JP2004536171A - 紫外線及び真空紫外線の透明性を必要とする適用での部分フッ素化ポリマーの使用 - Google Patents

紫外線及び真空紫外線の透明性を必要とする適用での部分フッ素化ポリマーの使用 Download PDF

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Abstract

約150ナノメートル〜260ナノメートルの波長の紫外線に対して実質的に透明である部分フッ素化ポリマーが開示される。

Description

【技術分野】
【0001】
本発明は、高い透明性を示す部分フッ素化ポリマーを利用する、150〜260ナノメートル(nm)の範囲、特に157nm、193nm、及び248nmの光の透過方法及び関連装置を提供する。
【背景技術】
【0002】
半導体産業は、1兆ドル規模のエレクトロニクス産業の基礎である。半導体産業は、ムーアの法則の要求を満たし続け、それによって集積回路の密度は、主に、光学リソグラフィの、シリコン上により小さい形をプリントする能力の絶え間ない改善のために、18カ月ごとに2倍になる。そして次に、これは、一部は、徐々により短い波長での実際の使用に対して十分な透明性を示す材料を特定することに依存する。例えば、写真平版において、回路パターンがフォトマスクで示され、光ステッパーを用いてシリコンウエハ上のフォトレジスト層上にマスクパターンを投射する。最近の商用規模の写真平版は、248nmで行われる。193nmの光のリソグラフィが、ちょうど今、製造段階に入ったところである。現在、取り組まれているのは、157nmの写真平版である。エレクトロニクス及び関連の適用の写真平版方法の一般的な考察は、(非特許文献1)に見出される。
【0003】
ポリマーは、多数の領域でリソグラフィの重要な役割を果たす。1つは、何れの粒子汚染物質をもフォトマスクの物体平面に近づけないためにマスクパターンの上に配置され、それによって、リソグラフの画像形成の欠陥のないことを確実にするポリマーペリクルである。ペリクルは、典型的には厚さ0.8マイクロメータの、独立ポリマー膜であり、それは、典型的には5インチの正方形のフレーム上に取付けられる。ペリクルフィルムは、効率的な画像形成のためにリソグラフ波長で高い透明性または光の透過性を有しなくてはならず、光ステッパーの長時間の照明によって暗くなったり破裂してはならない。代表的な商用の方法は、薄いフィルムの干渉効果と共に光の吸収の非常に低いポリマーの開発によって>99%の透過性を有する薄膜を利用する。エレクトロニクス産業は、0.1mJ/cm、または7.5kJ/cmの放射線量の7500万回のレーザーパルスの暴露寿命にわたって98%より大きい透明性を必要とする。
【0004】
98%のペリクル透過性が、フィルム厚さ1マイクロメータ当たり約0.01の吸光度Aに相当する。吸光度は式1で定義され、式中、マイクロメータの逆数の単位の吸光度A(μm−1)が、基板の透過性T基板を基板上のポリマーフィルム試料からなる試料の透過性T試料で割った比の10を底とする対数を、マイクロメータ単位のポリマーフィルムの厚さtで割った値として定義される。
【0005】
【数1】
Figure 2004536171
【0006】
特定のペルフルオロポリマーが、主に200nmより高い波長で光ガイド、反射防止コーティング及び層、ペリクル、及びグルーなどの光学適用に有用であると本技術分野において示された。
【0007】
三井化学株式会社の1998年8月20日の(特許文献1)には、140〜200nmの紫外線の波長において0.1〜1.0の吸光度/マイクロメータを有する薄膜として、シロキサン主鎖を有するシリコンポリマーと任意に組み合わせて、過フッ素化ポリマーを使用することが開示されている。
【0008】
三井化学株式会社の1998年5月28日の(特許文献2)は、主に−(CF−CXR)からなる(Xがハロゲンであり、Rが−Clまたは−CFである)低分子量の耐光分解性ポリマー接着剤の、248nmでの使用を特許請求する。ポリ(ペルフルオロブテニルビニルエーテル)、ポリ[(テトラフルオロエチレン/ペルフルオロ−(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)]、ポリ(テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/フッ化ビニリデン)、ポリ(ヘキサフルオロプロピレン/フッ化ビニリデン)、またはポリ(クロロトリルフルオロエチレン/フッ化ビニリデン)などの高分子量ポリマーが耐クリープ性を改善するための微量成分として開示されている。ポリ(クロロトリフルオロエチレン)だけが例示された。
【0009】
信越化学工業株式会社の1995年11月10日の(特許文献3)は、より大きい強度のために「サイトップ」(Cytop)CTXS(ポリ(CF=CFOCFCFCF=CF))を「テフロン」(Teflon)((登録商標))AF 1600と組み合わせる二重層ペリクルを特許請求している。
【0010】
1994年2月15日、信越化学工業株式会社の(特許文献4)には、親水性にされた、従ってプラズマ処理によって帯電防止性にされたときにペリクルとしてテトラフルオロエチレンと5員環の環状ペルフルオロエーテルモノマーとのコポリマーを使用を使用することが特許請求されている。
【0011】
1991年3月13日、デュポンの(特許文献5)は、190〜820nmの波長でペリクルとして1.24−1.41の屈折率を有する非晶質フルオロポリマーを特許請求している。ペルフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)と、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニル、(ペルフルオロアルキル)エチレン、及びペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)とのコポリマーが説明されている。
【0012】
1989年9月26日、バンドー化学株式会社の(特許文献6)は、フッ化ビニリデン(VF)、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン(TFE/HFP)、エチレン/テトラフルオロエチレン(E/TFE)、TFE/CF=CFORf、TFE/HFP/CF=CFORf、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、E/CTFE、CTFE/VF及びフッ化ビニル(VF)の(コ)ポリマーを用いる、280−360nmで有用なペリクルを特許請求している。
【0013】
1984年3月21日、三井東圧化学株式社の(特許文献7)は、200〜400nmの良好な透明性を有するようなポリ(フッ化ビニリデン)の延伸フィルム(stretched film)の使用について記載している。
【0014】
フレンチらの、(特許文献8)には、ペルフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソールまたはCX=CY(式中、Xが−Fまたは−CFであり、YがHである)の非晶質ビニルホモポリマー、またはペルフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール及びCX=CYの非晶質ビニルコポリマーを含む、140〜186nmの波長において吸光度/ミクロン(A/マイクロメータ)1を示す真空紫外線(VUV)透明材料が開示されている。
【0015】
フレンチらの(特許文献9)には、CX=CY(式中、Xが−Fまたは−CFであり、YがHである)と、0〜25モル%の1種以上のモノマーCR=CR(前記CR=CRがコポリマーにほぼ不規則に入る場合)、または40〜60モル%の1種以上のモノマーCR=CR(前記CR=CRがコポリマーにほぼ交互に入る場合)との非晶質ビニルコポリマーを含む、式中、Ra、Rb、及びRcの各々が、HまたはFから独立して選択され、Rが、−F、−CF、−OR(RがC2n+1であり、n=1〜3である)、−OH(R=Hのとき)、及びCl(R、R、及びR=Fのとき)からなる群から選択される、187〜260nmの波長において吸光度/ミクロン(A/マイクロメータ)<1を示す紫外線透明材料が開示されている。
【0016】
信越化学工業株式会社の(特許文献10)には、158nmでペリクルとして使用するために>70%のペルフルオロジメチルジオキソール及び0〜30モル%のテトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、ジフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、及びヘキサフルオロプロピレンを含有するコポリマーが開示されている。
【0017】
信越化学工業株式会社の(特許文献11)には、157nmでペリクルとして使用するための、2,2,4−トリフルオロ−5−トリフルオロメトキシ−1,3−ジオキソールなどのペルフルオロアルコキシ置換ジオキソールを>20%含有する、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、ジフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、及びヘキサフルオロプロピレンなどのフッ素含有ラジカル重合性モノマーとのコポリマーが開示されている。
【0018】
旭硝子株式会社の(特許文献12)には、鎖の炭素の一部がフッ素及び不特定のフッ素含有基で置換されている、炭素原子からなるポリマー鎖を有するフッ素含有ポリマーが開示されている。強吸収性または高結晶性であり、随伴する光散乱が大きいために、157nmでの適用に使用するのに不適当な多数のポリマーが、前記開示内容に包含されている。ペリクルは、かなり高い透明性がなければ機能不能であるが、それにも拘わらず、記載した前記請求の範囲は、100%不透明な材料を含めることができ、かかる適用のための高度に有用なポリマーと全く役に立たないポリマーの候補とを互いに区別することができる何れの方法をも教示することができない。
【0019】
上記の参考文献に説明されたフルオロポリマーの多くが、結晶度のために著しく曇ってみえ、このため、高い光透過性及び精密回路パターンの投影を必要とする適用に不適当である。ポリ(フッ化ビニリデン)、ポリ(クロロトリフルオロエチレン)、ポリ(テトラフルオロエチレン/エチレン)、市販のポリ(テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン)組成物、及びポリ(エチレン/クロロトリフルオロエチレン)は、すべてかかる結晶性であり、光学的に曇った材料である。このため、もっと最近の参考文献は、「サイトップ」(Cytop)(登録商標)及び「テフロン」(Teflon)(登録商標)AFなどの非晶質ペルフルオロポリマーが、少なくとも193nmまでの著しい光学透明度、溶解度、及び結晶度の完全な欠如を組み合わせるので、それらを対象としている。
【0020】
選択された炭化水素及びフルオロカーボン化合物の吸収の最大値を表1に示す。炭化水素H(CHHについては、n=1〜8のデータが、B.A.ロムボス(B.A.Lombos)ら著、Chem,Phys.Lett.,1967年,42に説明されている。フルオロカーボン(CF2)nFについては、n=3〜6のデータが、(非特許文献2)に説明されているが、n=172のデータが、(非特許文献3)に説明されている。
【0021】
【表1】
Figure 2004536171
【0022】
表から見ることができるように、炭化水素及びフルオロカーボンの両方について鎖長が増大するとき、紫外線の吸収極大がより長い波長に移動する。ペルフルオロカーボン鎖(CFがn=6(142nm)とn=172(161nm)との間のどこかで、157nmで吸収するのに対し、炭化水素鎖(CHが恐らく早くもn=2で、157nmで吸収する。しかし、許容可能な透明性を提供する鎖長が(CHまたは(CFに制限される限り、157nm及びある程度より長い波長において完全に透明なポリマーは、周知の技術によって不可能に思われる。これと一致して、(非特許文献4)は、例えば、ポリ(テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン)のいろいろな組成物が、147nmにおいて強い吸収と光化学劣化を示すと報告する。同様にこの発明者は、1:1ポリ(ヘキサフルオロプロピレン:テトラフルオロエチレン)が157nmにおいて高吸収性であることを見出した。
【0023】
ポリマーの1ミクロン当たりの吸光度が、そのポリマーから作製された無支持ペリクルフィルムの平均の透過性を決定する。何れかの特定のポリマーについて、ペリクルの透過性は、より薄いペリクルフィルムの厚さを使用することによって、増大されうる。ペリクルフィルムは十分な機械的強度及び結合性を有しなくてはならないので、ペリクルの透過性を増大させるこの方法は、限定された範囲の実用性を有する。これらの機械的要求条件は、相対的に高いガラス転移温度T及び0.6ミクロン以上のポリマーフィルム厚さを有するポリマーの使用を提起する。
【0024】
【特許文献1】
WO9836324号明細書
【特許文献2】
WO9822851号明細書
【特許文献3】
日本特許第07295207号明細書
【特許文献4】
米国特許第5286567号明細書
【特許文献5】
欧州特許第416528号明細書
【特許文献6】
日本特許第01241557号明細書
【特許文献7】
日本特許第59048766号明細書
【特許文献8】
WO0137044号明細書
【特許文献9】
WO0137043号明細書
【特許文献10】
特開2000−305255A号明細書
【特許文献11】
特開2000−338650号明細書
【特許文献12】
米国特許公開第20010024701号明細書
【非特許文献1】
L.F.トンプソン(L.F.Thompson)、C.G.ウィルソン(C.G.Willson)、及びM.J.ボウデン(M.J.Bowden)編、「マイクロリソグラフィ序論(Introduction to Microlithography)」、第2版、アメリカ化学学会、ワシントンDC、1994
【非特許文献2】
G.ベランガー(G.Belanger)ら著、Chem.Phys.Letters,3,649(1969年)
【非特許文献3】
K.セキ(K.Seki)ら著、Phys.Scripta,41,167(1990年)
【非特許文献4】
V. N.バシレッツ(V.N.Vasilets)ら著、J.Poly.Sci,Part A,Poly.Chem.,36,2215(1998年)
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0025】
この発明は、供給源に150ナノメートル〜260ナノメートルの波長範囲の電磁放射線を放射させる工程と、
ターゲット表面を前記電磁放射線の少なくとも一部分の通路に、前記ターゲット表面の少なくとも一部分がそれによって照明されるように配置する工程と、
前記ターゲット表面と前記供給源との間の前記電磁放射線の少なくとも一部分の通路に、150〜260nmの波長で1の吸光度/マイクロメータ、及び<1J/gの融解熱を示すフルオロポリマーを含む造形物品を挿入する工程であって、前記フルオロポリマーが、A群から選択されたホモポリマーまたはB、C、及びD群からのコポリマーである、工程とを含む方法を提供し、
A群が、CH=CFCFのホモポリマーからなり、
B群が、CF=CHORから誘導されたモノマー単位>25モル%を、フッ化ビニリデンから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、式中、Rが、式C2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C6フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)であり、
C群が、CH=CFCF、CF=CHOR、またはそれらの混合物から誘導されたモノマー単位>10モル%を、1,3ペルフルオロジオキソールから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、式中、Rが、式C2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C6フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)であり、前記1,3−ペルフルオロジオキソールが構造:
【0026】
【化1】
Figure 2004536171
【0027】
を有し、式中、R及びRが独立して、F、または、任意にエーテル酸素によって置換された、直鎖状−C2n+1(式中、n=1〜5)であり、
【0028】
D群が、式:
【0029】
【化2】
Figure 2004536171
【0030】
によって表されるモノマーから誘導されたモノマー単位40〜60モル%を、フッ化ビニリデン及びまたはフッ化ビニルから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、式中、G及びQが独立してF(両方がFではない)、H、R、または−ORであり、Rが、式C2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C5フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)である。
【0031】
本発明において更に、150〜260ナノメートルの波長範囲の電磁放射線の作動可能供給源と、150〜260nmの波長で1の吸光度/マイクロメータ、及び<1J/gの融解熱を示すフルオロポリマーを含む造形物品とを含む装置が提供され、フルオロポリマーが、A群から選択されたホモポリマーまたはB、C、及びD群から選択されたコポリマーであり、
A群が、CH=CFCFのホモポリマーからなり、
B群が、CF=CHORから誘導されたモノマー単位>25モル%を、フッ化ビニリデンから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、式中、Rが、式C2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C6フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)であり、
C群が、CH=CFCF、CF=CHOR、またはそれらの混合物から誘導されたモノマー単位>10モル%を、1,3ペルフルオロジオキソールから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、式中、Rが、式C2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C6フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)であり、前記1,3−ペルフルオロジオキソールが構造:
【0032】
【化3】
Figure 2004536171
【0033】
を有し、式中、R及びRが独立して、F、または、任意にエーテル酸素によって置換された、直鎖状−C2n+1(式中、n=1〜5)であり、
【0034】
D群が、式:
【0035】
【化4】
Figure 2004536171
【0036】
によって表されるモノマーから誘導されたモノマー単位40〜60モル%を、フッ化ビニリデン及びまたはフッ化ビニルから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、式中、G及びQが独立してF(両方がFではない)、H、R、または−ORであり、Rが、式C2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C5フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)であり、
前記造形物品が、前記供給源が作動される時に前記供給源から放出された光の光路内にあるように配置される。
【0037】
この発明は更に、本明細書に記載した紫外線透明材料を含むペリクル、反射防止コーティング、光学透明グルー、光ガイド、及びレジストを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0038】
本発明の方法は、150nm〜260nmの範囲の電磁放射線を使用して表面を照明することにすべて関連する、いろいろな実施態様を有する。本発明の方法の好ましい実施態様において、前記方法は、上に記載した及び引用した参考文献に記載されたようにエレクトロニクスの回路素子の製造のための写真平版プロセスの領域で適用される。他の実施態様において、前記方法は、真空紫外線分光分析法に、または顕微鏡検査法において適用されてもよい。前記方法の新規性は、150nm−260nmの波長領域の電磁放射線を透過するために有用であることがこれまで知られていないポリマー材料を使用することにあるので、本方法の要素が適用される限り、可能性があるの実施態様の数に制限はない。
【0039】
本発明の方法において、電磁放射線源には、例えば、ランプ(水銀または水銀−キセノンランプ、ジュウテリウムランプまたは、シールドタイプまたは流動ガスタイプのどちらかの他のガス放電ランプなど)、172nmの放射線を生じるようなエキシマーランプまたは他のランプ)、レーザー(KrFガスからの248nmの電磁放射線、ArFガスからの193nmの放射線、F2ガスからの157nmの放射線、または放射が紫外線、可視線または赤外線であるレーザーの非線形光プロセスなどによって変換された、上の周波数を生じるエキシマーガス放電レーザーなど)、少なくとも2000度ケルビンの温度での黒体光源などがある。黒体光源の実施例は、レーザープラズマ光源であり、そこにおいて強力なレーザーによって金属、セラミックまたはガスターゲット上に小さい寸法に集束させられ、プラズマが例えばサマリウムレーザープラズマ光源におけるように形成され、それによって250,000度ケルビンのオーダーの黒体温度が達成され、赤外線からX線領域までの黒体放射を生み出すことができる。150nm〜260nmの波長範囲の放射線を放射するLPLS光源が、R.H.フレンチ(R.H.French)著、「分散分析を用いる、レーザー−プラズマ情報源の温度VUVスペクトロフォトメータ(Laser−Plasma SouRced, Temperature Dependent VUV Spectrophotometer Using Dispersive Analysis)」、Physica Scripta,41,4,404−8,(1990年)により詳細に記載されている。好ましい実施態様において、供給源は、157nm、193nm、または248nmで、最も好ましくは、157nmで放射するエキシマーガス放電レーザーである。
【0040】
供給源から放射された光の少なくとも一部が、その少なくとも一部が入射光によって照明されるターゲット表面に向けられる。好ましい実施態様において、ターゲット表面は、放射線の入射に応答して光誘起化学反応を経る感光性ポリマー表面でなければならない。クラリアント(Clariant)は、おそらく、エッチ安定性のための環状構造及び塩基水溶液の溶解度(aqueous base solubility)のために保護フルオロアルコール基を導入するハイドロフルオロカーボンポリマーである名称AZ EXP FX 1000Pの、157nmのフルオロポリマーレジストを紹介している。
【0041】
半導体デバイスの製造プロセスにおいて、非常に微細な形が基板上に、典型的にはシリコンウエハ上にエッチされる。前記形は、シリコンウエハに適用されたフォトレジスト上に、画像の通りに衝突させられる電磁放射線によって基板上に形成される。電磁放射線に露光されるフォトレジスト組成物の領域が、化学的及び/または物理的に変化して、半導体デバイス製造のために画像に加工され得る潜像を形成する。ポジ型として機能するフォトレジスト組成物は概して、半導体デバイスの製造のために利用される。
【0042】
フォトレジスト組成物は典型的には、スピンコーティングによってシリコンウエハに適用される。シリコンウエハは、付加的な加工工程においてそれに適用されたいろいろな他の層を有してもよい。本技術分野に周知であるようなかかる付加的な層の実施例には、典型的には、二酸化ケイ素または窒化ケイ素の硬いマスク層、及び反射防止層などがあるがそれらに制限されない。典型的にはレジスト層の厚さは、パターンをシリコンウエハに転写するのに用いられた乾燥化学エッチプロセスに耐えるのに十分な厚さである。
【0043】
フォトレジストは典型的には、ポリマー及び少なくとも1つの光活性成分からなる。フォトレジストは、ポジ型として機能するか、またはネガ型として機能することができる。ポジ型として機能するフォトレジストが好ましい。これらのフォトレジストは任意に、本技術分野で一般に使用されているような溶解抑性剤及び/または他の付加的な成分を含むことができる。付加的な成分の実施例には、分解促進剤、接着性促進剤、残留物低減剤(residue reducers)、コーティング助剤、可塑剤、及びT(ガラス転移温度)調節剤などがあるがそれらに制限されない。
【0044】
フォトレジスト組成物のためのいろいろなポリマー製品が、「マイクロリソグラフィ序論(Introduction to Microlithography)」、L.F.トンプソン(L.F.Thompson)、C.G.ウィルソン(C.G.Willson)、及びM.J.ボウデン(M.J.Bowden)著、第2版、アメリカ化学学会、ワシントンDC、1994年、に記載されている。
【0045】
フォトレジスト組成物は概して、光活性であってもよいフィルム形成用ポリマーと、1つ以上の光活性成分を含有する感光性組成物とを含む。電磁放射線(例えば、紫外光)に露光した時に、光活性成分は、フォトレジスト組成物のレオロジー状態、溶解度、表面特性、屈折率、色、光学特性または他のかかる物理的または化学特性を変化させるように作用する。
【0046】
より短い波長がより高い解像度に相当する。
【0047】
画像の通りの露光
本発明のプロセスに使用するために適したフォトレジスト組成物は、電磁スペクトルの紫外領域において、特に<365nmの波長に感受性である。この発明のレジスト組成物の画像の通りの露光は、365nm、248nm、193nm、157nm、及びより低い波長を含めるがそれらに制限されない多くの異なった紫外線の波長において行われてもよい。画像の通りの露光は好ましくは、248nm、193nm、157nm、またはより低い波長の紫外線で行われ、より好ましくはそれは、193nm、157nm、またはより低い波長の紫外線で行われ、最も好ましくは、それは157nmまたはより低い波長の紫外線で行われる。画像の通りの露光は、レーザーまたは同等のデバイスでデジタルに、またはフォトマスクの使用によって非デジタルに行われてもよい。この発明の組成物の画像形成用に適したレーザーデバイスには、193nmの紫外線の出力を有するアルゴン−フッ素エキシマーレーザー、248nmの紫外線の出力を有するクリプトン−フッ素エキシマーレーザー、及び157nmの出力を有するフッ素(F2)レーザー、などがあるがそれらに制限されない。これらのエキシマーレーザーをデジタル画像形成のために用いることができるが、それらは、光ステッパーにおいてフォトマスクを用いる非デジタル画像形成の基礎でもある。248nmの光ステッパーは、ランプまたはKrFエキシマーレーザー光源を使用することができ、193及び157nmでは光源はエキシマーレーザー、193nm=ArF及び157nm=F2エキシマーレーザーである。上に記載したように、画像の通りの露光のためにより低い波長の紫外光を使用することは、より高い解像度に相当し、より低い波長(例えば、193nm、または157nm以下)の使用が概して、より高い波長の使用(例えば、248nm以上)よりも好ましい。
【0048】
現像
本発明に使用するために適したポリマーを、ポジ型のレジストとして調合することができ、そこにおいて、紫外光に露光された領域は、塩基水溶液(aqueous base)で選択的に洗浄されるように十分に酸性になる。水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液、または水酸化テトラメチルアンモニウム溶液などの塩基性現像液を用いる水性現像が可能であるように、十分な酸性度が、酸または保護酸(それは、脱保護が露光の間に行われ、現像に備える十分な遊離酸をもたらすならば、露光する前に100%保護された形であってもよい)によってコポリマーに与えられる。この発明において、使用時に水性加工性(水性現像)であるために与えられたコポリマーは典型的には、(露光後に)少なくとも1個の遊離カルボン酸基及び/またはフルオロアルコール基を含有するカルボン酸含有及び/またはフルオロアルコール含有コポリマーである。酸基(例えば、遊離カルボン酸またはフルオロアルコール基)のレベルは、アルカリ性水性現像液中の十分な現像のために必要とされる量を最適にすることによって、所与の組成物について決定される。
【0049】
水性加工性フォトレジストがコートされるかまたは他の方法で基板に適用され、画像の通りに紫外光に露光されるとき、フォトレジストのコポリマーは、紫外線に露光される時に露光フォトレジストが塩基性溶液中で現像可能になるように、十分な保護酸基及び/または無保護酸基を有しなくてはならない。ポジ型として機能するフォトレジスト層の場合、フォトレジスト層は、0.262Nの水酸化テトラメチルアンモニウム(通常120秒以下、25℃での現像による)または1重量%の炭酸ナトリウム(通常2分以下、30℃の温度での現像による)を含有する完全水溶液などの水性アルカリ液によって、紫外線放射線に露光される部分が現像中に除去され、現像中に非露光部分が実質的に変化させられない。ネガ型として機能するフォトレジスト層の場合、フォトレジスト層は、紫外線放射線に露光されない部分が現像中に除去されるが、超臨界流体または有機溶剤のどちらを用いても現像中に露光部分が実質的に変化させられない。
【0050】
ハロゲン化溶剤が好ましいが、フッ素化溶剤がより好ましい。
【0051】
更に別の実施態様において、ターゲット表面は、時間ベースの、波長ベースの、または空間的に分解された光通信システムに用いられた光学的、電気−光学的、または電子検出器の信号または画像受信器におけるように入射放射に応答して電子的、光学的、または化学的信号を生じる光センサーであってもよい。これらの場合、ターゲット表面に入射する電磁放射線、その時間変化、空間的変化及び/またはその波長(スペクトル)変化を用いて符号化し、次に、それを検出器において復号化することができる。別の実施態様において、ターゲット表面は、光からエネルギーに変換するために用いられるタイプの電気−光受容体であってもよい。別の実施態様において、ターゲット表面は、150〜260nmの波長範囲で顕微鏡試験を受ける試料であってもよい。更に別の実施態様において、ターゲット表面は、光学画像形成ディスプレイとして用いた画像形成システムにおけるような本発明の方法で使用された150〜260nmの放射線の入射した時に発光させられる発光表面であってもよい。別の実施態様において、ターゲット表面は、150nm〜260nmの波長範囲のレーザー融蝕、レーザートリミングレーザー融解、レーザーマーキングを受ける試料であってもよい。
【0052】
本発明の方法によって、以下に記載したような透明な、非晶質フルオロポリマーを含む造形物品が、光源とターゲットとの間に挿入される。本発明の方法の1つの実施態様において、本発明のフルオロポリマーは接着剤中で使用される。前記方法の別の実施態様において、前記材料は、より光吸収性の材料による光の混入を低減させるために、システム内の異なった材料の照射下でのガス放出を防ぐコーティングまたは要素として使用される。別の実施態様において、接着剤状の材料が、システム内でそれらが更に移動及び堆積するのを避けるための、コーティングまたは要素として、または粒子汚染物質を捕捉及び固定化するために用いられる。別の実施態様において、フルオロポリマーは、非光学要素(光学計測器内の支持構造体など)、光学要素(鏡、レンズ、ビームスプリッター、調整エタロン(tuned etalon)、検出器、ペリクルなど)上のコーティングとして使用される。更に別の実施態様において、フルオロポリマーそれ自体が、レンズまたは他の光学要素(鏡、レンズ、ビームスプリッター、調整エタロン、検出器、ペリクルなど)または非光学成分(光学計測器内の支持構造体など)などの造形物品である。最も好ましい実施態様において、フルオロポリマーは、フレーム上に取り付けられたペリクル、独立膜の形状であってもよく(金属、ガラス、ポリマーまたは他の材料であってもよい)、それは、150nm〜260nmの波長領域で行われた写真平版に使用されたフォトマスクの表面に(接着剤によってまたは磁気などの他の方法を用いて)結合される。より好ましくは、写真平版のプロセスは、157nm、193nm、または248nmの放射線を放射するレーザーを使用する。最も好ましくは、写真平版のプロセスは、157nmの放射線を放射するレーザーを使用する。
【0053】
本発明の装置において、本発明の方法において使用するのに適していると上に言及したタイプの作動可能光源が使用される。「作動可能」(activateable)の意味は、光源は、通常は、「オン」または「オフ」であり得るが、「オフ」の状態では、通常の手段によってオンにされ得ることである。この光源はまた、異なった波長のランプまたは多数のレーザーを用いて多数の波長(光通信の波長分割多重方式(wavelength division multiplexing)で用いられるように)を有してもよい。装置が用いられていないかまたは出荷されられている時のように、必要な場合に「オフ」の状態にできる光源は、本発明の装置に包含される。しかしながら、本発明の光源を、例えば、本発明の方法におけるように、それを使用するのが望ましい時に、作動させることができる、すなわち、「オン」にすることができる。「オン」または作動させられるとき、光源は、150nm−260nmの波長範囲の電磁放射線を放射する。本発明の装置に使用するのに適した光源には、ランプ(水銀または水銀−キセノンランプ、ジュウテリウムランプまたは、シールドタイプまたは流動ガスタイプのどちらかの他のガス放電ランプなど)、172nmの放射線を生じるようなエキシマーランプまたは他のランプ)、レーザー(KrFガスからの248nmの電磁放射線、ArFガスからの193nmの放射線、F2ガスからの157nmの放射線、または放射が紫外線、可視線または赤外線であるレーザーの非線形光学プロセスなどによって変換された、上の周波数を生じるエキシマーガス放電レーザーなど)、少なくとも2000度ケルビンの温度の黒体光源などがあり、かかる黒体光源の実施例は、レーザープラズマ光源であり、そこにおいて強力なレーザーによって金属、セラミックまたはガスターゲット上に小さい寸法に集束させられ、プラズマが例えばサマリウムレーザープラズマ光源におけるように形成され、それによって250,000度ケルビンのオーダーの黒体温度が達成され、赤外線からX線領域までの黒体放射を生み出すことができる)、それは、150nm〜260nmの波長範囲の放射線を放射する。好ましい実施態様において、供給源は、157nm、193nm、または248nm、最も好ましくは、157nmにおいて放射するエキシマーガス放電レーザーである。
【0054】
本発明の装置において、以下に記載したように、本発明のフルオロポリマーを含む造形物品が更に使用される。本発明の装置において、供給源が作動または「オンにされる」とき、造形物品は、供給源から放射された電磁放射線の通路内にあるように配置される。本発明の装置の1つの実施態様において、造形物品は接着剤中で本発明のフルオロポリマーを使用する。別の実施態様において、フルオロポリマーは光学または非光学要素上のコーティングとして使用される。更に別の実施態様において、フルオロポリマーそれ自体が、レンズまたは他の光学成分などの造形物品に形成される。最も好ましい実施態様において、フルオロポリマーはペリクルの形状であり、フレーム上に取り付けられる典型的には厚さ0.6〜1ミクロンの保護フィルムの形状であり、それは次いで、150nm〜260nmの波長範囲で行われる写真平版のプロセスに使用されるフォトマスクの表面に付着される。
【0055】
当業者は、本発明の装置のために考察された有用な方法は、特定の種類のターゲット表面を必ず含むと理解しているが、本発明の装置はターゲット表面を包含する必要がない。例えば、本発明の装置は、光源と、いろいろな位置のいろいろなターゲット表面の上で用いることができる一組の光学成分のを有する携帯可能または運送可能な光学照射システムとして使用されてもよい。
【0056】
ペリクルフィルムの厚さを、ペリクルが、所望のリソグラフィ波長においてスペクトルの透過性の最大値を有する薄フィルムの干渉を示すように最適にすることができる。適切に調整されたエタロンペリクルフィルムのスペクトルの透過性の最大値は、ペリクルフィルムのスペクトル反射率が最小を示すところに存在する。
【0057】
本発明の実施に適したポリマーは、非常に低い吸光度/ミクロン、少なくとも<1、好ましくは<0.5、より好ましくは<0.1、最も好ましくは<0.01を示す。隣接した光学要素の屈折率を整合させる屈折率の値を更に示すポリマーは、反射防止の屈折率整合材料及び光学的に透明な屈折率整合接着剤としての重要な用途があり、光学要素と周囲(例えば1の屈折率を有する)または異なった屈折率の第2の隣接した要素のどちらかとの屈折率の間の、屈折率の中間値を示すポリマーは、反射防止コーティングとしての重要な適用があり、1.8より小さい、または好ましくは1.6より小さいか、またはより好ましくは1.45より小さい屈折率の低い値を有するポリマーが、多層反射防止コーティングとして非常に重要な適用がある。かかるポリマーを用いて、相対的により高い屈折率の透明基板の表面から反射された光を低減させることができる。反射光のこの減少は、それに伴い、透明な基板材料を通して透過された光の増大につながる。
【0058】
本発明の実施に適したポリマーは、ホモポリマーまたはコポリマーであってもよい。適したホモポリマーは、A群から選択される。適したコポリマーは、B、C、及びD群から選択され、
A群が、CH=CFCFのホモポリマーからなり、
B群が、CF=CHORから誘導されたモノマー単位>25モル%を、フッ化ビニリデンから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、式中、Rが、式C2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C6フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)であり、
C群が、CH=CFCF、CF=CHOR、またはそれらの混合物から誘導されたモノマー単位>10モル%を、1,3ペルフルオロジオキソールから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、式中、Rが、式C2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C6フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が前記炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した前記炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)であり、前記1,3−ペルフルオロジオキソールが構造:
【0059】
【化5】
Figure 2004536171
【0060】
を有し、式中、R及びRが独立して、F、または、任意にエーテル酸素によって置換された、直鎖状−C2n+1(式中、n=1〜5)であり、
【0061】
D群が、式:
【0062】
【化6】
Figure 2004536171
【0063】
によって表されるモノマーから誘導されたモノマー単位40〜60モル%を、フッ化ビニリデン及びまたはフッ化ビニルから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、式中、G及びQが独立してF(両方がFではない)、H、R、または−ORであり、Rが、式C2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C5フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)である。
【0064】
本発明の実施に適したポリマーは、真空紫外線の範囲で用いるための、レンズ及びビームスプリッター鏡及びエタロンなど、透過及び反射光学要素の製造に有用である。
【0065】
本発明に適したポリマーはまた、色収差を低減させるように設計された複合レンズの要素として用いられてもよい。現在、CaF及びおそらくヒドロキシルを含まないシリカだけが、透過集束要素(transmissive focussing elements)において用いるために157nmで十分な透明性を有すると見なされる。異なった屈折率及び分散の第2の材料を用いることによって、色消しレンズを作製することができることもまた一般に周知である(例えば、R.キングスレイク(R.Kingslake)著、アカデミックプレス社、1978年、Lens Design Fundamentals、77ページを参照のこと)。このように、CaFと共にこれらの材料の1つを用いることによって、色消しレンズをこれ及びこの出願において記載された他の似た材料から作ることができると思われる。
【0066】
ポリマーが重要な役割を果たす別の領域は、光学潜像を記録する感光性フォトレジストとしてである。フォトレジストの場合、光学画像形成の間に生み出され、次いで、現像されたポリマーに所望のレジスト画像を生じさせる、明瞭な縦の側壁を有する、光学潜像のレジスト層の全厚を光が透過しなくてはならない。157nmでのレジストとして用いられるとき、レジストの厚さが約2000Åに制限される場合にはポリマーは、フィルム厚さ1マイクロメータにつきA<〜2−3のかなり高い吸収係数を有することができる。
【0067】
本明細書中で用いた用語、非晶質フルオロポリマーは、示差走査熱量測定によって分析される時に融点を示さないフルオロポリマーを意味する。融点がないことは、1ジュール/グラムより大きい溶融に伴う熱事象(melting associated thermal event)がないことを意味する。
【0068】
透明なポリマーに対する前駆物質としてのモノマーの記載は、それが単独重合するか、または何れかの他の記載したモノマーとのコポリマーを形成することを意味することを意図するものではない。ヘキサフルオロイソブチレンは例えば、通常の条件下で有用なホモポリマーを形成したり、またはテトラフルオロエチレンと共重合したりしない。これらの材料は150〜260nmで使用するために特許請求されているが、それらはまた、最高800nmまで、より長い波長においてすぐれた透明なポリマーを作製し、同様に、更により短い波長でのいくつかの適用のために適していることがある。
【0069】
C=CHモノマーの合成は、本技術分野には周知である。R=CF、R=Cが、2−トリフルオロメチル−3−クロロ−4,4,4−トリフルオロ−2−ブテニルp−トルエンスルホネートをKFで処理することによって調製されている(日本特許出願JP95−235253号)。R=R=CFHが、(HCFC(OH)MeをSFで処理することによって調製されている(米国特許第3655786号)。R=CF、R=CFH及びR=R=CFClが、相応するフルオロアルコールRC(OH)MeRをPClと反応させることによって調製されている(ドイツ特許第1945614号)。RC=CHはまた、(CFCMeCOFを金属ハロゲン化物と一緒に加熱するなどのヘキサフルオロイソブチレンのために開発された方法によって(日本特許出願JP93−312470号)、(CFCHCOOMeをHCHOとアミンの存在下で反応させることによって(日本特許出願JP86−52298号)、ヘキサフルオロアセトンを無水酢酸と高温で反応させることによって(米国特許第3,894,097号、米国、アライドコーポレーション(Allied Corp.USA))、(CFC(OH)を無水酢酸と高温で反応させることによって(ドイツ特許出願第84−3425907号)、及び(CF3)2CHCH2OHを塩基と反応させることによって(S.ミサキ(S.Misaki)、S.タカマツ(S.Takamatsu),J.Fluorine Chem.,24(4),531−3(1984年)調製されてもよい。本発明の1つの実施態様において、CF2=CHORfとフッ化ビニリデン(VF2)及びペルフルオロ−1,3−ジオキソールとのコポリマーが使用され、式中、Rfが、直鎖状または分枝状C1〜C6C2n−y+1基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が前記炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した前記炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)である。VF2の含有量が結晶度を導入するほど(約75%より多いVF2)高くないかまたはPDD含有量が低溶解度に移行するほど(約90%より多いPDD)高くない限り、前記モノマーが任意の比で存在することができる。
【0070】
フッ化ビニリデン、PDD、及び2,3,3,3−テトラフルオロプロペン−1などのモノマーが、高純度モノマーとして、または市販のポリマーに混合された市販品である。多数の置換ペルフルオロ−1,3−ジオキソールが、J.シェイルズ(J.Sheirs)編、Modern Fluoropolymers, John Wiley and Sons, イギリス、ウエストサセックス(West Sussex, England)、1997年、400ページに記載されている。モノマーCF2=CHORA(式中、RAが、H、F、及び他の元素で置換された直鎖状または分枝状C2−C20炭素基である)が、2−ハロ−2,2−ジフルオロエチルアルコールをフッ素化オレフィンとアルカリまたはアルカリ土類水酸化物の存在下で反応させ、その後に、脱ハロゲン化水素を必要とする一般的合成方法と共に、米国特許第6,300,526 B1号に記載されている。モノマーCF2=CHOCF2CF2Hを調製するために、ClCF2CH2OHとKOHとを反応させ、ClCF2CH2OCF2CF2H付加物を生じ、次いでそれを塩基及び熱によって脱塩酸処理した。CF3OCH=CF2が、CF3OCH=CF2がポール D.シューマン(Paul D.Schuman)著、Sci.Tech.Aerospace Rept.1966年、4(6)、N66−15770に記載されている。ナバリーニ(Navarrini)ら著、J.Fluorine Chem.,95,27(1999)と共にEP0683 181 A1号において、より高次の同族体RfOCH=CF2(式中、Rfがペルフルオロアルキル基である)が、ハイポフルオライト/脱ハロゲン化水素の化学的性質を組み合わせることによって得られるのがよい。RfOCH=CF2を調製する別の方法が、ハイポフルオライトによる調製及び作業の難しさ、エステルの形成、SF4によるフッ素化、及び 脱ハロゲン化水素を避けるためにここで開発された。
【0071】
2,3,3,3−テトラフルオロプロペン−1ホモポリマー(D.ブラウン(D.Brown)、L.ウォール(L.Wall)著、Polym.Prepr.,Amer.Chem.Soc.,Div.Polym.Chem.1971年、12、1、302−304ページ)及び2,3,3,3−テトラフルオロプロペンが、いろいろな他のフルオロカーボン及び炭化水素モノマーと共重合すると報告されている(米国特許第5637663号、JP09288915 A2 19971104号)。
【0072】
モノマーのCH2=C(CF3)CF2OR系の出発原料は、ヘキサフルオロイソブチレンフルオロサルフェート、CH2=C(CF3)CF2OSO2Fである。ヘキサフルオロイソブチレンフルオロサルフェートを調製するために、B(OC2H5)3触媒の存在下でヘキサフルオロイソブチレンを三酸化硫黄と反応させる。次に、アルコキシドアニオンRO−を用いてヘキサフルオロイソブチレンフルオロサルフェート中のフルオロサルフェート基を置換し、所望のCH2=C(CF3)CF2ORモノマーを生じる。この化学反応を、アルコキシドアニオンの形成を助けると共にヘキサフルオロイソブチレンフルオロサルフェートを溶解する乾燥した、アプロティック溶剤中で行うことができる。可能な溶剤には、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラメチレンスルホン、及びアセトニトリルなどがあるが、ジエチレングリコールジメチルエーテルが好ましい。反応温度は、−50℃〜100℃の範囲である。好ましい反応温度は、−25〜+25℃、好ましくは、−15〜−5℃である。炭化水素、フルオロハイドロカーボン、またはフルオロカーボンアルコキシドをフルオロサルフェート基の置換のために用いることができるが、Rが、式C2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C6フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)である。
【0073】
上記のモノマーから製造したポリマーを、次のように調製することができる。ポリマーの合成は、フルオロオレフィン重合に周知の非水または水性エマルジョン技術の何れによって行われてもよい。非水系重合において、オートクレーブは非常にしばしば、溶剤、開始剤、及びモノマーを入れられる。溶剤は典型的には、成長ラジカル鎖を妨げない流体である。これは、純モノマー、二酸化炭素などの圧縮ガス、またはより一般的には、「ヴァートレル」(VertrelTM)XF(CF3CFHCFHCF2CF3)、「ソルカン」(SolkaneTM)365 mfc(CF3CH2CF2CH3)、「フレオン」(FreonTM)113(CF2ClCCl2F)、ペルフルオロオクタン、または「フルオリナート」(FluorinertTM)FC−75などの流体を含有することができる。ジアシルペルオキシド、ジアルキルペルオキシド、ヒドロペルオキシド、ペルオキシエステル、過炭酸塩、アゾ化合物、NF3の他、適切な開始温度が約0から300℃まで変化する高度に立体的に妨げられたペルフルオロ化合物など、非常に多様なラジカル供給源が、フルオロオレフィン重合を開始することが周知である。本発明において、好ましい開始剤は、DPまたはペルフルオロプロピオニルペルオキシドなどのペルフルオロジアシルペルオキシドである。DPの場合、重合を、10〜50℃、より好ましくは20〜35℃で行うことができる。フッ化ビニリデンなどの気体モノマーの場合、典型的には十分なモノマーを添加して、作業温度において50〜1000psiの内圧を生じる。これらのポリマーはまた、界面活性剤の存在下で過硫酸カリウムまたは「ヴァゾ」(VazoTM)56 WSP[2,2’−[2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)ジヒドロクロリド]などの開始剤を用いて水性乳化重合によって調製することができる。しかし、おそらく汚染界面活性剤及び末端基の導入が、高い紫外線透明性のために望ましくない乳化重合を起こすことがある。ここで調製される特定のポリマーの場合、CH2=C(CF3)CF2ORが交互に並ぶことを促し、VFがより多くなると結晶性(crystallinity)につながるのでVF含有量が−75モル%以下であるのがよいことがあるため、最終ポリマー中のCH2=C(CF3)CF2OR含有量は約40〜60モル%であるのがよい。
【実施例】
【0074】
本明細書中に使用した略語:
HFIB ヘキサフルオロイソブチレン
PDD 4,5−ジフルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)−1,3−ジオキソール
DSC 示差走査熱量測定
H−ガルデン(H−Galden)(登録商標)ZT 85オーシモント(Ausimont)の(登録商標)、 HCFO(CFO)(CFCFO)CF
DP: 構造CFCFCFOCF(CF)(C=O)OO(C=O)CF(CF)OCFCFCFのヘキサフルオロプロピレンオキシドダイマーペルオキシド
「ノヴェック」(Novec)TM HFE−7500、3Mの製品
CFCF(CF)CF(OC)CFCFCF
「ヴァートレル」(Vertrel)(登録商標)XF、デュポン(DuPont)の製品 CFCFHCFHCFCF
HFIBフルオロサルフェート: CH=C(CF)CFOSOFまたは3,3−ジヒドロ−2−トリフルオロメチルペルフルオロアリルフルオロサルフェート
【0075】
R.H.フレンチ(R.H.French)、R.C.ウエーランド(R. C. Wheland)、D.J.ジョーンズ(D.J.Jones)、J.N.ヒルフィカー(J.N.Hilfiker)、R.A.シノウィキ(R.A.Synowicki)、F.C.ツムステグ(F.C.Zumsteg)、J.フェルドマン(J.Feldman)、A.E.ファイアリング(A.E.Feiring)著、「157nmのリソグラフィのためのフルオロポリマー、VUV吸光度及び楕円偏光法測定からの光学的性質(Fluoropolymers for 157nm Lithography: Optical Properties from VUV Absorbance and Ellipsometry Measurements)」、Optical Microlithography XIII,SPIE Vol.4000,C. J.プログラー(J. Progler)編、1491−1502(2000年)に記載されているように本技術分野の標準的方法を用いてCaF2基板上にスピン被覆されたポリマーフィルムについて、吸光度/ミクロンを測定した。各々のCaF基板のVUV透過性を、ポリマーフィルムのスピンコーティングの前に測定した。次いで、その特定のCaF基板上のポリマーフィルムのVUV透過性は、ネブラスカ州、リンカーンのJ.A.ウーラム社(J.A.ウーラムCo.,Inc.)によって製造された、透過性の測定を行うことができるVUV−Vaseモデル VU−302の分光楕円偏光計を用いて測定された。フィルムの厚さを、「フィルメトリクス」(Filmetrics)(カリフォルニア州、サンディエゴのフィルメトリクス社、モデルF20薄フィルム測定システムを用いて求めた。式1を用いて、スペクトルの透過性及びフィルム厚さを用いて、ポリマーの吸光度/ミクロンの値を、145nm〜157、193、及び248nmなど、より長い波長まで計算した。
【0076】
光学的性質(屈折率、「n」及び吸光係数、「k」)を、1.5〜8.67eVのエネルギー範囲に相当する、143−800nmの波長範囲にわたって3つの入射角において、可変角分光楕円偏光法(VASE)から求めた。ポリマーフィルムを、シリコン基板にスピンコートした。VASE楕円偏光計は、米国、68508、ネブラスカ州、リンカーン、645M通り、スウィート102のJ.A.ウーラム社(J.A.Woollam Company,645 M Street, Suite 102, Lincoln,NE68508 USA)によって製造された。光学定数を、基板上のフィルムの光学モデルを用いて、同時にこれらのデータに当てはめた。O.S.ヘブンズ(O.S.Heavens)著、「薄いソリッドフィルムの光学的性質(Optical Properties of Thin Solid Films)」、55−62ページ、Dover,NY,1991年、を概して参照のこと。
【0077】
実施例1
ポリ[(CH=C(CF)CFOCH(CF/CH=CF] 1
A.1,1,5−トリヒドロ−2,5−ビス(トリフルオロメチル)−4−オキソ−ペルフルオロ−1−ヘキセン、CH=C(CF)CFOCH(CFモノマーの調製
100mlのフラスコに、ドライボックス中のトリブチルアミン(15g)、ジグライム(15ml)、及びヘキサフルオロイソプロパノール(13.7g)を入れた。HFIBフルオロサルフェート(20.0g)を、3〜12℃で滴下した。得られた混合物を2時間、室温で撹拌した。混合物を新たに蒸留して液体を生じ、次に、それをスピンバンド蒸留して、bp92〜3℃、83%の収量で、21.1gの生成物をもたらした。(より少ない純度の留分を計算しなかった)19F NMR(CDCl3)−65.3(t, J=7 Hz, 3F), −70.8(m,2F), −74.0(q,J=5Hz,6F)ppm. 1H NMR(CDCl3)4.99(七重項,J=5 Hz,1H),6.37(m,2H)ppm.13C NMR(CDCl3) 69.4(七重項,t,J=35,4Hz),118.8(t,J=269Hz), 120.2(q,J=283Hz),120.6(六重項, J=5Hz),130.9(六重項,J=35Hz)ppm.
【0078】
B.CH=C(CF)CFOCH(CFとCH=CFとの共重合
<−20℃に冷却された75mlステンレススチールオートクレーブにCH=C(CF)CFOCH(CFモノマーを11.6g、CFCHCFCH溶剤を10ml、CFCFHCFHCFCF中の約0.17MのDP10mlを入れた。オートクレーブを冷却し、排気し、フッ化ビニリデン〜2gを更に入れた。オートクレーブを一晩、室温で振とうした。得られた曇った流体を、窒素下で、次いでポンプ真空下で、及び最後に66時間、75℃の真空オーブン内で乾燥させ、白色のポリマー12.9gを生じた。ヘキサフルオロベンゼンのフッ素NMRは、53.4モル%のフッ化ビニリデン及び46.6モル%のCH=C(CF)CFOCH(CFとなった。25℃のヘキサフルオロベンゼンのインヘレント粘度は、0.116dL/ gであった。小さな試料をDSC測定用に精製するために、ポリマー0.5gを「Hガルデン」(H Galden)ZT 85溶剤[HCFO(CFO)m(CFCFO)nCFH]3g中に溶解し、0.45ミクロンのPTFEシリンジフィルター(Whatman Autovial(登録商標))を用いて濾過して曇りを除去し、過剰な溶剤を蒸発させて除き、16時間、75℃の真空オーブン内で乾燥させた。Tgはその時47℃であった(10℃/分、N、セカンドヒート)。
【0079】
C.溶液の調製
「Hガルデン」(H GaldenTM)ZT 85溶剤18gでポリマー2gをローリングすることによって曇った溶液が調製された。曇りを除去するために、最初に、0.45μガラスファイバーミクロ繊維シリンジフィルター(Whatman AutovialTM)中のクロマトグラフのシリカ床を通して濾過し、15000rpmで遠心分離機にかけ、最後に0.2μのPTFEシリンジフィルター(Gelman Acrodisc CR)を通して再び濾過した。ガラススライド上のこの溶液0.1192gを蒸発させることにより、0.0085gの重さの透明なフィルムを生じた(固形分約7wt%の溶液)。
【0080】
D.光学的特性解析 溶液のスピニング
このように調製したポリマー溶液を、最初の10秒間の蒸気均衡化の時間の後に、CaF及びシリコン基板上に、800rpmのスピン速度の密閉蒸気カンスピナー内でスピンコートし、引き続いて、2分間120℃で適用後ベークを実施し、VUV吸光度の測定のために9200オングストロームの厚さ、楕円偏光法の測定のために3523オングストロームの厚さのポリマーフィルムを製造した。次に、VUV吸光度の測定値を用いて、1マイクロメータ当たりの吸光度を求め、シリコン上のフィルムのVUVの楕円偏光法の測定値を用いて、屈折率を求めた。
【0081】
光学的結果
このように調製されたポリマーフィルムのマイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図1に示す。確認された157nmの吸光度/マイクロメータは0.011/マイクロメータであった。確認された193nmの吸光度/マイクロメータは−0.002/マイクロメータであった。確認された248nmの吸光度/マイクロメータは−0.002/マイクロメータであった。
【0082】
ポリマー1の屈折率対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図2に示す。確認された157nmの屈折率は1.45である。確認された193nmの屈折率は1.40である。248nmの屈折率は1.37である。
【0083】
実施例2
ポリ[(CH=C(CF)CFOCF(CF/CH=CF] 2
1,1−ジヒドロ−2,5−ビス(トリフルオロメチル)−4−オキソ−ペルフルオロヘキセ−1−エン、CH=C(CF)CFOCF(CFモノマーの調製
250mlのフラスコに、ドライボックス内でKF(12g)及びジグライム(55ml)を入れた。ヘキサフルオロアセトン(40.5g)を、ドライアイス冷却器を介して混合物に添加した。固体は完全に溶解された。HFIBフルオロサルフェート(49g)を滴下した。得られた混合物を3時間、室温で撹拌した。混合物を新たに蒸留して液体を生じ、次に、それをスピンバンド蒸留して、bp84−86℃、55%の収量で、36.3gの生成物をもたらした。(より少ない純度の留分を計算しなかった)19F NMR(CDCl3) −65.3(t,J=8Hz, 3F), −66.6(m,2F), −81.0(m,6F), −146.4(t,J=23Hz, 1F) ppm. 1H NMR(CDCl3) 6.39(m) ppm. 13C NMR(CDCl3) 101.5(d&七重項, J=269,38Hz), 117.7(qd,J=258,32Hz), 118.6(t,J=274Hz),127.4(m),131.2(m)ppm.
【0084】
B.CH=C(CF)CFOCF(CFとCH=CFとの共重合
<−20℃に冷却された110mlステンレススチールオートクレーブに、CH=C(CF)CFOCF(CFモノマーを26g、CFCFHCFHCFCF溶剤を25ml、及びCFCFHCFHCFCF中の約0.17MのDP10mlを入れた。オートクレーブを冷却し、排気し、フッ化ビニリデン〜5gを更に充填した。オートクレーブを一晩、室温で振とうした。得られた曇った流体を、窒素下で、次いでポンプ真空下で、及び最後に88時間、75℃の真空オーブン内で乾燥させ、白色のポリマー26.7gを生じた。ヘキサフルオロベンゼン中で実施されたフッ素NMRは、51モル%のCH=C(CF)CFOCF(CF及び49モル%のCH=CFとなった。
【0085】
DSC、10℃/分、N、セカンドヒート TgもTmも見つけられなかった。インヘレント粘度、ヘキサフルオロベンゼン、25℃:0.083
【0086】
C.溶液の調製
「Hガルデン」(H GaldenTM)ZT 85溶剤18gでポリマー2gをローリングし、0.45μのガラスファイバーミクロ繊維シリンジフィルター(Whatman AutovialTM)に通すことによって透明な、無色の溶液が調製された。
【0087】
D.光学特性解析
溶液のスピニング
このように調製したポリマー溶液を、CaF2及びシリコン基板上に、従来の大気スピナー内で吸光度の試料については90rpm、楕円偏光法の試料については500rpmのスピン速度で30秒間、スピンコートし、引き続いて、2分間120℃で適用後ベークを実施し、VUV吸光度の測定のために10800オングストロームの厚さ、楕円偏光法の測定のために3757オングストロームの厚さのポリマーフィルムを製造した。次に、CaFの上のフィルムのVUV吸光度の測定値を用いて、1マイクロメータ当たりの吸光度を求め、シリコン上のフィルムのVUVの楕円偏光法の測定値を用いて、屈折率を求めた。
【0088】
光学的結果:
このように調製されたポリマーフィルムのマイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図2に示す。確認された157nmの吸光度/マイクロメータは0.0275/マイクロメータであった。確認された193nmの吸光度/マイクロメータは0.0045/マイクロメータであった。確認された248nmの吸光度/マイクロメータは0.0008/マイクロメータであった。
【0089】
ポリマー2の屈折率対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図4に示す。確認された157nmの屈折率は1.44である。確認された193nmの屈折率は1.39である。248nmの屈折率は1.37である。
【0090】
実施例3
ポリ(CF=CHOCFCFH/CH=CF) 3
A.1,1,2,2−テトラフルオロエチル2,2−ジフルオロビニルエーテル、CF=CHOCFCFHモノマーの調製
a/1,1,2,2−テトラフルオロエチル2−クロロ−2,2−ジフルオロエチルエーテルの調製
2−クロロ−2,2−ジフルオロエタノール(22.0g)、t−ブタノール(45ml)、KOH(10.0g)及びTFE(25g)の混合物を、オートクレーブ内で8時間、室温で振とうした。反応混合物の底層を単離し、水(40ml)で洗浄して未精製生成物、1,1,2,2−テトラフルオロエチル2−クロロ−2,2−ジフルオロエチルエーテル、29.5g、収量72%を生じた。この生成物をそれ以上の精製をせずに次の工程のために用いた。
【0091】
b/1,1,2,2−テトラフルオロエチル2,2−ジフルオロビニルエーテルの調製
1,1,2,2−テトラフルオロエチル2−クロロ−2,2−ジフルオロエチルエーテル(29.0g)、KOH(10.0g)、及びDMSO(5ml)の混合物を加熱し、スピンバンド蒸留装置で還流した。生成物を蒸留して、1,1,2,2−テトラフルオロエチル2,2−ジフルオロビニルエーテルを9.6g、bp 38℃、収量40%を生じた。
【0092】
19F NMR(CDCl3) −92.3(s,2F), −92.7(ddt,J=57,14,3Hz,1F), −110.5(dd,J=54,3Hz,1F), −137.4(dt,J=52,5Hz,2F)ppm.13C NMR(CDCl3) 98.9(dd,J=61,16Hz), 107.2(tt,J=252,40Hz), 116.3(tt,J=273,40Hz), 157.0(dd,J=293,281Hz)ppm.1H NMR(CDCl3) 5.84(tt,J=52,3Hz,1H), 6.10(dd,J=13,4Hz,1H)ppm.
【0093】
B.CH=CHOCFCFHとCH=CFとの共重合
<−20℃に冷却された75mlステンレススチールオートクレーブに、CF=CHOCFCFHモノマーを9.4g、CFCFHCFHCFCF溶剤を10ml、及びCFCFHCFHCFCF中の約0.17MのDP 10mlを入れた。オートクレーブを冷却し、排気し、フッ化ビニリデン約4gを更に入れた。オートクレーブを一晩、室温で振とうした。得られた曇った流体を、窒素下で、次いでポンプ真空下で、及び最後に23時間、77℃の真空オーブン内で乾燥させ、粘着性のガム4.6gを生じた。
【0094】
(C(CO)についての計算値: 30.45%のC 1.83%のH
実測値: 30.65%のC 1.41%のH
DSC、10℃/分、N、セカンドヒート Tg@−11℃
インヘレント粘度、アセトン、25℃:0.122
【0095】
C.溶液の調製
2−ヘプタノン溶剤10gでポリマー2.5gをローリングし、0.45μのガラスファイバーミクロ繊維シリンジフィルター(Whatman AutovialTM)に通すことによって透明な、無色の溶液が調製された。
【0096】
D.光学特性解析 溶液のスピニング
このように調製したポリマー溶液を、CaF2及びシリコン基板上に、60秒間、1000rpmのスピン速度で従来の大気スピナー内でスピンコートし、引き続いて、2分間120℃でベークを実施し、900オングストロームの厚さのポリマーフィルムを製造した。次に、VUV吸光度の測定値を用いて、1マイクロメータ当たりの吸光度を求め、シリコン上のフィルムのVUV楕円偏光法の測定値を用いて、屈折率を求めた。
【0097】
このように調製されたポリマーフィルムのマイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図5に示す。確認された157nmの吸光度/マイクロメータは0.002/マイクロメータであった。確認された193nmの吸光度/マイクロメータは0.001/マイクロメータであった。確認された248nmの吸光度/マイクロメータは0.003/マイクロメータであった。
【0098】
屈折率対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図6に示す。確認された157nmの屈折率は1.48である。確認された193nmの屈折率は1.42である。248nmの屈折率は1.39である。
【0099】
実施例4
ポリ(CF=CHOCFCFH/PDD) 4
A.CF=CHOCFCFHとPDDとの共重合
磁気撹拌バーを保有する約30mlのガラス試料バイアルに、ゴム隔壁でキャップし、窒素でフラッシし、ドライアイスで冷却した。次に、試料バイアルに、CF=CHOCFCFHモノマーを5g、PDDモノマーを6.8g、及びCFCFHCFHCFCF中の約0.17MのDP6.8gを注入した。窒素でもう1度バイアルをフラッシした後に、バイアルの内容物を、磁気撹拌によってゆっくりと室温まで昇温させた。翌朝までに反応混合物は曇っており、粘性であった。CFCFHCFHCFCF中の約0.17MのDPを更に1ml注入し、反応混合物を室温で更に4日間、撹拌した。バイアルの内容物をヘキサン約125ml中に流し込み、沈殿物を真空濾過によって単離し、もろい白色の固体8.6gを生じた。
【0100】
(COH(Cの計算値: 25.17%のC 0.30%のH
実測値: 24.97%のC 0.56%のH
DSC、10℃/分、 N、セカンドヒート Tg@25℃
インヘレント粘度、 ヘキサフルオロベンゼン、25℃:0.126
【0101】
C.溶液の調製
「ノヴェック」(NovecTM)HFE−7500溶剤10gでポリマー2.5gをローリングし、0.45μのガラスファイバーミクロ繊維シリンジフィルター(Whatman AutovialTM)に通すことによって透明な、無色の溶液が調製された。
【0102】
D.光学特性解析
このように調製したポリマー溶液を、CaF2及びシリコン基板上に、従来の大気スピナー内で吸光度の試料については2000rpm、楕円偏光法の試料については800rpmのスピン速度で30秒間、スピンコートし、引き続いて、2分間120℃で適用後ベークを実施し、VUV吸光度の測定のために11200オングストロームの厚さ、VUV楕円偏光法の測定のために6272オングストロームの厚さのポリマーフィルムを製造した。次に、CaFの上のフィルムのVUV吸光度の測定値を用いて、1マイクロメータ当たりの吸光度を求め、シリコン上のフィルムのVUV楕円偏光法の測定値を用いて、屈折率を求めた。
【0103】
マイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図7に示す。確認された157nmの吸光度/マイクロメータは0.055/マイクロメータであった。確認された193nmの吸光度/マイクロメータは0.014/マイクロメータであった。確認された248nmの吸光度/マイクロメータは0.008/マイクロメータであった。
【0104】
ポリマー4の屈折率対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図8に示す。確認された157nmの屈折率は1.41であった。確認された193nmの屈折率は1.36であった。248nmの屈折率は1.35であった。
【0105】
実施例5
ポリ(CF=CHOCFCF/CH=CF) 5
A.ペルフルオロエチル2,2−ジフルオロビニルエーテル、CF=CHOCFCFモノマーの調製
a)2クロロ−2,2−ジフルオロエチルトリフルオロアセテートの調製
2−クロロ−2,2−ジフルオロエタノール(132g)及びDMF(15滴)の混合物を、250mlのフラスコに入れた。トリフルオロアセチルクロリド(17g)を、約50℃でドライアイス冷却器経由でフラスコに導入した。得られた混合物を4時間、還流した。前記混合物を蒸留して、前記アセテートを234g、bp 79〜81℃、97%の収量で生じた。19F NMR(CDCl3) −62.8(t,J=8Hz,2F), −75.2(s,3F)ppm. 1H NMR(CDCl3)4.79(t,J=9Hz)ppm.
【0106】
b)ペルフルオロエチル2−クロロ−2,2−ジフルオロエチルエーテルの調製
2−クロロ−2,2−ジフルオロエチルトリフルオロアセテート(20g)、HF(150g)、及びSF(60g)の混合物を、21時間、150℃まで加熱した。前記混合物を水(300ml)中に流し込んだ。底層を単離して未精製の生成物(16.1g)を収量73%で生じた。それは、NMR分析に基づいて、相対的に高純度であった。次いで未精製の生成物を、pH=8までNa2CO3で洗浄し、Na2SO4で乾燥させ、蒸留し、生成物11g、bp 54−55℃、収量50%をもたらした。19F NMR(CDCl3) −63.5(tt,J=9,3Hz, 2F), −86.4(s,3F), −91.2(s,2F)ppm.
【0107】
c)ペルフルオロエチル2,2−ジフルオロビニルエーテルの調製
ペルフルオロエチル2−クロロ−2,2−ジフルオロエチルエーテル(69g)、KOH(30.0g)及びDMSO(15ml)の混合物を加熱し、スピンバンド蒸留装置で還流した。生成物を蒸留してペルフルオロエチル2,2−2,2−ジフルオロビニルエーテルを43g、bp 15℃、収量85%を生じた。19F NMR(CDCl3) −86.5(s,3F), −91.8(dd,J=18,4Hz, 1F), −92.1(s,2F), −109.3(d,J =18Hz,1F)ppm. 1H NMR(CDCl3) 6.08(dd,J=13,4Hz)ppm. 13C NMR(CDCl3)98.9(m),(ddt,J=62,16,5Hz),116.2(qt,J=284,45Hz), 114.3(tq, J=275,42Hz), 156.3(d,J 295Hz)ppm.
【0108】
B.CF=CHOCFCFとCH=CFとの共重合
<−20℃に冷却された75mlステンレススチールオートクレーブに、CFCFHCFHCFCF溶剤を10ml、及びCFCFHCFHCFCF中の約0.17MのDP 5mlを入れた。オートクレーブを冷却し、排気し、CF=CHOCFCFを10g及びフッ化ビニリデン約4gを更に入れた。オートクレーブを一晩、室温で振とうした。得られた流体を、窒素下で、次いでポンプ真空下で、及び最後に4日間、77℃の真空オーブン内で乾燥させ、粘着性のガム2.6gを生じた。
【0109】
(COH)10(C11の計算値:27.74%のC 1.20%のH
実測値:27.89%のC 0.91%のH
DSC、10℃/分、N、セカンドヒート Tg@−5℃。
【0110】
C.溶液の調製
「Hガルデン」(H GaldenTM)ZT 85溶剤9gでポリマー1gをローリングし、0.45μのガラスファイバーミクロ繊維シリンジフィルター(Whatman AutovialTM)に通し、曇りを除くことによって溶液が調製された。
【0111】
D.光学特性解析
このように調製したポリマー溶液を、CaF2及びシリコン基板上に、従来の大気スピナー内で吸光度の試料については1000rpm、楕円偏光法の試料については800rpmのスピン速度で30秒間、スピンコートし、引き続いて、2分間120℃で適用後ベークを実施し、VUV吸光度の測定のために10200オングストロームの厚さ、VUV楕円偏光法の測定のために5880オングストロームの厚さのポリマーフィルムを製造した。次に、CaFの上のフィルムのVUV吸光度の測定値を用いて、1マイクロメータ当たりの吸光度を求め、シリコン上のフィルムのVUV楕円偏光法の測定値を用いて、屈折率を求めた。
【0112】
このように調製されたポリマーフィルムのマイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図9に示す。確認された157nmの吸光度/マイクロメータは0.034/マイクロメータであった。確認された193nmの吸光度/マイクロメータは0.02/マイクロメータであった。確認された248nmの吸光度/マイクロメータは0.01/マイクロメータであった。
【0113】
屈折率対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図10に示す。確認された157nmの屈折率は1.47であった。確認された193nmの屈折率は1.40であった。248nmの屈折率は1.38であった。
【0114】
実施例6
ポリ(CF=CHOCFCFCFCF/PDD) 6
A.ペルフルオロブチル2,2−ジフルオロビニルエーテル、CF=CHOCFCFCFCFモノマーの調製。
a)2−クロロ−2,2−ジフルオロエチルペルフルオロブチレートの調製
100mlのフラスコに、2−クロロ−2,2−ジフルオロエタノール(49g)及びDMF(10滴)を入れた。ペルフルオロブチリルクロリド(100g)を、約50℃でフラスコに滴下した。得られた混合物を、更に3時間、50℃で加熱した。前記混合物は、生成物115g、bp 128〜130℃、収量88%を生じた。
【0115】
b)ペルフルオロブチル2−クロロ−2,2−ジフルオロエチル エーテルの調製
2−クロロ−2,2−ジフルオロエチルペルフルオロブチレート(90g)、HF(500g)、及びSF(150g)の混合物を、オートクレーブ内で40時間、110℃まで加熱した。水(500ml)を、0℃の反応器に加えた。底層を単離し、MgSO4で乾燥させ、蒸留して生成物71g、bp 98℃、収量74%をもたらした。19F NMR(CDCl3) −63.5(tt,J=10,3Hz,2F), −81.6(t,J=10Hz,3F), −86.2(s,2F), 126.6(m,2F), 127.1(m,2F)ppm. 1H NMR(CDCl3) 4.42(t,J=10Hz)ppm.
【0116】
c)ペルフルオロブチル2,2−ジフルオロビニルエーテルの調製
ペルフルオロブチル2−クロロ−2,2−ジフルオロエチルエーテル(42.2g)、KOH(50.0g)及びDMSO(0.5ml)の混合物を加熱して生成物をbp <68℃で蒸留した。生成物を再蒸留してペルフルオロブチル2,2−ジフルオロビニルエーテルを30.8g、bp 65℃、収量82%で生じた。19F NMR(CDCl3) −81.5(t,J=10Hz,3F), −86.8(s,2F), −91.0(ddt,J=52,13,3Hz,1F), −108.7(dd, J =52,4Hz,1F), −126.6(m,2F), −127.1(m,2F)ppm.1H NMR(CDCl3) 6.14(dd,J=13,4Hz)ppm.
【0117】
B. CF=CHOCFCFCFCFとPDDとの共重合
磁気撹拌バー及びCFCFHCFHCFCF5mlを保有する約30mlのガラス試料バイアルに、ゴム隔壁でキャップし、窒素でフラッシし、ドライアイスで冷却した。試料バイアルに、CF=CHOCFCFCFCFモノマーを6g、PDDモノマーを4.88g、及びCFCFHCFHCFCF中の約0.17MのDP 1mlを注入し、それぞれ添加した後にバイアルを窒素でパージした。バイアルの内容物を、磁気撹拌によってゆっくりと室温まで昇温させた。翌朝までに反応混合物は濃いゲルであった。バイアルの内容物をヘキサン約125ml中に流し込み、塊の多い沈殿物がデカンテーションによって単離された。湿潤ポリマーを乾燥させるために、窒素パージし、真空ポンプ下に置き、最後に80℃の真空オーブン内で24時間、加熱した。これは、白い塊6.15gを生じた。フッ素NMRは、77.5モル%のPDD及び22.5モル%のCF=CHOCFCFCFCFであった。
【0118】
DSC、10℃/分、N、セカンドヒート TgもTmもいずれも見出されなかった。
【0119】
C.溶液の調製
「ノヴェック」(NovecTM)HFE−7500溶剤9gでポリマー1gをローリングし、0.45μのガラスファイバーミクロ繊維シリンジフィルター(Whatman AutovialTM)に通すことによって透明な、無色の溶液が調製された。
【0120】
D.光学特性解析
このように調製したポリマー溶液を、CaF2及びシリコン基板上に、従来の大気スピナー内で2000rpmのスピン速度で30秒間、スピンコートし、引き続いて、2分間120℃で適用後ベークを実施し、VUV吸光度の測定のために11700オングストロームの厚さ、楕円偏光法の測定のために11492オングストロームの厚さのポリマーフィルムを製造した。次に、CaFの上のフィルムのVUV吸光度の測定値を用いて、1マイクロメータ当たりの吸光度を求め、シリコン上のフィルムのVUVの楕円偏光法の測定値を用いて、屈折率を求めた。
【0121】
このように調製されたポリマーフィルムのマイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図11に示す。確認された157nmの吸光度/マイクロメータは0.022/マイクロメータであった。確認された193nmの吸光度/マイクロメータは0.0015/マイクロメータであった。確認された248nmの吸光度/マイクロメータは−0.001/マイクロメータであった。
【0122】
屈折率対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図12に示す。確認された157nmの屈折率は1.35であった。確認された193nmの屈折率は1.30であった。248nmの屈折率は1.28であった。
【0123】
実施例7
ポリ(CH=CFCF) 7
A. 2,3,3,3−テトラフルオロプロペン−1の単独重合
<−20℃に冷却された75mlオートクレーブにCFCFHCFHCFCF溶剤中の約0.17MのDP10ml及び2,3,3,3−テトラフルオロプロペン−1を10g入れた。反応混合物を一晩、振とうした。得られた溶液を、窒素下で、次いでポンプ真空下で、及び最後に45時間、75℃の真空オーブン内で蒸発させた。これは、ポリマー1.77gを生じた。
【0124】
DSC、10℃/分、N、セカンドヒート Tg@39℃
インヘレント粘度、アセトン、25℃ 0.029dL/g
【0125】
B.溶液調製
「Hガルデン」(H GaldenTM)ZT 85、10.53gでポリマー1.17gをローリングし、0.45μのガラスファイバーミクロ繊維シリンジフィルター(Whatman AutovialTM)に通すことによって溶液が調製された。
【0126】
C.光学特性解析
ポリマー7の溶液を、CaF及びシリコン基板上に、従来の大気スピナー内で吸光度の試料については2000rpm、楕円偏光法の試料については800rpmのスピン速度で30秒間、スピンコートし、引き続いて、2分間120℃で適用後ベークを実施し、VUV吸光度の測定のために7000オングストロームの厚さ、VUV楕円偏光法の測定のために909オングストロームの厚さのポリマーフィルムを製造した。次に、CaFの上のフィルムのVUV吸光度の測定値を用いて、1マイクロメータ当たりの吸光度を求め、シリコン上のフィルムのVUV楕円偏光法の測定値を用いて、屈折率を求めた。
【0127】
光学的結果:
ポリマー7のマイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図13に示す。確認された157nmの吸光度/マイクロメータは0.005/マイクロメータであった。確認された193nmの吸光度/マイクロメータは0.007/マイクロメータであった。確認された248nmの吸光度/マイクロメータは0.01/マイクロメータであった。
【0128】
ポリマー7の屈折率対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図14に示す。確認された157nmの屈折率は1.47である。確認された193nmの屈折率は1.42である。248nmの屈折率は1.38である。
【0129】
実施例8
ポリ(CH2=CFCF3/PDD) 8
A. 2,3,3,3−テトラフルオロプロペン−1とペルフルオロ−ジメチルジオキソールとの共重合
<−20℃に冷却された75mlオートクレーブにCFCFHCFHCFCF溶剤中の約0.17MのDP5ml、ペルフルオロジメチルジオキソール12g、CFCFHCFHCFCF(VertrelTM XF)、及び、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン−1を11g、入れた。反応混合物を一晩、室温で振とうした。得られた溶液を、窒素下で蒸発させ、3日間、ポンプ真空下に置き、次いで、75℃の真空オーブン内で24時間、加熱することによって終了した。これは、白い塊3.29gを生じた。
【0130】
(C3H2F4)5(C5F8O2)2の計算値:28.37%のC
0.95%のH
実測値:28.27%のC 0.99%のH
インヘレント粘度、ヘキサフルオロベンゼン、25℃ 0.042
【0131】
B.溶液の調製(Wheland E101100−54)
「Hガルデン」(H GaldenTM)ZT 85溶剤10gでポリマー2.5gをローリングし、0.45μのガラスファイバーミクロ繊維シリンジフィルター(Whatman AutovialTM)を通して濾過することによって溶液が調製された。
【0132】
D. 光学特性解析 溶液のスピニング
ポリマー8の溶液を、CaF及びシリコン基板上に、従来の大気スピナー内で吸光度の試料については2000rpm、楕円偏光法の試料については800rpmのスピン速度で30秒間、スピンコートし、引き続いて、2分間120℃で適用後ベークを実施し、VUV吸光度の測定のために10200オングストロームの厚さ、楕円偏光法の測定のために3583オングストロームの厚さのポリマーフィルムを製造した。次に、CaFの上のフィルムのVUV吸光度の測定値を用いて、1マイクロメータ当たりの吸光度を求め、シリコン上のフィルムのVUV楕円偏光法の測定値を用いて、屈折率を求めた。
【0133】
光学的結果:
ポリマー8のマイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図15に示す。確認された157nmの吸光度/マイクロメータは0.006/マイクロメータである。確認された193nmの吸光度/マイクロメータは0.004/マイクロメータである。確認された248nmの吸光度/マイクロメータは0.0004/マイクロメータである。
【0134】
ポリマー8の屈折率対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)を図16に示す。確認された157nmの屈折率は1.46である。確認された193nmの屈折率は1.41である。248nmの屈折率は1.38である。
【図面の簡単な説明】
【0135】
【図1】実施例1のポリマー(ポリ[(CH=C(CF)CFOCH(CF/CH=CF)について、マイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図2】実施例1のポリマーについて、屈折率(n)対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図3】実施例2のポリマー(ポリ[(CH=C(CF)CFOCF(CF/CH=CF)について、マイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図4】実施例2のポリマー(ポリ[(CH=C(CF)CFOCF(CF/CH=CF)について、屈折率(n)対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図5】実施例3のポリマー(ポリ(CF=CHOCFCFH/CH=CF)について、マイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図6】実施例3のポリマー(ポリ(CF=CHOCFCFH/CH=CF))について、屈折率(n)対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図7】実施例4のポリマー(ポリ(CF=CHOCFCFH/PDD))について、マイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図8】実施例4のポリマー(ポリ(CF=CHOCFCFH/PDD))について、屈折率(n)対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図9】実施例5のポリマー(ポリ(CF=CHOCFCF/CH=CF))について、マイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図10】実施例5のポリマー(ポリ(CF=CHOCFCF/CH=CF))について、屈折率(n)対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図11】実施例6のポリマー(ポリ(CF=CHOCFCFCFCF/PDD))について、マイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図12】実施例6のポリマー(ポリ(CF=CHOCFCFCFCF/PDD))について、屈折率(n)対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図13】実施例7のポリマー(ポリ(CH=CFCF))について、マイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図14】実施例7のポリマー(ポリ(CH=CFCF))について、屈折率(n)対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図15】実施例8のポリマー(ポリ(CH2=CFCF3/PDD))について、マイクロメータの逆数の単位の吸光度対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。
【図16】実施例8のポリマー(ポリ(CH2=CFCF3/PDD))について、屈折率(n)対ナノメートル単位の波長ラムダ(λ)について記載する。

Claims (2)

  1. 1.供給源に150ナノメートル〜260ナノメートルの波長範囲の電磁放射線を放射させる工程と、
    ターゲット表面を前記電磁放射線の少なくとも一部分の通路に、前記ターゲット表面の少なくとも一部分がそれによって照明されるように配置する工程と、
    前記ターゲット表面と前記供給源との間の前記電磁放射線の少なくとも一部分の通路に、150〜260nmの波長で1の吸光度/マイクロメータ、及び<1J/gの融解熱を示すフルオロポリマーを含む造形物品を挿入する工程であって、前記フルオロポリマーが、A群から選択されたホモポリマーまたはB、C、及びD群からのコポリマーである、工程とを含む方法であって、
    A群が、CH=CFCFのホモポリマーからなり、
    B群が、CF=CHORから誘導されたモノマー単位>25モル%を、フッ化ビニリデンから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、式中、Rが、式C2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C6フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)であり、
    C群が、CH=CFCF、CF=CHOR、またはそれらの混合物から誘導されたモノマー単位>10モル%を、1,3ペルフルオロジオキソールから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、
    式中、Rが、式C2n−2n−y+1基を有する直鎖状または分枝状C1〜C6フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意の酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)であり、前記1,3−ペルフルオロジオキソールが構造:
    Figure 2004536171
    を有し、式中、R及びRが独立して、F、または、任意にエーテル酸素によって置換された、直鎖状−C2n+1(式中、n=1〜5)であり、
    D群が、式:
    Figure 2004536171
    によって表されるモノマーから誘導されたモノマー単位40〜60モル%を、フッ化ビニリデン及びまたはフッ化ビニルから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、式中、G及びQが独立してF(両方がFではない)、H、R、または−ORであり、Rが、式C2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C5フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)である方法。
    1a.前記造形物品が、写真平版に使用するためのペリクルフィルムである、上記1に記載の方法。
    1b.前記供給源が、157nmの電磁放射線を放射するレーザーである、上記1に記載の方法。
    1c.前記ターゲット表面が感光性ポリマーを含む、上記1に記載の方法。
    1d.前記造形物品がレンズであり、前記フルオロポリマーがその表面の上に配置されたコーティングである、上記1に記載の方法。
    1e.前記フルオロポリマーが接着剤組成物の成分である、上記1に記載の方法。
    1f.前記造形物品が、前記フルオロポリマーから形成されたレンズである、上記1に記載の方法。
    1g.前記フルオロポリマーが、CH=C(CF)CFOCH(CFとフッ化ビニリデンとのコポリマーである、上記1に記載の方法。
    1h.前記フルオロポリマーが、CH=C(CF)CFOCF(CFとフッ化ビニリデンとのコポリマーである、上記1に記載の方法。
    1i.前記フルオロポリマーが、CF=CHOCFCFHとフッ化ビニリデンとのコポリマーである、上記1に記載の方法。
    1j.前記フルオロポリマーが、CF=CHOCFCFHと4,5−ジフルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)−1,3−ジオキソールとのコポリマーである、上記1に記載の方法。
    1k.前記フルオロポリマーが、CF=CHOCFCFとフッ化ビニリデンとのコポリマーである、上記1に記載の方法。
    1l.前記フルオロポリマーが、CF=CHOCFCFCFCFと4,5−ジフルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)−1,3−ジオキソールとのコポリマーである、上記1に記載の方法。
    1m.前記フルオロポリマーが、CH=CFCFのホモポリマーである、上記1に記載の方法。
    1n.前記フルオロポリマーが、CH=CFCFと4,5−ジフルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)−1,3−ジオキソールとのコポリマーである、上記1に記載の方法。
  2. 1.150〜260ナノメートルの波長範囲の電磁放射線の作動可能供給源と、150〜260nmの波長で1の吸光度/ミクロン、及び<1J/gの融解熱を示すフルオロポリマーを含む造形物品とを含む装置であって、前記フルオロポリマーが、A群から選択されたホモポリマーまたはB、C、及びD群から選択されたコポリマーであり、
    A群が、CH=CFCFのホモポリマーからなり、
    B群が、CF=CHORから誘導されたモノマー単位>25モル%を、フッ化ビニリデンから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、式中、Rが、式C2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C6フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)であり、
    C群が、CH=CFCF、CF=CHOR、またはそれらの混合物から誘導されたモノマー単位>10モル%を、1,3ペルフルオロジオキソールから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、式中、Rが、式C2n−2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C6フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)であり、前記1,3−ペルフルオロジオキソールが構造:
    Figure 2004536171
    を有し、式中、R及びRが独立して、F、または、任意にエーテル酸素によって置換された、直鎖状−C2n+1(式中、n=1〜5)であり、
    D群が、式:
    Figure 2004536171
    によって表されるモノマーから誘導されたモノマー単位40〜60モル%を、フッ化ビニリデン及びまたはフッ化ビニルから誘導されたモノマー単位とともに含むコポリマーからなり、式中、G及びQが独立してF(両方がFではない)、H、R、または−ORであり、Rが、式C2n−y+1を有する直鎖状または分枝状C1〜C5フルオロアルキル基(水素の数がフッ素の数以下であり、2個以下の隣接した炭素原子が水素に結合しており、エーテル酸素が炭素の1個以上を置換することができ、任意のエーテル酸素に隣接した炭素の少なくとも1個が過フッ素化される)であり、
    前記造形物品が、前記供給源が作動される時に前記供給源から放出された光の光路内にあるように配置される装置。
    2a.前記作動可能光源が、157nmの電磁放射線を放射するレーザーである、上記2に記載の装置。
    2b.ターゲット表面を更に含む、上記2に記載の装置。
    2c.前記ターゲット表面が感光性ポリマーを含む、上記2bに記載の装置。
    2d.前記造形物品がレンズであり、前記フルオロポリマーがその表面の上に配置されたコーティングである、上記2に記載の装置。
    2e.前記フルオロポリマーが接着剤組成物の成分である、上記2に記載の装置。
    2f.前記造形物品が、前記フルオロポリマーから形成されたレンズである、上記2に記載の装置。
    2g.前記造形物品が、写真平版に使用するためのペリクルフィルムである、上記2に記載の装置。
    2h.前記フルオロポリマーが、CH=C(CF)CFOCH(CFとフッ化ビニリデンとのコポリマーである、上記2に記載の装置。
    2i.前記フルオロポリマーが、CH=C(CF)CFOCF(CFとフッ化ビニリデンとのコポリマーである、上記2に記載の装置。
    2j.前記フルオロポリマーが、CF=CHOCFCFHとフッ化ビニリデンとのコポリマーである、上記2に記載の装置。
    2k.前記フルオロポリマーが、CF=CHOCFCFHと4,5−ジフルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)−1,3−ジオキソールとのコポリマーである、上記2に記載の装置。
    2l.前記フルオロポリマーが、CF=CHOCFCFとフッ化ビニリデンとのコポリマーである、上記2に記載の装置。
    2m.前記フルオロポリマーが、CF=CHOCFCFCFCFと4,5−ジフルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)−1,3−ジオキソールとのコポリマーである上記2に記載の装置。
    2n.前記フルオロポリマーが、CH=CFCFのホモポリマーである、上記2に記載の装置。
    2o.前記フルオロポリマーが、CH=CFCFと4,5−ジフルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)−1,3−ジオキソールとのコポリマーである、上記2に記載の装置。
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