JP6605720B2 - 光パターニング可能なフッ素フリーフェノール官能基含有ポリマー組成物 - Google Patents

光パターニング可能なフッ素フリーフェノール官能基含有ポリマー組成物 Download PDF

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Description

本願は、2015年10月1日に出願された米国仮出願第62/235,919号に基づく利益を主張し、この出願のすべては参照により本願に組み込まれている。
本発明は、永久誘電体材料として有用なフェノール官能基含有シクロオレフィンモノマーに関する。より具体的には、本発明は、実質的にフッ素フリーのフェノール官能基含有ノルボルネン型シクロオレフィンモノマーに由来する一連のポリマー組成物に関する。本発明は、また、そのようなポリマーの製造方法及び用途に関する。本発明のポリマーは、他の様々な用途のなかでも特に、各種の電子材料用途において永久誘電体として有用であることが明らかになった。
マイクロ電子デバイスの小型化に伴い、小型サイズの厳しい要求条件を満たすことができる材料の需要が高まっている。特に、メモリ及び論理集積回路(IC)、液晶ディスプレイ(LCD)、有機発光ダイオード(OLED)、その他の高周波(RF)/マイクロ波デバイスのための各種のマイクロ電子パッケージの製造においては、サブミクロンのデバイス形状が一般化している。例えば、高周波集積回路(RFIC)、マイクロマシン集積回路(MMIC)、スイッチ、カプラ、フェーズシフタ、表面弾性波(SAW)フィルタ、SAWデュプレクサ等のデバイスは、最近ではサブミクロンの大きさに製造されることが普通である。
サイズが小型であるほど、隣接した信号線間又は信号線とデバイスの特定要素(例えば画素電極)との間の容量結合により発生するクロストークを低減又は除去するために比誘電率の低い誘電体が求められる。マイクロ電子デバイスには様々な低誘電率(low−K)材料が用いられ得るが、光電子デバイスに適用する場合、そのような材料は、可視光線スペクトルにおいて幅広く透明でなければならず、光電子デバイスの他の素子に適用できないような高温処理(300℃以上)を必要とせず、また、安価で大規模の光電子デバイス製造を実現できなければならない。
従って、別途の画像形成層を蒸着する必要がないように、自己画像形成層を形成可能な材料を用いることが好ましい。このような材料は、また、基板に塗布することが容易でなければならず、比誘電率が低く(3.9以下)、250℃を超える温度で熱定性を示さなければならない。もちろん、そのような材料は、より安価な価格で入手可能であり、またポジティブトーン(ポジ型)又はネガティブトーン(ネガ型)での光イメージング能、水性塩基現像性、熱ストレス後の高透明性、硬化温度での重量損失が少ないこと、等の特徴を有することが望ましい。優れた光イメージング性を有し、水性塩基で現像が可能である安価なアクリル系ポリマーが、例えば日本公開特許H05−165214号に報告されている。また、日本公開特許2003−162054号には、脂環式オレフィン樹脂を含む放射線感応性樹脂組成物が開示されている。同様に、ポリイミドは優れた熱安定性を有することが報告されている。しかしながら、これらの材料にはいくつかの欠点があり、本明細書で考慮する用途には適さない。例えば、アクリル系のものは高い熱安定性(200℃以上の温度)を要する用途には適さず、一般に大部分のポリイミドは水性塩基現像性を必要とするポジティブトーン又はネガティブトーン製造に有用でなく、一般に所望の透明性も有しないため、いくつかの光電子デバイス用途には不適である。いくつかのポリイミド及びポリベンゾオキサゾールは低い比誘電率を有するが、配線密度及び信号速度が増加した高集積デバイス及び/又は小型デバイスにおいて効果を発揮するには、依然として誘電率の低さが不十分であり得る。さらに、ポリイミド及びポリベンゾオキサゾールは、いずれも300℃を超える硬化温度を要するため、多くの用途において不適である。このようなポリイミド材料の例としては、日本特許第3,262,108号に開示された、ポリイミド前駆体とジアゾキノン型化合物とを含むポジティブトーン感光性樹脂を挙げることができる。
最近、フェノールペンダント基を有するノルボルネン型繰り返し単位を含有する特定のポリマーが、化学線によりイメージ様露光される場合に自己画像形成層機能を示すことにより、特定のマイクロ電子デバイスにおいて有用であるとことが報告された。米国特許第8,748,074号及び米国特許第8,753,790号を参照されたい。上記特許の該当部分は本出願にも援用されている。一般的に、上記特許で報告されるポリマーには、適切な放射線でイメージ様露光し、水性媒体で現像した後における組成物の溶解性を向上させるために、パーフルオロアルキル置換モノマーが組み込まれている。しかしながら、電子機器分野においては、フッ素の存在によってフッ素化モノマーを含むポリマーの使用が制限されることがある。例えば、電子デバイス製造に用いられる誘電性ポリマー内にフッ化物が存在することによって金属腐食が引き起こされることが懸念される。さらに、フッ素化モノマー、例えば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)のようなモノマーは高価であり、そのことが前記モノマーを含有するポリマーの上記用途への適用における魅力を低下させている。
従って、自己光パターニング性を有するとともに、ポジティブトーン形成における無露光領域に対する膜厚(すなわち、低い暗部損失率)、硬化後の熱リフローの低さ、下流の製造ステップ、なかでも特に、例えば再分配層(RDL)を含むデバイス及び/又は溶媒除去操作に含まれる各種の化学物質やプロセス条件に対する良好な安定性を維持し、費用効率に優れた永久誘電体材料を開発することが求められている。
従って、本発明の目的は、各種の電子デバイス及び/又は光電子デバイス製造の用途に適合する上記の性質を有する有機ポリマー材料を提供することである。
以下、本発明による実施形態を、下記の添付図面及び/又はイメージを参照として説明する。図面は、デバイスの部品を単純化して、例示のみを目的として提供されるものである。
図1A〜1Dは、本発明のいくつかの実施形態に係る感光性組成物から得られたライン/スペースパターンのポジティブトーンリソグラフィ像を示す光学顕微鏡写真である。 図1A〜1Dは、本発明のいくつかの実施形態に係る感光性組成物から得られたライン/スペースパターンのポジティブトーンリソグラフィ像を示す光学顕微鏡写真である。 図1A〜1Dは、本発明のいくつかの実施形態に係る感光性組成物から得られたライン/スペースパターンのポジティブトーンリソグラフィ像を示す光学顕微鏡写真である。 図1A〜1Dは、本発明のいくつかの実施形態に係る感光性組成物から得られたライン/スペースパターンのポジティブトーンリソグラフィ像を示す光学顕微鏡写真である。
図2A及び2Bは、いくつかの比較例に係る組成物から得られたライン/スペースパターンのポジティブトーンリソグラフィ像を示す光学顕微鏡写真であり、本発明の実施形態に係る感光性組成物から得られた光学顕微鏡写真である図1Dと対比されるものである。 図2A及び2Bは、いくつかの比較例に係る組成物から得られたライン/スペースパターンのポジティブトーンリソグラフィ像を示す光学顕微鏡写真であり、本発明の実施形態に係る感光性組成物から得られた光学顕微鏡写真である図1Dと対比されるものである。
図3A〜3Dは、本発明のいくつかの実施形態に係る感光性組成物から得られたライン/スペースパターンのポジティブトーンリソグラフィ像を示す光学顕微鏡写真である。 図3A〜3Dは、本発明のいくつかの実施形態に係る感光性組成物から得られたライン/スペースパターンのポジティブトーンリソグラフィ像を示す光学顕微鏡写真である。 図3A〜3Dは、本発明のいくつかの実施形態に係る感光性組成物から得られたライン/スペースパターンのポジティブトーンリソグラフィ像を示す光学顕微鏡写真である。 図3A〜3Dは、本発明のいくつかの実施形態に係る感光性組成物から得られたライン/スペースパターンのポジティブトーンリソグラフィ像を示す光学顕微鏡写真である。
図4A〜4Cは、本発明のいくつかの実施形態に係る感光性組成物から得られたライン/スペースパターンのポジティブトーンリソグラフィ像を示す光学顕微鏡写真である。 図4A〜4Cは、本発明のいくつかの実施形態に係る感光性組成物から得られたライン/スペースパターンのポジティブトーンリソグラフィ像を示す光学顕微鏡写真である。 図4A〜4Cは、本発明のいくつかの実施形態に係る感光性組成物から得られたライン/スペースパターンのポジティブトーンリソグラフィ像を示す光学顕微鏡写真である。
本発明の実施形態は、本明細書に記載のフェノールペンダント基を含有する特定のタイプのノルボルネン型モノマーに由来する少なくとも1つ及び互いに区別される少なくとも1つ又はそれ以上のノルボルネン型モノマーに由来する少なくとも1つの繰り返し単位を含むポリマーを包含するがこれに限定されない各種のポリマーに関する。また、本発明の実施形態は、前記ポリマーを網羅する組成物に関する。そのようなポリマー組成物は、自己画像形成膜を形成可能であり、マイクロ電子及び光電子デバイスの製造に用いられる層として有用である。言い換えれば、化学線によりイメージ様露光を実施した後、前記層(又は膜)を現像してパターン層(又はパターン膜)を形成することができる。前記パターンはこれを通じて層(又は膜)を露光させた画像を反映する。このようにして、前記マイクロ電子及び/又は光電子デバイスの部品、あるいは該部品になる構造を提供することができる。
本明細書において用いられる用語は、次のような意味を有する。
冠詞「a」、「an」、「the」は、明確に1つの指示対象に限定されない限り、指示対象が複数である場合を含むものとみなす。
本明細書及び明細書に添付の特許請求の範囲に記載の成分、反応条件等の量を示す数、値及び/又は式は、当該数、値及び/又は式を得るために実施した測定の不確定要素を反映しているので、特に断りのない限り、すべて「約」の語によって修飾されているものとみなす。
本明細書に数値範囲が開示されている場合、前記範囲は、連続的であり、該範囲の最大値と最小値及び前記最大値と前記最小値との間のすべての値を含むものとみなす。また、前記範囲が整数値に関連する場合は、かかる範囲の最大値と最小値との間のすべての整数が含まれる。さらに、特徴又は特性を説明するために複数の範囲が提示される場合、前記複数の範囲は組み合わせることができる。言い換えれば、特に断りのない限り、本明細書に開示のすべての範囲は、該範囲に包含されるすべての下位範囲(sub-range)を網羅する。例えば、「1〜10」という範囲を提示した場合、該範囲は、最小値1と最大値10の間のすべての下位範囲を含むものであると考えるべきである。1〜10という範囲の下位範囲の例としては、1〜6.1、3.5〜7.8、5.5〜10等を挙げることができるが、これらに限定されない。
本明細書において、記号
は、示されている基の構造と、適切な他の繰り返し単位もしくは他の原子、分子、基、部分とが結合する位置を示す。
本明細書において、「ヒドロカルビル」は、炭素及び水素原子を含む基のラジカルを示し、非制限的な例として、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、アルカリル、アルケニル等が挙げられる。「ハロヒドロカルビル」は、少なくとも1つの水素をハロゲンで置換したヒドロカルビル基である。パーハロカルビルは、すべての水素をハロゲンで置換したヒドロカルビル基である。
本明細書において、「(C−C15)アルキル」という表現には、メチル基及びエチル基、さらに直鎖又は分岐鎖の、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、その他の各種のホモログ基が含まれる。アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、tert−ブチル等が挙げられる。「(C−C15)アルコキシ」、「(C−C15)チオアルキル」「(C−C15)アルコキシ(C−C15)アルキル」、「ヒドロキシ(C−C15)アルキル」、「(C−C15)アルキルカルボニル」、「(C−C15)アルコキシカルボニル(C−C15)アルキル」、「(C−C15)アルコキシカルボニル」、「アミノ(C−C15)アルキル」、「(C−C15)アルキルアミノ」、「(C−C15)アルキルカルバモイル(C−C15)アルキル」、「(C−C15)ジアルキルカルバモイル(C−C15)アルキル」「モノ−又はジ−(C−C15)アルキルアミノ−(C−C15)アルキル」、「アミノ(C−C15)アルキルカルボニル」「ジフェニル(C−C15)アルキル」、「フェニル(C−C15)アルキル」、「フェニルカルボニル(C−C15)アルキル」「フェノキシ(C−C15)アルキル」等の派生表現も同様に解釈される。
本明細書において、「シクロアルキル」という表現には、公知の環状ラジカルのすべてが含まれる。「シクロアルキル」の代表例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル等が挙げられるが、これらに限定されない。「シクロアルコキシ」、「シクロアルキルアルキル」、「シクロアルキルアリール」、「シクロアルキルカルボニル」等の派生表現も同様に解釈される。
本明細書において、「(C−C)アルケニル」という表現には、エテニル基及び直鎖又は分岐鎖プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基が含まれる。同様に、「(C−C)アルキニル」という表現には、エチニル基及びプロピニル基、さらには、直鎖又は分岐鎖ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基が含まれる。
本明細書において、「(C−C)アシル」は、「(C−C)アルカノイル」と同じ意味を有し、構造的には「R−CO−」で示すことができる。ここで、Rは、本明細書で定義する(C−C)アルキルである。さらに、「(C−C)アルキルカルボニル」は、(C−C)アシルと同じ意味である。具体的には、「(C−C)アシル」は、ホルミル、アセチル又はエタノイル、プロパノイル、n−ブタノイル等を意味する。「(C−C)アシルオキシ」及び「(C−C)アシルオキシアルキル」等の派生表現も同様に解釈される。
本明細書において、「(C−C15)パーフルオロアルキル」は、前記アルキル基のすべての水素原子がフッ素原子で置換されていることを意味する。具体例として、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、直鎖又は分岐鎖のヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基、ウンデカフルオロペンチル基及びトリデカフルオロヘキシル基が挙げられる。「(C−C15)パーフルオロアルコキシ」等の派生表現も同様に解釈される。
本明細書において、「(C−C10)アリール」は、置換又は未置換のフェニル又はナフチルを意味する。置換フェニル又は置換ナフチルの具体例として、o−、p−、m−トリル、1,2−、1,3−、1,4−キシリル、1−メチルナフチル、2−メチルナフチル等が挙げられる。また、「置換フェニル」又は「置換ナフチル」は、本明細書で定義されるか当該分野において公知の、すべての可能な置換体を包含する。「(C−C10)アリールスルホニル」等の派生表現も同様に解釈される。
本明細書において、「(C−C10)アリール(C−C)アルキル」は、本明細書で定義する(C−C10)アリールが本明細書で定義する(C−C)アルキルと結合していることを意味する。代表例としては、ベンジル、フェニルエチル、2−フェニルプロピル、1−ナフチルメチル、2−ナフチルメチル等が挙げられる。
本明細書において、「ヘテロアリール」という表現には、公知のすべてのヘテロ原子含有芳香族ラジカルが包含される。代表的な5員ヘテロアリールラジカルの例には、フラニル、チエニル、チオフェニル、ピロリル、イソピロリル、ピラゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル等が含まれる。代表的な6員ヘテロアリールラジカルの例には、ピリジニル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、トリアジニル等のようなラジカルが挙げられる。二環式ヘテロアリールラジカルの代表例には、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、インドリル、キノリニル、イソキノリニル、シノリル、ベンズイミダゾリル、インダゾリル、ピリドフラニル、ピリドチエニル等のようなラジカルが含まれる。
本明細書において、「複素環」という表現には、公知の還元ヘテロ原子含有環状ラジカルのすべてが含まれる。代表的な5員複素環ラジカルの例には、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロチオフェニル、ピロリジニル、2−チアゾリニル、テトラヒドロチアゾリル、テトラヒドロオキサゾリル等が含まれる。代表的な6員複素環ラジカルの例には、ピペリジニル、ピペラジニル、モルホリニル、チオモルホリニル等が挙げられる。その他の各種の複素環ラジカルの例には、アジリジニル、アゼパニル、ジアゼパニル、ジアザビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル、トリアゾカニル等が含まれる。
「ハロゲン」又は「ハロ」とは、クロロ、フルオロ、ブロモ、ヨードを意味する。
広義には、「置換」という用語は、有機化合物の許容可能な置換基のすべてを包含するものと解釈される。本明細書に開示される特定の実施形態のいくつかにおいて、「置換」とは、(C−C)アルキル、(C−C)アルケニル、(C−C)パーフルオロアルキル、フェニル、ヒドロキシ、−COH、エステル、アミド、(C−C)アルコキシ、(C−C)チオアルキル、(C−C)パーフルオロアルコキシ、−NH、Cl、Br、I、F、−NH(C−C)アルキル、N((C−C)アルキル)からなる群より独立して選択された1つ以上の置換基で置換することを意味する。とはいえ、当業者に知られている適切な他の置換基のいずれをも、このような実施形態において用いることができる。
本明細書の文章、スキーム、実施例、表において、原子価が満たされていない任意の原子は、該原子価を満たす適切な数の水素原子を有するものとみなす。
本明細書において、「ポリマー組成物」又は「ターポリマー組成物」は、互換的に用いられ、少なくとも1つの合成ポリマー又はターポリマーと、前記ポリマーの合成に伴う開始剤、溶媒又は他の要素からの残渣を含むことを意味する。そのような残渣は、上記ポリマーに共有結合的に組み込まれてはいないものとして理解される。「ポリマー」又は「ポリマー組成物」の一部であるとみなされる前記残渣及び他の要素は、典型的には上記ポリマーと混合又は混在しており、容器間、溶媒間又は分散媒体間での移動に際しても上記ポリマーと共に残る傾向がある。ポリマー組成物はまた、該組成物の特定の性質を提供又は改変するために、ポリマーの合成後に添加される物質を含んでもよい。そのような物質の例には、以下でより詳しく述べるように、溶媒、抗酸化剤、光開始剤、増感剤その他の物質が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書において、「由来」とは、ポリマー繰り返し単位が、例えば式(I)に示す多環ノルボルネン型モノマーから重合(形成)されることを意味する。この場合、結果的に得られるポリマーは、ノルボルネン型モノマーの2,3連鎖により形成される。
「低誘電率(low K)」とは、一般的に、熱形成二酸化ケイ素の比誘電率(3.9)より低い比誘電率を意味し、「low−K材料」という表現を使う場合、3.9未満の比誘電率を有する材料を意味するものと理解される。
「フォトディファイナブル」とは、材料、又は本発明の実施形態によるポリマー組成物のような材料の組成物の特徴を表す表現であり、パターン層又はパターン構造が、その内部に、又はそれ自体により形成される性質をいう。言い換えれば、「フォトディファイナブル層」は、上述したパターン層又はパターン構造を形成するために、フォトディファイナブル層上に形成されたその他の材料の層、例えば、フォトレジスト層を必要としない。また、上記特徴を有するポリマー組成物をパターン形成スキームにおいて採択して、パターン膜/層又はパターン構造を形成することができる。そのようなスキームは、フォトディファイナブル材料又は層の「イメージ様露光」を含むことに留意されたい。かかるイメージ様露光においては、層の選択部位を化学線に曝す一方、選択されていない部位は化学線に曝されないように保護する。
「光により触媒を形成する物質」という言い回しは、「化学線」に曝されると、崩壊、分解又はその他の態様で自らの分子組成を変化させて、ポリマーにおける架橋反応を開始することのできる化合物を形成する物質を意味する。ここで、「化学線」とは、分子組成に上述の変化を起こし得る任意の種類の放射線を包含する用語である。例えば、光源を問わない任意の波長の紫外線及び可視光線や、適切なX線又は電子ビーム源からの放射線が例示される。「光により触媒を形成する」に適合する物質の例としては、以下でより詳しく述べるような光酸発生剤及び光塩基発生剤が挙げられる。一般的に、「光により触媒を形成する物質」は、適切な温度への加熱によっても触媒を形成する。前記露光は、往々にして、ポジティブトーン画像の現像後に適切な放射線で全面露光を行って現像後の画像を固定するために好適である。
組成物に関し、例えば「硬化した組成物」のように用いられる「硬化」とは、組成物に含まれる架橋可能な成分の少なくとも一部が、少なくとも部分的に架橋することを意味する。本発明のいくつかの実施形態では、上記架橋はポリマー膜を現像液に対して不溶性とするに十分であり、別のいくつかの実施形態では、ポリマー膜は一般的に用いられる溶媒に対して不溶性である。当業者であれば、架橋の存在と程度(架橋密度)を各種の方法、例えば動的粘弾性測定(DMTA)で判定することができることを理解できる。上記方法では、フリーのコーティング膜又はポリマー膜のガラス転移温度及び架橋密度を特定する。硬化物のこのような物理的性質は、架橋ネットワークの構造と密接に関連している。架橋密度値が高いほど、コーティング又は膜の架橋度が高いことを示す。
<モノマー>
本明細書に記載されており、本発明によるポリマーの実施形態の一部に該当する各種のモノマーは、当該分野において既に一般的に知られている。一般的に、本発明のポリマーは、広範囲の「多環」繰り返し単位を網羅する。本明細書で定義するように、「多環オレフィン」又は「ポリシクロオレフィン」は同じ意味であり、本発明のポリマーの調製に用いられるモノマー化合物のいくつかを表すために同義的に用いることができる。前記化合物又はモノマーの代表例として「ノルボルネン型」モノマーが挙げられ、ここでは一般的に、下記のようなノルボルネン部分を少なくとも1つ含む付加重合可能なモノマー(又はこれから生じる繰り返し単位)を示す。
本発明による実施形態に包含される最も単純なノルボルネン型モノマー又は多環オレフィンモノマーは、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンとしても知られているノルボルネン自体である。但し、本明細書において、ノルボルネン型モノマー又はノルボルネン型繰り返し単位という用語は、ノルボルネン自体だけでなく、他の任意の置換ノルボルネン、あるいはそれらの置換又は未置換の高級環状誘導体を含む。そのようなモノマーの代表例としては、ビシクロ[2.2.2]オクト−2−エン、1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレン、1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロ−1,4−エポキシ−5,8−メタノナフタレン等が挙げられるが、これらに限定されない。
上述のように、本発明において用いられる「ノルボルネン型」モノマー化合物は、当業者に公知の方法で合成することができる。具体的には、本明細書において用いられる第1のタイプのモノマーの調製に用いられる出発物質のいくつかは、公知であるか、それ自体が市販されている。本発明において用いられるモノマーと及び前駆体化合物のいくつかは、文献により報告され、本明細書でより具体的に説明する類似化合物の調製に用いた方法で調製してもよい。
一般的に、m=0である式(I)のモノマーを調製する経済的なルートは、シクロペンタジエン(CPD、IV)を式(V)又は(VI)の適切なジエノフィルと適切な反応温度(通常は昇温)で反応させるディールス・アルダー付加反応によって式(I)又は(II)のモノマーを形成することにより、概して下記の反応スキームIで表される。
上記スキームにおいて、R、R、R、Rは、本明細書で定義した通りである。
式(I)で表され、mが1又は2である別のモノマー化合物は、式(V)の適切なジエノフィルの存在下でのジシクロペンタジエン(DCPD、VI)の熱分解を通じて同様に調製することができる。この場合、スキームIIに示されるように、形成した式(I)の化合物自体がジエノフィルとして作用してCPD、IVと反応することにより、m=1である式(I)の化合物を形成し、この化合物がCPV、IVの別の分子と再び反応することでm=2である式(I)の化合物を形成し、以後継続される。
上記スキームにおいて、m、R、R、R、Rは、本明細書で定義した通りである。式(V)のジエノフィルは、一般に、市販されているか、任意の文献公知の方法に従って調製することができる。
同様に、本明細書に記載の式(II)の他の種々のモノマーも、当分野において公知であるか、市販されている。また、式(II)のモノマーは、上述と同様の方式で合成することもできる。
<ポリマー>
本発明による実施形態は、本明細書で定義する式(I)のノルボルネン型モノマーに由来する繰り返し単位を少なくとも1つ有するポリマーを網羅する。
従って、本発明によると、式(IA)で表され、式(I)のモノマーに由来する繰り返し単位を含むポリマーが提供される。
ここで、
は、別の繰り返し単位と結合する位置を表し、
mは、0、1又は2の整数であり、
、R、R、Rの少なくとも1つは式(A)の基であり、
−R−CO−Ar−(Y) (A)
(上記式において、
Rは、置換又は未置換の(C−C)アルキレン、置換又は未置換の(C−C)シクロアルキレン、置換又は未置換の(C−C)アルキレンAr、及びArからなる群より選択された2価ラジカルであり、
Arは、置換又は未置換のフェニレン、置換又は未置換のビフェニレン及び置換又は未置換のナフタレンからなる群より選択された2価ラジカルであり、
Yは、ヒドロキシ又は(C−C)アシルオキシであり、
nは、1〜9の整数である。)
残りのR、R、R、Rは、独立して、水素、直鎖又は分岐鎖(C−C16)アルキル、ヒドロキシ(C−C12)アルキル、パーフルオロ(C−C12)アルキル、(C−C12)シクロアルキル、(C−C12)ビシクロアルキル、(C−C14)トリシクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、パーフルオロ(C−C10)アリール、パーフルオロ(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C10)ヘテロアリール(C−C)アルキル、ヒドロキシ、(C−C12)アルコキシ、(C−C12)シクロアルコキシ、(C−C12)ビシクロアルコキシ、(C−C14)トリシクロアルコキシ、−(CH−(O−(CH−O−(C−C)アルキル(ここで、a、b、cは、1〜4の整数である。)、(C−C10)アリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)ヘテロアリールオキシ、(C−C)アシルオキシ及びハロゲンを表す。
いくつかの実施形態において、本発明のポリマーは、式(A)の基が、
からなる群より選択され、
ここで、
dは、1〜6整数であり、
eは、1〜5整数であり、
fは、1〜9の整数であり、
gは、1〜7整数であり、
Xは、水素、直鎖又は分岐鎖(C−C)アルキル、ヒドロキシ(C−C)アルキル及びパーフルオロ(C−C)アルキルから選択され、
Yは、ヒドロキシ又はアセトキシである、式(I)のモノマーを含む。
従って、本発明のこの側面において、式(A1)、(A2)、(A3)又は(A4)のペンダント基を含有する式(I)の適切なモノマーを用いて本発明のポリマーを形成することができる。
本発明の別の側面において、本発明のポリマーは、互いに異なりそれぞれ式(IIA)で表される1つ以上の繰り返し単位をさらに含み、前記繰り返し単位は対応する式(II)のモノマーに由来する。
ここで、
は、別の繰り返し単位と結合する位置を表し、
pは0、1又は2の整数であり、
、R、R、Rは、独立して、水素、直鎖又は分岐鎖(C−C16)アルキル、ヒドロキシ(C−C12)アルキル、パーフルオロ(C−C12)アルキル、ヒドロキシパーフルオロ(C−C)アルキル(C−C)アルキル、(C−C12)シクロアルキル、(C−C12)ビシクロアルキル、(C−C14)トリシクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、パーフルオロ(C−C10)アリール、パーフルオロ(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C10)ヘテロアリール(C−C)アルキル、ヒドロキシ、(C−C12)アルコキシ、(C−C12)シクロアルコキシ、(C−C12)ビシクロアルコキシ、(C−C14)トリシクロアルコキシ、−(CH−(O−(CH−O−(C−C)アルキル(ここで、a、b、cは、1〜4の整数である。)、(C−C10)アリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)ヘテロアリールオキシ、(C−C)アシルオキシ、ハロゲン、(C−C)アルキルCOOR(ここで、Rは、水素又は(C−C12)アルキルである。)を表す。
本発明のいくつかの実施形態において、本発明のポリマーは、pが0であり、R、R、R、Rは、独立して、水素、直鎖又は分岐鎖(C−C12)アルキル、ヒドロキシヘキサフルオロプロピルメチル、フェニル(C−C)アルキル、−(CHCOH、−(CH−(O−(CH−O−(C−C)アルキル(ここで、aは1又は2であり、bは2〜4であり、cは2又は3である。)である、式(II)のモノマーを、1つ以上含む。
上述のように、本発明のポリマーは、一般的に式(I)及び(II)の各々のモノマーを少なくとも1つ含む。但し、本発明のポリマーは、互いに異なる式(I)及び(II)のモノマーを1つより多く含んでもよく、そのような組み合わせはすべて本発明の一部とされる。従って、本発明の一実施形態において、本発明のポリマーは、互いに異なる2つ以上の式(I)の繰り返し単位と、式(II)のモノマーの少なくとも1つとを含む。本発明の別の実施形態においては、本発明のポリマーは、互いに異なる2つ以上の式(II)の繰り返し単位と、式(I)のモノマーの少なくとも1つとを含む。
本発明による実施形態に有用なモノマーは、本明細書に一般的に記載されており、それらは、本明細書により提供されるモノマー及び置換構造によりさらに記述されている。一般的に、本発明のポリマーにおいて、式(I)の1つ以上のモノマーに由来する繰り返し単位と、式(II)の1つ以上のモノマーに由来する繰り返し単位とのモル量は、特に限定されない。
一般的に、R、R、R、R・・・で定義される各種の可能な置換基は、広義的に「ヒドロカルビル」基と定義することができる、但し、特定の基が、例えば式(I)のモノマーに用いられる式(A)の基として定義される場合は例外とする。上記で定義したように、「ヒドロカルビル」基の定義には、C−C30アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルカリル基、シクロアルキル基又はヘテロアルキル基のすべてが含まれる。代表的なアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル等が挙げられるが、これに限定されない。代表的なシクロアルキル基としては、アダマンチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル等が挙げられるが、これに限定されない。代表的なアリール基としては、フェニル、ナフチル、アントラセニル等が挙げられるが、これに限定されない。代表的なアラルキル基としては、ベンジルとフェネチル等が挙げられるが、これに限定されない。さらに、上述したヒドロカルビル基を置換することもでき、この場合、水素原子のなかの少なくとも1つが、例えば、(C−C10)アルキル基、ハルロアルキル基、ペルハロアルキル基、アリール基、及び/又はシクロアルキル基で置換される。代表的な置換シクロアルキル基としては、4−t−ブチルシクロヘキシル、2−メチル−2−アダマンチル等が挙げられる。代表的な置換アリール基としては、4−t−ブチルフェニル等が挙げられる。
式(I)で表される種々のノルボルネン型モノマーを用いて式(A)の基を含有する本発明のポリマーを形成することができる。前記繰り返し単位を形成するモノマーの例としては、
からなる群より選択されたモノマーが挙げられるが、これに限定されない。
同様に、式(II)で表される種々のノルボルネン型モノマーを用いて本発明のポリマーを形成することができる。前記繰り返し単位を形成するモノマーの例としては、
からなる群より選択されたモノマーが挙げられるが、これに限定されない。
式(II)のモノマーの範疇に属し、本発明のポリマーの形成に用いることができる他の各種のモノマーとしては、
等が挙げられる。
いくつかの実施形態において、本発明のポリマーはコポリマーであり、
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCHC(O)PhOH)と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)のコポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCHC(O)PhOH)と4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オール(HFACHNB)のコポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCHC(O)PhOH)と5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オール(HFACHCHNB)のコポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCHC(O)PhOH)と2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸(NBCHCOH)のコポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCHC(O)PhOH)と3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCHCHCOH)のコポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オンと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)のコポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オンと4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オール(HFACHNB)のコポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オンと5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オール(HFACHCHNB)のコポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オンと2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸(NBCHCOH)のコポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オンと3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCHCHCOH)のコポリマー
からなる群より選択される。
別のいくつかの実施形態において、本発明のポリマーはターポリマーであり、
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCHC(O)PhOH)、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)、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸(NBCHCOH)のターポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCHC(O)PhOH)、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オール(HFACHNB)、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸(NBCHCOH)のターポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCHC(O)PhOH)、5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オール(HFACHCHNB)、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸(NBCHCOH)のターポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCHC(O)PhOH)、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)、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCHCHCOH)のターポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCHCHCOH)、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)のターポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCHCHCOH)、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オール(HFACHNB)のターポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCHCHCOH)、5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オール(HFACHCHNB)のターポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCHC(O)PhOH)、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCHCHCOH)、5−((2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(NBTON)のターポリマー
からなる群より選択される。
さらに別の実施形態において、本発明のポリマーは、
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCHC(O)PhOH)と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)のコポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、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)、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCHCHCOH)のターポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCHC(O)PhOH)、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCHCHCOH)、5−((2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(NBTON)のターポリマー
からなる群より選択される。
<ポリマーの調製>
一般的に、本発明のポリマーは、当該分野において公知の任意の方法で調製することが可能である。例えば、本明細書に記載の式(I)の1つ以上のモノマーを式(II)の少なくとも1つのモノマーと共に重合して、式(IA)又は(IIA)で表される各モノマーの繰り返し単位を含む本発明のポリマーを形成することができる。一般的には、ビニル付加重合法を採択し、適切な遷移金属触媒又は開始剤、例えばニッケル又はパラジウムを用いて、本発明のポリマーを形成することができる。重合は、所望の溶媒を用いて溶液中で実施してもよく、塊状で実施してもよい。
本発明のポリマーを形成する式(I)の1つ以上のモノマーと式(II)の1つ以上のモノマーとのモル比は特に制限されない。従って、本発明のポリマーは、一般的に、式(IA)の繰り返し単位を約1モル%〜約99モル%含む。残りの繰り返し単位は、式(IIA)の1つ以上の繰り返し単位の組み合わせに由来する。よって、いくつかの実施形態において、本発明のコポリマーは、式(IA)と式(IIA)の繰り返し単位のモル比が約1:99〜99:1であり、別のいくつかの実施形態においては、2:98〜98:2である。いくつかの実施形態において、(IA)と(IIA)とのモル比は、5:95、10:90、20:80、30:40、50:50、60:40、70:30、80:20、90:10等、であり得る。同様に、本発明のポリマーは、式(IA)又は(IIA)のモノマーの繰り返し単位を任意の組み合わせで含むターポリマーであってもよく、この場合、上記繰り返し単位のモル比は、40:30:30、40:40:20、50:20:30、50:25:25、50:30:20、50:40:10、50:45:5、60:20:20等であり得る。
上述のように、本発明のポリマーには、式(IA)で表される繰り返し単位であって互いに区別される1つ以上が存在していてもよい。従って、一実施形態において、本発明のポリマーは、式(IA)で表される1種のみの繰り返し単位を含有する。別の実施形態において、本発明のポリマーは、式(IA)で表され互いに区別される2種の繰り返し単位を含有している。別の実施形態において、本発明のポリマーは、式(IA)で表され互いに区別される繰り返し単位を2種より多く含んでいる。同様に、式(IIA)で表される種々の繰り返し単位を本発明のポリマーの形成に用いることができる。
本発明によって形成したポリマーは、概して、重量平均分子量(Mw)が最小約5,000である。別の実施形態において、本発明のポリマーのMwは、最小約10,000である。別の実施形態において、本発明のポリマーのMwは、最小約15,000である。他のいくつかの実施形態において、本発明のポリマーのMwは、最小約25,000である。他のいくつかの実施形態において、本発明のポリマーのMwは、25,000を超える。ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、公知の方法、例えば、適切な検出器と較正標準、例えば分布の狭い標準ポリスチレンで較正した示差屈折率検出器を備えたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定することができる。
<ポリマー組成物/用途>
上述のように、本発明による実施形態は、式(IA)で表される1つ以上のノルボルネン型繰り返し単位と式(IIA)で表される1つ以上の繰り返し単位を網羅するポリマーとを含有する種々の層形成感光性ポリマー組成物に関する。前記ポリマー組成物は、光活性化合物(PAC)、エポキシ樹脂、溶媒等をさらに含有してもよい。さらに、前記組成物は、マイクロ電子デバイス及び光電子デバイスの製造に用いられる自己画像形成層として有用な膜を形成することができる。言い換えれば、化学線によりイメージ様露光を実施した後、前記層(又は膜)を現像して、上記露光に用いた画像を反映したパターン膜を形成することができる。
このようにして、前記マイクロ電子デバイス及び/又は光電子デバイスの部品である、あるいは該部品となる構造を提供することができる。例えば、前記膜は、液晶ディスプレイ又はマイクロ電子デバイスのlow−K誘電体層として有用であり得る。但し、このような例は、自己画像形成膜の様々な用途のごく一部に過ぎず、また、前記膜又は該膜の形成に用いられるポリマー及びポリマー組成物の範囲を限定するものではない。
本発明のポリマー組成物は、特に文献で報告された同様の用途の各種のポリマーに比べて、いくつかの好ましい性質を提供することが見出された。例えば、いくつかのスチレン−無水マレイン酸コポリマーは、暗部損失率(DFL)が非常に高く、ポジティブトーン(PT)用途にはあまり適さないことが観察されている。本明細書において、DFL又は未露光領域の厚さ損失率は、適切な化学線によるイメージ様露光及び適切な現像剤による現像後における膜厚損失率の測定値である。すなわち、本発明のポリマー組成物を膜に形成し、膜の未露光領域での現像前後の膜厚を測定し、放射線に露出しなかった領域における厚さ損失率を百分率で表したものである。一般的に、DFLが高いほどポリマー組成物の性能は低下する。これは、膜の未露光領域が現像の影響をより受けやすく、現像液に溶解することを意味する。さらに、DFLの測定値は現像時間にも左右される。一般的に、現像時間が長いほどDFLは高くなる。
意外にも、本発明の組成物は、DFLが非常に低く、現像時間がより短くても膜の未露光領域が損失しない。本発明のいくつかの実施形態において、組成物のDFLは約20%未満である。他のいくつかの実施形態において、DFLは25%未満である。他のいくつかの実施形態において、DFLは約0%〜約30%の範囲である。さらに、本発明の組成物の現像時間は、一般に、約10秒〜約80秒の範囲である。他のいくつかの実施形態において、現像時間は約20秒〜約60秒の範囲である。他のいくつかの実施形態において、現像時間は約30秒〜約40秒の範囲である。
また、本発明の組成物は、現像溶媒、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)を含む水性アルカリ現像剤に対して、高い溶解速度を示すことも見出された。これは、ポリマーのマレイミド繰り返し単位のモル含有量に基づいてさらなる調節が可能である。一般に、開環無水マレイン酸繰り返し単位とマレイミド繰り返し単位とのモル比を適切に選択することで本発明の組成物の溶解速度を所望の範囲内に制御できることが明らかになった。一般に、マレイミド繰り返し単位のモル量が増加すると、溶解速度は低くなり、熱リフロー特性は向上する。これは膜の現像後の下流側工程における重要な要素である。さらに、本発明の組成物は、各種の望ましい性質のなかでも特に重要な、リソグラフィ分解能、撮像速度、高水準の化学的耐性を維持する。
さらに、本発明の組成物は、1種以上の光活性化合物(PAC)を含む。一般的に、ポジティブトーン組成物に所望の効果を付与することのできる任意のPACを関係なく用いることができる。これらの感光性組成物において好ましく採用し得る光活性化合物(PAC)の非限定的な例は、それぞれ構造式(IIIa)及び(IIIb)で表される1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル部分及び/又は1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニル部分のような光活性基を含むが、これに限定されない。
そのような光活性部分の他の例には、なかでも、構造式(IIIc)で表されるスルホニルベンゾキノンジアジド基が含まれる。
一般的に、式(IIIa)、(IIIb)及び/又は(IIIc)の官能基は、対応する塩化スルホニル(又はその他の反応部分)及び下記構造式(IIIIa)〜(IIIIag)で表される1種以上の例示的な化合物のようなフェノール化合物とのエステル化生成物として、前記感光性組成物に導入される。従って、そのようなエステル化生成物のうち任意の1種又は2種以上の混合物は、本発明の感光性樹脂組成物の形成工程で樹脂と混合される。下記式(VII)において、Qは、構造式(IIIa)、(IIIb)又は(IIIc)のいずれかであり得る。感光性組成物の膜又は層の一部を適切な電磁線で露光すると、これらのエステル化生成物は、前記露光部位の水性アルカリ溶液に対する溶解性を未露光部位に比べて向上させるカルボン酸を生成する。一般に、前記感光性物質は、樹脂(すなわち、本発明のポリマー)100重量部に対して1〜50重量部の量で組成物に配合され、典型的には約2〜約30重量部である。感光性物質と樹脂との特定の比は、未露光部位と比較した露光部位の溶解速度と、所望の溶解速度差を達成するのに必要な放射線量の関数である。
上記で挙げた式(VIIIa)〜(VIIIag)のPACにおいて、Qは、構造式(IIIa)、(IIIb)又は(IIIc)の光活性部分のいずれか1つを表す。上記で挙げたPACのいくつかは市販されている。例えば、式(VIIIc)で表されるPAC−5570(St. Jean Photochemicals社、カナダ、ケベック州)、式(VIIId)で表されるSCL6(Secant Chemicals社、米国マサチューセッツ州ウィンチェンドン)、式(VIIIo)で表されるTrisP−3M6C−2−201(TrisPともいう。)、式(VIIIa)でまとめて表されるTS−200、TS−250、TS−300、及び式(VIIIe)で表される4NT−300(東洋合成工業株式会社、日本国、千葉県)。TS−200、TS−250、TS−300タイプのPACのでは、使用する製品によってQの置換度が異なる。例えば、TS−200ではQの67%が置換され、TS−250ではQの83%が置換され、TS−300はQの100%であり、非置換部分は水素である。繰り返すが、各例においてQは、(VIIa)、(VIIb)又は(VIIc)の基のうちの1つを参照する。
上述したエポキシ及び他の架橋性添加剤の例には、ビスフェノールAエポキシ樹脂(LX−01、[nは1〜2]、ダイソーケミカル社、日本国、大阪府、又は分子量700未満のEPON(商標)828樹脂)、2,2’−((((1−(4−(2−(4−(オキシラン−2−イルメトキシ)フェニル)プロパン−2−イル)フェニル)エタン−1,1−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(オキシ))ビス(メチレン))ビス(オキシラン)(Techmore VG3101L:三井化学株式会社)、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE:CVC Specialty Chemicals社)、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ビス(3−(オキシラン−2−イルメトキシ)プロピル)トリシロキサン(DMS−E09:Gelest社)、液状エポキシ樹脂(D.E.R.(商標)732、[nは8〜10]、又はD.E.R.(商標)736[nは、4〜6]:ダウ・ケミカル社)、ビス(4−(オキシラン−2−イルメトキシ)フェニル)メタン(EPON(商標)862:Hexion Specialty Chemicals社)、グリセロールのポリ(オキシプロピレン)エポキシドエーテルのトリグリシジルエーテル(Heloxy84又はGE−36の製品名で市販、Momentive Specialty Chemicals社)、2−((4−(tert−ブチル)フェノキシ)メチル)オキシラン(Heloxy 65の製品名で市販、Momentive Specialty Chemicals社)及びシリコン変性エポキシ化合物(BY16−115の製品名で市販、東レ・ダウコーニングシリコン株式会社)が含まれ、各物質の構造式は次の通りである。
エポキシ樹脂又は架橋性添加剤のさらに他の例としては、Araldite MTO163及びAraldite CY179(チバガイギー社製造)、EHPE−3150、Epolite GT300(ダイセル社製造)が挙げられる。
エポキシ化合物の量は、PACと同様に変動し得る。前記量は、一般的にはポリマーの約0〜50重量部、通常は約2〜約30重量部であるが、上記化合物の他の有利な量も適用することができ、そのような態様も本発明の範疇内である。また、本発明の組成物においては、本明細書で挙げたエポキシ化合物のうちの互いに異なる1種以上を用いてもよく、その場合、各化合物の量は必要に応じて異なり得る。
本発明の組成物において、エポキシ化合物を適切に選択することにより、予想外の特定の効果が実現され得ることが見出された。例えば、好ましいエポキシ当量重量及びLog Pを有するエポキシ化合物によると、驚くべき優れた効果が得られる。ここで「Log P」とは、分配係数(P)の測定値、すなわち、平衡状態にある2つの非混和性相(水と1−オクタノール)の混合物における、化合物の濃度比を表す。一般的に、Log Pの値が低いほど、上述のようなエポキシ化合物の水への混和性は高くなる。上記効果には、なかでも特に、DFL特性及び熱リフロー特性の向上が含まれる。このような特徴は、後述の具体例によってより明らかとなる。本発明から得られる各種効果は、本明細書に既に記載された様々な要因に左右され、いくつかの要因は当業者が容易に理解することができる。いくつかの実施形態において、本発明の感光性組成物は、約200を超えるエポキシ当量重量を有するエポキシ化合物を含む。他の実施形態において、エポキシ当量重量は、約200〜400の範囲あるいはそれ以上であり得る。また、前記エポキシ化合物のLog P値は、約−0.3〜約−0.8の範囲であり得る。別の実施形態において、Log P値は、約−0.4〜約−0.6の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、エポキシ化合物の当量重量は約300〜400であり、Log P値は約−0.3〜−0.4である。
本発明の例示的な実施形態は、本発明によるポリマー組成物の製造や使用に必要なその他の適切な成分及び/又は物質を含んでもよい。前記その他の成分及び/又は物質の例には、増感剤成分、溶媒、触媒スカベンジャー、接着促進剤、安定剤、反応性希釈剤から選択される1種以上の成分が含まれる。
本発明によるポリマー組成物は、該組成物及びその結果物として得られる層の性質の特性(例えば、露光放射線の望ましい波長に対する組成物の感度)を向上させるために有用であり得る任意の成分を、さらに含有してもよい。前記任意の成分の例としては、溶解促進剤、界面活性剤、シランカップリング剤、レベリング剤、抗酸化剤、難燃剤、可塑剤、架橋剤等の各種の添加剤を挙げることができる。前記添加剤のの例には、溶解促進剤としてのビスフェノールAと5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸等の;TSF4452(東芝シリコーン社)等のシリコン界面活性剤;γ−アミノ−プロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤;γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン等のレベリング剤;ペンタエリスリトールテトラキス(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)(IRGANOX(商標)1010、BASF社)、3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ−オクタデシルエステルベンゼンプロパン酸(IRGANOX(商標)1076、BASF社)及びチオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−フェニル)プロピオネート](IRGANOX(商標)1035、BASF社)等の抗酸化剤;リン酸トリアルキル又はその他の有機リン化合物等の難燃剤;ポリ(プロピレングリコール)等の可塑剤;等が含まれるが、これらに限定されない。
さらに、画像形成層の製造に用いられる各種の他の添加剤/成分を本発明の組成物に添加し、機械的性質その他の各種の性質を必要に応じて調節することも可能である。また、他の添加剤を用いて、加工性(例えば、ポリマーの熱及び/又は光放射に対する安定性)を向上させる等の変化を与えてもよい。この場合、添加剤としては、架橋剤、接着促進剤等が挙げられるが、これらに限定されない。そのような化合物は、下記の物質(市販されている物質には製品名を併記した。)からなる群より選択することができるが、これらに限定されない。
本発明の実施形態において、これらの成分は、一般的に、溶媒に溶解されてワニス形態で用いられるように調製される。溶媒としては、N−メチル−2−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(DMAc)、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エチルエーテル、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)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、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(MEK)、メチルアミルケトン(MAK)、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、メチル−1,3−ブチレングリコールアセテート、1,3−ブチレングリコール−3−モノメチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メチル−3−メトキシプロピオネート等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を任意に選択して混合して用いてもよい。
上述のように、本発明のいくつかの実施形態は、本発明によるポリマー組成物の実施形態に係る膜から形成された自己画像形成層を少なくとも1つ有する構造(例えば、光電子構造)を含む。上述のように、前記組成物の実施形態におけるポリマーは、フェノールペンダント基を含有するノルボルネン型モノマーに由来する式(IA)の繰り返し単位を少なくとも1つ、本明細書に記載のその他のノルボルネン型モノマーに由来する式(IIA)の繰り返し単位を少なくとも1つ含む。これも上述したように、ポリマー組成物の実施形態は、キャスティング(流延)溶媒を少なくとも1種、本明細書で挙げられた光活性化合物(PAC)を1種以上、上述したエポキシ樹脂1種以上を、さらに含む。
上述した本発明の実施形態に係る構造は、まず、ポリマー組成物を適切な基板の上に流延して層を形成し、次いで、上記基板を適切な温度で適切な時間加熱することにより、容易に形成することができる。前記時間及び温度は、前記組成物の流延溶媒の実質的に全部を除去するに十分であるように設定する。かかる第1の加熱を終えた後、前記層を適切な波長の化学線にでイメージ様露光させる。当業者には知られているように、「ポジティブトーン」の組成物では、上述したイメージ様露光により、該層の露光部分に含有されたPACが化学反応を起こして前記露光部分の水性塩基溶液(一般的に、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)溶液)への溶解速度を高める。このようにして、露光部分は除去され、未露光部分が残る。次いで、第2の加熱を実施することにより、ポリマーの一部とエポキシ添加剤とを架橋させ、前記未露光部分のポリマーを実質的に「硬化」させて、上述した本発明の実施形態に係る構造を形成する。
第2の加熱ステップは、画像形成及び現像を終えた層に実施するものである。この第2の加熱ステップにおいて、ポリマー層の熱硬化は、添加した添加剤(例えば、本明細書に記載のエポキシ及び/又はその他の架橋剤)を用いて達成することができる。
以下の実施例は、本発明の実施形態に係るポリマーの製造方法、さらに光パターニング可能な誘電体を形成する各種の組成物を説明するものであるが、これに限定されない。
下記の実施例は、本発明の特定の化合物/モノマー、ポリマー及び組成物の調製ならびに利用方法を詳細に説明するものである。詳細な調製方法は、上述した一般的な調製方法の範疇に属し、また、その例に該当する。実施例は説明のみを目的として提示され、本発明の範囲を限定するためのものではない。実施例及び明細書全般において、モノマーと触媒の比は、モル対モル基準である。
<実施例(一般)>
別途の記載がない限り、実施例において用いられる用語は次のように定義される。
Endo/exo−NBCHC(O)COAc:Endo/exo−4−(2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセチル)フェニルアセテート;
NBCHC(O)PhOH:2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン;
NBPhOAc:4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)フェニルアセテート;
NBPhOH:4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)フェノール;
NBCHCHCOH:3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸;
HFANB: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;
NBTON:5−((2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン;
RBF:丸底フラスコ;
THF:テトラヒドロフラン;
EtOAc:酢酸エチル;
MeOH:メタノール;
MTBE:メチルtert−ブチルエーテル;
TFA:トリフルオロ酢酸;
HCl:塩酸;
TMAH:水酸化テトラメチルアンモニウム;
NMP:N−メチル−2−ピロリドン;
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート;
TMPTGE:トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル;
TrisP−3M6C−2(5)−201及びTrisP−3M6C−2(4)−201:本明細書に記載の式(VIIIa)で表されるPAC;
Naugard445:ビス(4−(2−フェニルプロパン−2−イル)フェニル)アミン;
Irganox 1010:ペンタエリスリトールテトラキス(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート);
Si−75:((トリエトキシシリル)プロピル)ジスルフィド;
KBM−403E:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン;
Heloxy84又はGE−36:グリセロールのポリ(オキシプロピレン)エポキシドエーテルのトリグリシジルエーテル;
EPON862:ビス(4−(オキシラン−2−イルメトキシ)フェニル)メタン;
PEODGE:ポリエチレンオキシドジグリシジルエーテル(Mn〜500);
TS:全固形分;
HPLC:高速液体クロマトグラフィー;
GC:ガスクロマトグラフィー;
MS:質量分析;
LCMS:液体クロマトグラフィー/質量分析計;
GPC:ゲルパーミエーションクロマトグラフィー;
VWD:可変波長検出器;
FID:水素塩イオン化検出器;
Mw:重量平均分子量;
Mn:数平均分子量;
PDI:多分散指数;
NMR:核磁気共鳴。
<<式(I)のモノマー>>
下記の実施例1は、式(I)で表されるモノマーのうちの1つの調製法に関する。式(I)で表される他の本明細書に記載のモノマーも、同様の手順で、適切な出発物質を用いて調製することができる。
<実施例1>
Endo/exo−4−(2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセチル)フェニルアセテート
表題の化合物を、4−アセトキシベンゾイルクロリド及びexo/endo−NBCHZnBr(BASF社、1574.1mL、1.3mol、THF内で21wt.%)から合成した。下記スキーム1に概要を示す。
ステップ1:
4−アセトキシ安息香酸:機械式撹拌器、サーモウェル、添加用漏斗、凝縮器、窒素導入口を備えた2Lの四口丸底フラスコ(RBF)を用意した。上記RBFに、878mLの乾燥ピリジン内の4−ヒドロキシ安息香酸(250g、1.8mol)を供給した。反応混合物を60℃に加熱して4−ヒドロキシ安息香酸を溶解させ、透き通った淡黄色の溶液を得た。次いで上記反応混合物を0℃に冷却することにより、白色の混濁液が形成された。141.4mL(1.99mol)の塩化アセチルを添加用漏斗に入れ、0℃で45分かけて上記反応混合物に徐々に添加した。その反応混合物を0℃でさらに30分間撹拌した後、室温に昇温させた。室温で2時間撹拌した後、反応器からアリコートを取り出し、氷水で急冷した後、6N HClを用いてpH1−2の酸性とし、生成した沈殿物を濾過して除去した。
上記白色の混濁反応混合物を6Lの氷水に注ぎ、1.1Lの希HCl(HO:濃HClの比率は1:1)によりpH1〜2の酸性とした。上記白色の沈殿物を濾過して熱MeOH(3.5L)に溶解した。この熱MeOH溶液を熱湯(1.7L)で希釈し、該水性溶液を1℃に冷却させた。これにより得られた白色結晶を濾過により回収し、HPLCで分析した。純度は97.3%であった。湿った白色結晶(577.5g)を2.5Lの熱MeOHに溶解した。その生成物を水とメタノールとの混合物中で再結晶させて、白色の結晶固体217.8g(収率66.8%、HPLC純度98.6%)を得た。NMR及びMSによる構造は一致した。生成物の融点は187〜190℃であった。
HPLC分析は次の条件で実施した。
カラム:Restek Pinnacle C18、150×4.6mm;
移動相:HO内のMeOH+0.1%TFA;
勾配:HO中の5%MeOH(0.1%TFA)で2分間、次いで、20分かけて5%から100%に上昇、100%で8分間維持;
流速:1.5mL/min;
検出:254nmで検出(VWD);
滞留時間:7.758分。
ステップ2:
4−アセトキシベンゾイルクロリド:磁気撹拌子、凝縮器、窒素導入口を備えた5L RBFを用意した。このRBFに、4−アセトキシ安息香酸(217.8g、1.2mol)と、新たに蒸留したSOCl(1438.3g、879.7mL、12mol)とを供給した。この混合物を撹拌して〜80℃で3時間加熱還流した。大気圧下で塩化チオニルを留去した後、乾燥トルエン600mLを添加した。トルエンと残存SOClとを減圧下で留去した。この手順を三回繰り返した後、最後に高真空下において浴温65℃で乾燥させて、4−アセトキシベンゾイルクロリド236.4g(収率98.5%)を得た。GC及びNMRで測定した純度は>99%であり、MS、H及び13C NMRによる構造は一致した。このようにして得られた生成物を後続のステップで用いた。
GC分析は以下の条件で実施した。
カラム:DB−5MS、25m、内径0.32mm、0.52μm膜;
勾配:30℃/分で75℃〜300℃、次いで300℃で5分間維持;
注入器:275℃;
検出器:350℃(FID);
滞留時間:4.349分
ステップ3:
Endo/exo−NBCHC(O)COAc:サーモウェル、添加用漏斗、窒素導入口、機械式撹拌器を備えた12L RBFを用意した。このRBFに、THF(乾燥溶媒)700mL内の臭化リチウム(LiBr)(237.7g、2.74mol)を供給して透明な溶液を得た。次いで、CuCN(1.37mol)122.6gとTHF(乾燥溶媒)1.5Lとを添加して、反応混合物を撹拌しながら−20℃まで冷却した。上記添加用漏斗にexo/endo−NBCHZnBr(BASF社、1574.1mL、1.3mol、THF内で21wt.%)を入れ、−20℃〜−40℃で45分かけて徐々に上記CuCN/LiBr溶液に添加した。その結果、濃い緑褐色の溶液を得た。この反応混合物を2時間かけて0℃まで昇温させた。上記反応混合物を再び−25℃に冷却し、4−アセトキシベンゾイルクロリド(236.4g、1.19mol)をカニューレを通じてニート(neat)で添加し、THF200mLで20分かけて−25℃〜−5℃でリンスした。その結果、緑褐色のスラリーを得た。次いで、反応混合物を室温まで徐々に加温し、室温で2時間撹拌した。アリコートを飽和NHCl:NHOH(濃縮)(9:1)で急冷(quench)し、MTBEで抽出した。LCMS分析によると、生成物は87.6%、ノルボルネン(norbornane)副生成物は4.6%で、反応は完了した。上記反応混合物を飽和NHCl:NHOH(濃縮)(9:1)4Lで急冷し、MTBE 6Lで希釈した。灰色の沈殿物が観測された。その沈殿物を濾過して相を分離した。水相をMTBE(2×2L)で抽出した。有機層を併せて、飽和NHCl:NHOH(濃縮)(9:1)(2×2L)、次いで塩水(3×2L)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した後、濾過し、回転蒸発させ、高真空下において浴温65℃でさらに乾燥した。その結果、淡黄色のペースト状の粗生成物264.3gを得た。
上記粗生成物264.3gを500mLのCHClに溶解させ、シリカゲル265gに吸着させた。高真空下でCHClを除去し、シリカゲル2.5kgを用いて上記粗生成物を、ヘプタン(20L)、ヘプタン内の1%EtOAc(20L)、ヘプタン内の2%EtOAc(20L)、ペンタン内の3%EtOAc(5L)、ペンタン内の4%EtOAc(8L)、ペンタン内の5%EtOAc(8L)、ペンタン内の6%EtOAc(4L)、ペンタン内の7%EtOAc(8L)、ペンタン内の8%EtOAc(8L)、ヘプタン内の9%EtOAc(8L)、ヘプタン内の10%EtOAc(4L)、で溶離させるクロマトグラフィーを実施した。濃縮、精製したフラクションは澄んだ粘性オイル状であり、生成物の収量は213.8g(66.4%)、GCで測定した純度は98.08%であった。NMR及びMSの構造は一致した。
GC分析は以下の条件で実施した。
カラム:DB−5MS、25m、内径0.32mm、0.52μm膜;
勾配:30℃/分で75℃〜300℃、次いで300℃で5分間維持;
注入器:275℃;
検出器:350℃(FID);
滞留時間:7.243分
<<ポリマーの実施例>>
下記の実施例2は、本発明のポリマーの調製に関する。本発明の範囲に属する他の各種のポリマーも、同様にして、適切な出発物質を用いて調製することができる。
<実施例2>
NBCHC(O)PhOAcホモポリマー
磁気撹拌子、窒素投入口、還流凝縮器を備えた250mLの三口フラスコを用意し、トルエン(127.5g)、酢酸エチル(14.2g)、実施例1のendo,exo−1−[4−(アセチルオキシ)フェニル]−2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルエタノン(25g、0.092mol)を供給した。このRBFを密封し、モノマー溶液をNで20分間スパージした。触媒を添加する前に、上記反応溶液を油浴で40℃に加熱した。不活性雰囲気下でビス−(ペンタフルオロフェニル)ニッケル(0.55g、0.0011mol)を酢酸エチル(15.7g)に溶解させて、ニッケル触媒溶液を調製した。この触媒を環境温度で均一になるまで撹拌し、25Ml注射器に入れて反応フラスコに注入した。この反応混合物を40℃で16時間撹拌した。30重量%過酸化水素(5.5g)と氷酢酸(6g)との溶液を反応容器に添加し、これにより得られた二相溶液をさらに2時間撹拌した。この反応混合物を500mLの分液漏斗に移し、酢酸エチル(50mL)、アニソール(20mL)、2−メチルTHF(100mL)を添加した。上記二相系を2分間激しく撹拌した後、2つの相に分離させた。水相をデカントし、有機相を脱イオン水(3×100mL)で洗浄した。10M NaOH(30mL)及びメタノール(30mL)の水溶液を容器に添加し、溶液を10分間激しく撹拌した。溶液を2つの層に分離させ、水層を除去した。有機相を脱イオン水(3×100mL)で洗浄した。この有機相を濃HCl(30mL)で酸性化し、1000mLの脱イオン水のアリコートで、pH試験紙測定において溶液のpHが>6.5になるまで繰り返し洗浄した。有機相を過剰量のヘプタン(500mL)から沈降させ、濾過により単離し、50℃の真空下で18時間かけて乾燥させることにより、固形ポリマーを単離した。その結果、乾燥したオフホワイトの固体23g(収率92%)を得た。GPCで測定した分子量は、M=17,385;M=27,734;PDI=1.6であった。
下記の実施例3〜6は、本発明のコポリマーの調製に関する。本発明の範囲に属する他の各種のコポリマーも、同様にして、適切な出発物質を用いて調製することができる。
<実施例3〜6>
NBCHC(O)PhOH/HFANBのコポリマー
NBCHC(O)PhOAcモノマーとHFANBモノマーとを様々な比率で組み合わせた調合物を用いた他は実施例2の手順を実質的に繰り返すことにより、実施例3〜7のコポリマーを形成した。実施例3〜7の各々で形成されたコポリマーを、メタノール性水酸化ナトリウム溶液を用いてそれぞれNBCHC(O)PhOHに加水分解した。各例で得られたコポリマーの特性をGPCで測定し、該コポリマー内におけるモノマー繰り返し単位のモル比をH NMRで分析した。実施例3〜7で用いられたモノマーの供給比、H NMR及びGPCの測定結果ならびにポリマーの収率を表1にまとめた。実施例3〜7で形成されたポリマーの各々は、0.26N TMAH溶液に可溶であった。
下記の実施例7〜9は、本発明のターポリマーの調製に関する。上記ターポリマーの調製は、完全にフッ素含有モノマーフリーで行われる。他の各種ターポリマー(又は他のコポリマー)も、本発明の範囲に属するモノマーを用いて同様にして調製することができる。
<実施例7〜9>
NBCHC(O)PhOH、NBCHCHCOH、NBTONのターポリマー
NBCHC(O)PhOAcモノマー、NBCHCHCOHモノマー及びNBTONモノマーを様々な比率で組み合わせた調合物を用いた他は実施例2の手順を実質的に繰り返すことにより、実施例7〜9のターポリマーを形成した。各実施例で形成されたターポリマーを、メタノール性水酸化ナトリウム溶液を用いてそれぞれNBCHC(O)PhOHに加水分解した。各例で得られたターポリマーの特性をGPCで測定し、該ターポリマー内におけるモノマー繰り返し単位のモル比をH NMRで分析した。実施例7〜9で用いられたモノマーの供給比、H NMR及びGPCの測定結果ならびにポリマーの収率を表2にまとめた。実施例7〜9で形成されたポリマーの各々は、0.26N TMAH溶液に可溶であった。
<比較例1>
NBPhOHとHFANBのコポリマー
この比較例1では、NBPhOAcモノマーとHFANBモノマーとを25:75のモル比で組み合わせた調合物を用いた他は、実施例2の手順を実質的に繰り返すことによりコポリマーを形成した。形成されたコポリマーを、メタノール水酸化ナトリウム溶液を用いてNBPhOHに加水分解した。コポリマーの特性をGPCで測定し、該コポリマー内のモノマー繰り返し単位のモル比をH NMRで分析したところ、NBPhOH/HFANB=22:78であった。GPCによると、M=24,381、M=43,917;PDI=1.8であった。コポリマーの収率は94%であった。
<比較例2>
NBPhOHとNBCHCHCOHのコポリマー
この比較例2では、NBPhOAcモノマーとNBCHCHCOHモノマーとを75:25のモル比で組み合わせた調合物を用いた他は、実施例2の手順を実質的に繰り返すことによりコポリマーを形成した。形成されたコポリマーを、メタノール水酸化ナトリウム溶液を用いてNBPhOHに加水分解した。コポリマーの特性をGPCで測定し、該コポリマー内のモノマーの繰り返し単位のモル比をH NMRで分析したところ、NBPhOH/NBCHCHCOH=73:27であった。GPCによると、M=6,369、M=33,546;PDI=5.3であった。コポリマーの収率は81%であった。
<実施例10〜14>
実施例2〜6のポリマーの感光性組成物
実施例2〜6のポリマーを、下記のようにして、本発明に係る各種の感光性組成物/製造物に調製した。
実施例2のポリマーの40重量%乳酸エチル溶液を、所望によりTrisP−3M6C−2−201と共に、適切な大きさの褐色HDPEボトルで混合した。この混合物を18時間圧延(roll)して均一な溶液を調製した。孔径1.0μmのナイロンディスクフィルタにより圧力35psiの条件下で粒子状のコンタミを濾別した。濾過したポリマー調製物を低粒子褐色HDPEボトルに収集して5℃で保管した。表3は、実施例10〜14の感光性組成物の形成に用いたポリマーの実施例のリストである。
<実施例15〜21>
実施例7〜9のターポリマーの感光性組成物
実施例7〜9のターポリマー(NBCHC(O)PhOH/NBCHCHCOOH/NBTON)を、下記のようにして、本発明に係る各種の感光性組成物/調製物に調製した。
実施例8〜10のターポリマーの40重量%乳酸エチル溶液を、所望によりTrisP−3M6C−2(5)−201、TrisP−3M6C−2(4)−201、Denacol EX321L、PEODGE、Heloxy 84、Si−75、Naugard 445、KBM−403Eと共に、適切な大きさの褐色HDPEボトルで混合した。混合物を18時間圧延して均一な溶液を生成した。孔径1.0μmのナイロンディスクフィルタにより圧力35psiの条件下で粒子状のコンタミを濾別した。濾過したポリマー調製物を低粒子褐色HDPEボトルに収集して5℃で保管した。表4は、実施例15〜21の感光性組成物の形成に用いた各種成分のリストである。
<比較例3及び4>
比較例1及び2の感光性組成物
比較例1のコポリマー(NBPhOH/HFANB)及び比較例2のコポリマー(NBPhOH/NBCHCHCOH)を、下記のようにして、本発明に係る各種の感光性組成物/調製物に調製した。比較例1及び2のポリマーの40重量%乳酸エチル溶液を、所望によりTrisP−3M6C−2−201と共に、適切な大きさの褐色HDPEボトルで混合した。混合物を18時間圧延して均一な溶液を生成した。孔径1.0μmのナイロンディスクフィルタにより圧力35psiの条件下で粒子状のコンタミを濾別した。濾過したポリマー調製物を低粒子褐色HDPEボトルに収集し、5℃で保管した。
<実施例22>
スピンコーティング工程
実施例10〜21及び比較例3〜4に記載の手順で作製した感光性組成物を、下記のスピンプロトコルのうちの1つを用いて、適切な基板にスピンコーティングした。
実施例10〜21及び比較例3〜4の組成物を、使用前に環境温度に慣らした。直径125mmのシリコンウェーハ(ウェーハの厚さ:725μm)に、実施例10〜14及び比較例3〜4の感光性組成物を、CEE−200 CBスピンコーター(Brewer Scientific社)を用いて500rpmで10秒間、次いで1200rpmで30秒間のスピンコーティングを行うことにより塗布した。次いで、上記基板を100℃のホットプレートに2分間載置して残存溶媒を除去(塗布後ベーキング、PAB)することにより、厚さ11.1μmの膜を得た。露光前の膜厚を、DekTak 150触針式粗面計を用いて、接触式粗度測定法で測定した。
<実施例23>
露光及び水性塩基現像
I線(365nm)バンドパスフィルタを備えたAB−M接触式マスクアライナを用いて、マスキング要素を通じてポリマー膜にイメージ様露光を実施した。露光エネルギーの範囲は0〜976mJ/cmであった。これによる潜像を、0.26N TMAH溶液(CD−26)を用いて、5秒間の噴霧と70秒間の含浸のサイクルからなるパドル現像法により現像した。ウェーハ及びパターン膜に脱イオン水を5秒間噴霧することにより残存する現像剤溶媒を洗浄除去した後、3000rpmで15秒間回転させて乾燥した。次いで、膜をOptiphot−88顕微鏡(ニコン社)で評価して、残留物のない10μmの分離トレンチ開口を開口させるために必要な閾値エネルギー(Eth)を決定した。
図1A〜1Dは、実施例10〜14の感光性組成物から得たライン/スペースパターン画像の代表例を示している。図1A〜1Dから明らかなように、本発明の感光性組成物によると、高解像度の優れたパターンを得ることができる。コポリマーのモノマー比も膜の品質に影響を及ぼす。実施例3〜6のコポリマーにおいて、HFANBモノマーの含有量が10モル%(実施例3)から75モル%(実施例6)に増加すると、膜を10μmの厚さで塗布した際に亀裂が生じ始めた。また、図1Aからわかるように、ホモポリマー、すなわち実施例2のNBCHC(O)PhOHホモポリマーは、より機械的に堅固な膜を提供する。
<実施例24>
暗部損失率(DFL)の測定
0.26N TMAHで現像して乾燥した後の膜厚を、Dektak 150を用いて測定した。次いで、暗部損失を膜厚の変化率として以下の式により計算した。
ここで、PABは、実施例22に記載した塗布後ベーキングを意味する。測定結果を表5にまとめた。
比較例3及び4も同様にして測定した。比較例3のコポリマー(NBPhOH及びHFANB(25/75))を厚さ100mmのSiOウェーハにコーティングした。PAB後の膜厚は8.2μmであった。パターンマスクと勾配密度フィルタを通じて膜にイメージ様露光を実施した。最大露光エネルギー量は1000mJ/cmであった。次いで、潜像を0.26N TMAH現像剤で300秒間現像した。この時点で潜像は現像されなかったが、図2Bに示すように多くの箇所で膜の亀裂が観測された。
図2B及び2Cは、それぞれ実施例3及び4の組成物2種において得られたライン/スペースパターンの光学顕微鏡写真であり、実施例14の組成物(NBCHC(O)PhOH:HFANBのコポリマー、モル比25:75)において得られたライン/スペースパターンと対比されるものである。図2Aは、732mJ/cmのEthで50秒間現像した結果であり、明らかに良好なパターンを示している。一方、図2Bは、300秒を超える現像時間及び1000mJ/cmのEthを必要とし、図2Cは、30秒の現像時間と488mJ/cmのEthを必要とした。本発明においてモノマーの繰り返し単位にカルボニル−C(O)−官能基が存在することにより上記の改良がもたらされたことは明らかである。
比較例3及び4の結果を表6に示した。
最後に、実施例15〜21の組成物を同様の方式で測定した。結果を表7に示した。
図3A〜3Eは、それぞれ実施例15〜19の組成物において得られたライン/スペースパターンの光学顕微鏡写真を示している。図4B及び4Cは、実施例20及び21の組成物において得られたライン/スペースパターンの光学顕微鏡写真である。これらは、実施例17の組成物において得られたライン/スペースパターン(図4A)と対比されるものである。
本発明を上記実施例を挙げて説明したが、本発明は実施例に限定されるものではなく、本明細書で上述した一般的な領域を総体的に包括している。本発明の趣旨から逸脱しない限り、各種様々な改良案及び実施形態を製作することも可能である。
〔1〕
式(IA)で表され、式(I)のモノマーに由来する繰り返し単位を含み、
ここで、
は、別の繰り返し単位と結合する位置を表し、
mは0、1又は2の整数であり、
、R 、R 、R の少なくとも1つは式(A)の基であり、
−R−CO−Ar−(Y) (A)
(上記式において、
Rは、置換又は未置換の(C −C )アルキレン、置換又は未置換の(C −C )シクロアルキレン、置換又は未置換の(C −C )アルキレンAr、及びArからなる群より選択された2価ラジカルであり、
Arは、置換又は未置換のフェニレン、置換又は未置換のビフェニレン及び置換又は未置換のナフタレンからなる群より選択された2価ラジカルであり、
Yは、ヒドロキシ又は(C −C )アシルオキシであり、
nは、1〜9の整数である。)
残りのR 、R 、R 、R は、独立して、水素、直鎖又は分岐鎖(C −C 16 )アルキル、ヒドロキシ(C −C 12 )アルキル、パーフルオロ(C −C 12 )アルキル、(C −C 12 )シクロアルキル、(C −C 12 )ビシクロアルキル、(C −C 14 )トリシクロアルキル、(C −C 10 )アリール、(C −C 10 )アリール(C −C )アルキル、パーフルオロ(C −C 10 )アリール、パーフルオロ(C −C 10 )アリール(C −C )アルキル、(C −C 10 )ヘテロアリール、(C −C 10 )ヘテロアリール(C −C )アルキル、ヒドロキシ、(C −C 12 )アルコキシ、(C −C 12 )シクロアルコキシ、(C −C 12 )ビシクロアルコキシ、(C −C 14 )トリシクロアルコキシ、−(CH −(O−(CH −O−(C −C )アルキル(ここで、a、b、cは、1〜4の整数である。)、(C −C 10 )アリールオキシ(C −C )アルキル、(C −C 10 )ヘテロアリールオキシ(C −C )アルキル、(C −C 10 )アリールオキシ、(C −C 10 )ヘテロアリールオキシ、(C −C )アシルオキシ及びハロゲンを表す、ポリマー。
〔2〕
上記式(A)の基は、
からなる群より選択され、
ここで、
dは、1〜6整数であり、
eは、1〜5整数であり、
fは、1〜9の整数であり、
gは、1〜7整数であり、
Xは、水素、直鎖又は分岐鎖(C −C )アルキル、ヒドロキシ(C −C )アルキル及びパーフルオロ(C −C )アルキルから選択され、
Yは、ヒドロキシ又はアセトキシである、上記〔1〕に記載のポリマー。
〔3〕
互いに異なりそれぞれ式(IIA)で表される1つ以上の繰り返し単位をさらに含み、前記繰り返し単位は対応する式(II)のモノマーに由来し、
ここで、
は、別の繰り返し単位と結合する位置を表し、
pは0、1又は2の整数であり、
、R 、R 、R は、独立して、水素、直鎖又は分岐鎖(C −C 16 )アルキル、ヒドロキシ(C −C 12 )アルキル、パーフルオロ(C −C 12 )アルキル、ヒドロキシパーフルオロ(C −C )アルキル(C −C )アルキル、(C −C 12 )シクロアルキル、(C −C 12 )ビシクロアルキル、(C −C 14 )トリシクロアルキル、(C −C 10 )アリール、(C −C 10 )アリール(C −C )アルキル、パーフルオロ(C −C 10 )アリール、パーフルオロ(C −C 10 )アリール(C −C )アルキル、(C −C 10 )ヘテロアリール、(C −C 10 )ヘテロアリール(C −C )アルキル、ヒドロキシ、(C −C 12 )アルコキシ、(C −C 12 )シクロアルコキシ、(C −C 12 )ビシクロアルコキシ、(C −C 14 )トリシクロアルコキシ、−(CH −(O−(CH −O−(C −C )アルキル(ここで、a、b、cは、1〜4の整数である。)、(C −C 10 )アリールオキシ(C −C )アルキル、(C −C 10 )ヘテロアリールオキシ(C −C )アルキル、(C −C 10 )アリールオキシ、(C −C 10 )ヘテロアリールオキシ、(C −C )アシルオキシ、ハロゲン、(C −C )アルキルCOOR (ここで、R は、水素又は(C −C 12 )アルキルである。)を表す、上記〔1〕に記載のポリマー。
〔4〕
pは0であり、
、R 、R 、R は、独立して、水素、直鎖又は分岐鎖(C −C 12 )アルキル、ヒドロキシヘキサフルオロプロピルメチル、フェニル(C −C )アルキル、−(CH CO H、−(CH −(O−(CH −O−(C −C )アルキル(ここで、aは1又は2であり、bは2〜4であり、cは2又は3である。)を表す、上記〔3〕に記載のポリマー。
〔5〕
上記式(IA)の繰り返し単位は、
4−(2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセチル)フェニルアセテート(NBCH C(O)PhOAc);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCH C(O)PhOH);
4−(2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセチル)−2−メトキシフェニルアセテート;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)エタン−1−オン;
(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)フェニル)(4−ヒドロキシフェニル)メタノン
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)プロパン−1−オン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4’−ヒドロキシ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)エタン−1−オン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4’−ヒドロキシ−3’−メトキシ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)エタン−1−オン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(6−ヒドロキシナフタレン−2−イル)エタン−1−オン;及び、
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(6−ヒドロキシ−7−メトキシナフタレン−2−イル)エタン−1−オン
からなる群より選択されたモノマーに由来する、上記〔1〕に記載のポリマー。
〔6〕
上記式(IIA)の1つ以上の繰り返し単位は、
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);
4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オール(HFACH NB);
5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オール(HFACH CH NB);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸(NBCH CO H);
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCH CH CO H);
4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブタン酸(NBCH CH CH CO H);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)エチルアセテート(NBCH GlyOAc);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)エタノール(NBCH GlyOH);
5−((2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(NBTON);
1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−2,5,8,11−テトラオキサドデカン(NBTODD)
からなる群より選択されたモノマーに由来する、上記〔1〕に記載のポリマー。
〔7〕
前記ポリマーは、
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCH C(O)PhOH)と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)のコポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCH C(O)PhOH)と4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オール(HFACH NB)のコポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCH C(O)PhOH)と5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オール(HFACH CH NB)のコポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCH C(O)PhOH)と2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸(NBCH CO H)のコポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCH C(O)PhOH)と3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCH CH CO H)のコポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オンと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)のコポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オンと4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オール(HFACH NB)のコポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オンと5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オール(HFACH CH NB)のコポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オンと2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸(NBCH CO H)のコポリマー;及び、
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オンと3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCH CH CO H)のコポリマー
からなる群より選択されたコポリマーである、上記〔1〕に記載のポリマー。
〔8〕
前記ポリマーは、
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCH C(O)PhOH)、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)、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸(NBCH CO H)のターポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCH C(O)PhOH)、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オール(HFACH NB)、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸(NBCH CO H)のターポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCH C(O)PhOH)、5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オール(HFACH CH NB)、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸(NBCH CO H)のターポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCH C(O)PhOH)、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)、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCH CH CO H)のターポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCH CH CO H)、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)のターポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCH CH CO H)、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オール(HFACH NB)のターポリマー;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCH CH CO H)、5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オール(HFACH CH NB)のターポリマー;及び、
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCH C(O)PhOH)、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCH CH CO H)、5−((2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(NBTON)のターポリマー
からなる群より選択されたターポリマーである、上記〔1〕に記載のポリマー。
〔9〕
前記ポリマーは、
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCH C(O)PhOH)と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)のコポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、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)、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCH CH CO H)のターポリマー;及び、
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCH C(O)PhOH)、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCH CH CO H)、5−((2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(NBTON)のターポリマー
からからなる群より選択される、上記〔1〕に記載のポリマー。
〔10〕
ポリマーと、光活性化合物と、エポキシ樹脂と、溶媒と、を含む層形成ポリマー組成物であって、
前記ポリマーは、
式(IA)で表され、式(I)のモノマーに由来する繰り返し単位を含み、
ここで、
は、別の繰り返し単位と結合する位置を表し、
mは、0、1又は2の整数であり、
、R 、R 、R の少なくとも1つは式(A)の基であり、
−R−CO−Ar−(Y) (A)
(上記式において、
Rは、置換又は未置換の(C −C )アルキレン、置換又は未置換の(C −C )シクロアルキレン、置換又は未置換の(C −C )アルキレンAr、及びArからなる群より選択された2価ラジカルであり、
Arは、置換又は未置換のフェニレン、置換又は未置換のビフェニレン及び置換又は未置換のナフタレンからなる群より選択された2価ラジカルであり、
Yは、ヒドロキシ又は(C −C )アシルオキシであり、
nは、1〜9の整数である。)
残りのR 、R 、R 、R は、独立して、水素、直鎖又は分岐鎖(C −C 16 )アルキル、ヒドロキシ(C −C 12 )アルキル、パーフルオロ(C −C 12 )アルキル、(C −C 12 )シクロアルキル、(C −C 12 )ビシクロアルキル、(C −C 14 )トリシクロアルキル、(C −C 10 )アリール、(C −C 10 )アリール(C −C )アルキル、パーフルオロ(C −C 10 )アリール、パーフルオロ(C −C 10 )アリール(C −C )アルキル、(C −C 10 )ヘテロアリール、(C −C 10 )ヘテロアリール(C −C )アルキル、ヒドロキシ、(C −C 12 )アルコキシ、(C −C 12 )シクロアルコキシ、(C −C 12 )ビシクロアルコキシ、(C −C 14 )トリシクロアルコキシ、−(CH −(O−(CH −O−(C −C )アルキル(ここで、a、b、cは、1〜4の整数である。)、(C −C 10 )アリールオキシ(C −C )アルキル、(C −C 10 )ヘテロアリールオキシ(C −C )アルキル、(C −C 10 )アリールオキシ、(C −C 10 )ヘテロアリールオキシ、(C −C )アシルオキシ及びハロゲンを表す、層形成ポリマー組成物。
〔11〕
前記ポリマーは、互いに異なりそれぞれ式(IIA)で表される1つ以上の繰り返し単位をさらに含み、前記繰り返し単位は対応する式(II)のモノマーに由来し、
ここで、
は、別の繰り返し単位と結合する位置を表し、
oは、0、1又は2の整数であり、
、R 、R 、R は、独立して、水素、直鎖又は分岐鎖(C −C 16 )アルキル、ヒドロキシ(C −C 12 )アルキル、パーフルオロ(C −C 12 )アルキル、ヒドロキシパーフルオロ(C −C )アルキル(C −C )アルキル、(C −C 12 )シクロアルキル、(C −C 12 )ビシクロアルキル、(C −C 14 )トリシクロアルキル、(C −C 10 )アリール、(C −C 10 )アリール(C −C )アルキル、パーフルオロ(C −C 10 )アリール、パーフルオロ(C −C 10 )アリール(C −C )アルキル、(C −C 10 )ヘテロアリール、(C −C 10 )ヘテロアリール(C −C )アルキル、ヒドロキシ、(C −C 12 )アルコキシ、(C −C 12 )シクロアルコキシ、(C −C 12 )ビシクロアルコキシ、(C −C 14 )トリシクロアルコキシ、−(CH −(O−(CH −O−(C −C )アルキル(ここで、a、b、cは、1〜4の整数である。)、(C −C 10 )アリールオキシ(C −C )アルキル、(C −C 10 )ヘテロアリールオキシ(C −C )アルキル、(C −C 10 )アリールオキシ、(C −C 10 )ヘテロアリールオキシ、(C −C )アシルオキシ、ハロゲン、(C −C )アルキルCOOR (ここで、R は、水素又は(C −C 12 )アルキルである。)を表す、上記〔10〕に記載の組成物。
〔12〕
上記式(IA)又は式(IIA)の繰り返し単位は、
4−(2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセチル)フェニルアセテート(NBCH C(O)PhOAc);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン(NBCH C(O)PhOH);
4−(2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセチル)−2−メトキシフェニルアセテート;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)エタン−1−オン;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)プロパン−1−オン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4’−ヒドロキシ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)エタン−1−オン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4’−ヒドロキシ−3’−メトキシ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)エタン−1−オン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(6−ヒドロキシナフタレン−2−イル)エタン−1−オン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(6−ヒドロキシ−7−メトキシナフタレン−2−イル)エタン−1−オン;
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);
4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オール(HFACH NB);
5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オール(HFACH CH NB);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸(NBCH CO H);
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸(NBCH CH CO H);
4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブタン酸(NBCH CH CH CO H);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)エチルアセテート(NBCH GlyOAc);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)エタノール(NBCH GlyOH);
5−((2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(NBTON);及び、
1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−2,5,8,11−テトラオキサドデカン(NBTODD)
からなる群より選択されたモノマーに由来する、上記〔11〕に記載の組成物。
〔13〕
前記光活性化合物は、それぞれ構造式(IIIa)及び(IIIb)で表される1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル部分及び/又は1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニル部分:
又は、構造式(IIIc)で表されるスルホニルベンゾキノンジアジド基:
を含む、上記〔10〕に記載の組成物。
〔14〕
前記光活性化合物は、
であり、
ここで、少なくとも1つのQは、式(VIIa)又は(VIIb)
の基であり;
残りのQは水素である、上記〔13〕に記載の組成物。
〔15〕
前記エポキシ樹脂は、
ビスフェノールAエピクロロヒドリン系エポキシ樹脂;
ポリプロピレングリコールエピクロロヒドリン系エポキシ樹脂;
ビス(4−(オキシラン−2−イルメトキシ)フェニル)メタン;
p−tert−ブチルフェノールのグリシジルエーテル;
ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル(PEGDGE);
ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル(PPGDGE);及び、
これらを組み合わせた混合物
からなる群より選択される、上記〔10〕に記載の組成物。
〔16〕
前記溶媒は、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)、γ−ブチロラクトン(GBL)又はN−メチルピロリドン(NMP)である、上記〔10〕に記載の組成物。
〔17〕
前記組成物は、
接着促進剤;
酸化防止剤;
界面活性剤;
熱酸発生剤又は熱塩基発生剤;及び、
これらを組み合わせた混合物
からなる群より選択された1種以上の添加剤をさらに含む、上記〔10〕に記載の組成物。
〔18〕
(i)上記〔10〕に記載の層形成ポリマー組成物を基板に塗布してコーティング膜を形成すること、
(ii)所望のパターンのマスクを通じて前記コーティング膜を露光すること;
(iii)アルカリ性現像剤で現像することにより前記露光部を溶解及び除去して前記所望のパターンを取得すること、
(iv)取得した前記所望のパターンを加熱すること、
を包含する、硬化物形成プロセス。
〔19〕
上記〔10〕に記載の層形成ポリマー組成物を硬化させて得られる、硬化物。
〔20〕
上記〔19〕に記載の硬化物を含み、前記硬化物は1MHzで3.2以下の比誘電率を有する、光電子デバイス又はマイクロ電子デバイス。

Claims (22)

  1. 式(IA)で表され、式(I)のモノマーに由来する少なくとも一種の繰り返し単位
    ここで、
    は、別の繰り返し単位と結合する位置を表し、
    mは0、1又は2の整数であり、
    、R、R、Rの少なくとも1つは式(A)
    −R−CO−Ar−(Y) (A)
    (上記式において、
    Rは、置換又は未置換の(C−C)アルキレン、置換又は未置換の(C−C)シクロアルキレン、置換又は未置換の(C−C)アルキレンAr、及びArからなる群より選択された2価ラジカルであり、
    ここでArは、置換又は未置換のフェニレン、置換又は未置換のビフェニレン及び置換又は未置換のナフタレンからなる群より選択された2価ラジカルであり、
    Yは、ヒドロキシ又は(C−C)アシルオキシであり、
    nは、1〜9の整数である。)
    の基であり、
    残りのR、R、R、Rは、独立して、水素、直鎖又は分岐鎖(C−C16)アルキル、ヒドロキシ(C−C12)アルキル、パーフルオロ(C−C12)アルキル、(C−C12)シクロアルキル、(C−C12)ビシクロアルキル、(C−C14)トリシクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、パーフルオロ(C−C10)アリール、パーフルオロ(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C10)ヘテロアリール(C−C)アルキル、ヒドロキシ、(C−C12)アルコキシ、(C−C12)シクロアルコキシ、(C−C12)ビシクロアルコキシ、(C−C14)トリシクロアルコキシ、−(CH−(O−(CH−O−(C−C)アルキル(ここで、a、b、cは、1〜4の整数である。)、(C−C10)アリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)ヘテロアリールオキシ、(C−C)アシルオキシ及びハロゲンからなる群から選択される;及び
    式(IIA)で表され、それぞれ対応する式(II)のモノマーに由来する一種またはそれ以上の互いに異なる繰り返し単位;
    ここで、
    は、別の繰り返し単位と結合する位置を表し、
    pは0、1又は2の整数であり、
    、R 、R 、R は、独立して、水素、直鎖又は分岐鎖(C −C 16 )アルキル、ヒドロキシ(C −C 12 )アルキル、パーフルオロ(C −C 12 )アルキル、ヒドロキシパーフルオロ(C −C )アルキル(C −C )アルキル、(C −C 12 )シクロアルキル、(C −C 12 )ビシクロアルキル、(C −C 14 )トリシクロアルキル、(C −C 10 )アリール、(C −C 10 )アリール(C −C )アルキル、パーフルオロ(C −C 10 )アリール、パーフルオロ(C −C 10 )アリール(C −C )アルキル、(C −C 10 )ヘテロアリール、(C −C 10 )ヘテロアリール(C −C )アルキル、ヒドロキシ、(C −C 12 )アルコキシ、(C −C 12 )シクロアルコキシ、(C −C 12 )ビシクロアルコキシ、(C −C 14 )トリシクロアルコキシ、−(CH −(O−(CH −O−(C −C )アルキル(ここで、a、b、cは、1〜4の整数である。)、(C −C 10 )アリールオキシ(C −C )アルキル、(C −C 10 )ヘテロアリールオキシ(C −C )アルキル、(C −C 10 )アリールオキシ、(C −C 10 )ヘテロアリールオキシ、(C −C )アシルオキシ、ハロゲン、(C −C )アルキルCOOR (ここで、R は、水素又は(C −C 12 )アルキルである。)からなる群から選択される;
    からなる、ターポリマー。
  2. 上記式(A)の基は、
    からなる群より選択され、
    ここで、
    dは、1〜6整数であり、
    eは、1〜5整数であり、
    fは、1〜9の整数であり、
    gは、1〜7整数であり、
    Xは、水素、直鎖又は分岐鎖(C−C)アルキル、ヒドロキシ(C−C)アルキル及びパーフルオロ(C−C)アルキルから選択され、
    Yは、ヒドロキシ又はアセトキシである、請求項1に記載のターポリマー。
  3. は0又は1であり、
    、R、R、Rは、独立して、水素、直鎖又は分岐鎖(C−C16)アルキル、ヒドロキシパーフルオロ(C−C)アルキル(C−C)アルキル、(−C10)アリール(C−C)アルキル、パーフルオロ(C−C10)アリール、−(CH−(O−(CH−O−(C−C)アルキル(ここで、a、b、cは、1〜4の整数である。)、(C−C10)アリールオキシ(C−C)アルキル、(−C10)アリールオキシ、(−C)アシルオキシ、又は(C −C )アルキルCOOHを表す、請求項1または2に記載のターポリマー。
  4. pは0であり、
    、R、R、Rは、独立して、水素、直鎖又は分岐鎖(C−C12)アルキル、ヒドロキシヘキサフルオロプロピルメチル、フェニル(C−C)アルキル、−(CHCOH、又は−(CH−(O−(CH−O−(C−C)アルキル(ここで、aは1又は2であり、bは2〜4であり、cは2又は3である。)を表す、請求項3に記載のターポリマー。
  5. 上記式(IA)の繰り返し単位は、
    4−(2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセチル)フェニルアセテート;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン;
    4−(2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセチル)−2−メトキシフェニルアセテート;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)エタン−1−オン;
    (4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)フェニル)(4−ヒドロキシフェニル)メタノン
    3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン;
    3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)プロパン−1−オン;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4’−ヒドロキシ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)エタン−1−オン;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4’−ヒドロキシ−3’−メトキシ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)エタン−1−オン;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(6−ヒドロキシナフタレン−2−イル)エタン−1−オン;及び、
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(6−ヒドロキシ−7−メトキシナフタレン−2−イル)エタン−1−オン
    からなる群より選択されたモノマーに由来する、請求項1に記載のターポリマー。
  6. 上記式(IIA)の1つ以上の繰り返し単位は、
    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;
    4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オール;
    5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オール;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸;
    3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸;
    4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブタン酸;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)エチルアセテート;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)エタノール;
    5−((2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン;及び
    1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−2,5,8,11−テトラオキサドデカ
    らなる群より選択されたモノマーに由来する、請求項1に記載のターポリマー。
  7. 2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、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、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸のターポリマー;
    及び、
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸、5−((2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンのターポリマー
    からなる群より選択される、請求項1に記載のターポリマー。
  8. 2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸、5−((2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンのターポリマーである、請求項1に記載のターポリマー。
  9. 2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、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、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸のターポリマー;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オール、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸のターポリマー;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オール、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸のターポリマー;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、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、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸のターポリマー;
    3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸、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−オールのターポリマー;
    3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オールのターポリマー;
    3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸、5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オールのターポリマー;及び、
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸、5−((2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンのターポリマー
    からなる群より選択される、ポリマー。
  10. 前記ポリマーは、
    −(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、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、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸のターポリマー;及び、
    −(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸、5−((2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンのターポリマー
    からからなる群より選択される、請求項9に記載のポリマー。
  11. ターポリマーと、光活性化合物と、エポキシ樹脂と、溶媒と、を含む層形成ポリマー組成物であって、
    前記ターポリマーは、
    式(IA)で表され、式(I)のモノマーに由来する少なくとも一種の繰り返し単位;
    ここで、
    は、別の繰り返し単位と結合する位置を表し、
    mは、0、1又は2の整数であり、
    、R、R、Rの少なくとも1つは式(A)
    −R−CO−Ar−(Y) (A)
    (上記式において、
    Rは、置換又は未置換の(C−C)アルキレン、置換又は未置換の(C−C)シクロアルキレン、置換又は未置換の(C−C)アルキレンAr、及びArからなる群より選択された2価ラジカルであり、
    Arは、置換又は未置換のフェニレン、置換又は未置換のビフェニレン及び置換又は未置換のナフタレンからなる群より選択された2価ラジカルであり、
    Yは、ヒドロキシ又は(C−C)アシルオキシであり、
    nは、1〜9の整数である。)
    の基であり、
    残りのR、R、R、Rは、独立して、水素、直鎖又は分岐鎖(C−C16)アルキル、ヒドロキシ(C−C12)アルキル、パーフルオロ(C−C12)アルキル、(C−C12)シクロアルキル、(C−C12)ビシクロアルキル、(C−C14)トリシクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、パーフルオロ(C−C10)アリール、パーフルオロ(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C10)ヘテロアリール(C−C)アルキル、ヒドロキシ、(C−C12)アルコキシ、(C−C12)シクロアルコキシ、(C−C12)ビシクロアルコキシ、(C−C14)トリシクロアルコキシ、−(CH−(O−(CH−O−(C−C)アルキル(ここで、a、b、cは、1〜4の整数である。)、(C−C10)アリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)ヘテロアリールオキシ、(C−C)アシルオキシ及びハロゲンからなる群から選択される;及び、
    式(IIA)で表され、それぞれ対応する式(II)のモノマーに由来する一種またはそれ以上の互いに異なる繰り返し単位;
    ここで、
    は、別の繰り返し単位と結合する位置を表し、
    pは、0、1又は2の整数であり、
    、R 、R 、R は、独立して、水素、直鎖又は分岐鎖(C −C 16 )アルキル、ヒドロキシ(C −C 12 )アルキル、パーフルオロ(C −C 12 )アルキル、ヒドロキシパーフルオロ(C −C )アルキル(C −C )アルキル、(C −C 12 )シクロアルキル、(C −C 12 )ビシクロアルキル、(C −C 14 )トリシクロアルキル、(C −C 10 )アリール、(C −C 10 )アリール(C −C )アルキル、パーフルオロ(C −C 10 )アリール、パーフルオロ(C −C 10 )アリール(C −C )アルキル、(C −C 10 )ヘテロアリール、(C −C 10 )ヘテロアリール(C −C )アルキル、ヒドロキシ、(C −C 12 )アルコキシ、(C −C 12 )シクロアルコキシ、(C −C 12 )ビシクロアルコキシ、(C −C 14 )トリシクロアルコキシ、−(CH −(O−(CH −O−(C −C )アルキル(ここで、a、b、cは、1〜4の整数である。)、(C −C 10 )アリールオキシ(C −C )アルキル、(C −C 10 )ヘテロアリールオキシ(C −C )アルキル、(C −C 10 )アリールオキシ、(C −C 10 )ヘテロアリールオキシ、(C −C )アシルオキシ、ハロゲン、(C −C )アルキルCOOR (ここで、R は、水素又は(C −C 12 )アルキルである。)からなる群から選択される;
    からなる、層形成ポリマー組成物。
  12. 前記式(A)の基は、
    からなる群より選択され、
    ここで、
    dは、1〜6の整数であり、
    eは、1〜5の整数であり、
    fは、1〜9の整数であり、
    gは、1〜7の整数であり、
    Xは、水素、直鎖又は分岐鎖(C −C )アルキル、ヒドロキシ(C −C )アルキル及びパーフルオロ(C −C )アルキルからなる群から選択され、
    Yは、ヒドロキシ又はアセトキシである、請求項11に記載の層形成ポリマー組成物。
  13. 上記式(IA)又は式(IIA)の繰り返し単位は、
    4−(2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセチル)フェニルアセテート;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン;
    4−(2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセチル)−2−メトキシフェニルアセテート;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)エタン−1−オン;
    3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン;
    3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)プロパン−1−オン;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4’−ヒドロキシ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)エタン−1−オン;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4’−ヒドロキシ−3’−メトキシ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)エタン−1−オン;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(6−ヒドロキシナフタレン−2−イル)エタン−1−オン;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(6−ヒドロキシ−7−メトキシナフタレン−2−イル)エタン−1−オン;
    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;
    4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オール;
    5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オール;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸;
    3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸;
    4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブタン酸;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)エチルアセテート;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)エタノール;
    5−((2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン;及び、
    1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−2,5,8,11−テトラオキサドデカン;
    からなる群より選択されたモノマーに由来する、請求項12に記載の組成物。
  14. ポリマーと、光活性化合物と、エポキシ樹脂と、溶媒と、を含む層形成ポリマー組成物であって、
    前記ポリマーは、
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、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、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸のターポリマー;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オール、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸のターポリマー;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オール、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸のターポリマー;
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、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、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸のターポリマー;
    3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸、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−オールのターポリマー;
    3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ブタン−2−オールのターポリマー;
    3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸、5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン−2−オールのターポリマー;及び、
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1−オン、3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロパン酸、5−((2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンのターポリマー
    からなる群から選択される、層形成ポリマー組成物。
  15. 前記光活性化合物は、それぞれ構造式(IIIa)及び(IIIb)で表される1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル部分及び/又は1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニル部分:
    又は、構造式(IIIc)で表されるスルホニルベンゾキノンジアジド基:
    を含む、請求項11から14のいずれか一項に記載の組成物。
  16. 前記光活性化合物は、
    であり、
    ここで、少なくとも1つのQは、式(VIIa)又は(VIIb)
    の基であり;
    残りのQは水素である、請求項15に記載の組成物。
  17. 前記エポキシ樹脂は、
    ビスフェノールAエポキシ樹脂;
    ポリプロピレングリコールエポキシ樹脂;
    ビス(4−(オキシラン−2−イルメトキシ)フェニル)メタン;
    p−tert−ブチルフェノールのグリシジルエーテル;
    ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル;
    ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル;及び、
    これらを組み合わせた混合物
    からなる群より選択される、請求項11から16のいずれか一項に記載の組成物。
  18. 前記溶媒は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン又はN−メチルピロリドンである、請求項11から17のいずれか一項に記載の組成物。
  19. 前記組成物は、
    接着促進剤;
    酸化防止剤;
    界面活性剤;
    熱酸発生剤;
    塩基発生剤;及び、
    これらを組み合わせた混合物
    からなる群より選択された1種以上の添加剤をさらに含む、請求項11から18のいずれか一項に記載の組成物。
  20. (i)請求項11から19のいずれか一項に記載の層形成ポリマー組成物を基板に塗布してコーティング膜を形成すること、
    (ii)所望のパターンのマスクを通じて前記コーティング膜を露光すること;
    (iii)アルカリ性現像剤で現像することにより前記露光部を溶解及び除去して前記所望のパターンを取得すること、
    (iv)取得した前記所望のパターンを加熱すること、
    を包含する、硬化物形成プロセス。
  21. 請求項11から19のいずれか一項に記載の層形成ポリマー組成物を硬化させて得られる、硬化物。
  22. 光電子デバイス又はマイクロ電子デバイスであって、請求項21に記載の硬化物を含み、前記硬化物は1MHzで3.2以下の比誘電率を有する、デバイス。
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