JP7712854B2 - Substrate manufacturing method and coating liquid - Google Patents
Substrate manufacturing method and coating liquidInfo
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Description
本発明は、基板の製造方法及び塗工液に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a substrate and a coating liquid.
半導体デバイスのさらなる微細化に伴い、30nm以下の微細パターンを形成する技術が要求されている。しかし、従来のリソグラフィーによる方法では、光学的要因等により技術的に困難になってきている。 As semiconductor devices become more miniaturized, there is a demand for technology to form fine patterns of 30 nm or less. However, conventional lithography methods are becoming technically difficult due to optical factors, etc.
そこで、いわゆるボトムアップ技術を用いて微細パターンを形成することが検討されている。このボトムアップ技術としては、例えば微細な領域を表層に有する基材を選択的に化学修飾し、ALD(Atomic Layer Deposition)法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等により基材の化学修飾されていない領域に金属オキサイドを形成した後、上記化学修飾を除去することにより基板にパターンを形成する方法等が検討されている(国際公開第2019/023001号)。 Therefore, the formation of fine patterns using so-called bottom-up techniques is being considered. Examples of bottom-up techniques include selectively chemically modifying a substrate having fine regions on its surface, forming metal oxide in the unmodified regions of the substrate by ALD (Atomic Layer Deposition) or CVD (Chemical Vapor Deposition), and then removing the chemical modification to form a pattern on the substrate (WO 2019/023001).
国際公開第2019/023001号では、水素終端を備えた第1の表面と、水酸化物終端を備えた第2の表面とを有する基板を窒化剤に曝露して、アミン終端された第1の表面を形成するステップと、前記アミン終端された第1の表面をブロッキング分子に曝露して、前記第1の表面にブロッキング層を形成するステップと、を含む方法が開示されている。 WO 2019/023001 discloses a method that includes exposing a substrate having a first surface with hydrogen termination and a second surface with hydroxide termination to a nitriding agent to form an amine-terminated first surface, and exposing the amine-terminated first surface to a blocking molecule to form a blocking layer on the first surface.
上記方法では、基板をDMSO中のウンデカナール溶液に浸漬することでアミン終端された表面に選択的にブロッキング層を形成している。この際、基板表面のSi-NH2基とウンデカナールのアルデヒド基とが反応(脱水縮合反応)して炭素-窒素二重結合を形成すると考えられる。しかし、この反応は平衡反応であり、溶液や空気中の水による加水分解の影響を非常に受けやすいため、塗布法により基板上にブロッキング層を安定に形成することが困難であると考えられる。 In the above method, a blocking layer is selectively formed on the amine-terminated surface by immersing the substrate in a solution of undecanal in DMSO. At this time, it is believed that the Si-NH2 groups on the substrate surface react with the aldehyde groups of the undecanal (dehydration condensation reaction) to form carbon-nitrogen double bonds. However, this reaction is an equilibrium reaction and is highly susceptible to hydrolysis by water in the solution or air, so it is believed to be difficult to stably form a blocking layer on the substrate by the coating method.
本発明は、Si-NH2で表される末端構造を含む領域を表層に有する基板上に塗布法により選択的に、ALD法又はCVD法による金属オキサイド形成に対する高いブロッキング性能を発揮する膜を形成できる基板の製造方法及び塗工液を提供することを課題とする。 The present invention aims to provide a method for manufacturing a substrate, and a coating liquid capable of selectively forming, by a coating method, a film that exhibits high blocking performance against metal oxide formation by an ALD method or a CVD method on a substrate having a surface layer including a region including a terminal structure represented by Si-NH2.
上記課題を解決するためになされた発明は、Si-NH2で表される末端構造を含む第1領域を表層に有する基材に塗工液を塗工する工程と、上記塗工工程により形成された塗工膜を加熱する工程とを備え、上記塗工液が、上記第1領域の末端構造と反応して炭素-窒素二重結合を形成する官能基及び芳香環構造を有する化合物を含有する基板の製造方法である。 The invention made to solve the above problem is a method for manufacturing a substrate, comprising the steps of: applying a coating liquid to a base material having on its surface a first region including a terminal structure represented by Si- NH2 ; and heating a coating film formed by the coating step, wherein the coating liquid contains a compound having an aromatic ring structure and a functional group that reacts with the terminal structure of the first region to form a carbon-nitrogen double bond.
上記課題を解決するためになされた別の発明は、Si-NH2で表される末端構造を含む第1領域を表層に有する基材に塗工されるように用いられる塗工液であって、上記第1領域の末端構造と反応して炭素-窒素二重結合を形成する官能基及び芳香環構造を有する化合物を含有する塗工液である。 Another invention made to solve the above problems is a coating liquid used to be applied to a substrate having a surface layer including a first region including a terminal structure represented by Si- NH2 , the coating liquid containing a compound having an aromatic ring structure and a functional group that reacts with the terminal structure of the first region to form a carbon-nitrogen double bond.
本発明の基板の製造方法及び塗工液によれば、Si-NH2で表される末端構造を含む領域を表層に有する基板上に塗布法により選択的に、ALD法又はCVD法による金属オキサイド形成に対する高いブロッキング性能を発揮する膜を形成できる。 According to the substrate manufacturing method and coating solution of the present invention, a film that exhibits high blocking performance against metal oxide formation by the ALD method or CVD method can be selectively formed by a coating method on a substrate having a region containing an end structure represented by Si-NH2 on its surface layer.
以下、本発明の基板の製造方法及び塗工液について詳説する。 The manufacturing method and coating liquid for the substrate of the present invention are described in detail below.
<基板の製造方法>
当該基板の製造方法は、Si-NH2で表される末端構造を含む第1領域を表層に有する基材に塗工液を塗工する工程(以下、「塗工工程」ともいう)と、上記塗工工程により形成された塗工膜を加熱する工程(以下、「加熱工程」ともいう)とを備える。
<Substrate manufacturing method>
The method for manufacturing the substrate includes a step of applying a coating liquid to a base material having a surface layer including a first region including a terminal structure represented by Si- NH2 (hereinafter also referred to as a "coating step"), and a step of heating the coating film formed by the coating step (hereinafter also referred to as a "heating step").
当該基板の製造方法は、上記構成を備えることにより、Si-NH2で表される末端構造を含む領域を表層に有する基板上に塗布法により選択的に、ALD法又はCVD法による金属オキサイド形成に対する高いブロッキング性能を発揮する膜を形成できる。当該基板の製造方法が上記効果を奏する理由については必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察できる。 The method for manufacturing a substrate, which has the above - mentioned configuration, can selectively form, by a coating method, a film that exhibits high blocking performance against metal oxide formation by an ALD method or a CVD method on a substrate having a surface layer including a region including a terminal structure represented by Si-NH2. The reason why the method for manufacturing a substrate exhibits the above-mentioned effects is not necessarily clear, but can be presumed to be, for example, as follows.
上記塗工工程で用いる塗工液は、後述する[A]化合物を含有しており、[A]化合物が有する特定の官能基と、Si-NH2で表される末端構造とが炭素-窒素二重結合を形成することで、Si-NH2で表される末端構造を有する領域に選択的に膜を形成することができると考えられる。また、[A]化合物が芳香環構造を有することで、炭素-窒素二重結合の加水分解を抑制することができると考えられる。さらに、上記加熱工程により加水分解の原因となる水を除去できるため、炭素-窒素二重結合の加水分解をより抑制することができると考えられる。このような要素が相まって、当該基板の製造方法によれば、Si-NH2で表される末端構造を含む領域を表層に有する基板上に塗布法により選択的に、ALD法又はCVD法による金属オキサイド形成に対する高いブロッキング性能を発揮する膜を形成できると考えられる。 The coating liquid used in the coating step contains the compound [A] described below, and it is believed that a specific functional group of the compound [A] and a terminal structure represented by Si-NH 2 form a carbon-nitrogen double bond, thereby selectively forming a film in the region having the terminal structure represented by Si-NH 2. In addition, it is believed that the compound [A] has an aromatic ring structure, which can suppress hydrolysis of the carbon-nitrogen double bond. Furthermore, since the heating step can remove water that causes hydrolysis, it is believed that hydrolysis of the carbon-nitrogen double bond can be further suppressed. With these factors combined, according to the method for manufacturing the substrate, it is believed that a film that exhibits high blocking performance against metal oxide formation by the ALD method or CVD method can be selectively formed by the coating method on a substrate having a region containing a terminal structure represented by Si-NH 2 on the surface layer.
当該基板の製造方法は、上記加熱工程後に、上記加熱工程により形成された膜のうち上記第1領域以外の領域に存在する材料を洗浄液により洗浄する工程(以下、「洗浄工程」ともいう)を備えていてもよい。 The method for manufacturing the substrate may include, after the heating step, a step of cleaning the material present in the film formed by the heating step in areas other than the first area with a cleaning solution (hereinafter also referred to as a "cleaning step").
当該基板の製造方法は、上記加熱工程後又は上記洗浄工程後に、基材の表面にCVD法又はALD法によりパターンを堆積させる工程(以下、「堆積工程」ともいう)を備えていてもよい。 The method for manufacturing the substrate may include a step of depositing a pattern on the surface of the substrate by CVD or ALD after the heating step or the cleaning step (hereinafter also referred to as the "deposition step").
当該基板の製造方法は、上記加熱工程後に、上記加熱工程により形成された膜を剥離液により剥離する工程(以下、「剥離工程」ともいう)を備えていてもよい。当該基板の製造方法により形成される膜は、剥離液により容易に剥離することができる。 The method for manufacturing the substrate may include a step of peeling off the film formed by the heating step with a peeling solution (hereinafter, also referred to as a "peeling step") after the heating step. The film formed by the method for manufacturing the substrate can be easily peeled off with the peeling solution.
以下、当該基板の製造方法が備える各工程について説明する。 Below, we will explain each step in the manufacturing method for this substrate.
[塗工工程]
本工程では、Si-NH2で表される末端構造を含む第1領域を表層に有する基材に塗工液を塗工する。本工程により、基材上に塗工膜が形成される。
[Coating process]
In this step, a coating liquid is applied to a substrate having a surface layer including a first region including a terminal structure represented by Si- NH2 . By this step, a coating film is formed on the substrate.
塗工液の塗工方法としては特に限定されず、例えばスピンコート法、ロールコート法、バーコート法等が挙げられる。 The method for applying the coating liquid is not particularly limited, and examples include spin coating, roll coating, bar coating, etc.
(基材)
基材は、Si-NH2で表される末端構造(以下、「1級アミノ基末端構造」ともいう)を含む第1領域を表層に有する。基材の形状としては、特に限定されず、例えば板状(基板)、球状等、適宜所望の形状とすることができる。
(Base material)
The substrate has a first region on the surface thereof, the first region including a terminal structure represented by Si- NH2 (hereinafter also referred to as a "primary amino group terminal structure"). The shape of the substrate is not particularly limited, and may be any desired shape, such as a plate (substrate) or a sphere.
基材は、第1領域以外の領域(以下、「第2領域」ともいう)を表層に有していてもよい。基材が第2領域を表層に有する場合、第1領域上に選択的にブロッキング膜を形成することができる。 The substrate may have a surface region other than the first region (hereinafter also referred to as the "second region"). When the substrate has a surface region of the second region, a blocking film can be selectively formed on the first region.
基材が第2領域を表層に有する場合、第1領域及び第2領域の存在形状としては特に限定されず、例えば平面視で面状、点状、ストライプ状等が挙げられる。第1領域及び第2領域の大きさは特に限定されず、適宜所望の大きさの領域とすることができる。 When the substrate has the second region on the surface, the shape of the first and second regions is not particularly limited, and may be, for example, a planar shape, a dot shape, a stripe shape, etc., in a planar view. The size of the first and second regions is not particularly limited, and may be an appropriate region of a desired size.
第2領域としては、例えば非金属原子を含む領域、金属原子を含む領域等が挙げられる。第2領域は、1種であってもよいし、2種以上であってもよい。 Examples of the second region include a region containing nonmetallic atoms and a region containing metal atoms. The second region may be of one type or of two or more types.
非金属原子の含有形態としては、例えば非金属単体、非金属酸化物、非金属窒化物、非金属酸化物窒化物等が挙げられる。 Examples of the form in which nonmetallic atoms are contained include simple nonmetallic elements, nonmetallic oxides, nonmetallic nitrides, and nonmetallic oxide nitrides.
非金属単体としては、例えばケイ素、炭素等の単体が挙げられる。非金属酸化物としては、例えば酸化ケイ素等が挙げられる。非金属酸化物窒化物としては、例えばSiON等が挙げられる。これらの中で、非金属酸化物が好ましく、酸化ケイ素がより好ましい。 Examples of nonmetallic elements include silicon, carbon, and the like. Examples of nonmetallic oxides include silicon oxide, and the like. Examples of nonmetallic oxide nitrides include SiON, and the like. Of these, nonmetallic oxides are preferred, and silicon oxide is more preferred.
金属原子としては、金属元素の原子であれば特に限定されない。なお、ケイ素は、非金属原子であり、金属原子に該当しない。金属原子としては、例えば銅、鉄、亜鉛、コバルト、アルミニウム、スズ、タングステン、ジルコニウム、チタン、タンタル、ゲルマニウム、モリブデン、ルテニウム、金、銀、白金、パラジウム、ニッケル等が挙げられる。これらの中で、銅、コバルト又はタングステンが好ましい。 There are no particular limitations on the metal atom, so long as it is an atom of a metal element. Silicon is a nonmetallic atom and does not fall under the category of a metal atom. Examples of metal atoms include copper, iron, zinc, cobalt, aluminum, tin, tungsten, zirconium, titanium, tantalum, germanium, molybdenum, ruthenium, gold, silver, platinum, palladium, nickel, and the like. Of these, copper, cobalt, or tungsten is preferred.
金属原子の含有形態としては、例えば金属単体、合金、導電性窒化物、金属酸化物、シリサイド等が挙げられる。 Examples of the form in which metal atoms are contained include simple metals, alloys, conductive nitrides, metal oxides, and silicides.
金属単体としては、例えば銅、鉄、コバルト、タングステン、タンタル等の金属の単体等が挙げられる。合金としては、例えばニッケル-銅合金、コバルト-ニッケル合金、金-銀合金等が挙げられる。導電性窒化物としては、例えば窒化タンタル、窒化チタン、窒化鉄、窒化アルミニウム等が挙げられる。金属酸化物としては、例えば酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化銅等が挙げられる。シリサイドとしては、例えば鉄シリサイド、モリブデンシリサイド等が挙げられる。これらの中で、金属単体が好ましく、銅単体、コバルト単体又はタングステン単体がより好ましい。 Examples of metal elements include copper, iron, cobalt, tungsten, tantalum, and other metal elements. Examples of alloys include nickel-copper alloys, cobalt-nickel alloys, and gold-silver alloys. Examples of conductive nitrides include tantalum nitride, titanium nitride, iron nitride, and aluminum nitride. Examples of metal oxides include tantalum oxide, aluminum oxide, iron oxide, and copper oxide. Examples of silicides include iron silicide and molybdenum silicide. Among these, metal elements are preferred, and copper, cobalt, or tungsten are more preferred.
本工程では、基材表層の第1領域における1級アミノ基末端構造と後述する[A]化合物が有する官能基とが反応して炭素-窒素二重結合を形成する。 In this process, the primary amino group terminal structure in the first region of the substrate surface reacts with a functional group possessed by compound [A], which will be described later, to form a carbon-nitrogen double bond.
基材としては、例えば窒化ケイ素を含む基材に対して、表層のSi-Hで表される末端構造(以下、「水素末端構造」ともいう)を1級アミノ基末端構造に変換する前処理を行った基材等が挙げられる。前処理の種別としては特に限定されず、ウェット処理、ドライ処理などが挙げられる。ウェット処理としては、例えば濃酢酸、希フッ化水素酸等を用いる処理が挙げられる。ドライ処理としては、プラズマ処理等が挙げられる。 An example of the substrate is a substrate containing silicon nitride that has been pretreated to convert the terminal structure represented by Si-H (hereinafter also referred to as "hydrogen terminal structure") on the surface layer into a primary amino group terminal structure. The type of pretreatment is not particularly limited, and examples include wet treatment and dry treatment. Examples of wet treatment include treatment using concentrated acetic acid, dilute hydrofluoric acid, etc. Examples of dry treatment include plasma treatment, etc.
また、当該基板の製造方法は、上記塗工工程の前に、窒化ケイ素を含む基材の表層における水素末端構造を1級アミノ基末端構造に変換する前処理を行う工程(以下、「前処理工程」ともいう)を備えていてもよい。 The method for manufacturing the substrate may also include a pretreatment step (hereinafter also referred to as the "pretreatment step") for converting the hydrogen terminal structure in the surface layer of the silicon nitride-containing substrate to a primary amino group terminal structure prior to the coating step.
(塗工液)
本工程で用いる塗工液については下記<塗工液>の項において説明する。
(Coating Fluid)
The coating liquid used in this step will be described in the section <Coating Liquid> below.
[加熱工程]
本工程では、上記塗工工程により形成された塗工膜を加熱する。本工程により、1級アミノ基末端構造と[A]化合物が有する官能基との反応が促進される。また、本工程により、系内の水を除去することができるため、上記反応により形成された炭素-窒素二重結合の加水分解を抑制することができる。
[Heating process]
In this step, the coating film formed in the coating step is heated. This step promotes the reaction between the primary amino group terminal structure and the functional group of the compound [A]. In addition, this step can remove water from the system, thereby suppressing hydrolysis of the carbon-nitrogen double bond formed in the reaction.
加熱手段としては特に限定されず公知の加熱手段を採用でき、例えばオーブン、ホットプレート等が挙げられる。加熱温度及び加熱時間としては、塗工液における溶媒の有無、[A]化合物の構造、[A]化合物の有する官能基の種類等、種々の要素を勘案して適宜決定できる。加熱温度の下限としては、80℃が好ましく、100℃がより好ましく、130℃がさらに好ましい。加熱温度の上限としては、400℃が好ましく、300℃がより好ましく、200℃がさらに好ましい。加熱時間の下限としては、10秒が好ましく、1分がより好ましく、2分がさらに好ましい。加熱時間の上限としては、60分が好ましく、10分がより好ましく、5分がさらに好ましい。 The heating means is not particularly limited, and known heating means can be used, such as an oven or a hot plate. The heating temperature and heating time can be appropriately determined taking into consideration various factors such as the presence or absence of a solvent in the coating liquid, the structure of the [A] compound, and the type of functional group possessed by the [A] compound. The lower limit of the heating temperature is preferably 80°C, more preferably 100°C, and even more preferably 130°C. The upper limit of the heating temperature is preferably 400°C, more preferably 300°C, and even more preferably 200°C. The lower limit of the heating time is preferably 10 seconds, more preferably 1 minute, and even more preferably 2 minutes. The upper limit of the heating time is preferably 60 minutes, more preferably 10 minutes, and even more preferably 5 minutes.
形成される膜の平均厚みは、塗工液における[A]化合物の種類及び濃度、並びに加熱工程における加熱温度、加熱時間等の条件を適宜選択することで所望の値にすることができる。膜の平均厚みの下限としては、0.1nmが好ましく、1nmがより好ましく、3nmがさらに好ましい。上記平均厚みの上限としては、例えば20nmである。膜の平均厚みは、分光エリプソメータ(J.A.WOOLLAM社の「M2000D」)を用いて測定した値である。 The average thickness of the film formed can be adjusted to a desired value by appropriately selecting the type and concentration of the compound [A] in the coating liquid, and the conditions in the heating step, such as the heating temperature and heating time. The lower limit of the average thickness of the film is preferably 0.1 nm, more preferably 1 nm, and even more preferably 3 nm. The upper limit of the average thickness is, for example, 20 nm. The average thickness of the film is a value measured using a spectroscopic ellipsometer (J.A. WOOLLAM's "M2000D").
[洗浄工程]
本工程では、上記加熱工程により形成された膜のうち上記第1領域以外の領域に存在する材料を洗浄液により洗浄する。本工程は、上記加熱工程の後に行われる。本工程により、基板上に存在する第1領域における末端構造と炭素-窒素二重結合を形成していない材料が除去される。本工程は、基材が第2領域を有する場合に特に有利であり、第2領域上に存在する材料を除去し、第1領域上に選択的にブロッキング膜を形成することができる。
[Cleaning process]
In this step, the material present in the film formed by the heating step in the regions other than the first region is washed with a cleaning solution. This step is performed after the heating step. This step removes the material that does not form a carbon-nitrogen double bond with the terminal structure in the first region present on the substrate. This step is particularly advantageous when the substrate has a second region, and it is possible to remove the material present on the second region and selectively form a blocking film on the first region.
洗浄液としては、有機溶媒が用いられる。例えば下記<塗工液>の項において説明する[B]溶媒として例示する溶媒等が挙げられる。また、塗工液が[B]溶媒を含有する場合、洗浄液として塗工液が含有する[B]溶媒と同種の溶媒を用いることができる。 As the cleaning liquid, an organic solvent is used. For example, the solvents exemplified as solvent [B] described in the <Coating liquid> section below can be used. In addition, when the coating liquid contains solvent [B], the same type of solvent as the solvent [B] contained in the coating liquid can be used as the cleaning liquid.
[堆積工程]
本工程では、基材の表面にCVD法又はALD法によりパターンを堆積させる。本工程は、上記加熱工程又は上記洗浄工程の後に行われる。本工程は、基材が第2領域を有する場合に特に有利であり、第1領域上に形成された膜はCVD法又はALD法による金属オキサイド形成に対し高いブロッキング性能を有するため、第2領域上に選択的に金属オキサイドパターンを形成することができる。
[Deposition process]
In this process, a pattern is deposited on the surface of the substrate by CVD or ALD. This process is carried out after the heating process or the cleaning process. This process is particularly advantageous when the substrate has a second region, and the film formed on the first region has high blocking performance against metal oxide formation by CVD or ALD, so that a metal oxide pattern can be selectively formed on the second region.
[剥離工程]
本工程では、上記加熱工程により形成された膜を剥離液により剥離する。本工程は、上記加熱工程又は上記堆積工程の後に行われる。本工程は、基材が第2領域を有し、かつ上記堆積工程の後に行われる場合に特に有利であり、加熱工程により形成された膜を剥離することにより、基材の第2領域上に選択的に金属オキサイドパターンを形成することができる。
[Peeling process]
In this step, the film formed by the heating step is peeled off with a peeling solution. This step is performed after the heating step or the deposition step. This step is particularly advantageous when the substrate has a second region and is performed after the deposition step, and a metal oxide pattern can be selectively formed on the second region of the substrate by peeling off the film formed by the heating step.
剥離液としては、酸を含有する液又は塩基を含有する液が好ましい。酸としては、例えば塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸等の無機酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸、マレイン酸、イソ酪酸、2-エチルヘキサン酸等のカルボン酸等が挙げられる。これらの中で、カルボン酸が好ましく、クエン酸がより好ましい。塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、n-プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)等が挙げられる。これらの中で、TMAHが好ましい。 The stripping solution is preferably a solution containing an acid or a solution containing a base. Examples of acids include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and hydrofluoric acid, and carboxylic acids such as acetic acid, citric acid, oxalic acid, maleic acid, isobutyric acid, and 2-ethylhexanoic acid. Of these, carboxylic acids are preferred, and citric acid is more preferred. Examples of bases include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, and tetramethylammonium hydroxide (TMAH). Of these, TMAH is preferred.
また、剥離液としては、水酸化アンモニウム-過酸化水素水溶液(SC-1洗浄液)、塩酸-過酸化水素水溶液(SC-2洗浄液)等も挙げられる。 Other examples of stripping solutions include ammonium hydroxide-hydrogen peroxide solution (SC-1 cleaning solution) and hydrochloric acid-hydrogen peroxide solution (SC-2 cleaning solution).
剥離液の溶媒は、水を主成分とすることが好ましい。溶媒中の水の含有割合の下限としては、50質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましい。上記含有割合は、100質量%であってもよい。 The solvent of the stripping solution preferably contains water as a main component. The lower limit of the water content in the solvent is preferably 50% by mass, more preferably 90% by mass, and even more preferably 95% by mass. The above content may be 100% by mass.
<塗工液>
当該塗工液は、基材の第1領域におけるSi-NH2で表される末端構造(1級アミノ基末端構造)と反応して炭素-窒素二重結合を形成する官能基及び芳香環構造を有する化合物(以下、「[A]化合物」ともいう)を含有する。当該塗工液は常温常圧で液状であり、必要に応じて、溶媒(以下、「[B]溶媒」ともいう)を含有することができる。当該塗工液は、本発明の効果を損なわない範囲において、[A]化合物及び[B]溶媒以外のその他の成分(以下、「他の成分」ともいう)を含有することができる。
<Coating Fluid>
The coating liquid contains a compound (hereinafter also referred to as "compound [A] ") having a functional group and an aromatic ring structure that reacts with a terminal structure (primary amino group terminal structure) represented by Si-NH2 in the first region of the substrate to form a carbon-nitrogen double bond. The coating liquid is liquid at room temperature and normal pressure, and may contain a solvent (hereinafter also referred to as "solvent [B]") as necessary. The coating liquid may contain other components (hereinafter also referred to as "other components") other than compound [A] and solvent [B] within a range that does not impair the effects of the present invention.
当該塗工液は、1級アミノ基末端構造を含む第1領域を表層に有する基材に塗工されるように用いられる。具体的には、当該塗工液は、上述の当該基板の製造方法における塗工工程において用いられる。 The coating liquid is used to be applied to a substrate having a surface layer including a first region containing a primary amino group terminal structure. Specifically, the coating liquid is used in the coating step in the above-mentioned method for manufacturing the substrate.
以下、当該塗工液が含有する各成分について説明する。 The components contained in the coating liquid are explained below.
[[A]化合物]
[A]化合物は、基材の第1領域における1級アミノ基末端構造と反応して炭素-窒素二重結合を形成する官能基(以下、「官能基(X)」ともいう)及び芳香環構造を有する。
[[A] Compound]
The compound [A] has an aromatic ring structure and a functional group (hereinafter also referred to as “functional group (X)”) that reacts with the primary amino group terminal structure in the first region of the base material to form a carbon-nitrogen double bond.
[A]化合物は、重合体(以下、「[A1]重合体」ともいう)であってもよいし、低分子化合物(以下、「[A2]化合物」ともいう)であってもよい。本明細書において、「重合体」とは繰り返し単位を有する化合物を意味し、「低分子化合物」とは重合体でない化合物であって、分子量分布を有さず、分子量が1,000以下の化合物を意味する。 The [A] compound may be a polymer (hereinafter also referred to as the "[A1] polymer") or a low molecular weight compound (hereinafter also referred to as the "[A2] compound"). In this specification, a "polymer" refers to a compound having repeating units, and a "low molecular weight compound" refers to a compound that is not a polymer, does not have a molecular weight distribution, and has a molecular weight of 1,000 or less.
官能基(X)は、1級アミノ基末端構造と反応して炭素-窒素二重結合を形成する官能基である。官能基(X)としては、アルデヒド基又はケトン性カルボニル基が好ましい。[A]化合物は、1又は複数の官能基(X)を有することができる。 The functional group (X) is a functional group that reacts with the primary amino group terminal structure to form a carbon-nitrogen double bond. The functional group (X) is preferably an aldehyde group or a ketonic carbonyl group. The compound [A] can have one or more functional groups (X).
芳香環構造としては、例えば環員数6~20の芳香族炭化水素環構造、環員数5~20の芳香族複素環構造等が挙げられる。「環員数」とは、環構造を構成する原子数を意味し、多環の場合は多環を構成する総原子数を意味する。 Examples of aromatic ring structures include aromatic hydrocarbon ring structures having 6 to 20 ring members and aromatic heterocyclic structures having 5 to 20 ring members. The "number of ring members" refers to the number of atoms that make up the ring structure, and in the case of a polycyclic ring, it refers to the total number of atoms that make up the polycyclic ring.
環員数6~20の芳香族炭化水素環構造としては、例えばベンゼン構造、ナフタレン構造、ビフェニル構造、アントラセン構造、フェナントレン構造、フルオレン構造、テトラセン構造、ピレン構造等が挙げられる。 Examples of aromatic hydrocarbon ring structures having 6 to 20 ring members include a benzene structure, a naphthalene structure, a biphenyl structure, an anthracene structure, a phenanthrene structure, a fluorene structure, a tetracene structure, and a pyrene structure.
環員数5~20の芳香族複素環構造としては、フラン構造、ベンゾフラン構造、ピロール構造、インドール構造、チオフェン構造、ベンゾチオフェン構造、ジベンゾチオフェン構造、イミダゾール構造、ピラゾール構造、オキサゾール構造等が挙げられる。 Examples of aromatic heterocyclic structures having 5 to 20 ring members include furan structures, benzofuran structures, pyrrole structures, indole structures, thiophene structures, benzothiophene structures, dibenzothiophene structures, imidazole structures, pyrazole structures, and oxazole structures.
芳香環構造としては、環員数6~20の芳香族炭化水素環構造が好ましい。 The aromatic ring structure is preferably an aromatic hydrocarbon ring structure having 6 to 20 ring members.
[A]化合物は、分子量が200以上であることが好ましい。なお、「分子量」は、[A1]重合体である場合には後述する重量平均分子量Mwを意味し、[A2]化合物である場合には低分子化合物を構成する各原子の原子量の総和を意味する。 The molecular weight of the [A] compound is preferably 200 or more. In the case of the [A1] polymer, "molecular weight" means the weight average molecular weight Mw described below, and in the case of the [A2] compound, it means the sum of the atomic weights of the atoms constituting the low molecular weight compound.
([A1]化合物)
[A]化合物が[A1]重合体である場合、[A1]重合体は、芳香環構造を含む構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)及び官能基(X)を有する。[A1]重合体は、構造単位(I)以外の他の構造単位を有していてもよい。
([A1] compound)
When the compound [A] is a polymer [A1], the polymer [A1] has a structural unit containing an aromatic ring structure (hereinafter also referred to as "structural unit (I)") and a functional group (X). The polymer [A1] may have a structural unit other than the structural unit (I).
官能基(X)がアルデヒド基である場合、[A1]重合体は、官能基(X)を主鎖の末端又は側鎖の末端に有することが好ましく、官能基(X)を主鎖の末端に有することがより好ましい。「主鎖」とは[A1]重合体を構成する原子鎖のうち最も長い原子鎖を意味し、「側鎖」とは[A1]重合体を構成する原子鎖のうち主鎖以外の原子鎖を意味する。 When the functional group (X) is an aldehyde group, the polymer [A1] preferably has the functional group (X) at the end of the main chain or at the end of the side chain, and more preferably has the functional group (X) at the end of the main chain. The term "main chain" refers to the longest atomic chain among the atomic chains constituting the polymer [A1], and the term "side chain" refers to the atomic chain other than the main chain among the atomic chains constituting the polymer [A1].
主鎖の末端の官能基(X)は、例えばポリスチレンなどのリビングアニオン重合体の重合末端を官能基(X)を与える末端処理剤で処理することにより導入することができる。官能基(X)を与える末端処理剤としては、例えばN,N-ジメチルホルムアミド等が挙げられる。 The functional group (X) at the end of the main chain can be introduced by treating the polymerization end of a living anionic polymer such as polystyrene with a terminal treatment agent that provides the functional group (X). Examples of terminal treatment agents that provide the functional group (X) include N,N-dimethylformamide.
側鎖の末端に官能基(X)を有する[A1]重合体は、例えば4-ビニルベンズアルデヒド等の末端に官能基(X)を有し、かつエチレン性炭素-炭素二重結合を有する単量体を用いることなどにより形成することができる。 The [A1] polymer having a functional group (X) at the end of the side chain can be formed by using a monomer having a functional group (X) at the end of the side chain, such as 4-vinylbenzaldehyde, and having an ethylenic carbon-carbon double bond.
官能基(X)がケトン性カルボニル基である場合、[A1]重合体は、官能基(X)を主鎖中に有することが好ましい。また、ケトン性カルボニル基の両端が上記芳香環構造と結合していることが好ましい。主鎖中のケトン性カルボニル基は、例えば2,2’-ジメトキシビフェニル等の芳香環構造を有する化合物と4,4’-ジカルボキシジフェニルエーテル等の芳香族ジカルボン酸とをトロフルオロメタンスルホン酸の存在下で反応させることでフリーデル・クラフツ反応により形成することができる。 When the functional group (X) is a ketonic carbonyl group, the polymer [A1] preferably has the functional group (X) in the main chain. In addition, it is preferable that both ends of the ketonic carbonyl group are bonded to the aromatic ring structure. The ketonic carbonyl group in the main chain can be formed by the Friedel-Crafts reaction, for example, by reacting a compound having an aromatic ring structure such as 2,2'-dimethoxybiphenyl with an aromatic dicarboxylic acid such as 4,4'-dicarboxydiphenyl ether in the presence of trifluoromethanesulfonic acid.
[A]化合物が[A1]重合体である場合、[A1]重合体の重量平均分子量Mwの下限としては、200が好ましく、1,000がより好ましく、2,000がさらに好ましく、3,000がさらに好ましく、4,000が特に好ましい。上記Mwの上限としては、80,000が好ましく、60,000がより好ましく、20,000が好ましい場合もあり、10,000が好ましい場合もある。 When the [A] compound is an [A1] polymer, the lower limit of the weight average molecular weight Mw of the [A1] polymer is preferably 200, more preferably 1,000, even more preferably 2,000, even more preferably 3,000, and particularly preferably 4,000. The upper limit of the above Mw is preferably 80,000, more preferably 60,000, and in some cases 20,000 or 10,000 is preferred.
[A1]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量Mnに対するMwの比(Mw/Mn、分散度)の上限としては、5が好ましく、2.5がより好ましく、1.5が好ましい場合もあり、1.3が好ましい場合もある。上記比の下限としては、通常1であり、1.02が好ましい。 [A1] The upper limit of the ratio of Mw to the polystyrene-equivalent number average molecular weight Mn of the polymer as determined by GPC (Mw/Mn, dispersity) is preferably 5, more preferably 2.5, and in some cases 1.5 or 1.3 is preferred. The lower limit of the above ratio is usually 1, and 1.02 is preferred.
[Mw及びMnの測定方法]
本明細書における重合体のMw及びMnは、東ソー(株)のGPCカラム(「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本及び「G4000HXL」1本)を使用し、以下の条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した値である。
溶離液 :テトラヒドロフラン(富士フイルム和光純薬(株))
流量 :1.0mL/分
試料濃度 :1.0質量%
試料注入量:100μL
カラム温度:40℃
検出器 :示差屈折計
標準物質 :単分散ポリスチレン
[Method of measuring Mw and Mn]
The Mw and Mn of the polymer in this specification are values measured by gel permeation chromatography using GPC columns (two "G2000HXL", one "G3000HXL" and one "G4000HXL" columns) manufactured by Tosoh Corporation under the following conditions.
Eluent: Tetrahydrofuran (FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Flow rate: 1.0 mL/min Sample concentration: 1.0 mass%
Sample injection volume: 100 μL
Column temperature: 40°C
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene
([A2]化合物)
[A]化合物が[A2]化合物である場合、[A2]化合物は、芳香環構造及び官能基(X)を有する。[A2]化合物は、官能基(X)が芳香環構造に結合していることが好ましい。この場合、塗布法により基板上にブロッキング膜をより安定に形成することができる。
([A2] compound)
When the compound [A] is a compound [A2], the compound [A2] has an aromatic ring structure and a functional group (X). It is preferable that the functional group (X) of the compound [A2] is bonded to the aromatic ring structure. In this case, a blocking film can be more stably formed on a substrate by a coating method.
[A2]化合物としては、例えばp-オクチルオキシベンズアルデヒド、3,5-ビス(ドデシルオキシ)ベンズアルデヒド等が挙げられる。 [A2] Examples of compounds include p-octyloxybenzaldehyde and 3,5-bis(dodecyloxy)benzaldehyde.
[A]化合物が[A2]化合物である場合、[A2]化合物の分子量の下限としては、200が好ましく、300がより好ましい。[A2]化合物の分子量が上記下限以上である場合、塗工液の塗工性をより向上させることができる。上記分子量の上限としては、1,000であり、700が好ましく、600がより好ましい。 When the [A] compound is an [A2] compound, the lower limit of the molecular weight of the [A2] compound is preferably 200, more preferably 300. When the molecular weight of the [A2] compound is equal to or greater than the above lower limit, the coatability of the coating liquid can be further improved. The upper limit of the molecular weight is 1,000, preferably 700, more preferably 600.
[[B]溶媒]
[B]溶媒としては、[A]化合物及び他の成分を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されず、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられる。当該塗工液は、[B]溶媒を1種又は2種以上含有していてもよい。
[B] Solvent
The solvent [B] is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing the compound [A] and other components, and examples thereof include alcohol-based solvents, ether-based solvents, ketone-based solvents, amide-based solvents, ester-based solvents, hydrocarbon-based solvents, etc. The coating liquid may contain one or more types of the solvent [B].
アルコール系溶媒としては、例えば
4-メチル-2-ペンタノール、n-ヘキサノール等の炭素数1~18の脂肪族モノアルコール系溶媒;
シクロヘキサノール等の炭素数3~18の脂環式モノアルコール系溶媒;
1,2-プロピレングリコール等の炭素数2~18の多価アルコール系溶媒;
プロピレングリコールモノメチルエーテル等の炭素数3~19の多価アルコール部分エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of the alcohol solvent include aliphatic monoalcohol solvents having 1 to 18 carbon atoms, such as 4-methyl-2-pentanol and n-hexanol;
Alicyclic monoalcohol solvents having 3 to 18 carbon atoms, such as cyclohexanol;
Polyhydric alcohol solvents having 2 to 18 carbon atoms, such as 1,2-propylene glycol;
Examples of the solvent include partial ether solvents of polyhydric alcohols having 3 to 19 carbon atoms, such as propylene glycol monomethyl ether.
エーテル系溶媒としては、例えば
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジヘプチルエーテル等のジアルキルエーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル系溶媒;
ジフェニルエーテル、アニソール(メチルフェニルエーテル)等の芳香環含有エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of the ether solvents include dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, dihexyl ether, and diheptyl ether;
Cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran;
Examples of the solvent include aromatic ring-containing ether solvents such as diphenyl ether and anisole (methyl phenyl ether).
ケトン系溶媒としては、例えば
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、メチルイソブチルケトン(MIBK)、2-ヘプタノン(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-iso-ブチルケトン、トリメチルノナノン等の鎖状ケトン系溶媒;
シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン等の環状ケトン系溶媒;
2,4-ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等が挙げられる。
Examples of the ketone solvent include chain ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl n-propyl ketone, methyl n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone (MIBK), 2-heptanone (methyl n-pentyl ketone), ethyl n-butyl ketone, methyl n-hexyl ketone, di-isobutyl ketone, and trimethylnonanone;
Cyclic ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, and methylcyclohexanone;
Examples include 2,4-pentanedione, acetonylacetone, and acetophenone.
アミド系溶媒としては、例えば
N,N’-ジメチルイミダゾリジノン、N-メチルピロリドン等の環状アミド系溶媒;
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等の鎖状アミド系溶媒などが挙げられる。
Examples of the amide solvent include cyclic amide solvents such as N,N'-dimethylimidazolidinone and N-methylpyrrolidone;
Examples of the solvent include chain amide solvents such as N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, N,N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methylpropionamide.
エステル系溶媒としては、例えば
酢酸n-ブチル、乳酸エチル等のモノカルボン酸エステル系溶媒;
プロピレングリコールアセテート等の多価アルコールカルボキシレート系溶媒;
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒;
γ-ブチロラクトン、δ-バレロラクトン等のラクトン系溶媒;
シュウ酸ジエチル等の多価カルボン酸ジエステル系溶媒;
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒などが挙げられる。
Examples of the ester solvent include monocarboxylic acid ester solvents such as n-butyl acetate and ethyl lactate;
Polyhydric alcohol carboxylate solvents such as propylene glycol acetate;
Polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate;
Lactone solvents such as γ-butyrolactone and δ-valerolactone;
Polycarboxylic acid diester solvents such as diethyl oxalate;
Examples of the carbonate solvent include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, and propylene carbonate.
炭化水素系溶媒としては、例えば
n-ペンタン、n-ヘキサン等の炭素数5~12の脂肪族炭化水素系溶媒;
トルエン、キシレン等の炭素数6~16の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
Examples of the hydrocarbon solvent include aliphatic hydrocarbon solvents having 5 to 12 carbon atoms, such as n-pentane and n-hexane;
Examples of the solvent include aromatic hydrocarbon solvents having 6 to 16 carbon atoms, such as toluene and xylene.
これらの中で、エステル系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒、ラクトン系溶媒又はこれらの組み合わせがより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン又はこれらの組み合わせがさらに好ましい。 Among these, ester-based solvents are preferred, polyhydric alcohol partial ether carboxylate-based solvents, lactone-based solvents or combinations thereof are more preferred, and propylene glycol monomethyl ether acetate, gamma-butyrolactone or combinations thereof are even more preferred.
[他の成分]
他の成分としては、例えば酸発生剤、界面活性剤等が挙げられる。当該塗工液における他の成分の含有割合としては、用いる他の成分の種類等に応じて適宜決定することができる。
[Other ingredients]
Examples of the other components include an acid generator, a surfactant, etc. The content of the other components in the coating liquid can be appropriately determined depending on the type of the other components used, etc.
当該塗工液の固形分濃度の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、0.7質量%がさらに好ましい。上記固形分濃度の上限としては、30質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、3質量%がさらに好ましい。「固形分濃度」とは、当該塗工液における[B]溶媒以外の全成分の濃度(質量%)をいう。 The lower limit of the solid content concentration of the coating liquid is preferably 0.1% by mass, more preferably 0.5% by mass, and even more preferably 0.7% by mass. The upper limit of the solid content concentration is preferably 30% by mass, more preferably 10% by mass, and even more preferably 3% by mass. "Solid content concentration" refers to the concentration (mass %) of all components other than the solvent [B] in the coating liquid.
[塗工液の調製方法]
当該塗工液は、例えば[A]化合物、[B]溶媒及び必要に応じて他の成分を所定の割合で混合し、好ましくは0.45μm以下の細孔を有する高密度ポリエチレンフィルター等で濾過することにより調製することができる。
[Method of preparing coating liquid]
The coating liquid can be prepared, for example, by mixing the compound [A], the solvent [B], and other components as necessary in a predetermined ratio, and filtering the mixture through a high-density polyethylene filter having pores of preferably 0.45 μm or less.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各物性値の測定方法を以下に示す。 The present invention will be described in detail below based on examples, but the present invention is not limited to these examples. The measurement methods for each physical property value are shown below.
[重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分散度(Mw/Mn)]
重合体のMw及びMnは、上記[Mw及びMnの測定方法]の項に記載の条件に従って測定した。重合体の分散度(Mw/Mn)は、Mw及びMnの測定結果より算出した。
[Weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and dispersity (Mw/Mn)]
The Mw and Mn of the polymer were measured according to the conditions described in the above section [Method of measuring Mw and Mn]. The dispersity (Mw/Mn) of the polymer was calculated from the measurement results of Mw and Mn.
[13C-NMR分析]
13C-NMR分析は、核磁気共鳴装置(日本電子(株)の「JNM-EX400」)を使用し、測定溶媒としてCDCl3を用いて行った。重合体における各構造単位の含有割合は、13C-NMRで得られたスペクトルにおける各構造単位に対応するピークの面積比から算出した。
[ 13 C-NMR analysis]
The 13 C-NMR analysis was carried out using a nuclear magnetic resonance apparatus ("JNM-EX400" manufactured by JEOL Ltd.) and CDCl 3 as a measurement solvent. The content ratio of each structural unit in the polymer was calculated from the area ratio of the peak corresponding to each structural unit in the spectrum obtained by 13 C-NMR.
<[A]化合物の合成>
[A]化合物のうち、[A1]重合体として重合体(A1-1)~(A1-3)を、[A2]化合物として以下の化合物(A2-1)をそれぞれ合成した。また、[A1]重合体の対照として重合体(a1-1)~(a1-3)を合成した。
<Synthesis of compound [A]>
Among the compounds [A], polymers (A1-1) to (A1-3) were synthesized as the polymer [A1], and the following compound (A2-1) was synthesized as the compound [A2]. In addition, polymers (a1-1) to (a1-3) were synthesized as controls for the polymer [A1].
[合成例1]重合体(A1-1)(BZP-co-BP(OMe)2)の合成
温度計とスターラーバーを備えた三口フラスコに、4,4’-ジカルボキシジフェニルエーテル7.8g、2,2’-ジメトキシビフェニル7.7g及びトリフルオロメタンスルホン酸45mLを加え、窒素雰囲気下、40℃で24時間加熱攪拌した。反応終了後、水を45mLゆっくり滴下し、重合体を析出させ、ブフナー漏斗にて回収し、減圧乾燥させた。この重合体を少量のN,N-ジメチルアセトアミドへ溶解させ2-プロパノールへ沈殿精製させ、ブフナー漏斗にて回収し、減圧乾燥させることで下記式(A1-1)で表される重合体(以下、「重合体(A1-1)」又は「BZP-co-BP(OMe)2」ともいう)を12.8g得た。重合体(A1-1)は、Mwが50,000、Mnが24,800、Mw/Mnが2.02であった。
Synthesis Example 1 Synthesis of Polymer (A1-1) (BZP-co-BP(OMe)2) 7.8 g of 4,4'-dicarboxydiphenyl ether, 7.7 g of 2,2'-dimethoxybiphenyl, and 45 mL of trifluoromethanesulfonic acid were added to a three-neck flask equipped with a thermometer and a stirrer bar, and the mixture was heated and stirred at 40°C for 24 hours under a nitrogen atmosphere. After the reaction was completed, 45 mL of water was slowly added dropwise to precipitate a polymer, which was then recovered in a Buchner funnel and dried under reduced pressure. This polymer was dissolved in a small amount of N,N-dimethylacetamide, precipitated and purified in 2-propanol, recovered in a Buchner funnel, and dried under reduced pressure to obtain 12.8 g of a polymer represented by the following formula (A1-1) (hereinafter also referred to as "polymer (A1-1)" or "BZP-co-BP(OMe)2"). The polymer (A1-1) had an Mw of 50,000, an Mn of 24,800, and an Mw/Mn of 2.02.
[合成例2]重合体(A1-2)(PS-r-PStCHO)の合成
温度計、ジムロート冷却器及びスターラーバーを備えた三口フラスコにメチルエチルケトン10gを入れ80℃で保持し、スチレン7.28g、4-ビニルベンズアルデヒド3.96g、ジメチル-2,2’-アゾビス(2-メチルプロプオネート)0.69g及びメチルエチルケトン20gの混合液をフィーダーより3時間滴下した。滴下終了後、3時間、80℃にて熟成させた。得られた重合液を5倍量のメタノールで沈殿精製することで白色固体の下記式(A1-2)で表される重合体(以下、「重合体(A1-2)」又は「PS-r-PStCHO」ともいう)7.31gを得た。重合体(A-2)のMwが5,780、Mnが3,140、Mw/Mnが1.84だった。13C-NMR分析により、重合体(A1-2)におけるスチレンに由来する構造単位と4-ビニルベンズアルデヒドに由来する構造単位とのモル比は、58:42であった。
[Synthesis Example 2] Synthesis of polymer (A1-2) (PS-r-PStCHO) 10 g of methyl ethyl ketone was placed in a three-neck flask equipped with a thermometer, a Dimroth condenser, and a stirrer bar and kept at 80 ° C., and a mixture of 7.28 g of styrene, 3.96 g of 4-vinylbenzaldehyde, 0.69 g of dimethyl-2,2'-azobis(2-methylpropionate), and 20 g of methyl ethyl ketone was dropped from a feeder for 3 hours. After the dropwise addition was completed, the mixture was aged at 80 ° C. for 3 hours. The obtained polymerization solution was purified by precipitation with a 5-fold amount of methanol to obtain 7.31 g of a white solid polymer represented by the following formula (A1-2) (hereinafter, also referred to as "polymer (A1-2)" or "PS-r-PStCHO"). The Mw of the polymer (A-2) was 5,780, the Mn was 3,140, and the Mw/Mn was 1.84. As a result of 13 C-NMR analysis, the molar ratio of structural units derived from styrene to structural units derived from 4-vinylbenzaldehyde in polymer (A1-2) was 58:42.
[合成例3]重合体(A1-3)(PS-w-CHO)の合成
500mLのフラスコ反応容器を減圧乾燥した後、窒素雰囲気下、蒸留脱水処理を行ったテトラヒドロフラン(THF)120gを注入し、-78℃まで冷却した。次に、このTHFにsec-ブチルリチウム(sec-BuLi)の1Nシクロヘキサン溶液2.38mLを注入し、次いで、重合禁止剤除去のためシリカゲルによる吸着濾別と蒸留脱水処理とを行ったスチレン13.3mLを30分かけて滴下注入し、重合系が橙色であることを確認した。この滴下注入のとき、反応溶液の内温が-60℃以上にならないように注意した。滴下終了後に30分間熟成した。その後、N,N-ジメチルホルムアミドを0.18ml注入し重合末端の停止反応を行った。この反応溶液を室温まで昇温し、得られた反応溶液を濃縮してメチルイソブチルケトン(MIBK)で置換した。得られた溶液に、シュウ酸2%水溶液1,000gを注入し攪拌して、静置後、下層の水層を取り除いた。この操作を3回繰り返し、金属塩を除去した。その後、超純水1,000gを注入し攪拌して、下層の水層を取り除いた。この操作を3回繰り返し、シュウ酸を除去した後、溶液を濃縮してメタノール500g中に滴下することで重合体を析出させ、ブフナー漏斗にて固体を回収した。この固体を60℃で減圧乾燥させることで白色の下記式(A-3)で表される重合体(以下、「重合体(A1-3)」又は「PS-w-CHO」ともいう)11.9gを得た。重合体(A1-3)は、Mwが5,000、Mnが4,800、Mw/Mnが1.04であった。
[Synthesis Example 3] Synthesis of polymer (A1-3) (PS-w-CHO) After drying a 500 mL flask reaction vessel under reduced pressure, 120 g of tetrahydrofuran (THF) that had been subjected to distillation and dehydration treatment under a nitrogen atmosphere was poured in and cooled to -78 ° C. Next, 2.38 mL of a 1N cyclohexane solution of sec-butyl lithium (sec-BuLi) was poured into this THF, and then 13.3 mL of styrene that had been subjected to adsorption filtration with silica gel and distillation and dehydration treatment to remove the polymerization inhibitor was dripped in over 30 minutes, and it was confirmed that the polymerization system was orange. During this dripping, care was taken to ensure that the internal temperature of the reaction solution did not exceed -60 ° C. After the dripping was completed, the mixture was aged for 30 minutes. Then, 0.18 ml of N,N-dimethylformamide was poured in to carry out a termination reaction of the polymerization terminals. The reaction solution was heated to room temperature, and the resulting reaction solution was concentrated and replaced with methyl isobutyl ketone (MIBK). Into the obtained solution, 1,000 g of a 2% aqueous solution of oxalic acid was poured and stirred, and after standing, the lower aqueous layer was removed. This operation was repeated three times to remove metal salts. Then, 1,000 g of ultrapure water was poured and stirred to remove the lower aqueous layer. This operation was repeated three times to remove oxalic acid, and the solution was concentrated and dropped into 500 g of methanol to precipitate a polymer, and the solid was collected using a Buchner funnel. This solid was dried under reduced pressure at 60° C. to obtain 11.9 g of a white polymer represented by the following formula (A-3) (hereinafter also referred to as "polymer (A1-3)" or "PS-w-CHO"). The polymer (A1-3) had an Mw of 5,000, an Mn of 4,800, and an Mw/Mn of 1.04.
[合成例4]化合物(A2-1)(3,5-ビス(ドデシルオキシ)ベンズアルデヒド)の合成
1Lナス型フラスコに3,5-ジヒドロキシベンズアルデヒド8.37g、1-ブロモドデカン44.5g、N,N-ジメチルホルムアミド300g及び炭酸カリウム20.7gを加え、窒素雰囲気下、80℃で16時間加熱攪拌した。冷却後、桐山ロート(登録商標)にて炭酸カリウムおよび塩を除去した後、トルエン/超純水にて水洗を4回行った。有機層を回収し、無水硫酸ナトリウムにて水を除去したのち、ひだ折ろ紙にてろ液を回収し、減圧濃縮した。次に、ヘキサン/塩化メチレン=10/1にてカラムクロマトグラフィーより精製を行い、白色固体の3,5-ビス(ドデシルオキシ)ベンズアルデヒド(以下、「化合物(A2-1)」ともいう)32gを得た。化合物(A2-1)の分子量は、474であった。
Synthesis Example 4 Synthesis of Compound (A2-1) (3,5-bis(dodecyloxy)benzaldehyde) 8.37 g of 3,5-dihydroxybenzaldehyde, 44.5 g of 1-bromododecane, 300 g of N,N-dimethylformamide, and 20.7 g of potassium carbonate were added to a 1 L eggplant flask, and the mixture was heated and stirred at 80° C. for 16 hours under a nitrogen atmosphere. After cooling, potassium carbonate and salts were removed using a Kiriyama Funnel (registered trademark), and the mixture was washed four times with toluene/ultrapure water. The organic layer was collected, water was removed using anhydrous sodium sulfate, and the filtrate was collected using pleated filter paper and concentrated under reduced pressure. Next, purification was performed by column chromatography using hexane/methylene chloride=10/1 to obtain 32 g of white solid 3,5-bis(dodecyloxy)benzaldehyde (hereinafter also referred to as "compound (A2-1)"). The molecular weight of compound (A2-1) was 474.
[合成例5]重合体(a1-1)(PS-w-(CN)2)の合成
合成例3で得られた重合体(A1-3)10.0gをトルエン40gへ溶解させ、マロノニトリル0.21g、酢酸アンモニウム0.25g及び酢酸0.038gを加え、窒素雰囲気下、115℃で4時間、加熱乾留した。この反応溶液を室温まで昇温し、得られた反応溶液を濃縮してMIBKで置換した。得られた溶液に、炭酸水素ナトリウム2%水溶液500gを注入し攪拌して、静置後、下層の水層を取り除いた。この操作を3回繰り返した。その後、超純水1,000gを注入し攪拌して下層の水層を取り除いた。この操作を3回繰り返した後、溶液を濃縮してメタノール500g中に滴下することで重合体を析出させ、ブフナー漏斗にて固体を回収した。この固体を60℃で減圧乾燥させることで白色の下記式(a1-1)で表される重合体(以下、「重合体(a1-1)」又は「PS-w-(CN)2」ともいう)9.8gを得た。重合体(a1-1)は、Mwが5,300、Mnが5,100、Mw/Mnが1.04であった。
Synthesis Example 5: Synthesis of polymer (a1-1) (PS-w-(CN)2) 10.0 g of polymer (A1-3) obtained in Synthesis Example 3 was dissolved in 40 g of toluene, and 0.21 g of malononitrile, 0.25 g of ammonium acetate, and 0.038 g of acetic acid were added, followed by heating and dry distillation at 115° C. for 4 hours under a nitrogen atmosphere. The reaction solution was heated to room temperature, and the resulting reaction solution was concentrated and replaced with MIBK. 500 g of a 2% aqueous solution of sodium bicarbonate was poured into the resulting solution, stirred, and allowed to stand, after which the lower aqueous layer was removed. This operation was repeated three times. Then, 1,000 g of ultrapure water was poured and stirred to remove the lower aqueous layer. After repeating this operation three times, the solution was concentrated and dropped into 500 g of methanol to precipitate the polymer, and the solid was collected using a Buchner funnel. This solid was dried under reduced pressure at 60° C. to obtain 9.8 g of a white polymer represented by the following formula (a1-1) (hereinafter also referred to as "polymer (a1-1)" or "PS-w-(CN)2"). Polymer (a1-1) had Mw of 5,300, Mn of 5,100, and Mw/Mn of 1.04.
[合成例6]重合体(a1-2)(PS-w-PO3Et2)の合成
500mLのフラスコ反応容器を減圧乾燥した後、窒素雰囲気下、蒸留脱水処理を行ったTHF120gを注入し、-78℃まで冷却した。その後、このTHFにsec-BuLiの1Nシクロヘキサン溶液を2.30mL注入し、その後、重合禁止剤除去のためシリカゲルによる吸着濾別と蒸留脱水処理とを行ったスチレン13.3mLを、反応溶液の内温が-60℃以上にならないように注意しながら30分かけて滴下注入し、その後30分間攪拌した。この後、クロロリン酸ジエチルを0.33ml注入し重合末端の停止反応を行った。この反応溶液を室温まで昇温し、得られた反応溶液を濃縮してMIBKで置換した。その後、シュウ酸2質量%水溶液200gを注入し攪拌して、静置後、下層の水層を取り除いた。この操作を3回繰り返し、リチウム塩を除去した。その後、超純水200gを注入し攪拌して、下層の水層を取り除いた。この操作を4回繰り返し、シュウ酸を除去した後、溶液を濃縮してメタノール400g中に滴下することで重合体を析出させ、ブフナー漏斗にて固体を回収した。この固体を60℃で減圧乾燥させることで白色の下記式(a1-2)で表される重合体(以下、「重合体(a1-2)」又は「PS-w-PO3Et2」ともいう)11.5gを得た。重合体(a1-2)は、Mwが5,100、Mnが4,900、Mw/Mnが1.04であった。
[Synthesis Example 6] Synthesis of polymer (a1-2) (PS-w-PO3Et2) After drying a 500 mL flask reaction vessel under reduced pressure, 120 g of THF that had been subjected to distillation and dehydration treatment under a nitrogen atmosphere was poured in and cooled to -78 ° C. Then, 2.30 mL of a 1N cyclohexane solution of sec-BuLi was poured into this THF, and then 13.3 mL of styrene that had been subjected to adsorption filtration with silica gel and distillation and dehydration treatment to remove the polymerization inhibitor was dripped in over 30 minutes while taking care not to allow the internal temperature of the reaction solution to exceed -60 ° C., and then stirred for 30 minutes. After this, 0.33 ml of diethyl chlorophosphate was poured in to carry out a termination reaction of the polymerization terminal. The reaction solution was warmed to room temperature, and the resulting reaction solution was concentrated and replaced with MIBK. Then, 200 g of a 2% by mass aqueous solution of oxalic acid was poured in and stirred, and after standing, the lower aqueous layer was removed. This operation was repeated three times to remove the lithium salt. Thereafter, 200 g of ultrapure water was poured in and stirred, and the lower aqueous layer was removed. This operation was repeated four times to remove the oxalic acid, and then the solution was concentrated and dropped into 400 g of methanol to precipitate a polymer, and the solid was collected using a Buchner funnel. This solid was dried under reduced pressure at 60°C to obtain 11.5 g of a white polymer represented by the following formula (a1-2) (hereinafter also referred to as "polymer (a1-2)" or "PS-w-PO3Et2"). Polymer (a1-2) had an Mw of 5,100, an Mn of 4,900, and an Mw/Mn of 1.04.
[合成例7]重合体(a1-3)(PS-w-PO3H2)の合成
合成例6で得られた重合体(a1-2)10.0gにトリエチルアミン0.81g、プロピレングリコールモノメチルエーテル4g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート40gを加えて、窒素雰囲気下、80℃で6時間、加熱攪拌した。この反応溶液を室温まで昇温し、得られた反応溶液を濃縮してMIBKで置換した。その後、超純水200gを注入し攪拌して、下層の水層を取り除いた。この操作を3回繰り返し、トリエチルアミンを除去した後、溶液を濃縮してメタノール400g中に滴下することで重合体を析出させ、ブフナー漏斗にて固体を回収した。この固体を60℃で減圧乾燥させることで白色の下記式(a1-3)で表される重合体(以下、「重合体(a1-3)」又は「PS-w-PO3H2」ともいう)9.2gを得た。重合体(a1-3)は、Mwが5,100、Mnが4,800、Mw/Mnが1.06であった。
[Synthesis Example 7] Synthesis of polymer (a1-3) (PS-w-PO3H2) 0.81 g of triethylamine, 4 g of propylene glycol monomethyl ether, and 40 g of propylene glycol monomethyl ether acetate were added to 10.0 g of polymer (a1-2) obtained in Synthesis Example 6, and the mixture was heated and stirred at 80°C for 6 hours under a nitrogen atmosphere. The reaction solution was heated to room temperature, and the reaction solution was concentrated and replaced with MIBK. Then, 200 g of ultrapure water was poured and stirred, and the lower aqueous layer was removed. This operation was repeated three times to remove triethylamine, and then the solution was concentrated and dropped into 400 g of methanol to precipitate a polymer, and the solid was collected using a Buchner funnel. The solid was dried under reduced pressure at 60°C to obtain 9.2 g of a white polymer represented by the following formula (a1-3) (hereinafter also referred to as "polymer (a1-3)" or "PS-w-PO3H2"). The polymer (a1-3) had an Mw of 5,100, an Mn of 4,800, and an Mw/Mn of 1.06.
<塗工液の調製>
塗工液の調製に用いた[B]溶媒を以下に示す。
溶媒(B-1):プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
溶媒(B-2):γ-ブチロラクトン
<Preparation of Coating Fluid>
The solvents [B] used in preparing the coating liquid are shown below.
Solvent (B-1): Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
Solvent (B-2): γ-butyrolactone
[実施例1-1]塗工液(S-1)の調製
[A]化合物としての重合体(A-1)1.30gに、[B]溶媒としての溶媒(B-1)79g及び溶媒(B-2)19.8gを加え、攪拌したのち、0.45μmの細孔を有する高密度ポリエチレンフィルターにて濾過することにより、塗工液(S-1)を調製した。塗工液(S-1)の固形分濃度は1.2%であった。
[Example 1-1] Preparation of Coating Liquid (S-1) 79 g of Solvent (B-1) and 19.8 g of Solvent (B-2) were added to 1.30 g of Polymer (A-1) as Compound (A), and the mixture was stirred and then filtered through a high-density polyethylene filter having pores of 0.45 μm to prepare Coating Liquid (S-1). The solid content of Coating Liquid (S-1) was 1.2%.
[実施例1-2~1-4及び比較例1-1~1-3]塗工液(S-2)~(S-4)及び(CS-1)~(CS-3)の調製
下記表1に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は上記実施例1-1と同様にして、塗工液(S-2)~(S-4)及び(CS-1)~(CS-3)を調製した。塗工液(S-2)~(S-4)及び(CS-1)~(CS-3)の固形分濃度を下記表1に合わせて示す。
[Examples 1-2 to 1-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-3] Preparation of Coating Liquids (S-2) to (S-4) and (CS-1) to (CS-3) Coating liquids (S-2) to (S-4) and (CS-1) to (CS-3) were prepared in the same manner as in Example 1-1 above, except that the components were used in the types and amounts shown in Table 1 below. The solids concentrations of coating liquids (S-2) to (S-4) and (CS-1) to (CS-3) are also shown in Table 1 below.
<膜の形成>
[基板]
基板として、以下に示す基板を用いた。
th-SiO2:8インチ熱酸化膜付き二酸化ケイ素基板
SiN :8インチ窒化ケイ素基板
Cu :8インチ銅基板
Co :8インチコバルト基板
W :8インチタングステン基板
なお、上記基板については、プラズマ処理装置(アルバック(株)の「Luminous NA-1300」)を用い、N2/(3%)H2混合ガスによるプラズマ処理([条件]25℃、チャンバー圧:30Pa、処理時間:5分、流量:300sccm、Microwave:300mW)を行ったものを使用した。このプラズマ処理により、SiN基板の表層に存在するSi-H末端構造がSi-NH2末端構造に変換される。
<Membrane formation>
[substrate]
The substrates used were as follows:
th- SiO2 : 8-inch silicon dioxide substrate with thermal oxide film SiN: 8-inch silicon nitride substrate Cu: 8-inch copper substrate Co: 8-inch cobalt substrate W: 8-inch tungsten substrate The above substrates were subjected to plasma treatment with a N2 /(3%) H2 mixed gas ([conditions] 25°C, chamber pressure: 30 Pa, treatment time: 5 minutes, flow rate: 300 sccm, microwave: 300 mW) using a plasma treatment device (ULVAC, Inc.'s "Luminous NA-1300"). This plasma treatment converts the Si-H terminal structures present on the surface layer of the SiN substrate into Si- NH2 terminal structures.
[実施例2-1]
下記表2に示す各種基板を3cm×3cmに裁断し、スピンコーター(ミカサ(株)の「MS-B300」)を用いて、上記調製した組成物(S-1)を1,500rpm、20秒間の条件にてスピンコートし、塗工膜を形成した(塗工工程)。次いで、この塗工膜が形成された基板を150℃で180秒間焼成し、膜を形成した(加熱工程)。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を用いて基板を洗浄した(洗浄工程)。洗浄工程では、基板表面に膜が吸着していない場合には未吸着の膜が除去される。
[Example 2-1]
Various substrates shown in Table 2 below were cut to 3 cm x 3 cm, and the composition (S-1) prepared above was spin-coated at 1,500 rpm for 20 seconds using a spin coater (MS-B300 from Mikasa Co., Ltd.) to form a coating film (coating step). Next, the substrate on which the coating film was formed was baked at 150°C for 180 seconds to form a film (heating step). Thereafter, the substrate was washed with propylene glycol monomethyl ether acetate (washing step). In the washing step, if no film is adsorbed on the substrate surface, the unadsorbed film is removed.
以上の塗工工程、加熱工程及び洗浄工程の一連の処理を経た基板について、表面の静的接触角を接触角計(協和界面科学(株)の「Drop master DM-501」)を用いて測定したところ、th-SiO2基板が38°、SiN基板が85°、Cu基板が36°、Co基板が40°及びW基板が42°であった。上記処理前の各種基板の静的接触角の値は、th-SiO2基板が36°、SiN基板が25°、Cu基板が36°、Co基板が42°及びW基板が45°であったため、上記処理前の静的接触角に比べて大きく増加しているSiN基板上に選択的に膜が形成されていることがわかる。 The static contact angles of the surfaces of the substrates that had undergone the above series of processes including the coating process, heating process, and cleaning process were measured using a contact angle meter (Drop Master DM-501, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). The static contact angles were 38° for the th- SiO2 substrate, 85° for the SiN substrate, 36° for the Cu substrate, 40° for the Co substrate, and 42° for the W substrate. The static contact angle values of the various substrates before the above process were 36° for the th- SiO2 substrate, 25° for the SiN substrate, 36° for the Cu substrate, 42° for the Co substrate, and 45° for the W substrate, indicating that a film was selectively formed on the SiN substrate, which had a significantly increased static contact angle compared to the static contact angle before the above process.
[実施例2-2~2-4及び比較例2-1~2-3]
下記表2に示す塗工液を用いたこと以外は実施例2-1と同様の処理を行い、静的接触角を測定した。結果を下記表2に示す。
[Examples 2-2 to 2-4 and Comparative Examples 2-1 to 2-3]
The static contact angle was measured in the same manner as in Example 2-1, except that the coating liquid shown in Table 2 was used. The results are shown in Table 2.
下記表2中、各種基板名にかっこ書きで記載している数値は、処理前の各種基板の静的接触角(Blank SCA)を示す。 In Table 2 below, the numbers in parentheses next to the names of various substrates indicate the static contact angle (Blank SCA) of each substrate before processing.
<膜のwet剥離性評価>
[実施例3-1]
実施例2-1で一連の処理を行った各種基板を、2質量%クエン酸水溶液を注いだシャーレに3分間浸漬し、さらに2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を注いだシャーレに3分間浸漬した。次いで、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用いて洗浄した後、上記接触角計を用いて基板表面の静的接触角を測定したところ、th-SiO2基板が38°、SiN基板が24°、Cu基板が32°、Co基板が38°及びW基板が42°であった。上記wet剥離処理前の各種基板の静的接触角の値(実施例2-1)は、th-SiO2基板が38°、SiN基板が85°、Cu基板が34°、Co基板が40°及びW基板が42°であったため、SiN基板上に形成されていた膜をwet剥離できていることがわかる。
<Wet peelability evaluation of film>
[Example 3-1]
The various substrates subjected to a series of treatments in Example 2-1 were immersed in a petri dish in which a 2% by mass citric acid aqueous solution was poured for 3 minutes, and further immersed in a petri dish in which a 2.38% by mass tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was poured for 3 minutes. Then, after washing with propylene glycol monomethyl ether acetate, the static contact angles of the substrate surfaces were measured using the contact angle meter, and the values were 38° for the th-SiO 2 substrate, 24° for the SiN substrate, 32° for the Cu substrate, 38° for the Co substrate, and 42° for the W substrate. The static contact angle values of the various substrates before the wet peeling treatment (Example 2-1) were 38° for the th-SiO 2 substrate, 85° for the SiN substrate, 34° for the Cu substrate, 40° for the Co substrate, and 42° for the W substrate, which shows that the film formed on the SiN substrate was wet peeled off.
[実施例3-2~3-4及び比較例3-1~3-3]
実施例2-2~2-4及び比較例2-1~2-3で一連の処理を行った各種基板をそれぞれ用いたこと以外は実施例3-1と同様の処理を行い、静的接触角を測定した。結果を下記表3に示す。
[Examples 3-2 to 3-4 and Comparative Examples 3-1 to 3-3]
The static contact angles were measured by carrying out the same treatment as in Example 3-1, except that the various substrates that had been subjected to the series of treatments in Examples 2-2 to 2-4 and Comparative Examples 2-1 to 2-3 were used. The results are shown in Table 3 below.
下記表3中、各種基板名にかっこ書きで記載している数値は、上記<膜の形成>の項における処理前の各種基板の静的接触角(Blank SCA)を示す。下記表3中、「剥離前」の値はいずれも上記表2における値である。 In Table 3 below, the values in parentheses next to the names of various substrates indicate the static contact angles (Blank SCA) of the various substrates before the treatment in the <Film formation> section above. In Table 3 below, the values "before peeling" are all the values in Table 2 above.
<金属オキサイドブロッキング評価>
[実施例4-1]
実施例2-1で一連の処理を行ったSiN基板の表面について、膜の形成の状態を評価するため、ALDによるオキサイド層形成の抑制度を測定する金属オキサイドブロッキング評価を行った。対照として、実施例2-1で一連の処理を行う前のSiN基板を用いた。
<Metal oxide blocking evaluation>
[Example 4-1]
In order to evaluate the state of film formation on the surface of the SiN substrate that had been subjected to the series of processes in Example 2-1, a metal oxide blocking evaluation was performed to measure the degree of inhibition of oxide layer formation by ALD. As a control, the SiN substrate before the series of processes in Example 2-1 was used.
[ALDによるオキサイド層形成]
ALDは、スタンフォード大学内のCambridge Nanotech FIJIを用い、下記表4に示す条件で行った。プレカーサーは、トリメチルアルミニウムを用い、助触媒に水を用いた。ALDサイクルは、47サイクルに固定した。
[Oxide layer formation by ALD]
ALD was performed using Cambridge Nanotech FIJI at Stanford University under the conditions shown in Table 4. Trimethylaluminum was used as the precursor and water was used as the co-catalyst. The ALD cycle was fixed at 47 cycles.
[ESCA分析]
上記ALD後のSiN基板表面のAl成分について、ESCA分析より定量した。ESCA分析は、(株)アルバックの「Quantum2000」にて、100μmφの条件から膜成分及び基板成分を除いたAl成分をAl2p(72-78eV)にて定量した。その後、実施例2-1における一連の処理を行う前のSiN基板について測定したAl成分の定量値を基準とし、基準となる定量値からどの程度定量値が減少したかをブロッキング率(%)として算出した。その結果、塗工液S-1を用いた場合のSiN基板のブロッキング率は98.6%であった。ブロッキング率の値が大きいほど金属オキサイドブロッキング性能が高い膜であることを意味するため、SiN基板上に形成された膜はALD法による金属オキサイド形成に対する高いブロッキング性能を有することがわかる。
[ESCA analysis]
The Al component on the SiN substrate surface after the ALD was quantified by ESCA analysis. The ESCA analysis was performed using ULVAC's "Quantum 2000" to quantify the Al component excluding the film component and the substrate component under the condition of 100 μmφ at Al2p (72-78 eV). Thereafter, the quantitative value of the Al component measured on the SiN substrate before the series of processes in Example 2-1 was used as a reference, and the degree to which the quantitative value decreased from the reference quantitative value was calculated as a blocking rate (%). As a result, the blocking rate of the SiN substrate when the coating liquid S-1 was used was 98.6%. Since a larger value of the blocking rate means a film with higher metal oxide blocking performance, it can be seen that the film formed on the SiN substrate has high blocking performance against metal oxide formation by the ALD method.
[実施例4-2~4-4及び比較例4-1~4-3]
実施例2-2~2-4及び比較例2-1~2-3で一連の処理を行ったSiN基板をそれぞれ用いたこと以外は実施例4-1と同様の処理を行い、ブロッキング率を算出した。結果を下記表5に示す。実施例がいずれも優れたブロッキング性能を有しているのに対し、比較例においてはブロッキング性能をほぼ有していない結果となった。
[Examples 4-2 to 4-4 and Comparative Examples 4-1 to 4-3]
The same treatment as in Example 4-1 was carried out, except that the SiN substrates that had been subjected to a series of treatments in Examples 2-2 to 2-4 and Comparative Examples 2-1 to 2-3 were used, and the blocking ratio was calculated. The results are shown in Table 5 below. All of the Examples had excellent blocking performance, whereas the Comparative Examples had almost no blocking performance.
Claims (9)
上記塗工工程により形成された塗工膜を加熱する工程と
を備え、
上記塗工液が、上記第1領域の末端構造と反応して炭素-窒素二重結合を形成する官能基及び芳香環構造を有する化合物を含有する基板の製造方法。 A step of applying a coating liquid to a substrate having a first region on a surface layer thereof, the first region including a terminal structure represented by Si- NH2;
and a step of heating the coating film formed by the coating step.
The method for producing a substrate, wherein the coating liquid contains a compound having an aromatic ring structure and a functional group that reacts with the terminal structure of the first region to form a carbon-nitrogen double bond.
上記第1領域の末端構造と反応して炭素-窒素二重結合を形成する官能基及び芳香環構造を有する化合物を含有する膜形成用塗工液。 A film-forming coating solution used to be applied to a substrate having a surface layer including a first region including an end structure represented by Si- NH2 ,
The film-forming coating liquid contains a compound having an aromatic ring structure and a functional group that reacts with the terminal structure of the first region to form a carbon-nitrogen double bond.
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