JP2018509510A - 新規シロキサンポリマー組成物及びそれらの使用 - Google Patents

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Abstract

本発明は、シロキサンポリマー組成物に関する。特に、本発明は、リソグラフィによる作製プロセスにおける使用に適した性質を有するシロキサンポリマー組成物に関する。本発明は、そのような組成物の合成、重合及び架橋にも関する。

Description

本発明は、シロキサンポリマー組成物に関する。特に、本発明は、リソグラフィによる作製方法において使用するのに適した性質を有するシロキサンポリマー組成物に関する。本発明は、そのような組成物の合成、重合及び架橋にも関する。
背景
ディスプレイ及び半導体デバイスは、(1つ以上の)基板上に適用された多層コーティング層及びパターン形成された層又は該デバイスにおいて特定の機能を発揮するその他のコーティング層から構成される。該コーティング層は、典型的には、スパッタ、化学蒸着、電子ビームにより、かつ他の物理蒸着技術により堆積されるか、又は該コーティング層は、異なる多数の液相コーティング法を用いて、液相から堆積される。これらの層は典型的には、リソグラフィ及びウェットエッチング若しくはドライエッチング又はその他のサブストラクティブ法若しくはアディティブ法によるパターン形成工程を経て、基板上に、その最終的な所望のコーティング、パターン及び構造を製造することになる。
該液相材料は典型的には、リソグラフィプロセスによるか、又はその他のアディティブパターン形成技術により、直接パターン形成される。液相堆積されたコーティング層は典型的には、熱硬化されるか、又はUVと熱処理との組合せにより硬化される。該物理蒸着プロセスが行われる間に、該コーティング層(及び基板)は、該コーティングプロセス中に高められた温度にさらされる。そのうえ、その多層スタックが製造される際に、該基板及び該コーティング層は、複数の熱サイクルを経ることになり、かつその製造プロセス中に多様な化学エッチング溶液に暴露されることになる。該コーティング層は、攻撃的なエッチング溶液に対する十分な化学抵抗性を有していなければならず、良好な熱安定性及び環境安定性、非黄変特性及び高い光学品質を発揮しなければならない。そのうえ、該コーティング層は、付着に関して良好な適合性を有していなければならず、かつ十分な硬さを有していなければならない。その製造者は、デバイスレベルがより高集積化し、かつますます先進のフォームファクタを設計する方向へ絶えず推し進めており、このことは、該コーティング層へのさらなる挑戦及びプロセス限定を設定する。適合するための有意な要件の1つは、低い硬化温度で同じ性能を発揮することである。
ディスプレイ及び半導体技術に適したコーティング層は存在するけれども、コーティング層及びそれらの製造方法のさらなる改良の需要が依然として存在する。
要約
以下に、簡素化した要約を、発明の多様な実施態様の一部の態様の基本的な理解を提供するために提示する。該要約は本発明の広範な概要ではない。該要約は本発明の主要又は重要な要素を同定することも本発明の範囲を線引きすることも意図するものではない。以下の要約は、本発明の一部の概念を、本発明の例示する実施態様のより詳細な説明のための前置きとして簡素化した形で提示するに過ぎない。
本発明によれば、シロキサンポリマーを製造する新規方法が提供され、該方法は、以下の工程:
(a)(1種以上の)第一溶剤と、少なくとも4種の異なるシランモノマーと、少なくとも1種のビ−シランとを混ぜて、混合物を形成する工程、
ただし、該シランモノマーのうち少なくとも1種又は該ビ−シランが、隣接したシロキサンポリマー鎖に架橋できる活性基を含むものとする;
(b)該混合物を酸処理にかける工程、それによって、該シランモノマーが、少なくとも部分的に加水分解され、かつ該加水分解されたシランモノマー、該シランモノマー及び該ビ−シランが、少なくとも部分的に重合され、かつ少なくとも部分的に架橋される;
(c)任意に、該第一溶剤を第二溶剤に交換する工程;及び
(d)該混合物を、該シロキサンポリマーのさらなる架橋を促進する条件にさらす工程
を含む。
別の態様によれば、本発明は、
(a)(1種以上の)第一溶剤と、少なくとも4種の異なるシランモノマーと、少なくとも1種のビス−シランとを混ぜて、混合物を形成し、
ただし、該シランモノマーのうち少なくとも1種又は該ビ−シランが、隣接したシロキサンポリマー鎖に架橋できる活性基を含むものとする;
(b)該混合物を酸処理にかけ、それによって、該シランモノマーが、少なくとも部分的に加水分解され、かつ該加水分解されたシランモノマー、該シランモノマー及び該ビ−シランが、少なくとも部分的に重合され、かつ少なくとも部分的に架橋され;
(c)任意に、該第一溶剤を第二溶剤に交換し;かつ
(d)該混合物を、さらに架橋させてシロキサンポリマーにする
ことにより得ることができる、シロキサンポリマー組成物に関する。
別の態様によれば、本発明は、ディスプレイ又は半導体デバイスを製造する方法における、本発明による該シロキサンポリマー組成物の使用に関する。
別の態様によれば、本発明は、基板を被覆する方法に関し、該方法は、
− 本発明の方法により得ることができるシロキサンポリマー組成物を用意することと、該シロキサンポリマー組成物を該基板上に堆積させることと
を含む。
さらに別の態様によれば、本発明は、少なくとも4種の異なるシランモノマーと、少なくとも1種のビ−シランと、溶剤とを含む組成物に関し、該シランモノマーのうち少なくとも1種又は該ビ−シランが、熱又は放射線による開始の際に架橋できる活性基を含む。
本発明のさらなる態様は、従属請求項に開示される。
本発明の、構成と操作方法の双方に関して、付加的な対象及びそれらの利点と併せて、例示し、かつ限定されない多様な実施態様は、添付の図面に関連して読み取る際に、特定の例示する実施態様の以下の説明から最適に理解される。
動詞“含んでなる(to comprise)”及び“含む(to include)”は、本明細書において、列挙されてもいない特徴の存在を排除するものでも必要とするものでもない非限定として使用される。従属請求項に列挙された特徴は、他に明示的に述べられない限り、相互に自由に組み合わせ可能である。
多層コーティング層が特定の機能を発揮するために使用される、例示的なディスプレイデバイス構造の断面図。 例示的なセンサ構造の断面図。 例示的なセンサ構造の断面図。 例示的なセンサ構造の断面図。
一実施態様によれば、本開示の本発明は、シロキサンポリマーを製造する方法に関し、該方法は、
(a)(1種以上の)第一溶剤と、少なくとも4種の異なるシランモノマーと、少なくとも1種のビス−シランとを混ぜて、混合物を形成し、
ただし、該シランモノマーのうち少なくとも1種又は該ビス−シランが、例えば熱又は放射線による開始の際に、隣接したシロキサンポリマー鎖に架橋できる活性基を含むものとする;
(b)該混合物を酸処理にかけ、それによって、該シランモノマーが、少なくとも部分的に加水分解され、かつ該加水分解されたシランモノマー、該シランモノマー及び該ビス−シランが、少なくとも部分的に重合され、かつ架橋される;
(c)任意に、該第一溶剤を第二溶剤に交換し;かつ
(d)該混合物を、該シロキサンポリマーのさらなる架橋を促進する条件にさらす
ことを含む。
該シロキサンポリマーのさらなる架橋を促進する条件は、例えば、熱又は放射線による開始又はそれらの組合せにより、形成される。
別の態様によれば、本発明は、
(a)(1種以上の)第一溶剤と、少なくとも4種の異なるシランモノマーと、少なくとも1種のビ−シランとを混ぜて、混合物を形成し、
ただし、該シランモノマーのうち少なくとも1種又は該ビ−シランが、例えば熱又は放射線による開始の際に、隣接したシロキサンポリマー鎖に架橋できる活性基を含むものとする;
(b)該混合物を酸処理にかけ、それによって、該シランモノマーが、少なくとも部分的に加水分解され、かつ該加水分解されたシランモノマー、該シランモノマー及び該ビス−シランが、少なくとも部分的に重合され、かつ架橋され;
(c)任意に、該第一溶剤を第二溶剤に交換し;かつ
(d)該混合物を、例えば熱又は放射線による開始にかけ、それによって、シロキサンポリマーのさらなる架橋が達成される
ことにより得ることができる、シロキサンポリマー組成物に関する。
該シランモノマーのうち少なくとも1種又は該ビ−シランは、熱又は放射線による開始の際に、隣接したシロキサンポリマー鎖に架橋できる活性基を含まなければならない。例示的な活性基は、エポキシ、ビニル、アリル及びメタクリラート基である。
例示的な熱による開始は、該混合物をラジカル開始剤にさらすことである。例示的なラジカル開始剤は、tert−アミルペルオキシベンゾアート、4,4−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、過酸化ベンゾイル、2,2−ビス(tert−ブチルペルオキシ)ブタン、1,1−ビス(tert−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,5−ビス(tert−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン、2,5−ビス(tert−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチル−3−ヘキシン、ビス(1−(tert−ブチルペルオキシ)−1−メチルエチル)ベンゼン、1,1−ビス(tert−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、tert−ブチルヒドロペルオキシド、過酢酸tert−ブチル、tert−ブチルペルオキシド、ペルオキシ安息香酸tert−ブチル、過炭酸tert−ブチルイソプロピル、クメンヒドロペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、ビクミルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、2,4−ペンタンジオンペルオキシド、過酢酸及び過硫酸カリウムである。
一実施態様において、該ラジカル開始剤はAIBNである。
通常、該架橋の温度は、約30〜200℃の範囲内であり、典型的には架橋は、該溶剤の還流条件下で実施される。
例示的な放射線による開始は、該混合物を紫外光にさらすことである。ラジカル開始剤及び光酸/塩基発生剤(双方とも非イオン性及びイオン性及びカチオン性及びアニオン性)は、UV開始剤として使用することができる。そのような開始剤の例は、Ircacure 819、184、651、907、1173、2022、2100、Rhodorsil 2074及びCyracure UVI-6976、Irgacure PAG 103、121、203、250、290及びCGI 725、1907及びGSID26-1、OXE-1、OXE-2、TPO、TPS等を含む。
さらに、増感剤を、該開始剤と組み合わせて使用して、該UV重合開始剤への効率的なエネルギー移動をもたらすことにより、該重合をさらに促進することができる。そのような増感剤の例は、UVS-1331、UVS-1101、UVS-1221、2,4−ジエチル−9H−チオキサンテン−9−オン等を含む。
一実施態様において、該シロキサンポリマーの合成は、2つの工程において実施される。
以下で加水分解工程とも呼ぶ、一実施態様の第一合成工程において、該モノマーは、第一溶剤中で触媒の存在下で加水分解される。そのような触媒は、酸又はそれらの混合物により形成される。触媒の例は、水性の酸、例えば硝酸又は塩酸又は他の鉱酸又は有機酸である。
第二工程である重合工程において、該材料の分子量は、縮合重合により増加する。該加水分解工程において使用される水は、典型的には7未満、好ましくは6未満、特に5未満のpHを有する。
加水分解中に、部分縮合が開始され、かつ比較的低分子量のポリマーが形成される。
好ましい実施態様によれば、該混合物を酸処理にかけることは、還流することを含む。典型的な還流時間は2hである。
該モノマーは縮合重合されて、最終的なシロキサンポリマー組成物が得られる。一般的に、三官能性、二官能性及び一官能性の分子の場合に、その前駆体分子のその他の官能基(加水分解可能な基の数に応じる)は、有機官能基、例えば線状の、アルキル、アルケン、アリール、環状の、脂肪族の基であってよい。該有機基の例として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、デシル基等を使用することができる。該アルキル基は好ましくは、炭素原子1〜10個を含む。該アルキル基は、線状又は分岐状のいずれかであってよい。該有機基中の水素原子は、フッ素原子又は類似のものにより置換されてよい。さらなる例は、任意に置換された、フェニル基、ナフチル基、ヒドロキシフェニル、フェナントレン、メチルフェニル基、エチルフェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、フルオロフェニル基、ジフェニル基、チオキサントンを含む。
該有機基のうち少なくとも1種は、反応性官能基、例えばアミン、エポキシ、アクリルオキシ、アリル、メタクリル又はビニル基を有する。これらの反応性有機基は、熱又は放射線により開始される硬化工程中に反応することができる。熱及び放射線感受性の開始剤は、該材料組成物から特殊な硬化特性を得るのに使用することができる。該放射線感受性の開始剤を使用する場合に、該材料は、該リソグラフィプロセスにおけるネガティブトーン感光材料として機能することができる。
一実施態様によれば、本発明の方法は、少なくとも1種のビ−シランと、式I、II、III及びIV:
SiX4−a
SiX4−b II、
SiX4−c III、及び
SiX4−d IV
[式中、R、R、R及びRは、独立して、水素と、線状及び分岐状のアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、(アルカ)アクリラート、エポキシ、アリル、ビニル及びアルコキシ及び1〜6個の環を有するアリールを含んでなる基とから選択され、かつ該基は、置換又は非置換であり;Xは、加水分解可能な基又は炭化水素基であり;a、b、c及びdは、1〜3の整数である]による少なくとも4種のシランモノマーとを混ぜることを含む。
上記の式のいずれかにおいて、該加水分解可能な基は、特に、アルコキシ基である(式V参照)。
一実施態様によれば、本発明は、トリアルコキシシラン又はテトラアルコキシシランを用いるオルガノシロキサンポリマーの製造を提供する。該シランのアルコキシ基は、同じか又は異なっていてよく、かつ好ましくは、式
−O−R
[式中、Rは、炭素原子1〜10個、好ましくは1〜6個を有し、かつ任意にハロゲン、ヒドロキシル、ビニル、エポキシ及びアリルの群から選択される1個又は2個の置換基を有する、線状又は分岐状のアルキル基を表す]を有する基の群から選択されてよい。
特に適したモノマーは、トリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、メチルジエトキシビニルシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェナントレン−9−トリエトキシシラン、ビニ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、アミノプロピルトリメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、アクリルオキシプロピル−トリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、ジフェニルシランジオール、1,2−ビス(トリメトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、グリシジルメタクリラート、ジメチルジメトキシシラン、1−(2−(トリメトキシシリル)エチル)シクロヘキサン−3,4−エポキシド、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1H,1H,2H,2H−ペルフルオロデシルトリメトキシシラン、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン及びそれらの組合せの群から選択される。
本発明の方法は、少なくとも1種のビ−シランを、(1種以上の)その他のモノマー、例えば上記の種類(式I〜IV)のモノマーと混ぜることを含む。一実施態様によれば、該ビ−シランは、式VI:
(RSi−Y−Si(R VI
[式中、R及びRは、独立して、水素と、線状又は分岐状のアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、(アルカ)アクリラート、エポキシ、アリル、ビニル、アルコキシ及び1〜6個の環を有するアリールからなる基とから選択され、かつ該基は、置換又は非置換であり;かつ
Yは、二価の非置換又は置換された脂肪族及び芳香族の基、例えばアルキレン、アリーレン、−O−アルキレン−O−;−O−アリーレン−O−;アルキレン−O−アルキレン、アリーレン−O−アリーレン;アルキレン−ZC(=O)Z−アルキレン、アリーレン−ZC(=O)Z−アリーレン及び−O−アルキレン−Z(=O)Z−アルキレン−O−;−O−アリーレン−Z(=O)Z−アリーレン−O−から選択される連結基であり、ここで、Z及びZはそれぞれ、直接結合又は−O−から選択される]に相当する分子から選択される。
二価の“アルキレン”基及びその他の類似の脂肪族基中で、そのアルキル残基(又はアルキル部分から誘導される残基)は、1〜10個、好ましくは1〜8個、又は1〜6個又はさらには1〜4個の炭素原子を有し、例は、エチレン及びメチレン及びプロピレンを含む。
“アリーレン”は、典型的には芳香環1〜3個及び炭素原子6〜18個を有する二価の芳香族基を表す。そのような基は、フェニレン(例えば1,4−フェニレン及び1,3−フェニレン基)及びビフェニレン基並びにナフチレン又はアントラセニレン基により例示される。
該アルキレン及びアリーレン基は、任意に、ヒドロキシ、ハロ、ビニル、エポキシ及びアリル基並びにアルキル、アリール及びアラルキル基から選択される1〜5個の置換基で置換されていてよい。
好ましいアルコキシ基は、炭素原子1〜4個を有する。例は、メトキシ及びエトキシである。
“フェニル”という用語は、置換されたフェニル、例えばフェニルトリアルコキシ、特にフェニルトリメトキシ又はフェニルトリエトキシ、及びペルフルオロフェニルを含む。該フェニル並びにその他の芳香族又は脂環式の基は、ケイ素原子に直接結合していてよく、又はそれらの基は、メチレン又はエチレン結合を介して、ケイ素原子に結合していてよい。
例示的なビ−シランは、1,2−ビス(トリメトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−1−(トリメトキシシリル)メタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−1−(トリエトキシシリル)メタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−2−(トリメトキシシリル)エタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−2−(トリエトキシシリル)エタン、ビス(ジメトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジエトキシメチルシリル)メタン、1,2−ビス(ジメトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジエトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼンを含む。
さらなる例は、次のものを含む:4,4′−ビス(トリエトキシシリル)−1,1′−ビフェニル;1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン;1,3−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン。
これに関連して、“ビ−シラン”という用語は、(1個以上の)同じ原子に結合される2個の有機基、特にケイ素を含有する基を含んでなる化合物を呼ぶのに使用される。2個の同じ(又はさらには対称的な)有機基の場合に、“ビス−シラン”という用語も使用される。
特別な実施態様によれば、該シランモノマーは、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ジフェニルシランジオール及びグリシドキシプロピルトリメトキシシランから選択され、かつ該ビス−シランは、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン及び1,2−ビス(トリメトキシシリル)メタンから選択される。
好ましい実施態様によれば、上記のモノマーを用いる場合に、加水分解及び縮合に使用される該モノマーのうち少なくとも1種は、式I又はIIを有するモノマーから選択され、その際に、少なくとも1個の置換基が、熱又は放射線により開始される硬化工程の際に、隣接したシロキサンポリマー鎖に架橋できる活性基である。
該ポリマーを製造するために、上記の種類のモノマーから誘導される単位のモル割合(又は該モノマーの全量から計算される、該活性基を含有するモノマーのモル割合)は、約0.1〜70%、好ましくは約0.5〜50%、特に約1〜40%である。
一部の実施態様において、該活性基は、該モノマーのモル割合を基準として、約1〜35%の濃度で存在することになる。
該ビ−シラン(又はビス−シラン)を1〜50%、好ましくは3〜35%のモル量で有することが好ましい。
一実施態様によれば、少なくとも4種の異なる該シランモノマーのうち少なくとも1種は、光又は熱による開始剤化合物による開始の際に、該シロキサンポリマーをさらに架橋できる1個以上の反応性官能基を含んでなる。
一実施態様において、2種以上のポリマーは、別個に製造され、かつ混ぜられて、目的とする組成物を形成する。そのような実施態様において、例えば、1種又は2種のモノマーを除いた全てが適した液体中で重合されて第一ポリマーを形成し、かつ残りの該モノマーが別個に重合されて第二ポリマーを形成し、かつ2種の該ポリマーがついで混合されて、最終的なポリマー組成物を形成する。一実施態様において、該第一ポリマーは、最終的なポリマー組成物の大部分を占める。特に、該第一及び第二のポリマーは、1.1:1〜100:1、特に1.5:1〜50:1、例えば2:1〜15:1のポリマー質量比で混合される。以下の例において、該比は、2.5:1〜7.5:1の範囲内である。
したがって、上記に基づいて、シロキサンポリマー組成物を製造する一実施態様は、以下の工程:
(a)少なくとも4種の異なるシランモノマー及び少なくとも1種のビ−シランを用意し、
− 少なくとも2種のシランモノマー及び少なくとも1種のビ−シランを、(1種以上の)第一溶剤と混ぜて、第一混合物を形成し、
− 少なくとも1種のシランモノマーを、(1種以上の)第二溶剤と混ぜて、第二混合物を形成する工程、
ただし、該シランモノマーのうち少なくとも1種又は該ビ−シランが、該シロキサンポリマー組成物の隣接したシロキサンポリマー鎖に架橋できる活性基を含んでなる;
(b)該第一及び第二の混合物を酸処理にかけ、それによって、該シランモノマーが、少なくとも部分的に加水分解され、かつ該加水分解されたシランモノマー、該シランモノマー及び該ビ−シランが、少なくとも部分的に重合され、かつ架橋されて、第一及び第二のポリマー組成物を形成する工程;
(c)任意に、該第一及び第二の溶剤を第三溶剤に交換する工程;
(d)該第一及び第二のポリマー組成物を混合して、合一されたポリマー組成物を形成する工程、及び
(e)合一されたポリマー組成物を、該シロキサンポリマーのさらなる架橋にかけて、所定の架橋度を達成する工程
を含んでなる。
一実施態様において、該第二ポリマーは、活性基、特に熱又は放射線による開始の際に、隣接したシロキサンポリマー鎖に架橋できる活性基を有する少なくとも1種のモノマーを重合することにより得られる。該活性基は、上記で議論したもののいずれかであってよく、特にエポキシ、ビニル、アリル及びメタクリラート基及びそれらの組合せから選択される。
一実施態様において、該第一ポリマーは、該ビ−シランモノマーを含有する。
シロキサンポリマーを製造する該方法は、第一溶剤中で実施される。適した溶剤は、例えば、アセトン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、2−プロパノール、メタノール、エタノール、プロピレングリコールプロピルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル(MTBE)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート(PGMEA)、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)及びプロピレングリコールプロピルエーテル(PnP)である。
一実施態様によれば、該方法はさらに、該第一溶剤を第二溶剤に交換することを含む。該溶剤交換は、酸での処理後に行われる。該第一溶剤は、好ましくは、アセトン、2−プロパノール、1−プロパノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、1−メトキシ−2−プロパノール又はPGMEAから選択され、かつ該第二溶剤は、好ましくは、1−メトキシ−2−プロパノール、メチルエチルケトン、PGMEA又はPnP又はメチルイソブチルケトン、シクロペンタノン又はそれらの混合物から選択される。
該溶剤交換は有利である、それというのも、該シランモノマーの加水分解中に形成される水及びアルコールの除去を促進するからである。そのうえ、基板上の(1つ以上の)コーティング層として使用される場合に、最終的なシロキサンポリマー溶液の性質を改善する。
互いに混合される第一及び第二のポリマーの製造の場合に、該重合は、上記で説明されたように各ポリマーについて別個に液相中で実施され、かつ任意に続いて溶剤交換される。好ましくは、該溶剤交換は、該第一及び第二のポリマーの製造のための該第一溶剤が、同じ第二溶剤に交換されるように実施される。
本発明の方法により製造されるシロキサンポリマーは、部分的に架橋される。これに関連して、“部分的に架橋される”という用語は、該ポリマーが、架橋を促進する条件で、さらに架橋できることを意味する。実際には、該ポリマーは依然として、該第一重合工程後に、少なくとも一部の反応性の架橋基を含有する。さらなる架橋は以下に説明される。
部分的に架橋される該シロキサンポリマーの分子量範囲は、1500〜35000、好ましくは約2000〜30000、特に約4000〜25000g/モルの範囲内である。該ポリマー分子量は、リソグラフィによるパターン形成プロセスにおける特殊な現像剤を用いる使用に適するように調節することができる。
一実施態様によれば、該方法はさらに、ナノ粒子(又は類似のナノスケール又はミクロスケールのロッド、クリスタル、スフィア、ドット、バッド等)を該ポリマー組成物に混ぜることを含んでなる。該ナノ粒子は、特に、光散乱顔料、有機及び無機の蛍光体、酸化物、量子ドット又は金属の群から選択される。上述のドーパントは、コーティング材料の機械的、化学的又は物理的性質を改善することができるか、又は該層に追加の機能性を提供することができる。
フォトリソグラフィに適用される場合の該材料の解像度を改善するために、該シロキサンポリマーは、重合中に、特に縮合重合中又は縮合重合の直後に、部分的に架橋される。多様な方法が、架橋を達成するのに使用することができる。例えば、2つの鎖が、該UVフォトリソグラフィの目的とされる活性基に何も影響を及ぼさない反応性基を介して結合される、架橋方法を使用することができる。一例を挙げるために、ヒドロシリル化は、例えば一方の鎖上のプロトンを利用し、他方の鎖上の二重結合と反応するものであり、所望の種類の架橋を達成する。他の例は、二重結合による架橋である。
異なる活性基が、架橋のため及びフォトリソグラフィのために好ましくは使用される。したがって、該シロキサンポリマーの架橋は、ラジカル開始剤を用いて、二重結合を有する活性基、例えばビニル又はアリル又はメタクリラート基で達成することができる。
エポキシ基は、UV−リソグラフィに使用することができる。また、その逆も同様である。架橋に必要とされる活性基の割合は一般に、UVリソグラフィよりも少なく、架橋については、該モノマーを基準として、例えば約0.1〜10モル%、及びUVリソグラフィについては、該モノマーを基準として、約5〜35モル%である。
該反応混合物/溶液に添加される該開始剤の量は、該シロキサンポリマーの質量から計算して、一般に約0.1〜10%、好ましくは約0.5〜5%である。
該部分架橋の結果として、該分子量は、典型的には、2〜10倍になる。したがって、約500〜2500g/モルの範囲内の分子量から、該架橋は、該分子量を4000又はそれより多く、好ましくは4000又はそれより高く(4000〜30000g/モル)に増加させる。
さらなる縮合の前に、その過剰の水は、該材料から好ましくは除去され、かつこの段階で、所望の場合には他の合成溶剤へ溶剤交換することが可能である。このその他の合成溶剤は、該シロキサンポリマーの最終的な処理溶剤として又は最終的な処理溶剤のうちの1つとして機能しうる。残留する水及びアルコール及びその他の副生物は、該さらなる縮合工程が完了した後に除去されてよい。(1種以上の)付加的な処理溶剤が、その配合工程中に添加されて、最終的な処理溶剤の組合せを形成してよい。添加剤、例えば熱開始剤、放射線感受性の開始剤、増感剤、界面活性剤及びその他の添加剤は、該シロキサンポリマーの最終的なろ過の前に添加されてよい。該組成物の配合後に、該ポリマーは、例えばリソグラフィによるプロセスにおいて、すぐに処理できる。
該加水分解及び縮合条件を調節することにより、該シロキサンポリマー組成物の脱プロトンされうる基(例えばOH基)及び該シラン前駆体からのあらゆる残留脱離基(例えばアルコキシ基)の濃度/含量を制御すること並びに該シロキサンポリマーの最終的な分子量を制御することが可能である。これは、その水性現像剤溶液中への該シロキサンポリマー材料の溶解に大いに影響を及ぼす。さらに、該ポリマーの分子量はまた、現像剤溶液中への該シロキサンポリマーの溶解特性に大いに影響を及ぼす。
したがって、例えば、最終的なシロキサンポリマーが、残っているヒドロキシル基の高い含量及びアルコキシ(例えばエトキシ)基の低い含量を有する場合に、最終的なシロキサンポリマーは、アルカリ性現像剤水溶液(例えば水酸化テトラメチルアンモニウム;TMAH、又は水酸化カリウム;KOH)、炭酸ナトリウム(NaCO)及び炭酸カリウム(KCO)中へ溶解できることが見出された。
他方で、最終的なシロキサンポリマーの残っているアルコキシ基含量が高く、かつ殆どOH基を含有しない場合には、最終的なシロキサンポリマーは、上記の種類のアルカリ性現像剤水溶液中への極めて低い溶解度を有する。該OH基又はその他の官能基、例えばアミノ(NH)、チオール(SH)、カルボキシル、フェノール又は該アルカリ性現像剤システムへの溶解を生じる類似のものは、該シロキサンポリマー主鎖のケイ素原子に直接に結合されてよく、又は任意に該シロキサンポリマー主鎖に結合された有機官能基に結合されてよく、該アルカリ性現像剤への溶解をさらに促進かつ制御することができる。
合成後に、該シロキサンポリマー組成物を、適切な溶剤又は溶剤組合せを用いて希釈して、膜堆積において予め選択された膜厚を生じる固形分を得ることができる。
通常、さらなる量の開始剤分子化合物が、合成後に該シロキサン組成物に添加される。重合中に添加されるものに任意に類似していてよい開始剤が、該UV硬化工程における該“活性”官能基の重合を開始できる種(species)を生成するのに使用される。したがって、エポキシ基の場合に、カチオン性又はアニオン性の開始剤を使用することができる。合成された該材料中の“活性”官能基として二重結合を有する基の場合に、ラジカル開始剤を使用することができる。熱開始剤(そのラジカル、カチオン性又はアニオン性の機構による作用)も、該“活性”官能基の架橋を促進するのに使用することができる。該光開始剤及び増感剤の適切な組合せの選択は、使用される露光光源(波長)にも依存する。さらに、使用される該増感剤の選択は、選択される該開始剤タイプに依存する。
光開始剤及び増感剤に関連して、抑制剤、失活剤(quencher)及びその他の添加剤を使用して、そのリソグラフィ性能、現像剤への堆積した膜の溶解に影響を及ぼすこと及び材料の貯蔵安定性を改善することが可能である。
該組成物中の該熱又は放射線による開始剤及び増感剤の濃度は、該シロキサンポリマーの質量から計算して、一般に約0.1〜10%、好ましくは約0.5〜5%である。
上記のような組成物は、固体ナノ粒子を該組成物の1〜50質量%の量で含んでなることができる。該ナノ粒子(又は類似のナノスケール又はミクロスケールのロッド、クリスタル、スフィア、ドット、バッド等)は、特に、光散乱顔料、有機及び無機の蛍光体、酸化物、量子ドット又は金属の群から選択される。
別の実施態様によれば、本発明は、基板を被覆する方法に関し、該方法は、
− 上記の方法により得ることができるシロキサンポリマー組成物を用意し、かつ
− 該シロキサンポリマー組成物を該基板上に堆積させる
ことを含む。
堆積された該シロキサンポリマー組成物は、膜、特に薄膜を該基板上、特に該基板の表面上に形成する。典型的には、堆積後に又は該堆積工程中に、該溶剤は蒸発され、かつ該膜は、好ましくは熱による乾燥により、乾燥される。この工程は、予備硬化とも呼ばれる。
その後の第二の工程において、該膜は、その温度を増加させることにより最終的な硬さに硬化される。一実施態様において、該予備硬化及び最終的な硬化工程は、増加していく加熱勾配を用いる加熱を実施することにより、組み合わされる。
特別な実施態様によれば、該方法はさらに、堆積した該膜を現像することを含む。一実施態様において、現像は、堆積された該シロキサンポリマー組成物を紫外光に暴露すること(全面露光又はフォトマスク又はレチクルを用いる選択露光又はレーザー直接描画)を含んでなる。該現像工程は典型的には、任意の予備硬化工程後かつ最終的な硬化工程前に、実施される。
したがって、一実施態様において、該方法は、
− 該基板上に堆積された該シロキサンポリマー膜(又は構造)を予備硬化又は乾燥させ;
− 任意に、こうして得られた該膜(又は構造)を露光し;
− 任意に、こうして得られた該膜を現像し;かつ
− 該膜又は構造を硬化させる
ことを含んでなる。
例示的なエポキシ官能基を有するモノマーは、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン、1−(2−(トリメトキシシリル)エチル)シクロヘキサン−3,4−エポキシド、(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)トリプロポキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリ(2−メトキシエトキシ)シラン、2,3−エポキシプロピルトリエトキシシラン、3,4−エポキシブチルトリエトキシシラン、4,5−エポキシペンチルトリエトキシシラン、5,6−エポキシヘキシルトリエトキシシラン、5,6−エポキシヘキシルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、4−(トリメトキシシリル)ブタン−1,2−エポキシドを含む。
特別な実施態様によれば、該方法はさらに、該シロキサンポリマー組成物を硬化することを含む。
該基板上の該シロキサンポリマー組成物の厚さ(すなわち膜厚)は、例えば5nm〜30μm又はそれを上回っていてよい。
薄膜は、スロットコーティング、スロット+スピンコーティングの組合せ、スピンコーティング、スプレーコーティング、インクジェット印刷、カーテンコーティング、ローラー、ロール・ツー・ロール、印刷(少しの典型的な液相堆積法が挙げられる)を使用することにより、基板上に堆積させることができる。さらに、該シロキサンポリマー組成物は、リソグラフィプロセス(又はその他のパターン形成法、例えばグラビア、印刷、3D/4D印刷、レーザー直接描画)により直接パターン形成することによって堆積させることができる。
本発明により製造される膜は典型的には、100kHzの周波数で3.0〜5.0又はそれを下回る誘電率を有する。その屈折率は、633nmの波長で1.2〜1.9である。
一実施態様によれば、該膜は、水銀UV源又は当業界において使用される類似のもののi線又はg−,h−,i−線又はブロードバンドの波長での50〜200mJ/cmのUV照射量で70%以上の架橋度を示す。
最終的なコーティング膜厚は、各デバイス及び構造作製プロセスに従って最適化されなければならない。
例えば、PGMEが該合成用の溶剤として使用される場合には、上記の合成工程のうち一方又は双方において、該溶剤を最終的な材料のために交換することは必要ない、それというのも、PGMEは、半導体産業における処理溶剤としても、しばしば使用されるからである。このことは、該材料の該合成手順をより容易にし、かつ時間の浪費をより少なくする。
本発明によって、膜及び構造を製造するのに適している材料が提供される。該層は、多様な基板表面、例えばガラス、石英、シリコン、窒化ケイ素、ポリマー、金属及びプラスチック上に堆積することができる。さらに、該材料を、異なる多数の表面、例えば異なる酸化物、ドープ酸化物、半金属等上に堆積させることができる。
該リソグラフィプロセスにおける解像度は、5μmよりも良好であり、好ましくは3μmよりも良好である(約5μm未満又はさらには4μm未満の厚さを有する薄膜について)程度に改善される。そのアスペクト比も改善される:本発明によるシロキサンポリマー組成物は、<1:1又はさらには好ましくは<1:2のアスペクト比を示すパターンを作製するのに使用することができる。
該層は、該液相から、従来のかつコスト効率のよい処理により得ることができる。そのような処理方法は、スピンオン、ディップ、スプレー、インクジェット、ロール・ツー・ロール、グラビア、フレキソ、カーテン、スクリーン印刷、コーティング法、押出コーティング及びスリットコーティングを含むが、しかし、これらに限定されない。
該熱及び/又は放射線により感受性の材料組成物のパターン形成は、直接的なリソグラフィによるパターン形成、従来のリソグラフィによるマスキング及びエッチング手法、インプリント及びエンボシングにより実施することができるが、しかし、これらに限定されない。
該組成物は、比較的低い処理温度で、例えば最大300℃の温度で又はさらには80℃の温度で及びこれらの限度の間の範囲内で硬化される層を作製するのに使用することができる。
しかしながら、該組成物から形成される層は、より高温、すなわち230℃超かつ400℃までの温度で硬化することもできる。そのような場合に、該組成物から製造される膜又は構造は、その後の高温堆積工程、例えばスパッタ、焼成、熱による蒸発及び/又はCVDプロセスと組み合わされてよい。
使用される基板に応じて、該材料は通常、対流式オーブン中で、IRランプ硬化又は熱風硬化(forced air cure)により、80℃〜300℃で硬化される。
とりわけ、該材料層が、そのディスプレイ基板(又は低い硬化温度で耐えることができるその他の基板)にすでに取り付けられた基板上に直接堆積される場合にも、該処理温度は、最大150℃に又はさらには120℃を下回る温度又はさらには80℃を下回る温度に制限される。
典型的な硬化時間は、該温度で例えば30分であってよい。該材料層組成物は、攻撃的なエッチング溶液に対する十分な化学抵抗性、良好な熱安定性及び環境安定性、非黄変特性及び高い光学品質、付着に関して良好な適合性、その低い最終硬化温度(最終硬化温度は、150℃未満又は120℃未満又はさらには80℃未満であってよい)で十分な硬さのような性質を発揮すべきである。該材料は、もちろん、より高い最終硬化温度(例えば200℃、230℃以上)で使用することができるが、しかし、その低い温度でも性能を発揮するようにとりわけ設計される。
説明したように、該組成物から堆積され、かつ硬化された層は、キャビティ/ビア及び/又は突起構造をその上部に有していてよい基板又は電子デバイス上の平坦化層として機能することができる。この基板は、ディスプレイデバイス(例えば液晶ディスプレイ又はOLEDディスプレイ又はセンサ又はカラーフィルタ又は被覆基板)の一部であってよい。
一般的に、該材料組成物は、ディスプレイデバイス(例えばLCD又はOLEDディスプレイ)、太陽電池、ソーラーモジュール、LED、半導体デバイス中で又は照明デバイス、フレキシブル/プリンテッド/折りたたみ式/ウェアラブル・エレクトロニクスデバイスの基板部上で、(1つ以上の)光学及び/又は硬質コーティング層として機能することができる。
該組成物を、基板上又は電子コンポーネント中に絶縁層を作製するのに使用することも可能である。この絶縁層は、基板上又は電子デバイス中の平坦化層として同時に機能することもできる。この基板及び/又は電子デバイス(例えば薄膜トランジスタ又はセンサ又はカラーフィルタ又は被覆基板)は、ディスプレイデバイス(例えば液晶ディスプレイ又はOLEDディスプレイ)の一部であってよい。
図1は、例示的なディスプレイデバイス構造の断面図を表し、その際に、本発明のシロキサンポリマー組成物から作製された複数の材料層が、特定の機能を発揮するために使用される。LCD/OLED基板(100)は、その上に、例えば別個のガラス基板として、一体化されたカラーフィルタアレイを任意に有する実際のディスプレイ(LCD又はOLED)を構成する。
該基板材料は一般に、多様なタイプのガラス(任意に化学強化又は熱強化された)、石英、プラスチック、ポリマー又は金属であってよい。該基板は典型的には、その表面上に堆積及び構造化された、1種又は2種以上の導電性(又は半導電性)材料を有する。該導電(又は半導電性)層は、例えば、1つ以上の透明な導電性酸化物(又はドープ酸化物)層及び/又は1つ以上の金属層から作製されてよい。該透明な導電性酸化物は、例えば酸化インジウムスズ(ITO)であってよく、かつ典型的には、該基板表面上のパターン形成された層である。該透明な導電性酸化物又はドープ酸化物層は、スパッタ、CVD又はPVDプロセスにより形成することができる。該金属層は、スパッタされた又はPVD堆積された金属(例えばアルミニウム及びモリブデン)であってよい。該導電層は、ワイヤメッシュ(例えば銅)、金属メッシュ(例えば銅、アルミニウム及び銀)、銀(又は類似の)“ナノワイヤ”、カーボンナノチューブ/ナノバッド(nanobuds)、導電性ポリマー(例えばPEDOT)、グラフェン及びITO又は類似の導電性インク(例えば溶剤又はその他のマトリクス中に分散されたナノ粒子)のような材料及び方法を用いて形成することもできる。
該ディスプレイデバイス用のセンサを形成する異なる方法がある。例示的なアプローチは、次のとおりである:
− センサ構造がこの被覆基板と一体化され、かつ基板2(200)がそのデバイス構造中で必要とされない場合に、該センサを基板1(300)上に形成すること。[この実施態様によれば、そのカラーフィルタが、LCD/OLED基板(100)と一体化されることが想定される]。
− センサ層[すなわち材料コーティング層3(310)、4(330)及び5(350)及び導電層2(320)及び3(340)]が、基板2(200)上に堆積及びパターン形成され、かつ基板1(300)が、単に、任意の導電層1(301)及び任意の個々の材料コーティング層1(302)及び2(303)を有する場合に、該センサを基板2(200)上に形成すること(導電層1は、付加的な酸化物層又は物理蒸着又は液相コーティングプロセスにより堆積されたその他の層の上部又は下部に有していてもよい)。
− 基板2(200)が、該デバイス構造において必要とされず、かつ基板1(300)が、単に、任意の導電層1(301)及び任意の個々の材料コーティング層1(302)及び2(303)を有する場合に、該センサ層を、該カラーフィルタガラスの上部表面[すなわち、該LCD/OLED基板(100)の上部基板]に形成すること。
− 基板2(200)が、該デバイス構造において必要とされず、かつ基板1(300)が、単に、任意の導電層1(301)及び任意の個々の材料コーティング層1(302)及び2(303)を有する場合に、該センサ層を、該LCD/OLED基板(100)の内側、すなわち該カラーフィルタガラスの内部表面上又は該LCD/OLEDアレイガラス上に一体化すること。
図2は、例示的なセンサ構造の断面図を図示する(示された層は、厚さ又は相互に関して尺度に従っていない)。以下の例における基板は、該デバイスを構成するのに選択されるアプローチに応じて、(300)、(200)又は(100)又は1つ以上の組合せであってよい。
例示的な実施態様によれば、図2のセンサは、次のようにして作製される:
1.導電層(320)、例えば基板(300)上にスパッタされた酸化インジウムスズ(ITO)
2.リソグラフィ及びウェットエッチングを用いてパターン形成された導電層(320)
3.基板上に堆積及びパターン形成されたブラックマトリクス(BM)(又は任意にホワイトマトリクス)材料(305)(又は最初に材料層4(330))
4.基板上に堆積され、かつリソグラフィを用いてパターン形成された材料層4(330)
5.該基板上に堆積された金属層(Mo/Al/Mo、340)
6.リソグラフィ及びウェットエッチングを用いてパターン形成された金属層(340)
7.基板上に堆積され、かつリソグラフィを用いてパターン形成された材料層5(350)。
図3は、例示的なセンサ構造の断面図を図示し、その際に、任意の材料層3(310)が、該センサ構造における基板(300)上で使用される(示された層は、厚さ又は相互に関して尺度に従っていない)。以下の例における基板は、該デバイスを構成するのに選択されるアプローチに応じて、(300)、(200)又は(100)又は1つ以上の組合せであってよい。
例示的な実施態様によれば、図3のセンサは、次のようにして作製される:
1.基板(300)上に堆積され、かつ任意にリソグラフィを用いてパターン形成された材料層3(310)[又は最初にBM層(305)]
2.基板(300)上にスパッタされた導電層(320;ITO)
3.リソグラフィ及びウェットエッチングを用いてパターン形成された導電層(320)
4.基板(300)上に堆積及びパターン形成されたブラックマトリクス(BM)(又は任意にホワイトマトリクス)材料(305)
5.基板(300)上に堆積され、かつリソグラフィを用いてパターン形成された材料層4(330)
6.該基板(300)上に堆積された金属層(Mo/Al/Mo、340)
7.リソグラフィ及びウェットエッチングを用いてパターン形成された金属層(340)
8.基板(300)上に堆積され、かつリソグラフィを用いてパターン形成された材料層5(350)。
図4は、例示的なセンサの断面図を図示し、その際に、任意の材料層3(310)が、該センサ構造における基板(300)上で使用される。さらに、該図は、該基板300の反対側の任意の個々の層301、302及び303の使用法を図示する(示された層は、厚さ又は相互に関して尺度に従っていない)。以下の例における基板は、該デバイスを構成するのに選択されるアプローチに応じて、(300)、(200)又は(100)又は1つ以上の組合せであってよい。
例示的な実施態様によれば、図4のセンサは、次のようにして作製される:
1.基板(300)上に堆積された任意の導電層1(301)(任意にパターン形成された導電層及び任意に、堆積され、かつ任意にパターン形成されたその他の機能層)
2.基板(300)上に堆積された(及び任意にリソグラフィによりパターン形成された)任意の材料層2(302)
3.基板(300)上に堆積された(及び任意にリソグラフィによりパターン形成された)任意の材料層1(303)
4.表層は保護され、続いて、該層の残りが、該基板(300)の反対側に堆積される(該順序は、逆に実施することもでき、その際に、最初に以下の工程5〜12、続いて上記の工程1〜3を実施することを意味する)
5.基板(300)上に堆積され、かつ任意にリソグラフィを用いてパターン形成された任意の材料層3(310)[又は最初にBM層(305)]
6.基板(300)上にスパッタされた導電層(320;ITO)
7.リソグラフィ及びウェットエッチングを用いてパターン形成された導電層(320)
8.基板(300)上に堆積及びパターン形成されたブラックマトリクス(BM)材料(305)
9.基板(300)上に堆積され、かつリソグラフィを用いてパターン形成された材料層4(330)
10.該基板(300)上に堆積された金属層(Mo/Al/Mo、340)
11.リソグラフィ及びウェットエッチングを用いてパターン形成された金属層(340)
12.基板(300)上に堆積され、かつリソグラフィを用いてパターン形成された材料層5(350)。
該材料層は、幾つかの要件を満足する。第一に、該材料層は、多様な表面上、例えば、基板(例えばガラス又はプラスチック)上、その他のあらゆるポリマー材料(例えばそのブラックマトリクス材料又はホワイトマトリクス材料)上及び導電層、例えばITO及び金属(モリブデン/アルミニウム/モリブデン)上で良好な付着性を有する(要件4B−5B;ASTM D3359-09、クロスハッチ試験機)。
第二に、該材料層は、そのウェットエッチング薬品、現像剤、溶剤及びはく離液に対する良好な化学抵抗性を有する。
該化学抵抗性は、典型的には、化学抵抗性試験後の付着性試験により再び検証される(要件4B−5B;前及び後;ASTM D3359-09、クロスハッチ試験機)。該ウェットエッチャントは、該導電層又はその他のポリマー層のリソグラフィによるパターン形成プロセス工程中に使用される。これらのエッチャント及びはく離液は、KOH、水酸化カリウム(0.04%〜7%);王水(HNO:HCl、典型的には1:3の比で;3.0N〜9.0N);NaOH、(3〜6%);TMAH、(0.2%〜3%);金属エッチャント[Mo/Al/Moに典型的;HPO:HNO:CHCOOH、例えば55〜70:5〜9:4〜8(v/v/v)];FeCl:HCl(20〜25%:12〜1614.5%、それぞれ);シュウ酸(0.2%〜2.5%);N−メチル−2−ピロリドン;又は該リソグラフィプロセスにおいて典型的に使用されるその他のウェットエッチャント、現像剤、溶剤又ははく離液を含む。
該ウェットエッチング溶液は、エッチングすべき実際の層及びすでに該基板上に堆積された他の層に応じて、多様な温度(20℃〜80℃)で及び異なる濃度で使用される。
第三に、該材料層は、良好な硬さを有する(好ましくは4Hを上回り、又はさらには6Hを上回る;ASTM D3363-00、Elcometer試験機)。
該材料層が、すでに該ディスプレイ基板に取り付けられた基板上に直接堆積される場合には、該処理温度は、最大150℃又はさらには120℃を下回る温度に制限される。典型的な硬化時間は、該温度で例えば30分であってよい。該材料層の組成物は、その低い最終硬化温度で上記の全ての性質を発揮しなければならない。該材料はもちろん、より高い最終硬化温度(例えば200℃又は230℃以上)でも使用できるが、しかし、その低い温度でも性能を発揮するようにとりわけ設計されている。
コーティング材料の合成
例1
メチルトリエトキシシラン(203.4g)、フェニルトリメトキシシラン(19.4g)、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(13.5g)、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(138.9g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(77.1g)及びアセトン(405g)を丸底フラスコに入れた。0.1M水性HNO(115.8g)を添加し、生じた混合物を95℃で2h還流した。溶剤をアセトンからPGMEへ交換した。AIBN(3.6g)を添加し、その混合物を105℃で75分間還流した。PGME(215g)を添加し、全ての揮発分を真空中で除去した。その固形分を、PGMEを添加することにより25%に調節した。PAG290(2.6g)、BYK3700(2.6g)及びUVS 1331(0.64g)を添加した。最後に、該混合物を、PALLフィルター(0.1μm)を用いてろ過した。該溶液は処理のためにすぐに使用できる。
例2
フェニルトリメトキシシラン(8.08g)、メチルトリエトキシシラン(77g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.61g)、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(57.83g)及び1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(48.2g)を、丸底フラスコに量り入れた。2,4−ジエチル−9H−チオキサンテン−9−オン(1.96g)を該丸底フラスコに量り入れた。アセトン196gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)53.51gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(102g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.63g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で50分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は7500〜8500の分子量(Mw)を有していた。
例3
フェニルトリメトキシシラン(11.31g)、メチルトリエトキシシラン(107.8g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(7.85g)、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(80.96g)及び1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(67.48g)を丸底フラスコに量り入れた。2−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、2−及び4−異性体の混合物(2.74g)を該丸底フラスコに量り入れた。アセトン278gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)74.91gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(138g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(2.28g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で60分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は9300の分子量(Mw)を有していた。
例4
フェニルトリメトキシシラン(11.31g)、メチルトリエトキシシラン(107.8g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(7.85g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(80.96g)及び1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(67.48g)を丸底フラスコに量り入れた。1−クロロ−4−プロポキシ−9H−チオキサンテン−9−オン(2.74g)を該丸底フラスコに量り入れた。アセトン278gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)74.91gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(138g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(2.19g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で60分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は8000の分子量(Mw)を有していた。
例5
ジフェニルシランジオール(13.72g)、フェニルトリメトキシシラン(11.31g)、メチルトリエトキシシラン(107.8g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(7.85g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(80.96g)及び1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(67.48g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン274gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)74.91gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(141g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(2.31g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で80分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は9600の分子量(Mw)を有していた。
例6
フェニルトリメトキシシラン(11.31g)、メチルトリエトキシシラン(107.8g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(7.86g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(80.96g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(44.98g)及び1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン(17.15g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン268.8gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)74.92gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(143g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(2.12g)を、該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で45分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は9300の分子量(Mw)を有していた。
例7
フェニルトリメトキシシラン(8.08g)、メチルトリエトキシシラン(72.45g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.62g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(57.83g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(48.2g)及び1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン(7.35g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン199.5gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)54.9gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(109g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.52g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で50分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は8100の分子量(Mw)を有していた。
例8
フェニルトリメトキシシラン(8.08g)、メチルトリエトキシシラン(72.45g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.62g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(57.83g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(48.2g)及び1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン(9.35g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン199.5gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)54.9gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからMIBK(109g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.52g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で60分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は8000〜10000の分子量(Mw)を有していた。
例9
フェニルトリメトキシシラン(8.08g)、メチルトリエトキシシラン(77.02g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.62g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(57.83g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(35.98g)及び1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン(9.3g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン193.8gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)51.73gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(104g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.52g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で50分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は8500の分子量(Mw)を有していた。
例10
フェニルトリメトキシシラン(8.08g)、メチルトリエトキシシラン(77.02g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.62g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(57.83g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(35.98g)及び1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン(9.3g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン193.8gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)51.73gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからMIBK(104g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.77g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で45分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は6000〜8000の分子量(Mw)を有していた。
例11
フェニルトリメトキシシラン(8.08g)、メチルトリエトキシシラン(77g)、メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン(9.19g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(57.83g)及び1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(48.18g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン196.7gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)53.49gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(104g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.65g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で75分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は9500の分子量(Mw)を有していた。
例12
フェニルトリメトキシシラン(11.31g)、メチルトリエトキシシラン(107.83g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(7.85g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(80.96g)及び1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(67.48g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン268.8gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)74.92gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからメチルイソブチルケトン(MIBK)(143g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(2.26g)を該材料に添加し、該材料溶液を105℃で50分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は10000の分子量(Mw)を有していた。
例13
フェニルトリメトキシシラン(28.3g)、メチルトリエトキシシラン(296.6g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(19.7g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(202.6g)及び1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(112.4g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン659gを該反応器に添加した。水(0.1M HNO)179gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(379g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(4.21g、該シロキサンポリマー固体の1.4質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で60分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は17000の分子量(Mw)を有していた。
例14
フェニルトリメトキシシラン(28.3g)、メチルトリエトキシシラン(296.6g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(19.7g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(202.6g)及び1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(112.4g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン659gを該反応器に添加した。水(0.1M HNO)179gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(379g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(4.02g、該シロキサンポリマー固体の1.4質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で40分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は13000の分子量(Mw)を有していた。
例15
フェニルトリメトキシシラン(28.3g)、メチルトリエトキシシラン(296.6g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(19.7g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(202.6g)及び1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(112.4g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン659gを該反応器に添加した。水(0.1M HNO)179gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(379g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(4.17g、該シロキサンポリマー固体の1.4質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で25分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は8500の分子量(Mw)を有していた。
例16
フェニルトリメトキシシラン(8.08g)、メチルトリエトキシシラン(72.45g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.62g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(57.83g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(48.21g)及び1−(2−(トリメトキシシリル)エチル)シクロヘキサン−3,4−エポキシド(6.69g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン198.88gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)46.53gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(104g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.59g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で55分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は8500の分子量(Mw)を有していた。
例17
フェニルトリメトキシシラン(8.08g)、メチルトリエトキシシラン(77.0g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.62g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(57.83g)及び1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン(36.75g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン185.0gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)53.49gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(104g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.54g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で55分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は6600の分子量(Mw)を有していた。
例18
フェニルトリメトキシシラン(8.08g)、メチルトリエトキシシラン(75.5g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.62g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(57.83g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(48.2g)及び1H,1H,2H,2H−ペルフルオロデシルトリメトキシシラン(5.15g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン200.38gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)41.57gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからMIBK(103g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.84g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で55分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は8800の分子量(Mw)を有していた。
例19
フェニルトリメトキシシラン(4.48g)、テトラエトキシシラン(17.43g)、ジメチルジメトキシシラン(5.03g)、メチルトリエトキシシラン(50.0g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.19g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(53.4g)及び1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(80.13g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン215.66gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)59.59gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからMIBK(103g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.71g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で35分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は23400の分子量(Mw)を有していた。
例20
フェニルトリメトキシシラン(4.41g)、メチルトリエトキシシラン(70g)、グリシジルメタクリラート(2.93g)、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(52.56g)及び1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(49.65g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン179.55gを丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)46.21gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(102g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.68g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で120分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は6100の分子量(Mw)を有していた。
例21
フェニルトリメトキシシラン(32.26g)、メチルトリエトキシシラン(54.05g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.61g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(57.74g)及び1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(32.08g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン192gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)48.77gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(94g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.72g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で85分間還流した。還流後に、その固形分を、溶剤の比がそれぞれ90:10であるようなPGME:MEK(メチルエチルケトン)を添加することにより18%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は7000の分子量(Mw)を有していた。
基板上のコーティング堆積及びパターン形成のための例プロセス:
1.基板の予備洗浄(基板は、ITO、金属、ガラス、ブラックマトリクス又はホワイトマトリクス又は該コーティング層に暴露されるポリマー表面を有していてよい):水酸化カリウム(KOH)予備洗浄(該KOH溶液は、室温であってよく、又は温度は、20℃〜55℃にわたっていてよい;典型的な濃度は、0.04%〜1%にわたっていてよい)、続いて脱イオン水リンス、続いて乾燥プロセス。選択的に、接着促進剤、プライマー又はその他の化学的又は物理的な表面改質法は、ぬれ及び付着を改善するのに使用することができる。
2.材料堆積:コーティング材料は、スロットコーティング、スロット+スピンコーティングの組合せ、スピンコーティング、スプレーコーティング、インクジェット印刷、カーテンコーティング、ローラー、ロール・ツー・ロール、印刷(少しの典型的な液相堆積法が挙げられる)を使用することにより、基板上に堆積される。該配合物((1種以上の)溶剤+添加剤)は、該コーティングの適切なコーティング厚さ、均一性及び平坦化/コンフォーマル性(少しの典型的な要件が挙げられる)が達成されるように調節される。
3.真空乾燥及び/又はプリベーク:堆積後に、該基板は、真空乾燥ステーションに移され、及び/又はホットプレート(又はオーブン)上で通常70〜120℃で1〜3分間プリベークされる。この工程において、その配合溶剤の主要部分が除去され、かつ基板は、すぐにさらに処理できる、予備硬化された(乾燥した又は僅かに粘着性の)膜と共に残される。
4.露光:標準のフォトリソグラフィプロセスにおいて、フォトマスク又はレチクルは、ブロードバンド、g−,h−,i−線又はi−線露光と共に使用される。必要とされる典型的なUV露光照射量は、g−,h−,i−線露光を使用することにより50〜200mj(又はそれを上回る)である。パターン形成が、堆積される層のために必要とされない場合又は該パターン形成が、その他の手段により行われる場合には、基板の全面露光が使用されてよい(フォトマスク又はレチクルを少しも用いない)。いわゆる待ち工程又は露光後ベーク工程を使用して、露光された領域の硬化を改善することも可能である。本発明に記載される該材料は、ネガティブトーンレジストとして機能し、その際に、露光される面が紫外光下で重合することを意味する(該露光面を現像剤に対してあまり可溶性にしない)。該材料を、特殊な添加剤を用いて逆にポジティブトーンにする(該露光面を該現像剤溶液に対して可溶性にする)ことが可能である。パターン形成が必要とされない場合にはUV露光を用いずに、該材料を熱硬化配合物として使用することも可能である。この場合に、熱開始剤を適用することができる。
5.現像:該現像工程において、該膜のより可溶性の領域(上記参照)は、該現像剤溶液により溶解される。あまり可溶性でない領域(ネガティブトーン材料の場合の露光面)は現像後に該基板上に残る。いわゆるスプレー現像又はパドル現像法を使用することができる。該現像剤溶剤は、室温であってよく、又は温度は、20〜55℃にわたっていてよい。典型的な現像剤は、水酸化カリウム(KOH)及び水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)を含むが、しかしこれらに限定されない。典型的な濃度は、KOHについては、例えば0.04%〜0.7%であり、かつTMAHについては、0.2%〜2.38%である。該現像剤溶液の適用に続いて、脱イオン水又は標準的な水のリンス、スプレー又はパドルが行われる。最終工程として、水は、エアナイフ/ブロー及び/又は加熱(ブロー又はIR硬化、ホットプレート又はオーブン)により乾燥除去される。
6.最終硬化:使用される基板及びその他のコーティング材料層に応じて、該材料は、対流式オーブン中で、IRランプ硬化、熱風硬化により、80〜300℃で、硬化される。
とりわけ、該材料層が、すでに該ディスプレイ基板に取り付けられた基板上に直接堆積される場合にも、該処理温度は、最大150℃又はさらには120℃を下回る温度に制限される。典型的な硬化時間は、該温度で例えば30分であってよい。該材料層組成物は、その低い最終硬化温度で上記の全ての性質を発揮しなければならない。該材料は、より高い最終硬化温度(例えば200℃又は230℃以上)で使用することができるが、しかし、その低い温度でも性能を発揮するようにとりわけ設計されている。
その結果は、第1表に示されており;略語“BTSE”は、ビス(トリエトキシシリル)エタンを表す。
Figure 2018509510
例22:
メチルトリエトキシシラン(84.7g)、フェニルトリメトキシシラン(8.08g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.62g)、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(57.89g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(32.11g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン188gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)51.57gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(109g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の1.4質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で25分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.5%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は14850の分子量(M)を有していた。
例23:
フェニルトリメトキシシラン(8.08g)、メチルトリエトキシシラン(77.02g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.62g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(57.83g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(35.98g)及び1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン(9.3g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン193.8gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)51.73gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからMIBK(104g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.77g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で45分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の2%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.5%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は8500の分子量(Mw)を有していた。
例24:
フェニルトリメトキシシラン(8.08g)、メチルトリエトキシシラン(77.02g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.62g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(57.83g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(35.98g)及び1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン(9.3g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン193.8gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)51.73gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(104g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.77g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で45分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.5%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は8500の分子量(Mw)を有していた。
例25:
ジメチルジエトキシシラン(18.72g)、フェニルメチルジメトキシシラン(4.46g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(3.1g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(31.9g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(17.7g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン75.98gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)18.81gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(50g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の1.4質量%)を該材料に添加し、かつ該材料溶液を油浴中で105℃で120分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.5%)を材料に添加した。
例26:
メチルトリエトキシシラン(42.49g)、フェニルメチルジメトキシシラン(4.56g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(3.1g)、3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン(31.9g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(17.7g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン100gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)27.9gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(50g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の1.4質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で90分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.5%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は9004の分子量(M)を有していた。
例27:
メチルトリエトキシシラン(42.35g)、フェニルトリメトキシシラン(4.01g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(2.79g)、3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン(28.71g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)メタン(15.32g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン93gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)26.71gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(50g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の1.4質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で50分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は11500の分子量(M)を有していた。
例28:
ジメチルジエトキシシラン(20.57g)、フェニルトリメトキシシラン(4.45g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(3.1g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(31.9g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(17.7g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン77.73gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)17.01gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(50g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の1.4質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で120分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は8362の分子量(M)を有していた。
例29:
メチルトリエトキシシラン(23.98g)、フェニルトリメトキシシラン(4.45g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(3.1g)、3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン(29.71g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(17.7g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン78.79gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)19.98gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(50g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の1.4質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で120分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は4500の分子量(M)を有していた。
例30:
ジメチルジエトキシシラン(18.72g)、フェニルメチルジメトキシシラン(4.56g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(3.1g)、3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン(31.9g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(17.7g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン79gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)18.81gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(50g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の1.4質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で115分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の2%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.5%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は9016の分子量(M)を有していた。
例31:
n−オクチルトリメトキシシラン(42.35g)、フェニルトリメトキシシラン(4.04g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(2.81g)、3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン(28.94g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)メタン(16.05g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン94gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)26.78gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(60g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の2.3質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で180分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は9741の分子量(M)を有していた。
例32:
メチルトリエトキシシラン(17.8g)、フェニルメチルジメトキシシラン(4.1g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(2.79g)、3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン(26.76g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)メタン(16.05g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン67.5gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)16.32gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(50g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の2.0質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で180分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は8267の分子量(M)を有していた。
例33:
メチルトリエトキシシラン(46.7g)、フェニルトリメトキシシラン(4.45g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(3.1g)、3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン(29.74g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)メタン(17.7g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン101.69gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)27.27gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(50g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の1.7質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で120分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は9944の分子量(M)を有していた。
例34:
メチルトリエトキシシラン(36.77g)、フェニルメチルジメトキシシラン(4.1g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(2.79g)、3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン(26,76g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)メタン(16.05g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン86.47gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)24.04gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(50g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の1.4質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で150分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は6738の分子量(M)を有していた。
例35:
溶液1
メチルトリエトキシシラン(46.7g)、フェニルトリメトキシシラン(4.45g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(3.1g)、3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン(29.74g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)メタン(17.7g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン101.69gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)27.27gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(50g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の1.7質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で120分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は9944の分子量(M)を有していた。
溶液2
アセトン(2560g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(600g)及び硝酸(200g)を混合し、溶液を45分間還流した。還流後に、プロピレングリコールメチルエーテルへの溶剤交換を実施した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の2.0質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で80分間還流した。Irgacure 819(固体ポリマー質量の6%)及びトリメチルプロパントリメタクリラート(固体ポリマー質量の30%)を材料に添加した。
溶液1及び2を5:1の比で混合し、かつ該材料の固形分を、処理配合物に調節し、かつろ過して、すぐ処理ができる溶液を得た。
例36:
溶液1
ジフェニルシランジオール(36.77g)、フェニルメチルジメトキシシラン(4.1g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(2.79g)、3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン(26.76g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)メタン(16.05g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン86.47gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)24.04gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(50g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の1.8質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で150分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は7800の分子量(M)を有していた。
溶液2
アセトン(2560g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(600g)及び硝酸(200g)を混合し、溶液を45分間還流した。還流後に、プロピレングリコールメチルエーテルへの溶剤交換を実施した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の2.0質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で80分間還流した。Irgacure 819(固体ポリマー質量の6%)及びトリメチルプロパントリメタクリラート(固体ポリマー質量の30%)を材料に添加した。
溶液1及び2を4:1の比で混合し、かつ該材料の固形分を、処理配合物に調節し、かつろ過して、すぐ処理ができる溶液を得た。
例37:
n−ヘキシルトリメトキシシラン(51.79g)、フェニルトリメトキシシラン(4.04g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(2.81g)、3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン(28.94g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)メタン(16.05g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン103.6gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)26.78gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(50g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(該シロキサンポリマー固体の1.7質量%)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で180分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は5920の分子量(M)を有していた。
例38:
ジフェニルシランジオール(12.08g)、メチルトリエトキシシラン(77.02g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.62g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(57.83g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(35.98g)及び1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン(9.3g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン193.8gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)51.73gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからPGME(104g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.77g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で45分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の2%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1101(固体ポリマー質量の0.5%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は9000の分子量(Mw)を有していた。
例39:
フェニルトリメトキシシラン(8.08g)、メチルトリエトキシシラン(72.45g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.62g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(57.83g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(48.2g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン199.5gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)51.0gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で2時間還流した。溶剤をアセトンからシクロペンタノン(109g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.52g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で105℃で60分間還流した。還流後に、その固形分を、シクロペンタノンを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は8900の分子量(Mw)を有していた。
例40:
フェニルトリメトキシシラン(8.08g)、メチルトリエトキシシラン(72.45g)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(5.62g)、3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン(57.83g)、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(48.2g)を丸底フラスコに量り入れた。アセトン199.5gを該丸底フラスコに添加した。水(0.1M HNO)51.0gを該反応フラスコに添加し、その反応混合物を油浴中で95℃で 2時間還流した。溶剤をアセトンからシクロペンタノン(109g添加した)へ交換した。溶剤交換後に、AIBN(1.52g)を該材料に添加し、該材料溶液を油浴中で85℃で90分間還流した。還流後に、その固形分を、PGMEAを添加することにより25%に調節した。PAG290(固体ポリマー質量の1%)、BYK3700(固体ポリマー質量の1%)、UVI6976(固体ポリマー質量の1%)及びUVS1331(固体ポリマー質量の0.25%)を材料に添加した。最終的なろ過後に、該溶液は処理のためにすぐに使用できる。該材料は10050の分子量(Mw)を有していた。
以下の箇条は、実施態様を特徴付ける:
箇条1:シロキサンポリマー組成物を製造する方法であって、該方法が、以下の工程を含んでなる:
(a)少なくとも4種の異なるシランモノマー及び少なくとも1種のビ−シランを用意する工程、
− 少なくとも2種のシランモノマー及び少なくとも1種のビ−シランを、(1種以上の)第一溶剤に混ぜて、第一混合物を形成する工程、
− 少なくとも1種のシランモノマーを、(1種以上の)第二溶剤に混ぜて、第二混合物を形成する工程、
ただし、該シランモノマーのうち少なくとも1種又は該ビ−シランが、該シロキサンポリマー組成物の隣接したシロキサンポリマー鎖に架橋できる活性基を含んでなるものとする;
(b)該第一及び該第二の混合物を酸処理にかけ、それによって、該シランモノマーが、少なくとも部分的に加水分解され、かつ該加水分解されたシランモノマー、該シランモノマー及び該ビ−シランが、少なくとも部分的に重合され、かつ架橋されて、第一及び第二のポリマー組成物を形成する工程;
(c)任意に、該第一及び第二の溶剤を、第三溶剤に交換する工程;
(d)該第一及び第二のポリマー組成物を混合して、合一されたポリマー組成物を形成する工程、及び
(e)該合一されたポリマー組成物を該シロキサンポリマーのさらなる架橋にかけて、所定の架橋度を達成する工程。
2. 該第一及び第二のポリマー組成物が、1.1:1〜100:1、特に1.5:1〜50:1、例えば2:1〜15:1のポリマー質量比で混合される、箇条1に記載の方法。以下の例において、該比は、2.5:1〜7.5:1の範囲内である。
3. 該第二ポリマー組成物が、活性基、特に熱又は放射線による開始の際に、隣接したシロキサンポリマー鎖に架橋できる活性基を含有する少なくとも1種のモノマーを重合することにより得られる、箇条1又は2に記載の方法。
4. 該第一ポリマー組成物が、該ビ−シランモノマーを含有する、箇条1から3までのいずれかに記載の方法。
5. 該第一ポリマー組成物が、4種のモノマーから製造され、かつ該第二ポリマー組成物が、1種のモノマーから製造される、箇条1から4までのいずれかに記載の方法。
明らかになるように、本発明のシロキサンポリマー組成物を用いて製造されるコーティングは、リソグラフィによる作製プロセスに、特にディスプレイ及び半導体デバイスの製造に関して、有用である。前記で示したように、当該シロキサンポリマー組成物は、先行技術のシロキサンポリマーを用いることにより製造されるコーティングよりも有意に硬い(国際公開第2009/068755号(WO2009/068755)のものの4Hに比べて8Hまで)。試験は、多様な表面への該材料の付着性がより良好になり、かつその耐薬品性は、有意に改善されたことも示した。該表において強調される付加的な有意な改善の一つは、本発明のポリマー組成物が、該リソグラフィプロセスにおけるいわゆる露光後ベーク工程を必要としないことである。
100 LCD/OLED基板、 200 基板2、 300 基板1、 301 導電層1、 302 材料コーティング層1、 303 材料コーティング層2、 305 ブラックマトリクス(BM)材料、 310 材料コーティング層3、 320 導電層2、 330 材料コーティング層4、 340 導電層3、 350 材料コーティング層5

Claims (28)

  1. シロキサンポリマー組成物を製造する方法であって、該方法が、以下の工程:
    (a)少なくとも4種の異なるシランモノマー及び少なくとも1種のビ−シランを第一溶剤に混ぜて、混合物を形成する工程、
    ただし、該シランモノマーのうち少なくとも1種又は該ビ−シランが、該シロキサンポリマー組成物の隣接したシロキサンポリマー鎖に架橋できる活性基を含んでなるものとする;
    (b)該混合物を酸処理にかけ、それによって、該シランモノマーが、少なくとも部分的に加水分解され、かつ該加水分解されたシランモノマー、該シランモノマー及び該ビ−シランが、少なくとも部分的に重合され、かつ架橋される工程;
    (c)任意に、該第一溶剤を第二溶剤に交換する工程;及び
    (d)該混合物を該シロキサンポリマーのさらなる架橋にかけて、所定の架橋度を達成する工程
    を含んでなる、シロキサンポリマー組成物を製造する方法。
  2. 該活性基が、エポキシ、ビニル、アリル及びメタクリラート基から選択される、請求項1記載の方法。
  3. 該モノマーのモル割合を基準として、該シランモノマーの0.1〜70%、好ましくは0.5〜50%、特に1〜40%が、該活性基を含んでなる、請求項1又は2記載の方法。
  4. 該第一溶剤が、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン又は1−メトキシ−2−プロパノール及びそれらの混合物から選択される、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
  5. 該第二溶剤が、1−メトキシ−2−プロパノール、PGMEA、メチルエチルケトン又はPnP又はメチルイソブチルケトン、シクロペンタノン及びそれらの混合物から選択される、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
  6. 少なくとも4種の該シランモノマーが、分子式
    SiX4−a
    SiX4−b II、
    SiX4−c III、及び
    SiX4−d IV
    [式中、
    、R、R及びRは、独立して、水素と、線状及び分岐状のアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、(アルカ)アクリラート、エポキシ、アリル、ビニル及びアルコキシ及び1〜6個の環を有するアリールを含んでなる基とから選択され、かつ該基は、置換又は非置換であり;Xは、加水分解可能な基又は炭化水素基であり;かつ
    a、b、c及びdは、独立して、1〜3の整数である]から選択される、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
  7. 該アルコキシ基が、式
    −O−R
    [式中、Rは、炭素原子1〜10個、好ましくは1〜6個を有し、かつハロゲン、ヒドロキシル、ビニル、エポキシ及びアリルの群から選択される1個又は2個の置換基を有する、線状又は分岐状のアルキル基である]を有する基の群から選択される、請求項6記載の方法。
  8. 少なくとも1種の該ビ−シランが、式
    (RSi−Y−Si(R VI
    [式中、
    及びRは、独立して、水素と、線状又は分岐状のアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、(アルカ)アクリラート、エポキシ、アリル、ビニル、アルコキシ及び1〜6個の環を有するアリールからなる基とから選択され、かつ該基は、置換又は非置換であり;かつ
    Yは、二価の非置換及び置換された脂肪族及び芳香族基、例えばアルキレン、アリーレン、−O−アルキレン−O−;−O−アリーレン−O−;アルキレン−O−アルキレン、アリーレン−O−アリーレン;アルキレン−ZC(=O)Z−アルキレン、アリーレン−ZC(=O)Z−アリーレン及び−O−アルキレン−Z(=O)Z−アルキレン−O−;−O−アリーレン−Z(=O)Z−アリーレン−O−から選択される連結基であり、ここでZ及びZはそれぞれ、直接結合又は−O−から選択される]の分子から選択される、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
  9. 少なくとも4種の該シランモノマーが、トリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、メチルジエトキシビニルシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェナントレン−9−トリエトキシシラン、ビニ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、アミノプロピルトリメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、アクリルオキシプロピル−トリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、ジフェニルシランジオール、1,2−ビス(トリメトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、グリシジルメタクリラート、ジメチルジメトキシシラン、1−(2−(トリメトキシシリル)エチル)シクロヘキサン−3,4−エポキシド、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1H,1H,2H,2H−ペルフルオロデシルトリメトキシシラン、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−1−(トリメトキシシリル)メタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−1−(トリエトキシシリル)メタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−2−(トリメトキシシリル)エタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−2−(トリエトキシシリル)エタン、ビス(ジメトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジエトキシメチルシリル)メタン、1,2−ビス(ジメトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジエトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、及びそれらの組合せ、特にメチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ジフェニルシランジオール、及びグリシドキシプロピルトリメトキシシラン及びそれらの組合せから選択される、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
  10. 少なくとも1種の該ビ−シランが、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、及びビス(トリメトキシシリル)メタン、4,4′−ビス(トリエトキシシリル)−1,1′−ビフェニル;1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン;及び1,3−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼンから選択される、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
  11. 該方法がさらに、
    (e)光酸開始剤及びUV増感剤の群から選択される1種以上の物質と混ぜる
    ことを含んでなる、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
  12. UV開始剤を該シロキサンポリマーの架橋を開始するのに十分な量で添加して、硬化されたポリマーを提供することをさらに含んでなる、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
  13. 該方法がさらに、ナノ粒子及び/又はミクロ粒子と混ぜることを含んでなる、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
  14. 該ナノ粒子及び/又はミクロ粒子が、光散乱顔料、有機及び無機の蛍光体、酸化物、量子ドット及び金属から選択される、請求項13記載の方法。
  15. 請求項1から14までのいずれかにより得られる、シロキサンポリマー組成物。
  16. ディスプレイ又は半導体デバイスを製造する方法における、請求項15記載のシロキサンポリマー組成物の使用。
  17. 基板を被覆する方法であって、該方法が、
    − 請求項14記載のシロキサンポリマー組成物を用意し、かつ該シロキサンポリマー組成物を該基板上に堆積させ、かつ
    − 任意に、堆積されたシロキサンポリマー組成物を硬化させる
    ことを含んでなる、基板を被覆する方法。
  18. 該堆積されたシロキサンポリマー組成物が、膜、特に該基板上の薄膜を形成し、かつ該溶剤を蒸発させ、かつ該膜を乾燥させる、請求項17記載の方法。
  19. 該方法がさらに、該シロキサンポリマー組成物を紫外光に暴露することを含んでなる、請求項17又は18記載の方法。
  20. 該方法はさらに、該シロキサンポリマー組成物を、例えば堆積されたシロキサンポリマー組成物の少なくとも部分面を紫外光に暴露することにより、かつ該膜の未露光面を除去することにより、現像することを含んでなる、請求項17から19までのいずれか1項記載の方法。
  21. 現像が、塩基性溶液での処理を含んでなる、請求項20記載の方法。
  22. 該方法がさらに、該シロキサンポリマー膜を硬化させることを含んでなる、請求項17から21までのいずれか1項記載の方法。
  23. 該現像工程を、任意の予備硬化工程後かつ最終的な硬化工程の前に実施する、請求項19から22までのいずれか1項記載の方法。
  24. 該硬化を、加熱により、好ましくは80℃〜300℃、例えば100℃〜150℃の温度で、行う、請求項17から23までのいずれか1項記載の方法。
  25. 該基板が、ガラス、石英、ケイ素、窒化ケイ素、ポリマー、金属及びプラスチック又はそれらの混合物を含んでなる材料から選択される、請求項17から24までのいずれか1項記載の方法。
  26. 少なくとも4種の異なるシランモノマーと、少なくとも1種のビ−シランと、溶剤とを含んでなる組成物であって、該シランモノマーのうち少なくとも1種又は該ビ−シランが、熱又は放射線による開始の際に架橋できる活性基を含んでなる、組成物。
  27. さらにUV増感剤を含んでなる、請求項26記載の組成物。
  28. 少なくとも4種の該シランモノマーが、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ジフェニルシランジオール及びグリシドキシプロピルトリメトキシシランから選択され、かつ少なくとも1種の該ビス−シランが、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、及びビス(トリメトキシシリル)メタンから選択される、請求項26又は27記載の組成物。
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