JPH03141357A - 感光性両親媒性高分子化合物とその製法 - Google Patents

感光性両親媒性高分子化合物とその製法

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JPH03141357A
JPH03141357A JP28113589A JP28113589A JPH03141357A JP H03141357 A JPH03141357 A JP H03141357A JP 28113589 A JP28113589 A JP 28113589A JP 28113589 A JP28113589 A JP 28113589A JP H03141357 A JPH03141357 A JP H03141357A
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general formula
formula
group
carbon atoms
represented
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Application number
JP28113589A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Awaji
弘 淡路
Masakazu Kamikita
正和 上北
Satoshi Mizunuma
聡 水沼
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 兄馴匡」旧桁止U 本発明は、高分子化合物に関するものであり、さらに詳
しくは、ラングミュア・プロジェット法(以下LB法と
いう)で製膜できるように修飾されかつ、紫外線などの
光またはX線や電子線などの照射により分解する構造を
有する感光性両性高分子化合物およびその製造方法に関
する。
従米Ω肢止 すでに1930年代、炭素原子数16〜22くらいの脂
肪酸が水面上に単分子膜をつくり、それを基質上に累積
し得ることがラングミュアとプロジェットにより見出さ
れているか、この累積膜の応用について検討が行われは
じめたのは最近のことである。
これまでの研究の概要については、固定物理17(12
) 45 (1982) Th1n 5olid Fi
lms 6B No、1 (1980) 。
1bid、 99 No、 1.2.3 (1983)
 In5oluble monolayersat l
iquid−gas tnterfaces (Gル、
 Ga1ns+ Inter−science Pub
lishers、 New York、 1966)な
どにまとめられているが、従来の直鎖飽和脂肪酸のラン
グミュア・プロジェット膜(以下rLB膜」という)は
耐熱性、機械的強度に欠点があり実用的応用にはそのま
までは使えないという問題点がある。
これらを改善するものとして不飽和脂肪酸、例えばω−
トリコセン酸、ω−へブタデセン酸やα−オクタデシル
アクリル酸や脂肪酸の不飽和エステル、例えばステアリ
ン酸ビニル、オクタデシルアクリレートのほか、ジアセ
チレン誘導体などの重合膜が検討されているが、耐熱性
は十分とはいえないし、電気的にもすぐれたものとはい
えない。
ポリマーについてもポリ酸、ポリアルコール、エチルア
クリレート、ポリペプチドなど親水性基をもつ高分子に
製膜性のあるものがしられているが、特にラングミュア
・プロジェット膜用の材料として、修飾された高分子は
これまであまり検討されていない。
が” しようとする  占 本発明は、本来LB法では製膜が困難である高分子化合
物を修飾することにより同法による製膜を可能にするこ
とであり、耐熱性、耐薬品性、接着力などの機械的特性
の改善され、また紫外線などの光またはX線や電子線な
どの照射により分解する構造を含ませることによって非
常に容易にパターンを形成できる、−船釣には製膜が難
しい厚みの高分子薄膜を提供することである。
占を7 するための この発明は、少なくとも2個の炭素原子を有する少なく
とも2価の第1の有機基Aを含むジカルボン酸と、2の
位置にニトロ基を有し、かつ少なくとも6個の炭素を有
するベンゼノイド構造の第2の有機基Bを含むジオール
との反応によってできたポリエステルよりなり、該ポリ
エステルは置換基を含むこともある炭素数10〜30の
炭化水素含有基を少なくとも一つ含んでおり、かつ該ポ
リエステルの繰り返し単位の一部又は全部に、置換基を
含むこともあるオルトニトロベンジル基を含むポジ型怒
光性両親媒性高分子化合物とその製造方法である。
さらに詳しく説明すれば、本発明の高分子化合物は基本
骨格となる鎖状の繰り返し単位とじてから構成される重
合体または共重合体である。
まず、Aについて説明する。Aは少なくとも2個の炭素
原子を含有する、好ましくは5〜20個の炭素原子を含
有する少なくとも3価の基であり、脂肪族の基であって
もよく、環状脂肪族の基であってもよく、さらにはこれ
らの基が脂肪族、環状脂肪族あるいは芳香族(これらが
相互に組みあわさっていてもよい)の炭素数1〜30の
1価の基(これらの1価の基がハロゲン原子、ニトロ基
、アミノ基、シアノ基、メトキシ基などの基で置換され
ていてもよい)で置換された基であってもよく、あるい
は−o−、−coo−、−s−。
−C3S−−NHC3−−−C3〜などを含んだ基であ
ってもよい。しかし、Aが少なくとも6個の炭素原子を
有するベンゼノイド構造によ、って特徴付けられた基で
ある場合には、耐熱性、耐薬品性や機械的特性などの点
から好ましい。
本発明のベンゼノイド構造とは炭素環式化合物の構造に
関してキノイド構造と対比して用いられる術語で、普通
の芳香族化合物に含まれる炭素環と同じ形の構造をいう
(以下余白) p−キノイド構造   ベンゼノイド構造への価数は3
価または4価である。好ましu)Aの具体例を例示すれ
ば以下のとおりである。
〔4価の例〕 ここでRI3は、 O − 〔3価の例〕 (RI3は前記に同じ) への価数に応じた結合手、すなわち線状の繰り返し単位
を形成するための結合手と、線状の繰り返し単位に使わ
れる以外の結合手の位置については特に限定はないが、
八が4価であるときは4個の結合手の各2個が、また3
価であるときは3個の結合手の2個が、Aを構成する隣
接する2個の炭素原子に存在する場合には、該高分子化
合物を合成するのに有利であるため、特に好ましい。
このような好ましい4価または3価のAの具体例を以下
に例示するが、これに限定されるものではない。
(RI S は前記に同じ) 次にBについて説明する。Bは2の位置(結合手の隣)
にニトロ基を有するベンゼノイド構造の基であり、具体
例としては、 などが挙げられる。
次に、−i式(1)および(2)の繰返し単位を有する
高分子化合物がLB法で製膜可能にするための修飾につ
いて説明する。このよ・うな修飾は、一般式(1)およ
び(2)の繰返し単位中に、共有結合によって置換基を
有することもある炭素数10〜30、好ましくは炭素数
14〜22の炭化水素含有基(以下、疎水性付与基とい
う〕RXを少なくとも1個、好ましくは2個導入して疎
水性をrtえることによって達成される。
このような修飾を実現する方法には3つの方法が考えら
れる。
〔1〕一般式(1)〜(3)の線状の繰り返し単位中の
メチレン基にRXを置換する方法。
(2)A、Bに直接RXを置換する方法。
(3)A、Bの線状の繰り返し単位を作るのに使われる
以外のAの官能基を通してRXを置換する方法である。
もちろん〔1〕、〔2〕および〔3〕を併用しても差し
支えない。またRXが2個以上の時は同一でも異なって
もよい。
〔1〕、〔2〕および〔3〕について具体的に例示すれ
ば、(1)は、 のように線状の繰り返し単位中の水素原子の代わりにR
Xを置換する方法である。
〔2〕の方法はA、Bに直接RXを置換する方法で、 はその具体例である。
〔3〕の方法は、Aとして少なくとも3価の有機基を用
いる方法で、AとBを含む線状の繰り返し単位を作るの
に使われている以外のカルボキシル基を通って置換する
方法で、例えば が挙げられる。
次に疎水性付与基RXについて具体的に説明する。
RXは炭素数10〜30.好ましくは14〜22の炭化
水素含有基であるが、脂肪族、環状脂肪族。
芳香族、これらが相互に結合したもの、およびそれらの
置換体から選ばれた1価の基は好ましい具体的な例であ
り、列挙すれば (C113)   (CH2)、、−1CI(CHz)
  、l−3 ここでn=10〜30.好ましくは14〜22であり、
直鎖系脂肪族炭化水素基が特に好ましい例である。
これらに対する置換基としてはハロゲン原子。
ニトロ基、アミノ基、シアン基、メトキシ基、アセトキ
シ基等があるが必須ではない。しかしフッ素原子は水素
原子より疎水性を向上させるので場合により使われるこ
とが望ましい。
即ち、フッ素を含有させることによってアルキル鎖の長
さを短くできる。例えば−船釣には炭素数12以上が必
要であるが、C11F+?(CI□)に−においてに−
2で充分であり、炭素数10で製膜が可能なようにでき
る。
本発明のポジ型感光性化合物はその繰り返し単位の少な
くとも5%、好ましくは30%以上がその繰り返し単位
中に紫外線などの光または電子線やX線の照射により分
解する構造を有する基、具体的には置換基を含むことも
あるオルトニトロヘンシル基(以下ポジ型感光性基とい
う)を少なくとも一つ有している。オルトニトロベンジ
ル基の置換基を前記の疎水性44与基RXとすることに
よって、疎水性と分解性を共に有する基(以下疎水性ポ
ジ型感光性基という)とすることもできる。
これらのポジ型感光性基を導入する方法はAに少なくと
も一つのカルボキシル基を含む繰り返し単位を有する化
合物を選び、このカルボキシル基の水素原子をポジ型感
光性基で置換することによって得られる。
本発明の高分子化合物の分子量については特に限定はな
い。しかし分子量が低くても、LB法によって製膜は可
能であるが、良好な耐熱性、機械的強度、耐薬品性を得
ることはできない。また−方分子量が大きすぎると、粘
度が高すぎて製膜がうまくいかない。
従って、数平均分子量が2.(100〜3(10.(1
00程度のものが望ましい。さらに好ましくは10,(
100〜150.(100である。
本発明の感光性両親媒性高分子化合物の好ましい具体例
としては、一般式(1): %式%) で表されるポリエステルである感光性両親媒性高分子化
合物、および一般式(2): (式中、Aは少なくとも2個の炭素原子を含む4価の基
、Bは2の位置にニトロ基を存するベンゼノイド構造の
基であり、R3、R3、R3、R4R5、R6、R7お
よびR8は置換基を含むこともある炭素数1〜30の1
価の炭化水素基または水素原子であり、R3、RZ 、
R3、R4、R5R6、R7およびR8の少なくとも1
個は炭素数10〜30の前記の基であり、x、yは比率
を表(式において、A、B、R’ 、R3、R’ 、R
’およびR8は一般式(1)の定義と同じ基であり、R
’ 、R3、R’ 、R’およびR8のうち少なくとも
1個は炭素数10〜30の前記の基である)で表される
繰り返し単位を有するポリエステルである感光性両親媒
性高分子化合物、および一般式(3): (式において、Aが3価であること以外B、 Ra3、
R1、R1、R’  xおよびyは一般式(1)の定義
と同じであり、R3、R3、R4、R5およびR6の少
なくとも1個は炭素数10〜30の前記の基である)で
表される繰返し単位を有するポリエステルである怒光性
両親媒性高分子化合などが挙げられる。
一般式(1)、(2)、(3)で表される繰り返し単位
についてさらに具体的に説明する。A、Bについてはす
でに説明したとおりであり、Aがベンゼノイド構造を有
するものは耐熱性、耐薬品性の点から特に好ましい。
R3、R2、R3、R4またはR5、R6、R7R8は
少なくとも1個が前記の疎水性付与基であることが好ま
しいが、疎水性付与基はこの他に、Bに直接結合してい
てもよい。
さらER’ 、R”、R3、J”’またはR5、R6R
ff、Raの何れか一方の1組の何れもが水素原子であ
る場合には製造が容易であり、コスト的にも安価である
特に、一般式(1)で表される好ましい具体例としては
、例えば、 (以下余白) (式中、R1は前記の疎水性付与基RXである)が挙げ
られる。
さらに一般式(3)の好ましい具体例としては、例えば
、 (以下余白) (式中、R’ 、R”は前記の疎水性付与基RXであり
、x、yは前記と同じ)が挙げられる。
さらに一般式(2)の好ましい具体例としては、例えば
、 (以下余白) 一般式(1)で表される繰り返し単位を有する本発明の
感光両親媒性高分子化合物は、まず一般式(4): (式中、Aは前記と同じ)で表されるテトラカルボン酸
ジ無水物でR’OHおよびR”01((R1およびR2
は前記と同じ)反応させて得られる一般式(5): (式中、R’ は前記との疎水性付与y Rxである)
が挙げられる。
以下一般式(1)、(2)および(3)で表される繰り
返し単位を有する本発明の感光性両親媒性高分子化合物
の製造法について具体的に説明する。
(式中、A、R’ 、R”は前記と同じ)で表される化
合物を製造し、さらに上記の一般式(4)で表される化
合物に一般式(6): %式%) に作ったR’ 、R2の炭素数が1〜9のものあるいは
(4)を混合したものを第1の有機基R1を含むモノマ
ーとし、さらに一般(8):(式中、R5、Rh 、R
?3、R8は前記と同じ)で表されるオルトニトロベン
ジルアルコールを反応させて得られる一般式(7): (式中、B、R’ 、R’は前記と同じ)で表されるジ
オールを反応させるごとにより製造される。
一般式(4)で表される化合物の具体例としては、例え
ば C以下余白) (式中、R5、R6、R? 、R1は前記と同じ)で表
される化合物を製造し、両者の混合物を実質的に無水の
の極性有機溶媒中、−10°C以上50°C以下、好ま
しくはO〜40゛C程度でチオニルクロライド、五塩化
リン、ベンゼンスルホニルクロライドなどを用いて酸ハ
ライドにし、これと同様などが挙げられる。
(以下余白) (RI3 は前記に同じ) また、R’OHおよびR”0)1の具体例としては、C
HsOH,C)hclbOH,CH:+(CL)zOH
,CH:+(CHzhOtl。
CHi(CHz)sOH,CTo(C)lx)tOH,
CaI2(CHz)、OH。
CH3(CI□)++OH,CH+(CHz)+□OH
,CH:1(CH2)IsOH。
CHz(C)lx)+JH,ct+3(CHi2)I9
on、 C1h(CHz)troll。
CH3(CH2)z30H,CF+(CHz)+sOH
,H(CFt)!(CH2)+508゜H(CFz)4
(CHz)+JH,F(CFz)e(CHz)20f!
F(CFZ)e(CH2)408゜ 一般式(6): で表されるオルトニトロベンジルアルコールにおけるR
’ 、Rh、R’ 、R@の具体例としては、例えば、 H,CHi−、CH3C)!2−。
CH3(CH2)Z−CHx(CHz)*−、CHx(
CI(z)s−、CHs(Cth)t−。
Cfb(CHz)*−9CL(CHt)z−1CI+(
CHz)+i−,CL(CL)+5−1CHz(CHz
)+t−,CH3(CHz)+w−,CHx(CHt:
h+−、C)Is(CHz)z+−。
CFa(CHz)+s−,H(Ch)z(Ctl□) 
+5−+H(Ch)n(CHz)1t−、F(CFz)
s(C!(z)z−。
F(CF2)ll(CH2)4− 一1式(8)で表されるジオールの具体例としては、 NO□ などが挙げられ、 R3、R4の具体例としては、例えば H,CHs−、CHzCHx−。
CHz(CHz)t−CH3(CHt)s−、CL(C
)lx)s−+ CHs(CH!h−。
CHs(CJ)*−1CHi(CHt)z−1CHs(
CHz)+5−9CHt(CHz)+51C1(s(C
Ht)+y−,CHs(CHz)+w−,CHz(CH
t)t+−9CHs(CHt)ts−9CFs(C[h
)+s−,tl(CFz)z(CHx)+s−。
H(CPz)4(CHz)+5−1F(Ch)s(CI
□)2〜。
F (Ch) s (CHz) 4− 一般式(4)で表されるテトラカルボン酸ジ無水物とR
’OHおよびR20Hとから一般式(5)で表される化
合物を製造する際の反応条件および一般式(4)で表さ
れる化合物と一般式(6)で表されるオルトニトロベン
ジルアルコールとから一般式(7)で表される化合物を
製造する際の反応条件などにはとくに限定はなく、例え
ば約1(10°Cで窒素気流下、撹拌を数時間続けるこ
とによっても得られるし、ヘキサメチルホスホルアミド
のような溶剤中、室温で約4日間撹拌を続けるというよ
うな一般的な条件が採用され得る。
前記反応を約1(10°C1窒素気流下で撹拌しながら
3時間加熱することによって行い、冷却後へキサメチル
ホスホルアミドに溶解し、引き続き行わしめる酸ハライ
ド化を行うのが反応時間の短縮化、すなわち生産性の向
上などの点から好ましい。
前記酸ハライド化を行う際の極性溶媒の具体例としては
、たとえばヘキサメチルホスホルアミド、N、N−ジメ
チルアセトアミド、N、N−ジメチルホルムアミドなど
があげられ、これらの溶媒を実質的に無水の状態、すな
わち酸ハライド化の際に用いるチオニルクロライド、五
塩化リン、ベンゼンスルホニルクロライドなどが分解せ
ず、定量的に近い状態で酸ハライド化反応が行わしめら
れる。
酸ハラ′イド化の際の温度が、−10°C未満になると
、長鎖アルキル基の影響による凍結固化のため反応が不
拘・−系となるため好ましくないが、それ以上であれば
酸ハライドの沸点程度の温度まで特に限定されることな
く用いることができることが明らかになった。通常は0
〜40°C程度が好ましい。
このようにして製造された酸ハライドと同様に作ったR
1の炭素数が1〜9のものあるいは一般式(4)の混合
物にさらに一般式(6)で表されるジオールが反応せし
められ、本発明の一般式(1)で表される繰返し単位を
有する両親媒性高分子化合物が製造される。
この際、使用される酸ハライドは、製造されたのち、そ
のまま用いるのが作業性などの面で好ましい。
前記酸ハライドと一般式(8)のジオールを反応させる
場合、酸ハライドに一般式(8)で表されるジオールを
添加しても、またその逆に一般式(8)で表されるジオ
ールに酸ハライドを添加してもよいが、それらの化合物
に存在するR1 、RlRff、R4などにより、反応
物および生成物のいずれも凍結固化する傾向があるなど
するために、N−メチル−2−ピロリドン、N、N−ジ
メチルアセトアミド、N、N−ジメチルホルムアミドな
どの溶媒を用いるのが一般的であり、反応温度としては
−10°C〜+20°C4好ましくは0〜+10°Cで
ある。反応温度が一10°C未満になると凍結固化によ
り反応が不均一系となり、+20°Cをこえると望まし
くない反応がおこりやすくなると考えられ、いずれも好
ましくない。しかし、反応を完結させ、完結まで均−系
の反応を行うには添加後20°C以上の温度で引続いて
反応を行うことが好ましいことが明らかになった。
また、場合によっては上記に説明された一般的な反応温
度以外を使用することが望ましい場合がある。
前記酸ハライドと一般式(8)で表されるジオールとの
反応比は、得られる本発明の感光性両親媒性高分子化合
物の分子量などを所望の値にするために適宜選択すれば
よいが、通常フィルム用のポリマーを作成する際には高
分子量のものをえるために化学¥論の精製したモノマー
と精製した溶剤とを用いる。
しかしながら本発明の感光性両親媒性高分子化合物のよ
うに基板に累積する除には必ずしも高分子量のものでな
くても十分な特性を発揮できることがわかっており、モ
ル比は化学46からずれていてもよい。110.8〜1
/1゜2程度でも問題ないことが明らかになった。
つぎに、一般式(2)で表される繰り返し単位を有する
本発明の感光性両親媒性高分子化合物は、前記の一般式
(1)で表される繰り返し単位を有する本発明の両親媒
性高分子化合物は、一般式(4)で表されるテトラカル
ボン酸ジ無水物にR’0H(R’ は前記と同じ) と
一般式(6):(式中、R?、R8は前記と同じ)で表
されるオルトニトロベンジルアルコールとの等モルの混
合物を反応させて得られる一般式(9):(式中、R3
、R? 、R11は前記と同じ)で表わされる化合物を
製造し、これを一般式(5)およびけ(7)で表わされ
る化合物と同様にして酸ハライドにし、これと−・紋穴
(8)で表わされるジオールを反応させることにより製
造される。
つぎに、一般式(3)で表される繰り返し単位を有する
本発明の感光性両親媒性高分子化合物は、前記の一般式
(1)で表される繰り返し単位を有するポリエステルの
製造法における一般式(4)で表されるテトラカルボン
酸二無水物の代わりに、一般式(10): (式中、Aは前記と同じ)で表されるトリカルボン酸無
水物を用いることによって得られる。すなわち、一般式
(lO)で表されるトリカルボン酸無水物にR’OH(
R’ は前記と同じ)を反応させると、一般式(5)で
表される化合物の代わりに一般式(11): %式% (式中、Aは前記と同じ)で表される化合物が得られる
。さらに上記トリカルボン酸無水物に一般式(6): (式中、R8、R6は前記と同じ)で表されるオルトニ
トロベンジルアルコールを反応させると、一般式(2)
: (式中、A、、RS、R6は前記と同じ)で表される化
合物が得られる。これらの化合物を一般式(5)および
(7)で表される化合物と同様にして酸ハライドにし、
これと一般式(8)で表されるジオールを反応させるこ
とにより一般式(3)で表される繰り返し単位を葡する
本発明の高分子化合物が得られる。
これらの一般式(2)および(3)で表される繰り返し
単位を有するポリエステルの製造法における反応条件な
どは、前記の−IlfQ式(1)で表される繰り返し単
位を有するポリエステルの製造法の場合と同様である。
一般式(10)で表される化合物の具体例としては、 (RI3 は前記に同じ) などが挙げられる。
(以下余白) このようにしてつくられた本発明の感光性高分子化合物
は一般にN、N−ジメチルアセトアミド、N、N−ジメ
チルホルムアミド、N、N−ジエチルホルムアミド、ヘ
キサメチルホスホルアミドなどの有機極性溶剤に易溶、
上記有機極性溶剤とクロロホルムなどの通常の有機溶剤
なとの混合溶剤に溶、通常の有機溶剤、例えばヘンゼン
、エーテル、クロロホルム、アセトン、メタノールなど
に難溶〜不溶である。
また赤外線スペクトル分析でエステル、ニトロ基および
長鎖アルキル基の特徴的な吸収が存在する。
次に本発明に用いるLB膜の製法について説明する。
LB膜の製法としては、膜を形成する物質を水面上に展
開し、水面上に展開された物質を一定の表面圧で圧縮し
て単分子膜を形成し、その膜を横切って基板を上下し膜
を基板上に移しとる垂直浸漬法のほか、水平付着法2回
転円筒法などの方法(新実験化学講座第18巻、界面と
コロイド、498〜508頁)などがあげられ、通常行
われている方法であれば特に限定されることな(使用す
ることができる。
ラングミュア・プロジェット法は配向した、しかも厚み
を数十人単位で制御できる方法で2(100Å以下さら
には1(100Å以下、数百人、数十人の薄膜を形成す
るのにすぐれた方法であり、本発明の基板上の薄膜もこ
の特徴をもつ。しがし1o、ooo人またはそれ以上の
厚みの膜もこの方法で製膜し得る。
LB法で膜を形成させる場合、一般にLB膜を形成させ
る物質を水面上に展開する際に、水には解けないで気相
中に蒸発してしまうベンゼン、クロロホルムなどの溶媒
が使用されるが、本発明の感光性両親媒性高分子化合物
の場合には、溶解度をあげるために有機極性溶媒を併用
することが望ましい。このような有機極性溶媒としては
、たとえばN、N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジ
メチルアセトアミド、N、N−ジエチルホルムアミド、
N、N−ジエチルアセトアミド、N、N−ジメチルメト
キシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル
−2−ピロリドン、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキ
サメチルホスホルアミド、テトラメチレンスルホン、ジ
メチルテトラメチレンスルホンなどがあげられる。
ベンゼン、クロロホルムなどと有機極性溶媒とを併用す
る場合には、水面上へ展開するとベンゼン、クロロホル
ムなどは気相中に蒸発し、有機極性溶媒は大量の水に溶
解すると考えられる。
本発明の感光性両親媒性高分子化合物を水面上に展開す
る際に使用する溶液の濃度には特に限定はないが、通常
2〜5X10−’M程度が用いられ、良好な製膜性を得
るために金属イオンの添加やpH調整は必ずしも必要で
はなく、金属イオンの排除はエレクトロニクス分野等で
使う際に有利な点となると考えられる。
本発明の感光性両親媒性高分子化合物を用いたLB膜を
形成する基板には特に限定はなく、形成されたLB膜の
用途に応じて選択すればよい。
前記のごとき基板の具体例としては、ガラス、アルミナ
、石英などのような無機の基板のほか金属製やプラスチ
ック製の基板、さらにはSi+ GaAs。
ZnSのような■族、m−v族、n−vr族などの半導
体、PbTiOs、BaTiO3、LiNbO5、Li
TaO3のような強誘電体製の基板あるいは磁性体基板
などがあげられる。勿論、上記のような基板上の金属薄
膜が応用に適したようにパターン化されていてもよいし
、St、 GaAs、 ZnSのような半導体や、強誘
電体製の基板が前もって加工され、素子が形成されてい
るものでもよい。これらの基板は通常行われるような表
面処理を施して用いてもよいことは勿論のことである。
本発明の感光性両親媒性高分子化合物は一般に、ガラス
、石英、Sl、 SIO!などの表面には接着強度が弱
い傾向があり、シランカップリング剤、特にアミノ基や
エポキシ基とアルコキシ基を有するシランカップリング
剤(例えばυCCのA−11(10やA−187など)
で処理するか、アルミニウム金属を含むキレートで処理
し酸化アルミの層を形成させると製膜特性や接着強度が
改善され、本発明の好ましい実施態様である。勿論、当
業界で行われるように基板が高級脂肪酸の金属で数層処
理されてもよい。
また、本発明の感光性両親媒性高分子化合物を基板上に
累積する際に、公知のLB膜化合物との混合物を使用す
ると製膜性能が向上し、本発明の望ましい実施態様であ
る。
公知のLB膜化合物とは、先に引用された文献などにも
記載され、当業界で公知の化合物である。
特に炭素数が16から22(らいの炭化水素基と親水基
とからなる下式の化合物が好ましい。
CHg(CHz)、1−+ Z CHt=CHCCHz)fl−zZ、  CH=C−(
CHt)−−zZClli(CTo)ZCECC=C(
CHz)mZ。
CHz=CI−C−0(CHt)−Z CH。
CHz  =  C−C−0(C1h) −Z 。
等でn=16〜22.  J2+m=n−5Z−”OH
,NO3、NHR1、  NR’R1、  C0OH,
C0N)12゜C0NHR1、 C0NR″R1、 C
0OR′(R’は低級脂肪族炭化水素である。) これらから選ばれた少なくとも1つの化合物と高分子化
合物との混合比率については特に限定はない。
また、本発明では次のような増感剤およびその長鎖炭化
水素置換体を用いることも好ましい。好ましい増感剤と
しては、アントラキノン、ベンゾキノン、ナフトキノン
、ベンゾアントラキノン、ベンゾフェノン等、当業界で
公知の増感剤があるが、LB膜に好ましいように修飾さ
れた長鎖炭化水素置換体が挙げられる。
本発明の感光性両親媒性高分子化合物を用いるとLB法
で基板に欠陥の少ない薄膜を形成することができるが、
このLB膜は通常の微細加工技術でパターン化できる。
すなわちLB膜にフォトマスクを介して紫外線、可視光
線、電子線、X線などを照射し露光部を現像液で溶解除
去することによってレリーフ・パターンを得ることがで
きる。
前記に具体的に説明した本発明の感光性両親媒性高分子
化合物は、紫外線等の照射により主鎖が切断されカルボ
ン酸が生成するとともに分子量が低下する。
(以下余白) 照射によって本発明の高分子化合物が分解して生成する
カルボン酸がアルカリ水溶液に可溶であるので、アルカ
リ水溶液を主体とした溶液を現像液として使うことでポ
ジ型のレリーフパターンが得られる。
現像によって形成したレリーフ・パターンを洗浄し現像
溶媒を除去する液としては現像液と混和性の良い水、メ
タノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ベン
ゼン、トルエン、キシレンなどが好ましい。
本発明の感光性両親媒性高分子化合物は耐熱性、耐薬品
性にすぐれ、機械的特性も良好で、その上1(10(1
0Å以下という非常に薄い膜であり、望む・なら10〜
1(100人にもし得る。それゆえ、ICやLSIなど
の絶縁膜のみならず、キャパシター、MIS、MIMな
どの構造をもつ種々の電気電子素子中の絶縁層などとし
てエレクトロニクス分野に使用することができ、電界効
果トランジスタ、光電変換素子、受光素子、発光素子、
光検出素子、熱電子トランジスタなどに使用し得る。
JJ(ジョセフソン ジャンクション)への応用も考え
られる。そのほかウニイブガイド用タラッド材、光学回
路成分などとしても利用可能であり、保護用などを含め
たコーティング材料としても好適に使用し得る。またエ
ネルギー変換や物質分離などの分野にも使用し得る。
特に重要な本発明から得られるパターン化された感光性
両親媒性高分子化合物の薄膜の用途はレジストであり、
超薄膜であり、耐熱性、耐薬品性の特徴を生かしてサブ
ミクロン、クォーターミクロンのような極微細加工用の
ドライエツチング可能なレジストとして使い得る。
次に本発明の高分子化合物の製法を実施例に基づき説明
する。
実施例1 ピロメト・ト ジステアリルエスー のAピロメリット
酸二無水物10.91gとステアリルアルコール27.
05 gを150 ’Cで3時間反応させ、生成物を2
(10mのエタノールで再結晶して融点133〜137
℃のピロメリット酸ジステアリルエステルを得た。これ
はIR、プロトンNMRで同定された。
ビロメリ ト ジー〇−ニトロベンジルエステルビロメ
リット酸ジ無水物10.91gとO−ニトロベンジルア
ルコール15.3 gを120°Cで3時間反応させ、
生成物を再結晶してピロメリット酸’;−o−ニトロベ
ンジルエステルを合成した。構造はI R,’I(NM
I?、元素分析により決定した。
ピロメリット酸ジステアリルエステル0.76 gとピ
ロメリット酸ジオルトニトロベンジルエステル0.52
g(モル比、1:1)を過剰量の塩化チオニル(約5d
)中で1時間還流下、加熱する。
次に、過剰の塩化チオニルを減圧下、溜去すると酸クロ
ライドが結晶として得られる。
これにN−メチル−2−ピロリドン15m1を加え溶解
させる。0°Cで2−ニトロ−p−キシレングリコール
0.366 gを15m1のN−メチル−2−ピロリド
ンに溶解したものを上記の酸クロライドに攪拌しながら
加える。室温で1時間、次いで50’Cで1時間反応を
続けた後、反応溶液を水に投入してポリマーを析出させ
る。ポリマーをして濾別して、水、エタノールの順に洗
浄した後、乾燥させると目的のポリエステルが淡黄緑色
粉末として0.23 g得られた。これはIR、プロト
ンNMRで同定された。
実施例2 実施例1の高分子化合物のLB膜としての製膜特性を評
価した。
20℃の再蒸留水上で表面圧−面積曲線を測定すると6
5人”/unitぐらいから表面圧が象、激に立ち上が
り、良好な凝縮膜を形成した。極限面積は48人”/u
nitで崩壊圧は約30 dyne / c+++であ
った。
次に20″Cの再蒸留水上、表面圧25 dyne /
 cm、累積速度IQm/winでLB法で親水性処理
をしたシリコン基板上に累積するとY型膜が得られた。
31層累積した前駆体累積膜に低圧水銀灯でマスクを通
して紫外線を照射した。
次いで2.3%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド
水溶液で現像を行いポジ型のパターンを得た。
主班夏沫果 本発明によるとLB法により製膜でき、しかも紫外線な
どの光または電子線やX線などの照射により分解可能な
ように修飾された感光性の両親媒性高分子化合物が水面
上で安定な膜を形成し、基板上に良好に累積できるよう
になる。累積膜を光分解させレリーフパターンを形成さ
せ耐熱性の極めて良好で、耐薬品性、機械的特性のよい
一般的には作成が難しい厚み、すなわち10,(100
Å以下、望むなら10〜1,(100人のパターン化し
た超薄膜を得ることができる。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも2個の炭素原子を有する少なくとも3
    価の第1の有機基Aを含むジカルボン酸と、2の位置に
    ニトロ基を有し、かつ少なくとも6個の炭素を有するベ
    ンゼノイド構造の第2の有機基Bを含むジオールとの反
    応によってできたポリエステルよりなり、該ポリエステ
    ルは置換基を含むこともある炭素数10〜30の炭化水
    素含有基を少なくとも一つ含んでおり、かつ該ポリエス
    テルの繰り返し単位の一部又は全部に、置換基を含むこ
    ともあるオルトニトロベンジル基を含む感光性両親媒性
    高分子化合物。
  2. (2)第1の有機基Aが少なくとも6個の炭素を有する
    ベンゼノイド構造の基である特許請求の範囲第1項記載
    の感光性両親媒性高分子化合物。
  3. (3)一般式(1): ▲数式、化学式、表等があります▼(1) (式中、Aは少なくとも2個の炭素原子を含む4価の基
    、Bは2の位置にニトロ基を有するベンゼノイド構造の
    基であり、R^1、R^2、R^3、R^4、R^5、
    R^6、R^7およびR^8は置換基を含むこともある
    炭素数1〜30の1価の炭化水素基または水素原子であ
    り、R^1、R^2、R^3、R^4、R^5、R^6
    、R^7およびR^8の少なくとも1個は炭素数10〜
    30の前記の基であり、x、yは比率を表し、x+y=
    1、0≦x<1、0<y≦1である)で表される繰り返
    し単位を有するポリエステルである感光性両親媒性高分
    子化合物。
  4. (4)一般式(1)においてR^1、R^2、R^3、
    R^4、R^5、R^6、R^7およびR^8が炭素数
    1〜22の炭化水素基でまたは水素原子であり、R^1
    、R^2、R^3、R^4、R^5、R^6、R^7お
    よびR^8の少なくとも1個は炭素数14〜22の前記
    の基である特許請求の範囲第3項記載の感光性両親媒性
    高分子化合物。
  5. (5)一般式(2): ▲数式、化学式、表等があります▼(2) (式において、A、B、R^1、R^3、R^4、R^
    7およびR^8は一般式(1)の定義と同じであり、R
    ^1、R^3、R^4、R^7およびR^8のうち少な
    くとも1個は炭素数10〜30の前記の基である)で表
    される繰り返し単位を有するポリエステルである感光性
    両親媒性高分子化合物。
  6. (6)一般式(2)においてR^1、R^3、R^4、
    R^7およびR^8が炭素数1〜22の1価の炭化水素
    基または水素原子であり、R^1、R^3、R^4、R
    ^7およびR^8の少なくとも1個は炭素数14〜22
    の前記の基である特許請求の範囲第5項記載の感光性両
    親媒性高分子化合物。
  7. (7)一般式(3): ▲数式、化学式、表等があります▼(3) (式において、Aが3価であること以外B、R^1、R
    ^3、R^4、R^5、R^6、xおよびyは一般式(
    1)の定義と同じであり、R^1、R^3、R^4、R
    ^5、およびR^6の少なくとも1個は炭素数16〜2
    2の前記の基である)で表される繰返し単位を有するポ
    リエステルである感光性両親媒性高分子化合物。
  8. (8)一般式(3)においてR^1、R^3およびR^
    4が炭素数1〜22の1価の炭化水素基または水素原子
    であり、R^1、R^3、R^4、R^5およびR^6
    の少なくとも1個は炭素数14〜22の前記の基である
    特許請求の範囲第7項記載の感光性両親媒性高分子化合
    物。
  9. (9)少なくとも2個の炭素原子を有する少なくとも2
    価の第1の有機基Aを含むジカルボン酸と、2の位置に
    ニトロ基を有し、かつ少なくとも6個の炭素を有するベ
    ンゼノイド構造の第2の有機基Bを含むジオールとの2
    種のモノマーの組み合わせにおいて、少なくとも一方が
    置換基を含むこともある炭素数10〜30の炭化水素含
    有基を少なくとも一つ含んでおり、かつ第1の有機基A
    の一部又は全部に、置換基を含むこともあるオルトニト
    ロベンジル基を含むモノマーを使用し、該第1の有機基
    Aを含むモノマーと第2の有機基Bを含むモノマーを縮
    重合させることを特徴とする感光性両親媒性高分子化合
    物の製造法。
  10. (10)一般式(4): ▲数式、化学式、表等があります▼(4) (式中、Aは少なくとも2個の炭素原子を含有する4価
    の基である)で表されるテトラカルボン酸二無水物でR
    ^1OHおよびR^2OH(式中、R^1およびR^2
    は一般式(1)の定義と同じ、ただし水素原子を除く)
    で表されるアルコール反応させて得られる一般式(5)
    : ▲数式、化学式、表等があります▼(5) (式中、A、R^1およびR^2は前記と同じ)で表さ
    れる化合物と、一般式(4)で表されるテトラカルボン
    酸二無水物に一般式(6): ▲数式、化学式、表等があります▼(6) (式中、R^5、R^6、R^7およびR^8炭素数1
    〜30の置換基を含むこともある炭化水素基または水素
    原子)で表されるオルトニトロベンジルアルコールを反
    応させて得られる一般式(7):▲数式、化学式、表等
    があります▼(7) (式中、R^5、R^6、R^7およびR^8は前記と
    同じ)で表される化合物との混合物を実質的に無水の極
    性有機溶媒中、−10℃以上で酸ハライドにし、これを
    第1の有機基Aを含むモノマーとし、これと一般式(8
    ): ▲数式、化学式、表等があります▼(8) (式中、B、R^3およびR^4は一般式(1)の定義
    と同じ)で表されるジオールを第2の有機基Bを含むモ
    ノマーとして−10℃以上で反応させ、一般式(1): ▲数式、化学式、表等があります▼(1) (式中、A、B、R^1、R^2、R^3、R^4、R
    ^5、R^6、R^7、R^8、xおよびyは一般式(
    1)の定義と同じ)で表される繰り返し単位を有するポ
    リエステルを製造するに際し、一般式(5)および(7
    )で表されるテトラカルボン酸ジエステルおよび一般式
    (8)で表されるジオールの少なくとも一方のR^1、
    R^2、R^3、R^4、R^5、R^6、R^7およ
    びR^8の少なくとも1個は置換基を含むこともある炭
    素数10〜30の炭化水素含有基である特許請求の範囲
    第3項記載の感光性両親媒性高分子化合物の製造方法。
  11. (11)一般式(9): ▲数式、化学式、表等があります▼(9) (式中、A、R^1、R^7およびR^8は一般式(1
    )の定義と同じ、ただしR^1は水素原子を意味しない
    )で表される化合物を実質的に無水の極性有機溶媒中、
    −10℃以上で酸ハライドにし、これを第1の有機基A
    を含むモノマーとし、これと一般式(8):▲数式、化
    学式、表等があります▼(8) (式中、B、R^3およびR^4は一般式(1)の定義
    と同じ)で表されるジオールを第2の有機基Bを含むモ
    ノマーとして−10℃以上で反応させ、一般式(2): ▲数式、化学式、表等があります▼(2) (式中、A、B、R^1、R^3、R^4、R^7およ
    びR^8は前記と同じ)で表される繰り返し単位を有す
    るポリエステルを製造するに際し、一般式(9)で表さ
    れるテトラカルボン酸ジエステルおよび一般式(8)で
    表されるジオールの少なくとも一方のR^1、R^3、
    R^4、R^7およびR^8の少なくとも1個は置換基
    を含むこともある炭素数10〜30の炭化水素含有基で
    ある特許請求の範囲第5項記載の感光性両親媒性高分子
    化合物の製造方法。
  12. (12)一般式(10): ▲数式、化学式、表等があります▼(10) (式中、Aは少なくとも2個の炭素原子を含有する3価
    の基である)で表されるトリカルボン酸無水物に、R^
    1OH(式中、R^1は一般式(1)の定義と同じ、た
    だし水素原子を除く)で表されるアルコールを反応させ
    て得られる一般式(11):▲数式、化学式、表等があ
    ります▼(11) (式中、AおよびR^1は前記と同じ)で表されるトリ
    カルボン酸モノエステルと、一般式(10)のトリカル
    ボン酸無水物に一般式(6): ▲数式、化学式、表等があります▼(6) (式中、R^5およびR^6は一般式(1)の定義と同
    じ)で表されるオルトニトロベンジルアルコールを反応
    させて得られる一般式(12): ▲数式、化学式、表等があります▼(12) (式中、A、R^5およびR^6は前記と同じ)で表さ
    れる化合物との混合物を、実質的に無水の極性有機溶媒
    中、−10℃以上で酸ハライドにし、これを第1の有機
    基Aを含むモノマーとし、これと一般式(8): ▲数式、化学式、表等があります▼(8) (式中、B、R^3およびR^4は一般式(1)の定義
    と同じ)で表されるジオールを第2の有機基Bを含むモ
    ノマーとして−10℃以上で反応させ、一般式(3): ▲数式、化学式、表等があります▼(3) (式中、A、B、R^1、R^3、R^4、R^5およ
    びR^6は前記と同じ)で表される繰り返し単位を有す
    るポリエステルを製造するに際し、一般式(11)およ
    び(12)で表されるトリカルボン酸モノエステルおよ
    び一般式(8)で表されるジオールの少なくとも一方の
    R^1、R^3、R^4、R^5およびR^6の少なく
    とも1個は置換基を含むこともある炭素数10〜30の
    炭化水素含有基である特許請求の範囲第7項記載の感光
    性両親媒性高分子化合物の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5449834A (en) * 1994-07-13 1995-09-12 Ppg Industries, Inc. Method of synthesizing 2,6-dinitro benzyl compounds
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KR100922923B1 (ko) * 2006-06-09 2009-10-22 캐논 가부시끼가이샤 레지스트 패턴의 형성 방법 및 디바이스의 제조 방법

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