KR20160049857A - Organometal materials and process - Google Patents

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KR20160049857A
KR20160049857A KR1020140147583A KR20140147583A KR20160049857A KR 20160049857 A KR20160049857 A KR 20160049857A KR 1020140147583 A KR1020140147583 A KR 1020140147583A KR 20140147583 A KR20140147583 A KR 20140147583A KR 20160049857 A KR20160049857 A KR 20160049857A
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KR
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precursor material
layer
oxymetal
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matrix
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Application number
KR1020140147583A
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Korean (ko)
Inventor
데얀 왕
3세 피터 트레포나스
캐슬린 엠. 오코넬
도미닉 씨. 양
Original Assignee
롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈 엘엘씨
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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K2211/18Metal complexes
    • C09K2211/183Metal complexes of the refractory metals, i.e. Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta or W

Abstract

A coating composition is used in depositing a film on an electronic device substrate. The film is treated under a condition in which an oxymetal precursor material layer is formed on a matrix precursor material layer. Then, the layers are hardened, so a hardened oxymetal layer is produced to be disposed on a hardened matrix layer. According to the present invention, multiple oxymetal films are directly provided to an electronic device substrate, so problematic mixing of films, which may occur when a conventional spin-on scheme for depositing an oxymetal film one by one is used, may be resolved.

Description

유기금속 물질 및 방법{ORGANOMETAL MATERIALS AND PROCESS}[0001] ORGANOMETAL MATERIALS AND PROCESS [0002]

본 발명은 일반적으로 용액계(solution-borne) 유기금속 화합물의 분야, 보다 구체적으로는 그러한 용액계 유기금속 화합물을 이용한 전자 디바이스의 제조 분야에 관한 것이다.The present invention relates generally to the field of solution-borne organometallic compounds, and more particularly to the field of manufacturing electronic devices using such solution-based organometallic compounds.

리소그래피에서 에칭 선택성을 갖는 특정 층 및 유기발광 다이오드(OLED) 제조 또는 광기전 장치와 같은 특정한 반도체 제조에서 산소와 수분을 둘 다 차단하기 위한 층에 대한 필요에 의해 전자 디바이스의 제조에서 옥시메탈 도메인을 함유하는 필름을 사용하게 되었다. 옥시메탈층은 일반적으로 (-M-O-)n 연결을 갖는 다수 무기 도메인(옥시메탈 도메인) (M은 금속이고 n>1이다)을 갖고 탄소와 같은 다른 원소로 적은 양 구성될 수 있는 필름으로 특징된다. 옥시메탈층은 옥시메탈 도메인과 금속 니트라이드 도메인을 모두 포함하는 것과 같이 혼합된 도메인으로 구성될 수 있다.The need for a layer with etch selectivity in lithography and the need for a layer to block both oxygen and moisture in the manufacture of organic light emitting diodes (OLEDs) or in the manufacture of photovoltaic devices, such as photovoltaic devices, And the like. The oxymetal layer is typically characterized by a film that has multiple inorganic domains (oxy metal domains) with a (-MO-) n bond (M is metal and n> 1) and can be composed in small amounts to other elements such as carbon do. The oxymetal layer may be composed of mixed domains such as containing both an oxymetal domain and a metal nitride domain.

종래 옥시메탈 필름은 특정한 적용에 따라 Hf, Zr, Ti, W, Al, Ta 및 Mo와 같은 하나 이상의 금속들을 포함할 수 있다. 옥시메탈 도메인을 포함하는 필름의 내에칭성은, (M-O-)n 도메인의 증가된 수준이 더 큰 에칭 저항성을 제공하기 때문에 필름 내에 존재하는 (M-O-)n 도메인의 수준뿐만 아니라, 사용된 특정 금속에 부분적으로 의존한다. OLED 적용에서 사용되는 배리어 필름은 일반적으로 Al 또는 Si, 즉 (-Al-O-)n 또는 (-Si-O-)n 도메인을 각각 포함하며, 여기서 n>1이다. 실리콘 옥사이드 함유 필름이 수증기의 이동을 감소시키는 것으로 알려진 반면, 알루미늄 옥사이드 함유 필름은 산소(O2)의 이동을 감소시키는 것으로 알려졌다. 핀홀이나 하부 필름의 불완전한 커버리지를 야기하는 다른 결점과 같이, 이러한 배리어 필름에 임의 결점들은 가스 또는 수증기가 하부 필름으로 통하기에 가능한 통로가 될 수 있다.Conventional oxymetal films may contain one or more metals such as Hf, Zr, Ti, W, Al, Ta and Mo depending on the particular application. Etching a film made of a metal oxy domain Castle, (MO-) n Due to the increased levels provide a greater etch resistance level of the n-domain (MO-) present in the film of the domain, as well as the particular metal In part. The barrier film used in OLED applications generally comprises Al or Si, i.e. (-Al-O-) n or (-Si-O-) n domains, respectively, where n> 1. While silicon oxide containing films are known to reduce the migration of water vapor, aluminum oxide containing films are known to reduce the migration of oxygen (O 2 ). As with other drawbacks that lead to incomplete coverage of the pinhole or bottom film, certain defects in this barrier film can be a possible passage for gas or water vapor to pass through the bottom film.

알루미나 및 실리카 필름과 같은 옥시메탈 필름은 통상적으로 화학적 증기 증착(CVD)에 의해 전자 디바이스 기판 상에 적용될 수 있다. 예를 들어, 국제특허출원 제WO 2012/103390호는 스택을 통한 가스 또는 수증기 이동의 감소를 위해, 가요성(플라스틱) 기판 상의 반응성 무기층에 인접하여 알루미늄 옥사이드 또는 실리콘 옥사이드 층과 같은 옥사이드 함유 배리어층을 하나 이상으로 갖는 스택을 개시한다. 이 특허 출원에 따르면, 반응성 무기층은 배리어층을 통과하는 임의 가스 또는 수증기와 반응하도록 작용한다. 이 특허 출원은 그러한 배리어층을 형성하기에 적합한 물질을 제시하지 않았으며, 증기 증착 기술과 같은 종래의 필름 증착 기술에 촛점을 맞추었다.Oxymetal films such as alumina and silica films can typically be applied on electronic device substrates by chemical vapor deposition (CVD). For example, International Patent Application No. WO 2012/103390 discloses an oxide-containing barrier such as an aluminum oxide or silicon oxide layer adjacent a reactive inorganic layer on a flexible (plastic) substrate for reduction of gas or vapor movement through the stack A stack having at least one layer is disclosed. According to this patent application, the reactive inorganic layer acts to react with any gas or water vapor passing through the barrier layer. This patent application does not suggest a material suitable for forming such a barrier layer and has focused on conventional film deposition techniques such as vapor deposition techniques.

스핀-온(spin-on) 기술은 옥시메탈 필름의 침착을 비롯하여 전자 디바이스 제조에서 널리 사용되고 있으며, 증착 필름에 대한 종래의 증기 증착 방법에 비해 유리한 점을 제공한다. 예를 들어, 스핀-온 기술은 기존의 장비를 사용할 수 있고, 수 분 이내에 완료될 수 있으며, 기판 상에 일정한 코팅을 제공할 수 있다. 종래 스핀-온 기술은 한번에 하나의 옥시메탈 필름을 침착시킨다. 배리어 스택에서와 같이 다중 옥시메탈 필름이 사용되는 경우, 각 옥시메탈 필름은 별도 적용되고 경화되어야 한다. 옥시메탈 필름을 위한 종래 스핀-온 기술은 기판 상에 옥시메탈 전구체를 침착시킨 뒤, 베이킹하여 용매를 제거하고, 경화하여 옥시메탈 필름을 형성한다. 이러한 필름은 제2 필름의 침착전에 경화되지 않으면, 제2 옥시메탈 전구체 용액에 사용된 용매가 경화되지 않은 제1 옥시메탈 필름과 상호혼합 문제를 일으킬 수 있다.Spin-on technology is widely used in electronic device manufacturing, including the deposition of oxymetal films, and offers advantages over conventional vapor deposition processes for deposition films. For example, spin-on technology can use conventional equipment, can be completed in a matter of minutes, and can provide a uniform coating on the substrate. Conventional spin-on technology deposits one oxymetal film at a time. When multiple oxymetal films are used, such as in a barrier stack, each oxymetal film must be applied separately and cured. Conventional spin-on techniques for oxymetal films deposit an oxymetal precursor on a substrate, then bake to remove the solvent and cure to form an oxymetal film. If such a film is not cured prior to deposition of the second film, the solvent used in the second oximetallic precursor solution can cause intermixing problems with the first uncured oxy metal film.

따라서, 단일 액체 침착 방법으로부터 다중 옥시메탈 필름을 전자 디바이스 기판 상에 직접 제공하는 방법이 필요하다. Therefore, a need exists for a method for providing multiple oxy-metal films directly from a single liquid deposition process onto an electronic device substrate.

본 발명은 매트릭스 전구체 물질, 표면 에너지가 20 내지 40 erg/cm2인 옥시메탈 전구체 물질 및 유기 용매를 포함하고, 여기서 매트릭스 전구체 물질의 표면 에너지는 옥시메탈 전구체 물질의 표면 에너지보다 높은 조성물을 제공한다.The present invention provides a composition comprising a matrix precursor material, an oxymetal precursor material having a surface energy of 20 to 40 erg / cm < 2 >, and an organic solvent, wherein the surface energy of the matrix precursor material is higher than the surface energy of the oxymetal precursor material .

본 발명은 또한 전자 디바이스 기판 상에 매트릭스 전구체 물질, 표면 에너지가 20 내지 40 erg/cm2인 옥시메탈 전구체 물질 및 유기 용매를 포함하는 코팅 조성물층을 침착시키고; 전구체 물질 층이 매트릭스 전구체 물질 층 상에 형성되는 조건으로 코팅 조성물 층을 처리하고; 매트릭스 전구체 물질층 및 옥시메탈 전구체 물질층을 경화하는 것을 포함하는, 전자 디바이스 기판위 매트릭스 층 상에 옥시메탈층을 형성하는 방법을 제공한다.The invention also deposit a coating composition layer comprising a matrix precursor material, the oxy surface energy of 20 to 40 erg / cm 2 metal precursor material and an organic solvent on a substrate and to an electronic device; Treating the layer of coating composition under conditions such that a layer of precursor material is formed on the layer of matrix precursor material; A method of forming an oxymetal layer on a matrix layer on an electronic device substrate, comprising curing a matrix precursor material layer and an oxymetal precursor material layer.

본원 명세서에서, 다음의 약어들은 본원에서 명확하게 다른 것을 지칭하지 않는 한 다음과 같은 의미를 가진다: ca. = 약; ℃ = 섭씨 온도; g = 그램; mg = 밀리그램; mmol = 밀리몰; L = 리터; mL = 밀리리터; μL = 마이크로리터; nm = 나노미터; Å = 옹스트롬; 및 rpm = 분당회전수. 다른 기재가 없는 한, 모든 양은 중량 비율("wt%")이고 모든 비율은 몰비이다. 용어 "올리고머"는 다이머, 트리머, 테트라머 및 추가 경화가 가능한 비교적 낮은 분자량을 갖는 다른 물질을 지칭한다. "알킬" 및 "알콕시"는 각각 선형, 분지형 및 고리형 알킬 및 알콕시를 지칭한다. 용어 "경화"는 중합이나, 또는 축합 등에 의해 물질 또는 층의 분자량을 증가시키는 임의의 과정을 의미한다. 용어 "필름" 및 "층"은 본원 명세서를 통해 상호호환적으로 사용된다. 단수는 단수 및 복수를 모두 지칭한다. 모든 수치 범위는 포괄적이고, 어떠한 순서로도 결합 가능하지만, 단 이러한 수치 범위는 합해서 100% 까지로 제한된다.In the present specification, the following abbreviations shall have the following meanings, unless expressly referred to herein: ca. = About; C = Celsius temperature; g = gram; mg = milligram; mmol = mmol; L = liters; mL = milliliters; μL = microliter; nm = nanometer; Å = Angstrom; And rpm = revolutions per minute. Unless otherwise indicated, all amounts are in weight percent ("wt%") and all ratios are in molar ratio. The term "oligomer" refers to dimers, trimers, tetramers, and other materials having a relatively low molecular weight capable of further curing. "Alkyl" and "alkoxy" refer to linear, branched and cyclic alkyl and alkoxy, respectively. The term "cure" means any process that increases the molecular weight of a substance or layer by polymerization, or condensation, and the like. The terms "film" and "layer" are used interchangeably throughout this specification. Singular " refers to both singular and plural. All numerical ranges are inclusive and can be combined in any order, except that the numerical range is limited to 100% in total.

본 발명에 유용한 코팅 조성물은 매트릭스 전구체 물질, 표면 에너지가 20 내지 40 erg/cm2인 옥시메탈 전구체 물질, 및 유기 용매를 포함하며, 여기서 매트릭스 전구체 물질의 표면 에너지는 옥시메탈 전구체 물질의 표면 에너지보다 높다. 각종 매트릭스 전구체 물질, 예컨대, 폴리머 물질, 실리콘-함유 물질, 유기금속성 물질, 또는 이들의 조합물이 제한없이 적절히 사용될 수 있는데, 단 이러한 매트릭스 전구체 물질은 경화가능하여야 하고, 사용된 옥시메탈 전구체 물질의 표면 에너지보다 높은 표면 에너지를 가져야 하며, 사용된 유기 용매에 용해되어야 하고, 기판 상에 코팅 조성물층의 배치를 위해 사용된 조건하에 안정하여야 하고, 경화시, 옥시메탈 전구체 물질의 경화 온도를 견디기에 충분한 열 안정성을 가져야 한다. 특정 옥시메탈 전구체 물질 및 본 발명의 특정 용도에 따라, 옥시메탈 전구체 물질의 경화 온도는 최대 60 분 또는 그 이상동안 250 내지 400 ℃ 범위일 수 있다. 특정 적용, 예컨대 산소 또는 수분 배리어 필름을 위해, 매트릭스 전구체 물질은 비교적 조밀한 필름 형태를 갖고 비교적 극성이 덜한 친수성 작용기를 가지는 경화된 매트릭스를 제공하여야 한다. 매트릭스 전구체 물질이 폴리머 물질 및 실리콘-함유 물질로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 매트릭스 전구체 물질이 실리콘-함유 물질인 것이 바람직하다. 본 발명의 코팅 조성물에 사용되는 매트릭스 전구체 물질은 표면 에너지가 옥시메탈 전구체 물질의 표면 에너지보다 더 높다. 바람직하게는, 매트릭스 전구체 물질은 표면 에너지가 사용된 옥시메탈 전구체 물질의 표면 에너지보다 10 ergs/cm2 이상 더 높고, 더욱 바람직하게는 15 ergs/cm2 이상 더 높다.A coating composition useful in the present invention comprises a matrix precursor material, an oxymetal precursor material having a surface energy of 20 to 40 erg / cm < 2 >, and an organic solvent, wherein the surface energy of the matrix precursor material is greater than the surface energy of the oxymetal precursor material high. Various matrix precursor materials, such as polymeric materials, silicon-containing materials, organometallic materials, or combinations thereof, may be suitably used, provided that such matrix precursor materials must be curable and that the oxymetal precursor material used Should have a surface energy higher than the surface energy, be soluble in the organic solvent used, be stable under the conditions used for the placement of the coating composition layer on the substrate, and withstand the curing temperature of the oxymetal precursor material upon curing It must have sufficient thermal stability. Depending on the particular oximetallic precursor material and the particular use of the invention, the curing temperature of the oxymetal precursor material can range from 250 to 400 DEG C for a maximum of 60 minutes or more. For certain applications, such as oxygen or moisture barrier films, the matrix precursor material should provide a cured matrix having relatively dense film form and relatively hydrophobic hydrophilic functionalities. Preferably, the matrix precursor material is selected from a polymer material and a silicon-containing material, more preferably the matrix precursor material is a silicon-containing material. The matrix precursor material used in the coating composition of the present invention has a surface energy higher than the surface energy of the oxymetal precursor material. Preferably, the matrix precursor material has a surface energy of at least 10 ergs / cm 2 higher than the surface energy of the oxymetal precursor material used, more preferably at least 15 ergs / cm 2 Higher.

본 발명에 유용한 예시적인 폴리머 매트릭스 전구체 물질은 예컨대 각각 Dow Chemical Company로부터 SiLKTM 및 CYCLOTENETM 브랜드하에 입수할 수 있는 폴리페닐렌 물질 및 아릴사이클로부텐-기반 물질과 같은 폴리아릴렌 물질을 제한없이 포함한다. 당업자들이 다양한 기타 폴리머 매트릭스 물질을 본 발명에서 매트릭스 전구체 물질로서 적절히 사용할 수 있음이 이해될 것이다. 이같은 폴리머 물질은 상업적으로 입수할 수 있거나, 또는 공지된 다양한 방법으로 제조될 수 있다. Exemplary polymer matrix precursor materials useful in the present invention include, without limitation, polyarylene materials such as polyphenylene materials and arylcyclobutene-based materials available under the SiLK and CYCLOTENE brands, respectively, from the Dow Chemical Company . It will be appreciated by those skilled in the art that various other polymer matrix materials may be suitably employed as matrix precursor materials in the present invention. Such polymeric materials are commercially available or can be prepared by a variety of methods known in the art .

예시적인 실리콘-함유 매트릭스 전구체 물질은 실록산 물질 및 실세스퀴옥산 물질, 및 바람직하게는 실세스퀴옥산을 제한없이 포함한다. 실록산 물질은 일반식 (R2SiO2)n을 갖고, 실세스퀴옥산 물질은 일반식 (RSiO3/2)n을 가지며, 여기서, R은 전형적으로 OH, C1-4알콕실, C1-4알킬 및 C6-10아릴로부터 선택되고, 적어도 하나의 Si 상의 R 치환체는 C1-4알킬 및 C6-10아릴로부터 선택된다. 적합한 실세스퀴옥산은 전형적으로 전형적으로 RSi(OR)3의 식을 가지는 하나 이상의 유기트리알콕시실란(여기서 각 R은 독립적으로 C1-4알킬 및 C6-10아릴로부터 선택된다)의 축합 반응으로 제조된다. 이러한 실리콘-함유 물질은 일반적으로 예컨대 Dow Corning(미국 미시간 메릴랜드 소재)으로부터 상업적으로 입수할 수 있거나, 업계에 공지된 다양한 방법, 예컨대 미국 특허 제6,271,273(You et al.)호에 기재된 방법으로 제조될 수 있다. 이같은 실리콘-함유 물질은 실리콘-금속 하이브리드 물질, 예컨대 실리콘-티타늄 하이브리드 물질 및 실리콘-지르코늄 하이브리드 물질을 포함한다.Exemplary silicon-containing matrix precursor materials include, but are not limited to, siloxane materials and silsesquioxane materials, and preferably silsesquioxane. The siloxane material has the general formula (R 2 SiO 2 ) n and the silsesquioxane material has the general formula (RSiO 3/2 ) n wherein R is typically OH, C 1-4 alkoxyl, C 1 -4 alkyl and C 6-10 aryl, and the R substituent on at least one Si is selected from C 1-4 alkyl and C 6-10 aryl. Suitable silsesquioxanes are typically condensation reactions of one or more organic trialkoxysilanes, typically having the formula RSi (OR) 3 , wherein each R is independently selected from C 1-4 alkyl and C 6-10 aryl. . Such silicon-containing materials are generally commercially available, for example, from Dow Corning (Md., USA) or may be prepared by a variety of methods known in the art, such as those described in US Pat. No. 6,271,273 (You et al. . Such silicon-containing materials include silicon-metal hybrid materials such as silicon-titanium hybrid materials and silicon-zirconium hybrid materials.

각종 유기금속성 물질이 매트릭스 전구체 물질로서 사용될 수 있다. 적합한 유기금속성 물질은 필름을 형성하며, 전형적으로 폴리머성(예컨대 올리고머성)이지만, 비폴리머성일 수도 있으며, 단일 금속을 함유할 수 있거나, 또는 2 이상의 상이한 금속을 함유할 수 있다. 즉, 단일 유기금속성 물질, 예컨대 올리고머는 하나의 금속종만을 가질 수 있거나, 또는 2 이상의 상이한 금속종을 가질 수 있다. 다른 한편으로, 각각의 물질이 단일 금속종을 가지는 유기금속성 물질의 혼합물이 혼합 금속 필름의 침착을 위해 사용될 수 있다. 유기금속성 물질이 서로 다른 금속종이 아닌 단일 금속종의 하나 이상의 원자를 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명의 유기금속성 물질에 유용한 적합한 금속은 주기율표상 3-14족에 속하는 임의의 금속이다. 바람직하게는, 금속은 4, 5, 6 및 13족, 및 더욱 바람직하게는 4, 5 및 6족으로부터 선택된다. 바람직한 금속은 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 텅스텐, 탄탈룸, 몰리브덴 및 알루미늄, 및 더욱 바람직하게는 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 텅스텐, 탄탈룸 및 몰리브덴을 포함한다.Various organometallic materials can be used as the matrix precursor material. Suitable organometallic materials form films and are typically polymeric (e.g., oligomeric), but may be non-polymeric, may contain a single metal, or may contain two or more different metals. That is, a single organometallic material, such as an oligomer, can have only one metal species, or can have two or more different metal species. On the other hand, a mixture of organometallic materials in which each material has a single metal species can be used for deposition of mixed metal films. It is preferred that the organometallic material contains one or more atoms of a single metal species other than the different metal species. Suitable metals useful for the organometallic materials of the present invention are any metals belonging to groups 3-14 of the periodic table. Preferably, the metal is selected from Groups 4, 5, 6 and 13, and more preferably Groups 4, 5, and 6. Preferred metals include titanium, zirconium, hafnium, tungsten, tantalum, molybdenum and aluminum, and more preferably titanium, zirconium, hafnium, tungsten, tantalum and molybdenum.

본 발명의 조성물에 사용하기에 적합한 유기금속성 물질의 일 부류는 하기 화학식 (1)의 금속-산소 올리고머이다:One class of organometallic materials suitable for use in the compositions of the present invention are metal-oxygen oligomers of formula (1)

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 식에서,In this formula,

각 X는 독립적으로 광감쇠 부분, 디케톤, C2-20폴리올 및 C1-20알콕사이드로부터 선택되고;Each X is independently selected from light attenuating moieties, diketones, C 2-20 polyols and C 1-20 alkoxides;

M은 3족 내지 14족 금속이다.And M is a Group 3 to Group 14 metal.

바람직한 X 치환체는 디케톤 및 C1-20알콕사이드, 및 더욱 바람직하게는 디케톤 및 C1-10알콕사이드이다. 일 구체예에서 적어도 하나의 X가 하기 구조의 디케톤이고:Preferred X substituents are diketones and C 1-20 alkoxides, and more preferably diketones and C 1-10 alkoxides. In one embodiment at least one X is a diketone of the structure:

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, 각 R은 독립적으로 수소; C1-12알킬, C6-20아릴, C1-12알콕시, 및 C6-10페녹시로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 X 치환체가 모두 디케톤인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 각 R은 독립적으로 C1-10알킬, C6-20아릴, C1-10알콕시, 및 C6-10페녹시로부터 선택된다. 예시적인 R기는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 벤질, 펜에틸, 나프틸; 페녹시, 메틸페녹시, 디메틸페녹시, 에틸페녹시 및 페닐옥시메틸을 포함한다. 금속-산소 올리고머의 바람직한 구조는 하기 화학식 (1a)를 가진다:Wherein each R is independently selected from the group consisting of hydrogen; It is preferably selected from C 1-12 alkyl, C 6-20 aryl, C 1-12 alkoxy, and C 6-10 phenoxy, more preferably all X substituents are diketones. More preferably, each R is independently selected from C 1-10 alkyl, C 6-20 aryl, C 1-10 alkoxy, and C 6-10 phenoxy. Exemplary R groups include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, benzyl, phenethyl, naphthyl; Phenoxy, methylphenoxy, dimethylphenoxy, ethylphenoxy and phenyloxymethyl. The preferred structure of the metal-oxygen oligomer has the formula (1a)

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 식에서,In this formula,

M, X 및 R은 상술된 바와 같다.M, X and R are as described above.

이러한 금속-산소 올리고머는 미국 특허 제7,364,832호에 기술되어 있다. 본 발명에 유용한 유사한 금속-산소 올리고머는 또한 미국 특허 제6,303,270호; 6,740,469호; 및 7,457,507호, 및 미국 특허출원 공개 제2012/0223418호에서 찾을 수 있다.Such metal-oxygen oligomers are described in U.S. Patent No. 7,364,832. Similar metal-oxygen oligomers useful in the present invention are also described in U.S. Patent Nos. 6,303,270; 6,740,469; And 7,457,507, and U.S. Patent Application Publication No. 2012/0223418.

본 발명에 유용한 유기금속성 물질의 다른 적합한 부류는 하나 이상의 금속-함유 펜던트기를 포함하는 올리고머이다. 바람직하게는, 하나 이상의 금속-함유 펜던트기를 포함하는 유기-금속 올리고머는 중합 단위로서 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 모노머, 및 더욱 바람직하게는 하나 이상의 금속-함유 (메트)아크릴레이트 모노머를 포함한다. 더욱더 바람직하게는, 하나 이상의 금속-함유 펜던트기를 포함하는 유기-금속 올리고머는 중합 단위로서 하나 이상의 화학식 (2)의 모노머를 포함한다:Another suitable class of organometallic materials useful in the present invention are oligomers comprising at least one metal-containing pendant group. Preferably, the organo-metallic oligomer comprising at least one metal-containing pendant group comprises at least one (meth) acrylate monomer, and more preferably at least one metal-containing (meth) acrylate monomer as polymerized units. Even more preferably, the organo-metallic oligomer comprising at least one metal-containing pendant group comprises at least one monomer of formula (2) as polymerized units:

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 식에서,In this formula,

R1은 H 또는 CH3이고;R 1 is H or CH 3 ;

M은 3족 내지 14족 금속이고;M is a Group 3 to Group 14 metal;

L은 리간드이고;L is a ligand;

n은 리간드의 수로서 1 내지 4를 나타낸다.n represents 1 to 4 as the number of ligands.

바람직하게는, M은 4, 5, 6 및 13족, 및 더욱 바람직하게는 4, 5 및 6족으로부터 선택되는 금속이다. M이 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 텅스텐, 탄탈룸, 몰리브덴 및 알루미늄, 및 더욱 바람직하게는 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 텅스텐, 탄탈룸 및 몰리브덴, 더욱더 바람직하게는 지르코늄, 하프늄, 텅스텐 및 탄탈룸인 것이 바람직하다.Preferably, M is a metal selected from Groups 4, 5, 6 and 13, and more preferably Groups 4, 5, and 6. M is preferably titanium, zirconium, hafnium, tungsten, tantalum, molybdenum and aluminum, and more preferably titanium, zirconium, hafnium, tungsten, tantalum and molybdenum, still more preferably zirconium, hafnium, tungsten and tantalum.

화학식 (2)에서 리간드, L은 임의의 적합한 리간드일 수 있으나, 단 이 리간드는 경화 단계동안 절단되어 하드마스크를 함유하는 금속 옥사이드를 형성할 수 있어야 한다. 바람직하게는, 리간드는 금속에 결합되거나, 배위되거나, 다르게는 그와 상호작용하는 산소 또는 환 원자를 포함한다. 예시적인 리간드 부류는 하나 이상의 다음 그룹을 포함하는 것이다: 알콜, 티올, 케톤, 티온 및 이민, 및 바람직하게는 알콜, 티올, 케톤, 및 티온. 바람직하게는, L은 C1-6알콕시, 베타-디케토네이트, 베타-하이드록시케토네이트, 베타-케토에스테르, 베타-디케트이미네이트, 아미디네이트, 구아니디네이트, 및 베타-하이드록시이민의 하나 이상으로부터 선택된다. L이 C1-6알콕시, 베타-디케토네이트, 베타-하이드록시케톤, 및 베타-케토에스테르의 하나 이상으로부터 선택되는 것이 더욱 바람직하고, 더욱더 바람직하게는 L은 C1-6알콕시로부터 선택된다. 리간드의 수는 화학식 (2)에서 "n"으로 표시되며, 1-4, 바람직하게는 2-4, 및 더욱 바람직하게는 3-4의 정수이다. 바람직한 화학식 (2)의 모노머는 Zr(C1-4알콕시)3 아크릴레이트, Zr(C1-4알콕시)3 메타크릴레이트, Hf(C1-4알콕시)3 아크릴레이트, Hf(C1-4알콕시)3 메타크릴레이트, Ti(C1-4알콕시)3 아크릴레이트, Ti(C1-4알콕시)3 메타크릴레이트, Ta(C1-4알콕시)4 아크릴레이트, Ta(C1-4알콕시)4 메타크릴레이트, Mo(C1-4알콕시)4 아크릴레이트, Mo(C1-4알콕시)4 메타크릴레이트, W(C1-4알콕시)4 아크릴레이트, 및 W(C1-4알콕시)4 메타크릴레이트이다. 화학식 (2)의 유기-금속 화합물은 다양한 방법으로, 예컨대 금속 테트라알콕사이드를 아크릴 또는 메타크릴산과 적합한 용매, 예컨대 아세톤중에서 반응시켜 제조할 수 있다.The ligand in formula (2), L may be any suitable ligand, but the ligand must be capable of being cleaved during the curing step to form a metal oxide containing the hard mask. Preferably, the ligand comprises an oxygen or ring atom that is bonded to, coordinated to, or otherwise interacts with the metal. Exemplary ligand classes include one or more of the following groups: alcohols, thiols, ketones, thiones and imines, and preferably alcohols, thiols, ketones, and thiones. Preferably, L is selected from the group consisting of C 1-6 alkoxy, beta-diketonate, beta-hydroxyketonate, beta-ketoester, beta-diketonate, amidinate, guanidinate, ≪ / RTI > More preferably, L is selected from one or more of C 1-6 alkoxy, beta-diketonate, beta-hydroxy ketone, and beta-keto ester, and even more preferably L is selected from C 1-6 alkoxy . The number of ligands is represented by "n" in the formula (2) and is an integer of 1-4, preferably 2-4, and more preferably 3-4. Preferred monomers of formula (2) Zr (C 1-4 alkoxy) 3 acrylate, Zr (C 1-4 alkoxy) 3 methacrylate, Hf (C 1-4 alkoxy) 3 acrylate, Hf (C 1- 4 alkoxy) 3 methacrylate, Ti (C 1-4 alkoxy) 3 acrylate, Ti (C 1-4 alkoxy) 3 methacrylate, Ta (C 1-4 alkoxy) 4 acrylate, Ta (C 1- 4 alkoxy) 4 methacrylate, Mo (C 1-4 alkoxy) 4 acrylate, Mo (C 1-4 alkoxy) 4 methacrylate, W (C 1-4 alkoxy) 4 acrylate, and W (C 1 -4 alkoxy) 4 methacrylate. The organo-metallic compound of formula (2) can be prepared in a variety of ways, for example by reacting a metal tetraalkoxide with acrylic or methacrylic acid in a suitable solvent such as acetone.

하나 이상의 금속-함유 펜던트기를 포함하는 유기-금속 올리고머는 단일 모노머 (호모폴리머)의 중합 단위 또는 2 이상의 모노머(코폴리머)의 중합 단위로 구성될 수 있다. 적합한 코폴리머는 금속-함유 펜던트기를 포함하는 하나 이상의 모노머를 하나 이상의 다른 모노머와 중합하여 통상적인 방법으로 제조될 수 있으며, 상기 다른 모노머는 미국 특허 출원 제13/624,946호에 기재된 바와 같이, 임의로 금속-함유 펜던트기를 포함할 수 있다. 적합한 에틸렌성 불포화 모노머는 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머, 아릴 (메트)아크릴레이트 모노머, 하이드록시알킬 (메트)아크릴레이트 모노머, 알케닐 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산, 및 비닐 방향족 모노머, 예컨대 스티렌 및 치환된 스티렌 모노머를 제한없이 포함한다. 바람직하게는, 에틸렌성 불포화 모노머는 C1-12알킬 (메트)아크릴레이트 모노머 및 하이드록시(C1-12)알킬 (메트)아크릴레이트 모노머, 및 더욱 바람직하게는 C1-12알킬 (메트)아크릴레이트 모노머 및 하이드록시(C2-6)알킬 (메트)아크릴레이트 모노머로부터 선택된다. 이 코폴리머는 랜덤, 교호 또는 블록 코폴리머일 수 있다. 이들 유기-금속 올리고머는 중합 단위로서 금속-함유 펜던트기를 포함하는 모노머, 예컨대 금속-함유 (메트)아크릴레이트 모노머 외에, 1, 2, 3, 4개 또는 그 이상의 에틸렌성 불포화 모노머로 구성될 수 있다.Organo-metallic oligomers comprising one or more metal-containing pendant groups may be composed of polymerized units of a single monomer (homopolymer) or polymerized units of two or more monomers (copolymer). Suitable copolymers can be prepared in conventional manner by polymerizing one or more monomers comprising a metal-containing pendant group with one or more other monomers and the other monomers can be prepared by reacting a metal - containing pendant groups. Suitable ethylenically unsaturated monomers include alkyl (meth) acrylate monomers, aryl (meth) acrylate monomers, hydroxyalkyl (meth) acrylate monomers, alkenyl Such as, without limitation, styrene and substituted styrene monomers. Preferably, the ethylenically unsaturated monomer is a C 1-12 alkyl (meth) acrylate monomer and a hydroxy (C 1-12 ) alkyl (meth) acrylate monomer, and more preferably a C 1-12 alkyl Acrylate monomers and hydroxy (C 2-6 ) alkyl (meth) acrylate monomers. The copolymers may be random, alternating or block copolymers. These organic-metal oligomers may be composed of 1, 2, 3, 4 or more ethylenically unsaturated monomers besides monomers containing metal-containing pendant groups as polymerized units, such as metal-containing (meth) acrylate monomers .

본 발명의 코팅 조성물에서 매트릭스 전구체 물질로서 사용하기에 적합한 유기금속성 물질의 또다른 부류는 화학식 (3)의 화합물이다:Another class of organometallic materials suitable for use as matrix precursor materials in the coating compositions of the present invention is compounds of formula (3)

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 식에서,In this formula,

R2는 C1-6알킬이고;R 2 is C 1-6 alkyl;

M1은 3족 내지 14족 금속이고;M 1 is a Group 3 to Group 14 metal;

R3은 C2-6알킬렌-X- 또는 C2-6알킬리덴-X-이고;R 3 is C 2-6 alkylene-X- or C 2-6 alkylidene-X-;

각 X는 독립적으로 O 및 S로부터 선택되고;Each X is independently selected from O and S;

z는 1 내지 5의 정수이고;z is an integer from 1 to 5;

L1은 리간드이고;L < 1 > is a ligand;

m은 리간드 수로서 1 내지 4의 정수이고;m is the number of ligands and is an integer from 1 to 4;

p는 2 내지 25의 정수이다.p is an integer from 2 to 25;

R2가 C2-6알킬인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 C2-4알킬이다. 바람직하게는, M1은 4, 5, 6 및 13족, 및 더욱 바람직하게는 4, 5 및 6족으로부터 선택되는 금속이다. M1이 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 텅스텐, 탄탈룸, 몰리브덴 및 알루미늄, 및 더욱 바람직하게는 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 텅스텐, 탄탈룸 및 몰리브덴, 더욱더 바람직하게는 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 텅스텐 및 탄탈룸인 것이 바람직하다. X는 바람직하게는 O이다. R3가 C2-4알킬렌-X- 및 C2-4알킬리덴-X-, 및 더욱 바람직하게는 C2-4알킬렌-O- 및 C2-4알킬리덴-O-로부터 선택되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, p는 5-20, 및 더욱 바람직하게는 8-15이다. z가 1-4, 및 더욱 바람직하게는 1-3인 것이 바람직하다.R 2 is preferably C 2-6 alkyl, more preferably C 2-4 alkyl. Preferably, M 1 is a metal selected from Groups 4, 5, 6 and 13, and more preferably Groups 4, 5, and 6. It is preferable that M 1 is titanium, zirconium, hafnium, tungsten, tantalum, molybdenum and aluminum, and more preferably titanium, zirconium, hafnium, tungsten, tantalum and molybdenum, still more preferably titanium, zirconium, hafnium, tungsten and tantalum Do. X is preferably O. R 3 is selected from C 2-4 alkylene-X- and C 2-4 alkylidene-X-, and more preferably C 2-4 alkylene-O- and C 2-4 alkylidene-O- . Preferably, p is 5-20, and more preferably 8-15. z is preferably from 1 to 4, and more preferably from 1 to 3.

식 (3)의 리간드 L1은, 하드마스크를 함유하는 금속 옥사이드를 형성하는 경화 단계 동안에 절단될 수 있는 리간드라면 어떠한 리간드라도 적합할 수 있다. 바람직하게는, 리간드는 금속에 결합되거나, 배위되거나, 그렇지 않으면 상호작용하는 산소 또는 황 원자를 포함한다. 리간드의 전형적인 분류들은 다음의 그룹을 하나 이상 포함하는 것이다: 알콜, 티올, 케톤, 티온 및 이민, 바람직하게는 알콜, 티올, 케톤 및 티온. 바람직하게는 L1은 하나 이상의 C1-6알콕시, 베타-디케토네이트, 베타-하이드록시케토네이트, 베타-케토에스테르, 베타-디케티미네이트, 아미디네이트, 구아니디네이트 및 베타-하이드록시이민으로부터 선택되는 것이다. L1은 하나 이상의 C1-6알콕시, 베타-디케토네이트, 베타-하이드록시케토네이트 및 베타-케토에스테르로부터 선택되는 것이 더 바람직하고, L1은 베타-디케토네이트, 베타-하이드록시케토네이트 및 베타-케토에스테르로부터 선택되는 것이 보다 더 바람직하다. 리간드의 수는 식 (3)에서 "m"으로 표시되고, 1-4, 바람직하게는 2-4 일 수 있다. L1으로서 바람직한 리간드로는 다음을 포함한다: 벤조일아세토네이트; 펜탄-2,4-디오네이트 (아세토아세테이트); 헥사플루오로아세토아세테이트; 2,2,6,6-테트라메틸헵탄-3,5-디오네이트; 및 에틸-3-옥소부타노에이트 (에틸아세토아세테이트). 식 (3)의 올리고머는 미국 특허출원 제13/624,946호에 기재된 바와 같이, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다.The ligand L < 1 > of formula (3) may be any ligand as long as it is a ligand that can be cleaved during the curing step to form a metal oxide containing a hard mask. Preferably, the ligand comprises an oxygen or sulfur atom that is bonded, coordinated, or otherwise interacts with the metal. Typical classes of ligands are those comprising one or more of the following groups: alcohols, thiols, ketones, thiones and imines, preferably alcohols, thiols, ketones and thiones. Preferably L 1 is selected from the group consisting of one or more of C 1-6 alkoxy, beta-diketonate, beta-hydroxyketonate, beta-keto ester, beta-diketinimide, amidinate, guanidinate and beta -hydro Lt; / RTI > L 1 is one or more C 1-6 alkoxy, beta-diketonates, beta-hydroxy-beta-keto carbonate and - more preferably selected from the keto ester, L 1 is the beta-diketonates, beta-hydroxy-keto Nate and beta-keto esters are more preferred. The number of ligands may be represented by "m" in formula (3) and may be 1-4, preferably 2-4. Preferred ligands as L < 1 > include: benzoyl acetonates; Pentane-2,4-dionate (acetoacetate); Hexafluoroacetoacetate; 2,2,6,6-tetramethylheptane-3,5-dionate; And ethyl-3-oxobutanoate (ethylacetoacetate). The oligomer of formula (3) can be prepared by conventional methods known in the art, as described in U.S. Patent Application No. 13 / 624,946.

여러 가지 비폴리머성 유기금속 물질이 본 발명의 코팅 조성물에서 매트릭스 전구체 물질로 사용될 수 있고, 이러한 화합물은 사용된 조건 하에서 필름을 형성할 수 있다. 적합한 비폴리머성 유기금속 물질은 호모렙틱(homoleptic) 또는 헤테로렙틱(heteroleptic)(즉, 다른 리간드를 함유함)일 수 있고, 금속 케토네이트, 금속 케티미네이트, 금속 아미디네이트 등을 제한 없이 포함할 수 있다. 예시적인 비폴리머성 유기-금속 화합물은 다음을 포함하나, 이에 제한되지 않는다: 하프늄 2,4-펜탄디오네이트; 하프늄 디-n-부톡사이드 (비스-2,4-펜탄디오네이트); 하프늄 테트라메틸헵탄디오네이트; 하프늄 트리플루오로펜탄디오네이트; 티타늄 알릴아세토아세토네이트 트리스-이소-프로폭사이드; 티타늄 디-n-부톡사이드 (비스-2,4-펜탄디오네이트); 티타늄 디-이소-프로폭사이드 (비스-2,4-펜탄디오네이트); 티타늄 디-이소-프로폭사이드 (비스-테트라메틸헵탄디오네이트); 탄탈룸 (V) 테트라에톡사이드 2,4-펜탄디오네이트; 지르코늄 디-n-부톡사이드 (비스-2,4-펜탄디오네이트; 지르코늄 디-이소-프로폭사이드 (비스-2,4-펜탄디오네이트); 지르코늄 디메타크릴레이트 디-n-부톡사이드; 지르코늄 테트라메타크릴레이트; 지르코늄 헥사플루오로펜탄디오네이트; 지르코늄 테트라-2,4-펜탄디오네이트; 지르코늄 2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트; 및 지르코늄 트리플루오로펜탄디오네이트. 이러한 비폴리머성 유기금속 물질은 일반적으로 상업적으로 구입되거나 여러 가지 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다. A variety of non-polymeric organometallic materials can be used as the matrix precursor material in the coating compositions of the present invention, and such compounds can form films under the conditions used. Suitable non-polymeric organometallic materials can be homoleptic or heteroleptic (i.e., contain other ligands) and include, without limitation, metal ketonates, metal ketiminates, metal amidinates, and the like. can do. Exemplary non-polymeric organo-metallic compounds include, but are not limited to, hafnium 2,4-pentanedionate; Hafnium di-n-butoxide (bis-2,4-pentanedionate); Hafnium tetramethyl heptanedionate; Hafnium trifluoropentanedionate; Titanium allyl acetoacetonate tris-iso-propoxide; Titanium di-n-butoxide (bis-2,4-pentanedionate); Titanium di-iso-propoxide (bis-2,4-pentanedionate); Titanium di-iso-propoxide (bis-tetramethylheptanedionate); Tantalum (V) tetraethoxide 2,4-pentanedionate; Zirconium di-n-butoxide (bis-2,4-pentanedionate; zirconium di-iso-propoxide (bis-2,4-pentanedionate); zirconium dimethacrylate di-n-butoxide; Zirconium hexafluoropentanedionate, zirconium tetra-2,4-pentanedionate, zirconium 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate, and zirconium trifluoro These non-polymeric organometallic materials are generally commercially available or can be prepared by a variety of known methods.

하나 이상의 유기금속 물질이 본 발명의 코팅 조성물에서 매트릭스 전구체 물질로 사용될 수 있는 것은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 것이다. 유기금속 물질의 조합들이 사용될 때, 그러한 물질들은 99:1 내지 1:99의 중량비, 바람직하게는 90:10 내지 10:90의 중량비와 같이 다양한 양으로 사용될 수 있다. 바람직하게는, 유기금속 물질의 조합은 사용되지 않는다.It will be apparent to one of ordinary skill in the art that one or more organometallic materials can be used as the matrix precursor material in the coating compositions of the present invention. When combinations of organometallic materials are used, such materials can be used in various amounts, such as a weight ratio of 99: 1 to 1:99, preferably 90:10 to 10:90. Preferably, a combination of organometallic materials is not used.

여러 가지의 옥시메탈 전구체 물질은 본 발명의 코팅 조성물에서 적합하게 사용될 수 있는데, 그러한 옥시메탈 전구체 물질은 필름을 형성할 수 있고, 경화될 수 있고, 20 내지 40 erg/cm2의 (정적) 표면 에너지를 가지며, 사용되는 유기 용매에 용해될 수 있다. 바람직하게는, 옥시메탈 전구체 물질은 20 내지 35 erg/cm2 범위의 (정적) 표면 에너지를 가지며, 보다 바람직하게는 20 내지 30 erg/cm2이다. 본원발명의 옥시메탈 전구체 물질은 매트릭스 전구체 물질과는 다르다.Various oxy-metal precursor material may be suitably used in the coating compositions of the present invention, such oxy-metal precursor material may form a film, and may be cured for 20 to 40 (static) in erg / cm 2 surface Energy, and can be dissolved in the organic solvent used. Preferably, the oxymetal precursor material has a (static) surface energy in the range of 20 to 35 erg / cm 2 , more preferably 20 to 30 erg / cm 2 . The oxymetal precursor material of the present invention is different from the matrix precursor material.

적합한 옥시메탈 전구체 물질은 3족 내지 14족에서 선택되는 금속을 포함하고 적어도 하나의 낮은 표면 에너지 리간드, 즉 비교적 소수성인 리간드를 갖는다. 바람직하게는, 옥시메탈 전구체 물질은 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 텅스텐, 탄탈룸, 몰리브덴 및 알루미늄으로부터 선택되는 금속을 포함한다. 낮은 표면 에너지 리간드는 옥시메탈 전구체 물질에서 사용되는 다른 리간드나 매트릭스 전구체 물질에 비해 보다 지방이 많은(fatty) (또는 하이드로카빌) 특성이 있다. 분지형 또는 고리형 알킬 부분은 상대적으로 그에 대응하는 선형 알킬 부분에 비해 비교적으로 보다 소수성이고, 분지형 또는 고리형의 자연의 부분을 증가시키는 것은 리간드의 표면 에너지를 낮추고, 그 결과 옥시메탈 전구체 물질의 표면 에너지를 낮추는 것으로 여겨진다. 비슷하게, 증가하는 탄소 사슬 길이의 알킬 및 아릴 부분 또한 리간드의 표면 에너지를 낮춘다. 본 발명의 낮은 표면 에너지 리간드는 하나 이상의 C4-20하이드로카빌 부분을 포함한다. 적합한 하이드로카빌 부분은 지방족 하이드로카빌 부분 및 방향족 하이드로카빌 부분을 포함한다. 하이드로카빌 부분은 선택적으로 불소로 치환될 수 있는데, 하이드로카빌 부분 내의 하나 이상의 수소가 대응되는 수의 불소로 교체된다. 바람직한 하이드로카빌 부분은 C4-20알킬 및 C6-20아릴이고, 각각 선택적으로 불소로 치환될 수 있다. C4-20하이드로카빌 부분은 선형, 분지형 또는 고리형일 수 있다. C6-20아릴 부분은 벤질, 페네틸, 톨릴, 크실릴, 에틸페닐, 스티릴 등과 같은 C6-20아르알킬 부분 및 C6-20알크아릴 부분을 포함한다. 낮은 표면 에너지 리간드가 C4-6알킬 부분을 포함할 때, 그러한 알킬 부분은 바람직하게는 분지형 또는 고리형이다. 바람직하게는, 낮은 표면 에너지 리간드는 하나 이상의 C6-20하이드로카빌 부분을 포함하고, 보다 바람직하게는 하나 이상의 C6-16하이드로카빌 부분을 포함하며, 보다 더 바람직하게는 하나 이상의 C8-16하이드로카빌 부분을 포함하고, 훨씬 더 바람직하게는 하나 이상의 C10-16하이드로카빌 부분을 포함한다. 본 발명의 옥시메탈 전구체 물질에서 낮은 표면 에너지 리간드를 형성하는데 사용되는 바람직한 화합물은 C4-20하이드로카빌 부분을 갖는 알콜 및 C4-20하이드로카빌 부분을 갖는 카복실산이다. 카복실산 함유-화합물이 낮은 표면 에너지 리간드를 형성하기 위해 사용될 때, 카복실산 함유-화합물이 단일 카복실산 기능성을 갖는 것이 바람직하다. 복수의 카복실산 기능성을 갖는 화합물은 본 발명의 코팅 조성물에 적합하지 않은 겔을 형성하는 경향이 있다. Suitable oxymetal precursor materials include metals selected from Group 3 to Group 14 and have at least one low surface energy ligand, i. E., A relatively hydrophobic ligand. Preferably, the oxymetal precursor material comprises a metal selected from titanium, zirconium, hafnium, tungsten, tantalum, molybdenum and aluminum. Low surface energy ligands are more fatty (or hydrocarbyl) than other ligand or matrix precursor materials used in oxymetal precursor materials. The branched or cyclic alkyl moieties are relatively more hydrophobic relative to their corresponding linear alkyl moieties, and increasing the natural or branched portion of the cyclic or lower alkyl moiety will lower the surface energy of the ligand and consequently the oxymetal precursor material To reduce the surface energy of the substrate. Similarly, the alkyl and aryl moieties of increasing carbon chain lengths also lower the surface energy of the ligand. The low surface energy ligands of the present invention comprise at least one C 4-20 hydrocarbyl moiety. Suitable hydrocarbyl moieties include aliphatic hydrocarbyl moieties and aromatic hydrocarbyl moieties. The hydrocarbyl moiety may be optionally substituted with fluorine, wherein one or more hydrogens in the hydrocarbyl moiety are replaced with the corresponding number of fluorine. Preferred hydrocarbyl moieties are C 4-20 alkyl and C 6-20 aryl, each optionally substituted with fluorine. The C 4-20 hydrocarbyl moiety may be linear, branched or cyclic. The C 6-20 aryl portion comprises a C 6-20 aralkyl and C 6-20 alkaryl partial section, such as benzyl, phenethyl, tolyl, xylyl, ethylphenyl, styryl. When the low surface energy ligand comprises a C 4-6 alkyl moiety, such alkyl moiety is preferably branched or cyclic. Preferably, the low surface energy ligand comprises at least one C 6-20 hydrocarbyl moiety, more preferably at least one C 6 -16 hydrocarbyl moiety, even more preferably at least one C 8-16 Hydrocarbyl moiety, and even more preferably at least one C 10-16 hydrocarbyl moiety. Preferred compounds for use in forming a low surface energy in the ligand oxy metal precursor materials of the present invention is a carboxylic acid with an alcohol and a C 4-20 hydrocarbyl moiety having a C 4-20 hydrocarbyl parts. When the carboxylic acid-containing-compound is used to form a low surface energy ligand, it is preferred that the carboxylic acid-containing compound has a single carboxylic acid functionality. Compounds having multiple carboxylic acid functionality tend to form gels that are not suitable for the coating compositions of the present invention.

본 발명의 코팅 조성물에 사용되는 옥시메탈 전구체 물질은 모노머이거나 올리고머일 수 있으며, 바람직하게는 올리고머이다. 바람직한 옥시메탈 전구체 물질은 일반식 (4)의 물질이다.The oxymetal precursor material used in the coating compositions of the present invention may be monomeric or oligomeric, preferably oligomeric. A preferred oxymetal precursor material is the material of formula (4).

M+m zOz-1L1 x2L2 y2 (4)M + m z O z-1 L 1 x 2 L 2 y2 (4)

상기 식에서, M은 3족 내지 14족의 금속이고; L1은 (C1-C6)알콕시,(C1-C3)카복시알킬 및 (C5-C20)β-디케토네이트로부터 선택되는 것이고; L2는 C4-20하이드로카빌 부분을 포함하는 낮은 표면 에너지 리간드이고; m은 M의 원자가이고; z는 1 내지 50의 정수이고; x2는 0 내지 (m(z)-2(z-1)-1)의 정수이고; y2는 1 내지 (m(z)-2(z-1))의 정수이고; x2+y2=m(z)-2(z-1)이다. 바람직하게는, m=3 또는 4이다. 바람직하게는 z=1 내지 30이고, 보다 바람직하게는 1 내지 25이고, 보다 더 바람직하게는 1 내지 20이고, 보다 더욱더 바람직하게는 3 내지 25이고, 훨씬 더 바람직하게는 3 내지 15이다. 바람직하게는, L2=O-C4-20하이드로카빌 또는 OC(O)-C4-20하이드로카빌이고, 보다 더 바람직하게는 L2=O-C6-20하이드로카빌 또는 OC(O)-C6-20하이드로카빌, 보다 더욱더 바람직하게는 L2=O-C6-16하이드로카빌 또는 OC(O)-C6-16하이드로카빌이다. L2의 (C4-C20)하이드로카빌 부분은 선택적으로 하이드록시기, 카복실산, (C1-C6)알킬 카복실레이트 및 플루오로, 바람직하게는 (C1-C6)알킬 카복실레이트 및 플루오로, 보다 바람직하게는 (C1-C4)알킬 카복실레이트 및 플루오로로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기를 포함한다. 적합한 낮은 표면 에너지 리간드(L2)는 다음을 제한없이 포함한다: 헥사노에이트, 헵타노에이트, 옥타노에이트, 노나노에이트, 데카노에이트, 도데카노에이트, 사이클로헥사노에이트, 벤조에이트, 메틸벤조에이트, 나프타노에이트, 페녹시, 벤질옥시, t-부톡시 및 사이클로헥실옥시. 특정한 적용에서, 충분히 낮은 표면 에너지를 갖는 옥시메탈 전구체 물질을 제공하기 위해 모든 L1 리간드가 L2 리간드로 교체될 필요는 없다. 특정 구체예에서, L2 리간드의 양은 리간드의 총 갯수에 대해 25 내지 100%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 내지 95%, 보다 더 바람직하게는 30 내지 95%, 보다 더욱더 바람직하게는 35 내지 90%이다. L2 리간드의 퍼센트는 식 y2/(x2+y2)x100 에 의해 계산될 수 있는데, x2 및 y2는 각각, L1 및 L2 리간드의 수를 지칭한다.Wherein M is a metal of group 3 to 14; L 1 is selected from (C 1 -C 6 ) alkoxy, (C 1 -C 3 ) carboxyalkyl and (C 5 -C 20 ) β-diketonate; L 2 is a low surface energy ligand comprising a C 4-20 hydrocarbyl moiety; m is the valence of M; z is an integer from 1 to 50; x2 is an integer of 0 to (m (z) -2 (z-1) -1); y2 is an integer of 1 to (m (z) -2 (z-1)); x2 + y2 = m (z) -2 (z-1). Preferably, m = 3 or 4. Preferably z = 1 to 30, more preferably 1 to 25, still more preferably 1 to 20, even more preferably 3 to 25, still more preferably 3 to 15. More preferably L 2 = OC 6-20 hydrocarbyl or OC (O) -C 6 -C 20 hydrocarbyl, more preferably L 2 = OC 4-20 hydrocarbyl or OC (O) 20 hydrocarbyl, even more preferably L 2 = OC 6-16 hydrocarbyl or OC (O) -C 6-16 hydrocarbyl. The (C 4 -C 20 ) hydrocarbyl portion of L 2 is optionally substituted with a hydroxyl group, a carboxylic acid, a (C 1 -C 6 ) alkylcarboxylate and a fluoro, preferably a (C 1 -C 6 ) fluoro, more preferably (C 1 -C 4) comprises one or more substituents selected from the group consisting of alkyl carboxylate and fluoro. Suitable low surface energy ligands (L 2 ) include, without limitation: hexanoate, heptanoate, octanoate, nonanoate, decanoate, dodecanoate, cyclohexanoate, benzoate, methyl Benzoate, naphthanoate, phenoxy, benzyloxy, t-butoxy and cyclohexyloxy. In certain applications, not all L < 1 > ligands need be replaced with L < 2 & gt; ligands in order to provide an oxymetal precursor material with a sufficiently low surface energy. In certain embodiments, the amount of L 2 ligand is preferably 25-100% relative to the total number of ligands, more preferably 25-95%, even more preferably 30-95%, even more preferably 35 To 90%. The percentage of L 2 ligand can be calculated by the formula y 2 / (x 2 + y 2) x 100, where x 2 and y 2 refer to the number of L 1 and L 2 ligands, respectively.

본 발명의 옥시메탈 전구체 물질은 본 기술분야의 다양한 절차에 의해 제조될 수 있으며, 일반적으로 식 M+mXm의 시작 금속 화합물간의 리간드 교환 반응에 의해 제조될 수 있고, 상기 식에서 X는 (C1-C6)알콕시 또는 (C5-C20)β-디케토네이트와 같이 교환될 리간드; 및 HL2 또는 알칼리 또는 K+ -L2와 같은 알칼리토염과 같은 적합한 낮은 표면 에너지 리간드인데, 상기 L2는 전술한 바와 같다. 바람직하게는, 리간드 교환 반응에 사용되는 낮은 표면 에너지 리간드는 식 HL2을 갖는다. 일반적인 절차에서, 시작 금속 화합물은 플라스크 내의 낮은 표면 에너지 리간드 및 적합한 유기 용매와 결합된다. 그 후, 혼합물은 가열되는데, 일반적으로 상온에서 80℃ 또는 그 이상까지, 원하는 리간드 교환이 일어날 수 있는 시간 동안 가열된다. 이 절차에 따라, 시작 금속 화합물 상의 1, 2 또는 3개 모두의 (C1-C6)알콕시 또는 (C5-C20)β-디케토네이트 리간드는 대응되는 수 만큼의 낮은 표면 에너지 리간드와 교환될 수 있다. 교환되는 (C1-C6)알콕시 또는 (C5-C20)β-디케토네이트 리간드의 수는, 더 많은 리간드 교환을 위해 제공되는 시간을 증가시키는 것과 함께, 특정 (C1-C6)알콕시 또는 (C5-C20)β-디케토네이트 리간드의 입체 장해, 사용되는 특정 낮은 표면 에너지 리간드의 입체 장해 및 혼합물이 가열된 시간에 의존된다는 것은 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 자명한 것이다.The oxymetal precursor materials of the present invention may be prepared by various procedures in the art and generally can be prepared by a ligand exchange reaction between the starting metal compounds of the formula M + m X m wherein X is (C 1 -C 6 ) alkoxy or (C 5 -C 20 ) β-diketonate; And HL 2, or an alkaline or K + - inde suitable low surface energy such as a ligand, such as an alkali toyeom L2, wherein L 2 is as defined above. Preferably, the low surface energy ligand used in the ligand exchange reaction has the formula HL 2 . In a general procedure, the starting metal compound is combined with a low surface energy ligand in a flask and a suitable organic solvent. The mixture is then heated, usually at room temperature to 80 DEG C or higher, for a period of time during which the desired ligand exchange can take place. According to this procedure, one, two, or all three (C 1 -C 6 ) alkoxy or (C 5 -C 20 ) β-diketonate ligands on the starting metal compound have a corresponding number of low surface energy ligands Can be exchanged. The number of (C 1 -C 6) alkoxy or (C 5 -C 20) β- diketonates ligand is exchanged, along with increasing the time available for more ligand exchange, a particular (C 1 -C 6 ) alkoxy or (C 5 -C 20) β- diketonates being dependent on the steric hindrance, steric hindrance, and the mixture is heated for a specific time the low surface energy of the ligand ligand used be apparent to one of ordinary skill in the art will be.

본 발명의 코팅 조성물은 또한 하나 이상의 유기 용매를 포함한다. 여러 가지의 유기 용매가 적합하게 사용될 수 있으며, 매트릭스 전구체 물질 및 옥시메탈 전구체 물질은 선택된 용매 또는 용매의 혼합물에 용해된다. 용매는 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소, 알콜, 락톤, 에스테르, 글리콜, 글리콜 에테르 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 예시적인 유기 용매로는 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 알킬나프탈렌, 2-메틸-1-부탄올, 4-메틸-2-펜탄올, 감마-부티로락톤, 에틸 락테이트, 2-하이드록시이소부틸산 메틸 에스테르, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트 및 프로필렌 글리콜 메틸 에테르를, 제한 없이 포함한다. 바람직한 구체예에서, 다수의 제1 용매 및 소수의 제2 용매를 포함하는 용매 시스템이 사용된다. 보다 바람직하게는, 제1 용매는 비교적 낮은 표면 에너지를 갖고, 제2 용매는 제1 용매에 비해 비교적 높은 끓는점을 가지며, 제2 용매는 옥시메탈 전구체 물질의 표면 에너지에 비해 보다 높은 표면 에너지(장력)을 갖는다. 예시적인 제2 용매는 감마-부티로락톤, 감마-발레로락톤, 디프로필렌글리콜 메틸 에테르, 벤질 벤조에이트 등을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 일반적으로, 용매 혼합물이 사용될 때, 제2 용매의 양은 용매 시스템의 총 중량에 대해 0.1 내지 10 wt%로 존재하고, 나머지 중량은 제1 용매에 대한 것이다. 바람직하게는, 유기 용매는 < 10,000 ppm의 물, 보다 바람직하게는 < 5000 ppm의 물, 보다 더 바람직하게는 ≤ 500 ppm의 물을 포함한다. 유기 용매는 자유 카복실산 그룹 또는 설폰산 그룹을 갖지 않는 것이 바람직하다.The coating compositions of the present invention also include one or more organic solvents. Various organic solvents may be suitably used, and the matrix precursor material and the oxymetal precursor material are dissolved in a selected solvent or mixture of solvents. The solvent includes, but is not limited to, aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, alcohols, lactones, esters, glycols, glycol ethers, and mixtures thereof. Exemplary organic solvents include but are not limited to toluene, xylene, mesitylene, alkylnaphthalene, 2-methyl-1-butanol, Acid methyl ester, propylene glycol methyl ether acetate, and propylene glycol methyl ether. In a preferred embodiment, a solvent system comprising a plurality of first solvents and a minority of second solvents is used. More preferably, the first solvent has a relatively low surface energy, the second solvent has a relatively high boiling point as compared to the first solvent, and the second solvent has a higher surface energy than the surface energy of the oxymetal precursor material ). Exemplary second solvents include, but are not limited to, gamma-butyrolactone, gamma-valerolactone, dipropylene glycol methyl ether, benzyl benzoate, and the like. Generally, when a solvent mixture is used, the amount of the second solvent is from 0.1 to 10 wt% based on the total weight of the solvent system and the remaining weight is for the first solvent. Preferably, the organic solvent comprises <10,000 ppm water, more preferably <5000 ppm water, even more preferably ≤ 500 ppm water. The organic solvent preferably does not have a free carboxylic acid group or a sulfonic acid group.

본 발명의 코팅 조성물은 선택적으로 경화 촉매, 항산화제, 염료, 콘트라스트 촉진제, 바인더 폴리머 등의 첨가제를 하나 이상 포함할 수 있다. 적용에 따라, 매트릭스 전구체 물질 및/또는 옥시메탈 전구체 물질의 경화를 돕기 위해 본 발명의 조성물에 하나 이상의 경화 촉매를 첨가하는 것이 바람직할 수 있다. 예시적인 경화 촉매는 열산 발생제(TAG) 및 광산 발생제(PAG)를 포함한다. TAG 및 이의 사용은 기술분야에 널리 알려져 있다. TAG의 예로서 미국에서 King Industries, Norwalk, Connecticut에 의해 NACURETM, CDXTM 및 K-PURETM 의 이름으로 판매되는 것을 포함한다. 광산 발생제(PAG) 및 이의 사용은 기술분야에 널리 알려져 있으며, 이들은 적합한 파장의 빛 또는 전자빔(e-beam)에 노출되어 활성화되어 산을 발생한다. 적합한 PAG는 BASF(루드빅스하펜(Ludwigshafen), 독일)의 IragacureTM과 같은 브랜드와 같은 다양한 출처로부터 구입할 수 있다. 매우 다양한 바인더 폴리머가, 특히 매트릭스 전구체 물질이 유기금속 물질인 경우, 기판 상의 개선된 코팅 품질 또는 레벨링을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 적합한 바인더 폴리머는 미국 특허출원 제13/776,496호에 개시된다.The coating composition of the present invention may optionally comprise one or more additives such as a curing catalyst, an antioxidant, a dye, a contrast promoter, a binder polymer, and the like. Depending on the application, it may be desirable to add one or more curing catalysts to the composition of the present invention to assist in curing the matrix precursor material and / or oxymetal precursor material. Exemplary curing catalysts include a thermal acid generator (TAG) and a photoacid generator (PAG). TAGs and their use are well known in the art. Examples of TAGs include those sold under the names NACURE TM , CDX TM and K-PURE TM by King Industries, Norwalk, Connecticut in the United States. Photoacid generators (PAGs) and their uses are well known in the art, and they are activated by exposure to light or e-beams of the appropriate wavelength to generate acids. Suitable PAGs are available from a variety of sources, such as brands such as Iragacure TM from BASF (Ludwigshafen, Germany). A wide variety of binder polymers may be used to provide improved coating quality or leveling on the substrate, particularly where the matrix precursor material is an organometallic material. Suitable binder polymers are disclosed in U.S. Patent Application No. 13 / 776,496.

본 발명의 코팅 조성물은 매트릭스 전구체 물질, 옥시메탈 전구체 물질, 유기 용매 및 어떠한 임의의 첨가제를 순서에 관계없이 결합시킴으로써 제조될 수 있다. 본원 조성물의 성분의 농도가 넓은 범위에서 변할 수 있다는 것은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 것이다. 바람직하게는, 매트릭스 전구체 물질은 코팅 조성물의 총 중량에 대해 2 내지 20 wt%, 바람직하게는 4 내지 15 wt%, 보다 바람직하게는 6 내지 10 wt%의 양으로 조성물 내에 존재한다. 바람직하게는, 옥시메탈 전구체 물질은 매트릭스 전구체 물질의 고형분 함량과 비교하여, 3 내지 15 wt%, 보다 바람직하게는 5 내지 10 wt%, 보다 더 바람직하게는 5 내지 8 wt%의 양으로 조성물 내에 존재한다. 본 발명의 코팅 조성물 내에서 구성 성분들이 더 많은, 또는 더 적은 양으로 사용될 수 있다는 것은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 것이다. The coating compositions of the present invention may be prepared by sequentially combining a matrix precursor material, an oxymetal precursor material, an organic solvent, and any optional additives. It will be apparent to one of ordinary skill in the art that the concentration of the components of the compositions herein can vary within wide limits. Preferably, the matrix precursor material is present in the composition in an amount of from 2 to 20 wt%, preferably from 4 to 15 wt%, more preferably from 6 to 10 wt%, based on the total weight of the coating composition. Preferably, the oxymetal precursor material is present in the composition in an amount of 3 to 15 wt%, more preferably 5 to 10 wt%, and even more preferably 5 to 8 wt%, relative to the solids content of the matrix precursor material exist. It will be apparent to one of ordinary skill in the art that the components may be used in greater or lesser amounts in the coating compositions of the present invention.

사용에 있어서, 본 발명의 코팅 조성물은 전자 디바이스 기판 상에 위치한다. 본 발명에서는 다음과 같은 매우 다양한 전자 디바이스 기판이 사용될 수 있다: 멀티칩 모듈과 같은 패키징 기판; 플랫 패널 디스플레이 기판; 집적회로 기판; 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하는 발광 다이오드(LED)용 기판; 반도체 웨이퍼; 다결정 실리콘 기판 등. 이러한 기판들은 일반적으로 하나 이상의 실리콘, 폴리실리콘, 실리콘 옥사이드, 실리콘 니트라이드, 실리콘 옥시니트라이드, 실리콘 저마늄, 갈륨 비화물, 알루미늄, 사파이어, 텅스텐, 티타늄, 티타늄-텅스텐, 니켈, 구리, 금, 유리, 유기 또는 무기물질로 코팅된 유리로 구성된다. 적합한 기판은 집적 회로, 광학 센서, 플랫 패널 디스플레이, 집적 광학 회로, 및 LED의 제조에 사용되는 것과 같은 웨이퍼의 형태일 수 있다. 본원 명세서에서, "반도체 웨이퍼"는 "전자 디바이스 기판", "반도체 기판", "반도체 기기" 및 싱글칩 웨이퍼, 멀티플칩 웨이퍼, 다양한 레벨을 위한 패키지 또는 납땜 연결이 요구되는 다른 조립체를 포함하는, 다양한 레벨의 상호접속을 위한 패키지를 포함한다. 특별히 적합한 기판은 OLED를 포함하는 LED를 포함하는 것이다. 그러한 기판은 적합한 사이즈를 가질 수 있다. 보다 작고 큰 직경이 본 발명에 따라 적합하게 채용될 수 있음에도 불구하고, 바람직한 웨이퍼 기판 직경은 200 mm 내지 300 mm이다. 본원 명세서에서, "반도체 기판"은 반도체 기기의 활성화된 부분 또는 작동 가능한 부분을 포함하는 반도체층 또는 구조를 하나 이상으로 갖는 기판을 포함한다. "반도체 기판"은 반도체 물질을 포함하는 어떠한 구성을 의미하는 것으로 정의되며, 반도체 웨이퍼와 같은 벌크 반도체 물질이 단독 또는 다른 물질을 포함하는 조합으로 포함되고, 반도체 물질층이 단독 또는 다른 물질을 포함하는 조합으로 포함되나, 이에 제한되지 않는다. 반도체 기기는 반도체 기판 상에 적어도 하나의 마이크로전자 기기가 있거나, 또는 배치 조립된 것을 지칭한다. 바람직한 기판은 LED용 기판, 보다 바람직하게는 OLED용 기판이다. 플렉서블 디스플레이 기판 및 광발전 기기 기판이 또한 바람직하며, LED용, 보다 바람직하게는 OLED용 플렉서블 디스플레이 기판이 보다 바람직하다.In use, the coating composition of the present invention is located on an electronic device substrate. In the present invention, a wide variety of electronic device substrates may be used, such as: a packaging substrate such as a multi-chip module; Flat panel display substrate; An integrated circuit substrate; A substrate for a light emitting diode (LED) comprising an organic light emitting diode (OLED); A semiconductor wafer; Polycrystalline silicon substrate and the like. Such substrates are typically formed of one or more of silicon, polysilicon, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon germanium, gallium arsenide, aluminum, sapphire, tungsten, titanium, tungsten, nickel, Glass, glass coated with organic or inorganic materials. Suitable substrates may be in the form of wafers such as those used in the manufacture of integrated circuits, optical sensors, flat panel displays, integrated optical circuits, and LEDs. As used herein, the term "semiconductor wafer" is intended to encompass all types of semiconductor devices, including "electronic device substrates "," semiconductor substrates ", "semiconductor devices ", and single chip wafers, And packages for various levels of interconnection. A particularly suitable substrate is one comprising an LED comprising an OLED. Such a substrate may have an appropriate size. Despite the fact that smaller and larger diameters may be suitably employed in accordance with the present invention, the preferred wafer substrate diameter is 200 mm to 300 mm. As used herein, the term "semiconductor substrate" includes a substrate having at least one semiconductor layer or structure comprising an activated or operable portion of a semiconductor device. "Semiconductor substrate" is defined to mean any configuration comprising a semiconductor material, wherein a bulk semiconductor material, such as a semiconductor wafer, is included alone or in a combination comprising other materials, and the semiconductor material layer comprises a single material or other material But are not limited thereto. Semiconductor devices refer to at least one microelectronic device on a semiconductor substrate, or to be assembled and assembled. A preferred substrate is a substrate for an LED, more preferably a substrate for an OLED. Flexible display substrates and photovoltaic devices substrates are also preferred, and flexible display substrates for LEDs, more preferably OLEDs, are preferred.

본 발명의 코팅 조성물은 임의의 적절한 수단. 예컨대 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 닥터 블레이딩, 커튼 코팅, 롤러 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅 등에 의하여 전자 디바이스 기판상에 배치될 수 있다. 스핀 코팅 및 슬롯-다이 코팅이 바람직하다. 전형적인 스핀 코팅 방법에서, 본 발명의 조성물은 500 내지 4000 rpm의 속도로 돌고 있는 기판상에 15 내지 90초간 도포되어 매트릭스 전구체 물질 및 옥시메탈 전구체 물질의 원하는 층을 얻는다. 통상의 기술자는 층들의 총 높이가, 조성물 내 고형분 퍼센트는 물론 스핀 속도를 변경함으로써 조절될 수 있음을 이해할 것이다.The coating compositions of the present invention may be provided by any suitable means. For example, by spin coating, slot-die coating, doctor blading, curtain coating, roller coating, spray coating, dip coating, and the like. Spin coating and slot-die coating are preferred. In a typical spin-coating process, the compositions of the present invention are applied for 15 to 90 seconds on a substrate rotating at a speed of 500-4000 rpm to obtain a desired layer of matrix precursor material and oxymetal precursor material. It will be appreciated by those of ordinary skill in the art that the total height of the layers can be controlled by varying the spin rate as well as the percent solids in the composition.

이론에 결부되는 것은 아니나, 본 발명의 조성물을 침착시키는 동안 및 임의의 후속 용매 제거 단계 동안 옥시메탈 전구체 물질이 형성되는 필름의 표면을 항해 이동(migrate)하는 것으로 믿어진다. 옥시메탈 전구체 물질의 상대적으로 낮은 표면 에너지가 옥시메탈 전구체 물질을 공기 계면(air interface)으로 몰아가는 것을 돕는다고 믿어진다. 그 결과, 매트릭스 전구체 물질의 층 상에 옥시메탈 전구체 물질의 층이 배치된 다층 구조가 얻어진다. 층들 간의 상호혼합(intermixing)이 어느 정도 존재할 수는 있지만, 구조의 상층 부분(top portion)은 옥시메탈 전구체 물질을 주로 포함할 것이며, 반면 하층 부분(bottom portion)은 매트릭스 전구체 물질을 주로 포함할 것이다. 통상의 기술자는 이러한 옥시메탈 전구체 물질의 이동이 실질적으로는 매트릭스 전구체 물질의 경화(curing) 전에 일어나야 함을 이해할 것이다. 경화된 매트릭스 물질 필름의 형성은 실질적으로 옥시메탈 전구체 물질의 이동을 방해한다.Without being bound by theory, it is believed to migrate the surface of the film on which the oxymetal precursor material is formed during deposition of the composition of the present invention and during any subsequent solvent removal step. It is believed that the relatively low surface energy of the oxymetal precursor material helps to drive the oxymetal precursor material to the air interface. As a result, a multi-layer structure is obtained in which a layer of the oxymetal precursor material is disposed on the layer of the matrix precursor material. Although there may be some degree of intermixing between the layers, the top portion of the structure will mainly comprise the oxymetal precursor material, while the bottom portion will mainly comprise the matrix precursor material . It will be appreciated by those of ordinary skill in the art that the migration of such oxymetal precursor materials should occur substantially prior to curing of the matrix precursor material. Formation of the cured matrix material film substantially impedes migration of the oxymetal precursor material.

다층 구조(매트릭스 전구체 물질 층 상의 옥시메탈 전구체 물질 층)를 형성하기 위하여 전자 디바이스 기판상에 본 발명의 코팅 조성물을 침착시키는 동안 또는 그 후에, 상기 구조는 상대적으로 낮은 온도에서 임의로 베이크되어 잔류 용매 및 기타 상대적으로 휘발성인 성분들을 제거한다. 전형적으로 기판은 125℃ 이하의 온도에서, 바람직하게는 60 내지 125℃에서, 더 바람직하게는 90 내지 115℃에서 베이크된다. 베이킹 시간은 전형적으로 10초 내지 10분이며, 바람직하게는 30초 내지 5분이고, 더 바람직하게는 6 내지 180초이다. 기판이 웨이퍼인 경우, 이러한 베이킹 단계는 웨이퍼를 핫 플레이트 상에서 가열함으로써 수행될 수 있다.During or after deposition of the coating composition of the present invention on an electronic device substrate to form a multi-layer structure (a layer of the oxymetal precursor material on the matrix precursor material layer), the structure is optionally baked at a relatively low temperature to form a residual solvent and Eliminates other relatively volatile components. Typically, the substrate is baked at a temperature below 125 占 폚, preferably between 60 and 125 占 폚, more preferably between 90 and 115 占 폚. The baking time is typically 10 seconds to 10 minutes, preferably 30 seconds to 5 minutes, and more preferably 6 to 180 seconds. If the substrate is a wafer, this baking step may be performed by heating the wafer on a hot plate.

용매 제거를 위한 임의의 베이킹 단계에 이어서, 다층 구조가 산소-함유 분위기(예컨대, 공기) 또는 불활성 환경(예컨대 질소 내)에서 경화된다. 경화 단계는 바람직하게는 핫 플레이트-스타일의 장비 상에서 수행되나, 동등한 결과를 얻기 위하여 오븐 경화가 사용될 수도 있다. 전형적으로 이러한 경화는 150℃ 이상의 경화 온도에서, 바람직하게는 150 내지 400℃에서 다층 구조를 가열함으로써 수행된다. 보다 바람직하게, 경화 온도는 200℃ 이상 400℃까지이며, 더욱 바람직하게는 250℃ 이상 400℃까지이고, 더욱 더 바람직하게는 250 내지 400℃이다. 최종 경화 온도의 선택은 주로 원하는 경화 속도에 의존하며, 보다 짧은 경화 시간에는 보다 높은 경화 온도가 요구된다. 본 발명의 옥시메탈 전구체 물질 층이 200℃ 이상의 온도에서 경화되면, 그 결과인 옥시메탈 도메인-함유 필름은 반사방지 코팅 및 포토레지스트의 적용에 통상 사용되는 용매에 의한 스트리핑(제거)에 대하여 저항성을 갖는다. 본 발명의 옥시메탈 전구체 물질이 350℃ 이상의 온도에서 경화되면, 그 결과인 옥시메탈 도메인-함유 필름은 또한, 이미지화된 포토레지스트 층의 현상에 통상 사용되는 알칼리 또는 용매 현상제에 의한 스트리핑에 대해서도 저항성을 갖는다. 전형적으로, 경화 시간은 10초 내지 30분, 바람직하게는 30초 내지 30분, 더 바람직하게는 45초 내지 30분일 수 있다. 경화 단계 동안, 매트릭스 전구체 물질의 적어도 일부분이 경화된 메트릭스 물질을 형성하며, 옥시메탈 전구체 물질의 적어도 일부분이 경화하여 (-M-O-)n 연결(linkage)(여기서, n > 100)을 갖는 옥시메탈 도메인을 함유하는 층을 형성한다. 전형적으로, 경화된 옥시메탈 도메인-함유 필름 내의 금속 함량은 95 몰%까지(또는 그 이상)일 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 95 몰%일 수 있다. 통상의 기술자는 경화된 옥시메탈 물질 층이, 옥시-메탈 도메인 이외에 다른 도메인들, 예컨대 금속 질화물 도메인을 함유할 수 있으며, 또한 임의로 탄소를, 예컨대 5 몰% 탄소까지의 양으로 함유할 수 있음을 이해할 것이다.Following the optional baking step for solvent removal, the multilayer structure is cured in an oxygen-containing atmosphere (e.g., air) or an inert environment (e.g., in nitrogen). The curing step is preferably performed on hot plate-style equipment, but oven curing may be used to obtain equivalent results. Typically, such curing is carried out by heating the multilayer structure at a curing temperature of 150 ° C or higher, preferably 150 to 400 ° C. More preferably, the curing temperature is from 200 ° C to 400 ° C, more preferably from 250 ° C to 400 ° C, even more preferably from 250 ° C to 400 ° C. The choice of the final cure temperature depends primarily on the desired cure rate and a shorter cure time requires a higher cure temperature. When the oxymetal precursor material layer of the present invention is cured at a temperature of 200 ° C or higher, the resulting oxymetal domain-containing film is resistant to stripping (removal) by solvents commonly used in antireflective coatings and photoresist applications . When the oxymetal precursor material of the present invention is cured at a temperature of 350 DEG C or higher, the resulting oxymetal domain-containing film is also resistant to stripping by alkaline or solvent developers commonly used in the development of imaged photoresist layers Respectively. Typically, the curing time may be 10 seconds to 30 minutes, preferably 30 seconds to 30 minutes, more preferably 45 seconds to 30 minutes. During the curing step at least a portion of the matrix precursor material forms a cured matrix material and at least a portion of the oximetallic precursor material is cured to form oxymetal with a (-MO-) n linkage (where n > 100) To form a layer containing the domain. Typically, the metal content in the cured oxymetal-containing film may be up to 95 mole percent (or more), and preferably 50 to 95 mole percent. It will be appreciated by those of skill in the art that the cured oxymetal material layer may contain other domains besides the oxy-metal domain, such as a metal nitride domain, and may optionally also contain carbon in an amount up to, for example, 5 mole% I will understand.

용매의 빠른 발산(evolution) 및 부산물의 경화가 필름의 질을 방해하도록 허용되지는 않는 방식으로 최종 경화 단계가 수행된다면, 초기 베이킹 단계는 필요치 않을 수도 있다. 예를 들어, 상대적으로 낮은 온도에서 시작하여 점진적으로 250 내지 400℃의 범위까지 증가시키는 램프식 베이킹(ramped bake)은 허용가능한 결과를 줄 수 있다. 일부 경우에 있어서는, 250℃ 미만의 낮은 베이킹 온도의 제1단계 및 바람직하게는 250 내지 400℃ 사이의 높은 베이킹 온도의 제2단계를 갖는 2단계 경화 공정을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 2단계 경화 공정은 사전에 존재하는 기판 표면 지형(topography)의 균일한 충전(filling) 및 평탄화를 촉진시킨다.An initial baking step may not be necessary if the final curing step is performed in such a way that rapid evolution of the solvent and curing of the by-products are not allowed to interfere with the quality of the film. For example, a ramped bake starting at a relatively low temperature and gradually increasing to a range of 250 to 400 ° C may give acceptable results. In some cases it may be desirable to have a two stage curing process with a first stage of a lower baking temperature of less than 250 ° C and a second stage of a higher baking temperature of preferably between 250 and 400 ° C. The two-step curing process promotes the uniform filling and planarization of pre-existing substrate surface topography.

이론에 결부되는 것은 아니나, 옥시메탈 전구체 물질을 옥시메탈 도메인-함유 필름으로 전환시키는 것에는, 코팅 내에 함유되고/되거나 침착(캐스팅) 및 경화 공정 동안에 주위 분위기로부터 흡착된 수분에 의한 가수분해가 관여한다고 믿어진다. 따라서, 옥시메탈 전구체 물질을 옥시메탈 도메인-함유 필름으로 완전하게 전환시키는 것을 촉진하기 위하여, 바람직하게는 경화 공정이 공기 중에서 또는 수분이 존재하는 분위기 중에서 실시된다. 그러나, 폴리머성 매트릭스 전구체 물질이 사용되는 경우에는, 폴리머성 물질의 분해(degradation) 가능성을 줄이기 위하여, N2와 같은 불활성 분위기 하에서 매트릭스 전구체 물질을 경화시키는 것이 바람직하다. 자외선 조사선, 바람직하게는 약 200 내지 400nm의 파장 범위 내의 조사선에 코팅을 노출시키는 것 또한 경화 공정에 도움이 될 수 있다. 노광 공정은 별개로, 또는 열경화 공정과 조합되어 적용될 수 있다.Without being bound by theory, it is believed that the conversion of the oxymetal precursor material to an oxymetal-containing film involves hydrolysis by moisture adsorbed from the ambient atmosphere contained within the coating and / or during deposition (casting) and curing processes . Thus, in order to facilitate the complete conversion of the oxymetal precursor material to the oxymetal-containing film, the curing process is preferably carried out in air or in an atmosphere in which moisture is present. However, when a polymeric matrix precursor material is used, it is desirable to cure the matrix precursor material under an inert atmosphere, such as N 2 , to reduce the possibility of degradation of the polymeric material. Exposure of the coating to ultraviolet radiation, preferably radiation within a wavelength range of about 200 to 400 nm, may also aid the curing process. The exposure process may be applied separately or in combination with a thermal curing process.

임의로, 본 발명의 코팅 조성물의 두번째 층이 경화된 옥시메탈 물질 층 상에 배치될 수 있으며, 상기한 바와 같이 처리될 수 있다. 그 결과, 경화된 매트릭스 물질-옥시메탈 물질-매트릭스 물질-옥시메탈 물질의 교대 층 구조를 갖는 경화된 구조가 얻어진다. 이 공정은, 그러한 교대 층의 스택(stack)을 구축하기 위하여 임의의 회수만큼 반복될 수 있다.Optionally, a second layer of the coating composition of the present invention may be disposed on the cured oxymetallic material layer and treated as described above. As a result, a cured structure having an alternating layer structure of a cured matrix material-oxymetal material-matrix material-oxymetal material is obtained. This process can be repeated any number of times to build up a stack of such alternating layers.

특정 적용에 따라, 본 발명의 경화된 옥시메탈 물질 층은 패턴화와 같은 추가의 처리 단계를 거칠 수 있다. 이러한 추가 처리 단계는, 옥시메탈 물질 층의 표면에 포토레지스트 및 반사방지 코팅과 같은 하나 이상의 유기 물질들의 적용을 필요로 할 수 있다. 경화된 옥시메탈 물질 층은 전형적으로, 후속 적용되는 유기층과는 매우 상이한 표면 에너지를 가진다. 이러한 표면 에너지의 불합치(mismatch)는 옥시메탈 물질 층과 후속 적용된 유기층 사이에 열악한 접착을 야기한다. 후속 적용된 포토레지스트 층의 경우, 표면 에너지에 있어서 이러한 불합치는 심각한 패턴 붕괴로 이어진다. 본 발명의 옥시메탈 물질 필름의 표면이 후속 적용된 유기층과 더욱 양립가능(compatible)하게 만들기 위해서, 그 표면은 임의로, 적절한 표면 처리제로 처리될 수 있다.Depending on the particular application, the cured oxymetal material layer of the present invention may undergo additional processing steps such as patterning. This additional processing step may require the application of one or more organic materials such as photoresist and antireflective coatings to the surface of the oxymetal material layer. The cured oxymetal material layer typically has a very different surface energy than the subsequent applied organic layer. This mismatch of surface energy causes poor adhesion between the oxymetal material layer and the subsequent applied organic layer. In the case of a subsequently applied photoresist layer, this inconsistency in surface energy leads to severe pattern collapse. In order to make the surface of the oxymetal material film of the present invention more compatible with the subsequently applied organic layer, the surface may optionally be treated with a suitable surface treatment agent.

경화된 옥시메탈 물질 필름의 표면을 처리하는 데에 유용한 표면 처리 조성물은 미국 특허출원 제13/745,752호에 개시되어 있으며, 이는 유기 용매 및 표면 처리제를 포함하고, 여기서 표면 처리제는 하나 이상의 표면 처리 부분을 포함한다. 임의로, 이 표면 처리 조성물은 하나 이상의 첨가제, 예컨대 열산 발생제, 광산 발생제, 산화 방지제, 염료, 콘트라스트제(contrast agent) 등을 추가로 포함할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소, 알콜, 락톤, 에스테르, 글리콜, 글리콜 에테르 및 이들의 조합과 같은 다양한 유기 용매가 적절히 사용될 수 있다. 예시적인 유기 용매에는, 제한 없이, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 알킬나프탈렌, 2-메틸-1-부탄올, 4-메틸-2-펜탄올, 감마-부티로락톤, 에틸 락테이트, 2-하이드록시이소부티르산 메틸 에스테르, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트 및 프로필렌 글리콜 메틸 에테르가 포함된다. 적절한 용매는 표면 처리제보다 상대적으로 높은 증기압을 가지며, 따라서 표면 처리제는 남겨둔 채로 용매가 필름의 표면으로부터 제거될 수 있다. 유기 용매는 유리 카복시산기 또는 설폰산기를 갖지 않는 것이 바람직하다. 다양한 표면 처리제가 표면 처리 조성물에 사용될 수 있고, 이는 폴리머성이거나 비-폴리머성일 수 있으며, 하나 이상의 표면 처리 부분을 포함한다. 예시적인 표면 처리 부분에는 하이드록시(-OH), 티올(-SH), 카복실(-CO2H), 베타디케토(-C(O)-CH2-C(O)-), 보호된 카복실, 및 보호된 하이드록시기가 포함된다. 아미노기도 작용할 것이지만, 바람직하게는 표면 처리제가 아미노기를, 더 바람직하게는 질소를 함유하지 않는데, 이는 그러한 기들이 화학 증폭된 포토레지스트와 같이 후속 적용되는 코팅의 기능에 좋지 않은 영향을 끼칠 수 있기 때문이다. 보호된 카복실기 및 보호된 하이드록시기는 특정 조건하에서 분해되어 각각 카복실기 및 하이드록시기를 만들 수 있는 임의의 기들이다. 그러한 보호된 카복실기 및 보호된 하이드록시기는 이 기술분야에 잘 알려져 있다. 표면 처리제가 하나 이상의 보호된 하이드록시기를 포함하는 경우에는, 표면 처리 조성물에 열산 발생제(TAG) 또는 광산 발생제(PAG)가 사용되는 것이 바람직하다.A surface treatment composition useful for treating the surface of a cured oxy metal material film is disclosed in U.S. Patent Application No. 13 / 745,752, which includes an organic solvent and a surface treatment agent, wherein the surface treatment agent comprises one or more surface treatment portions . Optionally, the surface treatment composition may further comprise at least one additive such as a thermal acid generator, photoacid generator, antioxidant, dye, contrast agent, and the like. Various organic solvents such as, but not limited to, aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, alcohols, lactones, esters, glycols, glycol ethers, and combinations thereof may suitably be used. Exemplary organic solvents include, but are not limited to, toluene, xylene, mesitylene, alkylnaphthalene, 2-methyl-1-butanol, 4-methyl-2-pentanol, gamma-butyrolactone, ethyl lactate, Isobutyrate methyl ester, propylene glycol methyl ether acetate, and propylene glycol methyl ether. A suitable solvent has a relatively higher vapor pressure than the surface treatment agent, so that the solvent can be removed from the surface of the film while leaving the surface treatment agent. It is preferable that the organic solvent does not have a free carboxylic acid group or a sulfonic acid group. A variety of surface treatment agents may be used in the surface treatment composition, which may be polymeric or non-polymeric, and include one or more surface treatment moieties. Exemplary surface treatment moieties include but are not limited to hydroxy (-OH), thiol (-SH), carboxyl (-CO 2 H), betadiceto (-C (O) -CH 2 -C (O) , And protected hydroxy groups. Although amino groups will also work, preferably the surface treatment agent does not contain an amino group, more preferably nitrogen, since such groups can adversely affect the function of the subsequently applied coating, such as chemically amplified photoresist to be. Protected carboxyl groups and protected hydroxy groups are any groups that can be cleaved under certain conditions to form carboxyl and hydroxy groups, respectively. Such protected carboxyl groups and protected hydroxy groups are well known in the art. When the surface treatment agent contains at least one protected hydroxy group, it is preferable that a thermal acid generator (TAG) or a photo acid generator (PAG) is used in the surface treatment composition.

표면 에너지는 측정하기가 종종 어렵기 때문에, 수 접촉각(water contact angle)과 같은 대리 측정(surrogate measurement)이 전형적으로 사용된다. 수 접촉각의 결정은 잘 알려져 있으며, 바람직한 방법은 탈이온수(DI 수) 및 2.5μL 액적 크기를 사용하는 Kruss drop shape analyzer Model 100을 사용한다. 경화된 옥시메탈 물질 층은 전형적으로 50°이하, 예컨대 35 내지 45°의 수 접촉각을 갖는다. 표면 처리 조성물로의 처리 후에, 옥시메탈 물질 필름 표면은 후속 적용되는 유기층과 실질적으로 합치(match)되는 표면 에너지를 가진다. 즉, 처리된 하드마스크 층의 표면 에너지가 후속 적용되는 유기층의 표면 에너지의 20% 이내이어야 한다. 옥시메탈 물질 층 위에 적용되는 유기층에 관계된 후속 처리 단계들은, 이러한 표면 처리를 하지 않은 옥시메탈 물질 필름에 비하여 더 적은 결함을 가질 것이다.Since surface energy is often difficult to measure, surrogate measurements such as water contact angle are typically used. Determination of the water contact angle is well known and a preferred method is to use a Kruss drop shape analyzer Model 100 using deionized water (DI water) and a 2.5 μL droplet size. The layer of cured oxymetal material typically has a water contact angle of 50 DEG or less, e.g. 35 to 45 DEG. After treatment with the surface treatment composition, the oxymetallic material film surface has a surface energy that substantially matches the subsequently applied organic layer. That is, the surface energy of the treated hard mask layer should be within 20% of the surface energy of the subsequently applied organic layer. Subsequent processing steps related to the organic layer applied over the oxymetal material layer will have fewer defects than the oximetal material film without this surface treatment.

본 발명의 경화된 매트릭스 물질 및 옥시메탈 물질은 하드마스크 층, 유전층, 배리어 층 등으로서 적절히 기능할 수 있다. 본 발명에 따라 제조된 바람직한 배리어 층 구조는 실리콘 옥사이드 층의 표면상에 배치된 티타늄 옥사이드 또는 알루미늄 옥사이드 층(옥시메탈 물질 층)을 갖는, 실리콘 옥사이드 매트릭스 물질 층을 포함한다. 이러한 배리어 층 구조는 LED의 제조, 바람직하게는 OLED의 제조에 있어서 산소 배리어로서 사용하기에 특히 적합하다.
The cured matrix material and oxymetal material of the present invention may function properly as a hard mask layer, a dielectric layer, a barrier layer, and the like. A preferred barrier layer structure made in accordance with the present invention comprises a layer of silicon oxide matrix material having a titanium oxide or aluminum oxide layer (oxymetal material layer) disposed on the surface of the silicon oxide layer. This barrier layer structure is particularly suitable for use as an oxygen barrier in the manufacture of LEDs, preferably in the manufacture of OLEDs.

실시예 1: 알루목산 물질(Alumoxane Materials)Example 1 Alumoxane Materials &lt; RTI ID = 0.0 &gt;

자석식 교반 막대를 구비하고 컨덴서 및 써모커플과 연결된 250 mL 둥근 바닥 플라스크 내에서, 12.0 g의 알루미늄 트리스-이소프로폭사이드(또는 Al(Oi-Pr)3)를 150.0 g의 에틸 아세테이트와 혼합하였다. 적절히 교반하면서, 써모커플을 통해 제어되는 히팅 맨틀을 사용하여 플라스크 내의 혼합물을 가열하였다. 혼합물을 환류 온도까지 가열하고, 환류 하에 2시간 동안 유지하였다. 이어서 가열을 멈추고, 혼합물이 교반 하에 실온까지 자연스럽게 식도록 하였다. 과량의 에틸 아세테이트 내에서의 이 리간드 교환 반응은 트리스((1-에톡시-1-옥소프로판-2-일)옥시)알루미늄을 제공하였다. 다음으로, 0.90 g의 DI 수와 60.0 g의 에틸 락테이트를 혼합하고, 이 수성 용매 혼합물을 반응기에 약 13분에 걸쳐 교반하며 공급하였다. 반응 혼합물을 이어서 다시 환류까지 가열하고, 환류 하에 2시간 동안 유지하였으며, 그 후 가열을 멈추고, 반응 혼합물이 실온까지 자연스럽게 식도록 하여, 에틸 락테이트로부터 유도된 5개의 리간드를 갖는 알루목산 트라이머(alumoxane trimer)를 제공하였다. 반응 혼합물을 이어서 1.0㎛ 퍼플루오로폴리에틸렌(PFPE) 필터를 통해 여과하여 임의의 불용성 물질들을 제거하고, 다음으로 0.2㎛ PFPE 필터를 통해 여과하였다. 열 오븐 내에서의 중량 손실법(weight loss method)을 사용한 결과, 여과된 용액은 6.2% 고형분을 함유하였음을 알아내었다.In a 250 mL round bottom flask equipped with a magnetic stir bar and connected with a condenser and a thermocouple, 12.0 g of aluminum tris-isopropoxide (or Al (Oi-Pr) 3 ) were mixed with 150.0 g of ethyl acetate. With appropriate stirring, the mixture in the flask was heated using a heating mantle controlled through a thermocouple. The mixture was heated to reflux temperature and held under reflux for 2 hours. The heating was then stopped and the mixture allowed to cool naturally to room temperature with stirring. This ligand exchange reaction in excess of ethyl acetate provided tris ((1-ethoxy-1-oxopropan-2-yl) oxy) aluminum. Next, 0.90 g of DI water and 60.0 g of ethyl lactate were mixed and this aqueous solvent mixture was fed to the reactor over about 13 minutes with stirring. The reaction mixture was then heated to reflux and held under reflux for 2 hours after which the heating was stopped and the reaction mixture was allowed to cool naturally to room temperature to give an alumoxane trimer having five ligands derived from ethyl lactate alumoxane trimer). The reaction mixture was then filtered through a 1.0 mu m perfluoropolyethylene (PFPE) filter to remove any insoluble matter and then filtered through a 0.2 mu PFPE filter. As a result of using the weight loss method in a heat oven, the filtered solution was found to contain 6.2% solids.

중량 손실법Weight loss method

용액 상태의 유기알루미늄 화합물 약 0.1 g을 0점 조정된(tared) 알루미늄 팬에서 칭량하였다. 유기알루미늄 화합물을 형성하기 위하여 사용된 용매(에틸 락테이트) 약 0.5 g을 알루미늄 팬에 가하여 테스트 용액을 희석하고 알루미늄 팬을 보다 편평하게 덮도록 하였다. 알루미늄 팬을 약 110℃의 열 오븐 내에서 15분간 가열하였다. 알루미늄 팬을 실온까지 식힌 후, 건조된 고체 필름이 들어 있는 알루미늄 팬의 무게를 결정하고, 퍼센트 고형분 함량을 계산하였다.
Approximately 0.1 g of the organoaluminum compound in solution state was weighed in a 0-point tared aluminum pan. About 0.5 g of the solvent (ethyl lactate) used to form the organoaluminum compound was added to the aluminum pan to dilute the test solution and cover the aluminum pan more flatly. The aluminum pan was heated in a heat oven at about 110 DEG C for 15 minutes. The aluminum pan was cooled to room temperature, the weight of the aluminum pan containing the dried solid film was determined, and the percent solids content was calculated.

실시예 2Example 2

실시예 1로부터의 알루목산 용액 50.0 g을 100 mL 둥근 바닥 플라스크 내에서 교반하며 칭량하였다. 옥탄산(0.9696 g, 리간드 수 기준으로 약 3 몰 당량)을 플라스크에 가하였다. 자석식 교반 막대에 의해 제공되는 적절한 교반 하에, 60℃에서 3시간 동안 반응을 수행하여 에틸 락테이트로부터 유도된 2개의 리간드 및 옥탄산으로부터 유도된 3개의 리간드를 갖는 알루목산 트라이머를 생성물로 제공하였다. 반응 혼합물은 투명한 상태에서 불투명한(cloudy) 상태로 변하였으며, 이 불투명함(cloudiness)은, 옥타노에이트 리간드를 함유하는 새로운 화합물이 지나치게 극성인 용매인 에틸 락테이트 내에서 그 용해도를 잃기 시작하였음을 나타내는 것이었다.
50.0 g of the alumoxane solution from Example 1 were weighed in a 100 mL round bottom flask with stirring. Octanoic acid (0.9696 g, about 3 molar equivalents based on the number of ligands) was added to the flask. The reaction was carried out at 60 DEG C for 3 hours under appropriate stirring provided by a magnetic stir bar to give the product an alumoxane trimer with two ligands derived from ethyl lactate and three ligands derived from octanoic acid . The reaction mixture turned from a transparent state to a cloudy state and this cloudiness began to lose its solubility in ethyl lactate, a solvent in which the new compound containing an octanoate ligand was an overly polar solvent .

실시예 3Example 3

실시예 2로부터의 용액 1 부를 톨루엔 3 부와 혼합하여 투명 용액을 제공하였다. 이어서, 처리 전에, 용액을 1.0㎛ PFPE 필터를 통해 한번 여과하고, 0.2㎛ PFPE 필터를 통해 3번 여과하였다. 처리는, 여과된 용액을 순(bare) 실리콘 웨이퍼 상에 500 rpm으로 스핀 코팅하고, 그 후 코팅된 필름을 100℃에서 60초간 베이킹하는 것을 포함하였다. 이어서, KRUSS drop shape analyzer (DSA) 100을 사용하여 2.5μL DI 수 액적 크기로 필름의 표면 수 접촉각을 측정하였다. 이 알루목산 필름의 접촉각은 82.6°이었으며, 반면 실시예 1로부터의 알루미늄 물질로부터 제조된 필름은 25.2°의 수 접촉각을 가졌다.
1 part of the solution from Example 2 was mixed with 3 parts of toluene to give a clear solution. Then, before treatment, the solution was filtered once through a 1.0 mu m PFPE filter and filtered three times through a 0.2 mu m PFPE filter. The treatment included spin coating the filtered solution on a bare silicon wafer at 500 rpm and then baking the coated film at 100 占 폚 for 60 seconds. Then, the surface water contact angle of the film was measured with a KRUSS drop shape analyzer (DSA) 100 at a size of 2.5 mu L DI water. The contact angle of the alumoxane film was 82.6 °, whereas the film made from the aluminum material from Example 1 had a water contact angle of 25.2 °.

실시예 4: 티타늄 물질Example 4: Titanium material

자석식 교반 막대가 구비된 100 mL 둥근 바닥 플라스크 내에서 4.365 g의 올리고머성 부틸 티타네이트(4.95 mmoles, 4 티타늄 원자의 평균 사슬 길이로 가정)(Dorf Ketal 사로부터 Tyzor BTP 상표로 입수가능) 및 30.0 g의 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)를 칭량하였다. 혼합물을 교반하여 균일한 용액으로 만든 후, 7.260 g(50.3 mmoles)의 옥탄산을 플라스크에 가하였다. 계속 교반하면서, 반응물 혼합물의 온도를 80℃로 올리고, 80℃에서 2.5시간 동안 유지하였다. 이어서 가열을 멈추고, 반응 혼합물이 자연스럽게 실온까지 식도록 한 후, 용액을 그대로 사용하였다. 실시예 1의 중량 손실법을 행한 결과, 용액은 12.06% 고형분의 올리고머성 옥타노일 티타네이트를 함유하였음을 알아내었다.
4.365 g of oligomeric butyl titanate (assuming an average chain length of 4.95 mmoles, 4 titanium atoms) (available as Tyzor BTP trademark from Dorf Ketal) in a 100 mL round bottom flask equipped with a magnetic stir bar and 30.0 g Of propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) were weighed. The mixture was stirred to give a homogeneous solution, and then 7.260 g (50.3 mmoles) of octanoic acid was added to the flask. With continued stirring, the temperature of the reaction mixture was raised to 80 캜 and held at 80 캜 for 2.5 hours. Subsequently, heating was stopped and the reaction mixture was allowed to cool naturally to room temperature, and the solution was used as it was. As a result of the weight loss method of Example 1, it was found that the solution contained oligomeric octanoyl titanate having a solid content of 12.06%.

실시예 5Example 5

실시예 4에서 얻어진 용액의 샘플(4.453 g)을 2.420 g의 PGMEA와 혼합하여 희석하였다. 이후 희석된 용액을 가공하기 전에 0.2 μm PFPE 필터로 4회 여과하였다. 여과된 샘플을 1500 rpm으로 베어(bare) 실리콘 웨이퍼에 스핀코팅하였다. 스핀 코팅된 필름을 100℃에서 60초 동안 베이킹하였다. 필름의 수 접촉각은 KRUSS 액적형 분석기(DSA) 100을 사용하여 2.5 μL 물방울 크기로 97.9˚인 것으로 확인되었다. 대조용 웨이퍼를 올리고머성 부틸 티타네이트의 필름(TYZOR BTP / PGMEA, 실시예 4의 용액과 유사한 고체 함량을 갖는다)을 스핀 코팅하여 제조한 다음, 본 실시예의 필름과 같은 조건 하에서 대조용 필름을 가공하였다. 대조용 필름의 수 접촉각은 49˚인 것으로 확인되었다.
A sample (4.453 g) of the solution obtained in Example 4 was mixed with 2.420 g of PGMEA and diluted. The diluted solution was then filtered four times with a 0.2 μm PFPE filter before processing. The filtered sample was spin coated onto a bare silicon wafer at 1500 rpm. The spin-coated film was baked at 100 DEG C for 60 seconds. The water contact angle of the film was found to be 97.9 ° with a 2.5 μL droplet size using a KRUSS liquid chromatograph (DSA) 100. The control wafer was prepared by spin-coating a film of oligomeric butyl titanate (TYZOR BTP / PGMEA, having a solids content similar to that of Example 4) and then processing the control film under the same conditions as the film of this example Respectively. The water contact angle of the control film was found to be 49 °.

실시예 6Example 6

코팅 조성물 샘플을 다음과 같이 제조하였다. B-스테이지 폴리페닐렌 매트릭스 전구체 물질의 원액(SiLK™ D 수지, The Dow Chemical Company로부터 입수가능)을 PGMEA로 희석하여 4 wt% 용액을 얻었다. 5.0 g의 매트릭스 전구체 원액을 샘플 A-D 각각에 첨가하였다. 또한, 실시예 4의 옥시메탈 전구체 물질의 다양한 양을 표 1에 나타낸 바와 같이 샘플 B-D 각각에 첨가하였다. 옥시메탈 전구체 물질을 함유하지 않는 샘플 A를 대조용으로 사용하였다. 고체 기준으로, 매트릭스 전구체 물질의 양과 비교한 실시예 4의 옥시메탈 전구체 물질의 상대적 양을 표 1에 기재하였다. 또한, 공용매, 감마-부티로락톤을 표 1에 나타낸 바와 같이 샘플 A-D 각각에 첨가하였다. 각각의 샘플을 0.2 μm PFPE 시린지 필터로 4회 여과한 후, 1500 rpm으로 베어 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하여 60초 동안 100℃에서 베이킹하였다. 이러한 코팅 필름의 수 접촉각을 KRUSS 액적형 분석기 (DSA) 100을 사용하여 2.5 μL DI수 방울 크기로 측정하고, 표 1에 기재하였다.A coating composition sample was prepared as follows. The stock solution of B-stage polyphenylene matrix precursor material (SiLK (TM) D resin, available from The Dow Chemical Company) was diluted with PGMEA to obtain a 4 wt% solution. 5.0 g of the matrix precursor stock solution was added to each of the samples A-D. In addition, various amounts of the oxymetal precursor material of Example 4 were added to each of the samples B-D as shown in Table 1. Sample A containing no oxymetal precursor material was used as a control. The relative amounts of the oxymetal precursor materials of Example 4 compared to the amount of matrix precursor material, on a solid basis, Further, a co-solvent, gamma-butyrolactone, was added to each of the samples A-D as shown in Table 1. Each sample was filtered four times with a 0.2 μm PFPE syringe filter, spin-coated on a bare silicon wafer at 1500 rpm, and baked at 100 ° C. for 60 seconds. The water contact angle of such a coating film was measured using a KRUSS liquid-type analyzer (DSA) 100 at a size of 2.5 μL DI droplet, and is shown in Table 1.

Figure pat00006
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표 1의 데이터에서 보이는 바와 같이, 경화된 매트릭스 물질(대조용 샘플) 자체는 83˚의 높은 수 접촉각으로 표시되는 바와 같이 소수성(낮은 표면에너지)이다. 그러나, 표 1의 데이터가 나타내는 바와 같이, 실시예 4의 옥시메탈 전구체 물질은 최상위 표면이 되어 대조용에 비하여 수 접촉각 값을 증가시킬 수 있다.As can be seen from the data in Table 1, the cured matrix material (control sample) itself is hydrophobic (low surface energy) as indicated by a high water contact angle of 83 °. However, as shown by the data in Table 1, the oxymetal precursor material of Example 4 becomes the topmost surface and can increase the water contact angle value compared to the control.

샘플 B의 필름을 함유하는 웨이퍼를 쿠폰 내에 절단하였고, 이들 중 하나는 380℃에서 30분 동안 벨트 로(furnace) 내의 질소 분위기 하에서 경화하였다. 경화된 쿠폰을 샘플 B의 경화되지 않은 필름을 함유하는 쿠폰과 함께 포지티브 SIMS 분석을 수행하여 필름 두께를 통과하는 원소 분포를 측정하였다. 경화 및 미경화 필름 모두 표면에서 고농도의 티타늄을 나타내었으며, 필름 벌크 내에서 미미한 수준의 티타늄으로 급격히 떨어졌다. 이것은 옥시메탈 전구체 물질이 표면에 농축되어 매트릭스 물질의 층에 옥시메탈 물질의 층을 갖는 구조의 생성을 분명히 나타내고 있다.
The wafer containing the film of Sample B was cut into coupons, one of which cured at 380 占 폚 for 30 minutes under a nitrogen atmosphere in a furnace. The cured coupon was subjected to positive SIMS analysis along with the coupon containing the uncured film of sample B to determine the element distribution across the film thickness. Both cured and uncured films exhibited high concentrations of titanium on the surface, and dropped sharply to minute levels of titanium in the film bulk. This clearly indicates the formation of a structure in which the oxymetal precursor material is concentrated on the surface to have a layer of oxymetal material in the layer of the matrix material.

실시예 7Example 7

폴리페닐렌 매트릭스 전구체 물질을 실리콘 함유 매트릭스 전구체 물질로 대체한 것을 제외하고 실시예 5의 방법을 반복하였다. 중량평균분자량이 4205이고 수평균분자량이 2117인 메틸 트리메톡시실란 / 페닐 트리메톡시실란 / 테트라에틸 오르토실리케이트 (25/50/25 몰비)의 실세스퀴옥산 올리고머를 공지된 방법을 사용하여 제조하였다. 실세스퀴옥산 올리고머 물질을 먼저 PGMEA로 희석하여 4.0% 용액을 제조하였다. 5그람의 실세스퀴옥산 매트릭스 전구체 물질을 샘플 E-H 각각에 첨가하였다. 샘플 E를 대조용으로 하였고, 옥시메탈 전구체 물질을 함유하지 않았다. 실시예 4의 옥시메탈 전구체 물질을 표 2에 기재한 바와 같이 샘플 F-H 각각에 첨가하였다. 공용매(GBL)도 각각의 샘플에 첨가하였다. 실시예 5에서 기술한 바와 같이, 각각의 샘플을 여과하고 베어 실리콘 웨이퍼에 스핀 코팅하여 베이킹한 후, 필름의 수 접촉각을 측정하였다. 결과를 표 2에 기재하였다.The process of Example 5 was repeated except that the polyphenylene matrix precursor material was replaced with a silicon containing matrix precursor material. A silsesquioxane oligomer of methyltrimethoxysilane / phenyltrimethoxysilane / tetraethylorthosilicate (25/50/25 molar ratio) having a weight average molecular weight of 4205 and a number average molecular weight of 2117 was prepared using a known method Respectively. The silsesquioxane oligomer material was first diluted with PGMEA to prepare a 4.0% solution. A 5 grams of silsesquioxane matrix precursor material was added to each of the samples E-H. Sample E was used as control and did not contain oxymetal precursor material. The oxymetal precursor materials of Example 4 were added to each of the Samples F-H as shown in Table 2. A co-solvent (GBL) was also added to each sample. As described in Example 5, each sample was filtered, baked on spin-coating a bare silicon wafer, and then the water contact angle of the film was measured. The results are shown in Table 2.

Figure pat00007

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대조용 샘플 E와 샘플 F-H 간의 수 접촉각의 차이는 낮은 표면에너지를 갖는 옥시메탈 전구체 물질이 코팅 과정에서 필름 표면으로 이동한 것을 명확하게 보여주고 있다.The difference in water contact angle between control sample E and sample F-H clearly shows that the oxymetal precursor material with low surface energy moved to the film surface during the coating process.

다음으로, 본 실시예의 코팅된 필름을 380℃에서 30분 동안 경화하였다. 경화된 필름을 2x2 μm 스캔 영역과 1.5 Hz 스캔 속도로 AFM (원자힘현미경)을 사용하여 표면 조도를 측정하였다. 표면 조도값이 낮을 수록 평활한 표면을 나타낸다. 표 3의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 옥시메탈 전구체 물질을 함유하는 샘플 F와 H는 옥시메탈 전구체 물질이 없는 대조용 샘플 E보다 더 평활한 필름을 제공하였다.Next, the coated film of this example was cured at 380 캜 for 30 minutes. The surface roughness of the cured film was measured using an atomic force microscope (AFM) at a scan speed of 1.5 Hz and a 2 x 2 μm scanning area. The lower the surface roughness value, the smoother the surface. As can be seen from the data in Table 3, samples F and H containing the oxymetal precursor material provided a smoother film than the control sample E without the oxymetal precursor material.

Figure pat00008

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실시예 8Example 8

테트라에틸 오르토실리케이트 / 페닐 트리메톡시실란 / 비닐 트리메톡시실란 / 메틸 트리메톡시실란 (50/9/15/26 몰비)의 실세스퀴옥산 올리고머를 공지된 방법을 사용하여 제조하였다. 실세스퀴옥산 매트릭스 전구체 물질을 2.18% 고체 함량을 갖는 PGMEA/에틸 락테이트 (95/5 w/w)의 혼합 용매 시스템 중의 용매로 제조하였다. 5 g의 실세스퀴옥산 매트릭스 전구체 물질 용액을 실시예 4에서 유래한 옥시메탈 전구체 물질 용액 0.135 g과 GBL 0.247 g을 조합하여 코팅 조성물을 제조하였다. 코팅 조성물 샘플을 0.2 μm PFPE 시린지 필터로 4회 여과하여 베어 실리콘 웨이퍼 상에서 1500 rpm으로 스핀 코팅한 후, 코팅된 필름을 100℃에서 60초 동안 베이킹하였다. 코팅된 웨이퍼를 쿠폰으로 절단하고, 그중 하나를 380℃에서 30분 동안 경화하였다. 경화된 쿠폰을 동일한 코팅 조성물에서 침착된 경화되지 않은 필름을 갖는 쿠폰과 함께 필름 두께 전체에서 금속(티타늄) 분포를 측정하는 통상적인 장치와 공정 조건을 사용하여 포지티브 SIMS 분석을 수행하였다. SIMS 데이터는 티타늄이 경화된 필름과 경화되지 않은 필름 모두의 최상위 표면에 우선적으로 분포된 것을 분명히 나타내었다.
Silsesquioxane oligomers of tetraethylorthosilicate / phenyltrimethoxysilane / vinyltrimethoxysilane / methyltrimethoxysilane (50/9/15/26 molar ratio) were prepared using known methods. The silsesquioxane matrix precursor material was prepared with a solvent in a mixed solvent system of PGMEA / ethyl lactate (95/5 w / w) with a solids content of 2.18%. A 5 g silsesquioxane matrix precursor material solution was prepared by combining 0.135 g of the oxymetal precursor material solution from Example 4 with 0.247 g GBL. The coating composition sample was filtered four times with a 0.2 μm PFPE syringe filter and spin-coated at 1500 rpm on a bare silicon wafer, and the coated film was baked at 100 ° C. for 60 seconds. The coated wafer was cut into coupons and one of them was cured at 380 ° C for 30 minutes. Positive SIMS analysis was performed using conventional apparatus and process conditions to measure the metal (titanium) distribution throughout the film thickness with the coupon having the uncured film deposited in the same coating composition. SIMS data clearly indicated that titanium was preferentially distributed on the topmost surface of both the cured film and the uncured film.

실시예 9Example 9

실시예 7의 샘플 H를 베어 실리콘 웨이퍼에 1500 rpm으로 스핀 코팅하고 코팅된 필름을 350℃에서 120초 동안 베이킹하여 필름을 경화하였다. 이 웨이퍼를 다시 같은 샘플로 동일한 가공 조건을 사용하여 코팅하였다. 이 같은 2코팅 스택을 SIMS를 사용하여 포지티브 이온 모드로 필름 두께 전체에서 티타늄 분포에 대해 분석하였다. SIMS 분석은 2종의 국소 티타늄 최대값을 나타내었다. 제1 최대값은 공기-고체 경계면에 있고, 제2 최대값은 두 코팅 조성물 사이의 경계면에 있었으며, 이것은 제1 코팅 조성물 침착의 최상층이었다.
Sample H of Example 7 was spin-coated on a bare silicon wafer at 1500 rpm and the coated film was baked at 350 DEG C for 120 seconds to cure the film. This wafer was again coated with the same sample using the same processing conditions. These two coating stacks were analyzed for titanium distribution over film thickness in positive ion mode using SIMS. The SIMS analysis showed two localized maximum values of titanium. The first maximum was at the air-solid interface and the second maximum was at the interface between the two coating compositions, which was the top layer of the first coating composition deposit.

실시예 10Example 10

4.242 g의 올리고머성 부틸 티타네이트 (TYZOR BTP, 4 티타늄 원자의 평균 사슬 길이 추정) 및 15.01 g의 PGMEA를 자석식 교반막대와 응축기가 구비된 100 mL 둥근바닥 플라스크에 계량한 것을 제외하고, 실시예 4의 방법을 반복하였다. 교반된 혼합물을 80℃로 가열한 다음, 옥탄산(6.339 g)의 PGMEA (15.03 g) 용액을 교반된 반응 혼합물에 3.3분 동안 공급하였다. 옥탄산 용액을 플라스크에 공급한 후, 반응 혼합물을 80℃에서 2시간 동안 유지하고, 실온으로 자연적으로 냉각하였다. 화학량론에 기초하여, 출발 티타늄 물질 내의 91%의 부톡사이드 리간드가 옥탄산 리간드로 대체되었다. 반응 용액을 추가 정제 없이 사용하였다. 실시예 1의 중량 손실 방법에 따라, 이 용액이 11.20%의 고체 함량을 가지는 것을 확인하였다.
Except that 4.242 g of oligomeric butyl titanate (TYZOR BTP, estimated average chain length of 4 titanium atoms) and 15.01 g of PGMEA were weighed into a 100 mL round bottom flask equipped with a magnetic stirring bar and a condenser. Was repeated. The stirred mixture was heated to 80 DEG C and then a solution of PGMEA (15.03 g) of octanoic acid (6.339 g) was added to the stirred reaction mixture for 3.3 minutes. After the octanoic acid solution was fed to the flask, the reaction mixture was maintained at 80 DEG C for 2 hours and cooled naturally to room temperature. Based on stoichiometry, 91% of the butoxide ligands in the starting titanium material were replaced by octanoic acid ligands. The reaction solution was used without further purification. According to the weight loss method of Example 1, it was confirmed that this solution had a solid content of 11.20%.

실시예 11Example 11

4.301 g의 올리고머성 부틸 티타네이트와 15.02 g의 PGMEA를 사용한 것을 제외하고 실시예 10의 방법을 반복하였다. 옥탄산/PGMEA 용액을 6.115 g의 옥탄산과 15.03 g의 PGMEA를 조합하여 제조하고 교반된 반응 혼합물에 2.0분 동안 제공하였다. 화학량론에 기초하여, 출발 티타늄 물질 내의 85%의 부톡사이드 리간드가 옥탄산 리간드로 대체되었다. 반응 용액을 추가 정제 없이 사용하였다. 실시예 1의 중량 손실 방법에 따라, 이 용액이 11.76%의 고체 함량을 가지는 것을 확인하였다.
The procedure of Example 10 was repeated except that 4.301 g of oligomeric butyl titanate and 15.02 g of PGMEA were used. The octanoic acid / PGMEA solution was prepared by combining 6.115 g of octanoic acid with 15.03 g of PGMEA and fed to the stirred reaction mixture for 2.0 minutes. Based on the stoichiometry, 85% of the butoxide ligands in the starting titanium material were replaced by octanoic acid ligands. The reaction solution was used without further purification. According to the weight loss method of Example 1, it was confirmed that this solution had a solid content of 11.76%.

실시예 12Example 12

2종의 코팅 조성물, 샘플 I와 J를 실시예 7의 실세스퀴옥산 매트릭스 전구체 물질 10 g과, 실시예 10 또는 실시예 11의 옥시메탈 전구체 물질, 및 공용매로서 GBL을 표 4에 기재된 양으로 사용하여 제조하였다. 샘플 I와 J 각각에 대해 고체 기준으로 실세스퀴옥산 매트릭스 전구체 물질의 양과 비교한 옥시메탈 전구체 물질의 상대적 양은 15%였다.Two coating compositions, Samples I and J, were prepared by mixing 10 grams of the silsesquioxane matrix precursor material from Example 7, the oxymetal precursor material of Example 10 or Example 11, and the GBL as co-solvent, &Lt; / RTI &gt; The relative amount of oxymetal precursor material compared to the amount of silsesquioxane matrix precursor material on a solids basis for each of Samples I and J was 15%.

Figure pat00009

Figure pat00009

각각의 샘플을 0.2 μm PFPE 시린지 필터로 4회 여과하여 베어 실리콘 웨이퍼 상에서 1500 rpm으로 스핀 코팅한 후, 100℃에서 60초 동안 베이킹하였다. 필름들의 수 접촉각을 KRUSS 액적형 분석기(DSA) 100을 사용하여 2.5 μL의 DI수 방울 크기로 측정하고, 그 결과를 표 4에 기재하였다. 이러한 필름들의 수 접촉각은 실시예 6에서 얻어진 수 접촉각과 유사하였으며, 이것은 옥시메탈 전구체 물질이 코팅의 상단 영역으로 이동하는 충분히 낮은 표면 에너지를 갖도록 하기 위해 옥시메탈 전구체 물질 상의 리간드 모두가 낮은 표면 에너지 리간드가 되어야 하는 것이 아님을 시사하였다.
Each sample was filtered four times with a 0.2 μm PFPE syringe filter, spin coated at 1500 rpm on a bare silicon wafer, and baked at 100 ° C. for 60 seconds. The water contact angles of the films were measured using a KRUSS liquid chromatograph (DSA) 100 at a size of 2.5 μL DI droplet size, and the results are shown in Table 4. The water contact angles of these films were similar to the water contact angles obtained in Example 6, indicating that all of the ligands on the oxymetal precursor material had low surface energy ligands &lt; RTI ID = 0.0 &gt; It is not necessary that

실시예 13: 하프늄 물질Example 13: Preparation of a hafnium material

자석식 교반막대가 구비된 100 mL의 둥근바닥 플라스크에 10.0 g의 에틸 락테이트와 5.289 g의 하프늄 테트라부톡사이드(TCI America에서 입수가능)를 칭량하였다. 교반된 혼합물에 0.1219 g DI수와 5.1308 g의 에틸 락테이트의 용액을 적가하였다. 혼합물을 환류로 가열하고 교반하면서 2시간 동안 환류를 유지한 후, 자연적으로 실온으로 냉각하였다. 2.682 g의 2-나프토산, 3.3748 g의 옥탄산 및 8.047 g의 에틸 락테이트의 용액을 혼합물에 교반하면서 적가하였다. 혼합물을 교반하면서 60℃로 가열하였고, 60℃에서 2시간 동안 유지한 후, 자연적으로 실온으로 냉각하였다. 실시예 1의 중량 손실 방법에 따라, 용액이 17.5% 고체의 올리고머성 옥타노일/나프토일 하프네이트를 함유하는 것을 확인하였다.
10.0 g of ethyl lactate and 5.289 g of hafnium tetrabutoxide (available from TCI America) were weighed into a 100 mL round bottom flask equipped with a magnetic stir bar. To the stirred mixture was added dropwise a solution of 0.1219 g DI water and 5.1308 g ethyl lactate. The mixture was heated to reflux and maintained at reflux for 2 hours with stirring and then cooled to room temperature naturally. 2.682 g of 2-naphthoic acid, 3.3748 g of octanoic acid and 8.047 g of ethyl lactate was added dropwise to the mixture with stirring. The mixture was heated to 60 DEG C with stirring, held at 60 DEG C for 2 hours, and then cooled to room temperature naturally. According to the weight loss method of Example 1, it was confirmed that the solution contained oligomeric octanoyl / naphthoyl hafnate with 17.5% solids.

실시예 14: Hf(OBu)아세틸-디에틸렌글리콜 코폴리머의 제조Example 14: Preparation of Hf (OBu) acetyl-diethylene glycol copolymer

500 mL 3구 플라스크에 환류 냉각기, 기계식 교반기 및 추가 깔때기를 장착시켰다. 이 반응기에 100 g(0.21 mol)의 Hf(OBu)4(Gelest Inc.로부터 입수 가능)를 가하였다. 격렬하게 교반되는 이 물질에 펜탄-2,4-디온(42.5 g, 0.42 mol)을 6 시간에 걸쳐 매우 서서히 가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 반응 중에 생산된 n-부탄올을 진공 하에 제거한 다음 800 mL의 에틸아세테이트를 가하고 반응 플라스크를 실온에서 30 분 동안 격렬하게 교반하였다. 이 용액을 미세 프릿을 통해 여과하여 임의의 불용성 산물을 제거하였다. 나머지 용매를 진공 하에서 제거하고 창백한 고체를 얻었다(100.4 g, 90% 수율). 이 산물 Hf(OBu)2(acac)2를 추가 정제 없이 사용하였다.A 500 mL three-necked flask was fitted with a reflux condenser, mechanical stirrer and an addition funnel. 100 g (0.21 mol) of Hf (OBu) 4 (available from Gelest Inc.) was added to the reactor. To this vigorously stirred material pentane-2,4-dione (42.5 g, 0.42 mol) was added very slowly over 6 hours. The reaction mixture was stirred overnight at room temperature. The n-butanol produced during the reaction was removed under vacuum, then 800 mL of ethyl acetate was added and the reaction flask was vigorously stirred at room temperature for 30 minutes. The solution was filtered through a fine frit to remove any insoluble product. The remaining solvent was removed in vacuo to give a pale solid (100.4 g, 90% yield). The product, Hf (OBu) 2 (acac) 2, was used without further purification.

환류 냉각기, 교반 막대 및 열량측정기가 장착된 1 L 3구 플라스크에 위의 산물(100.4 g, 0.19 mol) 및 에틸렌디글리콜(19.4 g, 0.18 mol)의 에틸아세테이트 용액(500 mL)을 가하였다. 반응 혼합물을 80℃에서 24 시간 동안 환류시켰다. 반응 혼합물을 미세 프릿을 통해 여과한 다음 진공 하에서 건조하였다. 황백색 고체를 헵탄(3×1 L)으로 세척한 다음 강한 진공 하에서 2 시간 동안 건조하여, 원하는 Hf(OBu)아세틸-디에틸렌글리콜 코폴리머를 백색 분말로 얻었다(67 g).The above product (100.4 g, 0.19 mol) and ethyleneglycol (19.4 g, 0.18 mol) in ethyl acetate (500 mL) were added to a 1 L three-necked flask equipped with a reflux condenser, stir bar and calorimeter. The reaction mixture was refluxed at 80 &lt; 0 &gt; C for 24 hours. The reaction mixture was filtered through a fine frit and dried under vacuum. The white yellow solid was washed with heptane (3 x 1 L) and then dried under strong vacuum for 2 h to give the desired Hf (OBu) acetyl-diethylene glycol copolymer as a white powder (67 g).

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실시예 15: Example 15 :

실시예 14의 Hf(OBu)아세틸-디에틸렌글리콜 코폴리머를 유기금속 매트릭스 전구체 물질로 사용하여 코팅 조성물을 제조하였다. Hf(OBu)아세틸-디에틸렌글리콜 코폴리머의 2-메틸-1-부탄올 용액(6% 고형물)을 제조하였다. 이 용액에 실시예 11의 옥시메탈(티타네이트) 전구체 용액 상당량을 가하였다. 유기금속 매트릭스 전구체 물질의 양과 비교한 실시예 11로부터의 옥시메탈(티타네이트) 전구체 물질의 상대적 양은 고체 베이스로 5%였다. 상당량의 GBL 공용매(5 vol%)도 조성물에 가하였다. 이 조성물을 베어 실리콘 웨이퍼에 1500 rpm으로 스핀 코팅하기 전에 0.2 ㎛ PFPE 시린지 필터를 통하여 4 회 여과하였다. 다음에, 웨이퍼를 100℃에서 60 초 동안 베이킹한 다음 380℃에서 2 분 동안 경화시켜 경화된 하프늄 옥사이드 매트릭스 물질의 층 및 하프늄 옥사이드 층 위에 티타늄 옥사이드 물질의 층을 제공하였다.
A coating composition was prepared using the Hf (OBu) acetyl-diethylene glycol copolymer of Example 14 as the organometallic matrix precursor material. A 2-methyl-1-butanol solution (6% solids) of Hf (OBu) acetyl-diethylene glycol copolymer was prepared. A substantial amount of the oxymetal (titanate) precursor solution of Example 11 was added to this solution. The relative amount of oxymetal (titanate) precursor material from Example 11 compared to the amount of organometallic matrix precursor material was 5% on a solid basis. A significant amount of GBL co-solvent (5 vol%) was also added to the composition. The composition was filtered four times through a 0.2 탆 PFPE syringe filter before spin coating the bare silicon wafer at 1500 rpm. The wafer was then baked at 100 DEG C for 60 seconds and then cured at 380 DEG C for 2 minutes to provide a layer of cured hafnium oxide matrix material and a layer of titanium oxide material over the hafnium oxide layer.

실시예 16: Zr(OBu)아세틸-디에틸렌글리콜 코폴리머의 제조Example 16: Preparation of Zr (OBu) acetyl-diethylene glycol copolymer

톨루엔/부탄올 중 25 wt% 지르코늄 비스(아세틸아세톤)-비스(n-부톡사이드)(또는 Zr(acac)2(OBu)2)를 Gelest Inc.로부터 입수하여 추가 정제 없이 사용하였다. 용매를 200 g의 Zr(acac)2(OBu)2로부터 제거하고 잔류물을 250 mL 에틸아세테이트로 희석하였다. 이 혼합물에 동몰량의 디에틸렌글리콜을 실온에서 가한 다음 혼합물을 80℃에서 18 시간 동안 환류시켰다. 다음에, 반응 혼합물을 냉각시키고 여과하여 백색 침전을 제거하였다. 여액을 로타리 증발기를 사용하여 작은 용량으로 농축하고 잔류물을 헵탄에 넣었다. 다음에 침전을 수집하고 진공 중에서 건조하여, 그 구조를 다음에 나타낸 원하는 산물 20.8 g을 얻었다.25 wt% zirconium bis (acetylacetone) -bis (n-butoxide) (or Zr (acac) 2 (OBu) 2 ) in toluene / butanol was obtained from Gelest Inc. and used without further purification. The solvent was removed from 200 g of Zr (acac) 2 (OBu) 2 and the residue was diluted with 250 mL ethyl acetate. An equimolar amount of diethylene glycol was added to the mixture at room temperature, and the mixture was refluxed at 80 DEG C for 18 hours. The reaction mixture was then cooled and filtered to remove the white precipitate. The filtrate was concentrated to small volume using a rotary evaporator and the residue was taken up in heptane. The precipitate was then collected and dried in vacuo to give 20.8 g of the desired product, the structure of which was shown below.

Figure pat00011

Figure pat00011

실시예 17: Example 17 :

실시예 16의 Zr(OBu)아세틸-디에틸렌글리콜 코폴리머를 유기금속 매트릭스 전구체 물질로 사용하여 코팅 조성물을 제조하였다. Zr(OBu)아세틸-디에틸렌글리콜 코폴리머의 2-메틸-1-부탄올 용액(6% 고형물)을 제조하였다. 이 용액에 실시예 11의 옥시메탈(티타네이트) 전구체 용액 상당량을 가하였다. 유기금속 매트릭스 전구체 물질의 양과 비교한 실시예 11로부터의 옥시메탈(티타네이트) 전구체 물질의 상대적 양은 고체 베이스로 5%였다. 상당량의 GBL 공용매(5 vol%)도 조성물에 가하였다. 이 조성물을 베어 실리콘 웨이퍼에 1500 rpm으로 스핀 코팅하기 전에 0.2 ㎛ PFPE 시린지 필터를 통하여 4 회 여과하였다. 다음에, 웨이퍼를 100℃에서 60 초 동안 베이킹한 다음 380℃에서 2 분 동안 경화시켜 경화된 지르코늄 옥사이드 매트릭스 물질의 층 및 지르코늄 옥사이드 층 위에 티타늄 옥사이드 물질의 층을 제공하였다.A coating composition was prepared using the Zr (OBu) acetyl-diethylene glycol copolymer of Example 16 as the organometallic matrix precursor material. A 2-methyl-1-butanol solution (6% solids) of Zr (OBu) acetyl-diethylene glycol copolymer was prepared. A substantial amount of the oxymetal (titanate) precursor solution of Example 11 was added to this solution. The relative amount of oxymetal (titanate) precursor material from Example 11 compared to the amount of organometallic matrix precursor material was 5% on a solid basis. A significant amount of GBL co-solvent (5 vol%) was also added to the composition. The composition was filtered four times through a 0.2 탆 PFPE syringe filter before spin coating the bare silicon wafer at 1500 rpm. The wafer was then baked at 100 ° C for 60 seconds and then cured at 380 ° C for 2 minutes to provide a layer of cured zirconium oxide matrix material and a layer of titanium oxide material over the zirconium oxide layer.

Claims (11)

전자 디바이스 기판 위에 매트릭스 전구체 물질, 20 내지 40 erg/㎠의 표면 에너지를 갖는 옥시메탈 전구체 물질 및 유기 용매를 포함하는 코팅 조성물의 층을 배치하고; 코팅 조성물 층을 옥시메탈 전구체 물질의 층이 매트릭스 전구체 물질의 층 위에 형성되는 조건으로 처리하고; 매트릭스 전구체 물질의 층 및 옥시메탈 전구체 물질의 층을 경화시키는 것을 포함하는, 전자 디바이스 기판 위 매트릭스 층 상에 옥시메탈 층을 형성하는 방법.Disposing a layer of a matrix precursor material, an oxymetal precursor material having a surface energy of 20 to 40 erg / cm &lt; 2 &gt; and an organic solvent on the electronic device substrate; Treating the coating composition layer with a condition that a layer of the oxymetal precursor material is formed on the layer of the matrix precursor material; A method of forming an oxymetal layer on a matrix layer on an electronic device substrate, comprising curing a layer of a matrix precursor material and a layer of an oxymetal precursor material. 제 1 항에 있어서, 유기 용매가 제1 유기 용매 및 제2 유기 용매를 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein the organic solvent comprises a first organic solvent and a second organic solvent. 제 1 항에 있어서, 옥시메탈 전구체 물질이 3족 내지 14족으로부터 선택되는 금속인 방법.The method of claim 1, wherein the oxymetal precursor material is a metal selected from group 3 to 14. 제 3 항에 있어서, 금속이 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 텅스텐, 탄탈룸, 몰리브덴 및 알루미늄으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 금속인 방법.4. The method of claim 3, wherein the metal is a metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, tungsten, tantalum, molybdenum and aluminum. 제 1 항에 있어서, 매트릭스 전구체 물질이 실리콘-함유 물질을 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein the matrix precursor material comprises a silicon-containing material. 제 1 항에 있어서, 매트릭스 전구체 물질이 옥시메탈 전구체 물질의 표면 에너지보다 높은 표면 에너지를 갖는 방법.2. The method of claim 1, wherein the matrix precursor material has a surface energy greater than the surface energy of the oximetallic precursor material. 제 6 항에 있어서, 매트릭스 전구체 물질이 옥시메탈 전구체 물질의 표면 에너지보다 ≥10 ergs/㎠ 높은 표면 에너지를 갖는 방법.7. The method of claim 6, wherein the matrix precursor material has a surface energy greater than or equal to 10 ergs / cm &lt; 2 &gt; than the surface energy of the oximetallic precursor material. 제 1 항에 있어서, 매트릭스 전구체 물질 층 및 옥시메탈 전구체 물질 층이 가열에 의해 경화되는 방법.The method of claim 1, wherein the matrix precursor material layer and the oxymetal precursor material layer are cured by heating. 제 1 항에 있어서, 기판이 광 방출 다이오드를 위한 기판인 방법.The method of claim 1, wherein the substrate is a substrate for a light emitting diode. 제 1 항에 있어서, 경화된 옥시메탈 층의 표면 위에 제2 코팅 조성물의 층을 배치하고 제2 조성물 층을 제2 옥시메탈 전구체 물질의 층이 제2 매트릭스 전구체 물질의 층 위에 형성되는 조건으로 처리하고; 제2 매트릭스 전구체 물질의 층 및 제2 옥시메탈 전구체 물질의 층을 경화시키는 것을 추가로 포함하는 방법.2. The method of claim 1, wherein a layer of a second coating composition is disposed on the surface of the cured oxymetal layer and the second composition layer is treated such that a layer of the second oxymetal precursor material is formed over the layer of the second matrix precursor material and; Further comprising curing a layer of a second matrix precursor material and a layer of a second oximetall precursor material. 매트릭스 전구체 물질, 20 내지 40 erg/㎠의 표면 에너지를 갖는 옥시메탈 전구체 물질, 및 유기 용매를 포함하고, 여기서 매트릭스 전구체 물질은 옥시메탈 전구체 물질의 표면 에너지보다 높은 표면 에너지를 갖는 조성물.A matrix precursor material, an oxymetal precursor material having a surface energy of 20 to 40 erg / cm &lt; 2 &gt;, and an organic solvent, wherein the matrix precursor material has a higher surface energy than the surface energy of the oximetallic precursor material.
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