CN115461429A - 用于电子产品的表面活性剂 - Google Patents

用于电子产品的表面活性剂 Download PDF

Info

Publication number
CN115461429A
CN115461429A CN202180034693.4A CN202180034693A CN115461429A CN 115461429 A CN115461429 A CN 115461429A CN 202180034693 A CN202180034693 A CN 202180034693A CN 115461429 A CN115461429 A CN 115461429A
Authority
CN
China
Prior art keywords
formulation
formula
surfactant
less
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180034693.4A
Other languages
English (en)
Inventor
E·阿西瓦瑟姆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Advansix Resins and Chemicals LLC
Original Assignee
Advansix Resins and Chemicals LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advansix Resins and Chemicals LLC filed Critical Advansix Resins and Chemicals LLC
Publication of CN115461429A publication Critical patent/CN115461429A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D1/00Detergent compositions based essentially on surface-active compounds; Use of these compounds as a detergent
    • C11D1/02Anionic compounds
    • C11D1/04Carboxylic acids or salts thereof
    • C11D1/10Amino carboxylic acids; Imino carboxylic acids; Fatty acid condensates thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C229/00Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C229/02Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton
    • C07C229/04Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated
    • C07C229/06Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated having only one amino and one carboxyl group bound to the carbon skeleton
    • C07C229/10Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated having only one amino and one carboxyl group bound to the carbon skeleton the nitrogen atom of the amino group being further bound to acyclic carbon atoms or to carbon atoms of rings other than six-membered aromatic rings
    • C07C229/12Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated having only one amino and one carboxyl group bound to the carbon skeleton the nitrogen atom of the amino group being further bound to acyclic carbon atoms or to carbon atoms of rings other than six-membered aromatic rings to carbon atoms of acyclic carbon skeletons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C291/00Compounds containing carbon and nitrogen and having functional groups not covered by groups C07C201/00 - C07C281/00
    • C07C291/02Compounds containing carbon and nitrogen and having functional groups not covered by groups C07C201/00 - C07C281/00 containing nitrogen-oxide bonds
    • C07C291/04Compounds containing carbon and nitrogen and having functional groups not covered by groups C07C201/00 - C07C281/00 containing nitrogen-oxide bonds containing amino-oxide bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C309/00Sulfonic acids; Halides, esters, or anhydrides thereof
    • C07C309/01Sulfonic acids
    • C07C309/02Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C309/03Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic saturated carbon skeleton
    • C07C309/13Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic saturated carbon skeleton containing nitrogen atoms, not being part of nitro or nitroso groups, bound to the carbon skeleton
    • C07C309/14Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic saturated carbon skeleton containing nitrogen atoms, not being part of nitro or nitroso groups, bound to the carbon skeleton containing amino groups bound to the carbon skeleton
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C09K13/04Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
    • C09K13/08Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid containing a fluorine compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/02Inorganic compounds ; Elemental compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/02Inorganic compounds ; Elemental compounds
    • C11D3/04Water-soluble compounds
    • C11D3/042Acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/16Organic compounds
    • C11D3/20Organic compounds containing oxygen
    • C11D3/2068Ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/16Organic compounds
    • C11D3/26Organic compounds containing nitrogen
    • C11D3/30Amines; Substituted amines ; Quaternized amines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/16Organic compounds
    • C11D3/34Organic compounds containing sulfur
    • C11D3/3481Organic compounds containing sulfur containing sulfur in a heterocyclic ring, e.g. sultones or sulfolanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/32Alkaline compositions
    • C23F1/38Alkaline compositions for etching refractory metals
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/30Imagewise removal using liquid means
    • G03F7/32Liquid compositions therefor, e.g. developers
    • G03F7/325Non-aqueous compositions
    • G03F7/327Non-aqueous alkaline compositions, e.g. anhydrous quaternary ammonium salts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

预织构化剂、蚀刻剂和光致抗蚀剂剥离剂可以配制为包含来自一个或多个表面活性剂类别的一种或多种表面活性剂,如具有表面活性性质的氨基酸的衍生物。

Description

用于电子产品的表面活性剂
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年3月11日提交的临时申请号62/988,175的优先权,其通过引用以其全文结合到本文中。
技术领域
本公开涉及用于电子产品的表面活性剂。更具体而言,本公开涉及通过蚀刻和去除光致抗蚀剂涂层制备电路板中的表面活性剂。此类表面活性剂可包括氨基酸的衍生物,其中该衍生物具有表面活性性质。
背景技术
表面活性剂(具有表面活性性质的分子)在清洁剂、蚀刻剂和光致抗蚀剂剥离剂中广泛用于制造电路板。可包含表面活性剂作为乳化剂、润湿剂、发泡剂、分散剂和/或改善铺展性的试剂。
表面活性剂可以是不带电荷的表面活性剂、两性离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。尽管原则上任何表面活性剂类别(例如阳离子型、阴离子型、非离子型、两性型)均是合适的,但制剂可包含来自两种或更多种表面活性剂类别的两种或更多种表面活性剂的组合。
通常,表面活性剂是两亲性分子,具有相对不溶于水的疏水性“尾部”基团和相对水溶性的亲水性“头部”基团。 这些化合物可以吸附在界面处,如两种液体、液体与气体、或液体与固体之间的界面。在包含相对极性和相对非极性组分的系统中,疏水性尾部优先与相对非极性的一种或多种组分相互作用,而亲水性头部优先与相对极性的一种或多种组分相互作用。在水和油之间的界面的情况下,亲水性头部基团优先延伸到水中,而疏水性尾部优先延伸到油中。当添加到水-气体界面时,亲水性头部基团优先延伸到水中,而疏水性尾部优先延伸到气体中。表面活性剂的存在破坏了水分子之间的至少一些分子间相互作用,用至少一些水分子与表面活性剂之间通常较弱的相互作用替代了水分子之间的至少一些相互作用。这导致表面张力降低,并也可用于稳定该界面。
在足够高的浓度下,表面活性剂可能形成聚集体,其用于限制疏水性尾部暴露于极性溶剂。一种此类聚集体是胶束。在典型的胶束中,分子排列成球形,一种或多种表面活性剂的疏水性尾部优先位于球体内,而一种或多种表面活性剂的亲水性头部优先位于胶束的外侧,在那里头部优先与极性更高的溶剂相互作用。给定的化合物对表面张力的影响及其形成胶束所在的浓度可作为表面活性剂的定义特性。
发明内容
本公开提供了用于预织构化剂(pre-texturing agent)、蚀刻剂和光致抗蚀剂剥离剂的制剂。这些产品可以配制为包含来自一种或多种本文中公开的表面活性剂类别的一种或多种表面活性剂。该表面活性剂可以用作乳化剂、润湿剂、分散剂和/或改善铺展性的试剂。
本公开提供了具有表面活性性质的氨基酸的衍生物形式的用于预织构化剂、蚀刻剂和光致抗蚀剂剥离剂的表面活性剂。该氨基酸可以是天然存在的或合成的氨基酸,或它们可以经由分子如内酰胺(例如己内酰胺)的开环反应来获得。可以官能化该氨基酸以形成具有表面活性性质的化合物。特征性地,这些化合物可具有低临界胶束浓度(CMC)和/或降低液体表面张力的能力。
本公开提供了用于预织构化剂的制剂,包含至少一种式I的表面活性剂,
Figure 350441DEST_PATH_IMAGE001
其中R1和R2可以相同或不同,并可以选自氢和C1-C6烷基,其中所述C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;n为2至5的整数(包括2和5);m为9至20的整数(包括9和20);末端氮任选进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子;一种或多种消泡剂、任选的一种或多种酸、任选的一种或多种碱、任选的一种或多种螯合剂、和一种或多种溶剂。
本公开进一步提供了用于蚀刻剂的制剂,包含至少一种式I的表面活性剂,
Figure 63313DEST_PATH_IMAGE002
其中R1和R2可以相同或不同,并且可以选自氢和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;n为2至5的整数(包括2和5);m为9至20的整数(包括9和20);末端氮任选地进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子;氢氟酸(HF)、一种或多种溶剂、任选的一种或多种氧化剂、和一种或多种络合剂。
本公开还提供了用于光致抗蚀剂剥离剂的制剂,包含至少一种式I的表面活性剂,
Figure 629424DEST_PATH_IMAGE002
其中R1和R2可以相同或不同,并且可以选自氢和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;n为2至5的整数(包括2和5);m为9至20的整数(包括9和20);末端氮任选地进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子;烷醇胺;亚砜或砜化合物;和二醇醚。
本公开的上述和其它特征以及实现它们的方式将通过参考下文结合附图对实施方案的描述而变得更加明显且将被更好地理解。
附图说明
图1显示了如实施例1b中所述的在pH=7下测量的表面活性剂1的表面张力相对于浓度的图,其中Y轴以毫牛顿/米(mN/m)为单位描绘表面张力(γ),而X轴以毫摩尔(mM)为单位描绘浓度(c)。
图2显示了如实施例1c中所述的对于表面活性剂1作为表面张力相对于时间的变化的动态表面张力的图,其中Y轴以毫牛顿/米(mN/m)为单位描绘表面张力,而X轴以毫秒(ms)为单位描绘表面龄(surface age)。
图3显示了如实施例2b中所述的在pH=7下测量的表面活性剂2的表面张力相对于浓度的图,其中Y轴以毫牛顿/米(mN/m)为单位描绘表面张力(γ),而X轴以毫摩尔(mM)为单位描绘浓度(c)。
图4显示了如实施例2c中所述的对于表面活性剂2作为表面张力相对于时间的变化的动态表面张力的图,其中Y轴以毫牛顿/米(mN/m)为单位描绘表面张力,而X轴以毫秒(ms)为单位描绘表面龄。
图5显示了如实施例3b中所述的在pH=7下测量的表面活性剂3的表面张力相对于浓度的图,其中Y轴以毫牛顿/米(mN/m)为单位描绘表面张力(γ),而X轴以毫摩尔(mM)为单位描绘浓度(c)。
图6显示了如实施例3c中所述的对于表面活性剂3作为表面张力相对于时间的变化的动态表面张力的图,其中Y轴以毫牛顿/米(mN/m)为单位描绘表面张力,而X轴以毫秒(ms)为单位描绘表面龄。
图7显示了如实施例4b中所述的在pH=7下测量的表面活性剂4的表面张力相对于浓度的图,其中Y轴以毫牛顿/米(mN/m)为单位描绘表面张力(γ),而X轴以毫摩尔(mM)为单位描绘浓度(c)。
图8显示了如实施例4c中所述的对于表面活性剂4作为表面张力相对于时间的变化的动态表面张力的图,其中Y轴以毫牛顿/米(mN/m)为单位描绘表面张力,而X轴以毫秒(ms)为单位描绘表面龄。
图9显示了如实施例5b中所述的在pH=7下测量的表面活性剂5的表面张力相对于浓度的图,其中Y轴以毫牛顿/米(mN/m)为单位描绘表面张力(γ),而X轴以毫摩尔(mM)为单位描绘浓度(c)。
图10显示了如实施例5c中所述的对于表面活性剂5作为表面张力相对于时间的变化的动态表面张力的图,其中Y轴以毫牛顿/米(mN/m)为单位描绘表面张力,而X轴以毫秒(ms)为单位描绘表面龄。
具体实施方式
本文中所用的短语“在使用这些端点的任意范围内”在字面上是指可选择来自此短语前列出的任意两个值的任何范围,无论这些值是在列表的下半部还是在列表的上半部。例如,可以从两个较低的值、两个较高的值或较低的值与较高的值中选择一对值。
本文中所用的词语“烷基”是指任何饱和碳链,其可以是直链或支链。
本文中所用的短语“表面活性”是指相关化合物能够降低其至少部分溶于其中的介质的表面张力和/或与其它相的界面张力,并因此可以至少部分吸附在液体/蒸气和/或其它界面处。术语“表面活性剂”可应用于此类化合物。
关于不精确性的术语,术语“大约”和“大致”可互换地用于指代包括所述测量值并还包括与所述测量值相当接近的任何测量值的测量值。如相关领域普通技术人员所理解和容易确定的那样,与所述测量值相当接近的测量值与所述测量值相差相当小的量。例如,此类偏差可归因于测量误差或为优化性能而进行的微小调整。在确定相关领域普通技术人员不容易确定此类相当小的差异的值的情况下,术语“大约”和“大致”可理解为是指所述值的±10%。
本公开提供了预织构化剂、蚀刻剂和光致抗蚀剂剥离剂的制剂。
I.预织构化剂
本公开提供了用于织构化光伏晶片表面的制剂和方法。为了改善光能转化为电能的效率,需要非常低反射的硅表面。例如,对于单晶硅,这通过各向异性蚀刻(100)Si晶片以便在表面上形成金字塔结构来实现,该方法称为织构化。在硅晶片的表面上需要金字塔的均匀和密集的分布以实现低反射率,需要金字塔高度小于10 μm且尺寸均匀。较小且均匀的金字塔结构确保了钝化层的良好覆盖,所述钝化层再沉积在织构化表面的顶部以防止效率损失。较小且均匀的金字塔结构还确保了印刷在硅表面上的金属接触线较窄,允许更多的光传递至硅表面以进行光电转换。
本公开的预织构化制剂可用于在本文中所述的织构化方法中处理硅晶片、基材或沉积在不同类型基材上的硅膜(术语基材或晶片在本文中可互换使用)。用本公开的预织构化制剂和/或方法处理的硅晶片可用于制造光伏电池。与未施以该处理的晶片相比,施以本公开的预织构化制剂和/或方法的晶片可显示出在织构化均匀性方面的改善和降低的反射率。
采用本公开的方法和/或制剂可实现的附加益处可包括以下的一种或多种:1)在晶片表面上产生具有高密度和具有小于10 μm、或小于8 μm、或小于5 μm、或小于4 μm的平均高度的金字塔结构;2)织构化表面的反射率降低;3)形成金字塔和/或形成具有低反射率的织构化表面所需的时间减少;4)织构化品质对织构化方法中异丙醇浓度的敏感度降低,在一些实施方案中,可以在一种或多种织构化组合物中没有任何异丙醇或促进织构化所需的任何其它添加剂的情况下进行织构化;5)当本公开的预织构化制剂和/或方法用在织构化方法中时,可以降低或消除对织构化(蚀刻)组合物或蚀刻溶液中用于改善织构化的品质和生产量的添加剂的需求;6)可以减少织构化步骤中蚀刻的硅的总量;7)可以提高织构化组合物(也称为织构化或蚀刻溶液)的浴寿命;8)可以改善钝化层的覆盖;9)印刷在晶片前部的金属接触线可以更窄;和10)可以提高织构化前硅表面的润湿性。
与已知方法和制剂相比,使用本公开的预织构化制剂的预织构化以及本文中描述的织构化方法可以减少用于织构化的时间。这可以导致减少的加工时间,因此提高晶片加工的生产量。此外,当采用本公开的预织构化制剂和/或方法时,可能几乎不随时间而改变,或几乎不显示对织构化方法过程中一个或多个织构化浴中一种或多种织构化组合物的浓度的敏感度,由此改善方法的稳健性;因此,如果存在方法扰动(process upset),可采用更长或更短的织构化时间,而不会损害光伏器件的性能。
光伏单晶硅晶片加工通常涉及清洁以去除任何污染物和去除切割晶片(从晶锭上切割)的锯损伤的一个或多个第一步骤(通常在浓碱溶液中),随后在稀碱溶液中织构化以便在表面上产生金字塔织构,这降低了表面的反射率并使更多光转化为电能,由此提高晶片的效率。对多晶硅晶片而言,加工可涉及清洁以去除任何污染物的一个或多个第一步骤,随后直接进行织构化。合意的是具有尽可能低的反射率。本公开提供了改善晶片的表面织构化的预织构化制剂和方法。本公开提供了用预织构化制剂处理晶片表面的方法,所述预织构化制剂包含一种或多种表面活性剂或在溶液中的一种或多种表面活性剂。该制剂改变晶片表面,并在织构化单晶硅晶片的情况下导致金字塔的高成核密度,得到所需小金字塔的均匀分布。对多晶硅晶片来说,表面改性改善织构化表面的均匀性,并可导致较低的表面反射率。
本公开提供的预织构化制剂可包含选自一个或多个表面活性剂类别的一种或多种表面活性剂、一种或多种消泡剂、任选的一种或多种酸、任选的一种或多种碱、任选的一种或多种螯合剂、和一种或多种溶剂。
1.表面活性剂
本公开的预织构化剂包含一种或多种表面活性剂,也称为表面活性剂系统。一种或多种表面活性剂的选择可以取决于它或它们改变晶片表面以使金字塔成核和清洁晶片表面的能力。
适用于本公开的预织构化制剂的表面活性剂包含式I的一种或多种表面活性剂和/或助表面活性剂,
Figure 993409DEST_PATH_IMAGE003
其中R1和R2可以相同或不同,并可以选自氢和C1-C6烷基,其中所述C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;n为2至5的整数(包括2和5);m为9至20的整数(包括9和20);末端氮任选进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子。
特别地,合适的表面活性剂或助表面活性剂可包括任何本文中所述的表面活性剂1-5中的一种或多种。
该预织构化制剂中表面活性剂系统的量的范围可以为大约0.01重量%或更大、大约0.1重量%或更大、大约1重量%或更大、大约5重量%或更大、大约10重量%或更大、大约15重量%或更大、或大约20重量%或更小、大约25重量%或更小、大约30重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内。
2.消泡剂
本公开的预织构化制剂可进一步包含一种或多种消泡剂/防沫剂。该消泡剂可选自但不限于:有机硅、有机磷酸盐、含有聚乙二醇和聚丙二醇共聚物的基于环氧乙烷/环氧丙烷(EO/PO)的消泡剂、醇、白油或植物油和蜡,长链脂肪醇、脂肪酸皂或酯。一些试剂,如一些有机硅表面活性剂和本公开的表面活性剂,可以既充当消泡剂又充当表面活性剂。
该消泡剂可以大约0.0001重量%或更大、大约0.001重量%或更大、大约0.01重量%或更大、大约0.1重量%或更大、大约0.2重量%或更大、大约0.5重量%或更大、或大约1.0重量%或更小、大约1.5重量%或更小、大约2.0重量%或更小、大约3.0重量%或更小、大约3.5重量%或更小、大约4.0重量%或更小、大约4.5重量%或更小、大约5.0重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量存在于该预织构化制剂中。
3.酸
有机酸用于改善痕量金属、有机和无机残余物的去除。有机酸可选自多种酸,包括但不限于:草酸、柠檬酸、马来酸、苹果酸、丙二酸、葡糖酸、戊二酸、抗坏血酸、甲酸、乙酸、乙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、磺酸、磺酸的各种衍生物、或其混合物。也可以使用这些酸的盐。还可以使用这些酸/盐的混合物。
该预织构化制剂可进一步包含无机酸和/或它们的盐。该无机酸和/或它们的盐可与其它有机酸和/或它们的盐组合使用。合适的无机酸包括盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、氢氟酸、氨基磺酸等。还可以使用这些酸/盐的混合物。
本公开的预织构化组合物可包含大约0重量%或更大、大约0.1重量%或更大、大约5重量%或更大、大约10重量%或更大、或大约15重量%或更小、大约20重量%或更小、大约25重量%或更小、大约30重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量的酸和/或它们的盐(酸/盐)。
酸和盐的组合也可用于在所需pH水平下缓冲该溶液。在向预织构化制剂中加入酸/盐时,它们可以大约0.2重量%或更大、大约0.3重量%或更大、大约0.5重量%或更大、大约1重量%或更大、大约3重量%或更大、或大约5重量%或更小、大约7重量%或更小、大约9重量%或更小、大约10重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量存在。
4.碱
本公开的预织构化制剂可进一步包含一种或多种碱。合适的碱包括但不限于:氢氧化铵、氢氧化钾、季铵氢氧化物、胺、碳酸胍和有机碱。所述碱可以单独使用,或与其它碱组合使用。合适的有机碱的实例包括但不限于:羟胺、乙二醇、甘油、有机胺如伯、仲或叔脂族胺、脂环族胺、芳族胺和杂环胺,氨水和季铵氢氧化物,如羟胺(NH2OH)、N-甲基羟胺、N,N-二甲基羟胺、N,N-二乙基羟胺、单乙醇胺、乙二胺、2-(2-氨基乙基氨基)乙醇、二乙醇胺、N-甲基氨基乙醇、二丙胺、2-乙基氨基乙醇、二甲基氨基乙醇、乙基二乙醇胺、环己胺、二环己胺、苄胺、二苄胺、N-甲基苄胺、吡咯、吡咯烷、吡咯烷酮、吡啶、吗啉、吡嗪、哌啶、N-羟乙基哌啶、噁唑、噻唑、四甲基氢氧化铵(TMAH)、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、三甲基乙基氢氧化铵、(2-羟乙基)三甲基氢氧化铵、(2-羟乙基)三乙基氢氧化铵、(2-羟乙基)三丙基氢氧化铵和(1-羟丙基)三甲基氢氧化铵。
该预织构化制剂可以大约0重量%或更大、大约1重量%或更大、大约5重量%或更大、或大约10重量%或更小、大约15重量%或更小、大约20重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量包含碱。
也可以通过调节酸和碱的浓度来控制该预织构化制剂的pH。pH可能是控制表面活性剂在基材表面上的吸附并由此控制织构化步骤中所得织构化的品质的因素。
5.任选的螯合剂
本发明的预织构化和/或织构化组合物可进一步包含一种或多种螯合剂。该螯合剂可选自但不限于:乙二胺四乙酸(EDTA)、N-羟乙基乙二胺三乙酸(NHEDTA)、次氮基三乙酸(NTA)、二亚乙基三胺五乙酸(DPTA)、乙醇二甘氨酸、柠檬酸、葡糖酸、草酸、磷酸、酒石酸、甲基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、亚乙基-二膦酸、1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸、1-羟基亚丙基-1,1-二膦酸、乙基氨基双亚甲基膦酸、十二烷基氨基双亚甲基膦酸、次氮基三亚甲基膦酸、乙二胺双亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、己二胺四亚甲基膦酸、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸和1,2-丙二胺四亚甲基膦酸或铵盐、有机胺盐、丙二酸、琥珀酸、二巯基琥珀酸、戊二酸、马来酸、邻苯二甲酸、富马酸、多元羧酸如丙三酸(tricarbaryl acid)、丙烷-1,1,2,3-四甲酸、丁烷-1,2,3,4-四甲酸、苯均四酸,含氧羧酸(oxycarboxylic acid)如乙醇酸、β-羟基丙酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、丙酮酸、二甘醇酸、水杨酸、没食子酸,多酚类如邻苯二酚、连苯三酚,磷酸类如焦磷酸、多聚磷酸,杂环化合物如8-羟基喹啉,和二酮类如α-联吡啶乙酰丙酮。
本公开的预织构化制剂可以大约0重量%或更大、大约1重量%或更大、大约2重量%或更大、大约3重量%或更大、大约4重量%或更大、大约5重量%或更大、或大约6重量%或更小、大约7重量%或更小、大约8重量%或更小、大约9重量%或更小、大约10重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量包含螯合剂。
6.溶剂
该预制剂可以是包含水(如水、去离子水或纯化水)作为溶剂的水性组合物;但是,如本领域技术人员已知的那样,可以使用普通溶剂代替水或与水一起使用普通溶剂,所述普通溶剂包括醇、二醇、丙酮等。该预织构化制剂基于该制剂的总重量计可包含大于50重量%的水。
7.其它添加剂
包含表面活性剂的预织构化组合物还可包含一种或多种添加剂以促进清洁和/或织构化(蚀刻)晶片表面。即使在例如锯损伤去除步骤(如果有的话)后,清洁添加剂也有助于去除残留在表面上的碎屑。任选地,本发明的预织构化组合物可包含一种或多种附加组分,其包括无机或有机酸、碱、螯合剂、分散剂和消泡剂或其混合物。酸和碱和其它添加剂可添加到预织构化组合物中,例如以改善其清洁性能。
本公开的预织构化制剂可进一步包含一种或多种分散剂。合适的分散剂包括本公开的表面活性剂,以及月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸铵、聚氧乙烯烷基醚硫酸三乙醇胺、丙烯酰胺-甲基-丙烷磺酸盐、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯鲸蜡基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯高级醇醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯衍生物、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇三油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇四油酸酯、聚乙二醇单月桂酸酯、聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、聚乙二醇单油酸酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯硬化蓖麻油、烷基烷醇酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、椰油胺乙酸酯、硬脂胺乙酸酯、月桂基甜菜碱、硬脂基甜菜碱、月桂基二甲基氧化胺和2-烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉鎓甜菜碱。
该分散剂可以大约0重量%或更大、大约0.1重量%或更大、大约0.5重量%或更大、大约1.0重量%或更大、大约1.5重量%或更大、或大约2.0重量%或更小、大约2.5重量%或更小、大约3.0重量%或更小、大约3.5重量%或更小、大约4.0重量%或更小、大约4.5重量%或更小、大约5.0重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量存在于该预织构化制剂中。
该预织构化制剂可进一步包含其它添加剂,如糖或糖醇,如木糖醇、甘露糖、葡萄糖等。该预织构化制剂可以大约0重量%或更大、大约1重量%或更大、大约10重量%或更大、大约20重量%或更大、或大约30重量%或更小、大约40重量%或更小、大约50重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量包含这些添加剂。
该预织构化制剂还可包含氧化剂如硝酸、过氧化物和次氯酸盐。该氧化剂可以大约0重量%或更大、大约1重量%或更大、大约10重量%或更大、大约20重量%或更大、或大约30重量%或更小、大约40重量%或更小、大约50重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量存在。
该预织构化制剂还可包含腐蚀抑制剂以保护方法设备材料免受暴露于预织构化处理组合物或织构化蚀刻组合物造成的腐蚀。
合适的腐蚀抑制剂可包括诸如1,2,4-三唑、氨基三唑、苯并三唑、甲苯三唑、巯基苯并噻唑的化合物。该制剂还可包含性质上为化学还原性的腐蚀抑制剂,例如抗坏血酸。
8.使用方法
本公开的预织构化制剂可以在织构化晶片的多步骤方法中用于至少一个预织构化步骤,所述晶片可以是单晶基材(例如Si<100>或Si<111>)、微晶硅基材、多晶硅基材、应变硅基材、非晶硅基材、掺杂或未掺杂的多晶硅基材、玻璃、蓝宝石或任何类型的含硅基材。该基材还可以是沉积在不同类型基材(如金属、玻璃或聚合物)上的硅膜。在织构化步骤之前的预织构化步骤是预处理步骤,涉及使用本公开的制剂,其在溶液中包含表面活性剂或超过一种表面活性剂的混合物。
据信,包含一种或多种表面活性剂的预织构化制剂在一个或多个预织构化步骤和一个或多个织构化步骤之后或期间改善(降低)晶片的反射率。该预织构化步骤将使用包含表面活性剂的本公开的预织构化制剂,该织构化步骤可以是使用任何已知的蚀刻组合物或蚀刻溶液(通常也称为湿蚀刻剂)的任何标准织构化或蚀刻步骤。例如,该织构化步骤可以在标准织构化浴中使用标准织构化溶液。
本公开的预织构化制剂在用于预织构化步骤时可提供清洁硅表面的附加益处。在织构化方法完成后,改善织构化品质,对单晶硅的情况形成高密度的小金字塔,对多晶硅的情况形成更均匀的织构化表面,导致更低的反射率。
本公开进一步提供了包括用本文中公开的一种或多种预织构化制剂润湿所述晶片的步骤的织构化硅晶片的方法,和包括用本文中所述的预织构化制剂润湿所述晶片的步骤的织构化硅晶片的方法,织构化硅晶片的方法包括以下步骤:用本文中所述的预织构化制剂润湿所述晶片;用蚀刻组合物润湿所述晶片。可将任何上述预织构化制剂用于本公开的方法。
本公开的织构化方法可以是至少包括在织构化步骤之前的预织构化步骤的多步骤织构化方法。该多步骤织构化方法还可包括一个或多个漂洗步骤、一个或多个清洁步骤、一个或多个任选的锯损伤去除步骤、和/或其它步骤。可以在锯损伤去除步骤之前、在织构化(蚀刻)步骤之前、或在锯损伤去除步骤与织构化步骤二者之前用本公开的预织构化制剂润湿该晶片。
可以在预织构化和/或织构化步骤之前和之后在单独的漂洗步骤中漂洗该晶片。润湿可以在室温或提高的温度下进行。可以用本公开的预织构化制剂润湿晶片一段时间,所述时间可以根据将本公开的预织构化制剂施加到晶片上的方法而变化。
II.蚀刻剂
本公开提供了蚀刻剂制剂。半导体工业正在迅速减小微电子器件、硅芯片、液晶显示器、MEMS(微电子机械系统)、印刷线路板等中的电子电路和电子组件的尺寸并提高其密度。其中的集成电路被分层或堆叠,其中每个电路层之间的绝缘层的厚度不断减小,且特征尺寸越来越小。随着特征尺寸缩小,图案变得更小,并且器件性能参数更紧密和更稳健。结果,由于更小的特征尺寸,此前尚可容忍的各种问题无法再容忍或已经变为更大的问题。
在先进集成电路的生产中,为了尽量减少与更高密度相关的问题并优化性能,已经采用了高k和低k两种的绝缘体以及各种阻挡层材料。
钽(Ta)和氮化钽(TaN)用于半导体器件、液晶显示器、MEMS(微电子机械系统)、印刷线路板等,并用作贵金属、铝(Al)和铜(Cu)布线的接地层和覆盖层。在半导体器件中,其可用作阻挡金属、硬掩模或栅极材料。
在用于这些应用的器件的构造中,常常需要蚀刻Ta和TaN。在Ta和TaN的各种类型的用途和器件环境中,在蚀刻这两种材料的同时,接触或以其它方式暴露其它层。在存在这些其它材料(例如金属导体、电介质和硬掩模)的情况下对Ta和TaN的高选择性蚀刻是器件产量和长寿命所需的。
本公开包括用于蚀刻剂的制剂,所述蚀刻剂用于相对于半导体器件中存在的金属导体层、硬掩模层和低-k介电层选择性蚀刻Ta和/或TaN的方法。更具体而言,本公开涉及用于相对于铜和低-k介电层选择性蚀刻Ta和/或TaN的组合物和方法。
本公开的蚀刻剂制剂可具有相对高的Ta/Cu和/或TaN/Cu蚀刻选择性(即Ta蚀刻率对Cu蚀刻率的高比率和/或TaN蚀刻率对Cu蚀刻率的高比率)。在一些实施方案中,该蚀刻组合物可具有大约2或更大、大约3或更大、大约4或更大、大约5或更大、大约6或更大、大约7或更大、大约8或更大、大约9或更大、大约10或更大、大约15或更大、大约20或更大、大约30或更大、大约40或更大、大约50或更大、或大约60或更小、大约70或更小、大约80或更小、大约90或更小、大约100或更小,或在使用这些端点的任意范围内的Ta/Cu和/或TaN/Cu蚀刻选择性。
本公开的蚀刻剂制剂可具有相对高的Ta/介电材料(例如SiO2或低-k材料)和/或TaN/介电材料蚀刻选择性(即Ta蚀刻率对介电材料蚀刻率的高比率和/或TaN蚀刻率对介电材料蚀刻率的高比率)。在一些实施方案中,该蚀刻组合物可具有大约2或更大、大约3或更大、大约4或更大、大约5或更大、大约6或更大、大约7或更大、大约8或更大、大约9或更大、大约10或更大、大约15或更大、大约20或更大、大约30或更大、大约40或更大、大约50或更大、或大约60或更小、大约70或更小、大约80或更小、大约90或更小、大约100或更小,或在使用这些端点的任意范围内的Ta/介电材料和/或TaN/介电材料蚀刻选择性。
本公开的蚀刻剂可包含氢氟酸(HF)、选自一个或多个表面活性剂类别的一种或多种表面活性剂、一种或多种溶剂、任选的一种或多种氧化剂、和一种或多种络合剂。
1.氢氟酸
据信,氢氟酸可促进和增强蚀刻方法过程中半导体基材上的Ta和/或TaN的去除。
氢氟酸可以大约0.1重量%或更大、大约0.2重量%或更大、大约0.4重量%或更大、0.5重量%或更大、大约0.6重量%或更大、大约0.8重量%或更大、大约1.0重量%或更大、大约1.2重量%或更大、大约1.4重量%或更大、大约1.5重量%或更大、或大约2.0重量%或更小、大约2.5重量%或更小、大约3重量%或更小、大约3.5重量%或更小、大约4.0重量%或更小、大约4.5重量%或更小、大约5.0重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量存在于该蚀刻剂制剂中。
2.表面活性剂
本公开的蚀刻剂制剂包含一种或多种表面活性剂,也称为表面活性剂系统。该表面活性剂可促进蚀刻组合物的均匀性并有助于在溶剂中溶解组分(例如磺酸)。
适用于本公开的蚀刻剂制剂的表面活性剂包括式I的一种或多种表面活性剂和/或助表面活性剂,
Figure 353983DEST_PATH_IMAGE002
其中R1和R2可以相同或不同,并可以选自氢和C1-C6烷基,其中所述C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;n为2至5的整数(包括2和5);m为9至20的整数(包括9和20);末端氮任选进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子。
特别地,合适的表面活性剂或助表面活性剂可包括任何本文中所述的表面活性剂1-5中的一种或多种。
该表面活性剂可以大约0.0001重量%或更大、大约0.01重量%或更大、大约0.1重量%或更大、大约0.2重量%或更大、大约0.3重量%或更大、大约0.4重量%或更大、大约0.5重量%或更大、或大约0.6重量%或更小、大约0.7重量%或更小、大约0.8重量%或更小、大约0.9重量%或更小、大约1.0重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量存在于该蚀刻剂制剂中。
3.溶剂
本公开的蚀刻剂制剂可包含一种或多种溶剂。该蚀刻组合物可包含第一溶剂,其为羧酸。用作第一溶剂的羧酸可促进和增强蚀刻方法过程中半导体基材上Ta和/或TaN的去除。
合适的第一溶剂可包括下式的羧酸:R—COOH,其中R是H或C1-C6烷基,如甲酸、乙酸、三氟乙酸、丙酸、乳酸、丁酸、戊酸和己酸。
该第一溶剂可以是本公开的蚀刻剂制剂的主要组分。例如,该第一溶剂可以大约70重量%或更大、大约75重量%或更大、大约80重量%或更大、大约85重量%或更大、或大约90重量%或更小、大约95重量%或更小、大约96重量%或更小、大约97重量%或更小、大约98重量%或更小、大约99重量%或更小、大约99.9重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量存在于该蚀刻剂制剂中。
或者,本公开的蚀刻剂制剂可包含两种或更多种溶剂。例如,该蚀刻组合物可包含至少一种选自有机溶剂(其不是羧酸)和无机溶剂的第二溶剂。合适的无机溶剂包括水和水溶液。水可以是去离子水和超纯水,不含有机污染物,并具有大约4至大约17兆欧姆、或至少大约17兆欧姆的最小电阻率。
该至少一种第二溶剂(例如水)可以大约0.01重量%或更大、大约0.1重量%或更大、大约0.5重量%或更大、大约1重量%或更大、大约2重量%或更大、大约4重量%或更大、大约5重量%或更大、或大约6重量%或更小、大约7重量%或更小、大约8重量%或更小、大约9重量%或更小、大约10重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量存在。
该第二溶剂可以是并非羧酸的有机溶剂。例如,该有机溶剂可以是具有大约0或更大、大约0.1或更大、大约0.2或更大、大约0.3或更大、大约0.5或更大、大约1.0或更大、大约1.5或更大、大约2.0或更大、或大约2.5或更小、大约3.0或更小、大约3.5或更小、大约4.0或更小、大约4.5或更小、大约5.0或更小,或在使用这些端点的任意范围内的分配系数(logP)的疏水性有机溶剂。
如本文中所用,分配系数log P获自正辛醇和水的两相系统。在一些实施方案中,该有机溶剂可以是醇或醚。醚可以是亚烷基二醇醚(例如二亚烷基二醇醚、三亚烷基二醇醚和四亚烷基二醇醚)。此类有机溶剂的实例包括苄醇、二乙二醇丁基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二丙二醇二乙基醚、四乙二醇二甲基醚和二丙二醇二甲基醚。不希望受理论束缚,据信使用疏水性有机溶剂可以在蚀刻方法过程中抑制Cu的去除而不减少Ta或TaN的去除。
该至少一种第二溶剂(例如有机溶剂)可以大约0.1重量%或更大、大约0.2重量%或更大、大约0.4重量%或更大、大约0.5重量%或更大、大约0.6重量%或更大、大约0.8重量%或更大、大约1.0重量%或更大、大约1.5重量%或更大、大约2.0重量%或更大、大约2.5重量%或更大、大约5.0重量%或更大、或大约6.0重量%或更小、大约8.0重量%或更小、大约10重量%或更小、大约15重量%或更小、大约20重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量存在。
4.氧化剂
本公开的蚀刻剂制剂可任选包含适用于微电子应用的任何氧化剂。该氧化剂可促进和增强半导体基材上Ta和/或TaN的去除。合适的氧化剂包括但不限于氧化性酸或其盐(例如硝酸、高锰酸或高锰酸钾)、过氧化物(例如过氧化氢、二烷基过氧化物、脲过氧化氢)、过磺酸(例如六氟丙烷过磺酸、甲烷过磺酸、三氟甲烷过磺酸或对甲苯过磺酸)及其盐、臭氧、过碳酸(例如过乙酸)及其盐、过磷酸及其盐、过硫酸及其盐(例如过硫酸铵或四甲基过硫酸铵)、高氯酸及其盐(例如高氯酸铵、高氯酸钠或四甲基高氯酸铵)、和高碘酸及其盐(例如,高碘酸、高碘酸铵或四甲基高碘酸铵)。这些氧化剂可以单独使用或组合使用。
该氧化剂可以大约0.01重量%或更大、大约0.02重量%或更大、大约0.04重量%或更大、大约0.05重量%或更大、大约0.06重量%或更大、大约0.08重量%或更大、大约0.1重量%或更大、大约0.15重量%或更大、大约0.2重量%或更大、或大约0.25重量%或更小、大约0.3重量%或更小、大约0.35重量%或更小、大约0.4重量%或更小、大约0.45重量%或更小、大约0.5重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量存在于该蚀刻剂制剂中。
或者,本公开的蚀刻剂制剂可不包含氧化剂(例如硝酸)。在此类实施方案中,该蚀刻组合物仍然能够在图案化半导体基材(例如图案化晶片)中相对于其它材料(例如金属导体层、硬掩模层和低-k介电层)选择性蚀刻Ta和/或TaN。
5.络合剂
本公开的蚀刻剂制剂可包含任何合适的络合剂。该络合剂可以在蚀刻方法过程中促进和增强半导体基材上Ta和/或TaN的去除,同时抑制暴露于蚀刻组合物的Cu的去除。合适的络合剂可选自多元羧酸和羟基羧酸。本文中所用的术语“多元羧酸”是指含有两个或更多个(例如两个、三个或四个)羧基(COOH)的化合物。合适的多元羧酸的实例包括草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸和己二酸。本文中所用的术语“羟基羧酸”是指含有至少一个(例如两个、三个或四个)羟基(OH)和至少一个(例如两个、三个或四个)羧基(COOH)的化合物。合适的羟基羧酸的实例包括柠檬酸和2-羟基苯甲酸。在一些实施方案中,该多元羧酸不包含羟基。在一些实施方案中,该羟基羧酸仅包含一个羟基。
该络合剂可以大约0.1重量%或更大、大约0.2重量%或更大、大约0.4重量%或更大、大约0.5重量%或更大、大约0.6重量%或更大、大约0.8重量%或更大、大约1.0重量%或更大、大约1.5重量%或更大、大约2.0重量%或更大、大约2.5重量%或更大、大约5.0重量%或更大、或大约6.0重量%或更小、大约6.5重量%或更小、大约7.0重量%或更小、大约7.5重量%或更小、大约8.0重量%或更小、大约8.5重量%或更小、大约9.0重量%或更小、大约9.5重量%或更小、大约10重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量包含在该蚀刻剂制剂中。
6.其它添加剂
本公开的蚀刻剂制剂可进一步包含至少一种六氟硅酸盐化合物。下述六氟硅酸盐化合物可以在蚀刻方法过程中促进和增强半导体基材上Ta和/或TaN的去除,同时抑制暴露于蚀刻组合物的介电材料(SiO2)的去除。合适的六氟硅酸盐化合物包括六氟硅酸(H2SiF6)及其盐。六氟硅酸盐化合物的具体实例包括H2SiF6、Na2SiF6、K2SiF6和(NH4)2SiF6
该六氟硅酸盐化合物可以大约0.1重量%或更大、大约0.2重量%或更大、大约0.4重量%或更大、0.5重量%或更大、大约0.6重量%或更大、大约0.8重量%或更大、大约1.0重量%或更大、大约1.2重量%或更大、大约1.4重量%或更大、大约1.5重量%或更大、或大约2.0重量%或更小、大约2.5重量%或更小、大约3重量%或更小、大约3.5重量%或更小、大约4.0重量%或更小、大约4.5重量%或更小、大约5.0重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量存在于该蚀刻剂制剂中。
本公开的蚀刻剂制剂可进一步包含至少一种磺酸。该磺酸可促进和增强蚀刻方法过程中半导体基材上Ta和/或TaN的去除。合适的磺酸的实例包括对甲苯磺酸、甲磺酸或十二烷基苯磺酸。
该磺酸可以大约0.1重量%或更大、大约0.2重量%或更大、大约0.4重量%或更大、大约0.5重量%或更大、大约0.6重量%或更大、大约0.8重量%或更大、大约1.0重量%或更大、大约1.5重量%或更大、大约2.0重量%或更大、大约2.5重量%或更大、大约5.0重量%或更大、或大约6.0重量%或更小、大约6.5重量%或更小、大约7.0重量%或更小、大约7.5重量%或更小、大约8.0重量%或更小、大约8.5重量%或更小、大约9.0重量%或更小、大约9.5重量%或更小、大约10重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量存在于该蚀刻剂制剂中。
此外,本公开的蚀刻剂制剂可含有附加的添加剂,如pH调节剂、腐蚀抑制剂、附加的表面活性剂、附加的有机溶剂、杀生物剂和消泡剂作为任选组分。
7.制造方法
本公开的蚀刻组合物可以通过将组分简单地混合在一起来制备,或者可以通过共混试剂盒中的两种组合物来制备。试剂盒中的第一组合物可以是氧化剂(例如硝酸)的水溶液。试剂盒中的第二组合物可以浓缩形式以预定比率含有本公开的蚀刻组合物的剩余组分,以使两种组合物的共混将产生本公开的所需蚀刻组合物。
8.使用方法
本公开提供了蚀刻含有Ta和/或TaN(例如含有Ta和/或TaN的特征)的半导体基材的方法。该方法包括使含有Ta和/或TaN的半导体基材与本公开的蚀刻组合物接触以去除Ta和/或TaN。该方法可进一步包括在接触步骤之后用漂洗溶剂漂洗该半导体基材和/或在漂洗步骤之后干燥该半导体基材。在一些实施方案中,该方法基本不去除半导体基材中的Cu或介电材料(例如SiO2)。例如,该方法不去除半导体基材中的Cu或介电材料的超过大约5重量%(例如超过大约3重量%或超过大约1重量%)。
该蚀刻方法可包括以下步骤:1)提供含有Ta和/或TaN的半导体基材;2)使该半导体基材与本文中描述的蚀刻组合物接触;3)用一种或多种合适的漂洗溶剂漂洗该半导体基材;和4)任选地,干燥该半导体基材(例如通过去除该漂洗溶剂且不损害半导体基材的完整性的任何合适的手段)。
要在该方法中蚀刻的含有Ta和/或TaN的半导体基材可含有有机和有机金属残余物,以及也可在蚀刻方法过程中去除的另外的一系列金属氧化物。半导体基材(例如晶片)通常由硅、硅锗、第III-V族化合物(如GaAs)或其任意组合构成。该半导体基材可另外含有暴露的集成电路结构,如互连特征(例如金属线和介电材料)。用于互连特征的金属和金属合金包括但不限于铝、与铜合金化的铝、铜、钛、钽、钴、硅、氮化钛、氮化钽和钨。该半导体基材还可以含有层间电介质、氧化硅、氮化硅、碳化硅、氧化钛和碳掺杂氧化硅的层。
可以通过任何合适的方法使半导体基材与蚀刻组合物接触,如将蚀刻组合物置于槽中并将半导体基材浸没和/或浸入蚀刻组合物中,将蚀刻组合物喷涂到半导体基材上,使蚀刻组合物流动到半导体基材上,或其任意组合。
III.光致抗蚀剂剥离剂
本公开进一步提供了光致抗蚀剂剥离剂的制剂。液晶面板的半导体集成电路和器件电路具有非常精细的结构。精细电路通常通过在涂覆在基材上的绝缘膜或导电金属膜(例如分别为氧化物膜或Al合金膜)上均匀地涂覆光致抗蚀剂,并使光致抗蚀剂暴露和显影以形成特定图案并通过使用图案化的光致抗蚀剂作为掩模蚀刻该金属膜或绝缘膜,并然后通过去除不需要的光致抗蚀剂来制造。
光致抗蚀剂剥离制剂用于从基材上去除光致抗蚀剂。通常,光致抗蚀剂剥离制剂在低温和高温下都应具有高剥离力,并且应当在基材上不留下残余物。此外,考虑到在大规模液晶显示面板电路的制造中使用大量的剥离组合物,合意的剥离剂不应腐蚀金属膜,同时对人和环境两者几乎没有危害。
本公开提供了适于剥离光致抗蚀剂的单晶片处理方法和浸渍方法两者的光致抗蚀剂剥离制剂,特别是即使在应用使用气刀方法的单晶片处理方法来剥离光致抗蚀剂时在基材上也不留下杂质的制剂。
本公开进一步提供了光致抗蚀剂剥离组合物,其对涂覆在基材上的各种类型的膜具有良好的剥离力,并在清洁裸玻璃时防止形成杂质颗粒。
为了适于使用高气压(气刀)的单晶片处理光致抗蚀剂剥离方法和浸渍方法两者,光致抗蚀剂剥离制剂必须具有良好的剥离力,并且是非腐蚀性的,并且在基材上不形成杂质颗粒。
为了有效防止基材上的任何杂质,该剥离制剂应当容易被各种LCD层,如氧化铟锡(ITO)膜、铝、铬、氮化硅膜和非晶硅膜吸收。此外,该剥离制剂应当与LCD层表现出均匀的低表面张力。此外,其应当具有低的挥发性和粘度。此外,LCD层表面与落在表面上的剥离制剂之间的接触角应该小并保持恒定。
此外,合意的是该剥离制剂对各种类型的LCD层显示出均匀的物理特性,并且在LCD制造设施内测试颗粒的存在时,该剥离制剂能够防止在裸玻璃上形成杂质颗粒。
本公开的光致抗蚀剂剥离制剂包含烷醇胺、亚砜或砜化合物、二醇醚、和选自一个或多个表面活性剂类别的一种或多种表面活性剂。
1.烷醇胺
烷醇胺从基材上剥离该光致抗蚀剂。合适的烷醇胺包括单异丙醇胺和单乙醇胺。
烷醇胺以大约5重量%或更大、大约6重量%或更大、大约7重量%或更大、大约8重量%或更大、大约9重量%或更大、或大约10重量%或更小、大约11重量%或更小、大约12重量%或更小、大约13重量%或更小、大约14重量%或更小、大约15重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量存在于该光致抗蚀剂剥离剂制剂中。
2.亚砜或砜
提供亚砜或砜化合物作为溶解光致抗蚀剂的溶剂,并且其控制剥离组合物与LCD层之间的表面张力。合适的化合物包括二乙基亚砜、二甲基亚砜、二乙基砜、或二甲基砜。
该亚砜或砜化合物可以大约35重量%或更大、大约40重量%或更大、或大约45重量%或更小、大约50重量%或更小、大约55重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量包含在光致抗蚀剂剥离制剂中。
3.二醇醚
二醇醚与前述亚砜或砜化合物组合用于溶解该光致抗蚀剂,并控制该化合物与LCD层之间的表面张力,以便与由二甲基亚砜和单乙醇胺组成的组合物相比大大增强气刀光致抗蚀剂剥离能力。即使二甲基亚砜本身用于增强气刀光致抗蚀剂剥离能力,其与单乙醇胺组合大大降低了气刀光致抗蚀剂剥离能力。但是,在由二甲基亚砜和单乙醇胺组成的化合物中加入二醇醚提高了气刀光致抗蚀剂剥离能力和该化合物的光致抗蚀剂剥离力两者。
合适的二醇醚化合物包括乙基二甘醇、甲基二甘醇或丁基二甘醇。
该二醇醚可以大约35重量%或更大、大约40重量%或更大、或大约45重量%或更小、大约50重量%或更小、大约55重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量包含在光致抗蚀剂剥离制剂中。
4.表面活性剂
在该光致抗蚀剂剥离剂制剂中可包含一种或多种表面活性剂。表面活性剂可防止漂洗裸玻璃时杂质颗粒在基材上的产生和残留。适用于本公开的光致抗蚀剂剥离剂制剂的表面活性剂包括一种或多种式I的表面活性剂和/或助表面活性剂,
Figure 52687DEST_PATH_IMAGE001
其中R1和R2可以相同或不同,并可以选自氢和C1-C6烷基,其中所述C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;n为2至5的整数(包括2和5);m为9至20的整数(包括9和20);末端氮任选进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子。
特别地,合适的表面活性剂或助表面活性剂可包括任何本文中所述的表面活性剂1-5中的一种或多种。
该光致抗蚀剂剥离剂制剂可以大约0.05重量%或更大、大约0.1重量%或更大、大约0.2重量%或更大、或大约0.3重量%或更小、大约0.4重量%或更小、大约0.5重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量包含一种或多种表面活性剂。
5.其它添加剂
本公开的光致抗蚀剂剥离剂制剂可以1重量%或更大、大约2重量%或更大、大约3重量%或更大、大约4重量%或更大、大约5重量%或更大、或大约6重量%或更小、大约7重量%或更小、大约8重量%或更小、大约9重量%或更小、大约10重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量进一步包含四甲基氢氧化铵。
该光致抗蚀剂剥离剂制剂还可以大约3重量%或更大、大约4重量%或更大、大约5重量%或更大、大约6重量%或更大、大约7重量%或更大、大约8重量%或更大、大约9重量%或更大、或大约10重量%或更小、大约11重量%或更小、大约12重量%或更小、大约13重量%或更小、大约14重量%或更小、大约15重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量包含苯二酚。
该光致抗蚀剂剥离制剂还可以大约1重量%或更大、大约2重量%或更大、大约3重量%或更大、大约4重量%或更大、大约5重量%或更大、大约6重量%或更大、大约7重量%或更大、大约8重量%或更大、大约9重量%或更大、或大约10重量%或更小、大约11重量%或更小、大约12重量%或更小、大约13重量%或更小、大约14重量%或更小、大约15重量%或更小,或在使用这些端点的任意范围内的量包含烷基磺酸。
VI.表面活性剂
本公开提供了氨基酸的衍生物形式的用于农产品的表面活性剂。该氨基酸可以是天然存在的或合成的,或它们可以获自内酰胺(如己内酰胺)的开环反应。本公开的化合物已经显示具有表面活性性质,并可用作例如表面活性剂和润湿剂。特别地,本公开提供了式I的化合物:
Figure 422488DEST_PATH_IMAGE004
其中R1和R2可以相同或不同,并可以选自氢和C1-C6烷基,其中所述C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;n为2至5的整数(包括2和5);m为9至20的整数(包括9和20);末端氮任选进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子。
本公开提供的一个具体化合物是6-(十二烷氧基)-N,N,N-三甲基-6-氧代己烷-1-碘化铵(表面活性剂1),具有下式:
Figure 375400DEST_PATH_IMAGE005
本公开提供的第二具体化合物是十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯N-氧化物(表面活性剂2),具有下式:
Figure 172455DEST_PATH_IMAGE006
在以上结构中,符号“N→O”旨在表达氮和氧之间的非离子键合相互作用。
本公开提供的第三具体化合物是6-(十二烷氧基)-N,N-二甲基-6-氧代己烷-1-氯化铵(表面活性剂3),具有下式:
Figure 781291DEST_PATH_IMAGE007
本公开提供的第四具体化合物是4-((6-(十二烷氧基)-6-氧代己基)二甲基氨基)丁烷-1-磺酸盐(表面活性剂4),具有下式:
Figure 767833DEST_PATH_IMAGE008
本公开提供的第五具体化合物是6-(十二烷氧基)-6-氧代己烷-1-氯化铵(表面活性剂5),具有下式:
Figure 778514DEST_PATH_IMAGE009
这些表面活性剂可通过各种方法合成。一种这样的方法包括打开内酰胺以产生具有N-末端和C-末端的氨基酸。N-末端可以与一种或多种烷基化试剂和/或酸反应产生季铵盐。或者,N-末端可以与氧化剂反应产生胺N-氧化物。C-末端可以在酸的存在下与醇反应产生酯。
氨基酸可以是天然存在的或合成的,或者可以衍生自内酰胺(例如己内酰胺)的开环反应。开环反应可以是酸或碱催化的反应,并且酸催化的反应的实例示于下面的方案1中。
方案1
Figure 808787DEST_PATH_IMAGE010
氨基酸在N-末端和C-末端之间可以具有少至1个或多至12个碳。烷基链可以是支链或直链。烷基链可以被氮、氧或硫中断。烷基链可以被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基进一步取代。N-末端氮可以被酰基化或被一个或多个烷基烷基化。例如,氨基酸可以是6-(二甲基氨基)己酸。
表面活性剂1可以如以下方案2中所示的合成。如所示的,6-氨基己酸用在甲酸中的甲醛回流处理,以得到6-(二甲基氨基)己酸。然后用醇(例如十二烷醇)在在甲苯中的对甲苯磺酸(PTSA)的存在下处理游离的羧酸,得到相应的酯,十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯。然后在碳酸钠的存在下用甲基碘使N-末端烷基化。
方案2
Figure 904919DEST_PATH_IMAGE011
表面活性剂2可以如以下方案3中所示的合成。如所示的,6-氨基己酸用在甲酸中的甲醛回流处理,以得到6-(二甲基氨基)己酸。然后用醇(例如十二烷醇)在在甲苯中的对甲苯磺酸(PTSA)的存在下处理游离的羧酸,得到相应的酯,十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯。然后用过氧化氢氧化N-末端以得到氧化胺。
方案3
Figure 928108DEST_PATH_IMAGE012
表面活性剂3可以如以下方案4中所示的合成。如所示的,6-氨基己酸用在甲酸中的甲醛回流处理,以得到6-(二甲基氨基)己酸。然后用醇(例如十二烷醇)在在甲苯中的对甲苯磺酸(PTSA)的存在下处理游离的羧酸,得到相应的酯,十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯。然后在碳酸钠的存在下用甲基碘使N-末端烷基化。
方案4
Figure 793295DEST_PATH_IMAGE013
表面活性剂4可以如以下方案5中所示的合成。如所示的,6-氨基己酸用在甲酸中的甲醛回流处理,以得到6-(二甲基氨基)己酸。然后用醇(例如十二烷醇)在在甲苯中的对甲苯磺酸(PTSA)的存在下处理游离的羧酸,得到相应的酯,十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯。然后在回流的乙酸乙酯中用1,4-丁磺酸内酯处理N-末端以产生期望的磺酸盐。
方案5
Figure 807519DEST_PATH_IMAGE014
表面活性剂5可以如以下方案6中所示的合成。如所示的,6-氨基己酸在在甲苯中的对甲苯磺酸(PTSA)的存在下与醇反应以得到相应的酯,十二烷基6-氨基己酸酯。N-末端被盐酸质子化以得到期望的盐酸盐。
方案6
Figure 390947DEST_PATH_IMAGE015
本公开的化合物表现出表面活性性质。这些性质可通过各种方法来测量和描述。可以描述表面活性剂的一种方法是通过分子的临界胶束浓度(CMC)。CMC可以定义为胶束形成时表面活性剂的浓度,并且高于该浓度,所有另外的表面活性剂均并入胶束中。
随着表面活性剂浓度提高,表面张力降低。一旦表面完全被表面活性剂分子覆盖,胶束开始形成。这个点代表CMC以及最小表面张力。进一步加入表面活性剂将不会进一步影响表面张力。因此可以通过观察表面张力随表面活性剂浓度的变化来确定CMC。测量该值的一种此类方法是Wilhemy板法。Wilhelmy板通常是薄的铱-铂板,其通过线材连接到天平并垂直于空气-液体界面放置。天平用于测量通过润湿施加在板上的力。随后根据等式1使用该值来计算表面张力(γ):
等式1:γ = F/l cos θ
其中 l等于润湿周长(2w + 2d,其中w和d分别是板的厚度和宽度),以及cosθ,液体与板之间的接触角,在没有现有文献值的情况下假定为0。
用于评价表面活性剂性能的另一参数是动态表面张力。动态表面张力是对于特定表面或界面寿命的表面张力值。在添加表面活性剂的液体的情况下,这可能不同于平衡值。在表面刚产生之后,表面张力等于纯液体的表面张力。如上所述,表面活性剂降低表面张力;因此,表面张力下降,直到达到平衡值。达到平衡所需的时间取决于表面活性剂的扩散速率和吸附速率。
测量动态表面张力的一种方法依赖于气泡压力张力计。该装置通过毛细管测量在液体中形成的气泡的最大内部压力。测量的值对应于在特定表面龄(即从气泡形成开始到出现压力最大值的时间)处的表面张力。表面张力对表面龄的依赖性可以通过改变产生气泡的速度来测量。
表面活性化合物还可以通过它们在固体基材上的润湿能力来评估,所述润湿能力通过接触角来测量。当液滴在第三介质如空气中与固体表面接触时,在液体、气体和固体之间形成三相线。作用于三相线并与液滴相切的表面张力单位矢量与表面之间的角度被描述为接触角。接触角(也称为润湿角)是固体被液体润湿的量度。在完全润湿的情况下,液体完全铺展在固体上,接触角为0°。通常在1-100×CMC的浓度下测量给定化合物的润湿性质,但是,其并非依赖于浓度的性质,因此润湿性质的测量可以在更高或更低的浓度下测量。
在一种方法中,可使用光学接触角测角仪来测量接触角。该装置使用数码相机和软件通过分析表面上固着液滴的轮廓形状来提取接触角。
本公开的表面活性化合物的潜在应用包括用作洗发水、护发素、洗涤剂、无斑点漂洗液、地板和地毯清洁剂、用于去除涂鸦的清洁剂、用于作物保护的润湿剂、用于作物保护的助剂和用于气溶胶喷涂的润湿剂的制剂。
本领域技术人员将理解的是,化合物之间小的差异可导致显著不同的表面活性剂性质,使得不同的化合物可在不同的应用中与不同的基材一起使用。
提供下列非限制性实施方案以展示不同表面活性剂的不同性质。在下表1中,表面活性剂的简称与它们相应的化学结构相关。
表1
Figure 702980DEST_PATH_IMAGE016
五种化合物中的每一种都可有效地作为表面活性剂,可用于润湿剂或发泡剂、分散剂、乳化剂和洗涤剂等。
表面活性剂1、表面活性剂3和表面活性剂5是阳离子表面活性剂。这些表面活性剂可用于上述应用和一些其它特殊应用如表面处理、如个人毛发护理产品,并且还可用于生成防水表面。
表面活性剂4是非离子表面活性剂,并可用于洗发水、洗涤剂、硬表面清洁剂和多种其它表面清洁制剂。
表面活性剂5是两性离子表面活性剂。这些表面活性剂可用作所有上述应用中的助表面活性剂。
实施例
在Bruker 500 MHz光谱仪上进行核磁共振(NMR)光谱法。通过Wilhelmy板方法在23℃下用配备Pt-Ir板的张力计(DCAT 11, DataPhysics Instruments GmbH)确定临界胶束浓度(CMC)。用气泡压力张力计(Krüss BP100, Krüss GmbH)在23℃下确定动态表面张力。用配备数码相机的光学接触角测角仪(OCA 15 Pro, DataPhysics GmbH)确定接触角。
实施例1a:
6-(十二烷氧基)-N,N,N-三甲基-6-氧代己烷-1-碘化铵(表面活性剂1)的合成
在配备Dean Stark分水器的圆底烧瓶中,将6-(二甲基氨基)己酸(11.99 g,75.36 mmol)溶解于甲苯(50 mL)中。随后加入十二烷醇(12.68 g, 75.36 mmol)和一水合对甲苯磺酸(PTSA) (14.33 g, 75.36 mmol)。加热反应以回流24小时,直到在Dean Stark分水器中不再注意到进一步的水。在真空下去除溶剂,并将所得的固体用己烷洗涤。将固体溶解在二氯甲烷(200 mL)中并用饱和碳酸钠洗涤以得到十二烷基6-(二甲氨基)己酸酯,产率为51%。1H NMR (DMSO) δ 4.00 (t, J = 6.5 Hz, 2H), 2.27 (t, J = 7.3 Hz, 2H),2.13-2.16 (m, 2H), 2.01 (s, 6H), 1.54–1.53 (m, 6H), 1.27-1.18 (m, 20H), 0.86(t, 3H)。
将十二烷基6-(二甲氨基)己酸酯(1.0g, 3.05 mmol)溶解在乙腈(10 mL)中。然后加入碳酸钠(0.388 g,3.66 mmol),并在室温下将反应搅拌10分钟。加入甲基碘(0.57 mL,9.16 mmol),并将反应混合物加热至40℃持续24小时,然后冷却至室温。将混合物过滤并浓缩以得到6-(十二烷氧基)-N,N,N-三甲基-6-氧代己烷-1-碘化铵,为黄色固体,产率为92%。1H NMR (DMSO) δ 4.00 (t, J = 6.7 Hz, 2H), 3.30 – 3.22 (m, 2H), 3.04 (s, 9H),2.34 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 1.70 – 1.63 (m, 2H), 1.62–1.46 (m, 4H), 1.31 – 1.20(m, 20H), 0.86 (t, J = 6.9 Hz, 3H)。
实施例1b:
表面活性剂1的临界胶束浓度(CMC)的确定
测试临界胶束浓度(CMC)。由表面张力随在水中浓度的变化,确定CMC为约1 mmol。该表面活性剂可以达到的最小表面张力的平台值为约33 mN/m,即33 mN/m ± 3.3 mN/m。图1为这些结果的图,示出表面张力相对于浓度。由图,在CMC处的表面张力为约34 mN/m,在1.0 mmol或更大的浓度下,表面张力约33.8 mN/m。
实施例1c:
表面活性剂1的动态表面张力的确定
用测量新产生的空气-水界面的表面张力随时间变化的气泡压力张力计确定动态表面张力。图2展示作为表面张力相对于时间的结果的图,显示在1 ms到75 ms的时间间隔,表面张力快速从约55.5 mN/m 降至约39.9 mN/m。在从75 ms到50,410 ms的时间间隔,表面张力缓慢从约39.9 mN/m 降至约34 mN/m,逐渐接近CMC处表面张力的饱和值。
实施例1d:
表面活性剂1的润湿性质的确定
除了表面张力和表面动态,在各种表面上测试化合物的润湿性质。例如,疏水性基材(例如聚乙烯-HD)表现出32°接触角的表面润湿。在疏油且疏水的基材(例如特氟龙)上,所测量的接触角远小于水的接触角,为67.1° (表2)。
表2
基材 表面活性剂的CA (<sup>o</sup>) 浓度 水的CA(<sup>o</sup>)
特氟龙 67.1 10x CMC 119
聚乙烯-HD 32 10x CMC 93.6
尼龙 31.5 10x CMC 50
聚对苯二甲酸乙二醇酯 38.4 10x CMC 65.3
实施例2a:
十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯N-氧化物(表面活性剂2)的合成
在配备Dean Stark分水器的圆底烧瓶中,将6-(二甲基氨基)己酸(11.99 g,75.36 mmol)溶解于甲苯(50 mL)中。随后加入十二烷醇(12.68 g, 75.36 mmol)和一水合对甲苯磺酸(PTSA) (14.33 g, 75.36 mmol)。加热反应以回流24小时,直到在Dean Stark分水器中不再注意到进一步的水。在真空下去除溶剂,并将所得的固体用己烷洗涤。将固体溶解在二氯甲烷(200 mL)中并用饱和碳酸钠洗涤以得到十二烷基6-(二甲氨基)己酸酯,产率为51%。1H NMR (DMSO) δ 4.00 (t, J = 6.5 Hz, 2H), 2.27 (t, J = 7.3 Hz, 2H),2.13-2.16 (m, 2H), 2.01 (s, 6H), 1.54 – 1.53 (m, 6H), 1.27-1.18 (m, 20H),0.86 (t, 3H)。
将十二烷基6-(二甲氨基)己酸酯(1.0 g, 3.05 mmol)溶解于蒸馏水(80 mL)中。加入过氧化氢(50%溶液, 1.04 g, 30.5 mmol)。将反应加热回流12小时,然后在真空下除去溶剂。所得固体用丙酮洗涤,以得到期望的N-氧化物,产率为90%。1H NMR (500 MHz,DMSO) δ 4.00 (t, J = 6.6 Hz, 2H), 3.30 – 3.26 (m, 2H), 3.18 (s, 6H), 2.31 (t,J = 7.4 Hz, 2H), 1.76 – 1.73 (m, 2H), 1.54 – 1.57 (m, 4H), 1.30 – 1.24 (m,22H), 0.86 (t, J = 6.9 Hz, 3H)。
实施例2b:
表面活性剂2的临界胶束浓度(CMC)的确定
测试临界胶束浓度(CMC)。由表面张力随在水中浓度的变化,确定CMC为约0.08mmol。该表面活性剂可以达到的最小表面张力的平台值为约28 mN/m,即28 mN/m + 2.8mN/m。图3为这些结果的图,示出表面张力相对于浓度。由结果的图,在CMC处的表面张力等于或小于约30 mN/m。图进一步示出在0.08 mmol或更大的浓度下,表面张力等于或小于30mN/m。
实施例2c:
表面活性剂2的动态表面张力的确定
用测量新产生的空气-水界面的表面张力随时间变化的气泡压力张力计确定动态表面张力。图4展示表面张力相对于时间的图,示出化合物在大约7.6秒内完全饱和表面。从图中可以看出,在4900 ms或更大的表面龄下动态表面张力等于或小于40 mN/m。
实施例2d:
表面活性剂2的润湿性质的确定
除了表面张力和表面动态,在各种表面上测试化合物的润湿性质。例如,疏水性基材(例如聚乙烯-HD)表现出39.3°接触角的表面润湿,远低于水的接触角。在疏油且疏水的基材(例如特氟龙)上,所测量的接触角远小于水的接触角,为57.4o (表3)。
表3
基材 表面活性剂的CA (<sup>o</sup>) 浓度 水的CA(<sup>o</sup>)
特氟龙 57.4 10x CMC 119
聚乙烯-HD 39.3 10x CMC 93.6
尼龙 21.7 10x CMC 50
聚对苯二甲酸乙二醇酯 24.5 10x CMC 65.3
实施例3a:
6-(十二烷氧基)-N,N-二甲基-6-氧代己烷-1-氯化铵(表面活性剂3)的合成
在配备Dean Stark分水器的圆底烧瓶中,将6-(二甲基氨基)己酸(11.99 g,75.36 mmol)溶解于甲苯(50 mL)中。随后加入十二烷醇(12.68 g, 75.36 mmol)和一水合对甲苯磺酸(PTSA) (14.33 g, 75.36 mmol)。加热反应以回流24小时,直到在Dean Stark分水器中不再注意到进一步的水。在真空下去除溶剂,并将所得的固体用己烷洗涤。将固体溶解在二氯甲烷(200 mL)中并用饱和碳酸钠洗涤以得到十二烷基6-(二甲氨基)己酸酯,产率为51%。1H NMR (DMSO) δ 4.00 (t, J = 6.5 Hz, 2H), 2.27 (t, J = 7.3 Hz, 2H),2.13-2.16 (m, 2H), 2.01 (s, 6H), 1.54 – 1.53 (m, 6H), 1.27-1.18 (m, 20H),0.86 (t, 3H)。
将十二烷基6-(二甲氨基)己酸酯(100 mg, 0.305 mmol)溶解在水中(10 mL)。加入浓缩的盐酸(11.14 mg, 0.305 mmol)。
实施例3b:
表面活性剂3的临界胶束浓度(CMC)的确定
测试临界胶束浓度(CMC)。由表面张力随在水中浓度的变化,确定CMC为约1.4mmol。该表面活性剂可以达到的最小表面张力的平台值为约30 mN/m,即30 mN/m + 3 mN/m。图5为这些结果的图,示出表面张力相对于浓度。由结果的图,在CMC处的表面张力等于或小于约30 mN/m。图进一步示出在2.7 mmol或更大的浓度下,表面张力等于或小于33 mN/m。
实施例3c:
表面活性剂3的动态表面张力的确定
用测量新产生的空气-水界面的表面张力随时间变化的气泡压力张力计确定动态表面张力。图6展示表面张力相对于时间的图,显示在1到100 ms的时间间隔,表面张力快速从约50 mN/m 降至约40 mN/m。在从100到50,000 ms的时间间隔,表面张力缓慢从40 mN/m降至约34 mN/m,逐渐接近CMC处表面张力的饱和值。
实施例3d:
表面活性剂3的润湿性质的确定
除了表面张力和表面动态,在各种表面上测试化合物的润湿性质。例如,疏水性基材(例如聚乙烯-HD)表现出42.5°接触角的表面润湿。在疏油且疏水的基材(例如特氟龙)上,所测量的接触角远小于水的接触角,为66.6o (表4)。
表4
基材 表面活性剂的CA (<sup>o</sup>) 浓度 水的CA(<sup>o</sup>)
特氟龙 66.6 10x CMC 119
聚乙烯-HD 42.5 10x CMC 93.6
尼龙 15 10x CMC 50
聚对苯二甲酸乙二醇酯 18.3 10x CMC 65.3
实施例4a:
4-((6-(十二烷氧基)-6-氧代己基)二甲基氨基)丁烷-1-磺酸盐(表面活性剂4)的 合成
在配备Dean Stark分水器的圆底烧瓶中,将6-(二甲基氨基)己酸(11.99 g,75.36 mmol)溶解于甲苯(50 mL)中。随后加入十二烷醇(12.68 g, 75.36 mmol)和一水合对甲苯磺酸(PTSA) (14.33 g, 75.36 mmol)。加热反应以回流24小时,直到在Dean Stark分水器中不再注意到进一步的水。在真空下去除溶剂,并将所得的固体用己烷洗涤。将固体溶解在二氯甲烷(200 mL)中并用饱和碳酸钠洗涤以得到十二烷基6-(二甲氨基)己酸酯,产率为51%。1H NMR (DMSO) δ 4.00 (t, J = 6.5 Hz, 2H), 2.27 (t, J = 7.3 Hz, 2H),2.13-2.16 (m, 2H), 2.01 (s, 6H), 1.54 – 1.53 (m, 6H), 1.27-1.18 (m, 20H),0.86 (t, 3H)。
将十二烷基6-(二甲氨基)己酸酯(1.0 g, 3.05 mmol)溶解在乙酸乙酯中(30mL)。然后加入1,4丁磺酸内酯(0.62 g, 4.57 mmol),然后将混合物加热回流12小时。将反应冷却至室温,并在真空下去除溶剂。1H NMR (DMSO) δ 4.00 (t, J = 6.7 Hz, 2H),3.29 – 3.15 (m, 4H), 2.97 (s, 6H), 2.47 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 2.33 (t, J = 7.4Hz, 2H), 1.81 – 1.70 (m, 2H), 1.66 – 1.55 (m, 6H), 1.32 – 1.23 (m, 20H), 0.86(t, J = 6.9 Hz, 3H)。
实施例4b:
表面活性剂4的临界胶束浓度(CMC)的确定
测试临界胶束浓度(CMC)。由表面张力随在水中浓度的变化,确定CMC为约0.1mmol。该表面活性剂可以达到的最小表面张力的平台值为约38 mN/m,即38 mN/m + 3.8mN/m。图7为这些结果的图,示出表面张力相对于浓度。由结果的图,在CMC处的表面张力为约38 mN/m,和在1 mmol或更大的浓度下,表面张力等于或小于37 mN/m。
实施例4c:
表面活性剂4的动态表面张力的确定
用测量新产生的空气-水界面的表面张力随时间变化的气泡压力张力计确定动态表面张力。图8展示表面张力相对于时间的图,显示在约1秒内,化合物完全饱和表面。由图,在4000 ms或更大的表面龄下,动态表面张力等于或小于40.5 mN/m。
实施例4d:
表面活性剂4的润湿性质的确定
除了表面张力和表面动态,在各种表面上测试化合物的润湿性质。例如,疏水性基材(例如聚乙烯-HD)表现出46.5°接触角的表面润湿。在疏油且疏水的基材(例如特氟龙)上,所测量的接触角远小于水的接触角,为62.7o (表5)。
表5
基材 表面活性剂的CA (<sup>o</sup>) 浓度 水的CA(<sup>o</sup>)
特氟龙 62.7 10x CMC 119
聚乙烯-HD 46.5 10x CMC 93.6
尼龙 25.7 10x CMC 50
聚对苯二甲酸乙二醇酯 35.6 10x CMC 65.3
实施例5a:
6-(十二烷氧基)-6-氧代己烷-1-氯化铵(表面活性剂5)的合成
在配备Dean Stark分水器的圆底烧瓶中,将6-氨基己酸(5.0 g, 38.11 mmol)溶解于甲苯(50 mL)中。随后加入十二烷醇(6.41g, 38.11 mmol)和一水合对甲苯磺酸(PTSA)(7.24 g, 38.11 mmol)。加热反应以回流24小时,直到在Dean Stark分水器中不再注意到进一步的水。在真空下去除溶剂,并将所得的固体用己烷洗涤。将固体溶解在二氯甲烷(200mL)中并用饱和碳酸钠洗涤以得到十二烷基6-氨基己酸酯,产率为40%。
将十二烷基6-氨基己酸酯(100 mg, 0.363 mmol)溶解在水中(10 mL)。然后加入浓缩的盐酸(13.23 mg, 0.363 mmol)。
实施例5b:
表面活性剂5的临界胶束浓度(CMC)的确定
测试临界胶束浓度(CMC)。由表面张力随在水中浓度的变化,确定CMC为约0.75mmol。该表面活性剂可以达到的最小表面张力的平台值为约23 mN/m,即23 mN/m + 2.3mN/m。图9为这些结果的图,示出表面张力相对于浓度。由结果的图,在CMC处的表面张力为约23 mN/m,以及在0.7 mmol或更大的浓度下,表面张力等于或小于23.2 mN/m。
实施例5c:
表面活性剂5的动态表面张力的确定
用测量新产生的空气-水界面的表面张力随时间变化的气泡压力张力计确定动态表面张力。图10示出作为表面张力相对于时间的结果的图,显示在大约1.5秒内,化合物完全饱和表面。由图,在表面龄为3185 ms或更大时,动态表面张力等于或小于28.5 mN/m。
实施例5d:
表面活性剂5的润湿性质的确定
除了表面张力和表面动态,在各种表面上测试化合物的润湿性质。例如,疏水性基材(例如聚乙烯-HD)表现出16.6°的非常低的接触角的表面润湿。在疏油且疏水的基材(例如特氟龙)上,所测量的接触角远小于水的接触角,为39.3o (表6)。
表6
基材 表面活性剂的CA (<sup>o</sup>) 浓度 水的CA(<sup>o</sup>)
特氟龙 39.3 10x CMC 119
聚乙烯-HD 16.6 10x CMC 93.6
尼龙 18.2 10x CMC 50
聚对苯二甲酸乙二醇酯 15.3 10x CMC 65.3
实施例6:
用于预织构化剂的制剂
在该实施例中,提供了用于预织构化剂的制剂,其包含表面活性剂,所述表面活性剂可以为本文描述的表面活性剂1-5中的一种或多种。该制剂的组分显示在下表7中。
表7
组分 功能 重量%
表面活性剂 润湿剂 0.01-30
草酸 清洁剂 0.1-30
60-99.89
实施例7:
用于蚀刻剂的制剂
在该实施例中,提供了用作蚀刻剂的制剂,其包含表面活性剂,所述表面活性剂可以为本文描述的表面活性剂1-5中的一种或多种。该制剂显示在下表8中。
表8
组分 功能 重量%
氢氟酸 蚀刻剂 0.1-5
表面活性剂 乳化剂 0.0001-1
硝酸 氧化剂 0.01-0.5
草酸 络合剂 0.1-10
83.5-99.9
实施例8:
用于光致抗蚀剂剥离剂的制剂
在该实施例中,提供了用作光致抗蚀剂剥离剂的制剂,其包含表面活性剂,所述表面活性剂可以为本文描述的表面活性剂1-5中的一种或多种。该制剂显示在下表9中。
表9
组分 功能 重量%
烷醇胺 剥离剂 5-15
溶解剂 35-55
二醇醚 溶解剂 35-55
表面活性剂 清洁剂 0.05-0.5
方面
方面1是用于预织构化剂的制剂,包含:至少一种式I的表面活性剂,
Figure 688253DEST_PATH_IMAGE001
其中R1和R2可以相同或不同,并可以选自氢和C1-C6烷基,其中所述C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;n为2至5的整数(包括2和5);m为9至20的整数(包括9和20);末端氮任选进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子;以及一种或多种溶剂。
方面2是方面1所述的制剂,进一步包含一种或多种酸。
方面3是方面1或方面2所述的制剂,进一步包含一种或多种碱。
方面4是方面1-3中任一项所述的制剂,进一步包含一种或多种螯合剂。
方面5是根据方面1-4中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是6-(十二烷氧基)-N,N,N-三甲基-6-氧代己烷-1-碘化铵,具有下式:
Figure 998012DEST_PATH_IMAGE017
方面6是根据方面1-4中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯N-氧化物,具有下式:
Figure 380320DEST_PATH_IMAGE018
方面7是根据方面1-4中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是6-(十二烷氧基)-N,N-二甲基-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 433727DEST_PATH_IMAGE019
方面8是根据方面1-4中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是4-((6-(十二烷氧基)-6-氧代己基)二甲基氨基)丁烷-1-磺酸盐,具有下式:
Figure 335824DEST_PATH_IMAGE020
方面9是根据方面1-4中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是6-(十二烷氧基)-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 816484DEST_PATH_IMAGE021
方面10是用于预织构化剂的制剂,包含:至少一种式I的表面活性剂,
Figure 921974DEST_PATH_IMAGE004
其中R1和R2可以相同或不同,并可以选自氢和C1-C6烷基,其中所述C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;n为2至5的整数(包括2和5);m为9至20的整数(包括9和20);末端氮任选进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子;以及一种或多种消泡剂。
方面11是方面10所述的制剂,进一步包含一种或多种酸。
方面12是方面10或方面11所述的制剂,进一步包含一种或多种碱。
方面13是方面10-12中任一项所述的制剂,进一步包含一种或多种螯合剂。
方面14是方面10-13中任一项所述的制剂,进一步包含一种或多种溶剂。
方面15是根据方面10-13中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是6-(十二烷氧基)-N,N,N-三甲基-6-氧代己烷-1-碘化铵,具有下式:
Figure 779072DEST_PATH_IMAGE017
方面16是根据方面10-14中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯N-氧化物,具有下式:
Figure 535675DEST_PATH_IMAGE018
方面17是根据方面10-14中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是6-(十二烷氧基)-N,N-二甲基-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 187236DEST_PATH_IMAGE019
方面18是根据方面10-14中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是4-((6-(十二烷氧基)-6-氧代己基)二甲基氨基)丁烷-1-磺酸盐,具有下式:
Figure 232553DEST_PATH_IMAGE020
方面19是根据方面10-14中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是6-(十二烷氧基)-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 939347DEST_PATH_IMAGE021
方面20是用于蚀刻剂的制剂,包含:至少一种式I的表面活性剂,
Figure 488140DEST_PATH_IMAGE022
其中R1和R2可以相同或不同,并且可以选自氢和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;n为2至5的整数(包括2和5);m为9至20的整数(包括9和20);末端氮任选地进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子;以及氢氟酸(HF)。
方面21是方面20所述的制剂,进一步包含一种或多种氧化剂。
方面22是方面20或方面21所述的制剂,进一步包含一种或多种络合剂。
方面23是根据方面20-22中任一项的制剂,其中所述表面活性剂是6-(十二烷氧基)-N,N,N-三甲基-6-氧代己烷-1-碘化铵,具有下式:
Figure 638498DEST_PATH_IMAGE017
方面24是根据方面20-22中任一项的制剂,其中所述表面活性剂是十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯N-氧化物,具有下式:
Figure 905531DEST_PATH_IMAGE018
方面25是根据方面20-22中任一项的制剂,其中所述表面活性剂是6-(十二烷氧基)-N,N-二甲基-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 917481DEST_PATH_IMAGE019
方面26是根据方面20-22中任一项的制剂,其中所述表面活性剂是4-((6-(十二烷氧基)-6-氧代己基)二甲基氨基)丁烷-1-磺酸盐,具有下式:
Figure 320780DEST_PATH_IMAGE020
方面27是根据方面20-22中任一项的制剂,其中所述表面活性剂是6-(十二烷氧基)-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 579723DEST_PATH_IMAGE021
方面28是用于光致抗蚀剂剥离制剂的制剂,包含:至少一种式I的表面活性剂,
Figure 396370DEST_PATH_IMAGE002
其中R1和R2可以相同或不同,并且可以选自氢和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;n为2至5的整数(包括2和5);m为9至20的整数(包括9和20);末端氮任选地进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子;以及烷醇胺。
方面29是方面28所述的制剂,进一步包含亚砜。
方面30是方面28所述的制剂,进一步包含砜。
方面31是方面28-30中任一项所述的制剂,进一步包含二醇醚。
方面32是根据方面28-31中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是6-(十二烷氧基)-N,N,N-三甲基-6-氧代己烷-1-碘化铵,具有下式:
Figure 133382DEST_PATH_IMAGE017
方面33是根据方面28-31中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯N-氧化物,具有下式:
Figure 968351DEST_PATH_IMAGE018
方面34是根据方面28-31中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是6-(十二烷氧基)-N,N-二甲基-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 398196DEST_PATH_IMAGE019
方面35是根据方面28-31中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是4-((6-(十二烷氧基)-6-氧代己基)二甲基氨基)丁烷-1-磺酸盐,具有下式:
Figure 702138DEST_PATH_IMAGE020
方面36是根据方面28-31中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂是6-(十二烷氧基)-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 242841DEST_PATH_IMAGE021
方面37是用于预织构化剂的制剂,包含:至少一种式I的表面活性剂,
Figure 433782DEST_PATH_IMAGE004
其中R1和R2可以相同或不同,并可以选自氢和C1-C6烷基,其中所述C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;n为2至5的整数(包括2和5);m为9至20的整数(包括9和20);末端氮任选进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子;以及一种或多种溶剂和一种或多种消泡剂中的至少一种。
方面38是方面37所述的制剂,进一步包含一种或多种酸。
方面39是方面37或方面38所述的制剂,进一步包含一种或多种碱。
方面40是方面37-39中任一项所述的制剂,进一步包含一种或多种螯合剂。
方面41是根据方面37-40中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂包含以下中的至少一种:
6-(十二烷氧基)-N,N,N-三甲基-6-氧代己烷-1-碘化铵,具有下式:
Figure 768948DEST_PATH_IMAGE017
十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯N-氧化物,具有下式:
Figure 560187DEST_PATH_IMAGE018
6-(十二烷氧基)-N,N-二甲基-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 639001DEST_PATH_IMAGE019
4-((6-(十二烷氧基)-6-氧代己基)二甲基氨基)丁烷-1-磺酸盐,具有下式:
Figure 136979DEST_PATH_IMAGE020
6-(十二烷氧基)-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 978068DEST_PATH_IMAGE021
,及其组合。
方面42是根据方面20-22中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂包含以下中的至少一种:
6-(十二烷氧基)-N,N,N-三甲基-6-氧代己烷-1-碘化铵,具有下式:
Figure 194286DEST_PATH_IMAGE017
十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯N-氧化物,具有下式:
Figure 139108DEST_PATH_IMAGE018
6-(十二烷氧基)-N,N-二甲基-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 491592DEST_PATH_IMAGE019
4-((6-(十二烷氧基)-6-氧代己基)二甲基氨基)丁烷-1-磺酸盐,具有下式:
Figure 512769DEST_PATH_IMAGE020
6-(十二烷氧基)-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 950703DEST_PATH_IMAGE021
,及其组合。
方面43是根据方面28-31中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂包含以下中的至少一种:
6-(十二烷氧基)-N,N,N-三甲基-6-氧代己烷-1-碘化铵,具有下式:
Figure 168058DEST_PATH_IMAGE017
十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯N-氧化物,具有下式:
Figure 640628DEST_PATH_IMAGE018
6-(十二烷氧基)-N,N-二甲基-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 488498DEST_PATH_IMAGE019
4-((6-(十二烷氧基)-6-氧代己基)二甲基氨基)丁烷-1-磺酸盐,具有下式:
Figure 725313DEST_PATH_IMAGE020
6-(十二烷氧基)-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 949621DEST_PATH_IMAGE021
,及其组合。

Claims (14)

1.用于预织构化剂的制剂,包含:
至少一种式I的表面活性剂,
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中R1和R2可以相同或不同,并可以选自氢和C1-C6烷基,其中所述C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;
n为2至5的整数(包括2和5);
m为9至20的整数(包括9和20);
末端氮任选进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;
与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子;以及
一种或多种溶剂和一种或多种消泡剂中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的制剂,进一步包含一种或多种酸。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的制剂,进一步包含一种或多种碱。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制剂,进一步包含一种或多种螯合剂。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂包含以下中的至少一种:
6-(十二烷氧基)-N,N,N-三甲基-6-氧代己烷-1-碘化铵,具有下式:
Figure DEST_PATH_IMAGE002
十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯N-氧化物,具有下式:
Figure DEST_PATH_IMAGE003
6-(十二烷氧基)-N,N-二甲基-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure DEST_PATH_IMAGE004
4-((6-(十二烷氧基)-6-氧代己基)二甲基氨基)丁烷-1-磺酸盐,具有下式:
Figure DEST_PATH_IMAGE005
6-(十二烷氧基)-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure DEST_PATH_IMAGE006
,及其组合。
6.用于蚀刻剂的制剂,包含:
至少一种式I的表面活性剂,
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中R1和R2可以相同或不同,并且可以选自氢和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;
n为2至5的整数(包括2和5);
m为9至20的整数(包括9和20);
末端氮任选地进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;
与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子;以及
氢氟酸(HF)。
7.根据权利要求6所述的制剂,进一步包含一种或多种氧化剂。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的制剂,进一步包含一种或多种络合剂。
9.根据权利要求6-8中任一项的制剂,其中所述表面活性剂包含以下中的至少一种:
6-(十二烷氧基)-N,N,N-三甲基-6-氧代己烷-1-碘化铵,具有下式:
Figure 58422DEST_PATH_IMAGE002
十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯N-氧化物,具有下式:
Figure 975563DEST_PATH_IMAGE003
6-(十二烷氧基)-N,N-二甲基-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 568349DEST_PATH_IMAGE004
4-((6-(十二烷氧基)-6-氧代己基)二甲基氨基)丁烷-1-磺酸盐,具有下式:
Figure 963558DEST_PATH_IMAGE005
6-(十二烷氧基)-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 840248DEST_PATH_IMAGE006
,及其组合。
10.用于光致抗蚀剂剥离制剂的制剂,包含:
至少一种式I的表面活性剂,
Figure 662710DEST_PATH_IMAGE007
其中R1和R2可以相同或不同,并且可以选自氢和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可以任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;
n为2至5的整数(包括2和5);
m为9至20的整数(包括9和20);
末端氮任选地进一步被R3取代,其中R3选自氢、氧、羟基和C1-C6烷基,其中C1-C6烷基可任选地被选自羟基、氨基、酰氨基、磺酰基、磺酸盐、羰基、羧基和羧酸盐的一个或多个取代基取代;
与化合物结合的任选的抗衡离子,如果存在,其选自氯离子、溴离子、碘离子和氢氧根离子;以及
烷醇胺。
11.根据权利要求10所述的制剂,进一步包含亚砜。
12.根据权利要求10所述的制剂,进一步包含砜。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的制剂,进一步包含二醇醚。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的制剂,其中所述表面活性剂包含以下中的至少一种:
6-(十二烷氧基)-N,N,N-三甲基-6-氧代己烷-1-碘化铵,具有下式:
Figure 241328DEST_PATH_IMAGE002
十二烷基6-(二甲基氨基)己酸酯N-氧化物,具有下式:
Figure 440228DEST_PATH_IMAGE003
6-(十二烷氧基)-N,N-二甲基-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 171424DEST_PATH_IMAGE004
4-((6-(十二烷氧基)-6-氧代己基)二甲基氨基)丁烷-1-磺酸盐,具有下式:
Figure 164787DEST_PATH_IMAGE005
6-(十二烷氧基)-6-氧代己烷-1-氯化铵,具有下式:
Figure 919117DEST_PATH_IMAGE006
,及其组合。
CN202180034693.4A 2020-03-11 2021-03-09 用于电子产品的表面活性剂 Pending CN115461429A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202062988175P 2020-03-11 2020-03-11
US62/988175 2020-03-11
PCT/US2021/021595 WO2021183581A1 (en) 2020-03-11 2021-03-09 Surfactants for electronics products

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115461429A true CN115461429A (zh) 2022-12-09

Family

ID=75278382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180034693.4A Pending CN115461429A (zh) 2020-03-11 2021-03-09 用于电子产品的表面活性剂

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20210292647A1 (zh)
EP (1) EP4118165A1 (zh)
JP (1) JP7465366B2 (zh)
KR (1) KR20220165250A (zh)
CN (1) CN115461429A (zh)
AU (2) AU2021234274B9 (zh)
BR (1) BR112022017701A2 (zh)
CA (1) CA3170088A1 (zh)
IL (1) IL296231A (zh)
MX (1) MX2022011056A (zh)
WO (1) WO2021183581A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI786519B (zh) 2020-01-29 2022-12-11 美商艾德凡斯化學公司 胺基酸界面活性劑
TW202136207A (zh) 2020-01-29 2021-10-01 美商艾德凡斯化學公司 胺基酸界面活性劑
AU2021236069B9 (en) 2020-03-11 2024-02-01 Advansix Resins & Chemicals Llc Surfactants for oil and gas production
MX2022011122A (es) 2020-03-11 2022-10-03 Advansix Resins & Chemicals Llc Tensioactivos para productos agricolas.
MX2023000575A (es) * 2020-07-13 2023-02-13 Advansix Resins & Chemicals Llc Agentes tensoactivos de aminoacidos ramificados para tintas, pinturas y adhesivos.

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003068377A1 (en) * 2002-02-11 2003-08-21 Imperial Chemical Industries Plc Surfactant compounds and agrochemical compositions
CN104145324A (zh) * 2011-12-28 2014-11-12 高级技术材料公司 用于选择性蚀刻氮化钛的组合物和方法
US20170079898A1 (en) * 2015-09-17 2017-03-23 Johnson & Johnson Consumer Inc. COMPOSITIONS COMPRISING ZWITTERIONIC ALKYL-ALKANOYLAMIDES and/or ALKYL ALKANOATES

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5138691B2 (zh) * 1972-12-19 1976-10-23
US4548744A (en) * 1983-07-22 1985-10-22 Connor Daniel S Ethoxylated amine oxides having clay soil removal/anti-redeposition properties useful in detergent compositions
WO2006138505A1 (en) 2005-06-16 2006-12-28 Advanced Technology Materials, Inc. Dense fluid compositions for removal of hardened photoresist, post-etch residue and/or bottom anti-reflective coating layers
US7781388B2 (en) * 2006-05-04 2010-08-24 American Sterilizer Company Cleaning compositions for hard to remove organic material
WO2008092933A1 (de) * 2007-01-31 2008-08-07 Basf Se Kationische konditionierungsmittel
EP3504356A1 (en) * 2016-08-24 2019-07-03 PPG Industries Ohio, Inc. Alkaline composition for treating metal substrates
US10745649B2 (en) 2017-07-07 2020-08-18 The Procter & Gamble Company Cleaning compositions comprising non-alkoxylated esteramines

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003068377A1 (en) * 2002-02-11 2003-08-21 Imperial Chemical Industries Plc Surfactant compounds and agrochemical compositions
CN104145324A (zh) * 2011-12-28 2014-11-12 高级技术材料公司 用于选择性蚀刻氮化钛的组合物和方法
US20170079898A1 (en) * 2015-09-17 2017-03-23 Johnson & Johnson Consumer Inc. COMPOSITIONS COMPRISING ZWITTERIONIC ALKYL-ALKANOYLAMIDES and/or ALKYL ALKANOATES

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021183581A1 (en) 2021-09-16
AU2021234274B2 (en) 2024-01-04
CA3170088A1 (en) 2021-09-16
JP7465366B2 (ja) 2024-04-10
US20210292647A1 (en) 2021-09-23
AU2021234274B9 (en) 2024-01-18
IL296231A (en) 2022-11-01
KR20220165250A (ko) 2022-12-14
JP2023517670A (ja) 2023-04-26
MX2022011056A (es) 2022-12-06
AU2024200456A1 (en) 2024-02-15
BR112022017701A2 (pt) 2022-10-18
AU2021234274A1 (en) 2022-11-10
EP4118165A1 (en) 2023-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2020427412B2 (en) Surfactants for electronics
JP7465366B2 (ja) エレクトロニクス製品のための界面活性剤
JP6550123B2 (ja) エッチング組成物
KR101206366B1 (ko) 포토레지스트 잔류물 및 폴리머 잔류물 제거조성물, 그리고, 이것을 이용한 잔류물 제거방법
US11164738B2 (en) Compositions and methods for removing ceria particles from a surface
TWI399622B (zh) Release agent composition
WO2014123126A1 (ja) 半導体デバイス用基板洗浄液及び半導体デバイス用基板の洗浄方法
AU2021307398B2 (en) Branched amino acid surfactants for electronics products
CN114651317A (zh) 蚀刻组合物
KR102397091B1 (ko) 레지스트 박리액 조성물 및 이를 이용한 레지스트의 박리방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination