JP7564503B2 - Method for producing silicon-containing resist underlayer film - Google Patents
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Description
本発明は、シリコン含有レジスト下層膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a silicon-containing resist underlayer film.
従来から半導体装置の製造において、フォトレジストを用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。上記微細加工はシリコンウエハー等の半導体基板上にフォトレジストの薄膜を形成し、その上に半導体デバイスのパターンが描かれたマスクパターンを介して紫外線などの活性光線を照射し、現像し、得られたフォトレジストパターンを保護膜として基板をエッチング処理することにより、基板表面に、上記パターンに対応する微細凹凸を形成する加工法である。
近年、半導体デバイスの高集積度化が進み、使用される活性光線もKrFエキシマレーザー(248nm)からArFエキシマレーザー(193nm)へと短波長化される傾向にある。活性光線の短波長化に伴い、活性光線の半導体基板からの反射の影響が大きな問題となる中、フォトレジストと被加工基板の間に反射防止膜(BottomAnti-ReflectiveCoating、BARC)と呼ばれるレジスト下層膜を設ける方法が広く適用されるようになってきた。
Conventionally, in the manufacture of semiconductor devices, microfabrication by lithography using photoresist has been carried out. The microfabrication is a processing method in which a thin film of photoresist is formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer, and the thin film is irradiated with active light such as ultraviolet light through a mask pattern on which a semiconductor device pattern is drawn, developed, and the substrate is etched using the obtained photoresist pattern as a protective film, thereby forming fine projections and recesses on the substrate surface corresponding to the pattern.
In recent years, the integration density of semiconductor devices has increased, and the wavelength of the active light used has also tended to be shortened from KrF excimer laser (248 nm) to ArF excimer laser (193 nm). As the wavelength of the active light has become shorter, the effect of the reflection of the active light from the semiconductor substrate has become a major problem, and a method of providing a resist underlayer film called an anti-reflective coating (Bottom Anti-Reflective Coating, BARC) between the photoresist and the substrate to be processed has become widely used.
上記の半導体基板とフォトレジストとの間の下層膜として、シリコンやチタン等の金属元素を含むハードマスクとして知られる膜を使用することが行なわれている。この場合、レジストとハードマスクでは、その構成成分に大きな違いが有るため、それらのドライエッチングによって除去される速度は、ドライエッチングに使用されるガス種に大きく依存する。そして、ガス種を適切に選択することにより、フォトレジストの膜厚の大きな減少を伴うことなく、ハードマスクをドライエッチングによって除去し、パターン加工することが可能となる。このように、近年の半導体装置の製造においては、反射防止効果を初め、さまざまな効果を達成するために、半導体基板とフォトレジストの間にレジスト下層膜が配置されるようになってきている。 As the underlayer film between the semiconductor substrate and the photoresist, a film known as a hard mask containing metal elements such as silicon and titanium is used. In this case, since there is a large difference in the components of the resist and the hard mask, the speed at which they are removed by dry etching depends greatly on the type of gas used in dry etching. By appropriately selecting the type of gas, the hard mask can be removed by dry etching and patterned without a significant decrease in the thickness of the photoresist. Thus, in recent years, in the manufacture of semiconductor devices, a resist underlayer film has come to be placed between the semiconductor substrate and the photoresist to achieve various effects, including an anti-reflection effect.
近年、半導体最先端デバイスの微細化により、基板上に有機膜のレジスト下層膜、その上にシリコン含有のレジスト下層膜、さらにその上にレジスト層を積層する三層プロセスが用いられている。通常の三層プロセスではドライエッチングによる基板へのダメージが考えられるため、シリコン含有レジスト下層膜を湿式で除去する工程が望まれている。
例えば、架橋性有機基を有するチタンシロキサン樹脂を含有する反射防止膜材料により、該材料より得た膜のウェットストリップによる除去を図った提案がなされている(特許文献1等)。
また、半導体素子の製造において、例えばフォトレジストパターンをマスクとして、半導体基板にn型又はp型の導電型を付与する不純物イオンを導入するイオン注入が採用されている。この場合、上記不純物イオンは、イオン注入装置(イオンドーピング装置)を用い、半導体基板に直接、又は該半導体基板の表面に形成された薄膜を介して注入される。その後、上記フォトレジストパターンは、例えば、硫酸-過酸化水素水によるウェット洗浄、アンモニア水-過酸化水素水によるウェット洗浄、又はアッシングにより除去され、シリコン含有レジスト下層膜も湿式で除去する工程が望まれている。
In recent years, with the miniaturization of cutting-edge semiconductor devices, a three-layer process is being used in which an organic resist underlayer film is layered on a substrate, a silicon-containing resist underlayer film is layered on top of that, and a resist layer is layered on top of that.Since damage to the substrate by dry etching can be expected in the normal three-layer process, a process for removing the silicon-containing resist underlayer film using a wet method is desired.
For example, there has been a proposal to use an anti-reflective coating material containing a titanium siloxane resin having a crosslinkable organic group, and to remove the film obtained from the material by wet stripping (Patent Document 1, etc.).
In the manufacture of semiconductor devices, for example, ion implantation is employed, in which impurity ions that impart n-type or p-type conductivity to a semiconductor substrate are introduced using a photoresist pattern as a mask. In this case, the impurity ions are implanted into the semiconductor substrate directly or through a thin film formed on the surface of the semiconductor substrate using an ion implantation device (ion doping device). Thereafter, the photoresist pattern is removed by, for example, wet cleaning with sulfuric acid-hydrogen peroxide solution, wet cleaning with ammonia water-hydrogen peroxide solution, or ashing, and a step of removing the silicon-containing resist underlayer film by a wet method is also desired.
また、露光波長の短波長化に伴って焦点深度が低下するために、基板上に形成された被膜の平坦化性を向上させることが必要になっている。より微細なデザインが求められる半導体装置を製造するためには、基板上の平坦化技術が重要になっており、例えばレジストの下に形成されるレジスト下層膜を光硬化により形成する方法が開示されている。
例えば、エポキシ基やビニル基等のカチオン重合可能な反応性基を有するケイ素系化合
物と、光カチオン重合開始剤、光ラジカル重合開始剤とを含むレジスト下層膜形成組成物が開示されている(特許文献2参照)。
In addition, since the depth of focus decreases with the shortening of the exposure wavelength, it is necessary to improve the planarization of the coating formed on the substrate. In order to manufacture semiconductor devices that require finer designs, a planarization technique on the substrate is important, and for example, a method of forming a resist underlayer film formed under the resist by photocuring has been disclosed.
For example, a resist underlayer film-forming composition containing a silicon-based compound having a cationic polymerizable reactive group such as an epoxy group or a vinyl group, a photocationic polymerization initiator, and a photoradical polymerization initiator has been disclosed (see Patent Document 2).
本発明の目的は、半導体装置の製造に用いることができるレジスト下層膜であって、酸素ガスエッチング処理が為された後でも、薬液を用いた湿式法、特に硫酸過酸化水素水溶液(SPM(硫酸と過酸化水素水の混合水溶液))による除去が可能なシリコン含有レジスト下層膜を製造する方法を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a method for producing a silicon-containing resist underlayer film that can be used in the manufacture of semiconductor devices and that can be removed by a wet method using a chemical solution, particularly an aqueous sulfuric acid/hydrogen peroxide solution (SPM (a mixed aqueous solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide)), even after oxygen gas etching has been performed.
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、2以上のヒドロキシ基を有する有機基を含むシロキサン単位とアセトキシ基を有する有機基を含むシロキサン単位とを含むポリシロキサンより得られる光硬化膜が、酸素ガスエッチング処理後においても、薬液を用いた湿式法による除去が可能となることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive research conducted by the present inventors to solve the above problems, it was discovered that a photocured film obtained from a polysiloxane containing a siloxane unit containing an organic group having two or more hydroxyl groups and a siloxane unit containing an organic group having an acetoxy group can be removed by a wet method using a chemical solution even after oxygen gas etching treatment, and the present invention was completed.
すなわち本発明は、第1観点として、酸素ガスによるドライエッチング処理後に、硫酸過酸化水素水溶液によって除去可能であるシリコン含有レジスト下層膜の製造方法であって、
(A)2つ以上のヒドロキシ基を有する有機基を含むシロキサン単位と、アセトキシ基を有する有機基を含むシロキサン単位とを含む、加水分解性シランの加水分解縮合物
を含有するレジスト下層膜形成組成物の塗布膜を、紫外線で硬化させる工程
を含む、シリコン含有レジスト下層膜の製造方法に関する。
第2観点として、上記レジスト下層膜形成組成物が、
(B)架橋性化合物、及び
(C)酸及び酸発生剤の少なくともいずれか一方
を含有する、第1観点に記載のシリコン含有レジスト下層膜の製造方法に関する。
第3観点として、上記硫酸過酸化水素水溶液が、硫酸及び過酸化水素を、硫酸/過酸化水素=85~95wt%/1~10wt%の割合で含む、第1観点又は第2観点に記載のシリコン含有レジスト下層膜の製造方法に関する。
That is, according to a first aspect, the present invention provides a method for producing a silicon-containing resist underlayer film that is removable by a sulfuric acid/hydrogen peroxide aqueous solution after a dry etching treatment using oxygen gas, comprising:
The present invention relates to a method for producing a silicon-containing resist underlayer film, the method comprising: (A) curing, with ultraviolet light, a coating film of a resist underlayer film-forming composition that contains a hydrolysis condensate of a hydrolyzable silane, the hydrolysis condensate including a siloxane unit having an organic group having two or more hydroxy groups and a siloxane unit having an organic group having an acetoxy group.
As a second aspect, the resist underlayer film forming composition is
The present invention relates to a method for producing a silicon-containing resist underlayer film according to the first aspect, comprising: (B) a crosslinkable compound; and (C) at least one of an acid and an acid generator.
As a third aspect, the present invention relates to the method for producing a silicon-containing resist underlayer film according to the first or second aspect, wherein the aqueous sulfuric acid/hydrogen peroxide solution contains sulfuric acid and hydrogen peroxide in a ratio of sulfuric acid/hydrogen peroxide = 85 to 95 wt %/1 to 10 wt %.
本発明によれば、本発明が製造対象とするレジスト下層膜は、加水分解性シランの加水分解縮合物として、2つ以上のヒドロキシ基を有する有機基を含むシロキサン単位と、アセトキシ基を有する有機基を含むシロキサン単位とを含む、加水分解縮合物を含み、さらに架橋性化合物と酸等を含み得る組成物より形成される。
従来、シリコン含有レジスト下層膜に用いられてきたテトラエトキシシラン等の4官能性シランと3官能性シランの共加水分解縮合物(ポリシロキサン)は、主にシラノール基同士の架橋構造の形成により、レジスト下層膜が上部に上塗りされるレジスト組成物とのインターミキシングを起こすことはないという利点はあるものの、その後に下層や基板を加工した後に薬液、例えばSPM(硫酸と過酸化水素水の混合水溶液)による除去は困難であった。
本発明では、レジスト下層膜の製造において2つ以上のヒドロキシ基とアセトキシ基を有する上記加水分解縮合物を用いることで、ヒドロキシ基同士で、又はヒドロキシ基とシラノール基の間で、又はヒドロキシル基と架橋性化合物との間で架橋構造を形成する。そ
のため、レジスト下層膜の上部に上塗りされるレジスト組成物によるインターミキシングを起こすことがないだけでなく、その後に下層を加工した後、特にレジスト下層膜を酸素ガスによるドライエッチング処理を施した後において、SPM(硫酸と過酸化水素水の混合水溶液)による除去を可能とすることができる。そのため、従来、レジスト下層膜を基板から除去する際、フッ素系ガスによるドライエッチングにより生じていた基板のダメージを低減することができる。
また本発明にあっては、上記の特定の有機基を有する加水分解縮合物を用いることにより、光硬化させることが可能であり、上記加水分解縮合物を光硬化させてレジスト下層膜(硬化膜)を得る。そのため、従来、レジスト下層膜の製造にあたり高温焼成させた場合に生じ得る、レジスト下層膜の下層に存在し得る有機下層膜の平坦化を悪化させることがなく、平坦化性の高い有機下層膜上に平坦化性の高いシリコン含有レジスト下層膜を形成でき、そしてその上層にレジスト膜を被覆することで、層界面の乱反射抑制や、エッチング後の段差発生を抑制することができる。
According to the present invention, the resist underlayer film to be produced by the present invention is formed from a composition that contains, as a hydrolysis condensation product of a hydrolyzable silane, a hydrolysis condensation product that includes a siloxane unit containing an organic group having two or more hydroxy groups and a siloxane unit containing an organic group having an acetoxy group, and that may further contain a crosslinkable compound, an acid, and the like.
Conventionally, a co-hydrolysis condensate (polysiloxane) of a tetrafunctional silane such as tetraethoxysilane and a trifunctional silane has been used in a silicon-containing resist underlayer film. Although this has the advantage that the resist underlayer film does not cause intermixing with a resist composition that is overcoated thereon, mainly due to the formation of a crosslinked structure between silanol groups, it is difficult to remove the resist underlayer film with a chemical solution, for example, SPM (a mixed aqueous solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide) after processing the underlayer or substrate.
In the present invention, the hydrolysis condensate having two or more hydroxyl groups and acetoxy groups is used in the production of the resist underlayer film, thereby forming a crosslinked structure between hydroxyl groups, between hydroxyl groups and silanol groups, or between hydroxyl groups and a crosslinking compound. Therefore, not only does it not cause intermixing with the resist composition overcoated on the upper part of the resist underlayer film, but it also makes it possible to remove the resist underlayer film with SPM (a mixed aqueous solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide) after processing the lower layer, particularly after dry etching the resist underlayer film with oxygen gas. Therefore, it is possible to reduce damage to the substrate that was previously caused by dry etching with a fluorine-based gas when removing the resist underlayer film from the substrate.
In addition, in the present invention, the hydrolysis condensate having the specific organic group can be photocured, and the hydrolysis condensate is photocured to obtain a resist underlayer film (cured film).Therefore, the planarization of the organic underlayer film that may exist under the resist underlayer film, which may occur when baking at high temperature in the conventional resist underlayer film production, is not deteriorated, and a silicon-containing resist underlayer film having high planarization can be formed on the organic underlayer film having high planarization, and the resist film can be coated on the upper layer to suppress the diffuse reflection at the layer interface and the occurrence of steps after etching.
本発明は、酸素ガスによるドライエッチング処理後に、湿式除去可能、特に硫酸過酸化水素水溶液によって除去可能であるシリコン含有レジスト下層膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a silicon-containing resist underlayer film that can be wet-removed, particularly by an aqueous solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, after dry etching treatment with oxygen gas.
[シリコン含有レジスト下層膜の製造方法]
本発明が適用される、酸素ガスによるドライエッチング処理後に、硫酸過酸化水素水溶液による湿式除去が可能であるシリコン含有レジスト下層膜は、(A)加水分解性シランの加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含有するレジスト下層膜形成組成物の塗布膜を、紫外線で硬化させる工程を含みて製造される。すなわち、該シリコン含有レジスト下層膜は、該レジスト下層膜形成組成物の塗布膜を紫外線照射により硬化させた紫外線(UV)硬化膜である。
上記レジスト下層膜形成組成物は、さらに(B)架橋性化合物、(C)酸及び酸発生剤の少なくともいずれか一方を含有する。
[Method of manufacturing silicon-containing resist underlayer film]
The silicon-containing resist underlayer film to which the present invention is applied, which can be wet-removed with an aqueous sulfuric acid/hydrogen peroxide solution after dry etching with oxygen gas, is produced by including a step of curing a coating film of a resist underlayer film-forming composition containing (A) a hydrolysis condensate of a hydrolyzable silane (polysiloxane) with ultraviolet light. That is, the silicon-containing resist underlayer film is an ultraviolet (UV)-cured film obtained by curing a coating film of the resist underlayer film-forming composition by irradiating it with ultraviolet light.
The resist underlayer film forming composition further contains (B) a crosslinkable compound, and (C) at least one of an acid and an acid generator.
〔レジスト下層膜形成組成物〕
(A)加水分解性シランの加水分解縮合物(ポリシロキサン)
本発明で使用する(A)加水分解縮合物は、2つ以上のヒドロキシ基を有する有機基を含むシロキサン単位と、アセトキシ基を有する有機基を含むシロキサン単位とを含む加水分解縮合物である。
[Resist Underlayer Film Forming Composition]
(A) Hydrolysis and condensation product of hydrolyzable silane (polysiloxane)
The hydrolysis condensate (A) used in the present invention is a hydrolysis condensate containing a siloxane unit containing an organic group having two or more hydroxy groups and a siloxane unit containing an organic group having an acetoxy group.
上記(A)加水分解縮合物は、2つ以上のヒドロキシ基を有する有機基を含む加水分解性シランと、アセトキシ基を有する有機基を含む加水分解性シランとを含む、加水分解性シラン混合物の加水分解縮合物とすることができる。
あるいは、(A)加水分解縮合物は、エポキシ基を有する有機基を含むシロキサン単位と、アセトキシ基を有する有機基を含むシロキサン単位とを含む加水分解縮合物(a)を、無機酸又はカチオン交換樹脂により、該エポキシ基を開環させることにより得られる、加水分解縮合物とすることができる。上記加水分解縮合物(a)は、エポキシ基を有する有機基を含む加水分解性シランと、アセトキシ基を有する有機基を含む加水分解性シランとを含む、加水分解性シラン混合物の加水分解縮合物とすることができる。
(A)加水分解縮合物の安定性に加え、加水分解縮合反応時にゲル化等が生じることによる反応の進行阻害等の難点も考慮すると、(A)加水分解縮合物は、加水分解縮合物(a)を経て得られる加水分解縮合物であることが好ましい。
本発明において、「加水分解縮合物」には、縮合が完全に完了した縮合物であるポリオルガノシロキサンポリマーだけでなく、縮合が完全に完了しない部分加水分解縮合物であるポリオルガノシロキサンポリマーも包含される。このような部分加水分解縮合物も、縮合が完全に完了した縮合物と同様、加水分解性シラン化合物の加水分解及び縮合によって
得られたポリマーであるが、部分的に加水分解で止まり、縮合しておらず、それ故、Si-OH基が残存しているものである。また上記レジスト下層膜形成組成物は、上記加水分解縮合物の他に、未縮合の加水分解物(完全加水分解物、部分加水分解物)や、モノマー(加水分解性シラン化合物)が残存していてもよい。なお本明細書において、「加水分解性シラン」を単に「シラン化合物」とも称することがある。
The above-mentioned (A) hydrolysis condensate can be a hydrolysis condensate of a hydrolysis silane mixture containing a hydrolysis silane containing an organic group having two or more hydroxy groups and a hydrolysis silane containing an organic group having an acetoxy group.
Alternatively, the hydrolysis condensate (A) may be a hydrolysis condensate obtained by ring-opening the epoxy group of a hydrolysis condensate (a) containing a siloxane unit containing an organic group having an epoxy group and a siloxane unit containing an organic group having an acetoxy group with an inorganic acid or a cation exchange resin. The hydrolysis condensate (a) may be a hydrolysis condensate of a hydrolysis silane mixture containing a hydrolysis silane containing an organic group having an epoxy group and a hydrolysis silane containing an organic group having an acetoxy group.
Considering not only the stability of the hydrolysis condensate (A) but also difficulties such as inhibition of reaction progress due to gelation or the like occurring during the hydrolysis condensation reaction, it is preferable that the hydrolysis condensate (A) is a hydrolysis condensate obtained via the hydrolysis condensate (a).
In the present invention, the "hydrolysis condensate" includes not only polyorganosiloxane polymers that are condensates in which condensation is completely completed, but also polyorganosiloxane polymers that are partial hydrolysis condensates in which condensation is not completely completed. Such partial hydrolysis condensates are polymers obtained by hydrolysis and condensation of hydrolyzable silane compounds, like condensates in which condensation is completely completed, but are partially hydrolyzed and not condensed, and therefore Si-OH groups remain. In addition to the hydrolysis condensate, the resist underlayer film forming composition may also contain uncondensed hydrolyzates (complete hydrolyzates, partial hydrolyzates) and monomers (hydrolyzable silane compounds). In this specification, "hydrolyzable silane" may also be simply referred to as "silane compounds".
また、後述するように、エポキシ基を有する有機基を含む加水分解性シランは、上記加水分解シラン混合物に含まれる全加水分解性シランの全モル数(100モル%)に基づいて、10モル%~90モル%の割合で含むことが好ましい。
エポキシ基を有する有機基を含む加水分解性シランの割合を、10モル%以上とすることにより、上塗りレジスト組成物に対する耐インターミキシング性を確保することができる。インターミキシングとは上層の組成物を下層膜上に塗布した時に下層膜が溶解して下層膜と上層組成物が層混合を生じることで、好ましくない現象である。
また、エポキシ基を有する有機基を含む加水分解性シランの割合を、90モル%以下とすることにより、光学物性、耐ドライエッチング性を確保することができる。
As described later, the hydrolyzable silane containing an organic group having an epoxy group is preferably contained in a proportion of 10 mol % to 90 mol % based on the total number of moles (100 mol %) of all hydrolyzable silanes contained in the hydrolyzable silane mixture.
By setting the ratio of hydrolyzable silane containing an organic group having an epoxy group to 10 mol % or more, it is possible to ensure intermixing resistance against the topcoat resist composition. Intermixing is an undesirable phenomenon in which the underlayer film dissolves when the composition for the upper layer is applied onto the underlayer film, causing layer mixing between the underlayer film and the composition for the upper layer.
Furthermore, by setting the ratio of hydrolyzable silane containing an organic group having an epoxy group to 90 mol % or less, optical properties and dry etching resistance can be ensured.
(a)加水分解縮合物は、例えば下記式(1-a)で表されるエポキシ基を有する有機基を含む加水分解性シランと、式(1-b)で表されるアセトキシ基を有する有機基を含む加水分解性シランとを含む、加水分解性シラン混合物の加水分解縮合物とすることができる。 (a) The hydrolysis condensate can be, for example, a hydrolysis condensate of a hydrolysis silane mixture containing a hydrolysis silane containing an organic group having an epoxy group represented by the following formula (1-a) and a hydrolysis silane containing an organic group having an acetoxy group represented by the following formula (1-b).
R1aは、ケイ素原子に結合する基であって、エポキシ基を含む有機基を表し、
R2aは、Si-C結合によりケイ素原子に結合する基であって、互いに独立して、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基、置換されていてもよいハロゲン化アルキル基、置換されていてもよいハロゲン化アリール基、置換されていてもよいハロゲン化アラルキル基、置換されていてもよいアルコキシアルキル基、置換されていてもよいアルコキシアリール基、置換されていてもよいアルコキシアラルキル基、若しくは置換されていてもよいアルケニル基を表すか、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、アルコキシ基、スルホニル基、若しくはシアノ基を含む有機基、又はそれらの組み合わせを表し、R3aは、ケイ素原子に結合する基又は原子であって、互いに独立して、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基又はハロゲン原子を表し、
a1は1を表し、b1は0~2の整数を表し、4-(a1+b1)は1~3の整数を表す。
また式(1-b)中、
R1bは、ケイ素原子に結合する基であって、アセトキシ基を含む有機基を表し、
R2bは、Si-C結合によりケイ素原子に結合する基であって、互いに独立して、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基、置換されていてもよいハロゲン化アルキル基、置換されていてもよいハロ
ゲン化アリール基、置換されていてもよいハロゲン化アラルキル基、置換されていてもよいアルコキシアルキル基、置換されていてもよいアルコキシアリール基、置換されていてもよいアルコキシアラルキル基、若しくは置換されていてもよいアルケニル基を表すか、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、アルコキシ基、スルホニル基、若しくはシアノ基を含む有機基、又はそれらの組み合わせを表し、R3bは、ケイ素原子に結合する基又は原子であって、互いに独立して、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基又はハロゲン原子を表し、
a2は1を表し、b2は0~2の整数を表し、(4-a2+b2)は1~3の整数を表す。
R 1a is a group bonded to a silicon atom and represents an organic group containing an epoxy group;
R 2a are groups bonded to silicon atoms by Si-C bonds, each independently representing an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted aryl group, an optionally substituted aralkyl group, an optionally substituted halogenated alkyl group, an optionally substituted halogenated aryl group, an optionally substituted halogenated aralkyl group, an optionally substituted alkoxyalkyl group, an optionally substituted alkoxyaryl group, an optionally substituted alkoxyaralkyl group, or an optionally substituted alkenyl group, or an organic group containing an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, an amido group, an alkoxy group, a sulfonyl group, or a cyano group, or a combination thereof; R 3a are groups or atoms bonded to silicon atoms, each independently representing a hydroxy group, an alkoxy group, an aralkyloxy group, an acyloxy group, or a halogen atom;
a1 represents 1, b1 represents an integer of 0 to 2, and 4-(a1+b1) represents an integer of 1 to 3.
In addition, in formula (1-b),
R 1b is a group bonded to a silicon atom and represents an organic group containing an acetoxy group;
R 2b are groups bonded to silicon atoms by Si-C bonds, each independently representing an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted aryl group, an optionally substituted aralkyl group, an optionally substituted halogenated alkyl group, an optionally substituted halogenated aryl group, an optionally substituted halogenated aralkyl group, an optionally substituted alkoxyalkyl group, an optionally substituted alkoxyaryl group, an optionally substituted alkoxyaralkyl group, or an optionally substituted alkenyl group, or an organic group containing an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, an amido group, an alkoxy group, a sulfonyl group, or a cyano group, or a combination thereof; R 3b are groups or atoms bonded to silicon atoms, each independently representing a hydroxy group, an alkoxy group, an aralkyloxy group, an acyloxy group, or a halogen atom;
a2 represents 1, b2 represents an integer of 0 to 2, and (4−a2+b2) represents an integer of 1 to 3.
R1aはエポキシ基を含む有機基である限り特に限定されるものではない。例えば、エポキシ基それ自体、また特にアルキル基等における1以上の水素原子がエポキシ基、グリシジル基、グリシジルオキシ基(グリシドキシ基)で置換された有機基を挙げることができる。
またR1bはアセトキシ基(CH3COO-)を含む有機基である限り特に限定されず、例えばアルキル基等における1以上の水素原子がアセトキシ基で置換された有機基を挙げることができる。
R 1a is not particularly limited as long as it is an organic group containing an epoxy group. For example, the epoxy group itself, and organic groups in which one or more hydrogen atoms in an alkyl group or the like are substituted with an epoxy group, a glycidyl group, or a glycidyloxy group (glycidoxy group) can be mentioned.
Furthermore, R 1b is not particularly limited so long as it is an organic group containing an acetoxy group (CH 3 COO--), and examples thereof include organic groups in which one or more hydrogen atoms in an alkyl group or the like have been substituted with an acetoxy group.
上記エポキシ基やアセトキシ基によって水素原子が置換されるアルキル基は特に限定されるものではなく、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、その炭素原子数は、通常40以下、例えば30以下、より例えば20以下、また10以下とすることができる。
上記のエポキシ基やアセトキシ基によって水素原子が置換され得る直鎖状又は分岐状アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、1-メチル-n-ブチル基、2-メチル-n-ブチル基、3-メチル-n-ブチル基、1,1-ジメチル-n-プロピル基、1,2-ジメチル-n-プロピル基、2,2-ジメチル-n-プロピル基、1-エチル-n-プロピル基、n-ヘキシル、1-メチル-n-ペンチル基、2-メチル-n-ペンチル基、3-メチル-n-ペンチル基、4-メチル-n-ペンチル基、1,1-ジメチル-n-ブチル基、1,2-ジメチル-n-ブチル基、1,3-ジメチル-n-ブチル基、2,2-ジメチル-n-ブチル基、2,3-ジメチル-n-ブチル基、3,3-ジメチル-n-ブチル基、1-エチル-n-ブチル基、2-エチル-n-ブチル基、1,1,2-トリメチル-n-プロピル基、1,2,2-トリメチル-n-プロピル基、1-エチル-1-メチル-n-プロピル基、1-エチル-2-メチル-n-プロピル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
また上記のエポキシ基やアセトキシ基によって水素原子が置換され得る環状アルキル基の具体例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、1-メチル-シクロプロピル基、2-メチル-シクロプロピル基、シクロペンチル基、1-メチル-シクロブチル基、2-メチル-シクロブチル基、3-メチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロプロピル基、2,3-ジメチル-シクロプロピル基、1-エチル-シクロプロピル基、2-エチル-シクロプロピル基、シクロヘキシル基、1-メチル-シクロペンチル基、2-メチル-シクロペンチル基、3-メチル-シクロペンチル基、1-エチル-シクロブチル基、2-エチル-シクロブチル基、3-エチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロブチル基、1,3-ジメチル-シクロブチル基、2,2-ジメチル-シクロブチル基、2,3-ジメチル-シクロブチル基、2,4-ジメチル-シクロブチル基、3,3-ジメチル-シクロブチル基、1-n-プロピル-シクロプロピル基、2-n-プロピル-シクロプロピル基、1-i-プロピル-シクロプロピル基、2-i-プロピル-シクロプロピル基、1,2,2-トリメチル-シクロプロピル基、1,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、2,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、1-エチル-2-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-1-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-2-メチル-
シクロプロピル、2-エチル-3-メチル-シクロプロピル基等のシクロアルキル基、ビシクロブチル基、ビシクロペンチル基、ビシクロヘキシル基、ビシクロヘプチル基、ビシクロオクチル基、ビシクロノニル基、ビシクロデシル基等のビシクロアルキル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
また、フェニル基、ベンジル基、フェニルプロピル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジ(メチル)フェニル基、ジ(エチル)フェニル基、メチルベンジル基等のアリール基や、アラルキル基、アルキル置換アリール基、アルキル置換アラルキル基等の芳香族環含有基における芳香族環上の水素原子やアルキル基上の水素原子が、上記エポキシ基やアセトキシ基によって置換されていてもよい。
The alkyl group whose hydrogen atom is substituted by the epoxy group or acetoxy group is not particularly limited and may be linear, branched, or cyclic, and the number of carbon atoms therein is usually 40 or less, for example 30 or less, more preferably 20 or less, or 10 or less.
Specific examples of the linear or branched alkyl group in which a hydrogen atom can be substituted by the above-mentioned epoxy group or acetoxy group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, an s-butyl group, a t-butyl group, an n-pentyl group, a 1-methyl-n-butyl group, a 2-methyl-n-butyl group, a 3-methyl-n-butyl group, a 1,1-dimethyl-n-propyl group, a 1,2-dimethyl-n-propyl group, a 2,2-dimethyl-n-propyl group, a 1-ethyl-n-propyl group, an n-hexyl group, a 1-methyl-n-pentyl group, a 2-methyl-n-pentyl group, Examples of the aryl group include, but are not limited to, a 3-methyl-n-pentyl group, a 4-methyl-n-pentyl group, a 1,1-dimethyl-n-butyl group, a 1,2-dimethyl-n-butyl group, a 1,3-dimethyl-n-butyl group, a 2,2-dimethyl-n-butyl group, a 2,3-dimethyl-n-butyl group, a 3,3-dimethyl-n-butyl group, a 1-ethyl-n-butyl group, a 2-ethyl-n-butyl group, a 1,1,2-trimethyl-n-propyl group, a 1,2,2-trimethyl-n-propyl group, a 1-ethyl-1-methyl-n-propyl group, and a 1-ethyl-2-methyl-n-propyl group.
Specific examples of the cyclic alkyl group in which a hydrogen atom may be substituted by the above-mentioned epoxy group or acetoxy group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a 1-methylcyclopropyl group, a 2-methylcyclopropyl group, a cyclopentyl group, a 1-methylcyclobutyl group, a 2-methylcyclobutyl group, a 3-methylcyclobutyl group, a 1,2-dimethylcyclopropyl group, a 2,3-dimethylcyclopropyl group, a 1-ethylcyclopropyl group, a 2-ethylcyclopropyl group, a cyclohexyl group, a 1-methylcyclopentyl group, a 2-methylcyclopentyl group, a 3-methylcyclopentyl group, a 1-ethylcyclobutyl group, a 2-ethylcyclobutyl group, a 3-ethylcyclopentyl group, a -cyclobutyl, 1,2-dimethyl-cyclobutyl, 1,3-dimethyl-cyclobutyl, 2,2-dimethyl-cyclobutyl, 2,3-dimethyl-cyclobutyl, 2,4-dimethyl-cyclobutyl, 3,3-dimethyl-cyclobutyl, 1-n-propyl-cyclopropyl, 2-n-propyl-cyclopropyl, 1-i-propyl-cyclopropyl, 2-i-propyl-cyclopropyl, 1,2,2-trimethyl-cyclopropyl, 1,2,3-trimethyl-cyclopropyl, 2,2,3-trimethyl-cyclopropyl, 1-ethyl-2-methyl-cyclopropyl, 2-ethyl-1-methyl-cyclopropyl, 2-ethyl-2-methyl-
Examples of cycloalkyl groups include cyclopropyl and 2-ethyl-3-methyl-cyclopropyl groups; and bicycloalkyl groups such as bicyclobutyl, bicyclopentyl, bicyclohexyl, bicycloheptyl, bicyclooctyl, bicyclononyl, and bicyclodecyl groups, but are not limited to these.
In addition, a hydrogen atom on an aromatic ring or a hydrogen atom on an alkyl group in an aryl group such as a phenyl group, a benzyl group, a phenylpropyl group, a methylphenyl group, an ethylphenyl group, a di(methyl)phenyl group, a di(ethyl)phenyl group, or a methylbenzyl group, or an aromatic ring-containing group such as an aralkyl group, an alkyl-substituted aryl group, or an alkyl-substituted aralkyl group, may be substituted with the above-mentioned epoxy group or acetoxy group.
上記の中でも、R1aとしては、エポキシ基、グリシジル基、グリシドキシメチル基、グリシドキシエチル基、グリシドキシプロピル基、グリシドキシブチル基、エポキシシクロヘキシル基、エポキシシクロヘキシルメチル基、エポキシシクロヘキシルエチル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
またR1bとしては、アセトキシメチル基、アセトキシエチル基、アセトキシプロピル基、アセトキシブチル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
Among the above, R 1a includes, but is not limited to, an epoxy group, a glycidyl group, a glycidoxymethyl group, a glycidoxyethyl group, a glycidoxypropyl group, a glycidoxybutyl group, an epoxycyclohexyl group, an epoxycyclohexylmethyl group, an epoxycyclohexylethyl group, and the like.
Examples of R 1b include, but are not limited to, an acetoxymethyl group, an acetoxyethyl group, an acetoxypropyl group, and an acetoxybutyl group.
式(1-a)中のR2a、式(1-b)中のR2bは、それぞれ、Si-C結合によりケイ素原子に結合する基であって、互いに独立して、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基、置換されていてもよいハロゲン化アルキル基、置換されていてもよいハロゲン化アリール基、置換されていてもよいハロゲン化アラルキル基、置換されていてもよいアルコキシアルキル基、置換されていてもよいアルコキシアリール基、置換されていてもよいアルコキシアラルキル基、若しくは置換されていてもよいアルケニル基を表すか、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、アルコキシ基、スルホニル基、若しくはシアノ基を含む有機基、又はそれらの組み合わせを表す。 R 2a in formula (1-a) and R 2b in formula (1-b) are each a group bonded to a silicon atom by a Si—C bond, and each independently represents an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted aryl group, an optionally substituted aralkyl group, an optionally substituted halogenated alkyl group, an optionally substituted halogenated aryl group, an optionally substituted halogenated aralkyl group, an optionally substituted alkoxyalkyl group, an optionally substituted alkoxyaryl group, an optionally substituted alkoxyaralkyl group, or an optionally substituted alkenyl group, or an organic group containing an acryloyl group, methacryloyl group, mercapto group, amino group, amido group, alkoxy group, sulfonyl group, or cyano group, or a combination thereof.
上記アルキル基として、例えば直鎖又は分枝を有する炭素原子数1乃至10のアルキル基が挙げられ、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、1-メチル-n-ブチル基、2-メチル-n-ブチル基、3-メチル-n-ブチル基、1,1-ジメチル-n-プロピル基、1,2-ジメチル-n-プロピル基、2,2-ジメチル-n-プロピル基、1-エチル-n-プロピル基、n-ヘキシル基、1-メチル-n-ペンチル基、2-メチル-n-ペンチル基、3-メチル-n-ペンチル基、4-メチル-n-ペンチル基、1,1-ジメチル-n-ブチル基、1,2-ジメチル-n-ブチル基、1,3-ジメチル-n-ブチル基、2,2-ジメチル-n-ブチル基、2,3-ジメチル-n-ブチル基、3,3-ジメチル-n-ブチル基、1-エチル-n-ブチル基、2-エチル-n-ブチル基、1,1,2-トリメチル-n-プロピル基、1,2,2-トリメチル-n-プロピル基、1-エチル-1-メチル-n-プロピル基及び1-エチル-2-メチル-n-プロピル基等が挙げられる。
また環状アルキル基を用いることもでき、例えば炭素原子数3乃至10の環状アルキル基として、シクロプロピル基、シクロブチル基、1-メチル-シクロプロピル基、2-メチル-シクロプロピル基、シクロペンチル基、1-メチル-シクロブチル基、2-メチル-シクロブチル基、3-メチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロプロピル基、2,3-ジメチル-シクロプロピル基、1-エチル-シクロプロピル基、2-エチル-シクロプロピル基、シクロヘキシル基、1-メチル-シクロペンチル基、2-メチル-シクロペンチル基、3-メチル-シクロペンチル基、1-エチル-シクロブチル基、2-エチル-シクロブチル基、3-エチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロブチル基、1,3-ジメチル-シクロブチル基、2,2-ジメチル-シクロブチル基、2,3-ジメチル-シクロブチル基、2,4-ジメチル-シクロブチル基、3,3-ジメチル-シ
クロブチル基、1-n-プロピル-シクロプロピル基、2-n-プロピル-シクロプロピル基、1-i-プロピル-シクロプロピル基、2-i-プロピル-シクロプロピル基、1,2,2-トリメチル-シクロプロピル基、1,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、2,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、1-エチル-2-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-1-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-2-メチル-シクロプロピル基及び2-エチル-3-メチル-シクロプロピル基等が挙げられる。
The alkyl group may, for example, be a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, an s-butyl group, a t-butyl group, an n-pentyl group, a 1-methyl-n-butyl group, a 2-methyl-n-butyl group, a 3-methyl-n-butyl group, a 1,1-dimethyl-n-propyl group, a 1,2-dimethyl-n-propyl group, a 2,2-dimethyl-n-propyl group, a 1-ethyl-n-propyl group, an n-hexyl group, a 1-methyl-n-pentyl ... -pentyl group, 3-methyl-n-pentyl group, 4-methyl-n-pentyl group, 1,1-dimethyl-n-butyl group, 1,2-dimethyl-n-butyl group, 1,3-dimethyl-n-butyl group, 2,2-dimethyl-n-butyl group, 2,3-dimethyl-n-butyl group, 3,3-dimethyl-n-butyl group, 1-ethyl-n-butyl group, 2-ethyl-n-butyl group, 1,1,2-trimethyl-n-propyl group, 1,2,2-trimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-1-methyl-n-propyl group and 1-ethyl-2-methyl-n-propyl group.
Cyclic alkyl groups can also be used. Examples of cyclic alkyl groups having 3 to 10 carbon atoms include cyclopropyl, cyclobutyl, 1-methylcyclopropyl, 2-methylcyclopropyl, cyclopentyl, 1-methylcyclobutyl, 2-methylcyclobutyl, 3-methylcyclobutyl, 1,2-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 1-ethylcyclopropyl, 2-ethylcyclopropyl, cyclohexyl, 1-methylcyclopentyl, 2-methylcyclopentyl, 3-methylcyclopentyl, 1-ethylcyclobutyl, 2-ethylcyclobutyl, 3-ethyl ...,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3- butyl group, 1,3-dimethyl-cyclobutyl group, 2,2-dimethyl-cyclobutyl group, 2,3-dimethyl-cyclobutyl group, 2,4-dimethyl-cyclobutyl group, 3,3-dimethyl-cyclobutyl group, 1-n-propyl-cyclopropyl group, 2-n-propyl-cyclopropyl group, 1-i-propyl-cyclopropyl group, 2-i-propyl-cyclopropyl group, 1,2,2-trimethyl-cyclopropyl group, 1,2,3-trimethyl-cyclopropyl group, 2,2,3-trimethyl-cyclopropyl group, 1-ethyl-2-methyl-cyclopropyl group, 2-ethyl-1-methyl-cyclopropyl group, 2-ethyl-2-methyl-cyclopropyl group, and 2-ethyl-3-methyl-cyclopropyl group.
アリール基としては、炭素原子数6乃至20のアリール基が挙げられ、例えばフェニル基、o-メチルフェニル基、m-メチルフェニル基、p-メチルフェニル基、o-クロロフェニル基、m-クロロフェニル基、p-クロロフェニル基、o-フルオロフェニル基、p-メルカプトフェニル基、o-メトキシフェニル基、p-メトキシフェニル基、p-アミノフェニル基、p-シアノフェニル基、α-ナフチル基、β-ナフチル基、o-ビフェニリル基、m-ビフェニリル基、p-ビフェニリル基、1-アントリル基、2-アントリル基、9-アントリル基、1-フェナントリル基、2-フェナントリル基、3-フェナントリル基、4-フェナントリル基及び9-フェナントリル基等が挙げられる。 Examples of the aryl group include aryl groups having 6 to 20 carbon atoms, such as a phenyl group, an o-methylphenyl group, an m-methylphenyl group, a p-methylphenyl group, an o-chlorophenyl group, an m-chlorophenyl group, a p-chlorophenyl group, an o-fluorophenyl group, a p-mercaptophenyl group, an o-methoxyphenyl group, a p-methoxyphenyl group, a p-aminophenyl group, a p-cyanophenyl group, an α-naphthyl group, a β-naphthyl group, an o-biphenylyl group, an m-biphenylyl group, a p-biphenylyl group, a 1-anthryl group, a 2-anthryl group, a 9-anthryl group, a 1-phenanthryl group, a 2-phenanthryl group, a 3-phenanthryl group, a 4-phenanthryl group, and a 9-phenanthryl group.
アラルキル基は、アリール基により置換されたアルキル基であり、このようなアリール基及びアルキル基の具体例としては、上述したものと同じものが挙げられる。
アラルキル基の炭素原子数は、特に限定されるものではないが、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、より一層好ましくは20以下である。
アラルキル基の具体例としては、例えばフェニルメチル基(ベンジル基)、2-フェニルエチレン基、3-フェニル-n-プロピル基、4-フェニル-n-ブチル基、5-フェニル-n-ペンチル基、6-フェニル-n-ヘキシル基、7-フェニル-n-ヘプチル基、8-フェニル-n-オクチル基、9-フェニル-n-ノニル基、10-フェニル-n-デシル基等を挙げることができるが、これらに限定されない。
The aralkyl group is an alkyl group substituted with an aryl group, and specific examples of such aryl groups and alkyl groups are the same as those mentioned above.
The number of carbon atoms in the aralkyl group is not particularly limited, but is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, and even more preferably 20 or less.
Specific examples of the aralkyl group include, but are not limited to, a phenylmethyl group (benzyl group), a 2-phenylethylene group, a 3-phenyl-n-propyl group, a 4-phenyl-n-butyl group, a 5-phenyl-n-pentyl group, a 6-phenyl-n-hexyl group, a 7-phenyl-n-heptyl group, an 8-phenyl-n-octyl group, a 9-phenyl-n-nonyl group, and a 10-phenyl-n-decyl group.
ハロゲン化アルキル基は、ハロゲン原子により置換されたアルキル基を指す。
上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、またアルキル基の具体例としては上述したものと同じものが挙げられる。
ハロゲン化アルキル基の炭素原子数は、特に限定されるものではないが、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、より一層好ましくは20以下、更に好ましくは10以下である。
ハロゲン化アルキル基の具体例としては、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ブロモジフルオロメチル基、2-クロロエチル基、2-ブロモエチル基、1,1-ジフルオロエチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、1,1,2,2-テトラフルオロエチル基、2-クロロ-1,1,2-トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、3-ブロモプロピル基、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル基、1,1,2,3,3,3-ヘキサフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン-2-イル基、3-ブロモ-2-メチルプロピル基、4-ブロモブチル基、パーフルオロペンチル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
A halogenated alkyl group refers to an alkyl group substituted with a halogen atom.
The halogen atom includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc., and specific examples of the alkyl group include the same as those mentioned above.
The number of carbon atoms in the halogenated alkyl group is not particularly limited, but is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, even more preferably 20 or less, and still more preferably 10 or less.
Specific examples of halogenated alkyl groups include a monofluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a bromodifluoromethyl group, a 2-chloroethyl group, a 2-bromoethyl group, a 1,1-difluoroethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a 1,1,2,2-tetrafluoroethyl group, a 2-chloro-1,1,2-trifluoroethyl group, a pentafluoroethyl group, a 3-bromopropyl group, a 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, a 1,1,2,3,3,3-hexafluoropropyl group, a 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-yl group, a 3-bromo-2-methylpropyl group, a 4-bromobutyl group, a perfluoropentyl group, and the like, but are not limited to these.
ハロゲン化アリール基は、ハロゲン原子により置換されたアリール基であり、このようなアリール基及びハロゲン原子の具体例としては、上述したものと同じものが挙げられる。
ハロゲン化アリール基の炭素原子数は、特に限定されるものではないが、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、より一層好ましくは20以下である。
ハロゲン化アリール基の具体例としては、2-フルオロフェニル基、3-フルオロフェニル基、4-フルオロフェニル基、2,3-ジフルオロフェニル基、2,4-ジフルオロフェニル基、2,5-ジフルオロフェニル基、2,6-ジフルオロフェニル基、3,4-ジフルオロフェニル基、3,5-ジフルオロフェニル基、2,3,4-トリフルオロフェ
ニル基、2,3,5-トリフルオロフェニル基、2,3,6-トリフルオロフェニル基、2,4,5-トリフルオロフェニル基、2,4,6-トリフルオロフェニル基、3,4,5-トリフルオロフェニル基、2,3,4,5-テトラフルオロフェニル基、2,3,4,6-テトラフルオロフェニル基、2,3,5,6-テトラフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、2-フルオロ-1-ナフチル基、3-フルオロ-1-ナフチル基、4-フルオロ-1-ナフチル基、6-フルオロ-1-ナフチル基、7-フルオロ-1-ナフチル基、8-フルオロ-1-ナフチル基、4,5-ジフルオロ-1-ナフチル基、5,7-ジフルオロ-1-ナフチル基、5,8-ジフルオロ-1-ナフチル基、5,6,7,8-テトラフルオロ-1-ナフチル基、ヘプタフルオロ-1-ナフチル基、1-フルオロ-2-ナフチル基、5-フルオロ-2-ナフチル基、6-フルオロ-2-ナフチル基、7-フルオロ-2-ナフチル基、5,7-ジフルオロ-2-ナフチル基、ヘプタフルオロ-2-ナフチル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
The halogenated aryl group is an aryl group substituted with a halogen atom, and specific examples of such aryl groups and halogen atoms are the same as those mentioned above.
The number of carbon atoms in the halogenated aryl group is not particularly limited, but is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, and even more preferably 20 or less.
Specific examples of the halogenated aryl group include a 2-fluorophenyl group, a 3-fluorophenyl group, a 4-fluorophenyl group, a 2,3-difluorophenyl group, a 2,4-difluorophenyl group, a 2,5-difluorophenyl group, a 2,6-difluorophenyl group, a 3,4-difluorophenyl group, a 3,5-difluorophenyl group, a 2,3,4-trifluorophenyl group, a 2,3,5-trifluorophenyl group, a 2,3,6-trifluorophenyl group, a 2,4,5-trifluorophenyl group, a 2,4,6-trifluorophenyl group, a 3,4,5-trifluorophenyl group, a 2,3,4,5-tetrafluorophenyl group, a 2,3,4,6-tetrafluorophenyl group, and a 2,3,5,6-tetrafluorophenyl group. Examples of the fluorophenyl group include, but are not limited to, a pentafluorophenyl group, a 2-fluoro-1-naphthyl group, a 3-fluoro-1-naphthyl group, a 4-fluoro-1-naphthyl group, a 6-fluoro-1-naphthyl group, a 7-fluoro-1-naphthyl group, an 8-fluoro-1-naphthyl group, a 4,5-difluoro-1-naphthyl group, a 5,7-difluoro-1-naphthyl group, a 5,8-difluoro-1-naphthyl group, a 5,6,7,8-tetrafluoro-1-naphthyl group, a heptafluoro-1-naphthyl group, a 1-fluoro-2-naphthyl group, a 5-fluoro-2-naphthyl group, a 6-fluoro-2-naphthyl group, a 7-fluoro-2-naphthyl group, a 5,7-difluoro-2-naphthyl group, and a heptafluoro-2-naphthyl group.
ハロゲン化アラルキル基は、ハロゲン原子により置換されたアラルキル基であり、このようなアラルキル基及びハロゲン原子の具体例としては、上述したものと同じものが挙げられる。
ハロゲン化アラルキル基の炭素原子数は、特に限定されるものではないが、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、より一層好ましくは20以下である。
ハロゲン化アラルキル基の具体例としては、2-フルオロベンジル基、3-フルオロベンジル基、4-フルオロベンジル基、2,3-ジフルオロベンジル基、2,4-ジフルオロベンジル基、2,5-ジフルオロベンジル基、2,6-ジフルオロベンジル基、3,4-ジフルオロベンジル基、3,5-ジフルオロベンジル基、2,3,4-トリフルオロベンジル基、2,3,5-トリフルオロベンジル基、2,3,6-トリフルオロベンジル基、2,4,5-トリフルオロベンジル基、2,4,6-トリフルオロベンジル基、2,3,4,5-テトラフルオロベンジル基、2,3,4,6-テトラフルオロベンジル基、2,3,5,6-テトラフルオロベンジル基、2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンジル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
The halogenated aralkyl group is an aralkyl group substituted with a halogen atom, and specific examples of such aralkyl groups and halogen atoms are the same as those mentioned above.
The number of carbon atoms in the halogenated aralkyl group is not particularly limited, but is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, and even more preferably 20 or less.
Specific examples of halogenated aralkyl groups include, but are not limited to, 2-fluorobenzyl group, 3-fluorobenzyl group, 4-fluorobenzyl group, 2,3-difluorobenzyl group, 2,4-difluorobenzyl group, 2,5-difluorobenzyl group, 2,6-difluorobenzyl group, 3,4-difluorobenzyl group, 3,5-difluorobenzyl group, 2,3,4-trifluorobenzyl group, 2,3,5-trifluorobenzyl group, 2,3,6-trifluorobenzyl group, 2,4,5-trifluorobenzyl group, 2,4,6-trifluorobenzyl group, 2,3,4,5-tetrafluorobenzyl group, 2,3,4,6-tetrafluorobenzyl group, 2,3,5,6-tetrafluorobenzyl group, and 2,3,4,5,6-pentafluorobenzyl group.
アルコキシアルキル基は、アルコキシ基により置換されたアルキル基をいう。このようなアルキル基の具体例としては、上述したものと同じものが挙げられる。 An alkoxyalkyl group is an alkyl group substituted with an alkoxy group. Specific examples of such alkyl groups include those mentioned above.
上記アルコキシ基としては、炭素原子数1乃至20の直鎖、分岐、環状のアルキル部分を有するアルコキシ基が挙げられる。直鎖又は分岐を有するアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、i-プロポキシ基、n-ブトキシ基、i-ブトキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基、n-ペンチロキシ基、1-メチル-n-ブトキシ基、2-メチル-n-ブトキシ基、3-メチル-n-ブトキシ基、1,1-ジメチル-n-プロポキシ基、1,2-ジメチル-n-プロポキシ基、2,2-ジメチル-n-プロポキシ基、1-エチル-n-プロポキシ基、n-ヘキシロキシ基、1-メチル-n-ペンチロキシ基、2-メチル-n-ペンチロキシ基、3-メチル-n-ペンチロキシ基、4-メチル-n-ペンチロキシ基、1,1-ジメチル-n-ブトキシ基、1,2-ジメチル-n-ブトキシ基、1,3-ジメチル-n-ブトキシ基、2,2-ジメチル-n-ブトキシ基、2,3-ジメチル-n-ブトキシ基、3,3-ジメチル-n-ブトキシ基、1-エチル-n-ブトキシ基、2-エチル-n-ブトキシ基、1,1,2-トリメチル-n-プロポキシ基、1,2,2-トリメチル-n-プロポキシ基、1-エチル-1-メチル-n-プロポキシ基及び1-エチル-2-メチル-n-プロポキシ基等が挙げられる。また環状のアルコキシ基としては、例えばシクロプロポキシ基、シクロブトキシ基、1-メチル-シクロプロポキシ基、2-メチル-シクロプロポキシ基、シクロペンチロキシ基、1-メチル-シクロブトキシ基、2-メチル-シクロブトキシ基、3-メチル-シクロブトキシ基、1,2-ジメチル-シクロプロポキシ基、2,3-ジメチル-シクロプロポキシ基、1-エチル-シクロプロポキシ基、2-エチル-シクロプロポキシ基、シクロヘ
キシロキシ基、1-メチル-シクロペンチロキシ基、2-メチル-シクロペンチロキシ基、3-メチル-シクロペンチロキシ基、1-エチル-シクロブトキシ基、2-エチル-シクロブトキシ基、3-エチル-シクロブトキシ基、1,2-ジメチル-シクロブトキシ基、1,3-ジメチル-シクロブトキシ基、2,2-ジメチル-シクロブトキシ基、2,3-ジメチル-シクロブトキシ基、2,4-ジメチル-シクロブトキシ基、3,3-ジメチル-シクロブトキシ基、1-n-プロピル-シクロプロポキシ基、2-n-プロピル-シクロプロポキシ基、1-i-プロピル-シクロプロポキシ基、2-i-プロピル-シクロプロポキシ基、1,2,2-トリメチル-シクロプロポキシ基、1,2,3-トリメチル-シクロプロポキシ基、2,2,3-トリメチル-シクロプロポキシ基、1-エチル-2-メチル-シクロプロポキシ基、2-エチル-1-メチル-シクロプロポキシ基、2-エチル-2-メチル-シクロプロポキシ基及び2-エチル-3-メチル-シクロプロポキシ基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Examples of the alkoxy group include alkoxy groups having a straight-chain, branched or cyclic alkyl moiety having 1 to 20 carbon atoms. Examples of the straight-chain or branched alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an i-propoxy group, an n-butoxy group, an i-butoxy group, an s-butoxy group, a t-butoxy group, an n-pentyloxy group, a 1-methyl-n-butoxy group, a 2-methyl-n-butoxy group, a 3-methyl-n-butoxy group, a 1,1-dimethyl-n-propoxy group, a 1,2-dimethyl-n-propoxy group, a 2,2-dimethyl-n-propoxy group, a 1-ethyl-n-propoxy group, an n-hexyloxy group, a 1-methyl-n-pentyloxy group, a 2-methyl-n-pentyloxy group, a 3-methyl-n-butoxy group, a 1,1-dimethyl-n-propoxy group, a 1,2-dimethyl-n-propoxy group, a 2,2-dimethyl-n-propoxy group, a 1-ethyl-n-propoxy group, a n-hexyloxy group, a 1-methyl-n-pentyloxy group, a 2-methyl-n-pentyloxy group, a 3-methyl-n-butoxy group, a 2-methyl-n-pentyl ... Examples of the alkyl group include a methyl-n-pentyloxy group, a 4-methyl-n-pentyloxy group, a 1,1-dimethyl-n-butoxy group, a 1,2-dimethyl-n-butoxy group, a 1,3-dimethyl-n-butoxy group, a 2,2-dimethyl-n-butoxy group, a 2,3-dimethyl-n-butoxy group, a 3,3-dimethyl-n-butoxy group, a 1-ethyl-n-butoxy group, a 2-ethyl-n-butoxy group, a 1,1,2-trimethyl-n-propoxy group, a 1,2,2-trimethyl-n-propoxy group, a 1-ethyl-1-methyl-n-propoxy group, and a 1-ethyl-2-methyl-n-propoxy group. Examples of cyclic alkoxy groups include cyclopropoxy, cyclobutoxy, 1-methyl-cyclopropoxy, 2-methyl-cyclopropoxy, cyclopentyloxy, 1-methyl-cyclobutoxy, 2-methyl-cyclobutoxy, 3-methyl-cyclobutoxy, 1,2-dimethyl-cyclopropoxy, 2,3-dimethyl-cyclopropoxy, 1-ethyl-cyclopropoxy, 2-ethyl-cyclopropoxy, cyclohexyloxy, 1-methyl-cyclopentyloxy, 2-methyl-cyclopentyloxy, 3-methyl-cyclopentyloxy, 1-ethyl-cyclobutoxy, 2-ethyl-cyclobutoxy, 3-ethyl-cyclobutoxy, 1,2-dimethyl-cyclobutoxy, 1,3-dimethyl-cyclo butoxy group, 2,2-dimethyl-cyclobutoxy group, 2,3-dimethyl-cyclobutoxy group, 2,4-dimethyl-cyclobutoxy group, 3,3-dimethyl-cyclobutoxy group, 1-n-propyl-cyclopropoxy group, 2-n-propyl-cyclopropoxy group, 1-i-propyl-cyclopropoxy group, 2-i-propyl-cyclopropoxy group, 1,2,2-trimethyl-cyclopropoxy group, 1,2,3-trimethyl-cyclopropoxy group, 2,2,3-trimethyl-cyclopropoxy group, 1-ethyl-2-methyl-cyclopropoxy group, 2-ethyl-1-methyl-cyclopropoxy group, 2-ethyl-2-methyl-cyclopropoxy group, and 2-ethyl-3-methyl-cyclopropoxy group.
アルコキシアルキル基の炭素原子数は、特に限定されるものではないが、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、より一層好ましくは20以下、更に好ましくは10以下である。
アルコキシアルキル基の具体例としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、1-エトキシエチル基、2-エトキシエチル基、エトキシメチル基等の低級アルキルオキシ低級アルキル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
The number of carbon atoms in the alkoxyalkyl group is not particularly limited, but is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, even more preferably 20 or less, and still more preferably 10 or less.
Specific examples of alkoxyalkyl groups include lower alkyloxy-lower alkyl groups such as methoxymethyl group, ethoxymethyl group, 1-ethoxyethyl group, 2-ethoxyethyl group, and ethoxymethyl group, but are not limited to these.
アルコキシアリール基は、アルコキシ基が置換したアリール基であり、このようなアルコキシ基及びアリール基の具体例としては、上述したものと同じものが挙げられる。
アルコキシアリール基の炭素原子数は、特に限定されるものではないが、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、より一層好ましくは20以下である。
アルコキシアリール基の具体例としては、例えば、2-メトキシフェニル基、3-メトキシフェニル基、4-メトキシフェニル基、2-(1-エトキシ)フェニル基、3-(1-エトキシ)フェニル基、4-(1-エトキシ)フェニル基、2-(2-エトキシ)フェニル基、3-(2-エトキシ)フェニル基、4-(2-エトキシ)フェニル基、2-メトキシナフタレン-1-イル基、3-メトキシナフタレン-1-イル基、4-メトキシナフタレン-1-イル基、5-メトキシナフタレン-1-イル基、6-メトキシナフタレン-1-イル基、7-メトキシナフタレン-1-イル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
The alkoxyaryl group is an aryl group substituted with an alkoxy group, and specific examples of such alkoxy groups and aryl groups include the same as those mentioned above.
The number of carbon atoms in the alkoxyaryl group is not particularly limited, but is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, and even more preferably 20 or less.
Specific examples of alkoxyaryl groups include, but are not limited to, a 2-methoxyphenyl group, a 3-methoxyphenyl group, a 4-methoxyphenyl group, a 2-(1-ethoxy)phenyl group, a 3-(1-ethoxy)phenyl group, a 4-(1-ethoxy)phenyl group, a 2-(2-ethoxy)phenyl group, a 3-(2-ethoxy)phenyl group, a 4-(2-ethoxy)phenyl group, a 2-methoxynaphthalen-1-yl group, a 3-methoxynaphthalen-1-yl group, a 4-methoxynaphthalen-1-yl group, a 5-methoxynaphthalen-1-yl group, a 6-methoxynaphthalen-1-yl group, and a 7-methoxynaphthalen-1-yl group.
アルコキシアラルキル基は、アルコキシ基が置換したアラルキル基であり、このようなアルコキシ基及びアラルキル基の具体例としては、上述したものと同じものが挙げられる。
アルコキシアラルキル基の炭素原子数は、特に限定されるものではないが、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、より一層好ましくは20以下である。
アルコキシアラルキル基の具体例としては、3-(メトキシフェニル)ベンジル基、4-(メトキシフェニル)ベンジル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
The alkoxyaralkyl group is an aralkyl group substituted with an alkoxy group, and specific examples of such alkoxy groups and aralkyl groups are the same as those mentioned above.
The number of carbon atoms in the alkoxyaralkyl group is not particularly limited, but is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, and even more preferably 20 or less.
Specific examples of the alkoxyaralkyl group include, but are not limited to, a 3-(methoxyphenyl)benzyl group, a 4-(methoxyphenyl)benzyl group, and the like.
上記アルケニル基としては炭素原子数2乃至10のアルケニル基が挙げられ、例えばエテニル基(ビニル基)、1-プロペニル基、2-プロペニル基、1-メチル-1-エテニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、2-メチル-1-プロペニル基、2-メチル-2-プロペニル基、1-エチルエテニル基、1-メチル-1-プロペニル基、1-メチル-2-プロペニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、3-ペンテニル基、4-ペンテニル基、1-n-プロピルエテニル基、1-メチル-1-ブテニル基、1-メチル-2-ブテニル基、1-メチル-3-ブテニル基、2-エチル-2-プロペニル基、2-メチル-1-ブテニル基、2-メチル-2-ブテニル基、2-メチル-3-ブテニル基、3-メチル-1-ブテニル基、3-メチル-2-ブテニル基、3-メチル
-3-ブテニル基、1,1-ジメチル-2-プロペニル基、1-i-プロピルエテニル基、1,2-ジメチル-1-プロペニル基、1,2-ジメチル-2-プロペニル基、1-シクロペンテニル基、2-シクロペンテニル基、3-シクロペンテニル基、1-ヘキセニル基、2-ヘキセニル基、3-ヘキセニル基、4-ヘキセニル基、5-ヘキセニル基、1-メチル-1-ペンテニル基、1-メチル-2-ペンテニル基、1-メチル-3-ペンテニル基、1-メチル-4-ペンテニル基、1-n-ブチルエテニル基、2-メチル-1-ペンテニル基、2-メチル-2-ペンテニル基、2-メチル-3-ペンテニル基、2-メチル-4-ペンテニル基、2-n-プロピル-2-プロペニル基、3-メチル-1-ペンテニル基、3-メチル-2-ペンテニル基、3-メチル-3-ペンテニル基、3-メチル-4-ペンテニル基、3-エチル-3-ブテニル基、4-メチル-1-ペンテニル基、4-メチル-2-ペンテニル基、4-メチル-3-ペンテニル基、4-メチル-4-ペンテニル基、1,1-ジメチル-2-ブテニル基、1,1-ジメチル-3-ブテニル基、1,2-ジメチル-1-ブテニル基、1,2-ジメチル-2-ブテニル基、1,2-ジメチル-3-ブテニル基、1-メチル-2-エチル-2-プロペニル基、1-s-ブチルエテニル基、1,3-ジメチル-1-ブテニル基、1,3-ジメチル-2-ブテニル基、1,3-ジメチル-3-ブテニル基、1-i-ブチルエテニル基、2,2-ジメチル-3-ブテニル基、2,3-ジメチル-1-ブテニル基、2,3-ジメチル-2-ブテニル基、2,3-ジメチル-3-ブテニル基、2-i-プロピル-2-プロペニル基、3,3-ジメチル-1-ブテニル基、1-エチル-1-ブテニル基、1-エチル-2-ブテニル基、1-エチル-3-ブテニル基、1-n-プロピル-1-プロペニル基、1-n-プロピル-2-プロペニル基、2-エチル-1-ブテニル基、2-エチル-2-ブテニル基、2-エチル-3-ブテニル基、1,1,2-トリメチル-2-プロペニル基、1-t-ブチルエテニル基、1-メチル-1-エチル-2-プロペニル基、1-エチル-2-メチル-1-プロペニル基、1-エチル-2-メチル-2-プロペニル基、1-i-プロピル-1-プロペニル基、1-i-プロピル-2-プロペニル基、1-メチル-2-シクロペンテニル基、1-メチル-3-シクロペンテニル基、2-メチル-1-シクロペンテニル基、2-メチル-2-シクロペンテニル基、2-メチル-3-シクロペンテニル基、2-メチル-4-シクロペンテニル基、2-メチル-5-シクロペンテニル基、2-メチレン-シクロペンチル基、3-メチル-1-シクロペンテニル基、3-メチル-2-シクロペンテニル基、3-メチル-3-シクロペンテニル基、3-メチル-4-シクロペンテニル基、3-メチル-5-シクロペンテニル基、3-メチレン-シクロペンチル基、1-シクロヘキセニル基、2-シクロヘキセニル基及び3-シクロヘキセニル基等が挙げられ、またビシクロへプテニル基(ノルボルニル基)等の架橋環式のアルケニル基も挙げることができる。
The alkenyl group includes alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms, such as ethenyl (vinyl), 1-propenyl, 2-propenyl, 1-methyl-1-ethenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 2-methyl-1-propenyl, 2-methyl-2-propenyl, 1-ethylethenyl, 1-methyl-1-propenyl, 1-methyl-2-propenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 4-pentenyl, 5-pentenyl, 6-pentenyl, 7-pentenyl, 8-pentenyl, 9-pentenyl, 10-pentenyl, 11-pentenyl, 12-pentenyl, 13-pentenyl, 14-pentenyl, 15-pentenyl, 16-pentenyl, 17-pentenyl, 18-pentenyl, 19-pentenyl, 22-pentenyl, 23-pentenyl, 24-pentenyl, 25-pentenyl, 26-pentenyl, 27-pentenyl, 28-pentenyl, 29-pentenyl, 30-pentenyl, 31-pentenyl, 32-pentenyl, 33-pentenyl, 34-pentenyl, 35-pentenyl, 36-pentenyl, 37-pentenyl, 38-pentenyl, 39-pentenyl, 40-pentenyl, 41-pentenyl, 42-pentenyl, 43-pentenyl, 44-pentenyl, 45-pentenyl, 46-pentenyl, 47-pentenyl, 48-pentenyl, 49-pentenyl, 50-pentenyl, 51-pentenyl, nyl group, 1-n-propylethenyl group, 1-methyl-1-butenyl group, 1-methyl-2-butenyl group, 1-methyl-3-butenyl group, 2-ethyl-2-propenyl group, 2-methyl-1-butenyl group, 2-methyl-2-butenyl group, 2-methyl-3-butenyl group, 3-methyl-1-butenyl group, 3-methyl-2-butenyl group, 3-methyl-3-butenyl group, 1,1-dimethyl-2-propenyl group, 1-i-propylethenyl group, 1,2-dimethyl-1-propenyl group, 1 , 2-dimethyl-2-propenyl group, 1-cyclopentenyl group, 2-cyclopentenyl group, 3-cyclopentenyl group, 1-hexenyl group, 2-hexenyl group, 3-hexenyl group, 4-hexenyl group, 5-hexenyl group, 1-methyl-1-pentenyl group, 1-methyl-2-pentenyl group, 1-methyl-3-pentenyl group, 1-methyl-4-pentenyl group, 1-n-butylethenyl group, 2-methyl-1-pentenyl group, 2-methyl-2-pentenyl group, 2-methyl-3- pentenyl group, 2-methyl-4-pentenyl group, 2-n-propyl-2-propenyl group, 3-methyl-1-pentenyl group, 3-methyl-2-pentenyl group, 3-methyl-3-pentenyl group, 3-methyl-4-pentenyl group, 3-ethyl-3-butenyl group, 4-methyl-1-pentenyl group, 4-methyl-2-pentenyl group, 4-methyl-3-pentenyl group, 4-methyl-4-pentenyl group, 1,1-dimethyl-2-butenyl group, 1,1-dimethyl-3-butenyl group, 1, 2-dimethyl-1-butenyl group, 1,2-dimethyl-2-butenyl group, 1,2-dimethyl-3-butenyl group, 1-methyl-2-ethyl-2-propenyl group, 1-s-butylethenyl group, 1,3-dimethyl-1-butenyl group, 1,3-dimethyl-2-butenyl group, 1,3-dimethyl-3-butenyl group, 1-i-butylethenyl group, 2,2-dimethyl-3-butenyl group, 2,3-dimethyl-1-butenyl group, 2,3-dimethyl-2-butenyl group, 2,3-dimethyl-3- butenyl group, 2-i-propyl-2-propenyl group, 3,3-dimethyl-1-butenyl group, 1-ethyl-1-butenyl group, 1-ethyl-2-butenyl group, 1-ethyl-3-butenyl group, 1-n-propyl-1-propenyl group, 1-n-propyl-2-propenyl group, 2-ethyl-1-butenyl group, 2-ethyl-2-butenyl group, 2-ethyl-3-butenyl group, 1,1,2-trimethyl-2-propenyl group, 1-t-butylethenyl group, 1-methyl-1-ethyl-2-propenyl group, propenyl group, 1-ethyl-2-methyl-1-propenyl group, 1-ethyl-2-methyl-2-propenyl group, 1-i-propyl-1-propenyl group, 1-i-propyl-2-propenyl group, 1-methyl-2-cyclopentenyl group, 1-methyl-3-cyclopentenyl group, 2-methyl-1-cyclopentenyl group, 2-methyl-2-cyclopentenyl group, 2-methyl-3-cyclopentenyl group, 2-methyl-4-cyclopentenyl group, 2-methyl-5-cyclopentenyl group, Examples of such alkenyl groups include a 2-methylene-cyclopentyl group, a 3-methyl-1-cyclopentenyl group, a 3-methyl-2-cyclopentenyl group, a 3-methyl-3-cyclopentenyl group, a 3-methyl-4-cyclopentenyl group, a 3-methyl-5-cyclopentenyl group, a 3-methylene-cyclopentyl group, a 1-cyclohexenyl group, a 2-cyclohexenyl group, and a 3-cyclohexenyl group. Examples also include bridged cyclic alkenyl groups such as a bicycloheptenyl group (norbornyl group).
上記アルキル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、ハロゲン化アラルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシアリール基、アルコキシアラルキル基、アルケニル基における置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、ハロゲン化アラルキル基、アルコキシアルキル基、アリールオキシ基、アルコキシアリール基、アルコキシアラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アラルキルオキシ基等が挙げられ、これらの具体例及びそれらの好適な炭素原子数としては、上述又は後述のものと同じものが挙げられる。
また上記アリールオキシ基は、アリール基が酸素原子(-O-)を介して結合する基であり、このようなアリール基の具体例としては上述したものと同じものが挙げられる。上記アリールオキシ基の炭素原子数は、特に限定されるものではないが、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、より一層好ましくは20以下であり、その具体例としては、フェノキシ基、ナフタレン-2-イルオキシ基等が挙げられるが、これらに限定されない。
また、置換基が2以上存在する場合、置換基同士が結合して環を形成してもよい。
[0043] Examples of the substituent in the alkyl group, aryl group, aralkyl group, halogenated alkyl group, halogenated aryl group, halogenated aralkyl group, alkoxyalkyl group, alkoxyaryl group, alkoxyaralkyl group, and alkenyl group include alkyl groups, aryl groups, aralkyl groups, halogenated alkyl groups, halogenated aryl groups, halogenated aralkyl groups, alkoxyalkyl groups, aryloxy groups, alkoxyaryl groups, alkoxyaralkyl groups, alkenyl groups, alkoxy groups, and aralkyloxy groups. Specific examples of these and suitable numbers of carbon atoms for these groups are the same as those described above or below.
The aryloxy group is a group in which an aryl group is bonded via an oxygen atom (-O-), and specific examples of such aryl groups include those mentioned above. The number of carbon atoms in the aryloxy group is not particularly limited, but is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, and even more preferably 20 or less, and specific examples thereof include, but are not limited to, a phenoxy group, a naphthalene-2-yloxy group, and the like.
When two or more substituents are present, the substituents may be bonded to each other to form a ring.
上記アクリロイル基を含む有機基としては、アクリロイルメチル基、アクリロイルエチル基、アクリロイルプロピル基等が挙げられるがこれらに限定されない。
上記メタクリロイル基を含む有機基としては、メタクリロイルメチル基、メタクリロイルエチル基、メタクリロイルプロピル基等が挙げられるがこれらに限定されない。
上記メルカプト基を含む有機基としては、エチルメルカプト基、ブチルメルカプト基、ヘキシルメルカプト基、オクチルメルカプト基等が挙げられるがこれらに限定されない。
アミノ基を含む有機基としては、アミノ基、アミノメチル基、アミノエチル基、ジメチルアミノエチル基、ジメチルアミノプロピル基等が挙げられるがこれらに限定されない。
またアミノ基やアミド基を含む有機基としては例えばシアヌル酸誘導体が挙げられる。
スルホニル基を含む有機基としては、例えばスルホニルアルキル基や、スルホニルアリール基が挙げられるがこれらに限定されない。
シアノ基を含む有機基としては、例えばシアノエチル基、シアノプロピル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
Examples of the organic group containing an acryloyl group include, but are not limited to, an acryloylmethyl group, an acryloylethyl group, and an acryloylpropyl group.
Examples of the organic group containing a methacryloyl group include, but are not limited to, a methacryloylmethyl group, a methacryloylethyl group, and a methacryloylpropyl group.
Examples of the organic group containing a mercapto group include, but are not limited to, an ethyl mercapto group, a butyl mercapto group, a hexyl mercapto group, and an octyl mercapto group.
Examples of organic groups containing an amino group include, but are not limited to, an amino group, an aminomethyl group, an aminoethyl group, a dimethylaminoethyl group, and a dimethylaminopropyl group.
An example of an organic group containing an amino group or an amide group is a cyanuric acid derivative.
Examples of the organic group containing a sulfonyl group include, but are not limited to, a sulfonylalkyl group and a sulfonylaryl group.
Examples of the organic group containing a cyano group include, but are not limited to, a cyanoethyl group and a cyanopropyl group.
式(1-a)中のR3a、式(1-b)中のR3bは、それぞれ、ケイ素原子に結合する基又は原子であって、互いに独立して、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基又はハロゲン原子を表す。上記アルコキシ基、ハロゲン原子としては、上述したものと同じものが挙げられる。 R 3a in formula (1-a) and R 3b in formula (1-b) each represent a group or atom bonded to a silicon atom, and each independently represent an alkoxy group, an aralkyloxy group, an acyloxy group, or a halogen atom. Examples of the alkoxy group and halogen atom include the same as those mentioned above.
アラルキルオキシ基は、アラルキルアルコールのヒドロキシ基から水素原子を取り除いて誘導される基であり、このようなアラルキル基の具体例としては、上述したものと同じものが挙げられる。
アラルキルオキシ基の炭素原子数は、特に限定されるものではないが、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、より一層好ましくは20以下である。
アラルキルオキシ基の具体例としては、フェニルメチルオキシ基(ベンジルオキシ基)、2-フェニルエチレンオキシ基、3-フェニル-n-プロピルオキシ基、4-フェニル-n-ブチルオキシ基、5-フェニル-n-ペンチルオキシ基、6-フェニル-n-ヘキシルオキシ基、7-フェニル-n-ヘプチルオキシ基、8-フェニル-n-オクチルオキシ基、9-フェニル-n-ノニルオキシ基、10-フェニル-n-デシルオキシ基等が挙げられるが、これらに限定されない。
An aralkyloxy group is a group derived by removing a hydrogen atom from the hydroxy group of an aralkyl alcohol, and specific examples of such aralkyl groups include the same as those mentioned above.
The number of carbon atoms in the aralkyloxy group is not particularly limited, but is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, and even more preferably 20 or less.
Specific examples of aralkyloxy groups include, but are not limited to, a phenylmethyloxy group (benzyloxy group), a 2-phenylethyleneoxy group, a 3-phenyl-n-propyloxy group, a 4-phenyl-n-butyloxy group, a 5-phenyl-n-pentyloxy group, a 6-phenyl-n-hexyloxy group, a 7-phenyl-n-heptyloxy group, an 8-phenyl-n-octyloxy group, a 9-phenyl-n-nonyloxy group, and a 10-phenyl-n-decyloxy group.
アシルオキシ基は、カルボン酸化合物のカルボン酸基から水素原子を取り除いて誘導される基であり、典型的には、アルキルカルボン酸、アリールカルボン酸又はアラルキルカルボン酸のカルボン酸基から水素原子を取り除いて誘導されるアルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基又はアラルキルカルボニルオキシ基が挙げられるが、これらに限定されない。このようなアルキルカルボン酸、アリールカルボン酸及びアラルキルカルボン酸におけるアルキル基、アリール基及びアラルキル基の具体例としては、上述したものと同じものが挙げられる。
アシルオキシ基の具体例としては、炭素原子数2乃至20のアシルオキシ基が挙げられる。例えばメチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、n-プロピルカルボニルオキシ基、i-プロピルカルボニルオキシ基、n-ブチルカルボニルオキシ基、i-ブチルカルボニルオキシ基、s-ブチルカルボニルオキシ基、t-ブチルカルボニルオキシ基、n-ペンチルカルボニルオキシ基、1-メチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、2-メチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、3-メチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、1,1-ジメチル-n-プロピルカルボニルオキシ基、1,2-ジメチル-n-プロピルカルボニルオキシ基、2,2-ジメチル-n-プロピルカルボニルオキシ基、1-エチル-n-プロピルカルボニルオキシ基、n-ヘキシルカルボニルオキシ基、1-メチル-n-ペンチルカルボニルオキシ基、2-メチル-n-ペンチルカルボニルオキシ基、3-メチル-n-ペンチルカルボニルオキシ基、4-メチル-n-ペンチルカルボニルオキシ基、1,1-ジメチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、1,2-ジメチル-n-ブチ
ルカルボニルオキシ基、1,3-ジメチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、2,2-ジメチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、2,3-ジメチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、3,3-ジメチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、1-エチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、2-エチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、1,1,2-トリメチル-n-プロピルカルボニルオキシ基、1,2,2-トリメチル-n-プロピルカルボニルオキシ基、1-エチル-1-メチル-n-プロピルカルボニルオキシ基、1-エチル-2-メチル-n-プロピルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基、及びトシルカルボニルオキシ基等が挙げられるが、これらに限定されない。
The acyloxy group is a group derived by removing a hydrogen atom from the carboxylic acid group of a carboxylic acid compound, and typically includes, but is not limited to, an alkylcarbonyloxy group, an arylcarbonyloxy group, or an aralkylcarbonyloxy group derived by removing a hydrogen atom from the carboxylic acid group of an alkylcarboxylic acid, an arylcarboxylic acid, or an aralkylcarboxylic acid. Specific examples of the alkyl group, aryl group, and aralkyl group in such alkylcarboxylic acid, arylcarboxylic acid, and aralkylcarboxylic acid are the same as those mentioned above.
Specific examples of the acyloxy group include acyloxy groups having 2 to 20 carbon atoms. For example, a methylcarbonyloxy group, an ethylcarbonyloxy group, an n-propylcarbonyloxy group, an i-propylcarbonyloxy group, an n-butylcarbonyloxy group, an i-butylcarbonyloxy group, an s-butylcarbonyloxy group, a t-butylcarbonyloxy group, an n-pentylcarbonyloxy group, a 1-methyl-n-butylcarbonyloxy group, a 2-methyl-n-butylcarbonyloxy group, a 3-methyl-n-butylcarbonyloxy group, a 1,1-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, a 1,2-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, a 2,2-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, a 1-ethyl-n-propylcarbonyloxy group, an n-hexylcarbonyloxy group, a 1-methyl-n-pentylcarbonyloxy group, a 2-methyl-n-pentylcarbonyloxy group, a 3-methyl-n-pentylcarbonyloxy group, Examples of the aryloxy group include, but are not limited to, a 4-methyl-n-pentylcarbonyloxy group, a 1,1-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, a 1,2-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, a 1,3-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, a 2,2-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, a 2,3-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, a 3,3-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, a 1-ethyl-n-butylcarbonyloxy group, a 2-ethyl-n-butylcarbonyloxy group, a 1,1,2-trimethyl-n-propylcarbonyloxy group, a 1,2,2-trimethyl-n-propylcarbonyloxy group, a 1-ethyl-1-methyl-n-propylcarbonyloxy group, a 1-ethyl-2-methyl-n-propylcarbonyloxy group, a phenylcarbonyloxy group, and a tosylcarbonyloxy group.
上記式(1-a)中、a1は1を表し、b1は0~2の整数を表し、4-(a1+b1)は1~3の整数を表す。b1は好ましくは0又は1を表し、より好ましくは0である。
また上記式(1-b)中、a2は1を表し、b2は0~2の整数を表し、4-(a2+b2)は1~3の整数を表す。b2は好ましくは0又は1を表し、より好ましくは0である。
In the above formula (1-a), a1 represents 1, b1 represents an integer of 0 to 2, and 4-(a1+b1) represents an integer of 1 to 3. b1 preferably represents 0 or 1, and more preferably 0.
In the above formula (1-b), a2 represents 1, b2 represents an integer of 0 to 2, and 4-(a2+b2) represents an integer of 1 to 3. b2 preferably represents 0 or 1, and more preferably 0.
式(1-a)で表される加水分解性シランの具体例としては、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、α-グリシドキシエチルトリメトキシシラン、α-グリシドキシエチルトリエトキシシラン、β-グリシドキシエチルトリメトキシシラン、β-グリシドキシエチルトリエトキシシラン、α-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、α-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、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トリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリブトキシシラン、α-グリシドキシブチルトリメトキシシラン、α-グリシドキシブチルトリエトキシシラン、β-グリシドキシブチルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシブチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシブチルトリエトキシシラン、δ-グリシドキシブチルトリメトキシシラン、δ-グリシドキシブチルトリエトキシシラン、(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、β-(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、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリプロポキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリブトキシシラン、γ-(3,4-エポキシシクロヘキシル)プロピルトリメトキシシラン、γ-(3,4-エポキシシクロヘキシル)プロピルトリエトキシシラン、δ-(3,4-エポキシシクロヘキシル)ブチルトリメトキシシラン、δ-(3,4-エポキシシクロヘキシル)ブチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエトキシシラン、α-グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、α-グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、β-グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、β-グリシドキシエチルエチルジメトキシシラン、α-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β-グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、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メチルジエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジプロポキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジブトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルビニルジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルビニルジエトキシシラン等が挙げられる。 Specific examples of hydrolyzable silanes represented by formula (1-a) include glycidoxymethyltrimethoxysilane, glycidoxymethyltriethoxysilane, α-glycidoxyethyltrimethoxysilane, α-glycidoxyethyltriethoxysilane, β-glycidoxyethyltrimethoxysilane, β-glycidoxyethyltriethoxysilane, α-glycidoxypropyltrimethoxysilane, α-glycidoxypropyltriethoxysilane, β-glycidoxypropyltrimethoxysilane, β-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltripropoxysilane, -glycidoxypropyltributoxysilane, α-glycidoxybutyltrimethoxysilane, α-glycidoxybutyltriethoxysilane, β-glycidoxybutyltriethoxysilane, γ-glycidoxybutyltrimethoxysilane, γ-glycidoxybutyltriethoxysilane, δ-glycidoxybutyltrimethoxysilane, δ-glycidoxybutyltriethoxysilane, (3,4-epoxycyclohexyl)methyltrimethoxysilane, (3,4-epoxycyclohexyl)methyltriethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclo hexyl)ethyl tripropoxysilane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl tributoxysilane, γ-(3,4-epoxycyclohexyl)propyl trimethoxysilane, γ-(3,4-epoxycyclohexyl)propyl triethoxysilane, δ-(3,4-epoxycyclohexyl)butyl trimethoxysilane, δ-(3,4-epoxycyclohexyl)butyl triethoxysilane, glycidoxymethyl methyl dimethoxysilane, glycidoxymethyl methyl diethoxysilane, α-glycidoxyethyl methyl dimethoxysilane, α-glycidoxyethyl methyl diethoxysilane, β-glycidoxyethyl methyl dimethoxysilane, β-glycidoxyethyl ethyl Examples include dimethoxysilane, α-glycidoxypropyl methyl dimethoxysilane, α-glycidoxypropyl methyl diethoxysilane, β-glycidoxypropyl methyl dimethoxysilane, β-glycidoxypropyl ethyl dimethoxysilane, γ-glycidoxypropyl methyl dimethoxysilane, γ-glycidoxypropyl methyl diethoxysilane, γ-glycidoxypropyl methyl dipropoxysilane, γ-glycidoxypropyl methyl dibutoxysilane, γ-glycidoxypropyl ethyl dimethoxysilane, γ-glycidoxypropyl ethyl diethoxysilane, γ-glycidoxypropyl vinyl dimethoxysilane, and γ-glycidoxypropyl vinyl diethoxysilane.
また式(1-b)で表される加水分解性シランの具体例としては、アセトキシメチルトリメトキシシラン、アセトキシメチルトリエトキシシラン、アセトキシエチルトリメトキシシラン、アセトキシエチルトリエトキシシラン、アセトキシプロピルトリメトキシラン
、アセトキシプロピルトリエトキシラン、アセトキシブチルトリメトキシラン、アセトキシブチルトリエトキシラン、アセトキシペンチルトリメトキシラン、アセトキシペンチルトリエトキシラン、アセトキシフェニルトリメトキシシラン、アセトキシフェニルトリエトキシシランアセトキシベンジルトリメトキシシラン、アセトキシベンジルトリエトキシシラン、アセトキシフェニルプロピルトリメトキシシラン、アセトキシフェニルプロピルトリエトキシシラン、アセトキシメチルフェニルトリメトキシシラン、アセトキシメチルフェニルトリエトキシシラン、アセトキシエチルフェニルトリメトキシシラン、アセトキシエチルフェニルトリエトキシシラン、アセトキシメチルベンジルトリメトキシシラン、アセトキシメチルベンジルトリメトキシシラン、ジ(アセトキシメチル)フェニルトリメトキシシラン、ジ(アセトキシメチル)フェニルトリエトキシシラン、ジ(アセトキシエチル)フェニルトリメトキシシラン、ジ(アセトキシエチル)フェニルトリエトキシシラン等が挙げられる。
Specific examples of the hydrolyzable silane represented by formula (1-b) include acetoxymethyltrimethoxysilane, acetoxymethyltriethoxysilane, acetoxyethyltrimethoxysilane, acetoxyethyltriethoxysilane, acetoxypropyltrimethoxysilane, acetoxypropyltriethoxysilane, acetoxybutyltrimethoxysilane, acetoxybutyltriethoxysilane, acetoxypentyltrimethoxysilane, acetoxypentyltriethoxysilane, acetoxyphenyltrimethoxysilane, acetoxyphenyltriethoxysilane, acetoxybenzyltrimethoxysilane, acetoxybenzyltriethoxysilane, and acetoxyphenyltrimethoxysilane. Examples of such silane include acetoxyphenylpropyl trimethoxysilane, acetoxyphenylpropyl triethoxysilane, acetoxymethylphenyl trimethoxysilane, acetoxymethylphenyl triethoxysilane, acetoxyethylphenyl trimethoxysilane, acetoxyethylphenyl triethoxysilane, acetoxymethylbenzyl trimethoxysilane, acetoxymethylbenzyl trimethoxysilane, di(acetoxymethyl)phenyltrimethoxysilane, di(acetoxymethyl)phenyltriethoxysilane, di(acetoxyethyl)phenyltrimethoxysilane, and di(acetoxyethyl)phenyltriethoxysilane.
〔その他のシラン化合物(加水分解性シラン)〕
本発明においては、上記加水分解性シラン混合物において、上記式(1-a)で表される加水分解性シラン、式(1-b)で表される加水分解性シランとともに、上記式以外の加水分解性シランを使用することができる。なお、以下に示す化合物の例示において、エポキシ基を有する有機基を含む加水分解性シランやアセトキシ基を有する有機基を含む加水分解性シランが例示されている場合があるが、これら化合物はそれぞれエポキシ基を有する有機基を含む加水分解性シラン、アセトキシ基を有する有機基を含む加水分解性シランとして使用することができる。
[Other silane compounds (hydrolyzable silanes)]
In the present invention, in the above hydrolyzable silane mixture, hydrolyzable silanes other than those of the above formulas can be used in addition to the hydrolyzable silanes represented by the above formula (1-a) and (1-b). Note that in the examples of compounds shown below, hydrolyzable silanes containing an organic group having an epoxy group and hydrolyzable silanes containing an organic group having an acetoxy group may be exemplified, but these compounds can be used as hydrolyzable silanes containing an organic group having an epoxy group and hydrolyzable silanes containing an organic group having an acetoxy group, respectively.
例えば膜密度等の膜物性の調整等を目的として、下記式(2)で表される加水分解性シラン及び下記式(3)で表される加水分解性シランから選ばれる少なくとも1種(その他の加水分解性シラン)を使用することができる。これらその他の加水分解性シランの中でも、式(2)で表される加水分解性シランが好ましい。 For example, for the purpose of adjusting the film properties such as the film density, at least one hydrolyzable silane (other hydrolyzable silane) selected from the hydrolyzable silane represented by the following formula (2) and the hydrolyzable silane represented by the following formula (3) can be used. Among these other hydrolyzable silanes, the hydrolyzable silane represented by formula (2) is preferred.
またR5は、ケイ素原子に結合する基又は原子であって、互いに独立して、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン原子を表す。
そしてcは、0~3の整数を表す。
R5 is a group or atom bonded to a silicon atom, and each independently represents an alkoxy group, an aralkyloxy group, an acyloxy group, or a halogen atom.
and c represents an integer of 0 to 3.
上記R4における各基の具体例、及びそれらの好適な炭素原子数としては、上述の基、例えばR2a及びR2bについて上述した基及び炭素原子数を挙げることができる。
上記R5における各基の具体例、及びそれらの好適な炭素原子数としては、上述の基、R3a及びR3bについて上述した基及び原子並びに炭素原子数を挙げることができる。
またcは好ましくは0又は1を表し、より好ましくは0である。
Specific examples of each group in R4 and their suitable numbers of carbon atoms include the groups described above, for example, the groups and numbers of carbon atoms described above for R2a and R2b .
Specific examples of each group in R5 and their suitable numbers of carbon atoms include the groups, atoms and numbers of carbon atoms described above for the groups, R3a and R3b .
Furthermore, c preferably represents 0 or 1, and more preferably 0.
またR7は、ケイ素原子に結合する基又は原子であって、互いに独立して、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン原子を表す。
Yは、Si-C結合によりケイ素原子に結合する基であって、互いに独立して、アルキレン基又はアリーレン基を表す。
そして、dは0又は1を表し、eは0又は1を表す。
R7 is a group or atom bonded to a silicon atom, and each independently represents an alkoxy group, an aralkyloxy group, an acyloxy group, or a halogen atom.
Y's are groups bonded to the silicon atom by a Si--C bond and each independently represent an alkylene group or an arylene group.
And, d represents 0 or 1, and e represents 0 or 1.
上記R6及びR7における各基の具体例、及びそれらの好適な炭素原子数としては、上述の基及び炭素原子数を挙げることができる。
上記R6における各基の具体例、及びそれらの好適な炭素原子数としては、上述の基、例えばR2a及びR2bについて上述した基及び炭素原子数を挙げることができる。
上記R7における各基の具体例、及びそれらの好適な炭素原子数としては、上述の基、例えばR3a及びR3bについて上述した基及び原子並びに炭素原子数を挙げることができる。
また上記Yにおけるアルキレン基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基等の直鎖状アルキレン基、1-メチルトリメチレン基、2-メチルトリメチレン基、1,1-ジメチルエチレン基、1-メチルテトラメチレン基、2-メチルテトラメチレン基、1,1-ジメチルトリメチレン基、1,2-ジメチルトリメチレン基、2,2-ジメチルトリメチレン基、1-エチルトリメチレン基等の分岐鎖状アルキレン基等のアルキレン基、メタントリイル基、エタン-1,1,2-トリイル基、エタン-1,2,2-トリイル基、エタン-2,2,2-トリイル基、プロパン-1,1,1-トリイル基、プロパン-1,1,2-トリイル基、プロパン-1,2,3-トリイル基、プロパン-1,2,2-トリイル基、プロパン-1,1,3-トリイル基、ブタン-1,1,1-トリイル基、ブタン-1,1,2-トリイル基、ブタン-1,1,3-トリイル基、ブタン-1,2,3-トリイル基、ブタン-1,2,4-トリイル基、ブタン-1,2,2-トリイル基、ブタン-2,2,3-トリイル基、2-メチルプロパン-1,1,1-トリイル基、2-メチルプロパン-1,1,2-トリイル基、2-メチルプロパン-1,1,3-トリイル基、2-メチルプロパン-1,1,1-トリイル基のアルカントリイル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
またアリーレン基の具体例としては、1,2-フェニレン基、1,3-フェニレン基、1,4-フェニレン基;1,5-ナフタレンジイル基、1,8-ナフタレンジイル基、2,6-ナフタレンジイル基、2,7-ナフタレンジイル基、1,2-アントラセンジイル基、1,3-アントラセンジイル基、1,4-アントラセンジイル基、1,5-アントラセンジイル基、1,6-アントラセンジイル基、1,7-アントラセンジイル基、1,8
-アントラセンジイル基、2,3-アントラセンジイル基、2,6-アントラセンジイル基、2,7-アントラセンジイル基、2,9-アントラセンジイル基、2,10-アントラセンジイル基、9,10-アントラセンジイル基等の縮合環芳香族炭化水素化合物の芳香環上の水素原子を二つ取り除いて誘導される基;4,4’-ビフェニルジイル基、4,4”-パラテルフェニルジイル基の環連結芳香族炭化水素化合物の芳香環上の水素原子を二つ取り除いて誘導される基等が挙げられるが、これらに限定されない。
またdは好ましくは0又は1を表し、より好ましくは0である。
さらにeは好ましくは1である。
Specific examples of each group in R6 and R7 and their suitable numbers of carbon atoms include the groups and numbers of carbon atoms described above.
Specific examples of each group in R 6 and their suitable numbers of carbon atoms include the groups described above, for example, the groups and numbers of carbon atoms described above for R 2a and R 2b .
Specific examples of each group in R7 and their suitable numbers of carbon atoms include the groups, atoms and numbers of carbon atoms described above for R3a and R3b .
Specific examples of the alkylene group for Y include linear alkylene groups such as methylene, ethylene, trimethylene, tetramethylene, pentamethylene, hexamethylene, heptamethylene, octamethylene, nonamethylene, and decamethylene; branched alkylene groups such as 1-methyltrimethylene, 2-methyltrimethylene, 1,1-dimethylethylene, 1-methyltetramethylene, 2-methyltetramethylene, 1,1-dimethyltrimethylene, 1,2-dimethyltrimethylene, 2,2-dimethyltrimethylene, and 1-ethyltrimethylene; and alkylene groups such as methanetriyl, ethane-1,1,2-triyl, ethane-1,2,2-triyl, and ethane-2,2,2-triyl. alkane triyl groups such as, butane-1,1,1-triyl group, propane-1,1,2-triyl group, propane-1,2,3-triyl group, propane-1,2,2-triyl group, propane-1,1,3-triyl group, butane-1,1,1-triyl group, butane-1,1,2-triyl group, butane-1,1,3-triyl group, butane-1,2,3-triyl group, butane-1,2,4-triyl group, butane-1,2,2-triyl group, butane-2,2,3-triyl group, 2-methylpropane-1,1,1-triyl group, 2-methylpropane-1,1,2-triyl group, 2-methylpropane-1,1,3-triyl group, and 2-methylpropane-1,1,1-triyl group.
Specific examples of the arylene group include a 1,2-phenylene group, a 1,3-phenylene group, a 1,4-phenylene group; a 1,5-naphthalenediyl group, a 1,8-naphthalenediyl group, a 2,6-naphthalenediyl group, a 2,7-naphthalenediyl group, a 1,2-anthracenediyl group, a 1,3-anthracenediyl group, a 1,4-anthracenediyl group, a 1,5-anthracenediyl group, a 1,6-anthracenediyl group, a 1,7-anthracenediyl group, a 1,8
Examples of such condensed ring aromatic hydrocarbon compounds include groups derived by removing two hydrogen atoms on an aromatic ring of a condensed ring aromatic hydrocarbon compound, such as a condensed ring anthracenediyl group, a 2,3-anthracenediyl group, a 2,6-anthracenediyl group, a 2,7-anthracenediyl group, a 2,9-anthracenediyl group, a 2,10-anthracenediyl group, or a 9,10-anthracenediyl group; and groups derived by removing two hydrogen atoms on an aromatic ring of a ring-linked aromatic hydrocarbon compound, such as a 4,4'-biphenyldiyl group or a 4,4"-para-terphenyldiyl group, but are not limited to these.
Furthermore, d preferably represents 0 or 1, and more preferably 0.
Further, e is preferably 1.
式(2)で表される加水分解性シランの具体例として、テトラメトキシシラン、テトラクロロシラン、テトラアセトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn-プロポキシシラン、テトラi-プロポキシシラン、テトラn-ブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、メチルトリアミロキシシラン、メチルトリベンジルオキシシラン、メチルトリフェネチルオキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、メトキシフェニルトリメトキシシラン、メトキシフェニルトリエトキシシラン、メトキシフェニルトリアセトキシシラン、メトキシフェニルトリクロロシラン、メトキシベンジルトリメトキシシラン、メトキシベンジルトリエトキシシラン、メトキシベンジルトリアセトキシシラン、メトキシベンジルトリクロロシラン、メトキシフェネチルトリメトキシシラン、メトキシフェネチルトリエトキシシラン、メトキシフェネチルトリアセトキシシラン、メトキシフェネチルトリクロロシラン、エトキシフェニルトリメトキシシラン、エトキシフェニルトリエトキシシラン、エトキシフェニルトリアセトキシシラン、エトキシフェニルトリクロロシラン、エトキシベンジルトリメトキシシラン、エトキシベンジルトリエトキシシラン、エトキシベンジルトリアセトキシシラン、エトキシベンジルトリクロロシラン、i-プロポキシフェニルトリメトキシシラン、i-プロポキシフェニルトリエトキシシラン、i-プロポキシフェニルトリアセトキシシラン、i-プロポキシフェニルトリクロロシラン、i-プロポキシベンジルトリメトキシシラン、i-プロポキシベンジルトリエトキシシラン、i-プロポキシベンジルトリアセトキシシラン、i-プロポキシベンジルトリクロロシラン、t-ブトキシフェニルトリメトキシシラン、t-ブトキシフェニルトリエトキシシラン、t-ブトキシフェニルトリアセトキシシラン、t-ブトキシフェニルトリクロロシラン、t-ブトキシベンジルトリメトキシシラン、t-ブトキシベンジルトリエトキシシラン、t-ブトキシベンジルトリアセトキシシラン、t-ブトキシシベンジルトリクロロシラン、メトキシナフチルトリメトキシシラン、メトキシナフチルトリエトキシシラン、メトキシナフチルトリアセトキシシラン、メトキシナフチルトリクロロシラン、エトキシナフチルトリメトキシシラン、エトキシナフチルトリエトキシシラン、エトキシナフチルトリアセトキシシラン、エトキシナフチルトリクロロシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリエトキシシラン、γ-クロロプロピルトリアセトキシシラン、3,3,3-トリフロロプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリルオキシ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、β-シアノエチルトリエトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、トリエトキシシリルプロピルジアリルイソシアヌレート、ビシクロ(2,2,1)ヘプテニルトリエトキシシラン、ベンゼンスルホニルプロピルトリエトキシシラン、ベンゼンスルホンアミドプロピルトリエトキシシラン、ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、γ-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ-クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、γ-メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリルオキシ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-メルカプトメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシランや、下記式(A-1)~式(A-41)で表されるシラン化合物等が挙げられるが、これらに限定されない。
Specific examples of hydrolyzable silanes represented by formula (2) include tetramethoxysilane, tetrachlorosilane, tetraacetoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-i-propoxysilane, tetra-n-butoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltrichlorosilane, methyltriacetoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripoxysilane, methyltributoxysilane, methyltriamyloxysilane, methyltribenzyloxysilane, methyltriphenethyloxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltriethoxysilane, methoxyphenyltrimethoxysilane, methoxyphenyltriethoxysilane, methoxyphenyltriacetoxysilane, methoxyphenyltrichlorosilane, methoxybenzyltrimethoxysilane, and methoxybenzyltrimethoxysilane. phenyltriethoxysilane, methoxybenzyltriacetoxysilane, methoxybenzyltrichlorosilane, methoxyphenethyltrimethoxysilane, methoxyphenethyltriethoxysilane, methoxyphenethyltriacetoxysilane, methoxyphenethyltrichlorosilane, ethoxyphenyltrimethoxysilane, ethoxyphenyltriethoxysilane, ethoxyphenyltriacetoxysilane, ethoxyphenyltrichlorosilane, ethoxybenzyltrimethoxysilane, ethoxybenzyltriethoxysilane, ethoxybenzyltriacetoxysilane, ethoxybenzyltrichlorosilane, i-propoxyphenyltrimethoxysilane, i-propoxyphenyltriethoxysilane, i-propoxyphenyltriacetoxysilane, i-propoxyphenyltrichlorosilane, i-propoxybenzyltrimethoxysilane, i-propoxybenzyltriethoxysilane, i-propoxybenzyltriacetoxysilane t-Butoxysilane, i-propoxybenzyltrichlorosilane, t-butoxyphenyltrimethoxysilane, t-butoxyphenyltriethoxysilane, t-butoxyphenyltriacetoxysilane, t-butoxyphenyltrichlorosilane, t-butoxybenzyltrimethoxysilane, t-butoxybenzyltriethoxysilane, t-butoxybenzyltriacetoxysilane, t-butoxybenzyltrichlorosilane, methoxynaphthyltrimethoxysilane , methoxynaphthyltriethoxysilane, methoxynaphthyltriacetoxysilane, methoxynaphthyltrichlorosilane, ethoxynaphthyltrimethoxysilane, ethoxynaphthyltriethoxysilane, ethoxynaphthyltriacetoxysilane, ethoxynaphthyltrichlorosilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltriethoxysilane, γ-chloropropyltriacetoxysilane, 3,3,3-trifluoro ... Silane, γ-methacryloxypropyl trimethoxysilane, γ-mercaptopropyl trimethoxysilane, γ-mercaptopropyl triethoxysilane, β-cyanoethyl triethoxysilane, chloromethyl trimethoxysilane, chloromethyl triethoxysilane, triethoxysilylpropyl diallyl isocyanurate, bicyclo(2,2,1)heptenyl triethoxysilane, benzenesulfonylpropyl triethoxysilane, benzenesulfonamidopropyl triethoxysilane, dimethylaminopropyl trimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenylmethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenylmethyldiethoxysilane, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, γ-chloropropylmethyldiethoxysilane, dimethyldiacetoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-
Examples of the silane compound include, but are not limited to, mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptomethyldiethoxysilane, methylvinyldimethoxysilane, methylvinyldiethoxysilane, and silane compounds represented by the following formulas (A-1) to (A-41).
式(3)で表されるシラン化合物の具体例としては、メチレンビストリメトキシシラン、メチレンビストリクロロシラン、メチレンビストリアセトキシシラン、エチレンビストリエトキシシラン、エチレンビストリクロロシラン、エチレンビストリアセトキシシラン、プロピレンビストリエトキシシラン、ブチレンビストリメトキシシラン、フェニレンビストリメトキシシラン、フェニレンビストリエトキシシラン、フェニレンビスメチルジエトキシシラン、フェニレンビスメチルジメトキシシラン、ナフチレンビストリメトキシシラン、ビストリメトキシジシラン、ビストリエトキシジシラン、ビスエチルジエトキシジシラン、ビスメチルジメトキシジシラン等が挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of silane compounds represented by formula (3) include, but are not limited to, methylene bistrimethoxysilane, methylene bistrichlorosilane, methylene bistriacetoxysilane, ethylene bistriethoxysilane, ethylene bistrichlorosilane, ethylene bistriacetoxysilane, propylene bistriethoxysilane, butylene bistrimethoxysilane, phenylene bistrimethoxysilane, phenylene bistriethoxysilane, phenylene bismethyldiethoxysilane, phenylene bismethyldimethoxysilane, naphthylene bistrimethoxysilane, bistrimethoxydisilane, bistriethoxydisilane, bisethyldiethoxydisilane, and bismethyldimethoxydisilane.
これらの中でも、上記組成物から得られる膜の架橋密度を向上させて、レジスト膜の成分の当該得られる膜への拡散等を抑制し、当該レジスト膜のレジスト特性の維持・改善する観点等から、メトキシベンジルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルプロピルジアリルイソシアヌレート、メチルトリエトキシシラン等を用いることが好ましい。
Among these, from the viewpoints of improving the crosslink density of the film obtained from the composition, suppressing the diffusion of components of the resist film into the obtained film, and maintaining and improving the resist properties of the resist film, it is preferable to use methoxybenzyltrimethoxysilane, triethoxysilylpropyldiallylisocyanurate, methyltriethoxysilane, etc.
本発明においては、上記加水分解性シラン混合物において、オニウム基を分子内に有するシラン化合物(加水分解性オルガノシラン)を含んでいてもよい。オニウム基を分子内に有するシラン化合物(加水分解性オルガノシラン)を用いることで、加水分解性シラン
の架橋反応を効果的に且つ効率的に促進できる。
In the present invention, the hydrolyzable silane mixture may contain a silane compound having an onium group in the molecule (hydrolyzable organosilane). By using a silane compound having an onium group in the molecule (hydrolyzable organosilane), the crosslinking reaction of the hydrolyzable silane can be effectively and efficiently promoted.
このようなオニウム基を分子内に有する加水分解性オルガノシラン(加水分解性オルガノシラン)の好適な一例は、式(4)で表される。 A suitable example of a hydrolyzable organosilane having such an onium group in the molecule (hydrolyzable organosilane) is represented by formula (4).
R12は、ケイ素原子に結合する基であって、互いに独立して、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基、置換されていてもよいハロゲン化アルキル基、置換されていてもよいハロゲン化アリール基、置換されていてもよいハロゲン化アラルキル基、置換されていてもよいアルコキシアルキル基、置換されていてもよいアルコキシアリール基、置換されていてもよいアルコキシアラルキル基、若しくは置換されていてもよいアルケニル基を表すか、又はアクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、若しくはシアノ基を含む有機基、又はそれらの組み合わせを表す。
R13は、ケイ素原子に結合する基又は原子であって、互いに独立して、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン原子を表す。
fは1又は2を表し、gは0又は1を表し、1≦f+g≦2を満たす。
R 12 is a group bonded to a silicon atom, and each independently represents an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted aryl group, an optionally substituted aralkyl group, an optionally substituted halogenated alkyl group, an optionally substituted halogenated aryl group, an optionally substituted halogenated aralkyl group, an optionally substituted alkoxyalkyl group, an optionally substituted alkoxyaryl group, an optionally substituted alkoxyaralkyl group, or an optionally substituted alkenyl group, or an organic group containing an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, or a cyano group, or a combination thereof.
R 13 is a group or atom bonded to a silicon atom, and each independently represents an alkoxy group, an aralkyloxy group, an acyloxy group, or a halogen atom.
f represents 1 or 2, g represents 0 or 1, and 1≦f+g≦2 is satisfied.
上記のアルキル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、ハロゲン化アラルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシアリール基、アルコキシアラルキル基、アルケニル基、並びに、アクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基又はシアノ基を含む有機基、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基、ハロゲン原子の具体例、またアルキル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、ハロゲン化アラルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシアリール基、アルコキシアラルキル基及びアルケニル基の置換基の具体例、及びそれらの好適な炭素原子数としては、R12については、例えばR2a及びR2bに関して上述したものを、R13については、例えばR3a及びR3bに関して上述したものをそれぞれ挙げることができる。 Specific examples of the above alkyl group, aryl group, aralkyl group, halogenated alkyl group, halogenated aryl group, halogenated aralkyl group, alkoxyalkyl group, alkoxyaryl group, alkoxyaralkyl group, alkenyl group, and organic groups containing an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, or a cyano group, an alkoxy group, an aralkyloxy group, an acyloxy group, and a halogen atom, as well as specific examples of the substituents of the alkyl group, aryl group, aralkyl group, halogenated alkyl group, halogenated aryl group, halogenated aralkyl group, alkoxyalkyl group, alkoxyaryl group, alkoxyaralkyl group, and alkenyl group, and their suitable numbers of carbon atoms, for R 12 , include those described above for R 2a and R 2b , and for R 13 , those described above for R 3a and R 3b .
より詳述すれば、オニウム基の具体例としては、環状アンモニウム基又は鎖状アンモニウム基が挙げられ、第3級アンモニウム基又は第4級アンモニウム基が好ましい。
すなわち、オニウム基又はそれを含む有機基の好適な具体例としては、環状アンモニウム基若しくは鎖状アンモニウム基又はこれらの少なくとも一方を含む有機基が挙げられ、第3級アンモニウム基若しくは第4級アンモニウム基又はこれらの少なくとも一方を含む有機基が好ましい。
なお、オニウム基が環状アンモニウム基である場合、アンモニウム基を構成する窒素原子が環を構成する原子を兼ねる。この際、環を構成する窒素原子とシリコン原子とが直接又は2価の連結基を介して結合している場合と、環を構成する炭素原子とシリコン原子が直接に又は2価の連結基を介して結合している場合とがある。
More specifically, specific examples of the onium group include a cyclic ammonium group or a chain ammonium group, with a tertiary ammonium group or a quaternary ammonium group being preferred.
That is, specific examples of suitable onium groups or organic groups containing the onium group include cyclic ammonium groups or chain ammonium groups, or organic groups containing at least one of these, and tertiary ammonium groups or quaternary ammonium groups, or organic groups containing at least one of these, are preferred.
In addition, when the onium group is a cyclic ammonium group, the nitrogen atom constituting the ammonium group also serves as an atom constituting the ring. In this case, the nitrogen atom constituting the ring and the silicon atom are bonded directly or via a divalent linking group, and the carbon atom constituting the ring and the silicon atom are bonded directly or via a divalent linking group.
本発明の好適な態様の一例においては、ケイ素原子に結合する基であるR11は、下記式(S1)で表されるヘテロ芳香族環状アンモニウム基である。
式(S1)中、A1、A2、A3及びA4は、互いに独立して、下記式(J1)~(J3)のいずれかで表される基を表すが、A1~A4のうち少なくとも1つは、下記式(J2)で表される基である。上記式(4)におけるケイ素原子がA1~A4のいずれと結合するかに応じて、構成される環が芳香族性を示すように、A1~A4それぞれと、それら各々に隣接し共に環を構成する原子との間の結合が、単結合であるか、二重結合であるかが定まる。 In formula (S1), A 1 , A 2 , A 3 and A 4 each independently represent a group represented by any one of the following formulae (J1) to (J3), with at least one of A 1 to A 4 being a group represented by the following formula (J2): Depending on which of A 1 to A 4 the silicon atom in formula (4) is bonded to, whether the bond between each of A 1 to A 4 and the adjacent atom constituting the ring together therewith is a single bond or a double bond is determined so that the constituted ring exhibits aromaticity.
式(S1)中、R14は、互いに独立して、アルキル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、ハロゲン化アラルキル基、アルケニル基又はヒドロキシ基を表し、R14が2つ以上存在する場合、2つのR14は、互いに結合して環を形成していてもよく、2つのR14が形成する環は架橋環構造であってもよく、このような場合においては、環状アンモニウム基は、アダマンタン環、ノルボルネン環、スピロ環等を有することとなる。
このようなアルキル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、ハロゲン化アラルキル基及びアルケニル基の具体例及びそれらの好適な炭素原子数としては、上述と同じものが挙げられる。
In formula (S1), R 14s each independently represent an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, a halogenated aralkyl group, an alkenyl group, or a hydroxy group. When two or more R 14s are present, the two R 14s may be bonded to each other to form a ring, or the ring formed by the two R 14s may be a bridged ring structure. In such a case, the cyclic ammonium group has an adamantane ring, a norbornene ring, a spiro ring, or the like.
Specific examples of such alkyl groups, aryl groups, aralkyl groups, halogenated alkyl groups, halogenated aryl groups, halogenated aralkyl groups and alkenyl groups and suitable numbers of carbon atoms therefor are the same as those mentioned above.
式(S1)中、n1は、1~8の整数であり、m1は、0又は1であり、m2は、0又は1から単環若しくは多環に置換可能な最大数までの正の整数である。
m1が0である場合、A1~A4を含む(4+n1)員環が構成される。すなわち、n1が1であるときは5員環、n1が2であるときは6員環、n1が3であるときは7員環、n1が4であるときは8員環、n1が5であるときは9員環、n1が6であるときは10員環、n1が7であるときは11員環、n1が8であるときは12員環が、それぞれ構成される。
m1が1である場合、A1~A3を含む(4+n1)員環とA4を含む6員環とが縮合した縮合環が形成される。
A1~A4は、式(J1)~(J3)のいずれであるか次第で、環を構成する原子上に水素原子を有する場合と、水素原子を有さない場合があるが、A1~A4が、環を構成する原子上に水素原子を有する場合、その水素原子は、R14に置き換わっていてもよい。また、A1~A4中の環構成原子以外の環構成原子に、R14が置換していてもよい。このような事情から、上述の通り、m2は、0又は1から単環若しくは多環に置換可能な最大数までの整数から選択される。
In formula (S1), n1 is an integer of 1 to 8, m1 is 0 or 1, and m2 is a positive integer of 0 or 1 to the maximum number that can be substituted on a monocyclic or polycyclic ring.
When m1 is 0, a (4+ n1 )-membered ring including A1 to A4 is formed. That is, when n1 is 1, a 5-membered ring is formed, when n1 is 2, a 6-membered ring is formed, when n1 is 3, a 7-membered ring is formed, when n1 is 4, an 8-membered ring is formed, when n1 is 5, a 9-membered ring is formed, when n1 is 6, a 10-membered ring is formed, when n1 is 7, an 11-membered ring is formed, and when n1 is 8, a 12-membered ring is formed.
When m1 is 1, a (4+ n1 )-membered ring including A1 to A3 is fused with a 6-membered ring including A4 to form a fused ring.
Depending on which of formulas (J1) to (J3) A 1 to A 4 are, they may or may not have a hydrogen atom on an atom constituting the ring, but when A 1 to A 4 have a hydrogen atom on an atom constituting the ring, the hydrogen atom may be replaced with R 14. In addition, a ring-constituting atom other than the ring-constituting atoms in A 1 to A 4 may be substituted with R 14. In view of these circumstances, as described above, m 2 is selected from an integer of 0 or 1 to the maximum number that can be substituted on a monocyclic or polycyclic ring.
上記式(S1)で表されるヘテロ芳香族環状アンモニウム基の結合手は、このような単環又は縮合環に存在する任意の炭素原子又は窒素原子に存在し、ケイ素原子と直接結合するか、又は連結基が結合して環状アンモニウムを含む有機基が構成され、これがケイ素原子と結合する。
このような連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基等が挙げられるが、これらに限定されない。
アルキレン基及びアリーレン基の具体例及びそれらの好適な炭素原子数としては、上述したものと同じものが挙げられる。
The bond of the heteroaromatic cyclic ammonium group represented by the above formula (S1) is present on any carbon atom or nitrogen atom present in such a single ring or condensed ring, and is directly bonded to a silicon atom, or is bonded to a linking group to form an organic group containing cyclic ammonium, which is bonded to a silicon atom.
Examples of such linking groups include, but are not limited to, alkylene groups, arylene groups, alkenylene groups, and the like.
Specific examples of the alkylene group and arylene group and suitable numbers of carbon atoms therefor are the same as those mentioned above.
またアルケニレン基は、アルケニル基の水素原子を更に1つ取り除いて誘導される2価の基であり、このようなアルケニル基の具体例としては、上述したものと同じものが挙げられる。アルケニレン基の炭素原子数は、特に限定されるものではないが、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、より一層好ましくは20以下である。
その具体例としては、ビニレン、1-メチルビニレン、プロペニレン、1-ブテニレン、2-ブテニレン、1-ペンテニレン、2-ペンテニレン基等が挙げられるが、これらに限定されない。
The alkenylene group is a divalent group derived by removing one more hydrogen atom from an alkenyl group, and specific examples of such alkenyl groups include those mentioned above. The number of carbon atoms in the alkenylene group is not particularly limited, but is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, and even more preferably 20 or less.
Specific examples thereof include, but are not limited to, vinylene, 1-methylvinylene, propenylene, 1-butenylene, 2-butenylene, 1-pentenylene, and 2-pentenylene groups.
上記式(S1)で表されるヘテロ芳香族環状アンモニウム基を有する式(4)で表されるシラン化合物(加水分解性オルガノシラン)の具体例を以下に挙げるが、これらに限定されない。
またその他の一例において、上記式(4)中のケイ素原子に結合する基であるR11は、下記式(S2)で表されるヘテロ脂肪族環状アンモニウム基とすることができる。
6)のいずれかで表される基を表すが、A5~A8のうち少なくとも1つは、下記式(J5)で表される基である。上記式(4)におけるケイ素原子がA5~A8のいずれと結合するかに応じて、構成される環が非芳香族性を示すように、A5~A8それぞれと、それら各々に隣接し共に環を構成する原子との結合が、単結合であるか、二重結合であるかが定まる。
In another example, R 11 which is a group bonded to a silicon atom in the above formula (4) can be a heteroaliphatic cyclic ammonium group represented by the following formula (S2).
Each of A 5 to A 8 represents a group represented by any one of the following formula (6), and at least one of A 5 to A 8 is a group represented by the following formula (J5). Depending on which of A 5 to A 8 the silicon atom in formula (4) is bonded to, whether the bond between each of A 5 to A 8 and the adjacent atom that together constitutes the ring is a single bond or a double bond is determined so that the constituted ring exhibits non-aromaticity.
式(S2)中、R15は、互いに独立して、アルキル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、ハロゲン化アラルキル基、アルケニル基又はヒドロキシ基を表し、R15が2つ以上存在する場合、2つのR15は、互いに結合して環を形成していてもよく、2つのR15が形成する環は架橋環構造であってもよく、このような場合においては、環状アンモニウム基は、アダマンタン環、ノルボルネン環、スピロ環等を有することとなる。
アルキル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、ハロゲン化アラルキル基及びアルケニル基の具体例及びそれらの好適な炭素原子数としては、上述したものと同じものが挙げられる。
In formula (S2), R 15 each independently represents an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, a halogenated aralkyl group, an alkenyl group, or a hydroxy group. When two or more R 15 are present, the two R 15 may be bonded to each other to form a ring, or the ring formed by the two R 15 may be a bridged ring structure. In such a case, the cyclic ammonium group has an adamantane ring, a norbornene ring, a spiro ring, or the like.
Specific examples of the alkyl group, aryl group, aralkyl group, halogenated alkyl group, halogenated aryl group, halogenated aralkyl group and alkenyl group and suitable numbers of carbon atoms thereof are the same as those mentioned above.
式(S2)中、n2は、1~8の整数であり、m3は、0又は1であり、m4は、0又は1から単環若しくは多環に置換可能な最大数までの正の整数である。
m3が0である場合、A5~A8を含む(4+n2)員環が構成される。すなわち、n2が1であるときは5員環、n2が2であるときは6員環、n2が3であるときは7員環、n2が4であるときは8員環、n2が5であるときは9員環、n2が6であるときは10員環、n2が7であるときは11員環、n2が8であるときは12員環が、それぞれ構成される。
m3が1である場合、A5~A7を含む(4+n2)員環とA8を含む6員環とが縮合した縮合環が形成される。
A5~A8は、式(J4)~(J6)のいずれであるか次第で、環を構成する原子上に水素原子を有することと、水素原子を有さないことがあるが、A5~A8が、環を構成する原子上に水素原子を有する場合、その水素原子は、R15に置き換わっていてもよい。また、A5~A8中の環構成原子以外の環構成原子に、R15が置換していてもよい。
このような事情から、上述の通り、m4は、0又は1から単環若しくは多環に置換可能な最大数までの整数から選択される。
In formula (S2), n2 is an integer of 1 to 8, m3 is 0 or 1, and m4 is a positive integer ranging from 0 or 1 to the maximum number that can be substituted on a monocyclic or polycyclic ring.
When m3 is 0, a (4+ n2 )-membered ring including A5 to A8 is formed. That is, when n2 is 1, a 5-membered ring is formed, when n2 is 2, a 6-membered ring is formed, when n2 is 3, a 7-membered ring is formed, when n2 is 4, an 8-membered ring is formed, when n2 is 5, a 9-membered ring is formed, when n2 is 6, a 10-membered ring is formed, when n2 is 7, an 11-membered ring is formed, and when n2 is 8, a 12-membered ring is formed.
When m3 is 1, a (4+n 2 )-membered ring including A 5 to A 7 is fused with a 6-membered ring including A 8 to form a fused ring.
Depending on which of formulas (J4) to (J6) A 5 to A 8 are, they may or may not have a hydrogen atom on an atom constituting the ring, but when A 5 to A 8 have a hydrogen atom on an atom constituting the ring, the hydrogen atom may be replaced by R 15. In addition, a ring-constituting atom other than the ring-constituting atom in A 5 to A 8 may be substituted by R 15 .
In view of this, as described above, m4 is selected from integers of 0 or 1 to the maximum number that can be substituted on a monocyclic or polycyclic ring.
上記式(S2)で表されるヘテロ脂肪族環状アンモニウム基の結合手は、このような単環又は縮合環に存在する任意の炭素原子又は窒素原子に存在し、ケイ素原子と直接結合するか、又は連結基が結合して環状アンモニウムを含む有機基が構成され、これがケイ素原子と結合する。
このような連結基としては、アルキレン基、アリーレン基又はアルケニレン基が挙げられ、アルキレン基、アリーレン基及びアルケニレン基の具体例及びそれらの好適な炭素原
子数としては、上述と同じものが挙げられる。
The bond of the heteroaliphatic cyclic ammonium group represented by the above formula (S2) is present on any carbon atom or nitrogen atom present in such a single ring or condensed ring, and is directly bonded to a silicon atom, or is bonded to a linking group to form an organic group containing cyclic ammonium, which is bonded to a silicon atom.
Examples of such a linking group include an alkylene group, an arylene group, or an alkenylene group. Specific examples of the alkylene group, the arylene group, and the alkenylene group and suitable numbers of carbon atoms therefor are the same as those described above.
上記式(S2)で表されるヘテロ脂肪族環状アンモニウム基を有する式(4)で表されるシラン化合物(加水分解性オルガノシラン)の具体例を以下に挙げるが、これらに限定されない。
さらにその他の一例において、上記式(4)中のケイ素原子に結合する基であるR11は、下記式(S3)で表される鎖状アンモニウム基とすることができる。
式(S3)で表される鎖状アンモニウム基は、ケイ素原子と直接結合するか、又は連結基が結合して鎖状アンモニウム基を含む有機基が構成され、これがケイ素原子と結合する。
このような連結基としては、アルキレン基、アリーレン基又はアルケニレン基が挙げられ、アルキレン基、アリーレン基及びアルケニレン基の具体例としては、上述と同じものが挙げられる。
The chain ammonium group represented by formula (S3) is directly bonded to a silicon atom, or a linking group is bonded to form an organic group containing the chain ammonium group, which is bonded to a silicon atom.
Examples of such a linking group include an alkylene group, an arylene group, and an alkenylene group. Specific examples of the alkylene group, the arylene group, and the alkenylene group are the same as those mentioned above.
上記式(S3)で表される鎖状アンモニウム基を有する式(4)で表されるシラン化合
物(加水分解性オルガノシラン)の具体例を以下に挙げるが、これらに限定されない。
また上記加水分解性シラン混合物において、スルホン基を有する加水分解性シランや、スルホンアミド基を有する加水分解性シランを更に含んでいてもよい。以下、その具体例を挙げるが、これらに限定されない。
下記式中、Meはメチル基を、Etはエチル基をそれぞれ表す。
The hydrolyzable silane mixture may further contain a hydrolyzable silane having a sulfone group or a hydrolyzable silane having a sulfonamide group. Specific examples thereof are given below, but are not limited to these.
In the following formula, Me represents a methyl group and Et represents an ethyl group.
さらに本発明においては、上記加水分解性シラン混合物において、環状尿素骨格を分子内に有するシラン化合物(加水分解性オルガノシラン)を含んでいてもよく、具体例としては、これに限定される訳ではないが、下記式(5-1)で表されるシラン化合物(加水分解性オルガノシラン)を挙げることができる。 Furthermore, in the present invention, the hydrolyzable silane mixture may contain a silane compound (hydrolyzable organosilane) having a cyclic urea skeleton in the molecule. A specific example, but not limited to, is a silane compound (hydrolyzable organosilane) represented by the following formula (5-1):
(5-2)で表される基を表す。
R502は、ケイ素原子に結合する基であって、互いに独立して、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基、置換されていてもよいハロゲン化アルキル基、置換されていてもよいハロゲン化アリール基、置換されていてもよいハロゲン化アラルキル基、置換されていてもよいアルコキシアルキル基、置換されていてもよいアルコキシアリール基、置換されていてもよいアルコキシアラルキル基、若しくは置換されていてもよいアルケニル基を表すか、又はエポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、若しくはシアノ基を含む有機基、又はそれらの組み合わせを表す。
R503は、ケイ素原子に結合する基又は原子であって、互いに独立して、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン原子を表す。
xは1又は2を表し、yは0又は1を表し、x+y≦2を満たす。
R 502 is a group bonded to a silicon atom, and each independently represents an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted aryl group, an optionally substituted aralkyl group, an optionally substituted halogenated alkyl group, an optionally substituted halogenated aryl group, an optionally substituted halogenated aralkyl group, an optionally substituted alkoxyalkyl group, an optionally substituted alkoxyaryl group, an optionally substituted alkoxyaralkyl group, or an optionally substituted alkenyl group; or an organic group containing an epoxy group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, or a cyano group, or a combination thereof.
R 503 is a group or atom bonded to a silicon atom, and each independently represents an alkoxy group, an aralkyloxy group, an acyloxy group, or a halogen atom.
x represents 1 or 2, y represents 0 or 1, and x+y≦2 is satisfied.
上記R502のアルキル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、ハロゲン化アラルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシアリール基、アルコキシアラルキル基、アルケニル基、並びに、エポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、又はシアノ基を含む有機基の具体例、並びに、R503のアルコキシ基、アラルキルオキシ、アシルオキシ基及びハロゲン原子の具体例、並びにそれらの置換基の具体例、好適な炭素原子数等は、例えばR502については、例えばR2a及びR2bに関して上述したものを、R503については、例えばR3a及びR3bに関して上述したものを挙げることができる。 Specific examples of the organic group including an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, a halogenated aralkyl group, an alkoxyalkyl group, an alkoxyaryl group, an alkoxyaralkyl group, an alkenyl group, an epoxy group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, or a cyano group for R 502, and specific examples of the alkoxy group, an aralkyloxy group, an acyloxy group, and a halogen atom for R 503 , as well as specific examples of the substituents thereof, and the preferred number of carbon atoms, etc., for R 502 are those described above for R 2a and R 2b , and for R 503 are those described above for R 3a and R 3b .
R505は、互いに独立して、アルキレン基、ヒドロキシアルキレン基、スルフィド結合(-S-)、エーテル結合(-O-)又はエステル結合(-CO-O-又は-O-CO-)を表す。
なお、R504の置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基及びエポキシ基を含む有機基の具体例、好適な炭素原子数等は、上述したものと同じものが挙げられるが、これらの他、置換されていてもアルキル基としては、末端の水素原子がビニル基で置換されたアルキル基が好ましく、その具体例としては、アリル基、2-ビニルエチル基、3-ビニルプロピル基、4-ビニルブチル基等が挙げられる。
R 505 each independently represents an alkylene group, a hydroxyalkylene group, a sulfide bond (--S--), an ether bond (--O--) or an ester bond (--CO--O-- or --O--CO--).
Specific examples of the optionally substituted alkyl group, optionally substituted alkenyl group and organic group containing an epoxy group for R 504 , and suitable numbers of carbon atoms, etc., are the same as those described above. In addition, as the alkyl group, even if substituted, an alkyl group in which a terminal hydrogen atom is substituted with a vinyl group is preferable, and specific examples thereof include an allyl group, a 2-vinylethyl group, a 3-vinylpropyl group, a 4-vinylbutyl group, etc.
スルホニル基を含む有機基としては、スルホニル基を含む限り特に限定されるものではなく、置換されていてもよいアルキルスルホニル基、置換されていてもよいアリールスルホニル、置換されていてもよいアラルキルスルホニル基、置換されていてもよいハロゲン化アルキルスルホニル基、置換されていてもよいハロゲン化アリールスルホニル基、置換されていてもよいハロゲン化アラルキルスルホニル基、置換されていてもよいアルコキシアルキルスルホニル基、置換されていてもよいアルコキシアリールスルホニル基、置換されていてもよいアルコキシアラルキルスルホニル基、置換されていてもよいアルケニルスルホニル基等が挙げられ、これらの基におけるアルキル基、アリール基、アラルキル基、
ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、ハロゲン化アラルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシアリール基、アルコキシアラルキル基及びアルケニル基並びにそれらの置換基の具体例、好適な炭素原子数等は、上述したものと同じものが挙げられる。
The organic group containing a sulfonyl group is not particularly limited as long as it contains a sulfonyl group, and examples thereof include an optionally substituted alkylsulfonyl group, an optionally substituted arylsulfonyl group, an optionally substituted aralkylsulfonyl group, an optionally substituted halogenated alkylsulfonyl group, an optionally substituted halogenated arylsulfonyl group, an optionally substituted halogenated aralkylsulfonyl group, an optionally substituted alkoxyalkylsulfonyl group, an optionally substituted alkoxyarylsulfonyl group, an optionally substituted alkoxyaralkylsulfonyl group, an optionally substituted alkenylsulfonyl group, and the like. In these groups, the alkyl group, the aryl group, the aralkyl group,
Specific examples of the halogenated alkyl group, halogenated aryl group, halogenated aralkyl group, alkoxyalkyl group, alkoxyaryl group, alkoxyaralkyl group and alkenyl group, as well as the substituents thereof, and suitable numbers of carbon atoms and the like, are the same as those described above.
アルキレン基は、上記アルキル基の水素原子を更に1つ取り除いて誘導される2価の基であり、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれでもよく、このようなアルキレン基の具体例としては、上述したものと同じものが挙げられる。アルキレン基の炭素原子数は、特に限定されるものではないが、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、より一層好ましくは20以下、更に好ましくは10以下である。 The alkylene group is a divalent group derived by removing one more hydrogen atom from the alkyl group, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples of such alkylene groups include those mentioned above. The number of carbon atoms in the alkylene group is not particularly limited, but is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, even more preferably 20 or less, and even more preferably 10 or less.
また、アルキレン基は、スルフィド結合、エーテル結合及びエステル結合から選ばれる1種又は2種以上を、その末端又は途中、好ましくは途中に有していてもよい。
アルキレン基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、メチルエチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基等の直鎖状アルキレン基、1-メチルトリメチレン基、2-メチルトリメチレン基、1,1-ジメチルエチレン基、1-メチルテトラメチレン基、2-メチルテトラメチレン基、1,1-ジメチルトリメチレン基、1,2-ジメチルトリメチレン基、2,2-ジメチルトリメチレン基、1-エチルトリメチレン基等の分岐鎖状アルキレン基、1,2-シクロプロピパンジイル基、1,2-シクロブタンジイル、1,3-シクロブチタンジイル基、1,2-シクロヘキサンジイル、1,3-シクロヘキサンジイル等の環状アルキレン等、-CH2OCH2-、-CH2CH2OCH2-、-CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH2OCH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2OCH2CH2CH2-、-CH2SCH2-、-CH2CH2SCH2-、-CH2CH2SCH2CH2-、-CH2CH2CH2SCH2CH2-、-CH2CH2SCH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2SCH2CH2CH2-、-CH2OCH2CH2SCH2-等のエーテル基等を含むアルキレン基が挙げられるが、これらに限定されない。
The alkylene group may have one or more bonds selected from a sulfide bond, an ether bond and an ester bond at its terminal or in the middle, preferably in the middle.
Specific examples of the alkylene group include linear alkylene groups such as methylene, ethylene, trimethylene, methylethylene, tetramethylene, pentamethylene, hexamethylene, heptamethylene, octamethylene, nonamethylene, and decamethylene; branched alkylene groups such as 1-methyltrimethylene, 2-methyltrimethylene, 1,1-dimethylethylene, 1-methyltetramethylene, 2-methyltetramethylene, 1,1-dimethyltrimethylene, 1,2-dimethyltrimethylene, 2,2-dimethyltrimethylene, and 1-ethyltrimethylene; cyclic alkylene groups such as 1,2-cyclopropanediyl, 1,2-cyclobutanediyl, 1,3-cyclobutanediyl, 1,2-cyclohexanediyl, and 1,3-cyclohexanediyl; and -CH 2 OCH 2 -, -CH 2 CH 2 OCH 2 -, -CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 -, -CH 2 CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 -, -CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 CH 2 -, -CH 2 CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 CH 2 -, -CH 2 SCH 2 -, -CH 2 CH 2 SCH 2 -, -CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 -, -CH 2 CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 -, -CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 C H 2 -, -CH 2 CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 CH 2 -, -CH 2 OCH Examples include, but are not limited to, alkylene groups containing ether groups such as 2 CH 2 SCH 2 —.
ヒドロキシアルキレン基は、上記アルキレン基の水素原子の少なくとも1つが、ヒドロキシ基に置き換わったものであり、その具体例としては、ヒドロキシメチレン基、1-ヒドロキシエチレン基、2-ヒドロキシエチレン基、1,2-ジヒドロキシエチレン基、1-ヒドロキシトリメチレン基、2-ヒドロキシトリメチレン基、3-ヒドロキシトリメチレン基、1-ヒドロキシテトラメチレン基、2-ヒドロキシテトラメチレン基、3-ヒドロキシテトラメチレン基、4-ヒドロキシテトラメチレン基、1,2-ジヒドロキシテトラメチレン基、1,3-ジヒドロキシテトラメチレン基、1,4-ジヒドロキシテトラメチレン基、2,3-ジヒドロキシテトラメチレン基、2,4-ジヒドロキシテトラメチレン基、4,4-ジヒドロキシテトラメチレン基等が挙げられるが、これらに限定されない。 The hydroxyalkylene group is an alkylene group in which at least one of the hydrogen atoms has been replaced with a hydroxy group. Specific examples include, but are not limited to, a hydroxymethylene group, a 1-hydroxyethylene group, a 2-hydroxyethylene group, a 1,2-dihydroxyethylene group, a 1-hydroxytrimethylene group, a 2-hydroxytrimethylene group, a 3-hydroxytrimethylene group, a 1-hydroxytetramethylene group, a 2-hydroxytetramethylene group, a 3-hydroxytetramethylene group, a 4-hydroxytetramethylene group, a 1,2-dihydroxytetramethylene group, a 1,3-dihydroxytetramethylene group, a 1,4-dihydroxytetramethylene group, a 2,3-dihydroxytetramethylene group, a 2,4-dihydroxytetramethylene group, and a 4,4-dihydroxytetramethylene group.
式(5-2)中、X501は、互いに独立して、下記式(5-3)乃至式(5-5)で表される基を表し、下記式(5-4)及び式(5-5)におけるケトン基(-C(=O)-)の炭素原子は、式(5-2)におけるR505が結合する窒素原子と結合する。
中でも、優れたリソグラフィー特性を再現性よく実現する観点から、X501は式(5-5)で表される基が好ましい。
In formula (5-2), X 501 each independently represents a group represented by the following formula (5-3) to formula (5-5), and the carbon atom of the ketone group (-C(=O)-) in formula (5-4) and formula (5-5) below is bonded to the nitrogen atom to which R 505 in formula (5-2) is bonded.
Among these, from the viewpoint of realizing excellent lithography properties with good reproducibility, X 501 is preferably a group represented by formula (5-5).
優れたリソグラフィー特性を再現性良く実現する観点から、R504及びR506乃至R510の少なくとも1つは、末端の水素原子がビニル基で置換されたアルキル基であることが好ましい。 From the viewpoint of realizing excellent lithography properties with good reproducibility, at least one of R 504 and R 506 to R 510 is preferably an alkyl group in which a terminal hydrogen atom is substituted with a vinyl group.
上記式(5-1)で表されるシラン化合物(加水分解性オルガノシラン)は、市販品を用いてもよく、国際公開第2011/102470号等に記載の公知方法で合成することもできる。 The silane compound (hydrolyzable organosilane) represented by the above formula (5-1) may be a commercially available product, or may be synthesized by a known method such as that described in International Publication No. WO 2011/102470.
以下、式(5-1)で表される加水分解性オルガノシランの具体例を挙げるが、これらに限定されない。
また上記の例示以外にも、本発明の効果を損なわない範囲において、上記加水分解性シラン混合物には、上記の例示以外のその他の加水分解性シランを含んでいてよい。 In addition to the above examples, the hydrolyzable silane mixture may contain other hydrolyzable silanes other than those listed above, as long as the effects of the present invention are not impaired.
上記の加水分解シラン混合物の加水分解縮合物(a)は、上述のシラン化合物(加水分解性シラン)を加水分解及び縮合することで得られる。
上記シラン化合物(加水分解性シラン)は、ケイ素原子に直接結合するアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基、ハロゲン原子を、すなわち加水分解性基であるアルコキシシリル基、アラルキルオキシシリル基、アシロキシシリル基、ハロゲン化シリル基を含む。
これら加水分解性基の加水分解には、加水分解性基の1モル当たり、通常0.5~100モル、好ましくは1~10モルの水を用いる。
加水分解及び縮合の際、反応を促進する目的等で、加水分解触媒を用いてもよいし、用いずに加水分解及び縮合を行ってもよい。加水分解触媒を用いる場合は、加水分解性基の1モル当たり、通常0.0001~10モル、好ましくは0.001~1モルの加水分解触媒を用いることができる。
加水分解と縮合を行う際の反応温度は、通常、室温以上、加水分解に用いられ得る有機溶媒の常圧での還流温度以下の範囲であり、また加水分解に用いられ得る有機溶媒の常圧での還流温度以下の範囲で実施され得、例えば20乃至110℃、また例えば20乃至80℃とすることができる
加水分解は完全に加水分解を行う、すなわち、全ての加水分解性基をシラノール基に変えてもよいし、部分加水分解する、即ち未反応の加水分解性基を残してもよい。
加水分解し縮合させる際に使用可能な加水分解触媒としては、金属キレート化合物、有機酸、無機酸、有機塩基、無機塩基を挙げることができる。
The hydrolysis condensate (a) of the hydrolyzed silane mixture can be obtained by hydrolysis and condensation of the above-mentioned silane compound (hydrolyzable silane).
The silane compound (hydrolyzable silane) contains an alkoxy group, an aralkyloxy group, an acyloxy group, or a halogen atom that is directly bonded to a silicon atom, that is, an alkoxysilyl group, an aralkyloxysilyl group, an acyloxysilyl group, or a halogenated silyl group that is a hydrolyzable group.
For the hydrolysis of these hydrolyzable groups, usually 0.5 to 100 mol, preferably 1 to 10 mol, of water is used per mol of the hydrolyzable group.
In the hydrolysis and condensation, a hydrolysis catalyst may be used or may not be used for the purpose of promoting the reaction, etc. When a hydrolysis catalyst is used, the amount of the hydrolysis catalyst that can be used is usually 0.0001 to 10 mol, preferably 0.001 to 1 mol, per mol of the hydrolyzable group.
The reaction temperature during hydrolysis and condensation is usually in the range of from room temperature to the reflux temperature at normal pressure of the organic solvent that can be used for the hydrolysis, and can be in the range of not more than 20 to 110° C., or not more than 20 to 80° C. The hydrolysis can be complete, i.e., all hydrolyzable groups are converted to silanol groups, or can be partial, i.e., some hydrolyzable groups remain unreacted.
Examples of hydrolysis catalysts that can be used in the hydrolysis and condensation include metal chelate compounds, organic acids, inorganic acids, organic bases, and inorganic bases.
加水分解触媒としての金属キレート化合物は、例えばトリエトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ-n-プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ-i-プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ-n-ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ-sec-ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ-t-ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、ジエトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ-n-プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ-i-プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ-n-ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ-sec-ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ-t-ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、モノエトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ-n-プロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ-i-プロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ-n-ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ-sec-ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ-t-ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、テトラキス(アセチルアセトナート)チタン、トリエトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ-n-プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ-i-プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ-n-ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ-sec-ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ-t-ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、ジエトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ-n-プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ-i-プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ-n-ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ-sec-ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ-t-ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、モノエトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ-n-プロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ-i-プロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ-n-ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ-sec-ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ-t-ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、テトラキス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ(アセチルアセトナート)トリス(エチルアセトアセテート)チタン、ビス(アセチルアセトナート)ビス(エチルアセトアセテート)チタン、トリス(アセチルアセトナート)モノ(エチルアセトアセテート)チタン等のチタンキレート化合物;トリエトキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ-n-プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ-i-プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ-n-ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ-sec-ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ-t-ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジエトキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ-n-プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ-i-プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ-n-ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ-sec-ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ-t-ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノエトキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ-n-プロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ-i-プロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ-n-ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ-sec-ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ-t-ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、テトラキス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリエトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ-n-プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ-i-プロポキシ・モノ(エチルアセト
アセテート)ジルコニウム、トリ-n-ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ-sec-ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ-t-ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジエトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ-n-プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ-i-プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ-n-ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ-sec-ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ-t-ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノエトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ-n-プロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ-i-プロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ-n-ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ-sec-ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ-t-ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、テトラキス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ(アセチルアセトナート)トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ビス(アセチルアセトナート)ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリス(アセチルアセトナート)モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム等のジルコニウムキレート化合物;トリス(アセチルアセトナート)アルミニウム、トリス(エチルアセトアセテート)アルミニウム等のアルミニウムキレート化合物等などを挙げることをできるが、これらに限定されない。
Examples of the metal chelate compound as a hydrolysis catalyst include triethoxy mono(acetylacetonato)titanium, tri-n-propoxy mono(acetylacetonato)titanium, tri-i-propoxy mono(acetylacetonato)titanium, tri-n-butoxy mono(acetylacetonato)titanium, tri-sec-butoxy mono(acetylacetonato)titanium, tri-t-butoxy mono(acetylacetonato)titanium, diethoxy bis(acetylacetonato)titanium, di-n-propoxy bis(acetylacetonato)titanium, di-i-propoxy bis(acetylacetonato)titanium, di-n-butoxy bis(acetylacetonato)titanium, di-sec-butoxy bis(acetylacetonato)titanium, Titanium, di-t-butoxy bis(acetylacetonate) titanium, monoethoxy tris(acetylacetonate) titanium, mono-n-propoxy tris(acetylacetonate) titanium, mono-i-propoxy tris(acetylacetonate) titanium, mono-n-butoxy tris(acetylacetonate) titanium, mono-sec-butoxy tris(acetylacetonate) titanium, mono-t-butoxy tris(acetylacetonate) titanium, tetrakis(acetylacetonate) titanium, triethoxy mono(ethylacetoacetate) titanium, tri-n-propoxy mono(ethylacetoacetate) titanium, tri-i-propoxy mono(ethylacetoacetate) titanium, tri-n-butoxy mono(ethoxy) ethylacetoacetate) titanium, tri-sec-butoxy mono(ethylacetoacetate) titanium, tri-t-butoxy mono(ethylacetoacetate) titanium, diethoxy bis(ethylacetoacetate) titanium, di-n-propoxy bis(ethylacetoacetate) titanium, di-i-propoxy bis(ethylacetoacetate) titanium, di-n-butoxy bis(ethylacetoacetate) titanium, di-sec-butoxy bis(ethylacetoacetate) titanium, di-t-butoxy bis(ethylacetoacetate) titanium, monoethoxy tris(ethylacetoacetate) titanium, mono-n-propoxy tris(ethylacetoacetate) titanium, mono-i-propoxy tris(ethylacetoacetate titanium chelate compounds such as mono-n-butoxy tris(ethylacetoacetate) titanium, mono-sec-butoxy tris(ethylacetoacetate) titanium, mono-t-butoxy tris(ethylacetoacetate) titanium, tetrakis(ethylacetoacetate) titanium, mono(acetylacetonato) tris(ethylacetoacetate) titanium, bis(acetylacetonato) bis(ethylacetoacetate) titanium, and tris(acetylacetonato) mono(ethylacetoacetate) titanium; triethoxy mono(acetylacetonato) zirconium, tri-n-propoxy mono(acetylacetonato) zirconium, tri-i-propoxy mono(acetylacetonato) zirconium, Tri-n-butoxy mono(acetylacetonate)zirconium, tri-sec-butoxy mono(acetylacetonate)zirconium, tri-t-butoxy mono(acetylacetonate)zirconium, diethoxy bis(acetylacetonate)zirconium, di-n-propoxy bis(acetylacetonate)zirconium, di-i-propoxy bis(acetylacetonate)zirconium, di-n-butoxy bis(acetylacetonate)zirconium, di-sec-butoxy bis(acetylacetonate)zirconium, di-t-butoxy bis(acetylacetonate)zirconium, monoethoxy tris(acetylacetonate)zirconium, mono-n-propoxy tris(acetylacetonate)zirconium tetrakis(acetylacetonate)zirconium, mono-i-propoxy tris(acetylacetonate)zirconium, mono-n-butoxy tris(acetylacetonate)zirconium, mono-sec-butoxy tris(acetylacetonate)zirconium, mono-t-butoxy tris(acetylacetonate)zirconium, tetrakis(acetylacetonate)zirconium, triethoxy mono(ethylacetoacetate)zirconium, tri-n-propoxy mono(ethylacetoacetate)zirconium, tri-i-propoxy mono(ethylacetoacetate)zirconium, tri-n-butoxy mono(ethylacetoacetate)zirconium, tri-sec-butoxy mono(ethylacetoacetate)zirconium, Tri-t-butoxy mono(ethylacetoacetate)zirconium, diethoxy bis(ethylacetoacetate)zirconium, di-n-propoxy bis(ethylacetoacetate)zirconium, di-i-propoxy bis(ethylacetoacetate)zirconium, di-n-butoxy bis(ethylacetoacetate)zirconium, di-sec-butoxy bis(ethylacetoacetate)zirconium, di-t-butoxy bis(ethylacetoacetate)zirconium, monoethoxy tris(ethylacetoacetate)zirconium, mono-n-propoxy tris(ethylacetoacetate)zirconium, mono-i-propoxy tris(ethylacetoacetate)zirconium, mono-n-butoxy zirconium chelate compounds such as tris(ethylacetoacetate)zirconium, mono-sec-butoxy-tris(ethylacetoacetate)zirconium, mono-t-butoxy-tris(ethylacetoacetate)zirconium, tetrakis(ethylacetoacetate)zirconium, mono(acetylacetonato)tris(ethylacetoacetate)zirconium, bis(acetylacetonato)bis(ethylacetoacetate)zirconium, and tris(acetylacetonato)mono(ethylacetoacetate)zirconium; aluminum chelate compounds such as tris(acetylacetonato)aluminum and tris(ethylacetoacetate)aluminum, but are not limited to these.
加水分解触媒としての有機酸は、例えば酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、セバシン酸、没食子酸、酪酸、メリット酸、アラキドン酸、2-エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレイン酸、サリチル酸、安息香酸、p-アミノ安息香酸、p-トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸等を挙げることができるが、これらに限定されない。 Examples of organic acids that can be used as hydrolysis catalysts include, but are not limited to, acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oxalic acid, maleic acid, methylmalonic acid, adipic acid, sebacic acid, gallic acid, butyric acid, mellitic acid, arachidonic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linoleic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, and tartaric acid.
加水分解触媒としての無機酸は、例えば塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸等を挙げることができるが、これらに限定されない。 Examples of inorganic acids that can be used as hydrolysis catalysts include, but are not limited to, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, and phosphoric acid.
加水分解触媒としての有機塩基は、例えばピリジン、ピロール、ピペラジン、ピロリジン、ピペリジン、ピコリン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルモノエタノールアミン、モノメチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジアザビシクロオクタン、ジアザビシクロノナン、ジアザビシクロウンデセン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリエチルアンモニウムヒドロキシド等を挙げることができるが、これらに限定されない。
加水分解触媒としての無機塩基は、例えばアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム等を挙げることができるが、これらに限定されない。
Examples of organic bases as hydrolysis catalysts include, but are not limited to, pyridine, pyrrole, piperazine, pyrrolidine, piperidine, picoline, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, dimethylmonoethanolamine, monomethyldiethanolamine, triethanolamine, diazabicyclooctane, diazabicyclononane, diazabicycloundecene, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, trimethylphenylammonium hydroxide, benzyltrimethylammonium hydroxide, and benzyltriethylammonium hydroxide.
Examples of inorganic bases as hydrolysis catalysts include, but are not limited to, ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide, and the like.
これらの加水分解触媒のうち、加水分解縮合物(a)の加水分解縮合反応時において、加水分解性シラン分子毎に加水分解が進む、すなわち、1個の加水分解性シラン(分子)内に存在する少なくとも1つの加水分解性基が加水分解されたシラン化合物において、同一分子内の別の加水分解性基の加水分解が促進される観点から、有機塩基や無機塩基を用いることが好ましく、これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて
使用してもよい。たとえば、これら(アルカリ性物質)の水溶液を用いることができる。本発明では、加水分解性シランの加水分解縮合時にアルカリ性物質水溶液を存在させ、シラノール基の形成を優先して加水分解縮合物(a)を得た後、後述するように無機酸の添加やカチオン交換樹脂により、エポキシ基をジヒドロキシ基に変化させ、ジヒドロキシ基を有する有機基を含む加水分解縮合物(A)を得ることができる。
なお加水分解縮合反応時に、上記エポキシ基の開環反応が生じた場合、上記加水分解縮合反応と、加水分解性シランのシラノール基と開環により生じたヒドロキシ基の副反応(脱水縮合)が同時に進行し得、その場合、得られる加水分解縮合物がゲル化し、ゲル状構造となり得るため好ましくない。
Among these hydrolysis catalysts, in the hydrolysis condensation reaction of the hydrolysis condensate (a), hydrolysis proceeds for each hydrolyzable silane molecule, that is, in a silane compound in which at least one hydrolyzable group present in one hydrolyzable silane (molecule) is hydrolyzed, hydrolysis of another hydrolyzable group in the same molecule is promoted. From this viewpoint, it is preferable to use an organic base or an inorganic base, and these may be used alone or in combination of two or more. For example, an aqueous solution of these (alkaline substances) can be used. In the present invention, an aqueous alkaline substance solution is present during the hydrolysis condensation of the hydrolyzable silane, and the hydrolysis condensate (a) is obtained by giving priority to the formation of silanol groups, and then, as described below, an inorganic acid is added or a cation exchange resin is used to convert the epoxy group into a dihydroxy group, and the hydrolysis condensate (A) containing an organic group having a dihydroxy group can be obtained.
In addition, if a ring-opening reaction of the epoxy group occurs during the hydrolysis and condensation reaction, the hydrolysis and condensation reaction and a side reaction (dehydration condensation) of the silanol group of the hydrolyzable silane and the hydroxy group generated by the ring-opening may proceed simultaneously. In this case, the obtained hydrolysis and condensation product may gel and have a gel-like structure, which is not preferable.
加水分解をする際、溶媒として有機溶媒を用いてもよく、その具体例としては、例えばn-ペンタン、i-ペンタン、n-ヘキサン、i-ヘキサン、n-ヘプタン、i-ヘプタン、2,2,4-トリメチルペンタン、n-オクタン、i-オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n-プロピルベンセン、i-プロピルベンセン、ジエチルベンゼン、i-ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ-i-プロピルベンセン、n-アミルナフタレン、トリメチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒;メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール、n-ブタノール、i-ブタノール、sec-ブタノール、t-ブタノール、n-ペンタノール、i-ペンタノール、2-メチルブタノール、sec-ペンタノール、t-ペンタノール、3-メトキシブタノール、n-ヘキサノール、2-メチルペンタノール、sec-ヘキサノール、2-エチルブタノール、n-ヘプタノール、sec-ヘプタノール、3-ヘプタノール、n-オクタノール、2-エチルヘキサノール、sec-オクタノール、n-ノニルアルコール、2,6-ジメチル-4-ヘプタノール、n-デカノール、sec-ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec-テトラデシルアルコール、sec-ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、フェニルメチルカルビノール、ジアセトンアルコール、クレゾール等のモノアルコール系溶媒;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、2,4-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2,4-ヘプタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチル-n-プロピルケトン、メチル-n-ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル-i-ブチルケトン、メチル-n-ペンチルケトン、エチル-n-ブチルケトン、メチル-n-ヘキシルケトン、ジ-i-ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、2,4-ペンタンジオン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、アセトフェノン、フェンチョン等のケトン系溶媒;エチルエーテル、i-プロピルエーテル、n-ブチルエーテル、n-ヘキシルエーテル、2-エチルヘキシルエーテル、エチレンオキシド、1,2-プロピレンオキシド、ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-ヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ-2-エチルブチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(1-メトキシ-2-プロパノール)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(1-エトキシ-2-
プロパノール)、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1-メトキシ-2-プロパノールモノアセテート)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;ジエチルカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、酢酸n-プロピル、酢酸i-プロピル、酢酸n-ブチル、酢酸i-ブチル、酢酸sec-ブチル、酢酸n-ペンチル、酢酸sec-ペンチル、酢酸3-メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2-エチルブチル、酢酸2-エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n-ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n-ブチル、プロピオン酸i-アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ-n-ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n-ブチル、乳酸n-アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等のエステル系溶媒;N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルプロピオンアミド、N-メチル-2-ピロリドン等の含窒素系溶媒;硫化ジメチル、硫化ジエチル、チオフェン、テトラヒドロチオフェン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、1,3-プロパンスルトン等の含硫黄系溶媒等を挙げることができるが、これらに限定されない。これらの溶媒は、1種単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
In carrying out the hydrolysis, an organic solvent may be used as a solvent. Specific examples of the organic solvent include aliphatic hydrocarbon solvents such as n-pentane, i-pentane, n-hexane, i-hexane, n-heptane, i-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, i-octane, cyclohexane, and methylcyclohexane; aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, i-propylbenzene, diethylbenzene, i-butylbenzene, triethylbenzene, di-i-propylbenzene, n-amylnaphthalene, and trimethylbenzene; methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, t-butanol, n-pentanol, i-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, t-pentanol, 3-methylbutanol, 4-methylbutanol, 5-methylbutanol, 6-methylbutanol, 7-methylbutanol, 8-methylbutanol, 9-methylbutanol, 10-methylbutanol, 11-methylbutanol, 12-methylbutanol, 13-methylbutanol, 14-methylbutanol, 15-methylbutanol, 16-methylbutanol, 17-methylbutanol, 18-methylbutanol, 19-methylbutanol, 20-methylbutanol, 21-methylbutanol, 22-methylbutanol, 23-methylbutanol, 24-methylbutanol, 25-methylbutanol, 26-methylbutanol, 27-methylbutanol, 28-methylbutanol, 29-methylbutanol, 30-methylbutanol, 31-methylbutanol, 32-methylbutanol, 3 monoalcohol solvents such as butyl butanol, n-hexanol, 2-methyl pentanol, sec-hexanol, 2-ethyl butanol, n-heptanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-ethyl hexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethyl nonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, phenol, cyclohexanol, methyl cyclohexanol, 3,3,5-trimethyl cyclohexanol, benzyl alcohol, phenyl methyl carbinol, diacetone alcohol, and cresol; ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, Polyhydric alcohol solvents such as hexanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, and glycerin; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl n-propyl ketone, methyl n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl i-butyl ketone, methyl n-pentyl ketone, ethyl n-butyl ketone, methyl n-hexyl ketone, di-i-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, diacetone alcohol, acetophenone, and fenchone; ethyl ether, i-propyl ether, n-butyl ether, n-hexyl ether, 2-ethylhexyl ether, ethylene oxide, 1,2-propylene oxide, dioxolane, 4-methyldioxolane, dioxane, and dimethyl Dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether, ethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol di-n-butyl ether, diethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethoxytriglycol, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether (1-methoxy-2-propanol), propylene glycol monoethyl ether (1-ethoxy-2-
propanol), propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate (1-methoxy-2-propanol monoacetate), dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and other ether solvents; diethyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate , γ-butyrolactone, γ-valerolactone, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, n-nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol acetate Cholesterol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate, glycol diacetate, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, i-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate Examples of suitable solvents include, but are not limited to, ester-based solvents such as ethyl, n-butyl lactate, n-amyl lactate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, and diethyl phthalate; nitrogen-containing solvents such as N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, N,N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpropionamide, and N-methyl-2-pyrrolidone; and sulfur-containing solvents such as dimethyl sulfide, diethyl sulfide, thiophene, tetrahydrothiophene, dimethyl sulfoxide, sulfolane, and 1,3-propane sultone. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
こうして得られた加水分解縮合物は、エポキシ基を有する有機基を含むシロキサン単位と、アセトキシ基を有する有機基を含むシロキサン単位とを含む加水分解縮合物(a)となる。
上記加水分解縮合物(a)は、エポキシ基を有する有機基を含む加水分解性シラン(例えば式(1-a)で表される化合物)を、加水分解性シラン混合物中に含まれる加水分解性シランの全量(全モル数:100モル%)に基づいて、例えば10モル%~90モル%の割合で含み、アセトキシ基を有する有機基を含む加水分解性シラン(例えば式(1-b)で表される化合物)を、加水分解性シラン混合物中に含まれる加水分解性シランの全量(全モル数:100モル%)に基づいて、例えば10モル%~90モル%の割合で含む、加水分解性シラン混合物の加水分解縮合物とすることができる。
The hydrolysis-condensation product thus obtained is a hydrolysis-condensation product (a) containing siloxane units containing an organic group having an epoxy group and siloxane units containing an organic group having an acetoxy group.
The hydrolyzed condensate (a) may be a hydrolyzed condensate of a hydrolyzable silane mixture that contains a hydrolyzable silane containing an organic group having an epoxy group (e.g., a compound represented by formula (1-a)) in a ratio of, for example, 10 mol % to 90 mol % based on the total amount of hydrolyzable silanes contained in the hydrolyzable silane mixture (total number of moles: 100 mol %), and contains a hydrolyzable silane containing an organic group having an acetoxy group (e.g., a compound represented by formula (1-b)) in a ratio of, for example, 10 mol % to 90 mol % based on the total amount of hydrolyzable silanes contained in the hydrolyzable silane mixture (total number of moles: 100 mol %).
加水分解性シラン混合物において、エポキシ基を有する有機基を含む加水分解性シラン(例えば式(1-a)で表される化合物)及びアセトキシ基を有する有機基を含む加水分解性シラン(例えば式(1-b)で表される化合物)以外の加水分解性シランを用いる場合、エポキシ基を有する有機基を含む加水分解性シラン(例えば式(1-a)で表される化合物)の仕込み量は、加水分解性シラン混合物中に含まれる全ての加水分解性シランの仕込み量(100モル%)に対して、例えば10モル%~90モル%とすることができる。またアセトキシ基を有する有機基を含む加水分解性シラン(例えば式(1-b)で表される化合物)の仕込み量は同10モル%~90モル%とすることができる。本発明の上記効果を再現性よく得る観点から、好ましくは式(1-a)で表される化合物を15モル%~85モル%、又は15モル%~80モル%、又は20モル%~60モル%、又は20モル%~40モル%、或いは15モル%~45モル%の仕込み量で、式(1-b)で表され
る化合物を15モル%~85モル%、又は15モル%~80モル%、又は20モル%~60モル%、又は20モル%~40モル%、或いは15モル%~45モル%の仕込み量とすることができ、これらは使用する化合物によって適宜調製され得る。
加水分解性シラン混合物において、式(2)で表されるシラン化合物や式(3)で表されるシラン化合物を用いる場合、これらシラン化合物の仕込み量は、加水分解性シラン混合物中に含まれる全ての加水分解性シランの仕込み量に対して中、通常10モル%~90モル%、例えば10モル%~80モル%、10モル%~70モル%、20モル%~60モル%などとすることができる。
また加水分解性シラン混合物において、式(4)で表されるオニウム基を分子内に有する加水分解性オルガノシランを用いる場合、当該オルガノシランの仕込み量は、全てのシラン化合物(加水分解性シラン)の仕込み量に対して、通常0.01モル%以上、好ましくは0.1モル%以上であり、通常30モル%以下、好ましくは10モル%以下である。
加水分解性シラン混合物において、式(5-1)で表される加水分解性オルガノシランを用いる場合、当該オルガノシランの仕込み量は、全てのシラン化合物(加水分解性シラン)中、通常0.1モル%以上、好ましくは0.3モル%以上であり、通常50モル%以下、好ましくは30モル%以下である。
In the hydrolyzable silane mixture, when a hydrolyzable silane other than a hydrolyzable silane containing an organic group having an epoxy group (e.g., a compound represented by formula (1-a)) and a hydrolyzable silane containing an organic group having an acetoxy group (e.g., a compound represented by formula (1-b)) is used, the amount of the hydrolyzable silane containing an organic group having an epoxy group (e.g., a compound represented by formula (1-a)) to be charged can be, for example, 10 mol% to 90 mol% relative to the amount (100 mol%) of all the hydrolyzable silanes contained in the hydrolyzable silane mixture. The amount of the hydrolyzable silane containing an organic group having an acetoxy group (e.g., a compound represented by formula (1-b)) to be charged can be, for example, 10 mol% to 90 mol%. From the viewpoint of reproducibly obtaining the above-mentioned effects of the present invention, preferably, the compound represented by formula (1-a) is charged in an amount of 15 mol% to 85 mol%, or 15 mol% to 80 mol%, or 20 mol% to 60 mol%, or 20 mol% to 40 mol%, or 15 mol% to 45 mol%, and the compound represented by formula (1-b) is charged in an amount of 15 mol% to 85 mol%, or 15 mol% to 80 mol%, or 20 mol% to 60 mol%, or 20 mol% to 40 mol%, or 15 mol% to 45 mol%, which can be appropriately adjusted depending on the compounds used.
When the silane compound represented by formula (2) or the silane compound represented by formula (3) is used in the hydrolyzable silane mixture, the amount of these silane compounds charged can be medium, usually 10 mol % to 90 mol %, for example 10 mol % to 80 mol %, 10 mol % to 70 mol %, 20 mol % to 60 mol %, based on the amount of all hydrolyzable silanes contained in the hydrolyzable silane mixture.
Furthermore, when a hydrolyzable organosilane having an onium group represented by formula (4) in the molecule is used in the hydrolyzable silane mixture, the amount of the organosilane charged is usually 0.01 mol % or more, preferably 0.1 mol % or more, and usually 30 mol % or less, preferably 10 mol % or less, based on the amount of all silane compounds (hydrolyzable silanes) charged.
When the hydrolyzable organosilane represented by formula (5-1) is used in the hydrolyzable silane mixture, the amount of the organosilane charged is usually 0.1 mol % or more, preferably 0.3 mol % or more, and usually 50 mol % or less, preferably 30 mol % or less, of all the silane compounds (hydrolyzable silanes).
上記(a)加水分解縮合物において、該縮合物中のエポキシ基は開環させることによりジヒドロキシ基となり、これにより、2つ以上のヒドロキシ基を有する有機基を含むシロキサン単位と、アセトキシ基を有する有機基を含むシロキサン単位とを含む加水分解縮合物(A)を得る。
なお加水分解及び縮合反応終了後、反応液をそのままエポキシ基の開環反応に供してもよい。また該反応溶液をそのまま又は希釈若しくは濃縮し、それを中和することで、或いはイオン交換樹脂を用いて処理することで、加水分解及び縮合に用いた酸や塩基等の加水分解触媒を取り除くことができ、さらには、このような処理の前又は後に、減圧蒸留等によって、反応溶液から副生成物のアルコールや水、用いた加水分解触媒等を除去することができ、これらの操作を行った後に開環反応に供してもよい。
In the above hydrolysis condensation product (a), the epoxy groups in the condensation product are ring-opened to form dihydroxy groups, thereby obtaining a hydrolysis condensation product (A) containing siloxane units containing an organic group having two or more hydroxy groups and siloxane units containing an organic group having an acetoxy group.
After the hydrolysis and condensation reactions are completed, the reaction solution may be directly subjected to the ring-opening reaction of the epoxy group. Alternatively, the reaction solution may be used as it is or after dilution or concentration, and then neutralized or treated with an ion exchange resin to remove the hydrolysis catalyst such as an acid or base used in the hydrolysis and condensation. Furthermore, before or after such treatment, the reaction solution may be subjected to the ring-opening reaction to remove by-products such as alcohol and water, and the hydrolysis catalyst used, by vacuum distillation or the like.
加水分解縮合物(a)中のエポキシ基の開環反応は、無機酸又はカチオン交換樹脂により実施され得る。
上記無機酸は、無機酸水溶液として加えることができる。無機酸水溶液の濃度は例えば、0.01M~10M程度の濃度で用いることができる。無機酸としては例えば塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸等を挙げることができる。
また、カチオン交換樹脂としては強酸性カチオン樹脂(例えばスルホン酸型イオン交換樹脂)、弱酸性カチオン樹脂(例えばカルボン酸型イオン交換樹脂)が挙げられる。
なお有機酸を用いた場合、エポキシ基と有機酸の反応では有機酸残基がエポキシ基の開環反応時に付加反応が生じて、ジヒドロキシ構造を形成することができない
The ring-opening reaction of the epoxy group in the hydrolysis condensate (a) can be carried out with an inorganic acid or a cation exchange resin.
The inorganic acid can be added as an aqueous solution of inorganic acid. The concentration of the aqueous solution of inorganic acid can be, for example, about 0.01 M to 10 M. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, and phosphoric acid.
Examples of the cation exchange resin include strong acid cation resins (such as sulfonic acid type ion exchange resins) and weak acid cation resins (such as carboxylate type ion exchange resins).
In addition, when an organic acid is used, an addition reaction occurs during the ring-opening reaction of the epoxy group, and a dihydroxy structure cannot be formed.
無機酸及びカチオン交換樹脂のプロトンは、エポキシ基の開環反応において触媒として機能する。本発明において、上述のアルカリ性物質水溶液による加水分解と縮合反応を行い、加水分解縮合物を含む反応系に無機酸又はカチオン交換樹脂を添加する場合、無機酸又はカチオン交換樹脂は残存するアルカリ性物質の中和に消費されることがある。エポキシ基の開環反応に用いられる上記プロトンは、エポキシ基に対してプロトンが0.01~100モル%の割合で添加することによるジヒドロキシ基を生成するが、アルカリ性物質の中和での消費量も考え、0.01~1000モル%、又は0.01~500モル%、0.01~300モル%、0.01~100モル%の割合で添加することができる。 The inorganic acid and the protons of the cation exchange resin function as catalysts in the ring-opening reaction of the epoxy group. In the present invention, when hydrolysis and condensation reactions are performed using the above-mentioned aqueous alkaline substance solution and an inorganic acid or a cation exchange resin is added to the reaction system containing the hydrolysis condensate, the inorganic acid or the cation exchange resin may be consumed in neutralizing the remaining alkaline substance. The above-mentioned protons used in the ring-opening reaction of the epoxy group generate dihydroxy groups by adding the protons at a ratio of 0.01 to 100 mol % relative to the epoxy group, but taking into account the amount consumed in neutralizing the alkaline substance, they can be added at a ratio of 0.01 to 1000 mol %, 0.01 to 500 mol %, 0.01 to 300 mol %, or 0.01 to 100 mol %.
また、無機酸又はカチオン交換樹脂を添加した後、アニオンを除去するためにアニオン交換樹脂を用いることができる。アニオン交換樹脂としては強塩基性アニオン交換樹脂(例えば第4級アンモニウム型イオン交換樹脂)、弱塩基性アニオン交換樹脂(例えばポリ
アミン型イオン交換樹脂)を添加することができる。
上記カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂は反応系からろ過により容易に取り除くことができる。
After the inorganic acid or cation exchange resin is added, an anion exchange resin can be used to remove the anions. As the anion exchange resin, a strongly basic anion exchange resin (e.g., a quaternary ammonium type ion exchange resin) or a weakly basic anion exchange resin (e.g., a polyamine type ion exchange resin) can be added.
The cation exchange resin and anion exchange resin can be easily removed from the reaction system by filtration.
このようにして得られた加水分解縮合物(A)(以下、ポリシロキサンとも称する)は、有機溶媒中に溶解しているポリシロキサンワニスの形態として得られ、これをそのまま後述するレジスト下層膜形成組成物の製造に用いることができる。得られたポリシロキサンワニスは溶媒置換してもよいし、また適宜溶媒で希釈してもよい。なお得られたポリシロキサンワニスは、その保存安定性が悪くなければ、有機溶媒を留去し、固形分濃度100%とすることもできる。
上記ポリシロキサンワニスの溶媒置換や希釈等に用いる有機溶媒は、加水分解性シラン混合物の加水分解及び縮合反応に用いた有機溶媒と同じでも異なってもよい。この希釈用溶媒は、特に限定されず、1種でも2種以上でも任意に選択して用いることができる。
The hydrolysis condensate (A) (hereinafter also referred to as polysiloxane) thus obtained is obtained in the form of a polysiloxane varnish dissolved in an organic solvent, which can be used as is for the manufacture of a resist underlayer film-forming composition described below. The obtained polysiloxane varnish may be solvent-substituted or may be diluted with a suitable solvent. If the obtained polysiloxane varnish has good storage stability, the organic solvent may be distilled off to make the solid content concentration 100%.
The organic solvent used for the solvent substitution or dilution of the polysiloxane varnish may be the same as or different from the organic solvent used for the hydrolysis and condensation reaction of the hydrolyzable silane mixture. The dilution solvent is not particularly limited, and one or more kinds may be arbitrarily selected and used.
また上記の加水分解性シラン混合物の加水分解縮合物(A)、並びにその前駆体である加水分解縮合物(a)は、その重量平均分子量を例えば500~1,000,000とすることができる。レジスト下層膜形成組成物中での加水分解縮合物の析出等を抑制する観点等から、好ましくは重量平均分子量を500,000以下、より好ましくは250,000以下、より一層好ましくは100,000以下とすることができ、保存安定性と塗布性の両立の観点等から、好ましくは700以上、より好ましくは1,000以上とすることができる。
なお、重量平均分子量は、GPC分析によるポリスチレン換算で得られる分子量である。GPC分析は、例えばGPC装置(商品名HLC-8220GPC、東ソー(株)製)、GPCカラム(商品名Shodex(登録商標)KF803L、KF802、KF801、昭和電工(株)製)を用い、カラム温度を40℃とし、溶離液(溶出溶媒)としてテトラヒドロフランを用い、流量(流速)を1.0mL/分とし、標準試料としてポリスチレン(昭和電工(株)製)を用いて、行うことができる。
The hydrolysis condensate (A) of the hydrolyzable silane mixture and the hydrolysis condensate (a) which is its precursor can have a weight average molecular weight of, for example, 500 to 1,000,000. From the viewpoint of suppressing precipitation of the hydrolysis condensate in the resist underlayer film-forming composition, the weight average molecular weight can be preferably 500,000 or less, more preferably 250,000 or less, and even more preferably 100,000 or less, and from the viewpoint of achieving both storage stability and coatability, the weight average molecular weight can be preferably 700 or more, more preferably 1,000 or more.
The weight average molecular weight is a molecular weight obtained by GPC analysis in terms of polystyrene. The GPC analysis can be performed, for example, using a GPC apparatus (trade name HLC-8220GPC, manufactured by Tosoh Corporation) and a GPC column (trade name Shodex (registered trademark) KF803L, KF802, KF801, manufactured by Showa Denko K.K.), setting the column temperature at 40° C., using tetrahydrofuran as an eluent (elution solvent), setting the flow rate (flow velocity) at 1.0 mL/min, and using polystyrene (manufactured by Showa Denko K.K.) as a standard sample.
(B)架橋性化合物(架橋剤)
本発明に用いられる架橋性化合物(B)として、アルコキシメチル基又はヒドロキシメチル基を有する環構造を含む架橋性化合物、又はブロックイソシアネート基を有する架橋性化合物を挙げることができる。
アルコキシメチル基はメトキシメチル基が好ましく用いることができる。
(B) Crosslinkable compound (crosslinking agent)
The crosslinkable compound (B) used in the present invention may be a crosslinkable compound containing a ring structure having an alkoxymethyl group or a hydroxymethyl group, or a crosslinkable compound having a blocked isocyanate group.
As the alkoxymethyl group, a methoxymethyl group can be preferably used.
上記架橋性化合物としてはメラミン系、置換尿素系、またはそれらのポリマー系等が挙げられる。好ましくは少なくとも2個の架橋形成置換基を有する架橋剤であり、メトキシメチル化グリコールウリル、ブトキシメチル化グリコールウリル、メトキシメチル化メラミン、ブトキシメチル化メラミン、メトキシメチル化ベンゾグワナミン、ブトキシメチル化ベンゾグワナミン、メトキシメチル化尿素、ブトキシメチル化尿素、メトキシメチル化チオ尿素、またはメトキシメチル化チオ尿素等の化合物である。また、これらの化合物の縮合体も使用することができる。テトラメトキシメチルグリコールウリルは三井サイテック(株)からパウダーリンク1174(PL-LI)として入手できる。 The crosslinking compound may be a melamine-based compound, a substituted urea-based compound, or a polymer thereof. A crosslinking agent having at least two crosslink-forming substituents is preferred, and is a compound such as methoxymethylated glycoluril, butoxymethylated glycoluril, methoxymethylated melamine, butoxymethylated melamine, methoxymethylated benzoguwanamine, butoxymethylated benzoguwanamine, methoxymethylated urea, butoxymethylated urea, methoxymethylated thiourea, or methoxymethylated thiourea. Condensates of these compounds may also be used. Tetramethoxymethylglycoluril is available as Powder Link 1174 (PL-LI) from Mitsui Cytec Co., Ltd.
さらに、上記架橋剤としては耐熱性の高い架橋剤を用いることができる。耐熱性の高い架橋剤としては分子内に芳香族環(例えば、ベンゼン環、ナフタレン環)を有する架橋形成置換基を含有する化合物を好ましく用いることができる。 Furthermore, a crosslinking agent having high heat resistance can be used as the crosslinking agent. As a crosslinking agent having high heat resistance, a compound containing a crosslinking-forming substituent having an aromatic ring (e.g., a benzene ring, a naphthalene ring) in the molecule can be preferably used.
この化合物は下記式(6)で表される部分構造を有する化合物や、下記式(7)で表される繰り返し単位を有するポリマー又はオリゴマーが挙げられる。
式(7)中、R43は水素原子又は炭素原子数1~10のアルキル基であり、R44は炭素原子数1~10のアルキル基であり、n43は1~4の整数であり、n44は0~(4-n43)であり、n43+n44は1~4の整数を示す。
オリゴマー及びポリマーは繰り返し単位構造の数が2~100、又は2~50の範囲で用いることができる。これらのアルキル基やアリール基は上述の例示を挙げることができる。
なお上記式(6)で表される部分構造以外の構造や式(7)で表される繰り返し単位以外の構造は特に限定されず、例えば式(6)及び式(7)中のベンゼン環は任意の置換基で置換されていてもよい。
The compound may be a compound having a partial structure represented by the following formula (6), or a polymer or oligomer having a repeating unit represented by the following formula (7).
In formula (7), R 43 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R 44 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, n 43 is an integer of 1 to 4, n 44 is an integer of 0 to (4−n 43 ), and n 43 +n 44 is an integer of 1 to 4.
The number of repeating structural units of the oligomers and polymers can be in the range of 2 to 100, or 2 to 50. Examples of the alkyl groups and aryl groups include those mentioned above.
The structures other than the partial structure represented by the above formula (6) and the structures other than the repeating unit represented by the formula (7) are not particularly limited, and for example, the benzene rings in the formulas (6) and (7) may be substituted with any substituent.
上記式(6)で表される部分構造を含む化合物や、式(7)で表される繰り返し単位を有するポリマー、オリゴマーは以下に例示される。
上記式(6)で表される部分構造を含む化合物や、式(7)で表される繰り返し単位を有するポリマー、オリゴマーは、旭有機材(株)、本州化学工業(株)の製品として入手することができる。
例えば旭有機材(株)製、商品名26DMPC(式(6-7)化合物)、46DMOC、DM-BIPC-F(式(6-3)化合物)、DM-BIOC-F(式(6-4)化合物)、TM-BIP-A(式(6-21)化合物);本州化学工業(株)製、商品名T-MOM-PTBP(式(6-23)化合物)、TMOM-BP(式(6-22)化合物)等にて入手することができる。
Compounds containing the partial structure represented by formula (6) above, and polymers and oligomers having a repeating unit represented by formula (7) are available as products from Asahi Organic Chemicals Co., Ltd. and Honshu Chemical Industry Co., Ltd.
For example, they can be obtained under the trade names 26DMPC (compound of formula (6-7)), 46DMOC, DM-BIPC-F (compound of formula (6-3)), DM-BIOC-F (compound of formula (6-4)), and TM-BIP-A (compound of formula (6-21)) manufactured by Asahi Organic Chemicals Co., Ltd.; and under the trade names T-MOM-PTBP (compound of formula (6-23)) and TMOM-BP (compound of formula (6-22)) manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.
(B)架橋性化合物の添加量は、使用する溶剤、使用する下地基板、要求される溶液粘度、要求される膜形状などにより変動するが、上記レジスト下層膜形成組成物の全固形分に対して0.001~80質量%、好ましくは0.01~50質量%、さらに好ましくは0.05~40質量%である。これら架橋剤は自己縮合による架橋反応を起こすこともあるが、上記加水分解縮合物(A)中に架橋性置換基が存在する場合は、それらの架橋性置換基と架橋反応を起こすことができる。 The amount of the crosslinking compound (B) added varies depending on the solvent used, the base substrate used, the required solution viscosity, the required film shape, etc., but is 0.001 to 80 mass %, preferably 0.01 to 50 mass %, and more preferably 0.05 to 40 mass %, based on the total solids content of the resist underlayer film-forming composition. These crosslinking agents may cause a crosslinking reaction by self-condensation, but when crosslinkable substituents are present in the hydrolysis condensate (A), they can cause a crosslinking reaction with those crosslinkable substituents.
(C)酸及び酸発生剤
さらに、本発明では、(C)酸及び酸発生剤の少なくともいずれか一方を使用する。
(C) Acid and Acid Generator Furthermore, in the present invention, (C) at least one of an acid and an acid generator is used.
上記酸(酸性化合物)は架橋反応を促進する作用を有し得、例えばカンファースルホン
酸、クエン酸、p-トルエンスルホン酸、ピリジニウム-p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、サリチル酸、スルホサリチル酸、ピリジニウム-スルホサリチル酸、4-クロロベンゼンスルホン酸、ピリジニウム-4-クロロベンゼンスルホン酸、4-ヒドロキシベンゼンスルホン酸、ピリジニウム-4-ヒドロキシベンゼンスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、ピリジニウム-ベンゼンジスルホン酸、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、1-ナフタレンスルホン酸、及びピリジニウム-1-ナフタレンスルホン酸等を挙げることができる。これら酸は、1種のみを使用することができ、また、2種以上を組み合わせて用いることもできる。
上記酸(酸性化合物)は上記加水分解縮合物(A)の質量に対して、0.01~10質量%、または0.05~8質量%、または0.1~8質量%、または0.3~8質量%、または0.5~5質量%で使用することができる。
The above-mentioned acids (acidic compounds) can have the effect of promoting the crosslinking reaction, and examples thereof include camphorsulfonic acid, citric acid, p-toluenesulfonic acid, pyridinium-p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, salicylic acid, sulfosalicylic acid, pyridinium-sulfosalicylic acid, 4-chlorobenzenesulfonic acid, pyridinium-4-chlorobenzenesulfonic acid, 4-hydroxybenzenesulfonic acid, pyridinium-4-hydroxybenzenesulfonic acid, benzenedisulfonic acid, pyridinium-benzenedisulfonic acid, benzoic acid, hydroxybenzoic acid, 1-naphthalenesulfonic acid, and pyridinium-1-naphthalenesulfonic acid. These acids can be used alone or in combination of two or more.
The acid (acidic compound) can be used in an amount of 0.01 to 10 mass%, or 0.05 to 8 mass%, or 0.1 to 8 mass%, or 0.3 to 8 mass%, or 0.5 to 5 mass%, relative to the mass of the hydrolysis-condensation product (A).
また、酸発生剤は、熱酸発生剤や光酸発生剤が挙げられる。
中でも光酸発生剤は、レジストの露光時に酸を発生し、下層膜の酸性度の調整ができるため、下層膜の酸性度を上層のレジストとの酸性度に合わせるための一方法として有用となることから、好ましく使用できる。また、下層膜の酸性度の調整によって、上層に形成されるレジストのパターン形状の調整が可能となり得るため、こうした観点からも光酸発生剤の使用が好まれる。
また熱酸発生剤は、酸の発生により上記加水分解縮合物(A)と架橋性化合物(B)との有機架橋を促進させる。
Examples of the acid generator include a thermal acid generator and a photoacid generator.
Among them, a photoacid generator is preferably used because it generates acid when the resist is exposed to light and can adjust the acidity of the underlayer film, which is useful as a method for matching the acidity of the underlayer film to that of the upper layer resist. In addition, the pattern shape of the resist formed in the upper layer can be adjusted by adjusting the acidity of the underlayer film, so the use of a photoacid generator is preferred from this viewpoint as well.
The thermal acid generator also promotes organic crosslinking between the hydrolysis condensate (A) and the crosslinkable compound (B) by generating an acid.
上記光酸発生剤としては、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、及びジスルホニルジアゾメタン化合物等が挙げられるが、これらに限定されない。
また熱酸発生剤としては、例えばテトラメチルアンモニウム硝酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸の第4級アンモニウム塩などが挙げられるが、これに限定されない。
Examples of the photoacid generator include, but are not limited to, onium salt compounds, sulfonimide compounds, and disulfonyldiazomethane compounds.
Examples of the thermal acid generator include, but are not limited to, tetramethylammonium nitrate and quaternary ammonium salts of trifluoromethanesulfonic acid.
オニウム塩化合物の具体例としては、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフエート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロノルマルブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロノルマルオクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムカンファースルホネート、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート等のヨードニウム塩化合物、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロノルマルブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム硝酸塩、トリフェニルスルホニウムトリフルオロ酢酸塩、トリフェニルスルホニウムマレイン酸塩、トリフェニルスルホニウムクロリド等のスルホニウム塩化合物等を挙げることができるが、これらに限定されない。 Specific examples of onium salt compounds include iodonium salt compounds such as diphenyliodonium hexafluorophosphate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoronormal butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoronormal octanesulfonate, diphenyliodonium camphorsulfonate, bis(4-t-butylphenyl)iodonium camphorsulfonate, and bis(4-t-butylphenyl)iodonium trifluoromethanesulfonate; and sulfonium salt compounds such as triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium nonafluoronormal butanesulfonate, triphenylsulfonium camphorsulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nitrate, triphenylsulfonium trifluoroacetate, triphenylsulfonium maleate, and triphenylsulfonium chloride, but are not limited to these.
スルホンイミド化合物の具体例としては、N-(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(ノナフルオロノルマルブタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(カンファースルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタルイミド等が挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of sulfonimide compounds include, but are not limited to, N-(trifluoromethanesulfonyloxy)succinimide, N-(nonafluoronormalbutanesulfonyloxy)succinimide, N-(camphorsulfonyloxy)succinimide, and N-(trifluoromethanesulfonyloxy)naphthalimide.
ジスルホニルジアゾメタン化合物の具体例としては、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p-トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4-ジメチルベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、メチルスルホニル-p-トルエンスルホニルジアゾメタン等が挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of disulfonyldiazomethane compounds include, but are not limited to, bis(trifluoromethylsulfonyl)diazomethane, bis(cyclohexylsulfonyl)diazomethane, bis(phenylsulfonyl)diazomethane, bis(p-toluenesulfonyl)diazomethane, bis(2,4-dimethylbenzenesulfonyl)diazomethane, methylsulfonyl-p-toluenesulfonyldiazomethane, etc.
酸発生剤の添加量は、酸発生剤の種類等を考慮して適宜定まるため一概に規定できないが、通常、上記加水分解縮合物(A)の質量に対して、0.01~10質量%の範囲であり、組成物中での酸発生剤の析出を抑制する観点等から、好ましくは8質量%以下、より好ましくは5質量%以下であり、その効果を十分に得る観点等から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上である。
なお酸発生剤は、1種単独で又は2種以上組み合わせて用いることができ、また、光酸発生剤と熱酸発生剤とを併用してもよい。
The amount of the acid generator to be added cannot be generally specified since it is appropriately determined taking into consideration the type of the acid generator and the like. However, it is usually in the range of 0.01 to 10 mass % relative to the mass of the hydrolysis-condensation product (A). From the viewpoint of suppressing precipitation of the acid generator in the composition, etc., it is preferably 8 mass % or less, more preferably 5 mass % or less, and from the viewpoint of fully obtaining the effect thereof, it is preferably 0.1 mass % or more, more preferably 0.5 mass % or more.
The acid generators may be used alone or in combination of two or more kinds. A photoacid generator and a thermal acid generator may be used in combination.
上記レジスト下層膜形成組成物は、上記(A)加水分解性シランの加水分解縮合物(ポリシロキサン)、(B)架橋性化合物、(C)酸及び酸発生剤の少なくともいずれか一方を含み、さらに溶媒や後述するその他成分を含み得るものである。
レジスト下層膜形成組成物における固形分の濃度は、当該組成物の全質量に対して、例えば0.1乃至50質量%、0.1乃至30質量%、0.1乃至25質量%、0.5乃至20.0質量%とすることができる。固形分とは、当該組成物の全成分から溶媒成分を除いた成分を指す。
固形分中の上記加水分解縮合物(A)の含有量は、通常20質量%~100質量%であるが、上述した本発明の効果を再現性よく得る観点等から、その下限値は、好ましくは50質量%、より好ましくは60質量%、より一層好ましくは70質量%、更に好ましくは80質量%であり、その上限値は、好ましくは99質量%であり、その余を、後述の添加剤とすることができる。
また該組成物中の上記加水分解縮合物(A)の含有量は、例えば0.5乃至20.0質量%とすることができる。
The resist underlayer film-forming composition contains at least one of the above-mentioned (A) hydrolysis condensate of hydrolyzable silane (polysiloxane), (B) crosslinking compound, and (C) acid and acid generator, and may further contain a solvent and other components described later.
The solid content in the resist underlayer film-forming composition may be, for example, 0.1 to 50 mass%, 0.1 to 30 mass%, 0.1 to 25 mass%, or 0.5 to 20.0 mass%, relative to the total mass of the composition. The solid content refers to all components of the composition excluding the solvent component.
The content of the hydrolysis-condensation product (A) in the solid content is usually 20% by mass to 100% by mass. From the viewpoint of reproducibly obtaining the above-mentioned effects of the present invention, the lower limit is preferably 50% by mass, more preferably 60% by mass, even more preferably 70% by mass, and still more preferably 80% by mass, and the upper limit is preferably 99% by mass, with the remainder being the additive described below.
The content of the hydrolysis-condensation product (A) in the composition may be, for example, 0.5 to 20.0% by mass.
レジスト下層膜形成組成物は、上記(A)~(C)成分と、所望により後述するその他の成分とを混合することで製造できる。この際、(A)加水分解縮合物に溶媒を加え、(A)加水分解縮合物を含む溶液を予め準備し、この溶液を、(B)成分、(C)成分、そしてその他の成分と混合してもよい。
混合順序は特に限定されるものではない。例えば、(A)加水分解縮合物を含む溶液に,(B)成分、(C)成分を順に加えて混合し、その混合物にその他の成分を加えてもよく、(A)加水分解縮合物を含む溶液と、(B)成分、(C)成分、その他の成分を同時に混合してもよい。
必要であれば、最後に更に溶媒を追加で加えたり、溶媒に比較的溶けやすい一部の成分を混合物中に含めずにおき、最後にそれを加えたりしてもよいが、構成成分の凝集や分離を抑制し、均一性に優れる組成物を再現性よく調製する観点から、加水分解縮合物が良好に溶解した溶液を予め準備し、これを用いて組成物を調製することが好ましい。なお、加水分解縮合物は、共に混ぜられる溶媒の種類や量、その他の成分の量や性質等によっては、これらが混ぜられた際に凝集又は沈殿する可能性がある点に留意する。また、加水分解縮合物が溶解した溶液を用いて組成物を調製する場合、最終的に得られる組成物中の加水分解縮合物が所望の量となるように、加水分解縮合物の溶液の濃度やその使用量を決める必要がある点も留意する。
組成物の調製において、成分が分解したり変質したりしない範囲で、適宜加熱してもよい。
The resist underlayer film-forming composition can be produced by mixing the above components (A) to (C) and, if desired, other components described below. In this case, a solvent may be added to the hydrolysis-condensation product (A) to prepare a solution containing the hydrolysis-condensation product (A) in advance, and this solution may be mixed with the component (B), the component (C), and the other components.
The order of mixing is not particularly limited. For example, the (B) component and the (C) component may be added in this order to a solution containing the (A) hydrolysis-condensation product and mixed, and other components may be added to the mixture, or the (A) hydrolysis-condensation product solution may be mixed with the (B) component, the (C) component, and other components at the same time.
If necessary, a solvent may be added at the end, or some components that are relatively soluble in the solvent may be left out of the mixture and added at the end. However, from the viewpoint of suppressing aggregation or separation of the components and reproducibly preparing a composition with excellent uniformity, it is preferable to prepare a solution in which the hydrolysis condensate is well dissolved in advance and use this to prepare the composition. Note that the hydrolysis condensate may aggregate or precipitate when mixed with other components depending on the type and amount of the solvent to be mixed with them, the amount and properties of other components, etc. In addition, when preparing a composition using a solution in which the hydrolysis condensate is dissolved, it is also necessary to determine the concentration of the solution of the hydrolysis condensate and the amount used so that the hydrolysis condensate in the final composition is the desired amount.
In preparing the composition, heating may be performed appropriately within a range that does not cause decomposition or deterioration of the components.
本発明において、レジスト下層膜形成組成物を製造する途中の段階において、又は全ての成分を混合した後に、サブマイクロメートルオーダーのフィルタ等を用いてろ過してもよい。 In the present invention, the resist underlayer film forming composition may be filtered using a sub-micrometer filter or the like during the production process or after all components are mixed.
上記レジスト下層膜形成組成物はリソグラフィー工程に使用されるレジスト下層膜形成用の組成物として、好適に用いることができる。 The above resist underlayer film forming composition can be suitably used as a composition for forming a resist underlayer film used in a lithography process.
<溶媒>
上記レジスト下層膜形成組成物に使用可能な溶媒は、上記固形分を溶解できる溶媒であれば特に制限なく使用することができる。
このような溶媒は、上記の(A)加水分解縮合物、(B)架橋性化合物、(C)酸及び酸発生剤の少なくともいずれか一方やその他の成分を溶解する限り制限されるものではない。
<Solvent>
The solvent that can be used in the resist underlayer film forming composition is not particularly limited as long as it is a solvent that can dissolve the solid content.
Such a solvent is not limited as long as it dissolves at least one of the above-mentioned (A) hydrolysis condensation product, (B) crosslinking compound, (C) acid and acid generator, and other components.
その具体例としては、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル(1-メトキシ-2-プロパノール)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(1-エトキシ-2-プロパノール)、メチルイソブチルカルビノール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1-メトキシ-2-プロパノールモノアセテート)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸イソプロピル、乳酸ブチル、乳酸イソブチル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸イソプロピル、ギ酸ブチル、ギ酸イソブチル、ギ酸アミル、ギ酸イソアミル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸ヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸イソブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、3-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシ-3-メチル酪酸メチル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-メトキシブチルアセテート、3-メトキシプロピルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルプロピオネート、3-メチル-3-メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、4-ヘプタノン、シクロヘキサノン、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、4-メチル-2-ペンタノール、γ-ブチロラクトン等を挙げることができ、溶媒は1種単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。 Specific examples include methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether (1-methoxy-2-propanol), propylene glycol monoethyl ether (1-ethoxy-2-propanol), methyl isobutyl carbinol, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate (1-methoxy-2-propanol monoacetate), propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, hydroxy Ethyl acetate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monopropyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dipropyl ether, diethylene glycol dibutyl ether propylene glycol monomethyl ether ter, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol dipropyl ether, propylene glycol dibutyl ether, ethyl lactate, propyl lactate, isopropyl lactate, butyl lactate, isobutyl lactate, methyl formate, ethyl formate, propyl formate, isopropyl formate, butyl formate, isobutyl formate, amyl formate, isoamyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, amyl acetate, isoamyl acetate, hexyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, isopropyl propionate, butyl propionate, isobutyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, propyl butyrate, isopropyl butyrate, butyl butyrate, isobutyl butyrate, ethyl hydroxyacetate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, methyl 3-methoxy-2-methylpropionate, 2-hydroxy -3-methylbutyrate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methoxypropyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl propionate, 3-methyl-3-methoxybutyl butyrate, methyl acetoacetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, cyclohexanone, N,N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 4-methyl-2-pentanol, γ-butyrolactone, etc. can be mentioned, and the solvent can be used alone or in combination of two or more.
また上記レジスト下層膜形成組成物は、溶媒として水を含んでいてもよい。溶媒として水を含む場合、その含有量は、当該組成物が含む溶媒の合計質量に対して、例えば30質量%以下、好ましくは20質量%以下、より一層好ましくは15質量%以下とすることができる。 The resist underlayer film forming composition may also contain water as a solvent. When water is contained as a solvent, the content of water can be, for example, 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less, and even more preferably 15% by mass or less, based on the total mass of the solvents contained in the composition.
<その他添加剤>
上記レジスト下層膜形成組成物には、組成物の用途に応じて種々の添加剤を配合可能である。
上記添加剤としては、例えば、硬化触媒(アンモニウム塩、ホスフィン類、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、窒素含有シラン化合物等)、安定化剤(有機酸、水、アルコール等)、有機ポリマー化合物、界面活性剤(ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、UV硬化型界面活性剤等)、pH調整剤、レオロジー調整剤、接着補助剤等、レジスト下層膜や、反射防止膜、パターン反転用膜など、半導体装置の製造に使用され得る各種膜を形成する材料(組成物)に配合される公知の添加剤を挙げることができる。
なお以下に各種添加剤を例示するが、これらに限定されるものではない。
<Other additives>
The resist underlayer film-forming composition may contain various additives depending on the intended use of the composition.
Examples of the additives include curing catalysts (ammonium salts, phosphines, phosphonium salts, sulfonium salts, nitrogen-containing silane compounds, etc.), stabilizers (organic acids, water, alcohols, etc.), organic polymer compounds, surfactants (nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, silicon-based surfactants, fluorine-based surfactants, UV-curable surfactants, etc.), pH adjusters, rheology adjusters, adhesion aids, and other known additives that are blended into materials (compositions) that form various films that can be used in the manufacture of semiconductor devices, such as resist underlayer films, anti-reflective films, and pattern reversal films.
Various additives are exemplified below, but are not limited to these.
<硬化触媒>
上記硬化触媒としては、アンモニウム塩、ホスフィン類、ホスホニウム塩、スルホニウム塩等を用いることができる。なお硬化触媒として記載した下記の塩類は、塩の形態にて添加してもよいし、上記組成物中において塩を形成するもの(添加時には別化合物として添加され、系内で塩を形成するもの)のいずれであってもよい。
<Curing catalyst>
As the curing catalyst, ammonium salts, phosphines, phosphonium salts, sulfonium salts, etc. The following salts described as curing catalysts may be added in the form of a salt, or may form a salt in the composition (added as a separate compound and forming a salt in the system).
上記アンモニウム塩としては、式(D-1):
式(D-2):
式(D-3):
式(D-4):
式(D-5):
式(D-6):
Formula (D-2):
Formula (D-3):
Formula (D-4):
Formula (D-5):
Formula (D-6):
また、上記ホスホニウム塩としては、式(D-7):
また、上記スルホニウム塩としては、式(D-8):
上記の式(D-1)の化合物は、アミンから誘導される第4級アンモニウム塩であり、mは2乃至11、nは2乃至3の整数を示す。この第4級アンモニウム塩のR21は炭素原子数1乃至18、好ましくは2乃至10のアルキル基、又は炭素原子数6乃至18のアリール基を示し、例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基等の直鎖アルキル基や、ベンジル基、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ジシクロペンタジエニル基等が挙げられる。また陰イオン(Y-)は、塩素イオン(Cl-)、臭素イオン(Br-)、ヨウ素イオン(I-)等のハロゲン化物イオンや、カルボキシラート(-COO-)、スルホナト(-SO3 -)、アルコラート(-O-)等の酸基を挙げることができる。 The compound of formula (D-1) above is a quaternary ammonium salt derived from an amine, where m is an integer from 2 to 11 and n is an integer from 2 to 3. R 21 of this quaternary ammonium salt represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, and examples of such groups include linear alkyl groups such as ethyl, propyl, and butyl, benzyl, cyclohexyl, cyclohexylmethyl, and dicyclopentadienyl. Examples of the anion (Y − ) include halide ions such as chloride ion (Cl − ), bromide ion (Br − ), and iodine ion (I − ), and acid groups such as carboxylate (—COO − ), sulfonate (—SO 3 − ), and alcoholate (—O − ).
上記の式(D-2)の化合物は、R22R23R24R25N+Y-で示される第4級アンモニウム塩である。この第4級アンモニウム塩のR22、R23、R24及びR25は炭素原子数1乃至18のアルキル基、又は炭素原子数6乃至18のアリール基である。陰イオン(Y-)は、塩素イオン(Cl-)、臭素イオン(Br-)、ヨウ素イオン(I-)等のハロゲン化物イオンや、カルボキシラート(-COO-)、スルホナト(-SO3 -)、アルコラート(-O-)等の酸基を挙げることができる。この第4級アンモニウム塩は、市販品で入手することが可能であり、例えばテトラメチルアンモニウムアセテート、テトラブチルアンモニウムアセテート、塩化トリエチルベンジルアンモニウム、臭化トリエチルベンジルアンモニウム、塩化トリオクチルメチルアンモニウム、塩化トリブチルベンジルアンモニウム、塩化トリメチルベンジルアンモニウム等が例示される。 The compound of formula (D-2) above is a quaternary ammonium salt represented by R 22 R 23 R 24 R 25 N + Y - . In this quaternary ammonium salt, R 22 , R 23 , R 24 and R 25 are an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms. Examples of the anion (Y - ) include halide ions such as chloride ion (Cl - ), bromide ion (Br - ) and iodine ion (I - ), and acid groups such as carboxylate (-COO - ), sulfonate (-SO 3 - ) and alcoholate (-O - ). This quaternary ammonium salt is commercially available, and examples thereof include tetramethylammonium acetate, tetrabutylammonium acetate, triethylbenzylammonium chloride, triethylbenzylammonium bromide, trioctylmethylammonium chloride, tributylbenzylammonium chloride, and trimethylbenzylammonium chloride.
上記の式(D-3)の化合物は、1-置換イミダゾールから誘導される第4級アンモニウム塩であり、R26及びR27の炭素原子数は1乃至18であり、R26及びR27の炭素原子数の総和が7以上であることが好ましい。例えばR26はメチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、ベンジル基を、R27はベンジル基、オクチル基、オクタデシル基を例示することができる。陰イオン(Y-)は、塩素イオン(Cl-)、臭素イオン(Br-)、ヨウ素イオン(I-)等のハロゲン化物イオンや、カルボキシラート(-COO-)、スルホナト(-SO3 -)、アルコラート(-O-)等の酸基を挙げることができる。この化合物は、市販品で入手することもできるが、例えば1-メチルイミダゾール、1-ベンジルイミダゾール等のイミダゾール系化合物と、臭化ベンジル、臭化メチル等のハロゲン化アルキルやハロゲン化アリールを反応させて製造することができる。 The compound of formula (D-3) above is a quaternary ammonium salt derived from 1-substituted imidazole, and R 26 and R 27 each have 1 to 18 carbon atoms, and it is preferable that the sum of the carbon atoms of R 26 and R 27 is 7 or more. For example, R 26 can be methyl, ethyl, propyl, phenyl, or benzyl, and R 27 can be benzyl, octyl, or octadecyl. Examples of the anion (Y - ) include halide ions such as chloride ion (Cl - ), bromide ion (Br - ), or iodine ion (I - ), and acid groups such as carboxylate (-COO - ), sulfonate (-SO 3 - ), or alcoholate (-O - ). This compound is commercially available, but can also be produced by reacting an imidazole compound such as 1-methylimidazole or 1-benzylimidazole with an alkyl halide or aryl halide such as benzyl bromide or methyl bromide.
上記の式(D-4)の化合物は、ピリジンから誘導される第4級アンモニウム塩であり
、R28は炭素原子数1乃至18、好ましくは炭素原子数4乃至18のアルキル基、又は炭素原子数6乃至18のアリール基であり、例えばブチル基、オクチル基、ベンジル基、ラウリル基を例示することができる。陰イオン(Y-)は、塩素イオン(Cl-)、臭素イオン(Br-)、ヨウ素イオン(I-)等のハロゲン化物イオンや、カルボキシラート(-COO-)、スルホナト(-SO3
-)、アルコラート(-O-)等の酸基を挙げることができる。この化合物は、市販品として入手することもできるが、例えばピリジンと、塩化ラウリル、塩化ベンジル、臭化ベンジル、臭化メチル、臭化オクチル等のハロゲン化アルキル、又はハロゲン化アリールを反応させて製造することができる。この化合物は例えば、塩化N-ラウリルピリジニウム、臭化N-ベンジルピリジニウム等を例示することができる。
The compound of the above formula (D-4) is a quaternary ammonium salt derived from pyridine, and R 28 is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 4 to 18 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, such as a butyl group, an octyl group, a benzyl group, or a lauryl group. The anion (Y − ) can be a halide ion such as a chloride ion (Cl − ), a bromide ion (Br − ), or an iodide ion (I − ), or an acid group such as a carboxylate (—COO − ), a sulfonate (—SO 3 − ), or an alcoholate (—O − ). This compound can be obtained as a commercial product, but can also be produced by reacting pyridine with an alkyl halide such as lauryl chloride, benzyl chloride, benzyl bromide, methyl bromide, or octyl bromide, or an aryl halide. Examples of this compound include N-laurylpyridinium chloride and N-benzylpyridinium bromide.
上記の式(D-5)の化合物は、ピコリン等に代表される置換ピリジンから誘導される第4級アンモニウム塩であり、R29は炭素原子数1乃至18、好ましくは炭素原子数4乃至18のアルキル基、又は炭素原子数6乃至18のアリール基であり、例えばメチル基、オクチル基、ラウリル基、ベンジル基等を例示することができる。R30は炭素原子数1乃至18のアルキル基、又は炭素原子数6乃至18のアリール基であり、例えばピコリンから誘導される第4級アンモニウムである場合には、R30はメチル基である。陰イオン(Y-)は、塩素イオン(Cl-)、臭素イオン(Br-)、ヨウ素イオン(I-)等のハロゲン化物イオンや、カルボキシラート(-COO-)、スルホナト(-SO3 -)、アルコラート(-O-)等の酸基を挙げることができる。この化合物は市販品として入手することもできるが、例えばピコリン等の置換ピリジンと、臭化メチル、臭化オクチル、塩化ラウリル、塩化ベンジル、臭化ベンジル等のハロゲン化アルキル、又はハロゲン化アリールを反応させて製造することができる。この化合物は例えば、N-ベンジルピコリニウムクロリド、N-ベンジルピコリニウムブロミド、N-ラウリルピコリニウムクロリド等を例示することができる。 The compound of the above formula (D-5) is a quaternary ammonium salt derived from a substituted pyridine represented by picoline, and R 29 is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably an alkyl group having 4 to 18 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, such as a methyl group, an octyl group, a lauryl group, or a benzyl group. R 30 is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, and in the case of a quaternary ammonium derived from picoline, R 30 is a methyl group. Examples of the anion (Y − ) include halide ions such as chloride ion (Cl − ), bromide ion (Br − ), and iodine ion (I − ), and acid groups such as carboxylate (—COO − ), sulfonate (—SO 3 − ), and alcoholate (—O − ). This compound is commercially available, but can also be produced by reacting, for example, a substituted pyridine such as picoline with an alkyl halide such as methyl bromide, octyl bromide, lauryl chloride, benzyl chloride, benzyl bromide, or an aryl halide, etc. Examples of this compound include N-benzylpicolinium chloride, N-benzylpicolinium bromide, and N-laurylpicolinium chloride.
上記の式(D-6)の化合物は、アミンから誘導される第3級アンモニウム塩であり、mは2乃至11、nは2乃至3の整数を示す。また陰イオン(Y-)は、塩素イオン(Cl-)、臭素イオン(Br-)、ヨウ素イオン(I-)等のハロゲン化物イオンや、カルボキシラート(-COO-)、スルホナト(-SO3 -)、アルコラート(-O-)等の酸基を挙げることができる。本化合物は、アミンとカルボン酸やフェノール等の弱酸との反応によって製造することができる。カルボン酸としてはギ酸や酢酸が挙げられ、ギ酸を使用した場合は、陰イオン(Y-)は(HCOO-)であり、酢酸を使用した場合は、陰イオン(Y-)は(CH3COO-)である。またフェノールを使用した場合は、陰イオン(Y-)は(C6H5O-)である。 The compound of the above formula (D-6) is a tertiary ammonium salt derived from an amine, where m is an integer from 2 to 11 and n is an integer from 2 to 3. Examples of the anion (Y − ) include halide ions such as chloride ion (Cl − ), bromide ion (Br − ), and iodide ion (I − ), and acid groups such as carboxylate (-COO − ), sulfonate (-SO 3 − ), and alcoholate (-O − ). This compound can be produced by reacting an amine with a weak acid such as a carboxylic acid or phenol. Examples of the carboxylic acid include formic acid and acetic acid. When formic acid is used, the anion (Y − ) is (HCOO − ), and when acetic acid is used, the anion (Y − ) is (CH 3 COO − ). When phenol is used, the anion (Y − ) is (C 6 H 5 O − ).
上記の式(D-7)の化合物は、R31R32R33R34P+Y-の構造を有する第4級ホスホニウム塩である。R31、R32、R33、及びR34は炭素原子数1乃至18のアルキル基、又は炭素原子数6乃至18のアリール基であり、好ましくはR31乃至R34の4つの置換基の内で3つがフェニル基又は置換されたフェニル基であり、例えばフェニル基やトリル基を例示することができ、また残りの1つは炭素原子数1乃至18のアルキル基、炭素原子数6乃至18のアリール基である。また陰イオン(Y-)は、塩素イオン(Cl-)、臭素イオン(Br-)、ヨウ素イオン(I-)等のハロゲン化物イオンや、カルボキシラート(-COO-)、スルホナト(-SO3
-)、アルコラート(-O-)等の酸基を挙げることができる。この化合物は市販品として入手することが可能であり、例えばハロゲン化テトラn-ブチルホスホニウム、ハロゲン化テトラn-プロピルホスホニウム等のハロゲン化テトラアルキルホスホニウム、ハロゲン化トリエチルベンジルホスホニウム等のハロゲン化トリアルキルベンジルホスホニウム、ハロゲン化トリフェニルメチルホスホニウム、ハロゲン化トリフェニルエチルホスホニウム等のハロゲン化トリフェニルモノアルキルホスホニウム、ハロゲン化トリフェニルベンジルホスホニウム、
ハロゲン化テトラフェニルホスホニウム、ハロゲン化トリトリルモノアリールホスホニウム、或いはハロゲン化トリトリルモノアルキルホスホニウム(以上、ハロゲン原子は塩素原子又は臭素原子)が挙げられる。特に、ハロゲン化トリフェニルメチルホスホニウム、ハロゲン化トリフェニルエチルホスホニウム等のハロゲン化トリフェニルモノアルキルホスホニウム、ハロゲン化トリフェニルベンジルホスホニウム等のハロゲン化トリフェニルモノアリールホスホニウム、ハロゲン化トリトリルモノフェニルホスホニウム等のハロゲン化トリトリルモノアリールホスホニウムや、ハロゲン化トリトリルモノメチルホスホニウム等のハロゲン化トリトリルモノアルキルホスホニウム(ハロゲン原子は塩素原子又は臭素原子)が好ましい。
The compound of the above formula (D-7) is a quaternary phosphonium salt having a structure of R 31 R 32 R 33 R 34 P + Y -. R 31 , R 32 , R 33 , and R 34 are alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms or aryl groups having 6 to 18 carbon atoms, and preferably three of the four substituents of R 31 to R 34 are phenyl groups or substituted phenyl groups, for example, phenyl groups and tolyl groups, and the remaining one is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms. Examples of the anion (Y - ) include halide ions such as chloride ion (Cl - ), bromide ion (Br - ), and iodine ion (I - ), and acid groups such as carboxylate (-COO - ), sulfonate (-SO 3 - ), and alcoholate (-O - ). This compound is available as a commercially available product, and examples of the compound include tetraalkylphosphonium halides such as tetra n-butylphosphonium halide and tetra n-propylphosphonium halide, trialkylbenzylphosphonium halides such as triethylbenzylphosphonium halide, triphenylmonoalkylphosphonium halides such as triphenylmethylphosphonium halide and triphenylethylphosphonium halide, triphenylbenzylphosphonium halides,
Examples of the halogenated tetraphenylphosphonium include halogenated triphenylmonoarylphosphonium, halogenated triphenylmonoalkylphosphonium, and halogenated triphenylmethylphosphonium, and halogenated triphenylethylphosphonium (wherein the halogen atom is a chlorine atom or a bromine atom). In particular, halogenated triphenylmonoalkylphosphonium such as halogenated triphenylmethylphosphonium and halogenated triphenylethylphosphonium, halogenated triphenylmonoarylphosphonium such as halogenated triphenylbenzylphosphonium, halogenated tritolylmonoarylphosphonium such as halogenated tritolylmonophenylphosphonium, and halogenated tritolylmonoalkylphosphonium such as halogenated tritolylmonomethylphosphonium (wherein the halogen atom is a chlorine atom or a bromine atom) are preferred.
また、ホスフィン類としては、メチルホスフィン、エチルホスフィン、プロピルホスフィン、イソプロピルホスフィン、イソブチルホスフィン、フェニルホスフィン等の第一ホスフィン、ジメチルホスフィン、ジエチルホスフィン、ジイソプロピルホスフィン、ジイソアミルホスフィン、ジフェニルホスフィン等の第二ホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン等の第三ホスフィンが挙げられる。 Examples of phosphines include primary phosphines such as methylphosphine, ethylphosphine, propylphosphine, isopropylphosphine, isobutylphosphine, and phenylphosphine; secondary phosphines such as dimethylphosphine, diethylphosphine, diisopropylphosphine, diisoamylphosphine, and diphenylphosphine; and tertiary phosphines such as trimethylphosphine, triethylphosphine, triphenylphosphine, methyldiphenylphosphine, and dimethylphenylphosphine.
上記の式(D-8)の化合物は、R35R36R37S+Y-の構造を有する第3級スルホニウム塩である。R35、R36、及びR37は炭素原子数1乃至18のアルキル基又は炭素原子数6乃至18のアリール基であり、好ましくはR35乃至R37の3つの置換基の内で2つがフェニル基又は置換されたフェニル基であり、例えばフェニル基やトリル基を例示することができ、また残りの1つは炭素原子数1乃至18のアルキル基、、又は炭素原子数6乃至18のアリール基である。また陰イオン(Y-)は、塩素イオン(Cl-)、臭素イオン(Br-)、ヨウ素イオン(I-)等のハロゲン化物イオンや、カルボキシラート(-COO-)、スルホナト(-SO3 -)、アルコラート(-O-)、マレイン酸アニオン、硝酸アニオン等の酸基を挙げることができる。この化合物は市販品として入手することが可能であり、例えばハロゲン化トリn-ブチルスルホニウム、ハロゲン化トリn-プロピルスルホニウム等のハロゲン化トリアルキルスルホニウム、ハロゲン化ジエチルベンジルスルホニウム等のハロゲン化ジアルキルベンジルスルホニウム、ハロゲン化ジフェニルメチルスルホニウム、ハロゲン化ジフェニルエチルスルホニウム等のハロゲン化ジフェニルモノアルキルスルホニウム、ハロゲン化トリフェニルスルホニウム(以上、ハロゲン原子は塩素原子又は臭素原子)、トリn-ブチルスルホニウムカルボキシラート、トリn-プロピルスルホニウムカルボキシラート等のトリアルキルスルホニウムカルボキシラート、ジエチルベンジルスルホニウムカルボキシラート等のジアルキルベンジルスルホニウムカルボキシラート、ジフェニルメチルスルホニウムカルボキシラート、ジフェニルエチルスルホニウムカルボキシラート等のジフェニルモノアルキルスルホニウムカルボキシラート、トリフェニルスルホニウムカルボキシラートが挙げられる。また、ハロゲン化トリフェニルスルホニウム、トリフェニルスルホニウムカルボキシラートが好ましく用いることができる。 The compound of formula (D-8) above is a tertiary sulfonium salt having a structure of R 35 R 36 R 37 S + Y - . R 35 , R 36 , and R 37 are alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms or aryl groups having 6 to 18 carbon atoms, and preferably two of the three substituents of R 35 to R 37 are phenyl groups or substituted phenyl groups, for example, phenyl groups and tolyl groups, and the remaining one is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms. Examples of the anion (Y - ) include halide ions such as chloride ion (Cl - ), bromide ion (Br - ), and iodine ion (I - ), and acid groups such as carboxylate (-COO - ), sulfonate (-SO 3 - ), alcoholate (-O - ), maleic acid anion, and nitrate anion. This compound is commercially available, and examples thereof include trialkylsulfonium halides such as tri-n-butylsulfonium halides and tri-n-propylsulfonium halides, dialkylbenzylsulfonium halides such as diethylbenzylsulfonium halides, diphenylmonoalkylsulfonium halides such as diphenylmethylsulfonium halides and diphenylethylsulfonium halides, triphenylsulfonium halides (wherein the halogen atom is a chlorine atom or a bromine atom), trialkylsulfonium carboxylates such as tri-n-butylsulfonium carboxylate and tri-n-propylsulfonium carboxylate, dialkylbenzylsulfonium carboxylates such as diethylbenzylsulfonium carboxylate, diphenylmonoalkylsulfonium carboxylates such as diphenylmethylsulfonium carboxylate and diphenylethylsulfonium carboxylate, and triphenylsulfonium carboxylate. In addition, triphenylsulfonium halides and triphenylsulfonium carboxylates can be preferably used.
また、本発明では硬化触媒として窒素含有シラン化合物を添加することができる。窒素含有シラン化合物としてはN-(3-トリエトキシシリプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾール等のイミダゾール環含有シラン化合物が挙げられる。 In addition, in the present invention, a nitrogen-containing silane compound can be added as a curing catalyst. Examples of the nitrogen-containing silane compound include imidazole ring-containing silane compounds such as N-(3-triethoxysilylpropyl)-4,5-dihydroimidazole.
硬化触媒が使用される場合、(A)ポリシロキサン100質量部に対して、0.01質量部乃至10質量部、または0.01質量部乃至5質量部、または0.01質量部乃至3質量部である。 When a curing catalyst is used, it is used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, or 0.01 to 5 parts by weight, or 0.01 to 3 parts by weight, per 100 parts by weight of (A) polysiloxane.
<安定化剤>
上記安定化剤は、上記加水分解縮合物の安定化等の目的のために添加され得、その具体
例として、有機酸、水、アルコール、又はそれらの組み合わせを添加することができる。
上記有機酸としては、例えばシュウ酸、マロン酸、メチルマロン酸、コハク酸、マレイン酸、リンゴ酸、酒石酸、フタル酸、クエン酸、グルタル酸、乳酸、サリチル酸等が挙げられる。中でも、シュウ酸、マレイン酸が好ましい。有機酸を添加する場合、その添加量は、上記加水分解縮合物(A)の質量に対して0.1~5.0質量%である。これら有機酸はpH調整剤としても働き得る。
上記水としては、純水、超純水、イオン交換水等を用いることができ、使用する場合、その添加量は、レジスト下層膜形成組成物100質量部に対して1質量部~20質量部とすることができる。
上記アルコールとしては塗布後の加熱により飛散しやすいものが好ましく、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、i-プロパノール、ブタノール等が挙げられる。アルコールを添加する場合、その添加量は、レジスト下層膜形成組成物100質量部に対して1質量部~20質量部とすることができる。
<Stabilizer>
The stabilizer may be added for the purpose of stabilizing the hydrolysis-condensation product, and specific examples thereof include an organic acid, water, an alcohol, or a combination thereof.
Examples of the organic acid include oxalic acid, malonic acid, methylmalonic acid, succinic acid, maleic acid, malic acid, tartaric acid, phthalic acid, citric acid, glutaric acid, lactic acid, and salicylic acid. Among these, oxalic acid and maleic acid are preferred. When an organic acid is added, the amount of the organic acid added is 0.1 to 5.0% by mass based on the mass of the hydrolysis-condensation product (A). These organic acids can also function as pH adjusters.
As the water, pure water, ultrapure water, ion-exchanged water, etc. can be used. When used, the amount of water added can be 1 part by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resist underlayer film-forming composition.
The alcohol is preferably one that is easily dispersed by heating after application, and examples thereof include methanol, ethanol, propanol, i-propanol, butanol, etc. When an alcohol is added, the amount added can be 1 part by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resist underlayer film forming composition.
<有機ポリマー>
上記有機ポリマー化合物は、該レジスト下層膜形成組成物に添加することにより、該組成物から形成される膜(レジスト下層膜)のドライエッチング速度(単位時間当たりの膜厚の減少量)や、また減衰係数や屈折率等を調整することができる。該有機ポリマー化合物としては特に制限はなく、その添加目的に応じて、種々の有機ポリマー(縮重合ポリマー及び付加重合ポリマー)の中から適宜選択される。
その具体例としては、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ポリビニルエーテル、フェノールノボラック、ナフトールノボラック、ポリエーテル、ポリアミド、ポリカーボネート等の付加重合ポリマー及び縮重合ポリマーが挙げられる。
本発明においては、吸光部位として機能するベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、トリアジン環、キノリン環、キノキサリン環等の芳香環や複素芳香環を含む有機ポリマーも、そのような機能が必要な場合には、好適に用い得る。そのような有機ポリマー化合物の具体例としては、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルアクリレート、ナフチルアクリレート、アントリルメタクリレート、アントリルメチルメタクリレート、スチレン、ヒドロキシスチレン、ベンジルビニルエーテル及びN-フェニルマレイミド等の付加重合性モノマーをその構造単位として含む付加重合ポリマーや、フェノールノボラック及びナフトールノボラック等の縮重合ポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。
<Organic Polymer>
The organic polymer compound can be added to the resist underlayer film-forming composition to adjust the dry etching rate (amount of film thickness reduction per unit time) of the film (resist underlayer film) formed from the composition, as well as the attenuation coefficient, refractive index, etc. The organic polymer compound is not particularly limited and is appropriately selected from various organic polymers (condensation polymerization polymers and addition polymerization polymers) depending on the purpose of its addition.
Specific examples thereof include addition polymerization polymers and condensation polymerization polymers such as polyester, polystyrene, polyimide, acrylic polymers, methacrylic polymers, polyvinyl ether, phenol novolac, naphthol novolac, polyether, polyamide, and polycarbonate.
In the present invention, organic polymers containing aromatic rings or heteroaromatic rings such as benzene rings, naphthalene rings, anthracene rings, triazine rings, quinoline rings, and quinoxaline rings that function as light absorbing moieties can also be suitably used when such a function is required. Specific examples of such organic polymer compounds include addition polymerization polymers containing addition polymerizable monomers such as benzyl acrylate, benzyl methacrylate, phenyl acrylate, naphthyl acrylate, anthryl methacrylate, anthryl methyl methacrylate, styrene, hydroxystyrene, benzyl vinyl ether, and N-phenylmaleimide as structural units, and condensation polymerization polymers such as phenol novolac and naphthol novolac, but are not limited to these.
有機ポリマー化合物として付加重合ポリマーが使用される場合、そのポリマー化合物は、単独重合体、共重合体のいずれであってもよい。
付加重合ポリマーの製造には付加重合性モノマーが使用されるが、そのような付加重合性モノマーの具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、アクリルアミド化合物、メタクリルアミド化合物、ビニル化合物、スチレン化合物、マレイミド化合物、マレイン酸無水物、アクリロニトリル等が挙げられるが、これらに限定されない。
When an addition polymerization polymer is used as the organic polymer compound, the polymer compound may be either a homopolymer or a copolymer.
An addition polymerizable monomer is used to produce an addition polymer. Specific examples of such addition polymerizable monomers include, but are not limited to, acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester compounds, methacrylic acid ester compounds, acrylamide compounds, methacrylamide compounds, vinyl compounds, styrene compounds, maleimide compounds, maleic anhydride, and acrylonitrile.
アクリル酸エステル化合物の具体例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ノルマルヘキシルアクリレート、i-プロピルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェニルアクリレート、アントリルメチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート、2,2,2-トリクロロエチルアクリレート、2-ブロモエチルアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、2-メトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、2-メチル-2-アダマンチルアクリレート、5-アクリロイルオキ
シ-6-ヒドロキシノルボルネン-2-カルボキシリック-6-ラクトン、3-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、グリシジルアクリレート等が挙げられるが、これらに限定されない。
Specific examples of the acrylic acid ester compound include, but are not limited to, methyl acrylate, ethyl acrylate, normal hexyl acrylate, i-propyl acrylate, cyclohexyl acrylate, benzyl acrylate, phenyl acrylate, anthryl methyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,2,2-trichloroethyl acrylate, 2-bromoethyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, 2-methyl-2-adamantyl acrylate, 5-acryloyloxy-6-hydroxynorbornene-2-carboxylic-6-lactone, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, and glycidyl acrylate.
メタクリル酸エステル化合物の具体例としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ノルマルヘキシルメタクリレート、i-プロピルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、アントリルメチルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,2-トリクロロエチルメタクリレート、2-ブロモエチルメタクリレート、4-ヒドロキシブチルメタクリレート、2-メトキシエチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、2-メチル-2-アダマンチルメタクリレート、5-メタクリロイルオキシ-6-ヒドロキシノルボルネン-2-カルボキシリック-6-ラクトン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、グリシジルメタクリレート、2-フェニルエチルメタクリレート、ヒドロキシフェニルメタクリレート、ブロモフェニルメタクリレート等が挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of methacrylic acid ester compounds include, but are not limited to, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, normal hexyl methacrylate, i-propyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, phenyl methacrylate, anthryl methyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,2-trichloroethyl methacrylate, 2-bromoethyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, 2-methyl-2-adamantyl methacrylate, 5-methacryloyloxy-6-hydroxynorbornene-2-carboxylic-6-lactone, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, glycidyl methacrylate, 2-phenylethyl methacrylate, hydroxyphenyl methacrylate, and bromophenyl methacrylate.
アクリルアミド化合物の具体例としては、アクリルアミド、N-メチルアクリルアミド、N-エチルアクリルアミド、N-ベンジルアクリルアミド、N-フェニルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N-アントリルアクリルアミド等が挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of acrylamide compounds include, but are not limited to, acrylamide, N-methylacrylamide, N-ethylacrylamide, N-benzylacrylamide, N-phenylacrylamide, N,N-dimethylacrylamide, and N-anthrylacrylamide.
メタクリルアミド化合物の具体例としては、メタクリルアミド、N-メチルメタクリルアミド、N-エチルメタクリルアミド、N-ベンジルメタクリルアミド、N-フェニルメタクリルアミド、N,N-ジメチルメタクリルアミド、N-アントリルアクリルアミド等が挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of methacrylamide compounds include, but are not limited to, methacrylamide, N-methylmethacrylamide, N-ethylmethacrylamide, N-benzylmethacrylamide, N-phenylmethacrylamide, N,N-dimethylmethacrylamide, and N-anthrylacrylamide.
ビニル化合物の具体例としては、ビニルアルコール、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、ビニル酢酸、ビニルトリメトキシシラン、2-クロロエチルビニルエーテル、2-メトキシエチルビニルエーテル、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン等が挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of vinyl compounds include, but are not limited to, vinyl alcohol, 2-hydroxyethyl vinyl ether, methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, vinyl acetate, vinyltrimethoxysilane, 2-chloroethyl vinyl ether, 2-methoxyethyl vinyl ether, vinylnaphthalene, vinylanthracene, and the like.
スチレン化合物の具体例としては、スチレン、ヒドロキシスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、メトキシスチレン、シアノスチレン、アセチルスチレン等が挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of styrene compounds include, but are not limited to, styrene, hydroxystyrene, chlorostyrene, bromostyrene, methoxystyrene, cyanostyrene, and acetylstyrene.
マレイミド化合物としては、マレイミド、N-メチルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-ベンジルマレイミド、N-ヒドロキシエチルマレイミド等が挙げられるが、これらに限定されない。 Examples of maleimide compounds include, but are not limited to, maleimide, N-methylmaleimide, N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, N-benzylmaleimide, and N-hydroxyethylmaleimide.
ポリマーとして縮重合ポリマーが使用される場合、そのようなポリマーとしては、例えば、グリコール化合物とジカルボン酸化合物との縮重合ポリマーが挙げられる。グリコール化合物としてはジエチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ブチレングリコール等が挙げられる。ジカルボン酸化合物としては、コハク酸、アジピン酸、テレフタル酸、無水マレイン酸等が挙げられる。また、例えば、ポリピロメリットイミド、ポリ(p-フェニレンテレフタルアミド)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアミド、ポリイミドが挙げられるが、これらに限定されない。
有機ポリマー化合物がヒドロキシ基を含む場合は、このヒドロキシ基は、加水分解縮合
物等と架橋反応をし得る。
When a condensation polymerization polymer is used as the polymer, such a polymer may be, for example, a condensation polymerization polymer of a glycol compound and a dicarboxylic acid compound. Examples of glycol compounds include diethylene glycol, hexamethylene glycol, butylene glycol, etc. Examples of dicarboxylic acid compounds include succinic acid, adipic acid, terephthalic acid, maleic anhydride, etc. Examples of polyesters, polyamides, and polyimides such as polypyromellitimide, poly(p-phenylene terephthalamide), polybutylene terephthalate, and polyethylene terephthalate, but are not limited to these.
When the organic polymer compound contains a hydroxy group, this hydroxy group can undergo a crosslinking reaction with a hydrolysis condensation product or the like.
上記有機ポリマー化合物の重量平均分子量は、通常1,000~1,000,000でとすることができる。有機ポリマー化合物を配合する場合、ポリマーとしての機能の効果を十分に得つつ、組成物中での析出を抑制する観点から、その重量平均分子量を例えば3,000~300,000、又は5,000~300,000、あるいは10,000~200,000などとすることができる。
このような有機ポリマー化合物は、1種単独で使用してもよいし、2種以上組み合わせて用いることができる。
The weight average molecular weight of the organic polymer compound can usually be 1,000 to 1,000,000. When an organic polymer compound is blended, from the viewpoint of suppressing precipitation in the composition while fully obtaining the effect of its function as a polymer, the weight average molecular weight can be, for example, 3,000 to 300,000, or 5,000 to 300,000, or 10,000 to 200,000.
Such organic polymer compounds may be used alone or in combination of two or more.
上記レジスト下層膜形成組成物が有機ポリマー化合物を含む場合、その含有量は、その有機ポリマー化合物の機能等を考慮して適宜定まるため一概に規定できないが、通常、上記加水分解縮合物(A)の質量に対して、1~200質量%の範囲とすることができ、組成物中での析出を抑制する観点等から、例えば100質量%以下、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下とすることができ、その効果を十分に得る観点等から、例えば5質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは30質量%以上とすることができる。 When the resist underlayer film forming composition contains an organic polymer compound, its content cannot be generally defined because it is appropriately determined in consideration of the function of the organic polymer compound, but it can usually be in the range of 1 to 200% by mass relative to the mass of the hydrolysis condensate (A). From the viewpoint of suppressing precipitation in the composition, it can be, for example, 100% by mass or less, preferably 50% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less, and from the viewpoint of fully obtaining the effect, it can be, for example, 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more.
<界面活性剤>
界面活性剤は、上記レジスト下層膜形成組成物を基板に塗布した際に、ピンホール、ストレーション等の発生を抑制するのに有効である。上記界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、UV硬化型界面活性剤等が挙げられる。より具体的には、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、商品名エフトップ(登録商標)EF301、EF303、EF352(三菱マテリアル電子化成(株)(旧(株)トーケムプロダクツ)製)、商品名メガファック(登録商標)F171、F173、R-08、R-30、R-30N、R-40LM(DIC(株)製)、フロラードFC430、FC431(スリーエムジャパン(株)製)、商品名アサヒガード(登録商標)AG710(AGC(株)製)、サーフロン(登録商標)S-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(AGCセイミケミカル(株)製)等のフッ素系界面活性剤、及びオルガノシロキサンポリマ-KP341(信越化学工業(株)製)等を挙げることができるが、これらに限定されない。
界面活性剤は、1種単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
<Surfactant>
The surfactant is effective in suppressing the occurrence of pinholes, striations, etc., when the resist underlayer film forming composition is applied to a substrate. Examples of the surfactant include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, silicon surfactants, fluorine surfactants, UV-curable surfactants, etc. More specifically, for example, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, and polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene alkylaryl ethers such as polyoxyethylene octylphenol ether and polyoxyethylene nonylphenol ether, polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymers, sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, and sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, and polyoxyethylene sorbitan tristearate, ... Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as oleate and polyoxyethylene sorbitan tristearate, trade names EFTOP (registered trademark) EF301, EF303, EF352 (manufactured by Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co., Ltd. (formerly Tochem Products Co., Ltd.)), trade names MEGAFAC (registered trademark) F171, F173, R-08, R-30, R-30N, R-40LM (manufactured by DIC Corporation), and Fluorad F Examples of suitable surfactants include, but are not limited to, fluorine-based surfactants such as C430, FC431 (manufactured by 3M Japan Ltd.), trade name Asahi Guard (registered trademark) AG710 (manufactured by AGC Corporation), Surflon (registered trademark) S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, and SC106 (manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.), and organosiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
The surfactants can be used alone or in combination of two or more.
上記レジスト下層膜形成組成物が界面活性剤を含む場合、その含有量は、上記加水分解縮合物(A)の質量に対して、0.0001~5質量%の範囲とすることができ、又は0.01~1質量%、又は0.01~1質量%とすることができる。 When the resist underlayer film forming composition contains a surfactant, the content thereof can be in the range of 0.0001 to 5% by mass, or 0.01 to 1% by mass, or 0.01 to 1% by mass, relative to the mass of the hydrolysis condensate (A).
<レオロジー調整剤>
上記レオロジー調整剤は、主にレジスト下層膜形成組成物の流動性を向上させ、特にベ
ーキング工程において、形成される膜の膜厚均一性の向上や、ホール内部への組成物の充填性を高める目的で添加される。具体例としては、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジi-ブチルフタレート、ジヘキシルフタレート、ブチルi-デシルフタレート等のフタル酸誘導体、ジノルマルブチルアジペート、ジ-i-ブチルアジペート、ジ-i-オクチルアジペート、オクチルデシルアジペート等のアジピン酸誘導体、ジノルマルブチルマレート、ジエチルマレート、ジノニルマレート等のマレイン酸誘導体、メチルオレート、ブチルオレート、テトラヒドロフルフリルオレート等のオレイン酸誘導体、またはノルマルブチルステアレート、グリセリルステアレート等のステアリン酸誘導体等を挙げることができる。
これらのレオロジー調整剤が使用される場合、その添加量は、上記レジスト下層膜形成組成物の全固形分に対して通常30質量%未満の割合である。
<Rheology Modifier>
The rheology control agent is added mainly for the purpose of improving the fluidity of the resist underlayer film forming composition, and improving the film thickness uniformity of the film formed, particularly in the baking step, and enhancing the filling property of the composition into the inside of the hole.Specific examples include phthalic acid derivatives such as dimethyl phthalate, diethyl phthalate, di-i-butyl phthalate, dihexyl phthalate, and butyl i-decyl phthalate, adipic acid derivatives such as di-n-butyl adipate, di-i-butyl adipate, di-i-octyl adipate, and octyl decyl adipate, maleic acid derivatives such as di-n-butyl maleate, diethyl maleate, and dinonyl maleate, oleic acid derivatives such as methyl oleate, butyl oleate, and tetrahydrofurfuryl oleate, and stearic acid derivatives such as normal butyl stearate and glyceryl stearate.
When these rheology control agents are used, the amount added is usually less than 30 mass % based on the total solid content of the resist underlayer film forming composition.
<接着補助剤>
上記接着補助剤は、主に基板あるいはレジストと、当該レジスト下層膜形成組成物から形成される膜(レジスト下層膜)との密着性を向上させ、特に現像においてレジストの剥離を抑制・防止する目的で添加される。具体例としては、トリメチルクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、メチルジフェニルクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン等のクロロシラン類、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン、N,N’-ビス(トリメチルシリル)ウレア、ジメチルトリメチルシリルアミン、トリメチルシリルイミダゾール等のシラザン類、ビニルトリクロロシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のその他のシラン類、ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、インダゾール、イミダゾール、2-メルカプトベンズイミダゾール、2ーメルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾール、ウラゾール、チオウラシル、メルカプトイミダゾール、メルカプトピリミジン等の複素環式化合物や、1,1-ジメチルウレア、1,3-ジメチルウレア等の尿素、またはチオ尿素化合物を挙げることができる。
これらの接着補助剤が使用される場合、その添加量は、上記レジスト下層膜形成組成物の全固形分に対して通常5質量%未満、好ましくは2質量%未満の割合である。
<Adhesive assistant agent>
The adhesion promoter is added mainly for the purpose of improving the adhesion between the substrate or resist and the film (resist underlayer film) formed from the resist underlayer film-forming composition, and particularly for the purpose of suppressing or preventing peeling of the resist during development. Specific examples include chlorosilanes such as trimethylchlorosilane, dimethylvinylchlorosilane, methyldiphenylchlorosilane, and chloromethyldimethylchlorosilane, alkoxysilanes such as trimethylmethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyldimethoxysilane, dimethylvinylethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, and phenyltriethoxysilane, silazanes such as hexamethyldisilazane, N,N'-bis(trimethylsilyl)urea, dimethyltrimethylsilylamine, and trimethylsilylimidazole, and vinyltrichlorosilane. , other silanes such as γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, etc.; heterocyclic compounds such as benzotriazole, benzimidazole, indazole, imidazole, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole, urazole, thiouracil, mercaptoimidazole, mercaptopyrimidine, etc.; and ureas such as 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, etc., or thiourea compounds.
When these adhesion aids are used, the amount added is usually less than 5 mass %, and preferably less than 2 mass %, based on the total solid content of the resist underlayer film-forming composition.
<pH調整剤>
また、pH調整剤として、前述の<安定化剤>として挙げた有機酸などのカルボン酸基を1又は2以上有する酸の他、ビスフェノールS、又はビスフェノールS誘導体を添加することができる。ビスフェノールS、又はビスフェノールS誘導体は、上記加水分解縮合物(A)100質量部に対して、0.01~20質量部、又は0.01~10質量部、又は0.01~5質量部である。
<pH Adjuster>
In addition to the acids having one or more carboxylic acid groups such as the organic acids listed above as the <stabilizers>, bisphenol S or bisphenol S derivatives can be added as pH adjusters. The amount of bisphenol S or bisphenol S derivative is 0.01 to 20 parts by mass, 0.01 to 10 parts by mass, or 0.01 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the hydrolysis-condensation product (A).
以下、ビスフェノールSやビスフェノールS誘導体の具体例を挙げるが、これらに限定されない。
上述したように、本発明は、上述のレジスト下層膜形成組成物を塗布し塗布膜を得、これを紫外線で硬化させる工程を含む、シリコン含有レジスト下層膜の製造方法であって、該シリコン含有レジスト下層膜は、酸素ガスによるドライエッチング処理後に、硫酸過酸化水素水溶液によって除去可能である。
以下、上記レジスト下層膜形成組成物を用いたレジスト下層膜の製造方法の具体例について、例えば半導体装置においてレジスト下層膜が適用される際の前後の工程や、製造後のレジスト下層膜の湿式除去と合わせて説明する。
As described above, the present invention provides a method for producing a silicon-containing resist underlayer film, comprising the steps of applying the resist underlayer film-forming composition described above to obtain a coating film and curing the coating film with ultraviolet light, and the silicon-containing resist underlayer film is removable with an aqueous sulfuric acid/hydrogen peroxide solution after a dry etching treatment with oxygen gas.
Hereinafter, specific examples of the method for producing a resist underlayer film using the resist underlayer film forming composition will be described in conjunction with, for example, steps before and after the application of the resist underlayer film to a semiconductor device, and wet removal of the resist underlayer film after production.
精密集積回路素子の製造に使用される基板〔例えば、酸化珪素膜、窒化珪素膜又は酸化窒化珪素膜で被覆されたシリコンウェハー等の半導体基板、窒化珪素基板、石英基板、ガラス基板(無アルカリガラス、低アルカリガラス、結晶化ガラスを含む。)、ITO(イ
ンジウムスズ酸化物)膜やIZO(インジウム亜鉛酸化物)膜が形成されたガラス基板、プラスチック(ポリイミド、PET等)基板、低誘電率材料(low-k材料)被覆基板、フレキシブル基板等〕の上に、スピナー、コーター等の適当な塗布方法により、上記レジスト下層膜形成組成物を塗布し、必要があれば溶媒を除去し、塗布膜を得る。溶媒の除去は、減圧又は加熱すること行うことができる。加熱の条件は、溶媒を除去でき、且つ、より温和な条件が好ましく、このような条件を採用することで、優れた湿式除去性を再現性よく実現できる。加熱条件は、溶媒の沸点、固形分の反応性、固形分の濃度、所望の膜厚等を考慮して、通常、加熱温度30~140℃、加熱時間5秒~2分間の範囲から適宜決定される。
上記塗布膜を露光して、レジスト下層膜を形成する。以下、本明細書において、レジスト下層膜とは、上記レジスト下層膜形成組成物より形成される膜をいう。
The resist underlayer film-forming composition is applied onto a substrate used in the manufacture of precision integrated circuit elements (e.g., a semiconductor substrate such as a silicon wafer coated with a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film, a silicon nitride substrate, a quartz substrate, a glass substrate (including alkali-free glass, low-alkali glass, and crystallized glass), a glass substrate on which an ITO (indium tin oxide) film or an IZO (indium zinc oxide) film is formed, a plastic (polyimide, PET, etc.) substrate, a substrate coated with a low dielectric constant material (low-k material), a flexible substrate, etc.) by a suitable application method such as a spinner or coater, and the solvent is removed as necessary to obtain a coating film. The solvent can be removed by reducing pressure or heating. Heating conditions that can remove the solvent and are milder are preferable, and by adopting such conditions, excellent wet removability can be realized with good reproducibility. The heating conditions are appropriately determined, taking into consideration the boiling point of the solvent, the reactivity of the solids, the concentration of the solids, the desired film thickness, etc., usually within the ranges of a heating temperature of 30 to 140° C. and a heating time of 5 seconds to 2 minutes.
The coating film is exposed to light to form a resist underlayer film. Hereinafter, in this specification, the term "resist underlayer film" refers to a film formed from the resist underlayer film-forming composition.
次に、得られた塗布膜を露光する。
露光には紫外線光(波長10nm乃至400nm)を用いることができ、波長が150nm乃至330nm、好ましくは150nm乃至248nmの光を使用し得、例えばKrFエキシマレーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)、Xeエキシマレーザー(波長172nm)、及びF2エキシマレーザー(波長157nm)等を使用することができる。中でも、波長172nm光の使用が好ましい。
また露光光量は10mJ/cm2乃至3000mJ/cm2とすることができる。
上記露光工程は、酸素及び/又は水蒸気(水)が存在する不活性ガス雰囲気下で露光を行ってもよい。不活性ガスとしては特に窒素ガスが好ましく用いることができる。
Next, the resulting coating film is exposed to light.
For the exposure, ultraviolet light (wavelength 10 nm to 400 nm) can be used, and light having a wavelength of 150 nm to 330 nm, preferably 150 nm to 248 nm can be used, such as KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), Xe excimer laser (wavelength 172 nm), and F2 excimer laser (wavelength 157 nm), etc. Among them, the use of light having a wavelength of 172 nm is preferred.
The exposure light amount can be set to 10 mJ/cm 2 to 3000 mJ/cm 2 .
The exposure step may be carried out in an inert gas atmosphere in which oxygen and/or water vapor (water) is present. As the inert gas, nitrogen gas is particularly preferred.
ここで形成されるレジスト下層膜の膜厚としては、例えば、10nm~1,000nmであり、又は20nm~500nmであり、又は50nm~300nmであり、又は100nm~200nm、または10nm~100nmである。 The thickness of the resist underlayer film formed here is, for example, 10 nm to 1,000 nm, or 20 nm to 500 nm, or 50 nm to 300 nm, or 100 nm to 200 nm, or 10 nm to 100 nm.
なお、後述するように、紫外線照射により光硬化させたレジスト下層膜は、酸素ガスによりドライエッチング処理される。ドライエッチング処理後のレジスト下層膜は、後述するように、硫酸過酸化水素水溶液により除去可能である。 As described below, the resist underlayer film photocured by ultraviolet irradiation is dry etched with oxygen gas. After the dry etching process, the resist underlayer film can be removed with an aqueous solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, as described below.
なお、上記基板上に有機下層膜を形成した後、この上に上記レジスト下層膜を形成した態様とすることもでき、本発明にあっては有機下層膜を設けた態様であることが好ましい。以下、有機下層膜を設けた態様として、レジスト下層膜形成工程後の工程も含め説明する。
ここで使用する有機下層膜としては、特に制限はなく、これまでリソグラフィープロセスにおいて慣用されているものの中から任意に選択して使用することができる。
基板上に、有機下層膜、その上にレジスト下層膜、さらにその上に後述するレジスト膜を設けた態様とすることにより、フォトレジスト膜のパターン幅が狭くなり、パターン倒れを防ぐ為にフォトレジスト膜を薄く被覆した場合でも、後述する適切なエッチングガスを選択することにより基板の加工が可能になる。
例えば、フォトレジスト膜に対して十分に早いエッチング速度を有するフッ素系ガスをエッチングガスとして用いてレジスト下層膜の加工が可能であり、当該レジスト下層膜に対して十分に早いエッチング速度を有する酸素系ガスをエッチングガスとして用いて、有機下層膜の加工が可能であり、更に有機下層膜に対して十分に早いエッチング速度を有するフッ素系ガスをエッチングガスとして用いて、基板の加工を行うことができる。
In addition, the resist underlayer film may be formed on the organic underlayer film formed on the substrate, and the present invention preferably has an organic underlayer film formed thereon. Hereinafter, the embodiment in which the organic underlayer film is formed will be described, including the steps following the resist underlayer film forming step.
The organic underlayer film used here is not particularly limited, and any film that has been conventionally used in the lithography process can be selected and used.
By providing an organic underlayer film on a substrate, a resist underlayer film thereon, and a resist film, which will be described later, on top of that, the pattern width of the photoresist film becomes narrower. Even if the photoresist film is thinly coated to prevent pattern collapse, the substrate can be processed by selecting an appropriate etching gas, which will be described later.
For example, a resist underlayer film can be processed by using, as an etching gas, a fluorine-based gas having a sufficiently fast etching rate for a photoresist film, and an organic underlayer film can be processed by using, as an etching gas, an oxygen-based gas having a sufficiently fast etching rate for the resist underlayer film, and further, a substrate can be processed by using, as an etching gas, a fluorine-based gas having a sufficiently fast etching rate for the organic underlayer film.
次いで、上記レジスト下層膜の上に、例えばフォトレジストの層(レジスト膜)が形成される。レジスト膜の形成は周知の方法にて、すなわち、レジスト下層膜の上に、レジスト組成物(例えばフォトレジスト)を塗布し焼成することによって行なうことができる。
レジスト膜の膜厚は、例えば10nm~10,000nmであり、又は100nm~2
,000nmであり、又は200nm~1,000nmであり、又は30nm~200nmである。
Next, for example, a photoresist layer (resist film) is formed on the resist underlayer film. The resist film can be formed by a known method, that is, by applying a resist composition (for example, a photoresist) on the resist underlayer film and baking it.
The thickness of the resist film is, for example, 10 nm to 10,000 nm, or 100 nm to 2
,000 nm, or 200 nm to 1,000 nm, or 30 nm to 200 nm.
上記レジスト下層膜上に形成されるレジスト膜に使用されるフォトレジスト材料としては、露光に使用される光(例えば、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー等)に感光するものであれば特に限定はされず、ネガ型フォトレジスト材料及びポジ型フォトレジスト材料のいずれも使用できる。例えば、ノボラック樹脂と1,2-ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルとからなるポジ型フォトレジスト材料、酸により分解してアルカリ溶解速度を上昇させる基を有するバインダーと光酸発生剤からなる化学増幅型フォトレジスト材料、酸により分解してフォトレジスト材料のアルカリ溶解速度を上昇させる低分子化合物とアルカリ可溶性バインダーと光酸発生剤とからなる化学増幅型フォトレジスト材料、及び酸により分解してアルカリ溶解速度を上昇させる基を有するバインダーと酸により分解してフォトレジスト材料のアルカリ溶解速度を上昇させる低分子化合物と光酸発生剤からなる化学増幅型フォトレジスト材料等がある。
市販品として入手可能な具体例としては、シプレー社製商品名APEX-E、住友化学(株)製商品名PAR710、JSR(株)製;商品名AR2772JN、及び信越化学工業(株)製商品名SEPR430等が挙げられるが、これらに限定されない。また、例えば、Proc.SPIE,Vol.3999,330-334(2000)、Proc.SPIE,Vol.3999,357-364(2000)、やProc.SPIE,Vol.3999,365-374(2000)に記載されているような、含フッ素原子ポリマー系フォトレジスト材料を挙げることができる。
The photoresist material used in the resist film formed on the resist underlayer film is not particularly limited as long as it is sensitive to the light used for exposure (e.g., KrF excimer laser, ArF excimer laser, etc.), and both negative photoresist materials and positive photoresist materials can be used. For example, there are positive photoresist materials consisting of novolac resin and 1,2-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester, chemically amplified photoresist materials consisting of a binder having a group that decomposes with acid to increase the alkaline dissolution rate and a photoacid generator, chemically amplified photoresist materials consisting of a low molecular compound that decomposes with acid to increase the alkaline dissolution rate of the photoresist material, an alkali-soluble binder, and a photoacid generator, and chemically amplified photoresist materials consisting of a binder having a group that decomposes with acid to increase the alkaline dissolution rate, a low molecular compound that decomposes with acid to increase the alkaline dissolution rate of the photoresist material, and a photoacid generator.
Specific examples of commercially available products include, but are not limited to, APEX-E (trade name) manufactured by Shipley, PAR710 (trade name) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., AR2772JN (trade name) manufactured by JSR Corporation, and SEPR430 (trade name) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. In addition, examples of fluorine-containing polymer photoresist materials include those described in Proc. SPIE, Vol. 3999, 330-334 (2000), Proc. SPIE, Vol. 3999, 357-364 (2000), and Proc. SPIE, Vol. 3999, 365-374 (2000).
また、上記レジスト下層膜上に形成されるレジスト膜には、フォトレジスト膜に替えて電子線リソグラフィー用レジスト膜(電子線レジスト膜とも称する)、又はEUVリソグラフィー用レジスト膜(EUVレジスト膜とも称する)を用いることができる。
上記電子線レジスト材料としては、ネガ型材料、ポジ型材料いずれも使用できる。その具体例としては、酸発生剤と酸により分解してアルカリ溶解速度を変化させる基を有するバインダーからなる化学増幅型レジスト材料、アルカリ可溶性バインダーと酸発生剤と酸により分解してレジスト材料のアルカリ溶解速度を変化させる低分子化合物からなる化学増幅型レジスト材料、酸発生剤と酸により分解してアルカリ溶解速度を変化させる基を有するバインダーと酸により分解してレジスト材料のアルカリ溶解速度を変化させる低分子化合物からなる化学増幅型レジスト材料、電子線によって分解してアルカリ溶解速度を変化させる基を有するバインダーからなる非化学増幅型レジスト材料、電子線によって切断されアルカリ溶解速度を変化させる部位を有するバインダーからなる非化学増幅型レジスト材料などがある。これらの電子線レジスト材料を用いた場合も、照射源を電子線としてフォトレジスト材料を用いた場合と同様にレジスト膜のパターンを形成することができる。
また上記EUVレジスト材料としては、メタクリレート樹脂系レジスト材料を用いることができる。
In addition, for the resist film formed on the resist underlayer film, a resist film for electron beam lithography (also referred to as an electron beam resist film) or a resist film for EUV lithography (also referred to as an EUV resist film) can be used instead of a photoresist film.
As the electron beam resist material, either a negative material or a positive material can be used. Specific examples thereof include a chemically amplified resist material consisting of an acid generator and a binder having a group that decomposes with an acid to change the alkaline dissolution rate, a chemically amplified resist material consisting of an alkali-soluble binder, an acid generator, and a low molecular weight compound that decomposes with an acid to change the alkaline dissolution rate of the resist material, a chemically amplified resist material consisting of an acid generator, a binder having a group that decomposes with an acid to change the alkaline dissolution rate, and a low molecular weight compound that decomposes with an acid to change the alkaline dissolution rate of the resist material, a non-chemically amplified resist material consisting of a binder having a group that decomposes with an electron beam to change the alkaline dissolution rate, and a non-chemically amplified resist material consisting of a binder having a site that is cut by an electron beam to change the alkaline dissolution rate. When these electron beam resist materials are used, a resist film pattern can be formed in the same way as when a photoresist material is used with an electron beam as the irradiation source.
As the EUV resist material, a methacrylate resin-based resist material can be used.
次に、レジスト下層膜の上層に形成されたレジスト膜に対して、所定のマスク(レクチル)を通して露光を行う。露光には、KrFエキシマレーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)、F2エキシマレーザー(波長157nm)、EUV(波長13.5nm)、電子線等を使用することができる。
露光後、必要に応じて露光後加熱(post exposure bake)を行なうこともできる。露光後加熱は、加熱温度70℃~150℃、加熱時間0.3分間~10分間から適宜選択された条件で行われる。
Next, the resist film formed on the upper layer of the resist underlayer film is exposed through a predetermined mask (reticle). For the exposure, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), an ArF excimer laser (wavelength 193 nm), an F2 excimer laser (wavelength 157 nm), an EUV (wavelength 13.5 nm), an electron beam, or the like can be used.
After the exposure, a post-exposure bake may be carried out as necessary, at a heating temperature of 70° C. to 150° C. for a heating time of 0.3 to 10 minutes.
次いで、現像液(例えばアルカリ現像液)によって現像が行なわれる。これにより、例えばポジ型フォトレジスト膜が使用された場合は、露光された部分のフォトレジスト膜が
除去され、フォトレジスト膜のパターンが形成される。
現像液(アルカリ現像液)としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、コリンなどの水酸化四級アンモニウムの水溶液、エタノールアミン、プロピルアミン、エチレンジアミンなどのアミン水溶液等のアルカリ性水溶液(アルカリ現像液)等を例として挙げることができる。さらに、これらの現像液に界面活性剤などを加えることもできる。現像の条件としては、温度5~50℃、時間10秒~600秒から適宜選択される。
Next, development is carried out with a developer (e.g., an alkaline developer), whereby, when a positive photoresist film is used, the photoresist film in the exposed portion is removed, and a photoresist film pattern is formed.
Examples of the developer (alkaline developer) include an aqueous solution of an alkali metal hydroxide such as potassium hydroxide or sodium hydroxide, an aqueous solution of a quaternary ammonium hydroxide such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide or choline, and an aqueous solution of an amine such as ethanolamine, propylamine or ethylenediamine. Furthermore, a surfactant or the like can be added to these developers. The development conditions are appropriately selected from a temperature of 5 to 50° C. and a time of 10 to 600 seconds.
また本発明では、現像液として有機溶剤を用いることができ、露光後に現像液(溶剤)によって現像が行なわれる。これにより、例えばポジ型フォトレジスト膜が使用された場合は、露光されない部分のフォトレジスト膜が除去され、フォトレジスト膜のパターンが形成される。
現像液(有機溶剤)としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、2-メトキシブチルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、4-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3-エチル-3-メトキシブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、2-エトキシブチルアセテート、4-エトキシブチルアセテート、4-プロポキシブチルアセテート、2-メトキシペンチルアセテート、3-メトキシペンチルアセテート、4-メトキシペンチルアセテート、2-メチル-3-メトキシペンチルアセテート、3-メチル-3-メトキシペンチルアセテート、3-メチル-4-メトキシペンチルアセテート、4-メチル-4-メトキシペンチルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸ブチル、ギ酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、炭酸エチル、炭酸プロピル、炭酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、ピルビン酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、2-ヒドロキシプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル、メチル-3-メトキシプロピオネート、エチル-3-メトキシプロピオネート、エチル-3-エトキシプロピオネート、プロピル-3-メトキシプロピオネート等を例として挙げることができる。さらに、これらの現像液に界面活性剤などを加えることもできる。現像の条件としては、温度は5℃~50℃、時間は10秒~600秒から適宜選択される。
In the present invention, an organic solvent can be used as a developer, and development is carried out with the developer (solvent) after exposure. In this way, when a positive photoresist film is used, the photoresist film in the unexposed portion is removed, and a photoresist film pattern is formed.
Examples of the developer (organic solvent) include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, amyl acetate, isoamyl acetate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monopropyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monophenyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monopropyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monophenyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, 2-methoxybutyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 4-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-ethyl-3-methoxybutyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, 2-ethoxybutyl acetate, 4-ethoxybutyl acetate, 4-propoxybutyl acetate, 2-methoxypentyl acetate, 3-methoxypentyl acetate, 4-methoxypentyl acetate, 2-methyl-3-methoxypentyl acetate, 3-methyl-3-methoxypentyl acetate, 3-methyl-4-methoxypentyl acetate, 4-methyl-4-methoxypentyl acetate, propylene glycol diacetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate Examples of the developing solution include ethyl, propyl lactate, ethyl carbonate, propyl carbonate, butyl carbonate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, butyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, isopropyl propionate, methyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxypropionate, methyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-ethoxypropionate, and propyl-3-methoxypropionate. Furthermore, a surfactant or the like can be added to these developing solutions. The development conditions are appropriately selected from a temperature of 5° C. to 50° C. and a development time of 10 seconds to 600 seconds.
このようにして形成されたフォトレジスト膜(上層)のパターンを保護膜としてレジスト下層膜(中間層)の除去を行い、次いでパターン化されたフォトレジスト膜とパターン化されたレジスト下層膜(中間層)からなる膜を保護膜として、有機下層膜(下層)の除去を行い、有機下層膜が除去された部分の基板に対して、イオン(不純物)注入等の加工を行い、その後レジスト下層膜の除去が行われる。 The pattern of the photoresist film (upper layer) thus formed is used as a protective film to remove the resist underlayer film (middle layer), then the film consisting of the patterned photoresist film and the patterned resist underlayer film (middle layer) is used as a protective film to remove the organic underlayer film (lower layer), and the substrate in the portion from which the organic underlayer film has been removed is subjected to processing such as ion (impurity) implantation, after which the resist underlayer film is removed.
レジスト膜(上層)のパターンを保護膜として行われるレジスト下層膜(中間層)の除去はドライエッチングによって行われ、テトラフルオロメタン(CF4)、パーフルオロシクロブタン(C4F8)、パーフルオロプロパン(C3F8)、トリフルオロメタン、
一酸化炭素、アルゴン、酸素、窒素、六フッ化硫黄、ジフルオロメタン、三フッ化窒素、三フッ化塩素、塩素、トリクロロボラン及びジクロロボラン等のガスを使用することができる。
なおレジスト下層膜のドライエッチングには、ハロゲン系ガスを使用することが好ましい。ハロゲン系ガスによるドライエッチングでは、基本的に有機物質からなるレジスト膜(フォトレジスト膜)は除去されにくい。それに対し、ケイ素原子を多く含むシリコン含有レジスト下層膜はハロゲン系ガスによって速やかに除去される。そのため、該レジスト下層膜のドライエッチングに伴うフォトレジスト膜の膜厚の減少を抑えることができる。そして、その結果、フォトレジスト膜を薄膜で使用することが可能となる。従って、レジスト下層膜のドライエッチングはフッ素系ガスによることが好ましく、フッ素系ガスとしては、例えば、テトラフルオロメタン(CF4)、パーフルオロシクロブタン(C4F8)、パーフルオロプロパン(C3F8)、トリフルオロメタン、ジフルオロメタン(CH2F2)等が挙げられるが、これらに限定されない。
The resist underlayer film ( middle layer) is removed by dry etching using the pattern of the resist film ( upper layer ) as a protective film.
Gases such as carbon monoxide, argon, oxygen, nitrogen, sulfur hexafluoride, difluoromethane, nitrogen trifluoride, chlorine trifluoride, chlorine, trichloroborane, and dichloroborane can be used.
It is preferable to use a halogen-based gas for dry etching of the resist underlayer film. In dry etching with a halogen-based gas, a resist film (photoresist film) made of an organic material is basically difficult to remove. In contrast, a silicon-containing resist underlayer film containing a large amount of silicon atoms is quickly removed by a halogen-based gas. Therefore, the decrease in the thickness of the photoresist film caused by dry etching of the resist underlayer film can be suppressed. As a result, the photoresist film can be used as a thin film. Therefore, it is preferable to use a fluorine-based gas for dry etching of the resist underlayer film, and examples of the fluorine-based gas include, but are not limited to, tetrafluoromethane (CF 4 ), perfluorocyclobutane (C 4 F 8 ), perfluoropropane (C 3 F 8 ), trifluoromethane, difluoromethane (CH 2 F 2 ), etc.
基板とレジスト下層膜の間に有機下層膜を有している場合、次いでパターン化されたレジスト膜(上層)とパターン化されたレジスト下層膜(中間層)からなる膜を保護膜として行われる有機下層膜(下層)の除去は、酸素系ガス(酸素ガス、酸素/硫化カルボニル(COS)混合ガス等)によるドライエッチングによって行なわれることが好ましい。これは、ケイ素原子を多く含む上記レジスト下層膜は、酸素系ガスによるドライエッチングでは除去されにくいことによる。 When an organic underlayer film is present between the substrate and the resist underlayer film, the organic underlayer film (lower layer) is then removed using the patterned resist film (upper layer) and the patterned resist underlayer film (middle layer) as a protective film, and is preferably removed by dry etching with an oxygen-based gas (oxygen gas, oxygen/carbonyl sulfide (COS) mixed gas, etc.). This is because the resist underlayer film contains a large amount of silicon atoms and is difficult to remove by dry etching with an oxygen-based gas.
続いて、(半導体)基板の加工としてイオン注入が行うことができる。
イオン注入は、例えば、公知のイオン注入装置又はイオンドーピング装置を用い、不純物イオンを上記基板に注入することにより行われる。イオン注入の条件は、例えば加速電圧:500eV乃至10MeV、ドーズ量:1×1010/cm2乃至1×1018/cm2の範囲から適当な条件が選択される。
Subsequently, ion implantation can be performed as processing of the (semiconductor) substrate.
The ion implantation is performed by, for example, using a known ion implantation device or ion doping device to inject impurity ions into the substrate. The ion implantation conditions are appropriately selected from the following ranges: acceleration voltage: 500 eV to 10 MeV, dose: 1×10 10 /cm 2 to 1×10 18 /cm 2 .
最後にレジスト下層膜の除去が行われる。一般に、レジスト下層膜の除去は、ドライエッチングやウェットエッチングが行われる。
レジスト下層膜(中間層)のドライエッチングは、例えばフッ素系ガスにより実施され、例えばテトラフルオロメタン(CF4)、パーフルオロシクロブタン(C4F8)、パーフルオロプロパン(C3F8)、トリフルオロメタン、及びジフルオロメタン(CH2F2)等が挙げられる。
また、レジスト下層膜(中間層)のウェットエッチングは、例えば希フッ酸、バッファードフッ酸、塩酸と過酸化水素を含む水溶液(SC-2薬液)、硫酸と過酸化水素を含む水溶液(硫酸過酸化水素水溶液)(SPM薬液)、弗酸と過酸化水素を含む水溶液(FPM薬液)や、アンモニアと過酸化水素を含む水溶液(SC-1薬液)等の薬液により実施される。
SPM薬液の硫酸と過酸化水素との比は、例えば、硫酸/過酸化水素=85~95wt%/1~10wt%である。
Finally, the resist underlayer film is removed, which is generally performed by dry etching or wet etching.
Dry etching of the resist underlayer film (intermediate layer) is carried out, for example, with a fluorine-based gas, such as tetrafluoromethane (CF 4 ), perfluorocyclobutane (C 4 F 8 ), perfluoropropane (C 3 F 8 ), trifluoromethane, and difluoromethane (CH 2 F 2 ).
In addition, the wet etching of the resist underlayer film (intermediate layer) is performed using a chemical solution such as dilute hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid, an aqueous solution containing hydrochloric acid and hydrogen peroxide (SC-2 chemical solution), an aqueous solution containing sulfuric acid and hydrogen peroxide (sulfuric acid-hydrogen peroxide aqueous solution) (SPM chemical solution), an aqueous solution containing hydrofluoric acid and hydrogen peroxide (FPM chemical solution), or an aqueous solution containing ammonia and hydrogen peroxide (SC-1 chemical solution).
The ratio of sulfuric acid to hydrogen peroxide in the SPM chemical solution is, for example, sulfuric acid/hydrogen peroxide=85-95 wt %/1-10 wt %.
本発明では、上記シリコン含有レジスト下層膜を用いた製造方法により得られたレジスト下層膜は、これを酸素ガスによるドライエッチング処理後に湿式除去が可能となる。
上記基板が酸化珪素膜である場合や、基板の加工としてイオン注入を行った場合、レジスト下層膜の除去にあたり、従来使用されてきたフッ素系ガスによるドライエッチングを実施すると、酸化珪素膜やイオン注入された基板がダメージを受ける虞がある。
本発明によれば、上記レジスト下層膜形成組成物の塗布膜を光硬化しレジスト下層膜を製造することで、酸素ガスエッチング処理後の該レジスト下層膜を、硫酸過酸化水素水溶液によって除去することができ、フッ素系ガスによるドライエッチングに比べて、基板に与えるダメージを抑制できる。
In the present invention, the resist underlayer film obtained by the manufacturing method using the silicon-containing resist underlayer film can be wet-removed after dry etching with oxygen gas.
When the substrate is a silicon oxide film or when ion implantation is performed as a process for the substrate, there is a risk that the silicon oxide film or the ion-implanted substrate may be damaged if dry etching using a fluorine-based gas, which has been conventionally used, is performed to remove the resist underlayer film.
According to the present invention, a resist underlayer film is produced by photocuring a coating film of the resist underlayer film-forming composition, and the resist underlayer film after oxygen gas etching treatment can be removed by an aqueous sulfuric acid/hydrogen peroxide solution, and damage to the substrate can be suppressed compared to dry etching using a fluorine-based gas.
またレジスト下層膜の上層には、レジスト膜の形成前に有機系の反射防止膜を形成することができる。そこで使用される反射防止膜組成物としては特に制限はなく、例えば、これまでリソグラフィープロセスにおいて慣用されているものの中から任意に選択して使用することができ、また、慣用されている方法、例えば、スピナー、コーターによる塗布及び焼成によって反射防止膜の形成を行なうことができる。 An organic anti-reflective film can be formed on the upper layer of the resist underlayer film before the formation of the resist film. There are no particular limitations on the anti-reflective film composition used therein, and any composition that has been conventionally used in lithography processes can be selected and used. The anti-reflective film can be formed by a conventional method, such as coating with a spinner or coater and baking.
また、上記レジスト下層膜形成組成物が塗布される基板は、その表面にCVD法などで形成された有機系又は無機系の反射防止膜を有するものであってもよく、その上にレジスト下層膜を形成することもできる。 The substrate to which the resist underlayer film-forming composition is applied may have an organic or inorganic anti-reflective film formed on its surface by a CVD method or the like, and a resist underlayer film may be formed thereon.
上記レジスト下層膜形成組成物より形成されるレジスト下層膜はまた、リソグラフィープロセスにおいて使用される光の波長によっては、その光に対する吸収を有することがある。そして、そのような場合には、基板からの反射光を防止する効果を有する反射防止膜として機能することができる。
さらに上記レジスト下層膜は、基板とレジスト膜(フォトレジスト膜等)との相互作用の防止するための層、レジスト膜に用いられる材料又はレジスト膜への露光時に生成する物質の基板への悪作用を防ぐ機能を有する層、加熱焼成時に基板から生成する物質の上層レジスト膜への拡散を防ぐ機能を有する層、及び半導体基板誘電体層によるレジスト膜のポイズニング効果を減少させるためのバリア層等として使用することも可能である。
The resist underlayer film formed from the resist underlayer film forming composition may also absorb light depending on the wavelength of light used in the lithography process, and in such a case, can function as an antireflection film having an effect of preventing light reflected from the substrate.
Furthermore, the resist underlayer film can also be used as a layer for preventing interaction between the substrate and a resist film (such as a photoresist film), a layer having a function of preventing adverse effects on the substrate of materials used in the resist film or substances generated during exposure of the resist film, a layer having a function of preventing diffusion of substances generated from the substrate during heating and baking into the upper resist film, and a barrier layer for reducing the poisoning effect of the resist film due to the dielectric layer of the semiconductor substrate.
上記レジスト下層膜は、デュアルダマシンプロセスで用いられるビアホールが形成された基板に適用され得、ホールを隙間なく充填することができる穴埋め材(埋め込み材)として使用できる。また、凹凸のある半導体基板の表面を平坦化するための平坦化材として使用することもできる。
また上記レジスト下層膜は、EUVレジスト膜の下層膜として、ハードマスクとしての機能以外にも、例えばEUVレジスト膜とインターミキシングすることなく、EUV露光(波長13.5nm)に際して好ましくない露光光、例えばUV(紫外)光やDUV(深紫外)光(:ArF光、KrF光)の基板又は界面からの反射を防止することができる、EUVレジスト膜の下層反射防止膜として、用いることができる。すなわちEUVレジスト膜の下層で効率的に反射を防止することができる。EUVレジスト下層膜として用いた場合は、そのプロセスはフォトレジスト用下層膜と同様に行うことができる。
The resist underlayer film can be applied to a substrate having via holes formed therein for use in a dual damascene process, and can be used as a hole filling material (embedding material) capable of filling the holes without gaps. It can also be used as a planarizing material for planarizing the surface of a semiconductor substrate having irregularities.
In addition to its function as a hard mask, the resist underlayer film can be used as an underlayer anti-reflection film of an EUV resist film, which can prevent the reflection of undesirable exposure light, such as UV (ultraviolet) light or DUV (deep ultraviolet) light (ArF light, KrF light), from a substrate or interface during EUV exposure (wavelength 13.5 nm) without intermixing with the EUV resist film. That is, it can efficiently prevent reflection at the underlayer of the EUV resist film. When used as an EUV resist underlayer film, the process can be carried out in the same manner as for a photoresist underlayer film.
以下、合成例および実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記に限定されるものではない。
なお、下記調製したポリマー(加水分解縮合物)の重量平均分子量は以下のGPC測定装置及び測定条件にて実施した。
・GPC装置 商品名:HLC-8220GPC(東ソー(株)製)
・GPCカラム 商品名:Shodex(登録商標 KF803L,KF802,KF801(昭和電工(株)製)
・カラム温度:40℃
・溶離液(溶出溶媒):テトラヒドロフラン
・流量(流速):1.0mL/min
・標準物質:ポリスチレン(昭和電工(株)製)
The present invention will be described in more detail below with reference to Synthesis Examples and Examples, but the present invention is not limited to the following.
The weight average molecular weight of the polymer (hydrolysis condensation product) prepared below was measured using the following GPC measuring device and measuring conditions.
GPC device Product name: HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation)
GPC column Product name: Shodex (registered trademark KF803L, KF802, KF801 (manufactured by Showa Denko K.K.)
Column temperature: 40°C
Eluent (elution solvent): tetrahydrofuran Flow rate (flow rate): 1.0 mL/min
・Standard material: Polystyrene (Showa Denko K.K.)
[1]ポリマー(加水分解縮合物)の調製
(合成例1)
テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(濃度:35質量%)0.74g、水1.18g、イソプロピルアルコール22.15g及びメチルイソブチルケトン44.30
gを300mLのフラスコに入れて撹拌し、得られた溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら、そこへメトキシベンジルトリメトキシシラン2.34g、トリエトキシシリルプロピルジアリルイソシアヌレート5.46g、メチルトリエトキシシラン2.20g、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4.33g及びアセトキシプロピルトリメトキシシラン7.82gの混合物を滴下した。添加後、40℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、240分間、反応させた。
その後、エポキシ基を開環させて、ジヒドロキシ基を有する加水分解縮合物とするために、反応溶液に硝酸水溶液(濃度:1mol/L)43.98gを滴下し、さらに40℃で4時間、反応させた。
その後、反応溶液を室温まで冷却し、その反応溶液とメチルイソブチルケトン132.91g及び水66.45gを用いて分液処理を行い、有機層を回収した。回収した有機層にプロピレングリコールモノメチルエーテル66.45gを加え、減圧下で、メチルイソブチルケトン、メタノール、エタノール及び水を留去することによって、プロピレングリコールモノメチルエーテルを溶媒とする加水分解縮合物(ポリマー)の濃縮液を得た。なお、得られた濃縮液の固形分濃度は、140℃で加熱した場合における固形残物換算で13質量%を超えるものであった。
次いで、得られた濃縮液に、プロピレングリコールモノエチルエーテルを加え、140℃で加熱した場合における固形残物換算で13質量%となるように濃度を調整し、プロピレングリコールモノエチルエーテルを溶媒とする加水分解縮合物(ポリマー)の溶液(固形分濃度13質量%)を得た。得られたポリマーは式(X-1)で表される構造を含み、その重量平均分子量(Mw)は、GPCによるポリスチレン換算でMw2,500であった。また、JIS規格(JISK 7236)に従った方法で測定した結果、エポキシ価は0であった。
0.74 g of an aqueous solution of tetraethylammonium hydroxide (concentration: 35% by mass), 1.18 g of water, 22.15 g of isopropyl alcohol, and 44.30 g of methyl isobutyl ketone
While stirring the resulting solution with a magnetic stirrer, a mixture of 2.34 g of methoxybenzyltrimethoxysilane, 5.46 g of triethoxysilylpropyl diallyl isocyanurate, 2.20 g of methyltriethoxysilane, 4.33 g of 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, and 7.82 g of acetoxypropyltrimethoxysilane was added dropwise thereto. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 40° C., and the reaction was carried out for 240 minutes.
Thereafter, 43.98 g of an aqueous nitric acid solution (concentration: 1 mol/L) was dropped into the reaction solution to ring-open the epoxy groups and form a hydrolysis condensate having dihydroxy groups, and the reaction was further carried out at 40° C. for 4 hours.
Thereafter, the reaction solution was cooled to room temperature, and the reaction solution was subjected to liquid separation treatment using 132.91 g of methyl isobutyl ketone and 66.45 g of water, and the organic layer was recovered. 66.45 g of propylene glycol monomethyl ether was added to the recovered organic layer, and methyl isobutyl ketone, methanol, ethanol and water were distilled off under reduced pressure to obtain a concentrated solution of a hydrolysis condensate (polymer) with propylene glycol monomethyl ether as a solvent. The solid content concentration of the obtained concentrated solution was more than 13 mass% in terms of solid residue when heated at 140 ° C.
Next, propylene glycol monoethyl ether was added to the obtained concentrated solution, and the concentration was adjusted to 13% by mass in terms of solid residue when heated at 140° C., to obtain a solution of a hydrolysis condensation product (polymer) in which propylene glycol monoethyl ether was used as a solvent (solid content concentration: 13% by mass). The obtained polymer contained a structure represented by formula (X-1), and its weight average molecular weight (Mw) was Mw2,500 in terms of polystyrene by GPC. In addition, the epoxy value was 0 as a result of measurement according to the method according to the JIS standard (JIS K 7236).
(合成例2)
テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(濃度:35質量%)0.85g、水1.35g、イソプロピルアルコール24.80g及びメチルイソブチルケトン49.59gを300mLのフラスコに入れて撹拌し、得られた溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら、そこへメトキシベンジルトリメトキシシラン3.04g、トリエトキシシリルプロピルジアリルイソシアヌレート6.23g、メチルトリエトキシシラン5.82g、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4.95g、アセトキシメチルトリメトキシシラン4.75gの混合物を滴下した。添加後、40℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、240分間、反応させた。
その後、エポキシ基を開環させて、ジヒドロキシ基を有する加水分解縮合物とするために、反応溶液に硝酸水溶液(濃度:1mol/L)50.29gを滴下し、さらに40℃で4時間、反応させた。
その後、反応溶液を室温まで冷却し、その反応溶液とメチルイソブチルケトン148.77g及び水74.39gを用いて分液処理を行い、有機層を回収した。回収した有機層にプロピレングリコールモノメチルエーテル74.39gを加え、減圧下で、メチルイソブチルケトン、メタノール、エタノール及び水を留去することによって、プロピレングリ
コールモノメチルエーテルを溶媒とする加水分解縮合物(ポリマー)の濃縮液を得た。なお、得られた濃縮液の固形分濃度は、140℃で加熱した場合における固形残物換算で13質量%を超えるものであった。
次いで、得られた濃縮液に、プロピレングリコールモノエチルエーテルを加え、140℃で加熱した場合における固形残物換算で13質量%となるように濃度を調整し、プロピレングリコールモノエチルエーテルを溶媒とする加水分解縮合物(ポリマー)の溶液(固形分濃度13質量%)を得た。得られたポリマーは式(X-2)で表される構造を含み、その重量平均分子量(Mw)は、GPCによるポリスチレン換算でMw2,700であった。また、JIS規格(JISK 7236)に従った方法で測定した結果、エポキシ価は0であった。
0.85 g of an aqueous solution of tetraethylammonium hydroxide (concentration: 35% by mass), 1.35 g of water, 24.80 g of isopropyl alcohol, and 49.59 g of methyl isobutyl ketone were placed in a 300 mL flask and stirred, and the resulting solution was stirred with a magnetic stirrer while a mixture of 3.04 g of methoxybenzyltrimethoxysilane, 6.23 g of triethoxysilylpropyl diallyl isocyanurate, 5.82 g of methyltriethoxysilane, 4.95 g of 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, and 4.75 g of acetoxymethyltrimethoxysilane was added dropwise thereto. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 40° C., and the reaction was allowed to proceed for 240 minutes.
Thereafter, in order to ring-open the epoxy groups to form a hydrolysis condensation product having dihydroxy groups, 50.29 g of an aqueous nitric acid solution (concentration: 1 mol/L) was dropped into the reaction solution, and the reaction was further carried out at 40° C. for 4 hours.
Thereafter, the reaction solution was cooled to room temperature, and the reaction solution was subjected to a liquid separation treatment using 148.77 g of methyl isobutyl ketone and 74.39 g of water, and the organic layer was recovered. 74.39 g of propylene glycol monomethyl ether was added to the recovered organic layer, and methyl isobutyl ketone, methanol, ethanol and water were distilled off under reduced pressure to obtain a concentrated solution of a hydrolysis condensate (polymer) with propylene glycol monomethyl ether as a solvent. The solid content concentration of the obtained concentrated solution was more than 13 mass% in terms of solid residue when heated at 140 ° C.
Next, propylene glycol monoethyl ether was added to the obtained concentrated solution, and the concentration was adjusted to 13% by mass in terms of solid residue when heated at 140° C., to obtain a solution of a hydrolysis condensation product (polymer) in which propylene glycol monoethyl ether was used as a solvent (solid content concentration: 13% by mass). The obtained polymer contained a structure represented by formula (X-2), and its weight average molecular weight (Mw) was Mw2,700 in terms of polystyrene by GPC. In addition, the epoxy value was 0 as a result of measurement according to the method according to the JIS standard (JIS K 7236).
(比較合成例1)
テトラエトキシシラン25.4g、フェニルトリメトキシシラン1.73g、メチルトリエトキシシラン7.36g、トリエトキシシリルプロピルジアリルイソシアヌレート0.72g及びアセトン53.02gを300mLのフラスコに入れて撹拌し、得られた溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら、そこへ塩酸水溶液(濃度0.01mol/L)11.63gを滴下した。滴下後、85℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、240分間、還流させた。
その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート70gを加え、減圧下で、アセトン、メタノール、エタノール、塩酸及び水を留去することによって、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを溶媒とする加水分解縮合物(ポリマー)の濃縮液を得た。なお、得られた濃縮液の固形分濃度は、140℃で加熱した場合における固形残物換算で13質量%を超えるものであった。
次いで、得られた濃縮液に、プロピレングリコールモノエチルエーテルを加え、140℃で加熱した場合における固形残物換算で13質量%となるように濃度を調整し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノエチルエーテルの混合溶媒(20/80(V/V))を溶媒とする水分解縮合物(ポリマー)の溶液(固形分濃度13質量%)を得た。得られたポリマーは式(X-3)で表される構造を含み、その重量平均分子量(Mw)は、GPCによるポリスチレン換算でMw2,100であった。また、JIS規格(JISK 7236)に従った方法で測定した結果、エポキシ価は0であった。
25.4 g of tetraethoxysilane, 1.73 g of phenyltrimethoxysilane, 7.36 g of methyltriethoxysilane, 0.72 g of triethoxysilylpropyl diallyl isocyanurate, and 53.02 g of acetone were placed in a 300 mL flask and stirred, and 11.63 g of an aqueous hydrochloric acid solution (concentration: 0.01 mol/L) was added dropwise to the resulting solution while stirring it with a magnetic stirrer. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 85° C. and refluxed for 240 minutes.
Then, 70 g of propylene glycol monomethyl ether acetate was added, and acetone, methanol, ethanol, hydrochloric acid, and water were distilled off under reduced pressure to obtain a concentrated solution of a hydrolysis condensate (polymer) with propylene glycol monomethyl ether acetate as a solvent. The solid content of the obtained concentrated solution was more than 13% by mass in terms of solid residue when heated at 140°C.
Next, propylene glycol monoethyl ether was added to the obtained concentrated solution, and the concentration was adjusted to 13% by mass in terms of solid residue when heated at 140° C., to obtain a solution of a hydrolysis condensate (polymer) (solid content concentration 13% by mass) in a mixed solvent (20/80 (V/V)) of propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monoethyl ether. The obtained polymer contained a structure represented by formula (X-3), and its weight average molecular weight (Mw) was Mw2,100 in terms of polystyrene by GPC. In addition, the epoxy value was 0 as a result of measurement according to the method according to the JIS standard (JIS K 7236).
[2]実施例1~2、比較例1:シリコン含有レジスト下層膜形成組成物の調製
上記合成例1~2、及び比較合成例1で得られた加水分解縮合物(Siポリマー)、酸及び酸発生剤、架橋性化合物、溶媒等を表1及び表2に示す割合(質量部)で混合し、孔径0.1μmのフッ素樹脂製のフィルタで濾過することによって、シリコン含有レジスト下層膜形成組成物をそれぞれ調製した。
なお、表1及び表2中のポリマー(ポリシロキサン)の添加割合は、ポリマー溶液の添加量ではなく、ポリマー自体の添加量を示した。
また下記表1及び表2中、用いた略号は以下の通りである。
PPTS:ピリジニウム-p-トルエンスルホン酸
TAG-2689:トリフルオロメタンスルホン酸の第4級アンモニウム塩(キングインダストリーズ社製 熱酸発生剤)
PL-LI:テトラメトキシメチルグリコールウリル(三井サイテック(株)製、商品名パウダーリンク1174)
MA:マレイン酸
IMID-TEOS:N-(3-トリエトキシプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾール
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
PGEE:プロピレングリコールモノエチルエーテル
[2] Examples 1 and 2, Comparative Example 1: Preparation of silicon-containing resist underlayer film-forming compositions The hydrolysis-condensation products (Si polymers), acids and acid generators, crosslinking compounds, solvents, etc. obtained in Synthesis Examples 1 and 2 and Comparative Synthesis Example 1 above were mixed in the ratios (parts by mass) shown in Tables 1 and 2, and the mixture was filtered through a fluororesin filter having a pore size of 0.1 μm to prepare silicon-containing resist underlayer film-forming compositions.
The proportion of polymer (polysiloxane) added in Tables 1 and 2 indicates the amount of polymer itself added, not the amount of polymer solution added.
In addition, the abbreviations used in Tables 1 and 2 below are as follows.
PPTS: Pyridinium-p-toluenesulfonic acid TAG-2689: Quaternary ammonium salt of trifluoromethanesulfonic acid (thermal acid generator manufactured by King Industries)
PL-LI: Tetramethoxymethylglycoluril (manufactured by Mitsui Cytec Co., Ltd., product name Powder Link 1174)
MA: Maleic acid IMID-TEOS: N-(3-triethoxypropyl)-4,5-dihydroimidazole PGME: Propylene glycol monomethyl ether PGMEA: Propylene glycol monomethyl ether acetate PGEE: Propylene glycol monoethyl ether
[3]有機下層膜形成組成物の調製
プロピレングリコールモノメチルエーテル7.57gに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート17.67g、製品名:EHPE-3150(2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールの1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサン付加物、(株)ダイセル製)5.00g、9-アントラセンカルボン酸3.11g、安息香酸2.09g及びエチルトリフェニルホスホニウムブロミド0.62gを加え、窒素雰囲気下、13時間加熱還流した。
反応混合物を室温まで冷却した後、そこへ陽イオン交換樹脂(製品名:アンバーリスト[登録商標]15JWET、オルガノ(株)製)16g及び陰イオン交換樹脂(製品名:ダウエックス[登録商標] MONOSPHERE[登録商標]550A、室町ケミカル(株)製)16gを加え、25℃~30℃で4時間撹拌した。そして、ろ過によって樹脂を取り除き、反応生成物であるポリマーを含む溶液を得た。
得られた反応生成物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は4,700であった。得られた反応生成物は、下記式(Y)で表される構造単位を有する共重合体(ポリマー)と推定される。
After the reaction mixture was cooled to room temperature, 16 g of a cation exchange resin (product name: Amberlyst [registered trademark] 15JWET, manufactured by Organo Corporation) and 16 g of an anion exchange resin (product name: Dowex [registered trademark] MONOSPHERE [registered trademark] 550A, manufactured by Muromachi Chemical Co., Ltd.) were added thereto, and the mixture was stirred for 4 hours at 25° C. to 30° C. Then, the resin was removed by filtration, and a solution containing a polymer, which was the reaction product, was obtained.
The reaction product obtained was subjected to GPC analysis, and the weight average molecular weight, calculated based on standard polystyrene, was found to be 4,700. The reaction product obtained is presumed to be a copolymer (polymer) having a structural unit represented by the following formula (Y).
[4]熱硬化性試験(100℃、1分間)
実施例1~2及び比較例1で調製した各シリコン含有レジスト下層膜形成組成物を、スピナーを用いてシリコンウェハー上にそれぞれ塗布し、ホットプレート上で100℃1分間加熱し、膜をそれぞれ形成し、得られた各膜の膜厚を計測した。
その後、各膜の上に、プロピレングリコールモノメチルエーテルとプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの混合溶媒(7/3(V/V))をそれぞれ塗布し、スピン乾燥した。そして、乾燥後の膜の膜厚を計測し、混合溶媒塗布前後での膜厚の変化の有無を評価した。混合溶媒塗布前の膜厚を基準として、塗布後の膜厚変化が10%以下のものを「良好」、膜厚変化が10%未満のものを「硬化せず」と評価した。得られた結果
を表3に示す。なお、以降の説明において、使用したレジスト下層膜形成組成物の例番号を、当該組成物を用いて実施した各種評価の例番号としても扱うものとする。
[4] Thermosetting test (100°C, 1 minute)
Each of the silicon-containing resist underlayer film forming compositions prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was applied onto a silicon wafer using a spinner, and heated on a hot plate at 100° C. for 1 minute to form a film, and the film thickness of each of the obtained films was measured.
Thereafter, a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate (7/3 (V/V)) was applied onto each film, and spin-dried. The film thickness of the dried film was then measured, and the presence or absence of a change in film thickness before and after application of the mixed solvent was evaluated. Based on the film thickness before application of the mixed solvent, a film with a film thickness change of 10% or less after application was evaluated as "good", and a film with a film thickness change of less than 10% was evaluated as "not cured". The results are shown in Table 3. In the following description, the example number of the resist underlayer film-forming composition used will also be treated as the example number of the various evaluations performed using the composition.
表3に示すように、上記加熱条件下で、実施例1~2及び比較例1の各シリコン含有レジスト下層膜形成組成物を用いて形成した膜は、十分な溶媒耐性を示さないことを確認した。 As shown in Table 3, it was confirmed that under the above heating conditions, the films formed using the silicon-containing resist underlayer film-forming compositions of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 did not exhibit sufficient solvent resistance.
[5]光硬化性試験
実施例1~2及び比較例1で調製した各シリコン含有レジスト下層膜形成組成物を、スピナーを用いてシリコンウェハー上にそれぞれ塗布し、ホットプレート上で100℃1分間加熱し、膜をそれぞれ形成し、次いで、窒素雰囲気下、光照射装置(ウシオ電機(株)製 SUS867)を用いて、波長172nmの光を約300mJ/cm2の条件又は約500mJ/cm2の条件にて、各膜の全面に照射した。そして、照射後の各膜の膜厚を計測した。
その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルとプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの混合溶媒(=7/3(V/V))を各膜上にそれぞれ塗布しスピン、乾燥した。そして、乾燥後の各膜の膜厚を計測し、混合溶媒塗布前後での膜厚の変化の有無を評価した。混合溶媒塗布前の膜厚を基準として、塗布後の膜厚変化が10%以下のものを「良好」、膜厚変化が10%未満のものを「硬化せず」と評価した。得られた結果を表4に示す。
[5] Photocurability test Each of the silicon-containing resist underlayer film forming compositions prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was applied onto a silicon wafer using a spinner, heated on a hot plate at 100°C for 1 minute to form a film, and then irradiated the entire surface of each film with light having a wavelength of 172 nm at about 300 mJ/ cm2 or about 500 mJ/ cm2 under a nitrogen atmosphere using a light irradiation device (SUS867 manufactured by Ushio Inc.). Then, the film thickness of each film after irradiation was measured.
Thereafter, a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate (=7/3 (V/V)) was applied onto each film, spun and dried. The film thickness of each film after drying was then measured, and the presence or absence of change in film thickness before and after application of the mixed solvent was evaluated. Using the film thickness before application of the mixed solvent as the standard, films with a film thickness change of 10% or less after application were evaluated as "good", and films with a film thickness change of less than 10% were evaluated as "not cured". The results are shown in Table 4.
表4に示すように、実施例1~2の各シリコン含有レジスト下層膜形成組成物を用いて形成した膜は、光硬化性を示すことを確認した。 As shown in Table 4, it was confirmed that the films formed using the silicon-containing resist underlayer film-forming compositions of Examples 1 and 2 exhibited photocurability.
[6]ArF液浸露光によるレジストパターン評価
(レジストパターニング評価:アルカリ現像を行うPTD工程を経由した評価)
上記有機下層膜形成組成物を、スピナーを用いてシリコンウェハー上にそれぞれ塗布し、ホットプレート上で240℃1分間加熱し、有機下層膜(A層)をそれぞれ形成した(
膜厚200nm)。
上記A層の上に、実施例1~2及び比較例1で調製した各シリコン含有レジスト下層膜形成組成物をスピナーを用いてそれぞれ塗布し、ホットプレート上で100℃1分間加熱し、塗布膜をそれぞれ形成し、次いで、窒素雰囲気下、光照射装置(ウシオ電機(株)製
SUS867)を用いて、波長172nmの光を約100mJ/cm2の条件にて、各膜の全面に照射し、シリコン含有レジスト下層膜(B層)(膜厚40nm)を形成した。また、同様の操作を、約300mJ/cm2、又は約500mJ/cm2との条件で行い、シリコン含有レジスト下層膜(B層)(膜厚40nm)を形成した。
上記B層の上に、更に市販のArF液浸用レジスト溶液を、スピナーを用いてそれぞれ塗布し、ホットプレート上で110℃1分間加熱し、フォトレジスト膜(C層)(膜厚90nm)を形成した後、スキャナー(波長193nm、NA:1.35、0.98/0.75)を用い、現像後にフォトレジストのライン幅及びそのライン間の幅が0.040μm、すなわち0.040μmのラインアンドスペース(L/S)=1/1のデンスラインが形成されるように設定されたマスクを通して、露光を行った。
露光後、露光後加熱(110℃1分間)を行い、クーリングプレート上で室温まで冷却し、38質量%濃度のアルカリ水溶液を用いて60秒現像し、リンス処理をし、レジストパターンを形成した。
得られたレジストパターンについて、大きなパターン剥がれやアンダーカット、ライン底部の太り(フッティング)が発生しないものを「良好」と、倒れがあるものを「パターン倒れ」として評価した。得られた結果を表5に示す。
[6] Evaluation of resist pattern by ArF immersion exposure (resist patterning evaluation: evaluation via PTD process involving alkaline development)
The organic underlayer film-forming composition was applied onto a silicon wafer using a spinner, and heated on a hot plate at 240° C. for 1 minute to form an organic underlayer film (layer A).
Film thickness: 200 nm.
On the A layer, each of the silicon-containing resist underlayer film forming compositions prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 was applied using a spinner, and heated on a hot plate at 100°C for 1 minute to form a coating film, and then, under a nitrogen atmosphere, the entire surface of each film was irradiated with light having a wavelength of 172 nm at about 100 mJ/ cm2 using a light irradiation device (SUS867 manufactured by Ushio Inc.) to form a silicon-containing resist underlayer film (B layer) (film thickness 40 nm). The same operation was also carried out under conditions of about 300 mJ/ cm2 or about 500 mJ/ cm2 to form a silicon-containing resist underlayer film (B layer) (film thickness 40 nm).
A commercially available ArF immersion resist solution was further applied onto the B layer using a spinner, and heated on a hot plate at 110° C. for 1 minute to form a photoresist film (C layer) (film thickness 90 nm). After that, exposure was performed using a scanner (wavelength 193 nm, NA: 1.35, 0.98/0.75) through a mask set so that after development, the photoresist line width and the width between the lines would be 0.040 μm, i.e., a dense line with a line and space (L/S) of 0.040 μm (L/S) = 1/1).
After exposure, post-exposure baking (110° C. for 1 minute) was performed, followed by cooling to room temperature on a cooling plate, and developing for 60 seconds using an alkaline aqueous solution with a concentration of 38% by mass, followed by rinsing treatment to form a resist pattern.
The resist patterns obtained were evaluated as "good" if no significant pattern peeling, undercut, or thickening of the line bottom (footing) occurred, and as "pattern collapse" if collapsed. The results are shown in Table 5.
表5に示すように、実施例1~2の各シリコン含有レジスト下層膜形成組成物を用いて形成した膜は、良好なリソグラフィー特性を示すことを確認した。 As shown in Table 5, it was confirmed that the films formed using the silicon-containing resist underlayer film forming compositions of Examples 1 and 2 exhibited good lithography properties.
[7]光硬化レジスト下層膜のSPM除去性評価
実施例1~2及び比較例1で調製した各シリコン含有レジスト下層膜形成組成物を、スピナーを用いてシリコンウェハー上にそれぞれ塗布し、ホットプレート上で100℃1分間加熱し、膜をそれぞれ形成し、次いで、窒素雰囲気下、光照射装置(ウシオ電機(株)製 SUS867)を用いて、波長172nmの光を約100mJ/cm2の条件にて、各膜の全面に照射し、光硬化膜を形成した。また、同様の操作を、約300mJ/cm2、又は約500mJ/cm2との条件で行い、光硬化膜を形成した。そして、得られた各光硬化膜の膜厚を計測した。
一方、実施例1~2及び比較例1で調製したシリコン含有レジスト下層膜形成組成物を、スピナーを用いてシリコンウェハー上にそれぞれ塗布し、ホットプレート上で180℃60秒間加熱し、熱硬化膜を形成し、得られた各熱硬化膜の膜厚を計測した。
得られた各光硬化膜又は各熱硬化膜の上に、ラサ工業(株)製レジスト剥離剤 RS-30(硫酸・過酸化水素混合水(硫酸/過酸化水素=85~95wt%/1~10wt%):SPM薬液)を塗布し、水でリンスし、基板に空気を吹き付けることで乾燥した。そ
して、乾燥後の各膜の膜厚を計測し、混合溶媒塗布前後での膜厚の変化の有無を評価した。SPM薬液塗布前の膜厚を基準として、塗布後の膜厚変化が70%以上のものを「良好」、膜厚変化が70%未満のものを「溶解せず」と評価した。なお、SPM薬液による除去性能を確認する観点から、この場合における「溶解せず」との評価は、本発明において好ましくないものである。得られた結果を表6に示す。
[7] Evaluation of SPM Removability of Photocured Resist Underlayer Film Each of the silicon-containing resist underlayer film forming compositions prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was applied onto a silicon wafer using a spinner, and heated on a hot plate at 100°C for 1 minute to form a film. Next, in a nitrogen atmosphere, the entire surface of each film was irradiated with light having a wavelength of 172 nm at about 100 mJ/ cm2 using a light irradiation device (SUS867 manufactured by Ushio Inc.) to form a photocured film. The same operation was also performed under conditions of about 300 mJ/ cm2 or about 500 mJ/ cm2 to form a photocured film. The film thickness of each of the obtained photocured films was then measured.
On the other hand, each of the silicon-containing resist underlayer film forming compositions prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was applied onto a silicon wafer using a spinner, and heated on a hot plate at 180° C. for 60 seconds to form a thermocured film, and the film thickness of each of the obtained thermocured films was measured.
On each of the photocured or thermocured films obtained, resist remover RS-30 manufactured by Rasa Kogyo Co., Ltd. (mixed water of sulfuric acid and hydrogen peroxide (sulfuric acid/hydrogen peroxide = 85-95 wt %/1-10 wt %): SPM chemical solution) was applied, rinsed with water, and dried by blowing air onto the substrate. The film thickness of each film after drying was then measured, and the presence or absence of change in film thickness before and after application of the mixed solvent was evaluated. Using the film thickness before application of the SPM chemical solution as the standard, a film with a film thickness change of 70% or more after application was evaluated as "good", and a film with a film thickness change of less than 70% was evaluated as "not dissolved". From the viewpoint of confirming the removal performance by the SPM chemical solution, the evaluation of "not dissolved" in this case is not preferable in the present invention. The obtained results are shown in Table 6.
表6に示すように、実施例1~2の各シリコン含有レジスト下層膜形成組成物を用い、光硬化及び熱硬化させた膜はいずれも、SPM薬液による除去性が良好であることを確認した。 As shown in Table 6, it was confirmed that the films photocured and thermally cured using each of the silicon-containing resist underlayer film-forming compositions of Examples 1 and 2 all had good removability with an SPM chemical solution.
[8]ドライエッチング後のレジスト下層膜のSPM除去性評価
実施例1~2及び比較例1で調製した各シリコン含有レジスト下層膜形成組成物を用いて、上述の方法と同様の方法で、光硬化膜又は熱硬化膜を得て、得られた各光硬化膜及び熱硬化膜の膜厚を計測した。
得られた各光硬化膜又は各熱硬化膜について、平行平板型反応性イオンエッチング装置
RIE-10NR(サムコ(株)製)を使用し、O2ドライエッチング処理(エッチング条件:N2/O2=150/50(sccm/sccm)、時間:30秒、圧力:8Pa、100W)を実施した。
その後、エッチング処理した各光硬化膜又は各熱硬化膜の上に、ラサ工業(株)製レジスト剥離剤 RS-30(硫酸・過酸化水素混合水:SPM薬液)を塗布し、水でリンスし、基板に空気を吹き付けることで乾燥した。そして、乾燥後の各膜の膜厚を計測し、混合溶媒塗布前後での膜厚の変化の有無を評価した。SPM薬液塗布前(エッチング処理前)の膜厚を基準として、塗布後の膜厚変化が70%以上のものを「良好」、膜厚変化が70%未満のものを「溶解せず」と評価した。なお、SPM薬液による除去性能を確認する観点から、この場合における「溶解せず」との評価は、本発明において好ましくないものである。得られた結果を表7に示す。
[8] Evaluation of SPM removability of resist underlayer film after dry etching Using each of the silicon-containing resist underlayer film-forming compositions prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, a photocured film or a thermocured film was obtained in the same manner as described above, and the film thickness of each of the obtained photocured films and thermocured films was measured.
Each of the photocured films or thermocured films obtained was subjected to O2 dry etching treatment (etching conditions: N2 / O2 =150/50 (sccm/sccm), time: 30 seconds, pressure: 8 Pa, 100 W) using a parallel plate reactive ion etcher RIE-10NR (manufactured by Samco Corporation).
Then, on each photocured film or each thermocured film that had been etched, a resist remover RS-30 (mixed water of sulfuric acid and hydrogen peroxide: SPM chemical solution) manufactured by Rasa Kogyo Co., Ltd. was applied, rinsed with water, and dried by blowing air onto the substrate. Then, the film thickness of each film after drying was measured, and the presence or absence of a change in film thickness before and after application of the mixed solvent was evaluated. Based on the film thickness before application of the SPM chemical solution (before etching), a film with a film thickness change of 70% or more after application was evaluated as "good", and a film with a film thickness change of less than 70% was evaluated as "not dissolved". From the viewpoint of confirming the removal performance by the SPM chemical solution, the evaluation of "not dissolved" in this case is not preferable in the present invention. The obtained results are shown in Table 7.
表7に示すように、実施例1~2の各シリコン含有レジスト下層膜形成組成物を光硬化させて得られた膜は、O2エッチング後においてもSPM薬液による除去性が良好であることを確認した。
As shown in Table 7, it was confirmed that the films obtained by photocuring each of the silicon-containing resist underlayer film-forming compositions of Examples 1 and 2 had good removability by the SPM chemical solution even after O2 etching.
Claims (2)
を含有するレジスト下層膜形成組成物の塗布膜を紫外線で硬化させる工程を含む、シリコン含有レジスト下層膜の製造方法であって、
前記シリコン含有レジスト下層膜は、
酸素ガスによるドライエッチング処理後、硫酸過酸化水素水溶液によって除去する工程を有する処理工程が適用されるものであり、
前記酸素ガスによるドライエッチング処理が、酸素ガス、酸素/硫化カルボニル(COS)混合ガス、及び酸素/窒素混合ガスからなる群から選択される少なくとも1種を用いた処理であり、
前記硫酸過酸化水素水溶液が、硫酸及び過酸化水素を、硫酸/過酸化水素=85~95wt%/1~10wt%の割合で含む、シリコン含有レジスト下層膜の製造方法。 (A) A hydrolysis condensate of a hydrolyzable silane, comprising a siloxane unit containing an organic group having two or more hydroxy groups and a siloxane unit containing an organic group having an acetoxy group.
A method for producing a silicon-containing resist underlayer film, comprising: curing a coating film of a resist underlayer film-forming composition containing the compound with ultraviolet light,
The silicon-containing resist underlayer film is
A treatment process is applied that includes a step of removing the film using a sulfuric acid/hydrogen peroxide aqueous solution after dry etching using oxygen gas,
the dry etching treatment using oxygen gas is treatment using at least one gas selected from the group consisting of oxygen gas, oxygen/carbonyl sulfide (COS) mixed gas, and oxygen/nitrogen mixed gas;
The method for producing a silicon-containing resist underlayer film, wherein the aqueous sulfuric acid/hydrogen peroxide solution contains sulfuric acid and hydrogen peroxide in a ratio of sulfuric acid/hydrogen peroxide=85-95 wt %/1-10 wt %.
(B)架橋性化合物、及び
(C)酸及び酸発生剤の少なくともいずれか一方
を含有する、請求項1に記載のシリコン含有レジスト下層膜の製造方法。 The resist underlayer film forming composition,
2. The method for producing a silicon-containing resist underlayer film according to claim 1, comprising: (B) a crosslinkable compound; and (C) at least one of an acid and an acid generator.
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