、Aは付加重合性官能基を有する基である。
Figure 0006763136


式(2)においてRは水素原子または炭素数が1から20の直鎖状若しくは分枝鎖状
のアルキルであり、該アルキルの炭素原子に結合している水素原子が水酸基に置き換えられていてもよく、炭素数が2以上の場合は任意のメチレンが酸素で置き換えられていても
よく、Rは任意のメチレンが酸素で置き換えられていてもよい炭素数が1から20の直鎖状又は分枝鎖状のアルキレン、Rは炭素数が1から20の直鎖状又は分枝鎖状のアルキルである。
An addition copolymer consisting of a structural unit derived from the compound (A) represented by the formula (1) and a structural unit derived from the compound (B) represented by the formula (2).
Figure 0006763136


In the formula (1), Ph is a phenyl group and A 1 is a group having an addition-polymerizable functional group.
Figure 0006763136


In the formula (2), R 1 is a hydrogen atom or a linear or branched-chain alkyl having 1 to 20 carbon atoms, and the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the alkyl is replaced with a hydroxyl group. If the number of carbon atoms is 2 or more, any methylene may be replaced with oxygen, and R 2 may be any methylene substituted with oxygen. A linear or linear atom having 1 to 20 carbon atoms. branched alkylene, R 3 is a straight-chain or branched alkyl having 1 to 20 carbon atoms.
が(メタ)アクリルを有するラジカル重合性官能基を有する基である、請求項1に記載の付加共重合体。 The addition copolymer according to claim 1, wherein A 1 is a group having a radically polymerizable functional group having (meth) acrylic. 化合物(A)が式(6)で表される化合物である、請求項1に記載の付加共重合体。
Figure 0006763136

The addition copolymer according to claim 1, wherein the compound (A) is a compound represented by the formula (6).
Figure 0006763136

化合物(B)が、N−(ブトキシメチル)アクリルアミド、N−(メトキシメチル)メタクリルアミド、N−(イソブトキシメチル)アクリルアミド及びN−(メトキシメチル)アクリルアミドから選択される、請求項1乃至3のいずれかに記載の付加共重合体。 The compound (B) is selected from N- (butoxymethyl) acrylamide, N- (methoxymethyl) methacrylamide, N- (isobutoxymethyl) acrylamide and N- (methoxymethyl) acrylamide, according to claims 1 to 3. The addition copolymer according to any one. 請求項1乃至4のいずれかに記載の付加共重合体と有機溶剤とを含む組成物。 A composition containing the addition copolymer according to any one of claims 1 to 4 and an organic solvent. 請求項5に記載の組成物を基板に塗布する工程、
前記工程により得られた被膜に紫外線を照射してUV/オゾン処理を行う工程、を含む、式(3)の構造を含有する酸化ケイ素膜の製造方法。
Figure 0006763136
A step of applying the composition according to claim 5 to a substrate,
A method for producing a silicon oxide film containing the structure of the formula (3), which comprises a step of irradiating the film obtained by the above step with ultraviolet rays to perform UV / ozone treatment .
Figure 0006763136
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