多金属氧酸盐和杂多金属氧酸盐组合物及其使用方法技术

本发明专利技术涉及新型组合物，其包含选自至少一种多金属氧酸盐、至少一种杂多金属氧酸盐及其混合物的金属组分；以及至少一种有机组分。本发明专利技术还涉及制备纳米棒阵列和纳米棒材料和膜的方法。本发明专利技术还涉及生成富含金属‑氧化物的膜的新型组合物，还涉及通孔或沟槽填充、反向通孔或沟槽填充和用底层成像的方法。该材料可用于许多行业的多种制造应用，包括半导体器件、光电器件和储能行业。

Composition of Polyoxometalates and heteropolyoxometalates and its use method

【技术实现步骤摘要】
多金属氧酸盐和杂多金属氧酸盐组合物及其使用方法本分案申请是基于申请号为201480072379.5、申请日为2014年12月8日、专利技术名称为“多金属氧酸盐和杂多金属氧酸盐组合物及其使用方法”的中国专利申请的分案申请。相关申请的交叉参考本申请是2014年1月14日提交的题为“SPIN-ONMETALLICHARDMASKCOMPOSITIONSANDPROCESSESTHEREOF”的美国申请系列号14/154,929的部分继续申请，该申请经此引用全文并入本文。
本专利申请涉及含有单独的一种或多种多金属氧酸盐的组合物或与一种或多种杂多金属氧酸盐组合的一种或多种多金属氧酸盐的组合物。本专利申请还涉及制备纳米棒阵列以及纳米棒材料和膜的方法。本专利申请进一步涉及生成富含金属氧化物的膜的新型可旋涂组合物，还涉及通孔或沟槽填充、反向通孔或沟槽填充以及用底层成像的方法。该组合物可用于显著改善旋涂式金属氧化物材料的防潮性。这些材料可以在许多行业中用于多种应用，包括半导体、光电器件和储能行业。一般描述本申请涉及金属组合物及其使用方法。一种此类用途是作为用于填充图案化材料中存在的开放形貌特征如通孔、沟槽、接触洞或光致抗蚀剂图案中的开放空间组成的其它类似特征的金属硬掩模。例如，在该方法中，含有特征如沟槽和/或通孔的光致抗蚀剂图案用沟槽和/或通孔中的金属硬掩模填充组合物涂覆。在该方法中，在通孔/沟槽填充过程中发生光致抗蚀剂特征的外涂覆(overcoating)，这种外涂层可以通过采用短暂暴露于快速侵蚀硬掩膜的等离子体来去除，例如用于含Si硬掩膜材料或用于在暴露于氟等离子体时形成挥发性氟化物的其它耐火金属基硬掩膜的氟基等离子体蚀刻。或者，这种外涂层还可以通过用化学溶液腐蚀，或通过采用化学机械抛光来去除。这些填充的光致抗蚀剂沟槽和/或通孔构成负型(negativetone)硬掩模，其在用适当的等离子体如氧等离子体去除光致抗蚀剂的未填充区域时充当蚀刻阻隔。这比硬掩膜填充区域更快地去除该光致抗蚀剂以实现图像型逆转。含有金属氧化物的用于半导体应用的底层组合物提供了耐干蚀刻性以及抗反射性质。但是，已经发现用于形成金属氧化物膜的常规可溶性金属化合物(如金属醇盐)由于空气中的湿气而非常不稳定，产生了许多问题，包括保质期稳定性、涂覆问题以及性能缺陷。此前已知的金属氧化物在半导体行业中通常接受的溶剂中存在溶解度问题。因此，对制备可旋涂硬掩模和可溶于有机溶剂的其它底层存在突出的需要，并能提供充当用于图案化光致抗蚀剂基底的通孔或沟槽填充材料或充当底层材料的可溶性金属化合物的溶液。在通孔填充应用中，此类材料充当负型硬掩模以便在使用氧基等离子体蚀刻后产生原始光致抗蚀剂图案的反型图像。在底层应用中，此类材料必须可以在基底如碳硬掩模上涂布，并且该涂层随后在用光致抗蚀剂涂覆时必须不溶解。该光致抗蚀剂被图案化，并用做掩模，以便通过湿法或等离子体蚀刻(例如氟基等离子体)形成正型金属氧化物硬掩模。这种正型金属硬掩模随后可以使用适当的等离子体(例如氧)转移到该基底中。此外，合意的是，该金属氧化物硬掩模材料可以通过化学溶液剥离。本专利公开还涉及可旋涂金属氧化物硬掩模组合物，其具有高金属氧化物含量，并包含至少一种所选的多金属氧酸盐(例如钨酸)、杂多金属氧酸盐(例如钨硅酸或钼硅酸)或这些的混合物，至少一种4-羟苯基化合物和溶剂。该组合物在由溶剂施加到基底上时还形成品质良好的膜，并在由溶剂施加到图案化基底上时具有良好的平坦化品质。该新型组合物甚至在施加到基底上、烘烤和图案转移后保持用化学溶液的剥离性。金属组合物的另一用途是形成金属氧化物纳米棒阵列与纳米棒材料。通常此类材料可以在许多行业中用于多种应用，包括例如半导体行业、储能行业如超级电容器、用于Li离子电池组的阳极和阴极材料。该纳米棒阵列与材料可以用作电致变色材料、在染料敏化太阳能电池(DSSC)中、在场发射器件中、在发光二极管中、在气体和化学品传感器中、在肿瘤CT成像中和在光热疗法中用作光电极。此外，它们可用于制造柔性器件，其中高度有序的纳米级织构，如在柔性衬底上的半导体金属氧化物纳米棒阵列，对最佳性能至关重要。使用透明导电膜、金属膜和聚合物衬底受限于机械脆性、化学和热不稳定性或低电导率、低熔点等等。本申请涉及形成金属氧化物纳米棒阵列的新方法，还涉及包含金属氧化物的新型纳米棒形成材料，所述金属氧化物包括例如多金属氧酸盐、杂多金属氧酸盐及其组合。可以由本文中描述的新型组合物和新方法形成粉末材料。金属氧化物纳米棒阵列因其对不期望的反应的高惰性、机械与热稳定性以及沿多个通道的高流速而广泛用作催化剂载体。参见Satterfield,C.W.,HeterogeneousCatalysisinIndustrialPractice,第2版,McGraw-Hill,Inc.,NewYork,1991。金属氧化物纳米棒阵列还可以以纤维或阵列形式用作电容器电极。需要可以制造上述纳米棒的有机组合物。附图说明图1显示了钨硅酸的示意性结构。图2显示了钨硅酸的3D示意图。图3显示了偏钨酸铵水合物的简化示意结构。图4显示了在其Keggin形式下的偏钨酸铵水合物的示意图。图5a和5b显示了首先在空气中在350℃下加热2分钟并随后在真空中在550℃下加热10分钟的制剂实施例6的扫描电子显微镜(SEM)图像。图6a和6b显示了在空气在350℃下加热2分钟并随后在真空中在730℃下加热10分钟的制剂实施例6膜，显示了清晰的氧化钨棒的生长。图7a、7b和7c分别显示了制剂实施例6、7和9的x-SEM数据，在空气中在350℃下加热2分钟，接着在N2中在550℃下加热10分并随后在N2中在820℃加热10分钟。图8a、8b和8c显示了三种涂有制剂实施例6的晶片的x-SEM数据，它们在350℃下加热2分钟和在550℃下加热10分钟并随后分别在N2中在820℃下进一步加热2分钟、30分钟和60分钟。图9a、9b和9c显示了来自制剂实施例6的纳米棒材料的实例，其涂覆到基底上，加热至350℃达2分钟，从基底上移除并在石英制成的常规水平管式炉中加热。公开内容概述本专利技术提供以下技术方案：1.组合物，包含：a)金属组分，选自至少一种多金属氧酸盐、至少一种杂多金属氧酸盐及其混合物；优选包含选自钨、钼、铬、钽、铌或钒的金属原子，b)至少一种有机组分，包含一个或多个选自醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、羧酸、酮、酯、内酯、内酰胺、2-羟基苯胺和在连接碳上具有至少一个氢的β-二羰基的官能团；和c)至少一种溶剂。2.根据第1项的组合物，其中所述有机组分包含两个或更多个4-羟苯基基团。3.根据第1或2项的组合物，其中所述杂多金属氧酸盐包含选自钛、硅、锗、磷、砷或锑的杂原子和选自钨、钼、铬、钽、铌或钒的金属原子，优选选自金属氧化物-硅酸、金属氧化物-磷酸、金属氧化物-膦酸、金属氧化物-原钛酸、金属氧化物-偏钛酸、金属氧化物-锗酸、金属氧化物-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.生成纳米棒阵列的方法，包括以下步骤：/na)将组合物涂覆到基底上以形成膜；/nb)第一加热步骤，包括在200℃至350℃的范围内加热所述膜；和/nc)第二加热步骤，包括在500℃至900℃的范围内加热所述膜；/n其中所述组合物包含：/na)金属组分，选自至少一种多金属氧酸盐、至少一种杂多金属氧酸盐及其混合物；/nb)至少一种有机组分，包含一个或多个选自醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、羧酸、酮、酯、内酯、内酰胺、2-羟基苯胺和在连接碳上具有至少一个氢的β-二羰基的官能团；和/nc)至少一种溶剂。/n

【技术特征摘要】
20140114 US 14/154,929;20140729 US 14/445,7571.生成纳米棒阵列的方法，包括以下步骤：
a)将组合物涂覆到基底上以形成膜；
b)第一加热步骤，包括在200℃至350℃的范围内加热所述膜；和
c)第二加热步骤，包括在500℃至900℃的范围内加热所述膜；
其中所述组合物包含：
a)金属组分，选自至少一种多金属氧酸盐、至少一种杂多金属氧酸盐及其混合物；
b)至少一种有机组分，包含一个或多个选自醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、羧酸、酮、酯、内酯、内酰胺、2-羟基苯胺和在连接碳上具有至少一个氢的β-二羰基的官能团；和
c)至少一种溶剂。


2.权利要求1的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·G·R·查达，姚晖蓉，M·帕德马纳班，赵俊衍，E·沃尔佛，A·D·迪奥塞斯，S·K·木伦，
申请(专利权)人：AZ电子材料卢森堡有限公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU