TWI507450B - 使用矽化合物的形成膜組成物 - Google Patents
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Description
本發明係關於,使用矽化合物之膜形成組成物,進一步係關於在奈米壓印用抗蝕的上層形成膜時的組成物。詳係為有關於圖型形成製程中,將於奈米壓印用抗蝕的上層所使用之上層膜藉由熱燒成及/或光照射而形成時的上層膜形成組成物。又,與使用該上層膜形成組成物之上層膜的形成方法、及奈米壓印用抗蝕圖型之形成方法有關。
對於自過去之半導體裝置的製造,進行藉由使用光阻之光微影法的微細加工。前述微細加工為,在矽晶圓等半導體基板上形成光阻之薄膜,於該上面介著描繪半導體裝置的圖型之光罩圖型,照射紫外線等活性光線,並顯像,藉由將所得之光阻圖型作為保護膜並使基板進行蝕刻處理,於基板表面形成對應前述圖型的微細凹凸之加工法。揭示將該光阻之下層膜藉由光照射形成硬化膜之方法。
作為次世代的圖型形成法,奈米壓印微影術為其中一技術而受到注目。奈米壓印微影術係與使用光源之過去微影術為完全相異的方法。準備具有與欲製作的圖型為對稱之圖型的模型(模版),於塗佈於基板上的抗蝕以直接押入方式,於基板上製作出與模版之圖型為對稱之圖型的方法。作為奈米壓印微影術之特徵,與過去光微影術做比較,因解像度未取決於光源波長,無需要如準分子雷射曝光裝置或電子線描繪裝置等高價裝置,可低成本化為其特徵(參照專利文獻1)。
換言之,奈米壓印微影術為於矽或鎵等無機基板、氧化膜、氮化膜、石英、玻璃、高分子薄膜上將奈米壓印用抗蝕之組成物藉由噴射方式滴下,塗佈至約數十nm至數μm的膜厚,以具有約數十nm至數十μm的圖型尺寸之微細凹凸的模版進行押入加壓,以加壓狀態下光照射或熱燒成,硬化組成物後,由塗膜剝離模版,得到經轉印之圖型的圖型形成法。因此,以奈米壓印微影術之情況下,進行光照射時,基板或模版的至少一方必須為透明。一般由模版側以光照射為一般情況,模版材料中使用如石英、藍寶石等可透過光之無機材料或光透過性之樹脂等。
又,使用奈米壓印微影術,欲使奈米尺寸的圖型於大面積進行刻印,不僅要求加押壓力之均勻性或模版或基底表面之平坦性,亦必須控制加押而流出之奈米壓印用抗蝕的舉動。在過去半導體微影術中,因可任意設定於加工基板上不作為元件而使用的區域,可使用小模版於刻印部外側設置抗蝕流出部。又,雖僅在半導體將刻印不良部分作為不良元件而不使即可,例如在對於硬碟等之應用上,因全面作為裝置作用時,欲不產生刻印缺陷而必須有要特殊加工過程。
奈米壓印微影術中,因其為藉由物理性接觸而製圖之技術,故隨著進行微細化,容易引起圖型之欠缺、剝落或這些再附著所產生的異物等製圖欠損之問題。
模版與奈米壓印用抗蝕之剝離性、奈米壓印用抗蝕與基底加工基板之密著性為重要,至今依舊藉由模版或抗蝕之表面改質處理,嘗試解決缺陷或異物問題等。
又,奈米壓印用抗蝕組成物係由光反應機制的相異,而大致分為自由基交聯型態與陽離子交聯型態、或這些混合型態(例如參照專利文獻2、專利文獻3、專利文獻4)。
自由基交聯型係由具有乙烯性不飽和鍵之化合物衍生物所成,一般使用含有可自由基聚合之甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、或具有乙烯基之聚合性化合物與光交聯啟始劑之組成物。另一方面,陽離子交聯型為一般使用含有具有環氧基、或氧雜環丁烷環之化合物衍生物的聚合性化合物與光交聯啟始劑之組成物。經光照射時,藉由光交聯啟始劑所產生的自由基會攻擊乙烯性不飽和鍵、或陽離子會攻擊環氧基、或氧雜環丁烷環而進行連鎖聚合,並進行交聯反應,形成3次元網路結構。將2官能以上之多官能基單體或寡聚物作為成分使用時得到交聯結構體。
又,已提出種種抗蝕(參照專利文獻5)。
刻印微影術所於過去已存在,但近年來,有關數十nm之微細奈米圖型形成亦被檢討者。但,奈米壓印微影術有著奈米壓印用抗蝕與模版直接以物理方式接所引起的缺陷之顧慮(例如參照專利文獻6)。
且,將重疊或將大面積全面性地轉印時,會導致因加工基板與奈米壓印用抗蝕之密著性不良引起奈米壓印用抗蝕之剝落,因面內均勻性引起奈米壓印用抗蝕之膜厚變化之問題。
且,近年來有著隨著圖型之細線幅微細化的明朗化之奈米水準的平滑性或平坦性不足之問題。換言之,隨著微細化,於加工基板上形成段差或針孔,對於具有較大縱橫比之加工基板會形成奈米壓印用抗蝕。因此,對於使用於該製程之奈米壓印用抗蝕,除要求圖型形成之特性以外,亦要求可控制段差或在針孔周邊部之基板的被覆性、或如於無間隙下可填充針孔之埋入特性、於基板表面可形成平坦膜之平坦化特性等。但,奈米壓印用抗蝕難適用於具有大縱橫比之基板上。
且,在半導體微影術之領域下,作為抗蝕圖型之線幅較微細之情況下為有效之一方法,作為半導體基板與光阻之間的上層膜,使用作為含有矽之硬式光罩且為已知的膜而進行。此時,光阻與硬式光罩中,因該構成成分具有大差異,藉由彼等乾式蝕刻被除去之速度取決於使用於乾式蝕刻之氣體種類。而藉由適當地選擇氣體種類,不會引起光阻之膜厚的較大減少,硬式光罩藉由乾式蝕刻除去成為可能。因此,使用光阻與硬式光罩時,光阻可為薄膜、或可確保作為使用於半導體基板加工之保護膜(藉由光阻與硬式光罩而成)為充分的膜厚。
欲解決這些問題,至今未有對於可適合使用的奈米壓印用抗蝕上層膜之組成物的詳細揭示內容。
又,過去微刻印微影術之用途上為已知的刻印用抗蝕上層膜為,以密著性或平坦性賦予作為目的之步驟為於材料上有共通部分,但奈米幅的微細圖型形狀、奈米幅的段差或在針孔上之平坦性特性有著相大的差異。因此,若直接使用在奈米壓印微影術之用途上適用的上層膜時,多會引起因表面平滑性或平坦性不良所引起的基板蝕刻加工之問題。
[專利文獻1]國際公開第2005/57634號手冊
[專利文獻2]特開2007-072374號公報
[專利文獻3]特開2008-105414號公報
[專利文獻4]特開2009-51017號公報
[專利文獻5]特開2006-114882號公報
[專利文獻6]特開2005-159358號公報
本發明的目的為提供一種含有矽原子之膜形成組成物者,特別為提供一種於圖型形成製程之奈米壓印微影術中,將使用於奈米壓印用抗蝕之上層的抗蝕上層膜藉由光照射或熱燒成使其硬化而形成之含有矽原子的抗蝕上層膜形成組成物。又,使用該組成物之圖型形成製程的奈米壓印微影術中,提供使用於奈米壓印用抗蝕之上層的上層膜之形成方法、及奈米壓印用抗蝕圖型之形成方法,藉由含有來自有機矽化合物之無機原子的矽原子,以氧氣體的電漿蝕刻速度會變小,提供具有蝕刻耐性之硬式光罩層者。
作為本發明之第1觀點,一種膜形成組成物,其含有具有下述式(1):
【化1】
(式(1)中,R1
各獨立表示碳原子數1至10的烷基或碳原子數6至20的芳基,R2
表示聚合性有機基,n1表示1至10的整數)所示部分結構的矽化合物(A)者。
作為第2觀點,於上述矽化合物(A)之分子中所含之全矽原子數為8至40的第1觀點所記載之膜形成組成物。
作為第3觀點,上述矽化合物(A)為式(2):
【化2】
(式(2)中,R1
各獨立表示碳原子數1至10的烷基或碳原子數6至20的芳基,R2
各獨立表示聚合性有機基,n2各獨立表示3至5的整數)所示第1觀點所記載之膜形成組成物。
作為第4觀點,上述R1
表示甲基,R2
表示環氧基、氧雜環丁烷基、乙烯基、或含有選自彼等至少種的基之聚合性有機基的第1觀點至第3觀點中任一所記載之膜形成組成物。
作為第5觀點,進一步含有聚合啟始劑(C)及溶劑(D)之第1觀點至第4觀點中任一所記載之膜形成組成物。
作為第6觀點,聚合啟始劑(C)為熱或光陽離子聚合啟始劑、或熱或光自由基聚合啟始劑之第5觀點所記載之膜形成組成物。
作為第7觀點,矽化合物(A)的重量平均分子量為900至100000之第1觀點至第6觀點中任一所記載之膜形成組成物。
作為第8觀點,進一步作為矽化合物(B)含有選自由式(3):
(式中,R11
表示環氧基、氧雜環丁烷基、乙烯基、或含有選自彼等之至少1種之基的聚合性有機基,且藉由Si-C鍵與矽原子結合之基,R31
表示烷基、芳基、鹵化烷基、鹵化芳基、或具有氫硫基、胺基或氰基之有機基,且藉由Si-C鍵與矽原子結合之基,R21
表示鹵素原子、或碳原子數1至20的烷氧基或醯氧基,a1
表示1的整數,b1
表示0、1或2的整數,a1
+b1
表示1、2或3的整數)所示矽化合物及式(4):
(式中,R41
表示環氧基、氧雜環丁烷基、乙烯基、或含有彼等之聚合性有機基,且藉由Si-C鍵與矽原子結合之基,R51
表示鹵素原子、或碳原子數1至20的烷氧基或醯氧基,Y表示氧原子、碳原子數1至20的伸烷基,c1
表示1或2的整數)所示矽化合物、彼等水解物、式(3)所示矽化合物的水解縮合物、式(4)所示矽化合物的水解縮合物、及式(3)所示矽化合物與式(4)所示矽化合物的水解縮合物所成群之至少1種的矽化合物(B1)之第1觀點至第7觀點中任一所記載之膜形成組成物。
作為第9觀點,進一步含有作為矽化合物(B)之上述選自由式(3)所示矽化合物、及式(4)所示矽化合物、彼等之水解物、式(3)所示矽化合物的水解縮合物、式(4)所示矽化合物的水解縮合物、及式(3)所示矽化合物與式(4)所示矽化合物的水解縮合物所成群之至少1種矽化合物(B1)、以及選自由一般式(5):
(式中,R12
及R32
各表示烷基、芳基、鹵化烷基、鹵化芳基、或具有氫硫基、胺基或氰基之有機基,且藉由Si-C鍵與矽原子結合之基,R22
表示鹵素原子、或碳原子數1至20的烷氧基或醯氧基,a2
及b2
各表示0、1、或2的整
數,a2
+b2
表示0、1、或2的整數)所示矽化合物、及式(6):
(式中,R42
表示碳原子數1至5的烷基,R52
表示鹵素原子、或碳原子數1至20的烷氧基或醯氧基,Y表示氧原子、碳原子數1至20的伸烷基,c2
表示0或1的整數)所示矽化合物、其水解物、式(5)所示矽化合物的水解縮合物、式(6)所示矽化合物的水解縮合物、及式(5)所示矽化合物與式(6)所示矽化合物之水解縮合物所成群之至少1種矽化合物(B2)的組合之第1觀點至第7觀點中任一所記載之膜形成組成物。
作為第10觀點,矽化合物(B)為式(3)所示化合物的水解縮合物之第8觀點所記載之膜形成組成物。
作為第11觀點,進一步含有交聯性化合物及/或界面活性劑之第1觀點至第10觀點中任一所記載之膜形成組成物。
作為第12觀點,膜為包覆以奈米壓印法所形成之抗蝕圖型的上層膜之第1觀點至第11觀點中任一所記載之膜形成組成物。
作為第13觀點,含有將第1觀點至第12觀點中任一所記載之膜形成組成物作為抗蝕上層膜形成組成物,塗佈於藉由奈米壓印所形成之抗蝕圖型上,形成抗蝕上層膜之步驟、及於前述抗蝕上層膜藉由熱燒成及/或光照射而使抗
蝕上層膜硬化的步驟,使用於使用奈米壓印的圖型形成製程中的層合結構之形成方法。
作為第14觀點,含有將第1觀點至第12觀點中任一所記載之膜形成組成物作為抗蝕上層膜形成組成物,塗佈於藉由奈米壓印所形成之抗蝕圖型上,形成抗蝕上層膜之步驟、於前述抗蝕上層膜藉由熱燒成及/或光照射而使抗蝕上層膜硬化的步驟、將該抗蝕上層膜藉由鹵素系氣體進行蝕刻之步驟、將抗蝕膜藉由氧系氣體進行蝕刻之步驟、及依據所形成之抗蝕上層膜及抗蝕膜的圖型而加工基板的步驟之基板的製造方法。
作為第15觀點,藉由前述奈米壓印之抗蝕圖型的以高度/直徑所示縱橫比為0.01以上的孔、或以高度/幅所示縱橫比為0.01以上之段差、或這些混在之具有凹凸之抗蝕圖型的第13觀點所記載之形成方法。
作為第16觀點,藉由前述奈米壓印之抗蝕圖型的以高度/直徑所示縱橫比為0.01以上的孔、或以高度/幅所示縱橫比為0.01以上之段差、或這些混在之具有凹凸之抗蝕圖型的第14觀點所記載之製造方法。
作為第17觀點,藉由前述光照射為波長250nm至650nm之光進行的第13觀點至第16觀點中任一所示記載之方法。
本發明的目的為,於圖型形成製程之奈米壓印微影術中,將使用於奈米壓印用抗蝕的上層之抗蝕上層膜藉由光照射或熱燒成使其硬化,欲膜形成的含有矽原子之抗蝕上層膜形成組成物。又,對於使用該組成物之圖型形成製程的奈米壓印微影術,使用於奈米壓印用抗蝕之上層的上層膜的形成方法、及奈米壓印用抗蝕圖型的形成方法。
將來自有機矽化合物的無機原子之矽原子於膜中含有例如5至45質量%時,藉由氧氣體之電漿蝕刻速度會變小,成為蝕刻耐性硬式光罩層。
又,藉由抗蝕圖型之本發明的抗蝕上層膜之蝕刻時所使用的氟系氣體(例如CF4
)氣體條件中,因具有比抗蝕更充分高的蝕刻速度,故可蝕刻本發明的抗蝕上層膜,繼續蝕刻抗蝕圖型,將抗蝕圖型反轉印至本發明的上層膜,將所形成之抗蝕膜與抗蝕上層膜作為保護膜而可進行基板之加工。
且,將具有微細凹凸之模版進行押入加壓,在加壓的狀態下進行光照射或熱燒成使組成物硬化後,由塗膜脫離模版時,因本發明的上層膜與奈米壓印用抗蝕之間的高密著性,於蝕刻加工時不容易引起抗蝕圖型之欠缺、倒下、剝落或抗蝕小片之再附著所引起的異物等製圖欠損的問題。
又,本發明的抗蝕上層膜欲防止抗蝕圖型倒下、改善加工邊緣、使抗蝕圖型反轉,且欲平坦具有凹凸之抗蝕圖型而具有優良平坦性及表面平滑性,欲平坦成為基底的奈米壓印用抗蝕圖型之凹凸,於深蝕刻後可使表面平滑,作為該結果在電漿蝕刻步驟中,對於基底基板可使其具有較高加工精度。
且,不會與本發明的抗蝕上層膜之下層所形成之抗蝕互相混合,光阻溶劑為不溶,於塗佈時或加熱乾燥時由下層膜至上層抗蝕膜不會有低分子量物質之擴散,抗蝕下層膜為具有良好矩形之奈製圖特性。
本案發明者經詳細重複研究結果,發現將含有低分子量成分之含有量較少的矽原子之矽化合物(A)、聚合啟始劑(C)及溶劑(D)作為構成成分之組成物可適用於奈米壓印用抗蝕上層膜形成時的材料。
又,依用途作為本發明的抗蝕上層膜形成組成物使用光交聯時,無須進行在高溫之熱燒成,可藉由光照射形成抗蝕上層膜。因此,故可防止因低分子量成分的揮發或昇華所引起的周邊裝置之污染。且在高溫的熱燒成成為不必要,故即使將低分子量成分使用於抗蝕上層膜形成組成物亦無昇華等顧慮,可將比較多量的低分子量成分使用於抗蝕上層膜形成組成物。因此,使用比較低黏度的抗蝕上層膜形成組成物形成抗蝕上層膜。而亦可形成孔之填充性或半導體基板之平坦化性進一步優良的抗蝕上層膜。
本發明為含有具有式(1)所示部分結構的矽化合物(A)之膜形成組成物。矽化合物(A)的分子中可含有矽原子5至40質量%。可使上述矽化合物(A)的分子中之全矽原子數為8至40、或8至20。
上述膜形成組成物可進一步含有聚合啟始劑(C)與溶劑(D)。本發明的膜形成組成物中之固體成分,例如可為0.5至99質量%、或3至50質量%、或10至30質量%。固體成分為由膜形成組成物之全成分除去溶劑(D)者。
可使固體成分中所占之上述(A)、或上述(A)與上述(B1)、或上述(A)與上述(B1)與上述(B2)的比率為1至99.5質量%、或7至50質量%、或70至90質量%。
矽化合物(A)為支鏈型矽化合物,由直鏈聚矽氧烷具有聚矽氧烷為分支之結構,於該先端具有聚合性有機基。上述矽化合物(A)的重量平均分子量可為900至100000、或900至50000、或900至10000,由溶解性之觀點來看以900至3000為佳。
式(1)中,n1為1至10的整數。R1
各為碳原子數1至10的烷基、碳原子數6至20的芳基、或彼等之組合。
作為烷基可舉出甲基、乙基、n-丙基、i-丙基、環丙基、n-丁基、-丁基、s-丁基、t-丁基、環丁基、1-.甲基-環丙基、2-甲基-環丙基、n-戊基、1-甲基-n-丁基、2-甲基-n-丁基、3-甲基-n-丁基、1,1-二甲基-n-丙基、1,2-二甲基-n-丙基、2,2-二甲基-n-丙基、1-乙基-n-丙基、環戊基、1-甲基-環丁基、2-甲基-環丁基、3-甲基-環丁基、1,2-二甲基-環丙基、2,3-二甲基-環丙基、1-乙基-環丙基、2-乙基-環丙基、n-己基、1-甲基-n-戊基、2-甲基-n-戊基、3-甲基-n-戊基、4-甲基-n-戊基、1,1-二甲基-n-丁基、1,2-二甲基-n-丁基、1,3-二甲基-n-丁基、2,2-二甲基-n-丁基、2,3-二甲基-n-丁基、3,3-二甲基-n-丁基、1-乙基-n-丁基、2-乙基-n-丁基、1,1,2-三甲基-n-丙基、1,2,2-三甲基-n-丙基、1-乙基-1-甲基-n-丙基、1-乙基-2-甲基-n-丙基、環己基、1-甲基-環戊基、2-甲基-環戊基、3-甲基-環戊基、1-乙基-環丁基、2-乙基-環丁基、3-乙基-環丁基、1,2-二甲基-環丁基、1,3-二甲基-環丁基、2,2-二甲基-環丁基、2,3-二甲基-環丁基、2,4-二甲基-環丁基、3,3-二甲基-環丁基、1-n-丙基-環丙基、2-n-丙基-環丙基、1-i-丙基-環丙基、2-i-丙基-環丙基、1,2,2-三甲基-環丙基、1,2,3-三甲基-環丙基、2,2,3-三甲基-環丙基、1-乙基-2-甲基-環丙基、2-乙基-1-甲基-環丙基、2-乙基-2-甲基-環丙基及2-乙基-3-甲基-環丙基等。
作為芳基,可舉出苯基、o-甲基苯基、m-甲基苯基、p-甲基苯基、o-氯苯基、m-氯苯基、p-氯苯基、o-氟苯基、p-氟苯基、o-甲氧基苯基、p-甲氧基苯基、p-硝基苯基、p-氰基苯基、α-萘基、β-萘基、o-聯苯基、m-聯苯基、p-聯苯基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、1-菲基、2-菲基、3-菲基、4-菲基及9-菲基。
式(1)中R2
為聚合性有機基,可舉出環氧基、氧雜環丁烷基、乙烯基、或含有彼等之有機基。作為R2
例如可舉出環氧基、氧雜環丁烷基、乙烯基,作為含有彼等之有機基,可舉出丙烯醯基乙基、丙烯醯丙基、甲基丙烯醯基乙基、甲基丙烯醯基丙基、環氧丙基乙基、環氧丙基丙基、環氧環己基乙基、環氧環己基丙基等。
使用於本發明之矽化合物(A)可舉出式(2)的化合物之例子。式(2)中,R1
各表示碳原子數1至10的烷基、碳原子數6至20的芳基、或彼等組合,可舉出上述例示。又,R2
各表示聚合性有機基,可舉出上述例示。而n2各為3至5的整數。
式(1)及式(2)中,R1
表示甲基,R2
表示環氧基、氧雜環丁烷基、乙烯基、或可例示出含有彼等之有機基。
式(2)的化合物可例示如以下者。
【化7】
【化8】
本發明的膜形成組成物進一步含有聚合啟始劑(C)。聚合啟始劑(C)為熱或光陽離子聚合啟始劑、或熱或光自由基聚合啟始劑。
藉由加熱含有矽化合物(A)之被膜,由熱陽離子聚合啟始劑之作用進行矽化合物(A)之陽離子聚合而形成硬化被膜。
又,將含有矽化合物(A)之被膜藉由光照射經光陽離子聚合啟始劑的作用進行矽化合物(A)的陽離子聚合而形成硬化被膜。而可進行陽離子聚合之反應性基為環氧基、氧雜環丁烷基、或含有彼等之有機基為佳。
藉由將含有矽化合物(A)之被膜進行加熱經熱自由基聚合啟始劑之作用進行矽化合物(A)的自由基聚合而形成硬化被膜。
又,藉由將含有矽化合物(A)之被膜進行光照射,經光自由基聚合啟始劑之作用進行矽化合物(A)的自由基聚合而形成硬化被膜。而可進行自由基聚合之反應性為乙烯基、或含有彼等之有機基為佳。
聚合性部位之乙烯基在縮合物中具有二個以上時,對於溶劑的耐溶劑溶解性之觀點來看為佳。
本發明所使用的矽化合物(A)例如可由以下合成方法得到。
將上述式(2-1)至(2-4)所記載之矽化合物作為例子。
將3H,5H-八甲基四矽氧烷(Lancaster公司製)3.0g、作為觸媒之鈀活性碳(含有5質量%之鈀。Acros organics公司製)0.07g、水2.6g、四氫呋喃70g在室溫進行24小時混合攪拌後,過濾並純化(第一段階)。
【化9】
將所得之反應物2.9g一邊以冰冷卻下,一邊滴於二甲基氯矽烷(Gelest公司製)28g、三乙基胺53g、二乙基醚100g的混合溶液,在室溫進行24小時攪拌。其後混合水400g,將反應液分離出2層,將萃取出的醚層進行3次水洗步驟後,混合硫酸鎂(Aldrich公司製)5g並使其脫水。其後,欲除去硫酸鎂,經過濾後將醚系溶劑藉由蒸發使其除去,得到矽化合物(A)之中間體2.9g(第二段階)。
【化10】
進一步重複第一段階與第二段階,得到Si原子為12個之支鏈型矽化合物。
【化11】
【化12】
於該Si原子為12個之支鏈型矽化合物(A)的中間體3.3g中,混合甲苯32.5g、4-乙烯基-1-環己烷1,2-環氧化物(Aldrich公司製)1.2g、及1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷鉑(0)錯體二甲苯溶液(2質量%、Aldrich公司製)0.025g,在室溫下進行24小時攪拌,進行過濾,將甲苯藉由蒸餾除去,可得到最終固體物之上述支鏈型矽化合物((A)、式(2-5))3.5g。此可使用美國德州大學Austin
校之品名Si12-epoxy。
又,同樣地於Si原子為12個之支鏈型矽化合物(A)
的中間體3.0g中,混合甲苯29.5g、甲基丙烯酸烯丙基(東京化成工業製)1.1g、及1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷鉑(0)錯體二甲苯溶液(2質量%、Aldrich公司製)0.023g,在室溫下進行24小時攪拌,進行過濾,將甲苯經蒸餾而除去,可得到最終固體物之上述支鏈型矽化合物((A)、式(2-6))3.1g。此可使用美國德州大學Austin校之品名Si12-Methacrylate。
本發明中除含有矽化合物(A)以外,亦可進一步含有矽化合物(B)。藉此可改善熱或光硬化特性、膜強度、膜彈性率、平坦性、透明性、收縮性、外面氣體低減、抗蝕的濕潤性、氣體透過性、保存安定性及與基板之濕潤性等。
矽化合物(B)可使用選自由式(3)及式(4)所示矽化合物、這些水解物、及這些水解縮合物所成群之至少1種矽化合物(B1)。
又,矽化合物(B)可使用選自由上述矽化合物(B1),
與式(5)及式(6)所示矽化合物、這些水解物、及這些水解縮合物所成群的至少1種矽化合物(B2)之組合。
矽化合物(B)使用式(3)之矽化合物、這些水解物、或這些水解縮合物為佳。而矽化合物(B)使用式(3)的水解縮合物為佳。
上述矽化合物(B)的重量平均分子量可為900至100000、或900至50000、或900至10000,由溶解性的觀點來看以900至3000為佳。
可使用以矽化合物(A)與矽化合物(B)之質量比為100:0至30:70的比率下混合者,進一步可使用100:0至70:30的莫耳比。
式(3)的矽化合物中,R11
表示環氧基、氧雜環丁烷基、乙烯基、或含有彼等之聚合性有機基且藉由Si-C鍵與矽原子結合者,R31
表示具有烷基、芳基、鹵化烷基、鹵化芳基、或氫硫基、胺基或氰基之有機基,且藉由Si-C鍵與矽原子結合者,R21
表示鹵素原子、或碳原子數1至8的烷氧基或醯氧基,a1
為1的整數,b1
為0、1或2的整數,a1
+b1
為1、2或3的整數。
又,式(4)的矽化合物中,R41
表示環氧基、氧雜環丁烷基、乙烯基、或含有彼等之聚合性有機基且藉由Si-C鍵與矽原子結合者,R51
表示鹵素原子、或碳原子數1至20的烷氧基或醯氧基,Y表示氧原子、碳原子數1至20的伸烷基,c1
為1或2的整數。
式(5)的矽化合物中,R12
及R32
各表示烷基、芳基、
鹵化烷基、鹵化芳基、或具有氫硫基、胺基或氰基之有機基且藉由Si-C鍵與矽原子結合者,R22
表示鹵素原子、或碳原子數1至8的烷氧基或醯氧基,a2
及b2
各為0、1、或2的整數,a2
+b2
為0、1、或2的整數。
式(6)的矽化合物中,R42
表示碳原子數1至5的烷基,R52
表示鹵素原子、或碳原子數1至8的烷氧基或醯氧基,Y表示氧原子、碳原子數1至20的伸烷基,c2
表示0或1的整數。
式(3)至式(6)之矽化合物(B)中,環氧基、氧雜環丁烷基、乙烯基、或含有彼等的聚合性有機基可舉出上述例示。又,烷基、芳基可舉出上述例示。
作為碳原子數1至20的伸烷基,可舉出伸甲基、伸乙基、1-3-伸丙基、2-2’-伸丙基、伸丁基等。
作為具有氫硫基之有機基,可舉出乙基氫硫基、丁基氫硫基、己基氫硫基、辛基氫硫基等。
作為具有胺基之有機基,可舉出胺基乙基、胺基丙基等。
作為具有氰基之有機基,可舉出氰基乙基、氰基丙基等。
作為碳原子數1至20的烷氧基,可舉出具有碳原子數1至20的直鏈、分支、環狀的烷基部分之烷氧基,例如可舉出甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、i-丙氧基、n-丁氧基、i-丁氧基、s-丁氧基、t-丁氧基、n-戊氧基、1-甲基-n-丁氧基、2-甲基-n-丁氧基、3-甲基-n-丁氧基、1,1-二甲基-n-丙氧基、1,2-二甲基-n-丙氧基、2,2-二甲基-n-丙氧基、1-乙基-n-丙氧基、n-己氧基、1-甲基-n-戊氧基、2-甲基-n-戊氧基、3-甲基-n-戊氧基、4-甲基-n-戊氧基、1,1-二甲基-n-丁氧基、1,2-二甲基-n-丁氧基、1,3-二甲基-n-丁氧基、2,2-二甲基-n-丁氧基、2,3-二甲基-n-丁氧基、3,3-二甲基-n-丁氧基、1-乙基-n-丁氧基、2-乙基-n-丁氧基、1,1,2-三甲基-n-丙氧基、1,2,2-三甲基-n-丙氧基、1-乙基-1-甲基-n-丙氧基及1-乙基-2-甲基-n-丙氧基等,又作為環狀的烷氧基,可舉出環丙氧基、環丁氧基、1-甲基-環丙氧基、2-甲基-環丙氧基、環戊氧基、1-甲基-環丁氧基、2-甲基-環丁氧基、3-甲基-環丁氧基、1,2-二甲基-環丙氧基、2,3-二甲基-環丙氧基、1-乙基-環丙氧基、2-乙基-環丙氧基、環己氧基、1-甲基-環戊氧基、2-甲基-環戊氧基、3-甲基-環戊氧基、1-乙基-環丁氧基、2-乙基-環丁氧基、3-乙基-環丁氧基、1,2-二甲基-環丁氧基、1,3-二甲基-環丁氧基、2,2-二甲基-環丁氧基、2,3-二甲基-環丁氧基、2,4-二甲基-環丁氧基、3,3-二甲基-環丁氧基、1-n-丙基-環丙氧基、2-n-丙基-環丙氧基、1-i-丙基-環丙氧基、2-i-丙基-環丙氧基、1,2,2-三甲基-環丙氧基、1,2,3-三甲基-環丙氧基、2,2,3-三甲基-環丙氧基、1-乙基-2-甲基-環丙氧基、2-乙基-1-甲基-環丙氧基、2-乙基-2-甲基-環丙氧基及2-乙基-3-甲基-環丙氧基等。
碳原子數1至20的醯氧基,例如可舉出甲基羰基氧基、乙基羰基氧基、n-丙基羰基氧基、i-丙基羰基氧基、n-丁基羰基氧基、i-丁基羰基氧基、s-丁基羰基氧基、t-丁基羰基氧基、n-戊基羰基氧基、1-甲基-n-丁基羰基氧基、2-甲基-n-丁基羰基氧基、3-甲基-n-丁基羰基氧基、1,1-二甲基-n-丙基羰基氧基、1,2-二甲基-n-丙基羰基氧基、2,2-二甲基-n-丙基羰基氧基、1-乙基-n-丙基羰基氧基、n-己基羰基氧基、1-甲基-n-戊基羰基氧基、2-甲基-n-戊基羰基氧基、3-甲基-n-戊基羰基氧基、4-甲基-n-戊基羰基氧基、1,1-二甲基-n-丁基羰基氧基、1,2-二甲基-n-丁基羰基氧基、1,3-二甲基-n-丁基羰基氧基、2,2-二甲基-n-丁基羰基氧基、2,3-二甲基-n-丁基羰基氧基、3,3-二甲基-n-丁基羰基氧基、1-乙基-n-丁基羰基氧基、2-乙基-n-丁基羰基氧基、1,1,2-三甲基-n-丙基羰基氧基、1,2,2-三甲基-n-丙基羰基氧基、1-乙基-1-甲基-n-丙基羰基氧基、1-乙基-2-甲基-n-丙基羰基氧基、苯基羰基氧基、及對甲苯磺醯羰基氧基等。
作為鹵素基可舉出氟、氯、溴、碘等。
作為上述式(3)之矽化合物為乙烯基系化合物,例如可舉出甲基丙烯醯胺三甲氧基矽烷、2-甲基丙烯氧基乙基三甲氧基矽烷、(甲基丙烯氧基甲基)聯(三甲氧基)甲基矽烷、甲基丙烯氧基甲基三乙氧基矽烷、甲基丙烯氧基甲基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基二甲基氯矽烷、2-甲基丙烯氧基乙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基二甲基乙氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基三氯矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基三丙氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基三氯矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、2-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基參(甲氧基乙基)矽烷、甲基丙烯氧基三甲氧基矽烷、甲基丙烯氧基三丁氧基矽烷、甲基丙烯氧基三異丙氧基矽烷、甲基丙烯氧基三苯氧基矽烷、甲基丙烯氧基苯基二甲氧基矽烷、甲基丙烯氧基苯基甲基甲氧基矽烷、甲基丙烯氧基苯基二氯矽烷、甲基丙烯氧基苯基二甲基矽烷、甲基丙烯氧基苯基二乙氧基矽烷、甲基丙烯氧基苯基二氯矽烷、甲基丙烯氧基三甲氧基矽烷、甲基丙烯氧基甲基二甲氧基矽烷、甲基丙烯氧基甲基二乙氧基矽烷、甲基丙烯氧基甲基二乙酸基矽烷、甲基丙烯氧基二苯基氯矽烷、丙烯醯胺三甲氧基矽烷、2-丙烯氧基乙基三甲氧基矽烷、(丙烯氧基甲基)聯(三甲氧基)甲基矽烷、丙烯氧基甲基三乙氧基矽烷、丙烯氧基甲基三甲氧基矽烷、3-丙烯氧基丙基二甲基氯矽烷、2-丙烯氧基乙基三甲氧基矽烷、3-丙烯氧基丙基二甲基乙氧基矽烷、3-丙烯氧基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-丙烯氧基丙基三氯矽烷、3-丙烯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-丙烯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-丙烯氧基丙基三丙氧基矽烷、3-丙烯氧基丙基三氯矽烷、3-丙烯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、2-丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯氧基丙基參(甲氧基乙基)矽烷、丙烯氧基三甲氧基矽烷、丙烯氧基三丁氧基矽烷、丙烯氧基三異丙氧基矽烷、丙烯氧基三苯氧基矽烷、丙烯氧基苯基二甲氧基矽烷、丙烯氧基苯基甲基甲氧基矽烷、丙烯氧基苯基二氯矽烷、丙烯氧基苯基二甲基矽烷、丙烯氧基苯基二乙氧基矽烷、丙烯氧基苯基二氯矽烷、丙烯氧基三甲氧基矽烷、丙烯氧基甲基二甲氧基矽烷、丙烯氧基甲基二乙氧基矽烷、丙烯氧基甲基二乙酸基矽烷、丙烯氧基二苯基氯矽烷等乙烯基含有矽烷化合物。
又作為式(3)的矽化合物之環氧系化合物,例如可舉出環氧丙氧基甲基三甲氧基矽烷、環氧丙氧基甲基三乙氧基矽烷、α-環氧丙氧基乙基三甲氧基矽烷、α-環氧丙氧基乙基三乙氧基矽烷、β-環氧丙氧基乙基三甲氧基矽烷、β-環氧丙氧基乙基三乙氧基矽烷、α-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、α-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、β-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、β-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三丙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三丁氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三苯氧基矽烷、α-環氧丙氧基丁基三甲氧基矽烷、α-環氧丙氧基丁基三乙氧基矽烷、β-環氧丙氧基丁基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丁基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丁基三乙氧基矽烷、6-環氧丙氧基丁基三甲氧基矽烷、δ-環氧丙氧基丁基三乙氧基矽烷、(3,4-環氧環己基)甲基三甲氧基矽烷、(3,4-環氧環己基)甲基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三丙氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三丁氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三苯氧基矽烷、γ-(3,4-環氧環己基)丙基三甲氧基矽烷、γ-(3,4-環氧環己基)丙基三乙氧基矽烷、δ-(3,4-環氧環己基)丁基三甲氧基矽烷、δ-(3,4-環氧環己基)丁基三乙氧基矽烷、環氧丙氧基甲基甲基二甲氧基矽烷、環氧丙氧基甲基甲基二乙氧基矽烷、α-環氧丙氧基乙基甲基二甲氧基矽烷、α-環氧丙氧基乙基甲基二乙氧基矽烷、β-環氧丙氧基乙基甲基二甲氧基矽烷、β-環氧丙氧基乙基乙基二甲氧基矽烷、α-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、α-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、β-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、β-環氧丙氧基丙基乙基二甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基甲基二丙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基甲基二丁氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基甲基二苯氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基乙基二甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基乙基二乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基乙烯基二甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基乙烯基二乙氧基矽烷等。
作為式(4)之矽化合物,例如可舉出雙[2-(3,4-環氧環己基)乙基]四甲基二矽氧烷、二(環氧丙氧基丙基)四甲基二矽氧烷、二(環氧丙氧基丙基)四苯基二矽氧烷等環氧基含有矽烷化合物、二(3-甲基丙烯氧基丙基)四甲基二矽氧烷、二(3-甲基丙烯氧基丙基)四苯基二矽氧烷、二(3-丙烯氧基丙基)四甲基二矽氧烷、二(3-丙烯氧基丙基)四苯基二矽氧烷等乙烯基含有矽烷化合物等較佳例子。
作為式(5)之矽化合物,可舉出四甲氧基矽烷、四氯矽烷、四乙酸基矽烷、四乙氧基矽烷、四n-丙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四n-丁氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三氯矽烷、甲基三乙酸基矽烷、甲基三丙氧基矽烷、甲基三乙酸基矽烷、甲基三丁氧基矽烷、甲基三戊氧基矽烷、甲基三苯氧基矽烷、甲基三苯甲氧基矽烷、甲基三苯乙基氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三氯矽烷、苯基三乙酸基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、γ-氯丙基三甲氧基矽烷、γ-氯丙基三乙氧基矽烷、γ-氯丙基三乙酸基矽烷、3、3、3-三氟丙基三甲氧基矽烷、γ-氫硫基丙基三甲氧基矽烷、γ-氫硫基丙基三乙氧基矽烷、β-氰基乙基三乙氧基矽烷、氯甲基三甲氧基矽烷、氯甲基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、苯基甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、苯基甲基二乙氧基矽烷、γ-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-氯丙基甲基二乙氧基矽烷、二甲基二乙酸基矽烷、γ-甲基丙烯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、r-氫硫基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-氫硫基甲基二乙氧基矽烷、甲基乙烯基二甲氧基矽烷、甲基乙烯基二乙氧基矽烷等。
作為式(6)的矽化合物,可舉出伸甲基雙三甲氧基矽烷、伸甲基雙三氯矽烷、伸甲基雙三乙酸基矽烷、伸乙基雙三乙氧基矽烷、伸乙基雙三氯矽烷、伸乙基雙三乙酸基矽烷、伸丙基雙三乙氧基矽烷、伸丁基雙三甲氧基矽烷等。
將矽化合物(B)進行水解並使其縮合時,矽化合物的水解性基(例如氯原子、烷氧基或醯氧基)每1莫耳中,使用超過1莫耳且100莫耳以下,較佳為1莫耳至50莫耳之水。
本發明的矽化合物(B)中將選自上述化合物的至少1種矽烷化合物進行水解、使其縮合時可使用觸媒。作為此時可使用的觸媒,可舉出鈦或鋁等金屬螯合化合物、酸觸媒、鹼觸媒。
上述矽化合物(B)為在上述式(3)、或上述式(3)與式(5)的組合所成的矽化合物中,含有5至100莫耳%、或5至75莫耳%的比率之(a+b)值成1的矽化合物之矽化合物經水解並使其縮合的縮合物為佳。
作為使用於水解的有機溶劑,例如可舉出n-戊烷、i-戊烷、n-己烷、i-己烷、n-庚烷、i-庚烷、2,2,4-三甲基戊烷、n-辛烷、i-辛烷、環己烷、甲基環己烷等脂肪族烴系溶劑;苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、三甲基苯、甲基乙基苯、n-丙基苯、i-丙基苯、二乙基苯、i-丁基苯、三乙基苯、二-i-丙基苯、n-戊基萘、三甲基苯等芳香族烴系溶劑;甲醇、乙醇、n-丙醇、i-丙醇、n-丁醇、i-丁醇、sec-丁醇、t-丁醇、n-戊醇、i-戊醇、2-甲基丁醇、sec-戊醇、t-戊醇、3-甲氧基丁醇、n-己醇、2-甲基戊醇、sec-己醇、2-乙基丁醇、sec-庚醇、庚醇-3、n-辛醇、2-乙基己醇、sec-辛醇、n-壬基醇、2,6-二甲基庚醇-4、n-癸醇、sec-十一烷基醇、三甲基壬基醇、sec-十四烷基醇、sec-十七烷基醇、酚、環己醇、甲基環己醇、3,3,5-三甲基環己醇、苯甲基醇、苯基甲基甲醇、二丙酮醇、甲酚等單醇系溶劑;乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、戊二醇-2,4、2-甲基戊二醇-2,4、己二醇-2,5、庚二醇-2,4、2-乙基己二醇-1,3、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇、甘油等多價醇系溶劑;丙酮、甲基乙基酮、甲基-n-丙基酮、甲基-n-丁基酮、二乙基酮、甲基-i-丁基酮、甲基-n-戊基酮、乙基-n-丁基酮、甲基-n-己基酮、二-i-丁基酮、三甲基壬酮、環己酮、甲基環己酮、2,4-戊烷二酮、丙酮基丙酮、二丙酮醇、乙醯苯、葑酮等酮系溶劑;乙基醚、i-丙基醚、n-丁基醚、n-己基醚、2-乙基己基醚、環氧乙烷、1,2-環氧丙烷、二氧環戊烷基、4-甲基二氧環戊烷基、二噁烷、二甲基二噁烷、乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇單-n-丁基醚、乙二醇單-n-己基醚、乙二醇單苯基醚、乙二醇單-2-乙基丁基醚、乙二醇二丁基醚、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇單-n-丁基醚、二乙二醇二-n-丁基醚、二乙二醇單-n-己基醚、乙氧基三甘醇、四乙二醇二-n-丁基醚、丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單丙基醚、丙二醇單丁基醚、二丙二醇單甲基醚、二丙二醇單乙基醚、二丙二醇單丙基醚、二丙二醇單丁基醚、三丙二醇單甲基醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃等醚系溶劑;二乙基碳酸酯、乙酸甲基、乙酸乙酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯、乙酸n-丙酯、乙酸i-丙酯、乙酸n-丁酯、乙酸i-丁酯、乙酸sec-丁酯、乙酸n-戊酯、乙酸sec-戊酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸甲基戊酯、乙酸2-乙基丁酯、乙酸2-乙基己酯、乙酸苯甲酯、乙酸環己酯、乙酸甲基環己酯、乙酸n-壬酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、乙酸乙二醇單甲基醚、乙酸乙二醇單乙基醚、乙酸二乙二醇單甲基醚、乙酸二乙二醇單乙基醚、乙酸二乙二醇單-n-丁基醚、乙酸丙二醇單甲基醚、乙酸丙二醇單乙基醚、乙酸丙二醇單丙基醚、乙酸丙二醇單丁基醚、乙酸二丙二醇單甲基醚、乙酸二丙二醇單乙基醚、二乙酸甘醇、乙酸甲氧基三甘醇、丙酸乙酯、丙酸n-丁酯、丙酸i-戊酯、草酸二乙酯、草酸二-n-丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸n-丁酯、乳酸n-戊酯、丙二酸二乙酯、苯二酸二甲酯、苯二酸二乙酯等酯系溶劑;N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺、乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基丙醯胺、N-甲基吡咯烷酮等含氮系溶劑;硫化二甲基、硫化二乙基、噻吩、四氫噻吩、二甲基亞碸、環丁碸、1,3-丙烷碸等含硫系溶劑等。
特別以丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單丙基醚、丙二醇單丁基醚、丙二醇二甲基醚、丙二醇二乙基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、丙二醇單丙基醚乙酸酯由溶液之保存安定性的觀點來看為佳。
又,將矽化合物(B)經水解並縮合時,可使用觸媒。作為此時所使用的觸媒,可舉出金屬螯合化合物、有機酸、無機酸、有機鹼、無機鹼。
作為金屬螯合化合物,例如可舉出三乙氧基‧單(乙醯丙酮酸)鈦、三-n-丙氧基‧單(乙醯丙酮酸)鈦、三-i-丙氧基‧單(乙醯丙酮酸)鈦、三-n-丁氧基‧單(乙醯丙酮酸)鈦、三-sec-丁氧基‧單(乙醯丙酮酸)鈦、三-t-丁氧基‧單(乙醯丙酮酸)鈦、二乙氧基‧聯(乙醯丙酮酸)鈦、二-n-丙氧基‧聯(乙醯丙酮酸)鈦、二-i-丙氧基‧聯(乙醯丙酮酸)鈦、二-n-丁氧基‧聯(乙醯丙酮酸)鈦、二-sec-丁氧基‧聯(乙醯丙酮酸)鈦、二-t-丁氧基‧聯(乙醯丙酮酸)鈦、單乙氧基‧參(乙醯丙酮酸)鈦、單-n-丙氧基‧參(乙醯丙酮酸)鈦、單-i-丙氧基‧參(乙醯丙酮酸)鈦、單-n-丁氧基‧參(乙醯丙酮酸)鈦、單-sec-丁氧基‧參(乙醯丙酮酸)鈦、單-t-丁氧基‧參(乙醯丙酮酸)鈦、肆(乙醯丙酮酸)鈦、三乙氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鈦、三-n-丙氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鈦、三-i-丙氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鈦、三-n-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鈦、三-sec-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鈦、三-t-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鈦、二乙氧基‧聯(乙基乙醯乙酸酯)鈦、二-n-丙氧基‧聯(乙基乙醯乙酸酯)鈦、二-i-丙氧基‧聯(乙基乙醯乙酸酯)鈦、二-n-丁氧基‧聯(乙基乙醯乙酸酯)鈦、二-sec-丁氧基‧聯(乙基乙醯乙酸酯)鈦、二-t-丁氧基‧聯(乙基乙醯乙酸酯)鈦、單乙氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鈦、單-n-丙氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鈦、單-i-丙氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鈦、單-n-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鈦、單-sec-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鈦、單-t-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鈦、肆(乙基乙醯乙酸酯)鈦、單(乙醯丙酮酸)參(乙基乙醯乙酸酯)鈦、聯(乙醯丙酮酸)聯(乙基乙醯乙酸酯)鈦、參(乙醯丙酮酸)單(乙基乙醯乙酸酯)鈦、等鈦螯合化合物;三乙氧基‧單(乙醯丙酮酸)鋯、三-n-丙氧基‧單(乙醯丙酮酸)鋯、三-i-丙氧基‧單(乙醯丙酮酸)鋯、三-n-丁氧基‧單(乙醯丙酮酸)鋯、三-sec-丁氧基‧單(乙醯丙酮酸)鋯、三-t-丁氧基‧單(乙醯丙酮酸)鋯、二乙氧基‧聯(乙醯丙酮酸)鋯、二-n-丙氧基‧聯(乙醯丙酮酸)鋯、二-i-丙氧基‧聯(乙醯丙酮酸)鋯、二-n-丁氧基‧聯(乙醯丙酮酸)鋯、二-sec-丁氧基‧聯(乙醯丙酮酸)鋯、二-t-丁氧基‧聯(乙醯丙酮酸)鋯、單乙氧基‧參(乙醯丙酮酸)鋯、單-n-丙氧基‧參(乙醯丙酮酸)鋯、單-i-丙氧基‧參(乙醯丙酮酸)鋯、單-n-丁氧基‧參(乙醯丙酮酸)鋯、單-sec-丁氧基‧參(乙醯丙酮酸)鋯、單-t-丁氧基‧參(乙醯丙酮酸)鋯、肆(乙醯丙酮酸)鋯、三乙氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鋯、三-n-丙氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鋯、三-i-丙氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鋯、三-n-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鋯、三-sec-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鋯、三-t-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鋯、二乙氧基‧聯(乙基乙醯乙酸酯)鋯、二-n-丙氧基‧聯(乙基乙醯乙酸酯)鋯、二-i-丙氧基‧聯(乙基乙醯乙酸酯)鋯、二-n-丁氧基‧聯(乙基乙醯乙酸酯)鋯、二-sec-丁氧基‧聯(乙基乙醯乙酸酯)鋯、二-t-丁氧基‧聯(乙基乙醯乙酸酯)鋯、單乙氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鋯、單-n-丙氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鋯、單-i-丙氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鋯、單-n-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鋯、單-sec-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鋯、單-t-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鋯、肆(乙基乙醯乙酸酯)鋯、單(乙醯丙酮酸)參(乙基乙醯乙酸酯)鋯、聯(乙醯丙酮酸)聯(乙基乙醯乙酸酯)鋯、參(乙醯丙酮酸)單(乙基乙醯乙酸酯)鋯、等鋯螯合化合物;參(乙醯丙酮酸)鋁、參(乙基乙醯乙酸酯)鋁等鋁螯合化合物等。
作為有機酸,例如可舉出乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、草酸、馬來酸、甲基丙二酸、己二酸、癸二酸、沒食子酸、丁酸、苯六酸、花生四烯酸、莽草酸、2-乙基己酸、油酸、硬脂酸、亞油酸、次亞麻油酸、水楊酸、安息香酸、p-胺基安息香酸、p-甲苯磺酸、苯磺酸、單氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、甲酸、丙二酸、磺酸、苯二酸、富馬酸、檸檬酸、酒石酸等。
作為無機酸,例如可舉出鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸、磷酸等。作為有機鹼,例如可舉出吡啶、吡咯、哌嗪、吡咯烷、哌啶、甲吡啶、三甲基胺、三乙基胺、單乙醇胺、二乙醇胺、二甲基單乙醇胺、單甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二氮雜聯環辛烷、二氮雜聯環壬烷、二氮雜聯環十一碳烯、四甲基銨氫氧化物等。
作為無機鹼,例如可舉出氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氫氧化鈣等。這些觸媒中,以金屬螯合化合物、有機酸、無機酸為佳,較佳為鈦螯合化合物、有機酸可舉出。可同時使用彼等1種或者2種以上。
且,欲提高抗蝕密著性、柔軟性、平坦化性等,視必要使用未含有下述矽原子的聚合性化合物,可與含有上述矽原子之聚合性化合物進行共聚合(混雜化)、或混合。
作為未含矽原子之具有乙烯性不飽和鍵的聚合性化合物之具體例,可舉出乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、九乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、九丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、2,2-雙[4-(丙烯氧基二乙氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(甲基丙烯氧基二乙氧基)苯基]丙烷、3-苯氧基-2-丙醯基丙烯酸酯、1,6-聯(3-丙烯氧基-2-羥基丙基)-己基醚、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、參-(2-羥基乙基)-異三聚氰酸酯(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、及二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。且,其中例如所謂乙二醇二(甲基)丙烯酸酯表示乙二醇二丙烯酸酯與乙二醇二甲基丙烯酸酯。
作為未含有矽原子之具有乙烯性不飽和鍵的聚合性化合物,又可舉出可藉由多價異氰酸酯化合物與羥基烷基不飽和羧酸酯化合物之反應所得的尿烷化合物、藉由多價環氧化合物與羥基烷基不飽和羧酸酯化合物之反應所得的化合物、苯二酸二烯丙基等二烯丙基酯化合物、及二乙烯基苯二甲酸酯等二乙烯基化合物等。
又,作為具有未含矽原子的陽離子聚合性之部位的聚合性化合物,可舉出具有環氧環及氧雜環丁烷環等環狀醚結構、乙烯基醚結構及乙烯硫醚結構等之化合物。
作為未含矽原子之具有環氧環的聚合性化合物,雖無特別限定,可使用具有一個至六個、或二個至四個環氧環之化合物。作為具有上述環氧環之聚合性化合物,例如可舉出由二醇化合物、三醇化合物、二羧酸化合物及三羧酸化合物等具有二個以上羥基或羧基之化合物、與環氧氯丙烷等環氧丙基化合物所製造之具有二個以上環氧丙基醚結構或環氧丙基酯結構之化合物。
作為未含矽原子具有環氧環的聚合性化合物之具體例,可舉出1,4-丁烷二醇二環氧丙基醚、1,2-環氧-4-(環氧乙基)環己烷、甘油三環氧丙基醚、二乙二醇二環氧丙基醚、2,6-二環氧丙基苯基環氧丙基醚、1,1,3-參[p-(2,3-環氧丙氧基)苯基]丙烷、1,2-環己烷二羧酸二環氧丙基酯、4,4’-伸甲基聯(N,N-二環氧丙基苯胺)、3,4-環氧環己基甲基-3,4-環氧環己烷羧酸酯、三羥甲基乙烷三環氧丙基醚、三環氧丙基-p-胺基酚、四環氧丙基間苯二甲胺、四環氧丙基二胺基二苯基甲烷、四環氧丙基-1,3-雙胺基甲基環己烷、雙酚-A-二環氧丙基醚、雙酚-S-二環氧丙基醚、季戊四醇四環氧丙基醚間苯二酚二環氧丙基醚、苯二酸二環氧丙基酯、新戊二醇二環氧丙基醚、聚丙二醇二環氧丙基醚、四溴雙酚-A-二環氧丙基醚、雙酚六氟丙酮二環氧丙基醚、季戊四醇二環氧丙基醚、參-(2,3-環氧丙基)三聚異氰酸酯、單烯丙基二環氧丙基三聚異氰酸酯、二甘油聚二環氧丙基醚、季戊四醇聚環氧丙基醚、1,4-聯(2,3-環氧丙氧基全氟異丙基)環己烷、山梨醇聚環氧丙基醚、三羥甲基丙烷聚環氧丙基醚、間苯二酚二環氧丙基醚、1,6-己烷二醇二環氧丙基醚、聚乙二醇二環氧丙基醚、苯基環氧丙基醚、p-第三丁基苯基環氧丙基醚、己二酸二環氧丙基醚、o-苯二酸二環氧丙基醚、二溴苯基環氧丙基醚、1,2,7,8-二環氧辛烷、1,6-二羥甲基全氟己烷二環氧丙基醚、4,4’-聯(2,3-環氧丙氧基全氟異丙基)二苯基醚、2,2-聯(4-環氧丙基氧基苯基)丙烷、3,4-環氧環己基甲基-3’,4’-環氧環己烷羧酸酯、3,4-環氧環己基環氧乙烷、2-(3,4-環氧環己基)-3’,4’-環氧-1,3-二噁烷-5-螺環己烷、1,2-乙烯二氧基-聯(3,4-環氧環己基甲烷)、4’,5’-環氧-2’-甲基環己基甲基-4,5-環氧-2-甲基環己烷羧酸酯、乙二醇-聯(3,4-環氧環己烷羧酸酯)、雙-(3,4-環氧環己基甲基)己二酸酯、及聯(2,3-環氧環戊基)醚等。
作為未含矽原子之具有氧雜環丁烷環的聚合性化合物,雖無特別限定,可使用具有一個至六個、或二個至四個氧雜環丁烷環之化合物。
作為未含矽原子之具有氧雜環丁烷環的聚合性化合物,例如可舉出3-乙基-3-羥基甲基氧雜環丁烷、3-乙基-3-(苯氧基甲基)氧雜環丁烷、3,3-二乙基氧雜環丁烷、及3-乙基-3-(2-乙基己氧基甲基)氧雜環丁烷、1,4-聯(((3-乙基-3-氧雜環丁基)甲氧基)甲基)苯、二((3-乙基-3-氧雜環丁基)甲基)醚、及季戊四醇肆((3-乙基-3-氧雜環丁基)甲基)醚等。
作為未含矽原子之具有乙烯基醚結構的聚合性化合物,雖無特別限定,可使用具有一個至六個、或二個至四個乙烯基醚結構之化合物。
作為未含矽原子之具有乙烯基醚結構的聚合性化合物,例如可舉出乙烯基-2-氯乙基醚、乙烯基-正丁基醚、1,4-環己烷二甲醇二乙烯基醚、乙烯基環氧丙基醚、聯(4-(乙烯氧基甲基)環己基甲基)戊二酸酯、三(乙二醇)二乙烯基醚、己二酸二乙烯基酯、二乙二醇二乙烯基醚、參(4-乙烯氧基)丁基偏苯三羧酸酯、聯(4-(乙烯氧基)丁基)對苯二甲酸酯、聯(4-(乙烯氧基)丁基異苯二甲酸酯、乙二醇二乙烯基醚、1,4-丁烷二醇二乙烯基醚、四甲二醇二乙烯基醚、四乙二醇二乙烯基醚、新戊二醇二乙烯基醚、三羥甲基丙烷三乙烯基醚、三羥甲基乙烷三乙烯基醚、己烷二醇二乙烯基醚、1,4-環己烷二醇二乙烯基醚、四乙二醇二乙烯基醚、季戊四醇二乙烯基醚、季戊四醇三乙烯基醚及環己烷二甲醇二乙烯基醚等。
本發明中所使用的聚合啟始劑(C)若為藉由熱燒成或光照射,具有開始進行前述矽化合物的聚合之作用的化合物即可,並無特別限定。可使用藉由光照射或熱燒成產生酸(柏朗斯特酸或路易氏酸)、鹼、自由基、或陽離子之化合物。
例如可舉出藉由光照射產生活性自由基,可引起前述矽化合物的自由基聚合的化合物,即藉由光自由基聚合啟始劑、及光照射產生質子酸及碳陽離子等陽離子種,可引起前述矽化合物的陽離子聚合之化合物,即光陽離子聚合啟始劑等。
光照射,例如可使用波長150nm至1000nm、或200至700nm、或300至600nm之光進行。而藉由曝光量1至2000mJ/cm2
、或10至1500mJ/cm2
、或50至1000mJ/cm2
產生活性自由基之光自由基聚合啟始劑、或產生陽離子種之光陽離子聚合啟始劑作為光聚合啟始劑使用為佳。
作為光自由基聚合啟始劑,例如可舉出咪唑化合物、重氮化合物、雙咪唑化合物、N-芳基甘胺酸化合物、有機疊氮化合物、二茂鈦化合物、鋁酸鹽化合物、有機過氧化物、N-烷氧基吡啶鎓鹽化合物、及噻噸酮化合物等。
作為化合物,可舉出p-疊氮苯甲醛、p-疊氮乙醯苯、p-疊氮安息香酸、p-疊氮苯亞甲基乙醯苯、4,4’-二疊氮查耳酮、4,4’-二疊氮二苯基硫化物、及2,6-聯(4’-疊氮苯亞甲基)-4-甲基環己酮等。
作為重氮化合物,可舉出1-重氮基-2,5-二乙氧基-4-p-甲苯基氫硫基苯硼氟化物、1-重氮基-4-N,N-二甲基胺基苯氯化物、及1-重氮基-4-N,N-二乙基胺基苯硼氟化物等。
作為雙咪唑化合物,可舉出2,2’-聯(o-氯苯基)-4,5,4’,5’-肆(3,4,5-三甲氧基苯基)1,2’-雙咪唑、及2,2’-聯(o-氯苯基)4,5,4’,5’-四苯基-1,2’-雙咪唑等。
作為二茂鈦化合物,可舉出二環戊二烯-鈦-二氯化物、二環戊二烯-鈦-聯苯基、二環戊二烯-鈦-聯(2,3,4,5,6-五氯苯基)、二環戊二烯-鈦-聯(2,3,5,6-四氟苯基)、二環戊二烯-鈦-聯(2,4,6-三氟苯基)、二環戊二烯-鈦-聯(2,6-二氟苯基)、二環戊二烯-鈦-聯(2,4-二氟苯基)、聯(甲基環戊二烯)-鈦-聯(2,3,4,5,6-五氯苯基)、聯(甲基環戊二烯)-鈦-聯(2,3,5,6-四氟苯基)、聯(甲基環戊二烯)-鈦-聯(2,6-二氟苯基)、及二環戊二烯-鈦-聯(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)等。
作為光陽離子聚合啟始劑,可舉出磺酸酯、碸亞胺化合物、二磺醯重氮甲烷化合物、二烷基-4-羥基鎏鹽、芳基磺酸-p-硝基苯甲基酯、矽烷醇-鋁錯體、(η6-苯)(η5-環戊二烯)鐵(II)等。
作為碸亞胺化合物,例如可舉出N-(三氟甲烷磺醯氧基)丁二醯亞胺、N-(九氟-正丁烷磺醯氧基)丁二醯亞胺、N-(樟腦磺醯氧基)丁二醯亞胺及N-(三氟甲烷磺醯氧基)萘二甲醯亞胺等。
作為二磺醯重氮甲烷化合物,例如可舉出聯(三氟甲基磺醯)重氮甲烷、聯(環己基磺醯)重氮甲烷、聯(苯基磺醯)重氮甲烷、聯(p-甲苯磺醯)重氮甲烷、聯(2,4-二甲基苯磺醯)重氮甲烷、及甲基磺醯-p-甲苯磺醯重氮甲烷等。
又,作為光陽離子聚合啟始劑,可舉出2-甲基-1-(4-甲硫苯基)-2-嗎啉代丙烷-1-酮。
又,芳香族碘鎓鹽化合物、芳香族鎏鹽化合物、芳香族重氮鎓鹽化合物、芳香族鏻鹽化合物、三嗪化合物及鐵芳烴錯體化合物等可作為光自由基聚合啟始劑、或亦可作為光陽離子聚合啟始劑使用。
作為芳香族碘鎓鹽化合物,可舉出苯基碘鎓六氟磷酸酯、二苯基碘鎓三氟甲烷磺酸酯、二苯基碘鎓九氟-正丁烷磺酸酯、二苯基碘鎓全氟-正辛烷磺酸酯、二苯基碘鎓樟腦磺酸酯、聯(4-tert-丁基苯基)碘鎓樟腦磺酸酯及聯(4-tert-丁基苯基)碘鎓三氟甲烷磺酸酯等。
作為芳香族鎏鹽化合物,例如可舉出三苯基鎏六氟銻酸鹽、三苯基鎏九氟正丁烷磺酸鹽、三苯基鎏樟腦磺酸鹽及三苯基鎏三氟甲烷磺酸鹽等。光聚合啟始劑可僅使用一種或組合二種以上使用。
且,作為藉由熱燒成(加熱)產生陽離子或自由基,可引起前述聚合性化合物的熱聚合反應之化合物,可舉出p-甲苯磺酸、三氟甲烷磺酸、吡啶鎓p-甲苯磺酸、水楊酸、磺基水楊酸、檸檬酸、安息香酸、羥基安息香酸等氧化合物,或可添加2,4,4,6-四溴環六二稀酮、苯偶因對甲苯磺酸酯、2-硝基苯甲基對甲苯磺酸酯、聯(4-t-丁基苯基)碘鎓三氟甲烷磺酸酯、三苯基鎏三氟甲烷磺酸酯、苯基-聯(三氯甲基)-s-三嗪、苯偶因對甲苯磺酸酯、N-羥基丁二醯亞胺三氟甲烷磺酸酯等酸發生劑。作為燒成條件可適宜地選自燒成溫度60℃至300℃、燒成時間0.3至90分鐘之中。
作為本發明的膜形成組成物中之矽化合物(A)與聚合啟始劑(C)的含有量,對於矽化合物(A)100質量份而言,聚合啟始劑(C)例如為1至20質量份、或3至10質量份。聚合啟始劑(C)之量比此少時,無法充分進行聚合反應,所得之被膜的硬度及耐摩耗性會有不充分之狀況。聚合啟始劑的量比此多時,僅在被膜之表面附近引起硬化,有著無法完全硬化至被膜內部的情況。且,使用熱燒成時,聚合啟始劑之量比此多時,聚合啟始劑之昇華量會增加,成為燒成爐內的污染原因。
對於本發明的膜形成組成物,作為矽化合物(A)使用具有自由基聚合性部位之乙烯性不飽和鍵的化合物時,作為聚合啟始劑使用光自由基聚合啟始劑為佳。作為矽化合物(A)使用具有陽離子聚合性的部位之乙烯基醚結構、環氧環或氧雜環丁烷環的化合物時,作為聚合啟始劑使用光陽離子聚合啟始劑為佳。作為熱燒成的矽化合物(B)使用具有矽烷醇基的化合物時,作為聚合啟始劑使用三苯基鎏三氟甲烷磺酸酯、及吡啶鎓p-甲苯磺酸為佳。
本發明的膜形成組成物係將矽化合物(A)、或矽化合物(A)與矽化合物(B)的混合物一般溶解或分散於有機溶劑(D)所成。作為該有機溶劑,選自醇系溶劑、酮系溶劑、醯胺系溶劑、酯系溶劑及非質子系溶劑所成群之至少1種。可舉出使用於上述矽化合物(B)的水解之溶劑。
又,將矽化合物(B)進行水解得到縮合物,將此與矽化合物(A)進行混合使用時,使用於矽化合物(B)的水解之有機溶劑可直接作為膜形成組成物之溶劑(D)使用。
作為本發明所使用的溶劑(D)之例子,例如可舉出乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、甲基賽路蘇乙酸酯、乙基賽路蘇乙酸酯、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、丙二醇、丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇丙基醚乙酸酯、甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、環戊酮、環己酮、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羥基乙酸乙酯、2-羥基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、N-二甲基甲醯胺、N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸及N-甲基吡咯烷酮等。
這些溶劑(D)可單獨、或組合二種以上使用。作為溶劑,使用沸點為80至250℃、或100至200℃、或120至180℃之溶劑為佳。溶劑之沸點低時,於膜形成組成物的塗佈中大多溶劑會蒸發掉,使得黏度上昇,導致塗佈性降低。溶劑之沸點高時,膜形成組成物之塗佈後乾燥需要較長時間。使用溶劑的量,例如可使膜形成組成物之固體成分濃度成為0.5至99質量%、或3至50質量%、或10至30質量%之量。
對於本發明的膜形成組成物,可添加上述矽化合物(A)與聚合啟始劑(C)以外,視必要亦可添加交聯性化合物、界面活性劑、增感劑、胺化合物、聚合物化合物、抗氧化劑、熱聚合禁止劑、表面改質劑及脫泡劑等。本發明的膜形成組成物中,可進一步添加β-二酮、膠狀二氧化矽、膠狀氧化鋁、有機聚合物、界面活性劑、矽烷耦合劑、自由基發生劑、三氮烯化合物、鹼化合物等成分
藉由添加界面活性劑,可抑制針孔或條紋等產生,又可提高膜形成組成物之塗佈性。作為界面活性劑,例如可舉出聚環氧乙烷月桂基醚、聚環氧乙烷硬脂醯基醚及聚環氧乙烷油基醚等聚環氧乙烷基醚化合物、聚環氧乙烷辛基酚醚及聚環氧乙烷壬基酚醚等聚環氧乙烷基烯丙基醚化合物、聚環氧乙烷‧聚環氧丙烷嵌段共聚物化合物、山梨醇酐單月桂酸酯、山梨醇酐單棕櫚酸酯、山梨醇酐單硬脂酸酯、山梨醇酐三油酸酯及山梨醇酐三硬脂酸酯等山梨醇酐脂肪酸酯化合物、聚環氧乙烷山梨醇酐單月桂酸酯、聚環氧乙烷山梨醇酐單棕櫚酸酯、聚環氧乙烷山梨醇酐單硬脂酸酯及聚環氧乙烷山梨醇酐三硬脂酸酯等聚環氧乙烷山梨醇酐脂肪酸酯化合物。又,可舉出商品名EftopEF301,EF303、EF352((股)TOHKEM PRODUCTS製)、商品名MegafacF171、F173、R-08、R-30(大日本油墨(股)製)、FluoradFC430、FC431(住友3M(股)製)、商品名AsahiguardAG710,SurflonS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(股)製)等氟系界面活性劑及有機矽氧烷聚合物KP341(信越化學工業(股)製)等。使用界面活性劑時,作為該添加量對於矽化合物(A)100質量份而言,例如為0.1至5質量份、或0.5至2質量份。
增感劑可使用於增加對於前述光聚合啟始劑之光的感度時。作為增感劑,例如可舉出2,6-二乙基-1,3,5,7,8-五甲基吡咯甲川-BF2
錯體及1,3,5,7,8-五甲基吡咯甲川-BF2
錯體等吡咯甲川錯體化合物、伊紅(Eosin)、乙基伊紅、紅黴素、螢光素及孟加拉玫瑰紅等呫噸系色素、1-(1-甲基萘酚[1,2-d]噻唑-2(1H)-亞基-4-(2,3,6,7)四氫-1H,5H-苯並[ij]喹嗪-9-基)-3-丁烯-2-酮、1-(3-甲基苯並噻唑-2(3H)-亞基-4-(p-二甲基胺基苯基)-3-丁烯-2-酮等酮噻唑啉化合物、2-(p-二甲基胺基苯乙烯基)-萘酚[1,2-d]噻唑、2-[4-(p-二甲基胺基苯基)-1,3-丁二烯基]-萘酚[1,2-d]噻唑等苯乙烯基或苯基丁二烯基雜環化合物等。又,可舉出2,4-二苯基-6-(p-二甲基胺基苯乙烯基)-1,3,5-三嗪、2,4-二苯基-6-(([2,3,6,7]四氫-1H,5H-苯並[ij]喹嗪-9-基)-1-乙烯-2-基)-1,3,5-三嗪酮蒽-(([2,3,6,7]四氫-1H,5H-苯並[ij]喹嗪-9-基)-1-乙烯-2-基)酮及2,5-聯(p-二甲基胺基苯亞烯丙基)環戊酮、5,10,15,20四苯基卟啉等。使用增感劑時,作為該添加量,對於矽化合物(A)100質量份而言,例如0.1至20質量份。
胺化合物可使用於防止因前述光聚合啟始劑的氧阻礙所引起的感度降低。作為胺化合物可使用脂肪族胺化合物及芳香族胺化合物等種種胺化合物。使用胺化合物時,作為該添加量,對於矽化合物100質量份而言,例如為0.1至10質量份。
又,可添加高分子化合物。作為高分子化合物,其種類並無特別限制,可使用重量平均分子量為1000至1000000程度之種種聚合物化合物。例如可舉出具有苯環、萘環或蒽環之丙烯酸酯聚合物、甲基丙烯酸酯聚合物、酚醛清漆聚合物、苯乙烯聚合物、聚醯胺、聚醯胺酸、聚酯及聚亞胺等。使用高分子化合物時,作為該添加量,對於矽化合物100質量份而言,例如為0.1至50質量份。
本發明中上述膜可作為形成包覆基板上以奈米壓印法形成之抗蝕圖型的上層膜時的膜形成組成物使用。
本發明係含有將上述膜形成組成物作為抗蝕上層膜形成組成物,塗佈於藉由奈米壓印所形成之抗蝕圖型上,形成抗蝕上層膜之步驟、及於前述抗蝕上層膜藉由熱燒成及/或光照射而使抗蝕上層膜硬化的步驟,使用奈米壓印的圖型形成製程中所使用的使用之層合結構的形成方法。
又,本發明為含有將上述膜形成組成物作為抗蝕上層膜形成組成物,塗佈於藉由奈米壓印所形成之抗蝕圖型上,形成抗蝕上層膜之步驟、於前述抗蝕上層膜藉由熱燒成及/或光照射使抗蝕上層膜硬化的步驟、將抗蝕上層膜藉由鹵素系氣體進行蝕刻的步驟、將抗蝕膜藉由氧系氣體進行蝕刻的步驟、及依據所形成之抗蝕上層膜及抗蝕膜的圖型加工基板的步驟之基板的製造方法。
又,含有使用抗蝕下層膜時,將抗蝕下層膜塗佈於基板上形成抗蝕下層膜的步驟、及於前述抗蝕下層膜藉由熱燒成及/或光照射硬化抗蝕下層膜的步驟、及於抗蝕下層膜的上面塗佈奈米壓印用抗蝕組成物並藉由熱燒成及/或光照射而形成奈米壓印用抗蝕的步驟、藉由步進法(step and repeat)進行刻印的步驟、藉由光照射硬化抗蝕之步驟、將本發明的奈米壓印用抗蝕上層膜形成組成物塗佈抗蝕圖型上形成抗蝕上層膜之步驟、於前述抗蝕上層膜藉由熱燒成或光照射硬化抗蝕上層膜的步驟、欲除去多餘的奈米壓印用抗蝕上層膜時,藉由鹵素系氣體,至抗蝕之表層界面經電漿蝕刻進行深蝕刻的步驟、藉由氧系氣體將抗蝕做選擇性除去的步驟,可形成於使用奈米壓印的圖型形成製程中所使用的層合結構。
藉由前述奈米壓印之抗蝕圖型可使用於高度/直徑所示縱橫比為0.01以上的孔,例如60至100000nm的孔、溝、及渠、或高度/幅所示縱橫比為0.01以上之段差,例如60至100000nm之段差、或這些經混合具有凹凸之抗蝕圖型上。又對於不具有段差等之基板亦可使用。
前述光照射可藉由波長250nm至650nm之光進行。
藉由這些方法可製造出半導體、發光二極體、固體照相元件、記錄裝置、及顯示器裝置。
以下對於本發明之奈米壓印用抗蝕上層膜形成組成物的使用做說明。
於半導體、發光二極體、固體照相元件、記錄裝置、或顯示器裝置的製造上所使用之加工基板(例如矽/二氧化矽被覆基板、矽晶圓基板、氮化矽基板、玻璃基板、ITO基板、聚亞胺基板、低介電率材料(low-k材料)被覆基板等)上,以抗蝕下層膜、及奈米壓印用抗蝕的順序形成。
抗蝕下層膜可藉由轉動、塗佈、噴霧、噴射等適當塗佈方法形成塗佈膜。抗蝕下層膜可使用有機系或聚矽氧烷系的抗蝕下層膜。而於塗佈膜進行光照射或熱燒成前,視必要可進行乾燥步驟。使用含有溶劑的抗蝕下層膜形成組成物時,進行乾燥步驟為佳。
乾燥步驟若非高溫下加熱的方法即可,並無特別限制。若在高溫(例如300℃、或其以上之溫度)下加熱時,可能會引起抗蝕下層膜所含之固體成分的昇華等而污染到裝置。乾燥步驟例如可於加熱板上將基板在50至100℃下加熱0.1至10分鐘。又,例如可在室溫(20℃程度)下進行風乾。
其次對於抗蝕下層膜進行熱燒成及/或光照射。光照射為例如可使用超高壓水銀燈、閃光UV燈、高壓水銀燈、低壓水銀燈、DEEP-UV(深紫外)燈、短弧超高壓氙氣燈、短弧金屬鹵化燈、YAG雷射激起用燈及氙氣閃光燈等進行。例如使用超高壓水銀燈,藉由照射含有將紫外光區之289nm、297nm、303nm、313nm(j線)、334nm、365nm(i線)、可見光區的405nm(h線)、436nm(g線)、546nm、579nm之波長作為波峰的輝線光譜之波長250nm程度至650nm程度的波長而進行。
藉由光照射,由抗蝕下層膜中之光聚合啟始劑會產生陽離子種或活性自由基,而藉此會引起抗蝕下層膜中之聚合性化合物的聚合反應。而該聚合反應之結果形成抗蝕下層膜。
如此所形成之抗蝕下層膜中,使用於塗佈於該上層之奈米壓印用抗蝕組成物的溶劑,例如為對乙二醇單甲基醚、乙基賽路蘇乙酸酯、二乙二醇單乙基醚、丙二醇、丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇丙基醚乙酸酯、甲苯、甲基乙基酮、環己酮、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、丙酮酸甲酯、乳酸乙酯及乳酸丁酯等之溶解性低者。因此,藉由本發明的抗蝕下層膜形成組成物所形成之抗蝕下層膜為不會引起與上塗奈米壓印用抗蝕之互混合。
熱燒成(加熱)中,可適宜選自燒成溫度80℃至300℃、燒成時間0.3至90分鐘中。較佳為燒成溫度130℃至300℃、燒成時間0.5至5分鐘。
其次,於抗蝕下層膜上形成抗蝕。藉此於半導體、發光二極體、固體照相元件、記錄裝置、或顯示器裝置的製造上所使用之加工基板上形成抗蝕下層膜及抗蝕之層合結構。
抗蝕的形成可藉由轉動、塗佈、噴霧、噴射等適當熟知方法,即可進行對於抗蝕用組成物溶液之抗蝕下層膜上的塗佈及藉由光照射或熱燒成而進行。作為形成於抗蝕下層膜上之抗蝕並無特別限制,可使用任意泛用的丙烯酸酯型態的有機丙烯酸抗蝕、或無機抗蝕。例如已揭示將矽氧烷聚合物作為主成分的公知光硬化無機抗蝕。且已揭示使用聚乙烯基醇之有機抗蝕。已揭示在光奈米壓印平版印刷術所使用的含有氟添加劑之抗蝕材料組成物。已揭示使用光硬化性樹脂,藉由光奈米壓印平版印刷術形成圖型之例子。又,已揭示含有聚合性化合物、光聚合啟始劑、界面活性聚合啟始劑,限定黏度之奈米壓印平版印刷術用抗蝕硬化性組成物。
藉由刻印之圖型形成製程分為一次轉印法與步進法。一次轉印法為將抗蝕在加工全面成膜後,使用與基板相同尺寸的模版加押基板與模版而轉印的方法。另一方使用藉由步進法對較小晶片尺寸進行加工之模版,與藉由光平版印刷術進行曝光處理同等地,模版每特定尺寸進行重複轉印,最終進行全面性刻印而形成圖型者。一般基板及模版上會有反翹或凹凸,故於加工基板變大的情況或必須微細圖型形成的情況時,模版於加工基板上難以平行且均勻地押入。由以上得知,以步進法為較佳。
又,藉由光刻印之圖型形成製程與藉由熱刻印之圖型形成製程相比,模版(塑模)與抗蝕間之剝離性優良,缺陷較少,對準精度優良,藉由抗蝕的熱膨張或熱收縮之圖型尺寸變化較小,處理時間短且生產性優。因由上述光刻印之圖型形成製程的優位性,而適用於必須微細加工之用途上。
通過任意模版藉由刻印進行圖型形成。在藉由刻印之圖型形成製程中,於加工基板上塗佈使用於奈米壓印用抗蝕下層的下層膜組成物,於該上層塗佈刻印用抗蝕組成物,押上光透過性模版,進行熱燒成及/或光照射,進行藉由刻印之圖型形成。對於藉由光刻印之圖型形成製程,模版或基板的至少一方使用可透過照射光之材料。
模版為具有可刻印之等倍圖型。模版為例如藉由光平版印刷術或電子線描繪法等可對應所望加工精度形成圖型,本發明中對於模版圖型形成方法並無特別限制。本發明中可使用之模版並無特別限定,但若具有所定強度、耐久性即可。具體為玻璃、石英、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂等光透明性樹脂、透明金屬蒸鍍膜、聚二甲基矽氧烷等柔軟膜、光硬化膜、金屬膜等可舉出。特別由透明性與品質之觀點來看以經製圖的石英為佳。
作為非光透過型模版(塑模)材雖無特別限定,若為具有所定強度與形狀保持性者即可。具體可舉出陶瓷材料、蒸鍍膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Fe等金屬基板、SiC、矽氧烷、氮化矽氧烷、聚矽氧烷、氧化矽氧烷、非晶質矽氧烷等基板等,並無特別限定。形狀可為板狀塑模、輥狀塑模中任一種。輥狀塑模特別可適用於轉印之連續生產性為必要之情況。
上述本發明所使用的模版,以使用藉由可提高光奈米壓印平版印刷術用抗蝕硬化物與模版之剝離性時的矽氧烷系或氟系等矽烷耦合劑而進行離型處理者為佳。例如雖無特別限制,亦可使用十三氟1,1,2,2-四氫辛基二甲基矽烷、或Novec EGC-1720等販賣的離型劑。
而本發明的抗蝕上層膜形成組成物可使用於如此抗蝕圖型的凹凸不會產生隙間(空間;void)下以上層膜填充時。又,於具有縱橫比為0.01以上的孔以疏密方式具有的加工基板(具有孔密集地存在之部分與疏鬆地存在之部分的抗蝕圖型)上可適用本發明的上層膜形成組成物。而本發明的抗蝕上層膜形成組成物可使用於將平坦的抗蝕上層膜形成於如此孔以疏密方式存在之基板表面上。
作為藉由本發明的抗蝕上層膜形成組成物所形成之抗蝕上層膜的膜厚,在抗蝕表面上,例如為10至10000nm、或50至10000nm、或100至10000nm。
而由抗蝕上層膜至抗蝕上部藉由乾式蝕刻成為背蝕刻。該抗蝕的表面拋光之加工可藉由鹵素系氣體,特別為氟系氣體之乾式蝕刻進行為佳。作為氟系氣體,例如可舉出四氟甲烷(CF4
)、全氟環丁烷(C4
F8
)、全氟丙烷(C3
F8
)、三氟甲烷、及二氟甲烷(CH2
F2
)等。
其次,將含有矽之抗蝕上層膜作為保護膜,進行抗蝕之除去。抗蝕係藉由氧、或氫,進一步藉由這些與氮氣之混合的乾式蝕刻進行為佳。
最後進行加工基板之加工。半導體基板的加工可藉由鹵素系氣體,特別為藉由氟、或氯系氣體之乾式蝕刻進行為佳。作為氯系氣體,例如可舉出氯硼烷、三氯硼烷、氯、四氯化碳、及氯仿等。
本發明的抗蝕上層膜形成組成物可將抗蝕圖型以含矽之膜進行反轉,可藉由電漿蝕刻改善加工邊緣。隨著微細加工之進展,於抗蝕層的厚度以上,加工基板之深雕刻蝕刻成為必要之情況變多。或者欲防止奈米壓印時的抗蝕圖型倒塌,隨著配線幅的減少,抗蝕層之厚度會變薄,或藉由電漿蝕刻之加工邊緣會變小。
特別為欲防止圖型倒塌,使用縱橫比較小的模版時,藉由追加本發明之含矽之抗蝕上層膜,可反轉抗蝕圖型,將含矽之抗蝕上層膜作為硬式光罩,將成為基底的有機抗蝕藉由蝕刻選擇比較大的氧、或氫,進一步藉由這些與氮氣之混合可進行乾式蝕刻。其後,將經反轉之抗蝕圖型正確地於加工基板上可藉由氟、或氯系氣體之乾式蝕刻進行轉印。
混合矽化合物(A)(相當於式(2-5))1.00g、作為光陽離子聚合啟始劑之4-異丙基-4’-甲基二苯基碘鎓肆(五氯苯基)硼酸酯/4-isopropyl-4’-methyldiphenyliodonium Tetrakis(pentafluorophenyl)borate(東京化成工業股份有限公司製)0.02g、丙二醇單甲基醚乙酸酯2.76g、環己酮7.08g、及界面活性劑(大日本油墨化學工業(股)製之商品名MegafacR30)0.001g,調整為10質量%之溶液。而將該溶液使用孔徑0.2μm之聚乙烯製微細過濾器進行過濾,調製出抗蝕上層膜形成組成物之溶液。
混合矽化合物(A)(相當於式(2-6))1.00g、作為光自由基聚合啟始劑之2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮(Ciba Japan股份有限公司製、商品名DAROCUR1173)0.04g、丙二醇單甲基醚乙酸酯2.81g、環己酮7.29g、及界面活性劑(大日本油墨化學工業(股)製之商品名MegafacR30)0.001g,調製出10質量%之溶液。再將該溶液使用孔徑0.2μm之聚乙烯製微細過濾器進行過濾,調製出抗蝕上層膜形成組成物之溶液。
將3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(信越化學工業股份有限公司製、商品名KBM403)72.0g、水16.2g、及對甲苯磺酸0.552g加入於丙二醇單甲基醚145.1g,再以80℃進行8小時攪拌,將3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷經水解後得到彼等縮合物。所得之聚矽氧烷樹脂的重量平均分子量為1250,數平均分子量為1010。
其次,於反應溶液10.0g中混合矽化合物(A)(相當於式(2-5))2.00g、作為光陽離子聚合啟始劑之三(4-t-丁基苯基)鎏三(全氟甲烷磺醯)甲基(商品名TTBPS-C1、Ciba Japan股份有限公司製)0.3g、丙二醇單甲基醚乙酸酯17.03g、環己酮38.14g、及界面活性劑(大日本油墨化學工業股份有限公司製之商品名MegafacR30)0.006g,調製出10質量%之溶液。再將該溶液使用孔徑0.2μm的聚乙烯製微細過濾器進行過濾,調製出抗蝕上層膜形成組成物之溶液。
混合矽化合物(A)(相當於式(2-5))1.00g、作為熱陽離子聚合啟始劑之聯(4-t丁基苯基)碘鎓三氟酸酯/Bis(4-tert-butylphenyl)iodonium triflate((Midori化學股份有限公司製之商品名BBI105)0.05g、丙二醇單甲基醚乙酸酯2.84g、環己酮7.36g、及界面活性劑(大日本油墨化學工業(股)製之商品名MegafacR30)0.001g,調整出10質量%之溶液。再將該溶液使用孔徑0.2μm之聚乙烯製微細過濾器進行過濾,調製出抗蝕上層膜形成組成物之溶液。
式(7-1):
【化12】
混合上述[化12]所示1,3-二烯丙基四甲基二矽氧烷0.95g、作為熱陽離子啟始劑之2,6-聯(4’-疊氮苯亞甲基)-4-甲基環己酮0.05g、環己酮9.00g、及界面活性劑(大日本油墨化學工業(股)製之商品名MegafacR30)0.001g,調製出10質量%之溶液。再將該溶液使用孔徑0.2μm之聚乙烯製微細過濾器進行過濾,調製出抗蝕上層膜形成組成物之溶液。
將在實施例1至實施例3所得之抗蝕上層膜形成組成物的溶液藉由轉動塗佈,塗佈於半導體基板(矽晶圓基板)上形成塗佈膜。將塗佈膜使用波長380nm之強化燈((股)ORC製作所製之金屬鹵化燈),照射燈之全波長(曝光量2J/cm2
)。再在加熱板上,以150℃加熱1分鐘將溶劑除去使其乾燥,形成抗蝕上層膜(膜厚150至250nm)。
又,將在實施例4所得之抗蝕上層膜形成組成物的溶液藉由轉動塗佈,塗佈於半導體基板(矽晶圓基板)上形成塗佈膜。在加熱板上以150℃加熱1分鐘後,在250℃下3分鐘作為本燒成,形成抗蝕上層膜(膜厚150至250nm)。
其次,將這些抗蝕上層膜浸漬於刻印用抗蝕所使用之溶劑的乳酸乙酯、丙二醇單甲基醚、及丙二醇單甲基醚乙酸酯中,確認藉由在實施例1至實施例4所得之抗蝕上層膜形成組成物所得之抗蝕上層膜於這些溶劑中為不溶。
又,將比較例1所得之抗蝕上層膜形成組成物的溶液藉由轉動塗佈,塗佈於半導體基板(矽晶圓基板)上。其後於加熱板上以150℃進行1分鐘加熱後,在200℃下3分鐘作為本燒成。因此,無法得到均質的抗蝕上層膜。
作為其中一理由為,比較例1之主成分的1,3-二烯丙基四甲基二矽氧烷之分子量為較小之214.45,故於轉動塗佈後不太會引起分子之締合,無法得到非晶質之均質膜。
與前述同樣地,藉由實施例1至實施例4所得之抗蝕上層膜形成組成物的溶液於矽晶圓-基板上形成如表1記載的膜厚之抗蝕上層膜。再藉由分光橢圓測厚儀(Ellipsometer),測定出在上層膜之波長633nm的折射率(n值)及衰減係數(k值),該值如表1所示。
表1中作為實施例1至4為由各實施例1至4的抗蝕上層膜形成組成物所得之抗蝕上層膜的評估值。
混合丙烯酸丁酯(東京化成工業股份有限公司製)11.7g、丙烯酸異莰酯(東京化成工業股份有限公司製)20.0g、乙二醇二甲基丙烯酸酯(東京化成工業股份有限公司製)9.52g、及2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮(Ciba Japan股份有限公司製之商品名DAROCUR1173)0.788g,在室溫下進行5小時攪拌。其中丙烯酸丁酯、丙烯酸異莰酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、及2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮之莫耳比為38%:40%:20%:2%。
與前述同樣地,藉由實施例1至實施例4所得之抗蝕上層膜形成組成物的溶液於各矽晶圓-基板上形成如表2所記載的膜厚之抗蝕上層膜。再使用日本Scientific製RIE系統ES401,作為乾式蝕刻氣體使用O2
與CF4
的條件下,測定該上層膜之乾式蝕刻速度(每單位時間之膜厚減少量)。所得之結果作為乾式蝕刻速度之選擇性表示。在與前述刻印用光硬化抗蝕之同樣條件下的乾式蝕刻速度作為1.00時,表示上層膜之乾式蝕刻速度之比者為乾式蝕刻速度之選擇比。
表2中作為實施例1至4為實施例1至4的抗蝕上層膜形成組成物所得之各抗蝕上層膜之評估值。
本發明之由實施例1至實施例4所得之抗蝕上層膜對於未含矽之刻印用光硬化抗蝕而言具有優良的O2
氣體選擇比。此表示將抗蝕上層膜塗佈於奈米壓印抗蝕圖型上後,藉由CF4
氣體進行深蝕刻後,取代為O2
氣體,可選擇性取除抗蝕,可將奈米壓印圖型藉由這些抗蝕上層膜而翻轉。
對於本發明之抗蝕上層膜的奈米壓印試驗,使用藉由光奈米壓印裝置(分子篩刻印公司製之商品名IMPRIO)的步進法。將上述刻印用光硬化抗蝕藉由滴入塗佈法,每1處滴入0.0092μl的液滴,以2.5×2.5cm2
的面積中設置7×7之合計49處。將作成抗蝕材料之液滴的加工基板,設定水平至與80nm線(高度120nm)以等間隔刻畫的石英模版的距離成為均勻。以0.4mm/秒至0.003mm/秒的速度下減少,將模版面向加工基板而降低。模版與抗蝕表面開始銜接後,施予18N的押入壓力而賦予加重,將模版的凹凸部完全密著於基板。其後,進行光照射(130秒),將刻印用抗蝕進行光硬化。使模版上昇,藉由光奈米壓印完成抗蝕圖型之形成製程。其結果均勻地得到2.5×2.5cm2
面積之80nm的線(高度120nm)之抗蝕圖型。
其次,藉由前述實施例1至4所得之抗蝕上層膜形成組成物的溶液,於奈米壓印用抗蝕圖型上各形成抗蝕上層膜(膜厚190至260nm)。
奈米壓印用抗蝕圖型(80nm之線(高度120nm)、線:空間的比率為1:1)上的實施例1至4所得之抗蝕上層膜形成組成物的平坦化率之結果如表1所示。
再藉由使用掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察基板之截面形狀,評估藉由下層膜之平坦化率。平坦化率可依據下式求得。將基板上之孔可完全地平坦化時的平坦化率為100%。圖2中,平坦化性以以下方法求得。
平坦化率={(含圖型部分的抗蝕上層膜之厚度t)/(含圖型部分的抗蝕上層膜之厚度h)}×100
又,於孔內部未觀察到空間(隙間)之產生,觀察到孔內部以下層膜進行過濾。
實施例1至4之抗蝕上層膜的圖型上之膜厚差(Bias)為小。實施例1至4的上層膜中,特別為膜厚難成一定的含微細抗蝕圖型部分的流動性為優良。此為含有矽化合物(A)之抗蝕上層膜的溶液可通暢地流入,而得到一定膜厚之故。其結果得知具有凹凸之奈米壓印用抗蝕圖型上抗蝕上層膜之膜厚差較小,且具有優良的平坦性。
本發明的膜形成組成物為藉由熱及/或光進行硬化,顯示優良的平坦化性。藉由於基板上包覆奈米壓印法所得之抗蝕圖型上而可形成優良平坦化膜,保護抗蝕圖型,藉由選擇抗蝕與抗蝕上層膜之乾式蝕刻時的氣體種類而可轉印圖型,藉由所得之圖型可精密地加工基板。
圖1中,
(a)...表示塗佈抗蝕之狀態
(b)...表示加壓塑模之狀態
(c)...表示硬化(光硬化)抗蝕之狀態
(d)...表示取出塑模之狀態
(e)...表示塗佈本案膜形成組成物(抗蝕上層膜形成組成物)之狀態
(f)...表示硬化(光硬化)本案膜形成組成物(抗蝕上層膜形成組成物)之狀態
(g)...表示以鹵素系氣體進行本案膜(抗蝕上層膜)之蝕刻與抗蝕面拋光之狀態
(h)...表示以氧系氣體進行抗蝕之除去的狀態
圖1中,
(1)...表示基板
(2)...表示轉印層
(3)...表示抗蝕
(4)...表示塑模
(5)...表示紫外光
(6)...表示本案的膜形成組成物(抗蝕上層膜形成組成物)
(7)...表示紫外光
(8)...表示鹵素系氣體
(9)...表示氧系氣體
圖2中,
(10)...表示加工基板
(11)...表示抗蝕圖型
(12)...表示本案的膜(本案抗蝕上層膜)
圖2中,
(t)...表示在含圖型部分的抗蝕上層膜之厚度
(h)...表示在未含圖型部分的抗蝕上層膜之厚度
[圖1]表示使用奈米壓印上層膜之基板的加工步驟圖。
[圖2]表示使用奈米壓印上層膜之基板的平坦化性圖。
(1)...表示基板
(2)...表示轉印層
(3)...表示抗蝕
(4)...表示塑模
(5)...表示紫外光
(6)...表示本案的膜形成組成物(抗蝕上層膜形成組成物)
(7)...表示紫外光
(8)...表示鹵素系氣體
(9)...表示氧系氣體
(a)...表示塗佈抗蝕之狀態
(b)...表示加壓塑模之狀態
(c)...表示硬化(光硬化)抗蝕之狀態
(d)...表示取出塑模之狀態
(e)...表示塗佈本案膜形成組成物(抗蝕上層膜形成組成物)之狀態
(f)...表示硬化(光硬化)本案膜形成組成物(抗蝕上層膜形成組成物)之狀態
(g)...表示以鹵素系氣體進行本案膜(抗蝕上層膜)之蝕刻與抗蝕面拋光之狀態
(h)...表示以氧系氣體進行抗蝕之除去的狀態
Claims (16)
- 一種膜形成組成物,其特徵為包含式(2)所表示之矽化合物(A);
- 如申請專利範圍第1項之膜形成組成物,其中於上述矽化合物(A)的分子中所含之全矽原子數為8至40。
- 如申請專利範圍第1項之膜形成組成物,其中上述R1 表示甲基,R2 表示環氧基、氧雜環丁烷基、乙烯基、或含有選自彼等之至少1種基的聚合性有機基。
- 如申請專利範圍第1項之膜形成組成物,其中進一步含有聚合啟始劑(C)及溶劑(D)。
- 如申請專利範圍第4項之膜形成組成物,其中聚合啟始劑(C)為熱或光陽離子聚合啟始劑,或熱或光自由基聚合啟始劑。
- 如申請專利範圍第1項之膜形成組成物,其中矽 化合物(A)的重量平均分子量為900至100000。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之膜形成組成物,其中進一步含有矽化合物(B1)作為矽化合物(B),該矽化合物(B1)係選自由式(3)所示之矽化合物、及式(4)所示之矽化合物、此等之水解物、式(3)所示之矽化合物之水解縮合物、式(4)所示之矽化合物之水解縮合物、及式(3)所示之矽化合物與式(4)所示之矽化合物之水解縮合物所成群之至少一種;
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之膜形 成組成物,其中進一步含有矽化合物(B1)與矽化合物(B2)之組合作為矽化合物(B);該矽化合物(B1)為選自由上述式(3)所示之矽化合物及式(4)所示之矽化合物、此等水解物、式(3)所示之矽化合物之水解縮合物、式(4)所示之矽化合物之水解縮合物、及式(3)所示之矽化合物與式(4)所示矽化合物之水解縮合物所成群之至少1種;該矽化合物(B2)為選自由一般式(5)所示之矽化合物、及式(6)所示之化合物、其水解物、式(5)所示矽化合物之水解縮合物、式(6)所示矽化合物之水解縮合物、及式(5)所示之矽化合物與式(6)所示之矽化合物之水解縮合物所成群之至少1種,
- 如申請專利範圍第7項之膜形成組成物,其中矽化合物(B)為式(3)所示化合物之水解縮合物。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之膜形成組成物,其中進一步含有交聯性化合物及/或界面活性劑。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之膜形成組成物,其中膜為包覆以奈米壓印法所形成之抗蝕圖型的上層膜。
- 一種在使用奈米壓印法之圖型形成製程中所使用之層合結構的形成方法,其特徵為含有:將如申請專利範圍第1項至第11項中任一項之膜形成組成物作為抗蝕上層膜形成組成物,塗佈於藉由奈米壓印所形成之抗蝕圖型上,形成抗蝕上層膜之步驟;及藉由對前述抗蝕上層膜進行熱燒成及/或光照射而硬化抗蝕上層膜的步驟。
- 一種基板的製造方法,其特徵為含有:將如申請專利範圍第1項至第11項中任一項之膜形成組成物作為抗蝕上層膜形成組成物,塗佈於藉由奈米壓印所形成之抗蝕圖型上,形成抗蝕上層膜之步驟;藉由對前述抗蝕上層膜進行熱燒成及/或光照射而硬化抗蝕上層膜的步驟;將該抗蝕上層膜藉由鹵素系氣體進行蝕刻的步驟;將抗蝕膜藉由氧系氣體進行蝕刻之步驟;及依據所形成之抗蝕上層膜及抗蝕膜的圖型而加工基板 的步驟。
- 如申請專利範圍第12項之形成方法,其中藉由前述奈米壓印之抗蝕圖型為具有以高度/直徑所示縱橫比為0.01以上的孔、或高度/幅所示縱橫比為0.01以上之段差、或此等經混合的凹凸之抗蝕圖型。
- 如申請專利範圍第13項之製造方法,其中藉由前述奈米壓印之抗蝕圖型為具有以高度/直徑所示縱橫比為0.01以上的孔、或高度/幅所示縱橫比為0.01以上之段差、或此等經混合的凹凸之抗蝕圖型。
- 如申請專利範圍第12項至第15項中任一項之方法,前述光照射係藉由波長250nm至650nm之光進行。
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