JP2014510798A - 透明層形成性ポリマー - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
[0006]本明細書及び特許請求の範囲において用いる成分の量、反応条件等を指す全ての数、値、及び/又は表現は、他に示していない限りにおいて、かかる値を得る際に遭遇する測定の種々の不確かさに曝されており、全てのものは全ての場合において用語「約」によって修飾されているように理解される。
[0016]「アルカリール」又は「アラルキル」という用語は、本明細書においては互換的に用いられ、少なくとも1つのアルキル、シクロアルキル、アルケニル、又はシクロアルケニル基で置換されている芳香族ヒドロカルビル、例えばトルエン、ブチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、及び1,2−ジヒドロ−1,1’−ビフェニルから誘導される基を指す。
[0027]式B及びCのそれぞれにおいて、nは1〜4の整数であり;Aは、存在する場合には、メチレン、又はC2〜C6アルキレンから選択されるヒドロカルビル連結基であり;R1及びR2は、それぞれ独立して、水素、フッ素、メチル、ペルフルオロメチル、エチル、又はペルフルオロエチルから選択される。好適なヒドロカルビル連結基Aの非限定的な例としては、メチレン、エチレン、プロピレン、イソプロピレン、ブチレン、イソブチレン、及びヘキシレンが挙げられる。式Bにしたがう有効なグリシジルアルキルエーテル懸垂基の非限定的な例としては、グリシジルメチルエーテル、グリシジルエチルエーテル、グリシジルプロピルエーテル、グリシジルイソプロピルエーテル、グリシジルブチルエーテル、グリシジルイソブチルエーテル、グリシジルヘキシルエーテルが挙げられるが、これらに限定されない。式Cにしたがう有用なアルキルエポキシ懸垂基の非限定的な例としては、ブチルエポキシ、ペンチルエポキシ、ヘキシルエポキシ、及びオクチルエポキシが挙げられるが、これらに限定されない。
[0030]ここで、A†は、存在する場合には上記に定義した通りであり;nは1〜6の整数であり、n*は0〜3の整数であり、それぞれのR*は、独立して水素又はフッ素を表し、R1及びR2は、それぞれ独立して、水素、フッ素、メチル、ペルフルオロメチル、エチル、又はペルフルオロエチルから選択される。式Eにしたがう好適な懸垂基の非限定的な例としては、C3〜C10アルキル及びペルフルオロアルキルヒドロカルビル基、例えば−A†−C4F9又は−A†−C6F13が挙げられるが、これらに限定されない。式F及びGにしたがう好適な懸垂基の非限定的な例としては、それぞれC1〜C6アセテート及びカルボキシレートが挙げられるが、これらに限定されず、ここで、Qは、存在する場合にはC2〜C9アルキレンから選択され、Zは(CnR* 2n+1)又は(CR* 2)n(CR1R2)nOHの1つから選択される。代表的なアセテート及びカルボキシレートとしては、中でも−A†−CH2−C(O)OC2H5、−A†−C(CF3)2−C(O)OC4H9、−A†−CH2−OC(O)CH3、又は−A†−C(CF3)2−OC(O)C4H9が挙げられる。式Hにしたがう好適な懸垂基の非限定的な例としては、C3〜C10アルコール、アセタール、及びエーテル−アルコール、例えば−CH2−O−CH2−C(CF3)2−OH(ここで、n*は0であり、A†は−CH2−O−CH2−であり、R1及びR2のそれぞれはペルフルオロメチルである)、又は−CH2−C(CF3)2−OH(ここで、n*は0であり、A†は−CH2−であり、R1及びR2のそれぞれはペルフルオロメチルである)が挙げられるが、これらに限定されない。
[0032]本発明による代表的な第2のタイプのモノマーの幾つかの態様としては、
[0033]理解を容易にするために、4種類の代表的な第1のタイプのモノマーの態様のそれぞれ、及び6種類の代表的な第2のタイプのモノマーのそれぞれに関する化学名及びそれに関する頭字語を以下に与える:2−(6−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ヘキシル)オキシラン(EONB)、2−((2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)メトキシ)メチル)オキシラン(MGENB)、2−(6−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)オキシラン(EHNB)、2−((2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)エトキシ)メチル)オキシラン(EGENB)、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチルアセテート(MeAcONB)、2−((2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)メトキシ)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチルプロパン−2−オール(MMHFPNB)、5−(ペルフルオロブチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(PFBNB)、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、エチル3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパノエート(EPENB)、及び5,5,5−トリフルオロ−4−ヒドロキシ−4−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−イルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート(secPrHFAEsNB)。
[0042]MEOAcNB(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチルアセテート、7.87g、47.4ミリモル)及びMGENB(2.13g、11.8ミリモル)をトルエン(15.17g)及びMEK(1.17g)中に溶解し、反応容器に充填した。溶液に窒素を30分間散布して酸素を除去し、次に60℃に加熱した。その温度になったら、7.00gのトルエン中の(η6−トルエン)Ni(C6F5)2(0.164g、0.34ミリモル)(グローブボックス内で調製)を、シリンジによって反応容器に加えた。混合物を60℃において4.0時間撹拌した後、溶液を室温に冷却した。次に、50gのトルエンで希釈した反応混合物を、酢酸(2.65g、44.0ミリモル)及び濃度30%のH2O2水溶液(5.02g、44.0ミリモル)で処理してNi残渣を除去し、次に水で洗浄した。溶媒をロータリーエバポレーターで蒸発させることによって除去して、明黄色の固体を与えた。黄色の固体をTHF中に再溶解し(50重量%)、ヘキサン(20倍過剰量)に加えて明黄色の粉末を与え、これを濾過し、40℃において真空によって16時間乾燥した。約8.6g(86%)のMEOAcNB/MGENBポリマーが単離された。MEOAcNBとMGENBとのモル比は、13C−NMRによって80:20であると求められた。
[0043]HFANB(3.13g、11.4ミリモル)、C4F9NB(1.19g、3.8ミリモル)、及びMGENB(0.68g、3.8ミリモル)をトルエン(8.85g)及びMEK(0.75g)中に溶解し、反応容器に充填した。溶液に窒素を30分間散布して酸素を除去し、次に60℃に加熱した。その温度になったら、5.40gのトルエン中の(η6−トルエン)Ni(C6F5)2(0.184g、0.38ミリモル)(グローブボックス内で調製)を、シリンジによって反応容器に加えた。混合物を60℃において14.0時間撹拌した後、溶液を室温に冷却した。次に、トルエン(20g)及びTHF(10g)で希釈した反応混合物を、酢酸(3.60g、60.0ミリモル)及び30%のH2O2水溶液(6.81g、60.0ミリモル)で処理してNi残渣を除去し、次に水で洗浄した。溶媒をロータリーエバポレーターで蒸発させることによって除去して、明黄色の固体を与えた。黄色の固体をTHF中に再溶解し(50重量%)、ヘキサン(20倍過剰量)に加えて明黄色の粉末を与え、これを濾過し、40℃において真空によって16時間乾燥した。約3.48g(70%)のHFANB/C4F9NB/MGENBポリマーが単離された。
[0044]HFANB(2.08g、7.6ミリモル)、C4F9NB(2.38g、7.6ミリモル)、及びMGENB(0.68g、3.8ミリモル)をトルエン(8.85g)及びMEK(0.75g)中に溶解し、反応容器に充填した。溶液に窒素を30分間散布して酸素を除去し、次に60℃に加熱した。その温度になったら、5.40gのトルエン中の(η6−トルエン)Ni(C6F5)2(0.184g、0.38ミリモル)(グローブボックス内で調製)を、シリンジによって反応容器に加えた。混合物を60℃において14.0時間撹拌した後、溶液を室温に冷却した。次に、トルエン(20g)及びTHF(10g)で希釈した反応混合物を、酢酸(3.60g、60.0ミリモル)及び30%のH2O2水溶液(6.81g、60.0ミリモル)で処理してNi残渣を除去し、次に水で洗浄した。溶媒をロータリーエバポレーターで蒸発させることによって除去して、明黄色の固体を与えた。黄色の固体をTHF中に再溶解し(50重量%)、ヘキサン(20倍過剰量)に加えて明黄色の粉末を与え、これを濾過し、40℃において真空によって16時間乾燥した。約3.60g(70%)のポリマーが単離された。
[0045]HFANB(4.30g、15.7ミリモル)、及びMGENB(0.70g、3.9ミリモル)をトルエン(9.25g)及びMEK(0.75g)中に溶解し、反応容器に充填した。溶液に窒素を30分間散布して酸素を除去し、次に60℃に加熱した。その温度になったら、5.00gのトルエン中の(η6−トルエン)Ni(C6F5)2(0.190g、0.39ミリモル)(グローブボックス内で調製)を、シリンジによって反応容器に加えた。混合物を60℃において7.0時間撹拌した後、溶液を室温に冷却した。次に、THF(20g)中の反応混合物を、酢酸(3.72g、62.0ミリモル)及び30%のH2O2水溶液(7.03g、60.0ミリモル)で処理してNi残渣を除去し、次に水で洗浄した。溶媒をロータリーエバポレーターで蒸発させることによって除去して、明黄色の固体を与えた。黄色の固体をTHF中に再溶解し(50重量%)、ヘキサン(20倍過剰量)に加えて明黄色の粉末を与え、これを濾過し、40℃において真空によって16時間乾燥した。約3.25g(65%)のHFANB/MGENBポリマーが単離された。
[0046]MeOAcNB(7.51g、45.2ミリモル)、及びEONB(2.49g、11.3ミリモル)をトルエン(16.00g)及びMEK(2.33g)中に溶解し、反応容器に充填した。溶液に窒素を30分間散布して酸素を除去し、次に60℃に加熱した。その温度になったら、5.00gのトルエン中の(η6−トルエン)Ni(C6F5)2(0.156g、0.32ミリモル)(グローブボックス内で調製)を、シリンジによって反応容器に加えた。混合物を60℃において4.0時間撹拌した後、溶液を室温に冷却した。次に、トルエン(30g)及びTHF(20g)中に希釈した反応混合物を、酢酸(3.06g、51.0ミリモル)及び30%のH2O2水溶液(5.77g、51.0ミリモル)で処理してNi残渣を除去し、次に水で洗浄した。溶媒をロータリーエバポレーターで蒸発させることによって除去して、明黄色の固体を与えた。黄色の固体をTHF中に再溶解し(50重量%)、ヘキサン(20倍過剰量)に加えて明黄色の粉末を与え、これを濾過し、40℃において真空によって16時間乾燥した。約9.06g(91%)のMeOAcNB/EONBポリマーが単離された。
[0047]EPENB(4.66g、24.0ミリモル)、及びMGENB(1.32g、6.0ミリモル)をトルエン(12.00g)及びMEK(0.9g)中に溶解し、反応容器に充填した。溶液に窒素を30分間散布して酸素を除去し、次に60℃に加熱した。その温度になったら、5.00gのトルエン中の(η6−トルエン)Ni(C6F5)2(0.073g、0.15ミリモル)(グローブボックス内で調製)を、シリンジによって反応容器に加えた。混合物を60℃において5.0時間撹拌した後、溶液を室温に冷却した。次に、トルエン(10g)及びTHF(6g)中に希釈した反応混合物を、酢酸(1.4g、23.3ミリモル)及び30%のH2O2水溶液(2.7g、23.8ミリモル)で処理してNi残渣を除去し、次に水で洗浄した。溶媒をロータリーエバポレーターで蒸発させることによって除去して、明黄色の固体を与えた。黄色の固体をTHF中に再溶解し(50重量%)、ヘキサン(20倍過剰量)に加えて白色の粉末を与え、これを濾過し、40℃において真空によって16時間乾燥した。約4.1g(70%)のEPENB/MGENBポリマーが単離された(GPCによって、Mw=78,400、Mn=44,000)。
[0053]実施例7〜12のそれぞれに関しては、それぞれ実施例1〜6から得た2.0gのポリマーを用いて、PGMEA中の17重量%のポリマー溶液を調製した。次に、それぞれ示されている量の下記に列記する配合添加剤を、ポリマー溶液に加えてその中に溶解したが、実施例12に関しては、その後に溶液を1ミクロンのシリンジフィルターを通して濾過した。
[0055]上記に例示した熱硬化性組成物のそれぞれを、透明度、熱安定性、鉛筆硬度、及びNMP耐性に関して評価した。それぞれの評価試験に関する基本手順を下記に与え、評価試験結果を表4に与える。
[0056]それぞれの配合溶液をガラスウエハ上にスピンキャストして、3μmのフィルムを形成した。キャストの後、フィルムに、110℃において100秒間の適用後焼成(PAB)を行った。空気中280℃における30分間の熱処理の前及び後において、400nmにおける透明度を測定した。
[0057]それぞれの配合溶液を4インチのシリコンウエハ上にスピンキャストして、3μmのフィルムを形成した。キャストの後、フィルムに、110℃において100秒間の適用後焼成(PAB)を行い、その後に空気中250℃において硬化焼成を30分間行った。硬化したフィルムの一部をシリコンウエハから削り取り、それに関してTG/DTA分析を行った。測定条件は、N2流下で10℃/分の温度上昇であった。結果を、1重量%の損失が観察された温度として与える。
[0058]それぞれの配合溶液を4インチのシリコンウエハ上にスピンキャストして、3μmのフィルムを形成した。キャストの後、フィルムに、110℃において100秒間の適用後焼成(PAB)を行い、その後に空気中250℃において硬化焼成を30分間行った。硬化焼成の後、ASTM−D3363の手順を用いて鉛筆硬度試験を行った。但し、具体的な温度及び湿度の制御は行わず、雰囲気(試験時)の温度及び湿度制御を用いた。
[0059]それぞれの配合溶液を4インチのシリコンウエハ上にスピンキャストして、3μmのフィルムを形成した。キャストの後、フィルムに、110℃において100秒間の適用後焼成(PAB)を行い、その後に空気中250℃において硬化焼成を30分間行った。硬化焼成の後、フィルム厚さを測定し、フィルムを40℃のNMP中に10分間浸漬し、フィルム厚さを再測定した。フィルム厚さの差をフィルム厚さ損失(%)として記録した。
Claims (22)
- 第1のタイプの繰り返し単位に関して、Ra、Rb、Rc、及びRdの1つが、式B、C、又はD:
- 第2のタイプの繰り返し単位に関して、Ra、Rb、Rc、及びRdの1つが、式E、F、G、又はH:
の1つによって表されるヒドロカルビル懸垂基であり、Ra、Rb、Rc、及びRdの他のものが水素である、請求項1に記載の層形成性ポリマー。 - キャスト溶媒を更に含む、請求項1〜12のいずれかに記載の層形成性組成物。
- キャスト溶媒が、N−メチルピロリドン(NMP)、γ−ブチロラクトン(GBL)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メチルエチルケトン、又はシクロヘキサノンの1以上から選択される、請求項13に記載の層形成性組成物。
- 熱酸発生剤(TAG)、及び酸化防止剤/相乗添加剤を更に含む、請求項13に記載の層形成性組成物。
- TAGが、SI-150L(ジメチル−p−アセトキシスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート)、SI-100L(ジベンジルメチル−p−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート)、又はSI-60L(1−ナフチルメチルメチル−p−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート)から選択される、請求項11に記載の層形成性組成物。
- 酸化防止剤/相乗添加剤が、ADEKA STAB AO-20、ADEKA STAB AO-30、ADEKA STAB AO-40、ADEKA STAB AO-50、ADEKA STAB AO-60、ADEKA STAB AO-80、ADEKA STAB AO-330、Sumilizer GM、Sumilizer GS、Sumilizer GA-80、Sumilizer MDP-S、Sumilizer BBM-S、Sumilizer WX-R、IRGANOX 1010、IRGANOX 1035、IRGANOX 1076、IRGANOX 1098、IRGANOX 1135、IRGANOX 1330、IRGANOX 1726、IRGANOX 1425、IRGANOX 1520、IRGANOX 245、IRGANOX 259、IRGANOX 3114、IRGANOX 565、ADEKA STAB PEP-4C、ADEKA STAB PEP-8、ADEKA STAB PEP-8W、ADEKA STAB PEP-36、ADEKA STAB HP-10、ADEKA STAB 2112、ADEKA STAB 1178、ADEKA STAB 1500、ADEKA STAB C、ADEKA STAB 135A、ADEKA STAB 3010、IRGAFOS 12、IRGAFOS 38、Sumilizer TPL-R、Sumilizer TPM、Sumilizer TDS、Sumilizer TP-D、Sumilizer MB、ADEKA STAB AO-412S、ADEKA STAB AO-503、IRGANOX PS 800FD、又はIRGANOX PS 802FDの1以上から選択される、請求項12に記載の層形成性組成物。
- ノルボルネンタイプのポリマー、熱酸発生剤、環式ネオペンタンテトライルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニルホスファイト)、テトラキス[メチレン 3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、及びペンタエリトリチルテトラ(β−ラウリルチオプロピオネート)を含む層形成性組成物。
- 熱酸発生剤がSI-150Lであり、層形成性組成物が、ADEKA STAB AO-60、ADEKA STAB AO-412S、及びADEKA STAB PEP-36を更に含む、請求項19に記載の層形成性組成物。
- 熱酸発生剤がSI-150Lであり、層形成性組成物が、ADEKA STAB AO-60、ADEKA STAB AO-412S、及びADEKA STAB PEP-36を更に含む、請求項21に記載の層形成性組成物。
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