JP2008239701A - Manufacturing method of surface-treated base material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a surface-treated base material. <P>SOLUTION: The manufacturing method of a surface-treated base material comprises applying a fluorine-containing surface-modifying agent comprising a fluorine-containing compound (F) bearing a fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group (F<SP>U</SP>) and a reactive group (A<SP>U</SP>) to a base material (S) and subsequently causing the agent to react. For example, the fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group (F<SP>U</SP>) is an n-valent group obtained by removing n pieces of hydrogen atoms of a cyclic saturated hydrocarbon compound selected from the group consisting of compounds (1)-(5) below (wherein n is an integer of 1-4), where at least 50% of the remaining hydrogen atoms are replaced by a fluorine atom. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、表面処理された基材の製造方法、好適には、イマージョンリソグラフィー法に用いられる表面処理された基材の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a surface-treated substrate, preferably a method for producing a surface-treated substrate used in an immersion lithography method.

フッ素系表面改質剤は、諸物性(撥水撥油性、耐熱性、耐薬品性、透明性等。)に優れており、防汚剤、離型剤、潤滑剤、撥水撥油剤等として有用である。
フッ素系表面改質剤に用いられる含フッ素化合物としては、たとえば、反応性シリル基と含フッ素非環式アルキル基とを有する含フッ素化合物(CFCFCFCFCFCFCHCHSi(OCH等。)が知られている。
Fluoro-based surface modifiers are excellent in various physical properties (water / oil repellency, heat resistance, chemical resistance, transparency, etc.), and as antifouling agents, mold release agents, lubricants, water / oil repellants, etc. Useful.
As the fluorine-containing compound used for the fluorine-based surface modifier, for example, a fluorine-containing compound having a reactive silyl group and a fluorine-containing acyclic alkyl group (CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 etc.) is known.

一方、高度にフッ素化された環式炭化水素基を有する化合物の撥水撥油性に関する知見は、得られていない。たとえば、特許文献1には、下記化合物の重合体のフォトレジスト特性(光学特性、エッチング耐性および耐酸性。)は記載されているが、前記重合体の撥水性に関しては記載されていない。   On the other hand, knowledge about the water / oil repellency of a compound having a highly fluorinated cyclic hydrocarbon group has not been obtained. For example, Patent Document 1 describes the photoresist characteristics (optical characteristics, etching resistance and acid resistance) of polymers of the following compounds, but does not describe the water repellency of the polymers.

Figure 2008239701
Figure 2008239701

ところで、半導体等の集積回路の製造においては、露光光源の光をマスクに照射して得られたマスクのパターン像を投影レンズを介して基材上の感光性レジスト層に投影して、該パターン像を感光性レジスト層に転写するリソグラフィー法が用いられる。通常、前記パターン像は、感光性レジスト上を相対的に移動する投影レンズを介して、感光性レジスト層の所望の位置に投影される。   By the way, in the manufacture of an integrated circuit such as a semiconductor, the pattern image of the mask obtained by irradiating the mask with light from an exposure light source is projected onto a photosensitive resist layer on a substrate through a projection lens, and the pattern is obtained. Lithographic methods are used that transfer the image to the photosensitive resist layer. Usually, the pattern image is projected onto a desired position of the photosensitive resist layer through a projection lens that moves relatively on the photosensitive resist.

近年では、液状媒体中における光の波長が液状媒体の屈折率の逆数倍になる現象を利用したリソグラフィー法、すなわち、投影レンズ下部と感光性レジスト上部との間を高屈折率の液状媒体(超純水等。)(以下、イマージョン液ともいう。)で満たしつつ、マスクのパターン像を感光性レジストに投影する工程を含むイマージョンリソグラフィー法が検討されている。   In recent years, a lithography method using a phenomenon in which the wavelength of light in a liquid medium is a reciprocal of the refractive index of the liquid medium, that is, a liquid medium having a high refractive index (between the lower part of the projection lens and the upper part of the photosensitive resist). An immersion lithography method including a step of projecting a pattern image of a mask onto a photosensitive resist while being filled with ultrapure water or the like (hereinafter also referred to as an immersion liquid) has been studied.

イマージョンリソグラフィー法においては、感光性レジスト層上を高速移動する投影レンズにイマージョン液が追従して移動する。そのため、投影レンズが感光性レジスト層の端面近傍に移動した際に、イマージョン液が、基材の端面または裏面に回り込んで基材を汚染する、ひいては露光装置を汚染する懸念がある。
そこで、特許文献2には、基材端面におけるイマージョン液の回り込みを抑制するために、基材の表面をフッ素系表面改質剤により撥水処理することが記載されている。
In the immersion lithography method, the immersion liquid moves following the projection lens that moves at high speed on the photosensitive resist layer. Therefore, when the projection lens moves to the vicinity of the end face of the photosensitive resist layer, there is a concern that the immersion liquid goes around the end face or the back face of the base material and contaminates the base material, and consequently the exposure apparatus.
Therefore, Patent Document 2 describes that the surface of the base material is subjected to a water repellent treatment with a fluorine-based surface modifier in order to suppress the immersion liquid from entering the end surface of the base material.

特開2004−182796号公報JP 2004-182796 A 特開2007−019465号公報JP 2007-019465 A

しかし、特許文献2に記載のフッ素系表面改質剤は、実際には、含フッ素非環式アルキル基と反応性シリル基とを有する含フッ素化合物(1,3−ビス(3,3,3−トリフルオロプロピル)テトラメチルジシラザン、4−ジメチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シロキシ−3−ペンテン−2−オン、イソプロペノキシ−3,3,3−トリフルオロプロピルジメチルシラン等。)に過ぎず、イマージョン液の回り込みを抑制するために必要な撥水性を基材に付与できないと考えられる。そのため、基材の表面に高い撥水性を付与するための基材の表面処理方法が求められている。   However, the fluorine-based surface modifier described in Patent Document 2 is actually a fluorine-containing compound (1,3-bis (3,3,3) having a fluorine-containing acyclic alkyl group and a reactive silyl group. -Trifluoropropyl) tetramethyldisilazane, 4-dimethyl (3,3,3-trifluoropropyl) siloxy-3-penten-2-one, isopropenoxy-3,3,3-trifluoropropyldimethylsilane and the like. However, it is considered that the water repellency necessary for suppressing the immersion of the immersion liquid cannot be imparted to the substrate. Therefore, a surface treatment method for a substrate for imparting high water repellency to the surface of the substrate is required.

本発明は、以下の要旨を有するものである。
<1> 含フッ素環式飽和炭化水素基(F)と反応性基(A)とを有する含フッ素化合物(F)を含むフッ素系表面改質剤を基材(S)に塗工した後に反応させる、表面処理された基材の製造方法。
The present invention has the following gist.
<1> A fluorine-based surface modifier containing a fluorine-containing compound (F) having a fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group (F U ) and a reactive group (A U ) was applied to the substrate (S). A method for producing a surface-treated substrate that is reacted later.

<2> 含フッ素環式飽和炭化水素基(F)が、下式(1)、下式(2)、下式(3)、下式(4)および下式(5)で表される化合物からなる群から選ばれる環式飽和炭化水素化合物の水素原子をn個除いたn価の基(ただし、nは1〜4の整数を示す。)であって残余の水素原子の50%以上がフッ素原子に置換された基(FU1)である、<1>に記載の表面処理された基材の製造方法。 <2> The fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group (F U ) is represented by the following formula (1), the following formula (2), the following formula (3), the following formula (4), and the following formula (5). N-valent group obtained by removing n hydrogen atoms of a cyclic saturated hydrocarbon compound selected from the group consisting of compounds (where n represents an integer of 1 to 4), and 50% or more of the remaining hydrogen atoms The method for producing a surface-treated substrate according to <1>, wherein is a group (F U1 ) substituted with a fluorine atom.

Figure 2008239701
Figure 2008239701

基(FU1)にフッ素原子に置換されない残余の水素原子が存在する場合、該残余の水素原子は、エーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のフルオロアルキル基またはエーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のフルオロアルコキシ基に置換されていてもよい。 When there is a residual hydrogen atom that is not substituted with a fluorine atom in the group (F U1 ), the residual hydrogen atom is a C 1-6 fluoroalkyl group or etheric oxygen which may contain an etheric oxygen atom. It may be substituted with a C1-C6 fluoroalkoxy group which may contain an atom.

<3> 含フッ素環式飽和炭化水素基(F)が、下式(F11)、下式(F12)、下式(F21)および下式(F41)で表される基からなる群から選ばれる基(FU11)である、<1>または<2>に記載の表面処理された基材の製造方法。 <3> From the group represented by the following formula (F11 U ), the following formula (F12 U ), the following formula (F21 U ) and the following formula (F41 U ), wherein the fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group (F U ) The method for producing a surface-treated substrate according to <1> or <2>, which is a group (F U11 ) selected from the group consisting of:

Figure 2008239701
Figure 2008239701

ただし、式中の記号は下記の意味を示す。
:炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基。
およびR:それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基。
基(FU11)中のフッ素原子は、エーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基またはエーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のペルフルオロアルコキシ基に置換されていてもよい。
However, the symbol in a formula shows the following meaning.
R 1 : an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
R 2 and R 4 : each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
The fluorine atom in the group (F U11 ) is a C 1-6 perfluoroalkyl group which may contain an etheric oxygen atom or a C 1-6 perfluoroalkoxy group which may contain an etheric oxygen atom. May be substituted.

<4> 基材(S)が、反応性基(A)と反応しうる反応性基(B)を表面に有する基材である<1>〜<3>に記載の、表面処理された基材の製造方法。 <4> substrate (S), a substrate having a reactive group (A U) reactive groups capable of reacting with (B U) a surface <1> - according to <3>, surface treated A manufacturing method of a base material.

<5> 反応性基(A)が反応性シリル基であり、反応性基(B)が活性水素原子を有する基である、<4>に記載の表面処理された基材の製造方法。
<6> 反応性基(A)が反応性シリル基であり、反応性基(B)がヒドロキシ基である、<4>または<5>に記載の表面処理された基材の製造方法。
<5> The method for producing a surface-treated substrate according to <4>, wherein the reactive group (A U ) is a reactive silyl group, and the reactive group (B U ) is a group having an active hydrogen atom. .
<6> The method for producing a surface-treated substrate according to <4> or <5>, wherein the reactive group (A U ) is a reactive silyl group, and the reactive group (B U ) is a hydroxy group. .

<7> 表面処理された基材が、イマージョンリソグラフィー法に用いられる基材である<1>〜<6>のいずれかに記載の表面処理された基材の製造方法。   <7> The method for producing a surface-treated substrate according to any one of <1> to <6>, wherein the surface-treated substrate is a substrate used in an immersion lithography method.

本発明の製造方法によれば、撥水撥油性に優れた表面を有する基材を、容易に製造できる。   According to the production method of the present invention, a substrate having a surface excellent in water and oil repellency can be easily produced.

本明細書において、式(f1)で表される化合物を化合物(f1)とも、式(F11)で表される基を基(F11)とも、記す。他の化合物と他の基も、同様に記す。また、基中の記号は特に記載しない限り前記と同じである。 In this specification, a compound represented by the formula (f1) is referred to as a compound (f1), and a group represented by the formula (F11 U ) is referred to as a group (F11 U ). Other compounds and other groups are described in the same manner. The symbols in the group are the same as above unless otherwise specified.

本発明におけるフッ素系表面改質剤は、含フッ素環式飽和炭化水素基(F)と反応性基(A)とを有する含フッ素化合物(F)を含む。 The fluorine-based surface modifier in the present invention includes a fluorine-containing compound (F) having a fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group (F U ) and a reactive group (A U ).

本発明における含フッ素化合物(F)中の含フッ素環式飽和炭化水素基(F)とは、環を構成する炭素原子にフッ素原子が直接結合している飽和の基である。含フッ素環式飽和炭化水素基は、1価の基が好ましい。また、含フッ素環式飽和炭化水素基は、含フッ素単環式飽和炭化水素基であってもよく、含フッ素多環式飽和炭化水素基であってもよい。含フッ素多環式飽和炭化水素基は、含フッ素橋かけ環式飽和炭化水素基であってもよく、含フッ素縮環式飽和炭化水素基であってもよい。 The fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group (F U ) in the fluorine-containing compound (F) in the present invention is a saturated group in which a fluorine atom is directly bonded to a carbon atom constituting the ring. The fluorinated cyclic saturated hydrocarbon group is preferably a monovalent group. The fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group may be a fluorine-containing monocyclic saturated hydrocarbon group or a fluorine-containing polycyclic saturated hydrocarbon group. The fluorine-containing polycyclic saturated hydrocarbon group may be a fluorine-containing bridged cyclic saturated hydrocarbon group or a fluorine-containing condensed cyclic saturated hydrocarbon group.

含フッ素環式飽和炭化水素基(F)は、環式飽和炭化水素化合物の水素原子をm個除いたm価の基(ただし、mは1〜4の整数を示す。mは1が好ましい。)であって残余の水素原子の50%以上がフッ素原子に置換された基が好ましい。
前記含フッ素環式飽和炭化水素基中の残余の水素原子は、80%以上がフッ素原子に置換されているのが好ましく、すべてがフッ素原子に置換されているのが特に好ましい。前記基にフッ素原子に置換されない残余の水素原子が存在する場合、該残余の水素原子は、エーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のフルオロアルキル基またはエーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のフルオロアルコキシ基に置換されていてもよい。
The fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group (F U ) is an m-valent group obtained by removing m hydrogen atoms from a cyclic saturated hydrocarbon compound (where m is an integer of 1 to 4. m is preferably 1). And a group in which 50% or more of the remaining hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms is preferred.
80% or more of the remaining hydrogen atoms in the fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group are preferably substituted with fluorine atoms, and all of them are particularly preferably substituted with fluorine atoms. When there is a residual hydrogen atom that is not substituted with a fluorine atom in the group, the residual hydrogen atom contains a C1-C6 fluoroalkyl group or an etheric oxygen atom that may contain an etheric oxygen atom. It may be substituted with a C1-C6 fluoroalkoxy group which may be

含フッ素環式飽和炭化水素基(F)は、下記化合物(1)、下記化合物(2)、下記化合物(3)、下記化合物(4)および下記化合物(5)からなる群から選ばれる環式飽和炭化水素化合物の水素原子をn個除いたn価の基であって残余の水素原子の50%以上がフッ素原子に置換された基(FU1)がより好ましい。 The fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group (F U ) is a ring selected from the group consisting of the following compound (1), the following compound (2), the following compound (3), the following compound (4) and the following compound (5). A group (F U1 ) which is an n-valent group obtained by removing n hydrogen atoms of the formula saturated hydrocarbon compound and in which 50% or more of the remaining hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms is more preferable.

Figure 2008239701
Figure 2008239701

基(FU1)中の残余の水素原子は、80%以上がフッ素原子に置換されているのが好ましく、すべてがフッ素原子に置換されているのが特に好ましい。
基(FU1)にフッ素原子に置換されない残余の水素原子が存在する場合、該残余の水素原子は、エーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基またはエーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のペルフルオロアルコキシ基に置換されていてもよい。
80% or more of the remaining hydrogen atoms in the group (F U1 ) are preferably substituted with fluorine atoms, and all of them are particularly preferably substituted with fluorine atoms.
When the group (F U1 ) has a residual hydrogen atom that is not substituted with a fluorine atom, the residual hydrogen atom is a C 1-6 perfluoroalkyl group or etheric oxygen which may contain an etheric oxygen atom. The C1-C6 perfluoroalkoxy group which may contain an atom may be substituted.

nは1であるのが好ましく、基(FU1)は1価の基であるのが好ましい。 n is preferably 1, and the group (F U1 ) is preferably a monovalent group.

含フッ素環式飽和炭化水素基(F)は、下記基(F11)、下式基(F12)、下記基(F21)および下記基(F41)からなる群から選ばれる基(FU11)が特に好ましい。 The fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group (F U ) is a group selected from the group consisting of the following group (F11 U ), the following group (F12 U ), the following group (F21 U ) and the following group (F41 U ) ( F U11 ) is particularly preferred.

Figure 2008239701
Figure 2008239701

基(FU11)中のフッ素原子は、エーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基またはエーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のペルフルオロアルコキシ基に置換されていてもよい。
は、メチル基またはトリフルオロメチル基が好ましい。
およびRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基が好ましい。
The fluorine atom in the group (F U11 ) is a C 1-6 perfluoroalkyl group which may contain an etheric oxygen atom or a C 1-6 perfluoroalkoxy group which may contain an etheric oxygen atom. May be substituted.
R 1 is preferably a methyl group or a trifluoromethyl group.
R 2 and R 4 are preferably each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

本発明における反応性基(A)は、反応性シリル基、イソシアナト基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、メルカプト基またはアミノ基が好ましく、反応性と基材(S)の密着性との観点から、反応性シリル基が特に好ましい。 The reactive group (A U ) in the present invention is preferably a reactive silyl group, an isocyanato group, a carboxy group, a hydroxy group, a mercapto group, or an amino group, from the viewpoint of reactivity and adhesion of the substrate (S). A reactive silyl group is particularly preferred.

反応性シリル基は、下記基(S1)、下記基(S2)、下記基(S3)または下記基(S4)が好ましく、基(S1)が特に好ましい。
−Si(X3−p(OX (S1)、
−Si(X21(−O−CX22=CX23−C(O)X24) (S2)、
−Si(X313−q(−O−CX32=CHX33 (S3)。
The reactive silyl group is preferably the following group (S1 U ), the following group (S2 U ), the following group (S3 U ) or the following group (S4 U ), and particularly preferably the group (S1 U ).
-Si (X 1) 3-p (OX 1) p (S1 U),
-Si (X 21) 2 (-O -CX 22 = CX 23 -C (O) X 24) (S2 U),
-Si (X 31) 3-q (-O-CX 32 = CHX 33) q (S3 U).

ただし、式中の記号は下記の意味を示す(以下同様。)。
:炭素数1〜10の炭化水素基であって、3個のXは同一であってもよく異なっていてもよい。
p:1、2または3。
21:炭素数1〜10の炭化水素基であって、qが1である場合、2個のX21は同一であってもよく異なっていてもよい。
22およびX23:それぞれ独立に、炭素数1〜10の炭化水素基または炭素数1〜10の含フッ素炭化水素基。qが2である場合、2個のX22は同一であってもよく異なっていてもよい。qである場合、2個のX23は同一であってもよく異なっていてもよい。
24:炭素数1〜10の炭化水素基、炭素数1〜10の含フッ素炭化水素基、炭素数1〜10のアルコキシ基または炭素数1〜10のフルオロアルコキシ基。qが2である場合、2個のX24は同一であってもよく異なっていてもよい。
31:炭素数1〜10の炭化水素基。qが2である場合、2個のX31は同一であってもよく異なっていてもよい。
32およびX33:それぞれ独立に、炭素数1〜10の飽和炭化水素基または炭素数1〜10の含フッ素炭化水素基。qが2である場合、2個のX32は同一であってもよく異なっていてもよい。qである場合、2個のX33は同一であってもよく異なっていてもよい。
q:1、2または3。
However, the symbols in the formulas have the following meanings (the same applies hereinafter).
X 1: a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, three of X 1 may be different it may be the same.
p: 1, 2 or 3.
X 21 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and when q is 1, two X 21 s may be the same or different.
X 22 and X 23 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a fluorine-containing hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. When q is 2, two X 22 may be the same or different. When q, the two X 23 may be the same or different.
X 24 : a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a fluorine-containing hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or a fluoroalkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. When q is 2, two X 24 may be the same or different.
X 31 : a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. When q is 2, two X 31 may be the same or different.
X 32 and X 33 are each independently a saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a fluorine-containing hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. When q is 2, two X 32 may be the same or different. In the case of q, the two X 33 may be the same or different.
q: 1, 2 or 3.

は、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、またはn−プロピル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。また、3個のXは同一であるのが好ましい。
pは、反応性の観点から、2または3が好ましく、3が特に好ましい。
X 1 is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably a methyl group, an ethyl group, or an n-propyl group, and particularly preferably a methyl group. Also, preferably the three X 1 are the same.
From the viewpoint of reactivity, p is preferably 2 or 3, and particularly preferably 3.

基(S1)の具体例としては、−Si(CH)(OCH、−Si(CHCH)(OCHCH、−Si(OCH、−Si(OCHCHが挙げられる。 Specific examples of the group (S1 U ) include —Si (CH 3 ) (OCH 3 ) 2 , —Si (CH 2 CH 3 ) (OCH 2 CH 3 ) 2 , —Si (OCH 3 ) 3 , —Si ( OCH 2 CH 3) 3 and the like.

基(S2)の具体例としては、−Si(CH(−O−C(CH)=C(CH)−C(O)CH)、−Si(CH(−O−C(Cy)=C(CH)−C(O)CH)、−Si(CH(−O−C(CF)=CH−C(O)CF)、−Si(CH(−O−C(−CH=CH)=C(CH)−C(O)CH)、−Si(CH(−O−C(CH)=C(CH)−C(O)OCH)が挙げられる(ただし、Cyはシクロヘキシル基を示す。以下同様。)。 Specific examples of the group (S2 U ) include —Si (CH 3 ) 2 (—O—C (CH 3 ) ═C (CH 3 ) —C (O) CH 3 ), —Si (CH 3 ) 2 ( -O-C (Cy) = C (CH 3) -C (O) CH 3), - Si (CH 3) 2 (-O-C (CF 3) = CH-C (O) CF 3), - Si (CH 3 ) 2 (—O—C (—CH═CH 2 ) ═C (CH 3 ) —C (O) CH 3 ), —Si (CH 3 ) 2 (—O—C (CH 3 ) = C (CH 3 ) —C (O) OCH 3 ) (wherein Cy represents a cyclohexyl group; the same shall apply hereinafter).

基(S3)の具体例としては、−Si(CH(−O−C(CH)=CH)、−Si(CH(−O−C(Cy)=CH)、−Si(CH(−O−CH=CH)、−Si(CH(−O−C(CH)=CHCH)、−Si(CH)(−O−C(CH)=CHCHが挙げられる。 Specific examples of the group (S3 U ) include —Si (CH 3 ) 2 (—O—C (CH 3 ) ═CH 2 ), —Si (CH 3 ) 2 (—O—C (Cy) ═CH 2. ), - Si (CH 3) 2 (-O-CH = CH 2), - Si (CH 3) 2 (-O-C (CH 3) = CHCH 3), - Si (CH 3) (- O- C (CH 3) = CHCH 3 ) 2 and the like.

含フッ素化合物(F)において、含フッ素環式飽和炭化水素基(F)と反応性基(A)とは直接結合していてもよく、連結基を介して結合していてもよい。連結基は、炭素数1〜10の2価有機基が好ましく、炭素数1〜10のアルキレン基が特に好ましい。該アルキレン基中の炭素原子−炭素原子間には、−O−、−C(O)−または−C(O)O−が挿入されていてもよい。また、該アルキレン基中の炭素原子は、フッ素原子、ヒドロキシ基またはカルボキシ基に置換されていてもよい。 In the fluorine-containing compound (F), the fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group (F U ) and the reactive group (A U ) may be directly bonded or may be bonded via a linking group. The linking group is preferably a divalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, and particularly preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. -O-, -C (O)-, or -C (O) O- may be inserted between carbon atoms in the alkylene group. The carbon atom in the alkylene group may be substituted with a fluorine atom, a hydroxy group or a carboxy group.

含フッ素化合物(F)は、下記化合物(f1)が好ましく、下記化合物(f11)が特に好ましい。   The fluorine-containing compound (F) is preferably the following compound (f1), particularly preferably the following compound (f11).

Figure 2008239701
Figure 2008239701

ただし、式中の記号は下記の意味を示す(以下同様。)。
:フッ素原子、または−W−CHCHSi(Rであって、3個のZは同一であってもよく異なっていてもよい。
:単結合、エーテル性酸素原子、炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数1〜6のオキシアルキレン基、炭素数2〜6のエーテル性酸素原子を有するアルキレン基または炭素数2〜6のエーテル性酸素原子を有するオキシアルキレン基。
:炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のアルコキシ基であって、少なくとも1個のRは炭素数1〜6のアルコキシ基である。
However, the symbols in the formulas have the following meanings (the same applies hereinafter).
Z m : a fluorine atom, or —W m —CH 2 CH 2 Si (R m ) 3 , and the three Z m may be the same or different.
W m : a single bond, an etheric oxygen atom, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an oxyalkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkylene group having an etheric oxygen atom having 2 to 6 carbon atoms, or 2 to 6 carbon atoms An oxyalkylene group having an etheric oxygen atom.
R m : an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and at least one R m is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.

は、単結合、炭素数1〜6のアルキレン基または炭素数1〜6のオキシアルキレン基が好ましく、単結合、炭素数1〜2のアルキレン基、炭素数1〜2のオキシアルキレン基が特に好ましい。 W m is preferably a single bond, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or an oxyalkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and a single bond, an alkylene group having 1 to 2 carbon atoms, or an oxyalkylene group having 1 to 2 carbon atoms. Particularly preferred.

−Si(R中の3個のRは、2個が炭素数1〜6のアルキル基であり1個が炭素数1〜6のアルコキシ基であるか、1個が炭素数1〜6のアルキル基であり2個が炭素数1〜6のアルコキシ基であるか、3個が炭素数1〜6のアルコキシ基であるのが好ましく、反応性の観点から、1個が炭素数1〜6のアルキル基であり2個が炭素数1〜6のアルコキシ基であるか、3個が炭素数1〜6のアルコキシ基であるのがより好ましく、3個が炭素数1〜6のアルコキシ基であるのが特に好ましい。 -Si (R m) 3 pieces of R m in 3, or 1 there 2 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, the number one carbon 1 Are preferably 1 to 6 alkyl groups and 2 are alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, or 3 are alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, and 1 is preferably from the viewpoint of reactivity. More preferably, it is an alkyl group having 1 to 6 and 2 is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or 3 is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and 3 is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. Particularly preferred is an alkoxy group.

化合物(f1)は、新規な化合物である。化合物(f1)は、下記化合物(of1)とHOを反応させて下記化合物(pf1)を得て、つぎに化合物(pf1)とホルムアルデヒドを塩基性化合物の存在下に反応させて下記化合物(qf1)を得て、つぎに化合物(qf1)とCH=CH−W−Brを反応させて下記化合物(rf1)を得て、つぎに化合物(rf1)とHSi(Rを反応させることにより製造するのが好ましい。 Compound (f1) is a novel compound. The compound (f1) is obtained by reacting the following compound (of1) with H 2 O to obtain the following compound (pf1), and then reacting the compound (pf1) with formaldehyde in the presence of a basic compound to produce the following compound ( qf1) is obtained, and then the compound (qf1) is reacted with CH 2 ═CH—W m —Br to obtain the following compound (rf1). Next, the compound (rf1) is reacted with HSi (R m ) 3 . It is preferable to manufacture by making it.

Figure 2008239701
Figure 2008239701

ただし、式中の記号は下記の意味を示す。
:Zに対応する基であって、フッ素原子に対応するZはフッ素原子であり、−Hに対応するZは−COF。
:Zに対応する基であって、フッ素原子に対応するZはフッ素原子であり、−CHOHに対応するZは−H。
:Zに対応する基であって、フッ素原子に対応するZはフッ素原子であり、−W−CH=CHに対応するZは−CHOH。
:Zに対応する基であって、フッ素原子に対応するZはフッ素原子であり、−W−CHCHSi(Rに対応するZは−W−CH=CH
However, the symbol in a formula shows the following meaning.
Z o: a group corresponding to Z p, Z o corresponding to a fluorine atom is a fluorine atom, Z o is -COF corresponding to -H.
Z p: a group corresponding to Z q, Z p corresponding to the fluorine atom is a fluorine atom, Z p is -H corresponding to -CH 2 OH.
Z q: a group corresponding to Z r, Z q corresponding to the fluorine atom is a fluorine atom, Z q is -CH 2 OH corresponding to -W m -CH 2 = CH 2.
Z r: a group corresponding to Z m, Z r corresponding to a fluorine atom is a fluorine atom, corresponding to -W m -CH 2 CH 2 Si ( R m) 3 Z r is -W m - CH 2 = CH 2.

化合物(F)の具体例としては、下記化合物が挙げられる。   Specific examples of the compound (F) include the following compounds.

Figure 2008239701
Figure 2008239701

本発明におけるフッ素系表面改質剤は、含フッ素化合物(F)以外の成分(他の成分ともいう。)を含んでいてもよい。他の成分としては、含フッ素化合物(F)以外の表面改質成分、反応触媒、有機溶媒が挙げられる。   The fluorine-based surface modifier in the present invention may contain components other than the fluorine-containing compound (F) (also referred to as other components). Examples of other components include surface modifying components other than the fluorine-containing compound (F), reaction catalysts, and organic solvents.

含フッ素化合物(F)以外の表面改質成分としては、シラン系カップリング剤、シラザン類が挙げられる。   Examples of the surface modifying component other than the fluorine-containing compound (F) include silane coupling agents and silazanes.

シラン系カップリング剤の具体例としては、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジイソプロポキシシラン、ジメチルジブトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジイソプロポキシシラン、ジエチルジブトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランが挙げられる。   Specific examples of the silane coupling agent include 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and 3-glycid. Xylpropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) ) -3-Aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropylene Trimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltributoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane , Ethyltriisopropoxysilane, ethyltributoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldiisopropoxysilane, dimethyldibutoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diethyldiisopropoxysilane, diethyldibutoxy Silane, trimethylmethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimeth Silane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane , 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane.

シラザン類の具体例としては、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、ビスエチルジメチルジシラザン、ビスプロピルジメチルジシラザンが挙げられる。   Specific examples of silazanes include hexamethyldisilazane, hexaethyldisilazane, bisethyldimethyldisilazane, and bispropyldimethyldisilazane.

本発明におけるフッ素系表面改質剤が含フッ素化合物(F)以外の表面改質成分を含む場合、含フッ素化合物(F)に対して前記表面改質成分を、1〜20質量%含むのが好ましい。   When the fluorine-type surface modifier in this invention contains surface modification components other than a fluorine-containing compound (F), 1-20 mass% of said surface modification components are included with respect to a fluorine-containing compound (F). preferable.

反応触媒は、含フッ素化合物(F)中の反応性基(A)の反応を触媒する化合物、または基材(S)が反応性基(B)を有する場合には反応性基(A)と反応性基(B)との反応を触媒する化合物であれば、特に限定されない。
たとえば、反応性基(A)が反応性シリル基であり反応性基(B)がヒドロキシ基である場合の触媒としては、カルボン酸等の有機酸が挙げられる。
本発明におけるフッ素系表面改質剤は、含フッ素化合物(F)に対して反応触媒を、1〜20質量%含むのが好ましい。
The reaction catalyst is a compound that catalyzes a reaction of the reactive group (A U ) in the fluorine-containing compound (F), or a reactive group (A U when the substrate (S) has a reactive group (B U ). as long as it is a compound which catalyzes the reaction between U) with the reactive group (B U), it is not particularly limited.
For example, examples of the catalyst when the reactive group (A U ) is a reactive silyl group and the reactive group (B U ) is a hydroxy group include organic acids such as carboxylic acid.
It is preferable that the fluorine-type surface modifier in this invention contains 1-20 mass% of reaction catalysts with respect to a fluorine-containing compound (F).

本発明におけるフッ素系表面改質剤は、基材(S)に塗布されるため、液状に調製されるのが望ましく、有機溶媒を含むのが好ましい。
有機溶媒は、含フッ素化合物(F)に対する相溶性が高い溶媒であれば、特に限定されない。有機溶媒は、フッ素系有機溶媒であってもよく、非フッ素系有機溶媒であってもよい。
Since the fluorine-type surface modifier in this invention is apply | coated to a base material (S), it is desirable to prepare in liquid state and it is preferable that an organic solvent is included.
An organic solvent will not be specifically limited if it is a solvent with high compatibility with a fluorine-containing compound (F). The organic solvent may be a fluorinated organic solvent or a non-fluorinated organic solvent.

フッ素系有機溶媒の具体例としては、CClFCH、CFCFCHCl、CClFCFCHClF等のハイドロクロロフルオロカーボン類;CFCHFCHFCFCF、CF(CFH、CF(CF、CF(CF、CF(CF等のハイドロフルオロカーボン類;1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、メタキシレンヘキサフルオライド等のハイドロフルオロベンゼン類;ハイドロフルオロケトン類;ハイドロフルオロアルキルベンゼン類;CFCFCFCFOCH、(CFCFCF(CF)CFOCH、CFCHOCFCHF等のハイドロフルオロエーテル類;CHFCFCHOH等のハイドロフルオロアルコール類が挙げられる。 Specific examples of the fluorine-based organic solvent include hydrochlorofluorocarbons such as CCl 2 FCH 3 , CF 3 CF 2 CHCl 2 , and CClF 2 CF 2 CHClF; CF 3 CHFCHFCF 2 CF 3 , CF 3 (CF 2 ) 5 H, Hydrofluorocarbons such as CF 3 (CF 2 ) 3 C 2 H 5 , CF 3 (CF 2 ) 5 C 2 H 5 , CF 3 (CF 2 ) 7 C 2 H 5 ; 1,3-bis (trifluoromethyl) ) Hydrofluorobenzenes such as benzene and metaxylene hexafluoride; Hydrofluoroketones; Hydrofluoroalkylbenzenes; CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 OCH 3 , (CF 3 ) 2 CFCF (CF 3 ) CF 2 OCH 3 , CF 3 CH 2 OCF 2 CHF 2 and other hydrofluoroethers And hydrofluoroalcohols such as CHF 2 CF 2 CH 2 OH.

非フッ素系有機溶媒の具体例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、ジアセトンアルコール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、2−エチルブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール等のアルコール類、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、N−メチルピロリドン、γ−ブチロラクトン等のケトン類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、β−メトキシイソ酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸2−エトキシエチル、酢酸イソアミル、乳酸メチル、乳酸エチル等のエステル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールモノまたはジアルキルエーテル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。   Specific examples of the non-fluorinated organic solvent include methyl alcohol, ethyl alcohol, diacetone alcohol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, 2-ethylbutanol, pentanol, and hexanol. , Alcohols such as heptanol, acetone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, ketones such as N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, Propylene glycol monoethyl ether acetate, carbitol acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl β-methoxyisobutyrate, butyric acid Ethyl, propyl butyrate, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, isoamyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate and other esters, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol methyl ether Glycol mono or dialkyl ethers such as acetate, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and the like It is done.

本発明におけるフッ素系表面改質剤は、含フッ素化合物(F)(フッ素系表面改質剤が含フッ素化合物(F)以外の表面改質成分を含む場合には、含フッ素化合物(F)と該表面改質成分の総質量。)に対して、有機溶媒を、100〜100000質量%含むのが好ましい。   The fluorine-based surface modifier in the present invention is a fluorine-containing compound (F) (when the fluorine-based surface modifier contains a surface modifying component other than the fluorine-containing compound (F), The organic solvent is preferably contained in an amount of 100 to 100,000% by mass relative to the total mass of the surface modifying component.

本発明における基材(S)は、SiO、Si、SiON、SiN、p−Si、α−Si、W、W−Si、Al、Cu、Al−Si等の無機材料からなる基材であってもよく、有機材料からなる基材であってもよい。また、基材(S)は含フッ素化合物(F)以外の表面改質成分で表面処理されていてもよい。
基材(S)の具体例としては、ガラス、シリコンウェハ、樹脂が挙げられる。
Substrate in the present invention (S) is a by SiO 2, Si, SiON, SiN , p-Si, α-Si, W, W-Si, Al, Cu, substrates made of an inorganic material such as Al-Si It may be a substrate made of an organic material. Moreover, the base material (S) may be surface-treated with a surface modifying component other than the fluorine-containing compound (F).
Specific examples of the substrate (S) include glass, silicon wafer, and resin.

基材(S)は、含フッ素化合物(F)との密着性の観点から、反応性基(A)と反応しうる反応性基(B)を表面に有する基材が好ましい。
反応性基(B)は、反応性基(A)の種類にしたがって、適宜選択される。たとえば、反応性基(A)が反応性シリル基である場合、反応性基(B)は、活性水素原子を有する基が好ましく、ヒドロキシ基、メルカプト基またはアミノ基がより好ましく、ヒドロキシ基が特に好ましい。
Substrate (S) is a fluorine-containing compound (F) and the adhesion of the terms, the reactive group (A U) reactive groups capable of reacting with (B U) a substrate having a surface is preferable.
The reactive group (B U ) is appropriately selected according to the type of the reactive group (A U ). For example, when the reactive group (A U ) is a reactive silyl group, the reactive group (B U ) is preferably a group having an active hydrogen atom, more preferably a hydroxy group, a mercapto group or an amino group, Is particularly preferred.

本発明の製造方法においては、フッ素系表面改質剤を基材(S)に塗工した後に反応させる。   In the production method of the present invention, the fluorine-based surface modifier is applied to the substrate (S) and then reacted.

本発明におけるフッ素系表面改質剤の塗工方法としては、フッ素系表面改質剤を基材(S)の表面に塗布する方法、フッ素系表面改質剤を基材(S)の表面に噴霧する方法、基材(S)をフッ素系表面改質剤中に浸漬する方法が挙げられる。   As a coating method of the fluorine-based surface modifier in the present invention, a method of applying a fluorine-based surface modifier to the surface of the substrate (S), a fluorine-based surface modifier on the surface of the substrate (S) The method of spraying and the method of immersing a base material (S) in a fluorine-type surface modifier are mentioned.

塗布する方法は、特に限定されず、ロールコート法、キャスト法、ディップ法、スピンコート法、水上キャスト法、およびダイコート法が挙げられる。   The coating method is not particularly limited, and examples thereof include a roll coating method, a casting method, a dip method, a spin coating method, a water casting method, and a die coating method.

フッ素系表面改質剤が有機溶媒を含む場合には、フッ素系表面改質剤を基材(S)に塗工した後に基材(S)を乾燥するのが好ましい。
ただし、「乾燥」とは、基材(S)に塗工されたフッ素系表面改質剤中の有機溶媒を揮発させて留去する操作を意味する。乾燥条件は、有機溶媒の種類等により適宜選択される。たとえば、基材(S)を、100℃以上にて、1分間〜1時間保持する条件が挙げられる。
また、フッ素系表面改質剤の塗工において、フッ素系表面改質剤は、基材(S)の表面全体に塗工されてもよく、基材(S)の表面の特定部分(端面、外周部等。)に塗工されてもよい。
When the fluorine-based surface modifier contains an organic solvent, it is preferable to dry the substrate (S) after coating the fluorine-based surface modifier on the substrate (S).
However, “drying” means an operation of volatilizing and distilling the organic solvent in the fluorine-based surface modifier applied to the substrate (S). Drying conditions are appropriately selected depending on the type of organic solvent and the like. For example, the conditions which hold | maintain a base material (S) at 100 degreeC or more for 1 minute-1 hour are mentioned.
In addition, in the application of the fluorine-based surface modifier, the fluorine-based surface modifier may be applied to the entire surface of the substrate (S), and a specific portion (end face, surface) of the surface of the substrate (S). It may be applied to the outer periphery, etc.).

本発明の製造方法における「反応」とは、含フッ素化合物(F)中の反応性基(A)を反応させることを意味する。基材(S)が表面に反応性基(B)を有する場合には、含フッ素化合物(F)中の反応性基(A)と、基材(S)表面の反応性基(B)とを反応させることを、通常は意味する。前記反応は、通常は含フッ素化合物(F)と基材(S)間の化学結合の形成を伴っている。
反応条件は、含フッ素化合物(F)中の反応性基(A)の種類にしたがって、適宜選択できる。反応性基(A)が反応性シリル基である場合、反応は、50〜200℃にて、30秒〜1時間保持する条件が挙げられる。
なお、本発明の製造方法において、「乾燥」と「反応」は同一工程で行ってもよい。
The “reaction” in the production method of the present invention means reacting the reactive group (A U ) in the fluorine-containing compound (F). When the substrate (S) has a reactive group (B U) on the surface, a fluorine-containing compound (F) reactive groups in (A U), the substrate (S) reactive groups on the surface (B U )) is usually meant to react. The reaction usually involves the formation of a chemical bond between the fluorine-containing compound (F) and the substrate (S).
The reaction conditions can be appropriately selected according to the type of the reactive group (A U ) in the fluorine-containing compound (F). When the reactive group (A U ) is a reactive silyl group, the reaction may be carried out at 50 to 200 ° C. for 30 seconds to 1 hour.
In the production method of the present invention, “drying” and “reaction” may be performed in the same step.

本発明の製造方法によれば、表面に高い撥水撥油性が付与された基材を製造できる。その理由は必ずしも明確ではないが、本発明における含フッ素化合物(F)は、含フッ素環構造に由来するかさ高い構造を有する反応性化合物であり、非環式の含フッ素構造を有する反応性化合物に比較して、基材表面に塗工されて塗膜を形成した際に、化合物中の含フッ素部分が最表面に配向しやすいためと考えられる。   According to the production method of the present invention, a base material having high water and oil repellency on the surface can be produced. The reason is not necessarily clear, but the fluorine-containing compound (F) in the present invention is a reactive compound having a bulky structure derived from a fluorine-containing ring structure, and a reactive compound having an acyclic fluorine-containing structure. It is considered that the fluorine-containing portion in the compound is easily oriented to the outermost surface when applied to the substrate surface to form a coating film.

本発明の製造方法により表面処理された基材は、窓ガラス、レンズ(眼鏡レンズ、光学レンズ等。)、発光ダイオード、ディスプレイ(PDP、LCD、FED、有機EL等。)、半導体部材等の用途に適用できる。なかでも、前記基材は、高い撥水撥油性が付与されていることから、イマージョンリソグラフィー法に用いられる基材として用いるのが好ましい。前記基材は、特に限定されず、Si、SiO、SiON、SiN、p−Si、α−Si、W、W−Si、AlおよびAl−Siからなる群から選ばれる基材が挙げられる。 The substrate surface-treated by the production method of the present invention is used for window glass, lenses (glass lenses, optical lenses, etc.), light emitting diodes, displays (PDP, LCD, FED, organic EL, etc.), semiconductor members, and the like. Applicable to. Especially, since the said base material is provided with high water and oil repellency, it is preferable to use it as a base material used for the immersion lithography method. The substrate is not particularly limited, Si, SiO 2, SiON, SiN, p-Si, α-Si, W, W-Si, a substrate selected from the group consisting of Al and Al-Si and the like.

本発明の製造方法により表面処理された基材をイマージョンリソグラフィー法に用いることにより、基材の端面におけるイマージョン液の回り込みが抑制される。そのため、イマージョン液による基材の端面・裏面と露光装置との汚染を抑制できる。そのため、本発明の製造方法により、イマージョンリソグラフィー法の安定実施が可能となる。   By using the substrate surface-treated by the production method of the present invention for the immersion lithography method, the immersion liquid is prevented from entering the end surface of the substrate. Therefore, contamination between the end surface / back surface of the substrate and the exposure apparatus due to the immersion liquid can be suppressed. Therefore, the immersion lithography method can be stably carried out by the manufacturing method of the present invention.

以下に、本発明を実施例を挙げて具体的に説明するが、これらによって本発明は限定されない。
実施例においては、テトラメチルシランをTMSと、CFClCFCHFCl(ジクロロペンタフルオロプロパン)をR225と、記す。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
In Examples, tetramethylsilane is referred to as TMS, and CF 2 ClCF 2 CHFCl (dichloropentafluoropropane) is referred to as R225.

[例1]化合物(f1)の製造例
0℃に保持したフラスコに、下記化合物(of1)(27.46g)、NaF(3.78)およびアセトン(100mL)を入れ撹拌した。つぎにフラスコに水(1.14g)を滴下し、フラスコ内を充分に撹拌した。フラスコ内容液を昇華精製して下記化合物(pf1)(22.01g)を得た。
[Example 1] Production Example of Compound (f1 1 ) The following compound (of1 1 ) (27.46 g), NaF (3.78) and acetone (100 mL) were placed in a flask maintained at 0 ° C. and stirred. Next, water (1.14g) was dripped at the flask, and the inside of a flask was fully stirred. The flask content liquid was purified by sublimation to obtain the following compound (pf1 1 ) (22.01 g).

化合物(pf1)(2.03g)およびジメチルスルホキシド(50mL)の混合物に、水酸化カリウム(1.00g)とホルマリン水溶液(20mL)を加え、そのまま75℃にて6.5時間反応させた。反応終了後、反応液をR225(40mL)に抽出し、さらにR225を留去して下記化合物(qf1)(1.58g)を得た。 To a mixture of the compound (pf1 1 ) (2.03 g) and dimethyl sulfoxide (50 mL) were added potassium hydroxide (1.00 g) and a formalin aqueous solution (20 mL), and the mixture was allowed to react at 75 ° C. for 6.5 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was extracted into R225 (40 mL), and further R225 was distilled off to obtain the following compound (qf1 1 ) (1.58 g).

Figure 2008239701
Figure 2008239701

フラスコ(内容積1L)に、同様にして得た化合物(qf1)(110g)とジメチルスルホキシド(550g)を入れ撹拌した。つぎにフラスコに28質量%水酸化カリウム水溶液(153g)を30分かけて滴下した。滴下終了後、フラスコ内を25℃にて2時間撹拌した。つぎに、フラスコにCH=CHCHCHBr(74.5g)を30分かけて滴下し、そのまま25℃にて19時間撹拌した。 A compound (qf1 1 ) (110 g) obtained in the same manner and dimethyl sulfoxide (550 g) were placed in a flask (internal volume 1 L) and stirred. Next, 28 mass% potassium hydroxide aqueous solution (153 g) was dripped at the flask over 30 minutes. After completion of the dropping, the inside of the flask was stirred at 25 ° C. for 2 hours. Next, CH 2 = CHCH 2 CH 2 Br (74.5 g) was added dropwise to the flask over 30 minutes, and the mixture was stirred at 25 ° C for 19 hours.

つづいて、フラスコに飽和塩化ナトリウム水溶液(500mL)とR225(500mL)を添加し分液した。回収した有機層を、飽和塩化ナトリウム水溶液(500mL)で水洗分液し、硫酸マグネシウムで乾燥した後に溶媒留去して、下記化合物(rf1)(111.1g)を得た。 Subsequently, a saturated aqueous sodium chloride solution (500 mL) and R225 (500 mL) were added to the flask for liquid separation. The recovered organic layer was washed with a saturated aqueous sodium chloride solution (500 mL), dried over magnesium sulfate, and then evaporated to give the following compound (rf1 1 ) (111.1 g).

フラスコ(内容積500mL)に、化合物(rf1)(50g)とテトラヒドロフラン(240g)からなる混合物、および、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン白金錯体を0.3質量%含む%キシレン溶液(13.8g)を添加した。つぎに、フラスコにHSi(OCH(27g)を10分かけて滴下し、そのまま60℃にて2時間加熱した。フラスコ内の溶媒を留去した後に、フラスコ内容物をカラムクロマトグラフィー法(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=10:1)にて精製し、下記化合物(f1)(55g)を得た。 To a flask (internal volume: 500 mL), a mixture of the compound (rf1 1 ) (50 g) and tetrahydrofuran (240 g) and 1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane platinum complex were added in an amount of 0. A 3% by weight xylene solution (13.8 g) was added. Next, HSi (OCH 3 ) 3 (27 g) was added dropwise to the flask over 10 minutes, and the mixture was heated at 60 ° C. for 2 hours. After the solvent in the flask was distilled off, the contents of the flask were purified by a column chromatography method (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 10: 1) to obtain the following compound (f1 1 ) (55 g).

Figure 2008239701
Figure 2008239701

化合物(f1)のNMRデータを以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,CDCl,TMS)δ(ppm):0.69(m,2H),1.50(m,2H),1.70(m,2H),2.24(m,2H),3.58(s,9H)。
19F−NMR(282.7MHz,CDCl,CFCl)δ(ppm):−113.5(6F),−121.2(6F),−219.1(3F)。
The NMR data of the compound (f1 1 ) are shown below.
1 H-NMR (300.4 MHz, CDCl 3 , TMS) δ (ppm): 0.69 (m, 2H), 1.50 (m, 2H), 1.70 (m, 2H), 2.24 ( m, 2H), 3.58 (s, 9H).
19 F-NMR (282.7 MHz, CDCl 3 , CFCl 3 ) δ (ppm): −113.5 (6F), −121.2 (6F), −219.1 (3F).

[例2]フッ素系表面改質剤の製造例
[例2−1]フッ素系表面改質剤(1)の製造例
化合物(f1)を3.0質量%を含み、かつ酢酸を0.4質量%含むジイソアミルエーテル溶液を調製した。該溶液を孔径0.2μmのフィルター(PTFE製)に通して濾過をして、フッ素系表面改質剤(1)を得た。
[例2−2]フッ素系表面改質剤(2)の製造例
化合物(f1)を3.0質量%を含み、かつ酢酸を0.4質量%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を調製した。該溶液を孔径0.2μmのフィルター(PTFE製)に通して濾過をして、フッ素系表面改質剤(2)を得た。
[Example 2] Production example of fluorine-based surface modifier [Example 2-1] Production example of fluorine-based surface modifier (1) The compound (f1 1 ) contains 3.0% by mass, and acetic acid is reduced to 0. A diisoamyl ether solution containing 4% by mass was prepared. The solution was filtered through a 0.2 μm pore size filter (manufactured by PTFE) to obtain a fluorine-based surface modifier (1).
[Example 2-2] Production example of fluorine-based surface modifier (2) A propylene glycol monomethyl ether acetate solution containing 3.0% by mass of compound (f1 1 ) and 0.4% by mass of acetic acid was prepared. . The solution was filtered through a filter (made of PTFE) having a pore size of 0.2 μm to obtain a fluorine-based surface modifier (2).

[例4]表面処理された基材の製造例
シリコン基板の表面に、フッ素系表面改質剤(1)を回転塗布した。つぎに、シリコン基板を110℃にて60秒間加熱して反応と乾燥を行い、シリコン基板の表面をフッ素系表面改質剤(1)により表面処理した。
つぎに、フッ素系表面改質剤(1)で表面処理された側の水に対する、静的接触角、転落角、後退角をそれぞれ測定した。なお、滑落法により測定した、転落角を転落角と、後退接触角を後退角と、記す。
[Example 4] Production example of surface-treated base material Fluorine-based surface modifier (1) was spin-coated on the surface of a silicon substrate. Next, the silicon substrate was heated at 110 ° C. for 60 seconds for reaction and drying, and the surface of the silicon substrate was surface-treated with the fluorine-based surface modifier (1).
Next, the static contact angle, the falling angle, and the receding angle with respect to the water on the surface treated with the fluorine-based surface modifier (1) were measured. In addition, the sliding angle measured by the sliding method is described as the falling angle, and the receding contact angle is denoted as the receding angle.

また、フッ素系表面改質剤(1)のかわりにフッ素系表面改質剤(2)を用いる以外は同様にして、シリコン基板の表面処理を行い、その水に対する接触角、転落角および後退角を測定した。結果をまとめて表1に示す(静的接触角、転落角および後退角の単位は、それぞれ角度(°)である。なお、転落角と後退角は滑落法を用いて測定した。)。なお、比較例として示す数値は、未処理のシリコン基板の静的接触角、転落角および後退角である。   Further, the surface treatment of the silicon substrate is performed in the same manner except that the fluorine-based surface modifier (2) is used in place of the fluorine-based surface modifier (1), and the contact angle, the falling angle, and the receding angle with respect to water. Was measured. The results are summarized in Table 1 (units of static contact angle, rolling angle, and receding angle are angles (°), respectively, where the sliding angle and receding angle were measured using the sliding method). In addition, the numerical value shown as a comparative example is a static contact angle, a falling angle, and a receding angle of an untreated silicon substrate.

Figure 2008239701
Figure 2008239701

以上の結果から明らかであるように、本発明のフッ素系表面改質剤を用いることにより、基材表面に高い撥水性を付与できることがわかる。   As is clear from the above results, it can be seen that high water repellency can be imparted to the substrate surface by using the fluorine-based surface modifier of the present invention.

本発明によれば、高い撥水撥油性に優れた表面を有する基材を容易に製造できる。本発明の製造方法により、イマージョン液による基材と露光装置の汚染される懸念のないイマージョンリソグラフィー法の安定実施が可能となる。   According to the present invention, a substrate having a surface excellent in high water and oil repellency can be easily produced. According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to stably carry out the immersion lithography method without fear of contamination of the base material and the exposure apparatus by the immersion liquid.

Claims (7)

含フッ素環式飽和炭化水素基(F)と反応性基(A)とを有する含フッ素化合物(F)を含むフッ素系表面改質剤を基材(S)に塗工した後に反応させる、表面処理された基材の製造方法。 After the fluorine-based surface modifier containing the fluorine-containing compound (F) having the fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group (F U ) and the reactive group (A U ) is applied to the substrate (S), the reaction is performed. A method for producing a surface-treated substrate. 含フッ素環式飽和炭化水素基(F)が、下式(1)、下式(2)、下式(3)、下式(4)および下式(5)で表される化合物からなる群から選ばれる環式飽和炭化水素化合物の水素原子をn個除いたn価の基(ただし、nは1〜4の整数を示す。)であって残余の水素原子の50%以上がフッ素原子に置換された基(FU1)である、請求項1に記載の表面処理された基材の製造方法。
Figure 2008239701
基(FU1)にフッ素原子に置換されない残余の水素原子が存在する場合、該残余の水素原子は、エーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のフルオロアルキル基またはエーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のフルオロアルコキシ基に置換されていてもよい。
The fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group (F U ) is composed of compounds represented by the following formula (1), the following formula (2), the following formula (3), the following formula (4), and the following formula (5). An n-valent group obtained by removing n hydrogen atoms of a cyclic saturated hydrocarbon compound selected from the group (where n represents an integer of 1 to 4), and 50% or more of the remaining hydrogen atoms are fluorine atoms. The method for producing a surface-treated substrate according to claim 1, which is a group (F U1 ) substituted on.
Figure 2008239701
When there is a residual hydrogen atom that is not substituted with a fluorine atom in the group (F U1 ), the residual hydrogen atom is a C 1-6 fluoroalkyl group or etheric oxygen which may contain an etheric oxygen atom. It may be substituted with a C1-C6 fluoroalkoxy group which may contain an atom.
含フッ素環式飽和炭化水素基(F)が、下式(F11)、下式(F12)、下式(F21)および下式(F41)で表される基からなる群から選ばれる基(FU11)である、請求項1または2に記載の表面処理された基材の製造方法。
Figure 2008239701
ただし、式中の記号は下記の意味を示す。
:炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基。
およびR:それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基。
基(FU11)中のフッ素原子は、エーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基またはエーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のペルフルオロアルコキシ基に置換されていてもよい。
The fluorine-containing cyclic saturated hydrocarbon group (F U ) is selected from the group consisting of groups represented by the following formula (F11 U ), the following formula (F12 U ), the following formula (F21 U ), and the following formula (F41 U ). The manufacturing method of the surface-treated base material of Claim 1 or 2 which is group (F U11 ) chosen.
Figure 2008239701
However, the symbol in a formula shows the following meaning.
R 1 : an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
R 2 and R 4 : each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
The fluorine atom in the group (F U11 ) is a C 1-6 perfluoroalkyl group which may contain an etheric oxygen atom or a C 1-6 perfluoroalkoxy group which may contain an etheric oxygen atom. May be substituted.
基材(S)が、反応性基(A)と反応しうる反応性基(B)を表面に有する基材である請求項1〜3に記載の、表面処理された基材の製造方法。 Substrate (S) is, according to claims 1 to 3 reactive groups capable of reacting with the reactive group (A U) and (B U) is a substrate having a surface, the production of surface-treated substrate Method. 反応性基(A)が反応性シリル基であり、反応性基(B)が活性水素原子を有する基である、請求項4に記載の表面処理された基材の製造方法。 The method for producing a surface-treated substrate according to claim 4, wherein the reactive group (A U ) is a reactive silyl group, and the reactive group (B U ) is a group having an active hydrogen atom. 反応性基(A)が反応性シリル基であり、反応性基(B)がヒドロキシ基である、請求項4または5に記載の表面処理された基材の製造方法。 The method for producing a surface-treated substrate according to claim 4 or 5, wherein the reactive group (A U ) is a reactive silyl group and the reactive group (B U ) is a hydroxy group. 表面処理された基材が、イマージョンリソグラフィー法に用いられる基材である請求項1〜6のいずれかに記載の表面処理された基材の製造方法。   The method for producing a surface-treated substrate according to any one of claims 1 to 6, wherein the surface-treated substrate is a substrate used for an immersion lithography method.
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