低残留物を伴う感光性犠牲ポリマー
【課題】ＰＡＧ（光酸発生物質）二重層を用い、残留物が無くＬＥＲも僅かな犠牲ポリマー層、及び犠牲ポリマー層の分解方法と、これを使用して改良されたエアキャビティー、又はエアギャップを作製するための方法を提供する。
【解決手段】ＰＡＧ二重層はその中に光酸発生物質を組込み、上部のＰＡＧ濃度は構造物の低部より高い。ＰＡＧが非存在の犠牲層１５が基板１０上に形成される。犠牲層が乾燥された後、ＰＡＧ単層２０が形成され、層１５と層２０はＰＡＧ二重層２５を形成する。次いで二重層２５の像様暴露（光線照射３５）遮蔽物３０を使用して行われる。暴露部分は熱分解法によって除去されて、基板上に残った非暴露部分４０を残す。次いで保護被覆層５０が構造体上に配置され、部分４５の分解及び保護被覆５０を通る分解生成物の浸透のために適当な温度に加熱した後、エアギャップ５５が形成される。
【解決手段】ＰＡＧ二重層はその中に光酸発生物質を組込み、上部のＰＡＧ濃度は構造物の低部より高い。ＰＡＧが非存在の犠牲層１５が基板１０上に形成される。犠牲層が乾燥された後、ＰＡＧ単層２０が形成され、層１５と層２０はＰＡＧ二重層２５を形成する。次いで二重層２５の像様暴露（光線照射３５）遮蔽物３０を使用して行われる。暴露部分は熱分解法によって除去されて、基板上に残った非暴露部分４０を残す。次いで保護被覆層５０が構造体上に配置され、部分４５の分解及び保護被覆５０を通る分解生成物の浸透のために適当な温度に加熱した後、エアギャップ５５が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
[0001]本出願は、非仮出願であり、そしてその全ての内容が本明細書中に参考文献として援用される２０１１年７月８日に出願された特許仮出願６１／５０５，５７２の優先権の恩恵を主張するものである。
【０００２】
[0002]本発明は、一般的に犠牲ポリマー構造体、そして更に具体的には、光酸発生物質の濃度勾配を集合的に有する、一つ又はそれより多い犠牲ポリマー層を包含するような構造体に関し、ここで、このような濃度は、多層構造体の頂部層で最高であるか又は単層構造体の頂部領域で最高であり、このような犠牲ポリマー構造体は、包囲された三次元空間を有する微小エレクトロニクス構造体の形成において有用である。
【背景技術】
【０００３】
[0003]ポリプロピレンカーボネート（ＰＰＣ）、及び光酸発生物質のような犠牲ポリマーを包含する犠牲ポリマー層又は組成物は既知である。典型的には、このような犠牲ポリマー層は、犠牲ポリマー及び光酸発生物質（ＰＡＧ）を包含する犠牲ポリマー組成物を基板に適用することによって、基板を保護被覆して形成される。ＰＡＧの均一な分布をそれ中に有する得られた犠牲ポリマー層は、次いで、最初、光線照射への像様暴露を行い、そして次いでこのような部分の熱分解によってポリマー層の暴露部分を除去することによって、光でパターン形成される。次いで、このパターン形成は、一般的に犠牲ポリマー層の残った部分を本質的にカプセル化する保護被覆層の形成が続いて行われる。典型的には、このような保護被覆層は、非犠牲物質である。次いで、保護被覆され、光でパターン形成された犠牲ポリマー構造体は、カプセル化された犠牲ポリマーが分解を起こし、そして更に形成された分解生成物が、保護被覆層を通過又は浸透を起こすために十分な温度に加熱される。この様式において、規定された三次元の包囲された空間、即ち、エアキャビティー又はエアギャップが形成される。このような既知の方法が、幾つかの適用のために有効であることが証明されているが、（１）分解後、ＰＡＧ添加物からのような包囲された空間中に残される残留物の量が、進歩したデバイスの作成及び／又は新しい或いは既存の適用の両方におけるこのような進歩したデバイスの使用に対して問題であることができること；及び（２）このような層のパターン形成が、しばしば高い程度の線状端粗さ（ＬＥＲ）を有する構造体をもたらすことが見いだされている。
【０００４】
[0004]例えば、図１は、先に記載したような従来の技術によって製造された非カプセル化犠牲ポリマー構造体の分解後に観察された残留物の平面図を示す。即ち、このような構造体は、分解を起こすための加熱前に保護被覆されていなかった。観察された残留物の平均厚みは、走査プロフィロメトリーによって測定され、そして約．１５７μｍであると計算された。構造体の本来の厚みに基づけば、残留物の厚みは、約．５５％残留である。
【０００５】
[0005]ここで図２を参照すれば、これは、従来の技術によって製造されたカプセル化される前に、光でパターン形成された犠牲ポリマー構造体の平面図を示す。図において、しばしば線状端粗さ（ＬＥＲ）と呼ばれる、縦の直線に対する有意な幅の非均一性が存在する。更に、暗い縁辺領域の厚みの有意な変化を観察することができ、これは、非暴露領域に入ったＰＡＧの活性化によって作られた酸の拡散のためである。当業者は、これらの変化が、示された特徴の側壁の傾斜の変化の指標として認識するものであり；より濃い暗い領域は、更に傾斜のついた側壁の指標である。
【０００６】
[0006]更に、前述のそれ中にＰＡＧの均一な分布を有する現在既知の犠牲ポリマー層が、ＰＡＧ添加物の高い全量を包含するために、このような層は、一般的にＰＡＧ活性化のために必要な光線照射を高度に吸収している。従って、必要な高い照射線量は、これらが、製造能力に不都合に影響することができる長い暴露時間に導くために、更に問題であることができる。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]従って、既知の方法によって製造された既知の犠牲ポリマー層に対する残留物の量、観察されるＬＥＲの程度、及びＰＡＧ活性化のために必要な長い暴露時間が問題であることができるために、前述の欠点に対処する犠牲ポリマー層並びにこのような層を形成及び分解するための方法を開発することが望ましい。
【０００８】
[0008]本発明による態様は、以下の付随する図及び／又は画像を参照して以下に記載される。図面が提供される場合、これは、例示の目的のためのみに提供される簡略化されたデバイスの部分である図面であるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】[0009]図１は、従来の技術によって製造された光でパターン形成されたＰＰＣ単層の分解残留物のパターンの平面図を示す光画像である。
【図２】[0010]図２は、従来の技術によって製造された光でパターン形成された、高い程度のＬＥＲを示すＰＰＣ単層の分解残留物のパターンの平面図を示す光画像である。
【図３】[0011]本発明による態様の光でパターン形成されたＰＰＣのＰＡＧ二重層の分解残留物のパターンの平面図を示す光画像である。
【図４】[0012]図４は、本発明による態様の光でパターン形成された、最小のＬＥＲを示すＰＰＣのＰＡＧ二重層の平面図を示す光画像である。
【図５】[0013]図５は、従来の技術によって形成された、ＵＶ暴露を伴う及び伴わないＰＰＣ単層の、光酸発生物質（ＰＡＧ）を付加されたポリカーボネート（ＰＰＣ）層の動的熱重量分析（ＴＧＡ）のプロットである。
【図６】[0014]図６ａは、従来の技術によって製造されたＰＰＣ単層中に形成された、各種の直線及び空間寸法を有する解像度試験パターンの画像の平面図を示す光画像であり、底部アレイは公称５０μｍの間隔を有する。
【００１０】
[0015]図６ｂは、図６ａの底部アレイの輪郭である。
【図７】[0016]図７ａは、本発明の態様によって製造されたＰＰＣのＰＡＧ二重層中に形成された、各種の直線及び空間寸法を有する解像度試験パターンの画像の平面図を示す光画像であり、底部アレイは公称５０μｍの間隔を有する。
【００１１】
[0017]図７ｂは、図７ａの底部アレイの輪郭である。
【図８】[0018]図８ａは、従来の技術によって製造された光でパターン形成されたＰＰＣ単層の平面図及び寸法を示す光画像である。
【００１２】
[0019]図８ｂは、本発明の態様によって製造された光でパターン形成されたＰＰＣのＰＡＧ二重層の平面図及び寸法を示す光画像である。
【図９】[0020]図９は、本発明によるＰＡＧ二重層構造体の態様の一部の断面略図である。
【図１０】[0021]図１０ａ−１０ｂは、エアギャップ構造を形成するためにＰＡＧ二重層を使用する、本発明の方法の態様を使用して形成されたデバイスの一部の断面簡略図である。
【図１１】[0022]図１１Ａ−１１Ｇは、エアギャップ構造を形成するために、本発明によるＰＡＧドープ単一層を使用する、本発明のもう一つの方法の態様を使用して形成したデバイスの一部の断面簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0023]本発明による例示的態様は、本明細書中で以下に提供される実施例及び特許請求の範囲を参照して記載されるものである。本明細書中に記載されるこのような例示的態様の各種の改変、適合又は変化は、このようなものが開示されているかのように当業者にとって明白となることができる。本発明の教示に依存し、そしてそれによってこれらの教示が当技術を進歩させる全てのこのような改変、適合又は変化は、本発明の範囲内であると考えられることは理解されるものである。
【００１４】
[0024]本明細書中で使用される場合、冠詞“一つ”、“一つの”、及び“その”は、一つの指示対象に明確に、そしてはっきりと他に制約しない限り、複数への言及を含むと理解されるものである。
【００１５】
[0025]本明細書中で、そして本明細書に付属する特許請求の範囲において使用される成分、反応条件、等の量に関する全ての数字、数値及び／又は表現は、このような数値を得ることにおいて遭遇する測定の各種の不確実性の影響下にあるために、他に示されない限り、全ては、全ての場合用語“約”によって修飾されていると理解されるべきである。
【００１６】
[0026]本明細書中で使用する場合、重量平均分子量（Ｍｗ）及び数平均分子量（Ｗｎ）のようなポリマーの分子量値は、ポリスチレン標準を使用するゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって決定される。
【００１７】
[0027]本明細書中で使用する場合、多分散指数（ＰＤＩ）値は、ポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）の比（即ち、Ｍｗ／Ｍｎ）であると理解されるものである。
【００１８】
[0028]本明細書中で使用する場合、そして他に記述しない限り、ポリマーの分解温度は、ポリマーの特定の重量パーセントがガス状の分解生成物に分解される、０．５℃／分の加熱速度における熱重量分析法によって決定される温度を意味すると理解されるものである。従って、用語Ｔｄ５、Ｔｄ５０及びＴｄ９５は、ポリマーの５重量％、５０重量％及び９５重量％が分解される温度を示すと理解されるものである。
【００１９】
[0029]本明細書中で数値的範囲が開示された場合、このような範囲は、範囲の最小及び最大値の両方、並びにこのような最小及び最大値間のことごとくの数値を含む連続である。なお更に、範囲が整数を指す場合、このような範囲の最小及び最大値間のことごとくの整数が含まれる。更に、特徴及び特性を記載するために複数の範囲が提供された場合、このような範囲を組み合わせることができる。即ち、他に示さない限り、本明細書中に開示される全ての範囲は、本明細書中に包含されるいずれもの、そして全ての部分範囲を包含すると理解されるべきである。例えば、“１ないし１０”の記述された範囲は、最小値１及び最大値１０間のいずれもの、そして全ての部分範囲を含むと考えるべきである。１ないし１０の範囲の例示的な部分範囲は、制約されるものではないが、１ないし６．１、３．５ないし７．８、及び５．５ないし１０を含む。
【００２０】
[0030]本明細書中で使用する場合、用語“光酸発生物質”（ＰＡＧ）及び“光反応開始剤”は、適当な波長で提供される適当な量の光線照射への暴露後、制約されるものではないが、プロトン酸を含む一つ又はそれより多い酸を発生する物質を意味すると理解されるものである。
【００２１】
[0031]本明細書中で使用する場合、用語“分解可能な”及び“分解された”、又は同様な用語は、犠牲ポリマーが、それが分解される前の犠牲ポリマーの分子量より小さい分子量を、それぞれが有するより小さい単位に、少なくとも部分的に分解されることができるか又は分解されていることを意味する。このようなより小さい単位は、制約されるものではないが：犠牲ポリマーのオリゴマー、犠牲ポリマーがそれから誘導されるモノマー及びその断片を含む。例えば、犠牲ポリマーがポリプロピレンカーボネート（ＰＰＣ）である場合、このようなより小さい単位は、ヒドロキシル末端多環式カーボネートオリゴマー、多環式カーボネート、多環式エーテル、及び／又は環式カーボネート、ＣＯ及び／又はＣＯ２を包含することができる。
【００２２】
[0032]本明細書中で使用する場合、用語“ＰＡＧ単層”は、犠牲ポリマー、光酸発生物質及び溶媒を包含するＰＡＧを付加された犠牲ポリマー組成物から、従来の技術によって形成された犠牲ポリマーを意味し、ここで、ポリマーは、組成物の１０ないし３０重量％であり、そしてＰＡＧは、ポリマーの３ないし１０重量％である。形成されたＰＡＧ単層は、自己感光性である。
【００２３】
[0033]本明細書中で使用する場合、用語“ＰＡＧ二重層”は、少なくとも二つの別個の犠牲ポリマー組成物から本発明の態様によって形成される犠牲ポリマー層を意味する。第一の犠牲ポリマー層を形成するためのこのような別個のポリマー組成物の一番目の、このような第一の組成物は、犠牲ポリマー及び溶媒を包含するが、しかしこのような組成物は、いずれものＰＡＧが非存在であり、そして第一の犠牲ポリマー層を覆う第二の犠牲ポリマー層を形成するためのこのような別個のポリマー組成物の二番目の、このような第二の組成物は、犠牲ポリマー層及び溶媒を包含し、そして更に所望の濃度の適当なＰＡＧを有する。従ってこのようなＰＡＧ二重層は、集合的に光酸発生物質の濃度勾配をその中に有する。例えば、前記の第二の組成物が、前記の第一の組成物から形成された層の上に配置される、前述の第一及び第二の別個の犠牲ポリマー組成物から形成されたＰＡＧ二重層を考えた場合、ＰＡＧ濃度は、前記の第二の別個の組成物から主として形成されたＰＡＧ二重層の部分より、前記の第二の別個の組成物から主として形成された前記のＰＡＧ二重層の部分において高いものである。従って、このようなＰＡＧ二重層を、集合的に、光酸発生物質の濃度勾配と理解することができる。
【００２４】
[0034]本明細書中で使用する場合、用語“ＰＡＧ単一層”又は“ＰＡＧドープ単一層”は、本発明の態様によって形成された犠牲ポリマー層を意味し、ここで、このような層は、最初、犠牲ポリマー及び溶媒を包含する犠牲ポリマー組成物からの基板上に形成されるが、しかしこのような組成物はいずれものＰＡＧが非存在である。このような最初の形成後、適当なＰＡＧ及び適当な溶媒を包含するＰＡＧ溶液が、ＰＡＧの濃度勾配がこのような最初に形成された層内に作られるように犠牲ポリマー層上に配置され、ここで、ＰＡＧの濃度は、ＰＡＧドープ単一層が形成された基板の直近のこのような最初に形成された層の低い部分より、このように最初に形成された層の上部の部分において高い。
【００２５】
[0035]従って、本発明のＰＡＧ二重層及びＰＡＧ単一層の態様の両方が、ＰＡＧ濃度勾配を包含し、ここで、このような層の少なくとも一つの領域が、活性化光線照射によりポリマー分解を起こすために十分なＰＡＧの濃度を有することを理解することができる。然しながら、好都合には、このような層の全ＰＡＧ付加は、従来の技術のＰＡＧ単層のそれより少ない。
【００２６】
[0036]本発明の態様を特徴づける特徴は、特許請求の範囲中に特殊性を伴って指摘されている。このような態様、その操作上の利益及び使用上のこれらの及び他の特徴は、本明細書中の以下のこのような態様の記載から、更に十分に理解されるものである。
【００２７】
[0037]本発明による幾つかの態様は、ＰＡＧ二重層及びそれから形成された構造体を包含し、一方、本発明による他の態様は、ＰＡＧドープ単一層及びこれから形成された構造体を包含する。このような態様が本明細書中で以下に考察されるため、これらは、ポリプロピレンカーボネート（ＰＰＣ）犠牲ポリマーと呼ばれるものである。このような考察におけるＰＰＣの使用が、有用な犠牲ポリマーに関する本開示の範囲を制約することを意味しないことは、他の犠牲ポリマーを使用することができるために理解されるものである。例えば、ポリノルボルネン、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）及び他のポリカーボネートは、本発明の態様のために適した犠牲ポリマーであり、そして特定の犠牲ポリマーの選択は、設計上の選択として認識されるべきである。むしろ、本開示をＰＰＣに制約することは、このようなＰＡＧ二重層の態様の開示及び理解の容易さのためにのみ行われる。
【００２８】
[0038]本発明の態様によるＰＡＧ二重層構造体は、最初、基板上に第一の犠牲ポリマー組成物を適用することによって形成され、ここで、このような第一の組成物は、第一の犠牲ポリマー層を形成するためのいずれもの光酸発生物質又は光反応開始剤が非存在である。このように第一の層が形成された後、第二の犠牲ポリマー層を形成するために、このような第一の層上に第二の犠牲ポリマー組成物が適用され、ここで、このような第二の組成物は、犠牲ポリマーの０．１重量％に等しいか、又はそれより多い所望の濃度の光酸発生物質を包含する。第一の犠牲ポリマー層がいずれものＰＡＧの非存在で形成され、そして第二の犠牲ポリマー層が所望のＰＡＧ濃度で形成されることを考慮すれば、このような第一及び第二の犠牲ポリマー層が、光酸発生物質の濃度勾配をその中に有するＰＡＧ二重層の態様を形成すると集合的に言うことができる。即ち、ＰＡＧの濃度は、ＰＡＧ二重層構造体の上部で最高であり、そして最初に、これが形成された基板との界面の直近の層の低い部分で最低である。このようなＰＡＧ二重層構造体の正味の結果は、効率の良いＰＰＣ分解のために十分なレベルのＰＡＧのピーク濃度が、層の一部に、そして従来の技術のＰＣ単層のように層中にではなく提供される。驚くべきことに、このような構造体が、従来の技術によって製造された層の分解温度から本質的に変わらない温度において容易に分解されることができることが見いだされている。理論に束縛されることを望むものであはないが、照射されたＰＡＧから作られた酸が、触媒のように作用し（ＰＰＣ分解過程において再生され、そして消費されない）、そして従って、ＰＡＧ二重層又はＰＡＧ単一層の一部が分解され、このような酸の有効な濃度を、前述の再生及び／又はこのような酸のより低い酸濃度を有する部分への拡散のために直近部分に維持することができるために、この結果が達成されると信じられる。従って、ＰＡＧ二重層及びＰＡＧ単一層の全ＰＡＧ付加が、従来の技術のＰＡＧ単層より低いために、ＰＡＧ付加に関係する残留物の量は、大幅に減少される。
【００２９】
[0039]好都合には、これらのＰＡＧ二重層構造体の態様は、従来知られていたものより大幅に改良された観察される線状端粗さ（ＬＥＲ）の程度で、光でパターン形成することができ、そして分解後、従来知られていたものより有意に少ない残った残留物を残す。このような利点は、本発明による態様の代表である図３及び図４、並びに先に考察した従来の技術の代表である図１及び図２の比較によって示される。最初に図１及び図３の比較を参照して、犠牲ポリマーの分解後に存在する残留物の量の有意な減少が、図１において観察される残留物と比較して、図３において観察される。図３において観察される残留物の平均厚みは、図１に対して考察したと同様な様式で測定し、そして約０．０５９μｍであると計算された。構造体の本来の厚みに基づけば、図３において観察される残留物の厚みは、約０．１９％残留であり、従って図１において観察された残留物の僅か約１／３であることを示す。図２及び図４の比較について、図４において存在するＬＥＲの程度は、最小量であり、そして従って、図２において観察されたものから大幅に減少されているように見受けることができる。
【００３０】
[0040]従って、本発明によるＰＡＧ二重層の態様は、僅かな残留物又はそれが無いこと及び僅かな低い程度のＬＥＲを提供する犠牲ポリマーの分解を提供する。従って、このような態様が、従来知られた犠牲ポリマー層及び方法を使用して製造された構造体より大幅に改良されたエアキャビティー又はエアギャップを作成するために有用であることは理解されるものである。更に、本発明の態様によって形成されたエアキャビティーは、このような構造体の用途を、流体チャンネル、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）梱包容器のようなマイクロメートル及びナノメートル以下の規模のデバイス、及び改良された微小エレクトロニクスデバイスのための低−Ｋ誘電性構造体に拡大することが可能である。
【００３１】
[0041]ＰＡＧ二重層構造体に対するいずれもの言及が、二つの別個の犠牲ポリマー組成物のみから得られる構造体の形態に制約されないことは更に理解されるものである。むしろ、このようなＰＡＧ二重層構造体が、少なくとも二つの別個の組成物から形成され、そして従って、本発明による態様が、更に二つより多い犠牲ポリマー組成物から形成されるＰＡＧ二重層構造体を含むことは理解されるものである。なお更に、このようなＰＡＧ二重層構造体又はフィルムを形成するために使用される別個のポリマー組成物の数に関わらず、一旦形成された後、このようなフィルムは一体化構造体であることは理解されるものである。即ち、前述のＰＡＧ濃度勾配以外に、このようなＰＡＧ二重層フィルムは、このようなＰＡＧ二重層フィルムを作成するために使用された適用された犠牲ポリマー組成物のいずれかの間の界面又は界面の特性を示さない。
【００３２】
[0042]ここに図５を参照して、暴露された及び非暴露のＰＡＧ単層の両方の熱重量分析のプロットは、暴露されたＰＡＧを付加されたポリプロピレンカーボネート（ＰＰＣ）のＴｄ５０が約８０℃であり、一方、非暴露のＰＡＧを付加されたＰＰＣのＴｄ５０は約１７０℃であることを示す。従って、このような層を、像様暴露にかけることが、即ち、遮蔽成分を通して光線照射に暴露することが、層の幾つかの部分のみが暴露され、そして従って図５において観察される分解温度の低下をこのような暴露された部分のみに起こすものであるプロトン酸（類）を、そこに発生させることは理解されるものである。更に、暴露された部分の分解温度の又はそれより上の、しかし非暴露部分の分解温度より下の温度に層を加熱することが、遮蔽成分の画像を表す構造を作成するためにこのような暴露部分の分解をもたらすものであることは理解されるものである。
【００３３】
[0043]図５は、ＰＡＧを付加されたＰＰＣ物質、即ち３ないし１０重量％のＰＡＧを有するＰＰＣ物質のデータを示しているが、このような分解温度の低下が更にＰＡＧ二重層においても観察されていることが見いだされている。理論に束縛されることを望むものではないが、ＰＡＧ二重層構造体において、適当な波長の光線照射に暴露された後、ＰＡＧ付加が非存在である第一の別個のポリマー組成物から形成された二重層に部分が、ＰＡＧ付加を実際に有する前述の第二の別個の犠牲組成物から形成された二重層構造体の部分のＰＡＧから形成されるいずれもの酸のための“拡散シンク”としての役目を果たすと信じられる。従って、十分な局所的酸濃度が、全体の二重層構造体を通して提供されて、暴露された部分の分解温度の本質的に均一な低下を可能にする。従来の技術のＰＡＧ単層及び同等の厚みのＰＡＧ二重層の分解過程における唯一の観察された差は、ＰＡＧの局所的濃度が二重層の本質的に完全な分解を得るためのＰＡＧ不良領域へ拡散するために必要な更なる時間である。例えば、約３０μｍのＰＡＧ単層の暴露された部分は、約４−５分で分解し、一方、本質的に同じ厚みのＰＡＧ二重層の暴露された部分は、約１３−１５分で分解する。“拡散シンク”効果が、更に例えば、図２及び図４の比較において観察されるような線状縁辺粗さにおける改良の寄与体であると更に信じられる。上述の理論に加えて、“拡散シンク”の存在が、暴露された領域中のＰＡＧによって発生された上述の酸（類）の隣接する非暴露の領域への横への拡散を制約して、図２において観察される程度のＬＥＲを作成すると信じられる。
【００３４】
[0044]好都合には、このような制約された横への拡散は、改良された空間的解像度、即ち、予測された寸法及び本質的に垂直の側壁特性のより良好な解像度をもたらす。ここで図６ａ及び７ａを参照して、それぞれは、ＰＡＧ単層（６ａ）及びＰＡＧ二重層（７ａ）中に画像化された解像度試験パターンを示す。図６ｂ及び７ｂは、図６ａ及び７ａのそれぞれの５０μｍの線の部分及び空間底部アレイの輪郭のプロットを示す。容易に観察されるように、図７ａに示した試験パターンの特徴の解像度は、図６ａに示したものより優れている；更に、図７ｂの輪郭は、図６ｂのものより有意に更に垂直である側壁の輪郭を示す。従って、従来の既知の技術によって製造されたＰＡＧ単層のそれに対する、本発明のＰＡＧ二重層態様の改良された画像化可能性を証明する。
【００３５】
[0045]ここで図８ａ及び８ｂについて、従来の技術のＰＡＧ単層（８ａ）及び本発明のＰＡＧ二重層（８ｂ）の態様間の画像化可能性のもう一つの比較を示す。それぞれの層の像様暴露のために使用された光遮蔽物の線の幅の寸法は、６００μｍであったが、ＰＡＧ単層（８ａ）の測定された線の幅は、４４６μｍであることが示され、一方、ＰＡＧ二重層の測定された線の幅は、６２１μｍであることが示されている。それぞれの画像に対して、同じ暴露時間及びエネルギー並びに画像発生法が使用され（二重層に対する延長された分解時間以外は）、従って、それぞれ図８ａ及び８ｂの従来の技術の犠牲層及び本発明によって製造された二重層間の差の関数である異なった結果が得られるという結果になる。
【００３６】
[0046]ここで図９を参照して、本発明によるＰＡＧ二重層構造体の態様の一部の、断面簡略図を示す。このような二重層構造体は、基板１００を、最初に、前述の第一の別個の犠牲ポリマー組成物からの基板１００上に、いずれものＰＡＧが非存在の第一の犠牲ポリマー層１２０を形成することによって保護被覆し、そして得られたフィルム又は層を乾燥した後、犠牲ポリマー層１２０上に前述の第二の犠牲ポリマー組成物からの第二の犠牲層１４０を形成することによって形成される。表１に示すように、層１２０及び層１４０の両方の厚みを、所望の結果を得るために変化することができることは理解されるものである。
【００３７】
[0047]本発明による幾つかの態様は、前述のＰＡＧ二重層ではなく、ＰＡＧ単一層を包含する。図１０ａ及び１０ｂを参照して、このようなＰＡＧドープ単一層は、基板１００を、最初に、基板１００上に先に記載したように犠牲ポリマー層１２０を形成することによって保護被覆して形成される。層１２０が形成され、そして穏やかに焼くことによって乾燥した後、このような層をＰＡＧを付加された溶液１５０で処理する。ＰＡＧ溶液１５０は、溶媒及びＰＡＧからなり、そしていずれもの犠牲ポリマーが非存在である。ポリマー層１２０及び１４０は、一般的にスピンコート、噴霧コート、ドクターブレード等のような方法によって形成されるが、ＰＡＧを付加された溶液１５０による処理は、更に所望の時間のこのような溶液中への層１２０の浸漬を包含することができることは理解されるものである。溶液１５０によるこのような初期の処理後、層及び基板を再び穏やかに焼き、そしてＰＡＧドープ単一層１５５（図１０ｂ）が作成される。
【００３８】
[0048]先に記述したように、本発明のＰＡＧ二重層及びＰＡＧ単一層の態様を形成するために使用される犠牲ポリマーが、ポリプロピレンカーボネート（ＰＰＣ）に制約されないことは理解されるものである。他のポリカーボネートとしては、ポリエチレンカーボネート（ＰＥＣ）、ポリシクロヘキサンカーボネート（ＰＣＣ）、ポリシクロヘキサンプロピレンカーボネート（ＰＣＰＣ）、ポリノルボルネンカーボネート（ＰＮＣ）、及びこれらの組合せなどが挙げられる。なお更に、このような態様は、更に、特にポリ［（オキシカルボニルオキシ−１，１，４，４−テトラメチルブタン）−ａｌｔ−オキシカルボニルオキシ−５−ノルボルネン−２−ｅｎｄｏ３−ｅｎｄｏ−ジメタン）］；ポリ［（オキシカルボニルオキシ−１，４−ジメチルブタン）−ａｌｔ−（オキシカルボニルオキシ−５−ノルボルネン−２−ｅｎｄｏ−３−ｅｎｄｏ−ジメタン）］；ポリ［（オキシカルボニルオキシ−１，１，４，４−テトラメチルブタン）−ａｌｔ−（オキシカルボニルオキシ−ｐ−キシレン）］；及びポリ［（オキシカルボニルオキシ−１，４−ジメチルブタン）−ａｌｔ−（オキシカルボニルオキシ−ｐ−キシレン）］のような犠牲ポリマーを使用して形成することもできる。
【００３９】
[0049]更に、このような犠牲ポリマーは、有用な範囲の分子量を有する本発明によるＰＡＧ二重層及びＰＡＧ単一層の態様を形成するために提供することができる。従って、幾つかの態様に対して、犠牲ポリマーは、２，０００ないし２００，０００の重量平均分子量（Ｍｗ）を有することができ、一方、他の態様に対して、８，０００ないし７０，０００のＭｗの範囲が適当であり、そしてなお他の態様に対して、９，０００ないし６０，０００の範囲が適当である。
【００４０】
[0050]先に考察し、そして図９に示すように、本発明のＰＡＧ二重層及びＰＡＧドープ単一層の態様は、少なくとも一つの光酸発生物質成分又はＰＡＧを包含する。一般的に、このようなＰＡＧは、トリフリン酸基、ペルフルオロブタンスルホン酸（ｎｏｎａｆｌｉｃ ａｃｉｄ）基、ＦＡＢＡ酸基又は非フッ化スルホン酸基を包含する物質から選択される。更に具体的には、有用なＰＡＧは、制約されるものではないが、トリフリン酸（ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメトキシナフチル）−ジフェニルスルホニウム（ＴＢＯＭＤＳ−ＴＦ）、トリフリン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム（ＢＴＢＰＬ−ＴＦ）、トリフリン酸Ｎ−ヒドロキシナフタルイミド、ペルフルオロ−１−ブタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム（ＮＨＮ−ＴＦ）、ペルフルオロ−１−ブタンスルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）スルホニウム（ＤＰＩ−ＮＦ）、ペルフルオロ−１−ブタンスルホン酸ｎ−ヒドロキシナフタルイミド（ＴＴＢＰＳ−ＮＦ）、テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ホウ酸４−メチルフェニル［４−（１−メチルエチル）フェニル］ヨードニウム（ロードシル（Ｒｈｏｄｏｒｓｉｌ）−ＦＡＢＡ）、テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ホウ酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）スルホニウム（ＴＴＢＰＳ−ＦＡＢＡ）、テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ホウ酸トリフェニルスルホニウム（ＴＰＳ−ＦＡＢＡ）、ｐ−トルエンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム（ＢＴＢＰＩ−ＰＴＳ）、９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホン酸ジフェニルヨードニウム（ＤＰＩ−ＤＭＯＳ）、Ｃｉｂａ非イオン性光酸発生剤（ＣＧＩ−２６３）、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトリス（ペルフルオロメタンスルホニル）メチド（ＢＴＢＰＩ−ＴＭＭ）、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムビス（ペルフルオロメタンスルホニル）イミド（ＢＴＢＰＩ−ＢＢＩ）、ペルフルオロ−１−オクタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム（ＢＴＢＰＩ−ＨＤＦ）及びこれらの組合せを含む。
【００４１】
[0051]本発明の二重層の態様を形成するために使用されるポリマー組成物は、一般的に適当な犠牲ポリマー及び適当なＰＡＧ（類）の溶液である。本発明によるこのような組成物の態様の幾つかのポリマー濃度は、５％ないし５０％重量％（組成物の全重量に基づく）の範囲であることができるが、他の組成物の態様は、５ないし３５重量％のポリマー濃度を有し、一方なお他の態様において、ポリマー濃度は、１０ないし２０重量％の範囲である。これらの前述の態様において使用されるポリマー濃度が、一般的に特定の厚みを有する層又はフィルムの形成を可能にするために選択され、そして従って、設計上の選択であると考えられることは理解されるものである。
【００４２】
[0052]更に理解されなければならないように、使用されるＰＡＧの濃度は、任意ではなく、しかしＰＡＧを付加されたポリマー組成物又はＰＡＧ溶液が使用されるか否か、選択された具体的なＰＡＧ又は複数のＰＡＧ、選択された具体的な犠牲ポリマー又は複数のポリマーの分解を強制するために十分な強さを有するプロトン酸を形成するその能力の関数である。従って、上記で考察したポリマーの濃度のように、使用されるＰＡＧの濃度も、更に設計上の選択である。本発明による幾つかの態様に対して、光酸発生物質濃度が、０．２ないし６重量％、又は３ないし２０重量％の量で存在することができると言われ、ここで、このような範囲は、所望の層（複数の層）を形成するために使用されるポリマー組成物中に存在するポリマーの重量、又はＰＡＧ溶液が使用される場合溶液の重量に基づいている。他の態様に対して、このような組成物中のＰＡＧ濃度は、４ないし１８重量％、そしてなお他の態様に対して、５ないし１５重量％の範囲であることができる。
【００４３】
[0053]先に記述したように、本発明によるポリマー組成物の態様は溶液であり、そして従って溶媒を包含する。再び、ポリマー及びＰＡＧ（類）の選択に関して上記で考察したように、溶媒の選択も更に設計上の選択であるが、然しながらこの選択は、選択された溶媒（類）が選択された犠牲ポリマー（類）及び／又はＰＡＧ（類）の溶液を形成するために適当である場合にのみ有効であることができる。例示的な溶媒は、制約されるものではないが、アセトニトリル、アセトフェノン、アルファ−アンゲリカラクトン、アニソール、ガンマ−ブチロラクトン、酢酸Ｎ−ブチル、シクロヘキシルベンゼン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、デカヒドロナフタレン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、３−エトキシプロピオン酸エチル、乳酸エチル、２−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン、メシチレン、２−メトキシエチルエーテル、１−メチル−２−ピロリジノン、２−メチルテトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフリルエーテル、ガンマ−オクタノラクトン、プロピレンカーボネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン、及びこれらの組合せを含む。
【００４４】
[0054]ＰＡＧドープ単一層が形成される場合、ＰＡＧを付加された溶液１５０（図１０）を製造するために使用される溶媒は、犠牲ポリマー層１２０を形成するために使用される犠牲ポリマー組成物の溶媒と同一であるか又は異なっていることができる。溶液１５０が犠牲ポリマーを包含していないために、層１２０の処理はこのような層の初期の厚みを減少する可能性があることは理解されるべきである。このような厚みの減少は、溶液１５０のために使用される溶媒中の層１２０のポリマーの溶解度の関数である。従って、ＰＡＧドープ単一層１５５の特定の最終厚みが所望される場合、層１２０の最初の厚みは、溶液１５０によるその処理のためのこのような厚みの減少に対して調節されなければならない。このような厚みの減少は、溶液１５０のために使用される溶媒及び使用される処理の方法の関数であり、層１２０の最初の厚みの調節は、過度な実験無しに容易に決定することができる。
【００４５】
[0055]以下の表１は、ＰＡＧ二重層の態様におけるＰＡＧ単層の厚みの変化の影響を決定するために行った一連の実験を例示する。更に、それぞれの実験のために、完全な厚みのＰＡＧ単層及びＰＡＧ二重層の両方を形成し、それぞれの層の一部は、本質的に等量のＵＶ暴露を受け、そして次いで同じパターン発生及び分解条件にかけた。更に、全ての場合、ＰＡＧ単層のＰＡＧ付加は、ポリマーの重量の３重量％であった。それぞれのＰＡＧ二重層構造体に対して残留物の減少の％が報告されている場合、報告された値は、犠牲ポリマーの分解後に見出された残留物の平均（平均）厚みから、以下の等式：
残留物減少％＝［１−（平均二重層残留物／平均単層残留物）］×１００
によって計算された。
【実施例】
【００４６】
実施例１
[0056]従って実験１において、残留物の６２．５％の減少が見いだされ、一方ＰＡＧ二重層のＰＡＧ単層部分の厚みが減少されると、残留物の減少の％が増加し、実験３では７４％に達した。二重層のパターンの幅が事件１及び実験３間で約７％増加したことが観察された筈であるが、単層のパターンの幅は、約６％増加した。単層の結果を“内部対照”と考えれば、パターンの幅の変化は、それぞれのＰＡＧ二重層のＰＡＧ単層部分の厚みの減少と直接関係しないと信じられる。
【００４７】
[0057]残った残留物の量は、非揮発性のＰＡＧ（類）から得られたと信じられることはもちろん理解されるものであるために、従ってそれぞれの二重層の全体的ＰＡＧ付加が残留物の減少の％の指標であるべきであることは理解されるものである。このような結果は、実際に見いだされ、そして表１に開示されている。
【００４８】
[0058]以下の表１において、与えられている場合、単層は先に記載したような従来の技術のＰＡＧ単層の代表であり、二重層は、先に記載したようなＰＡＧ二重層の代表であり、全フィルム厚み、最終パターン厚み、及び最終パターン幅の数値はμｍ、ＵＶ暴露時間の数値は秒（秒）で表示され、平均（平均）残留物の数値はオングストローム（Å）で表示されている。残留物の％の数値は、[0048]項で先に与えた式を使用して計算されている。
【００４９】
【表１】
【００５０】
[0059]要約として、典型的には、直接光画像化可能なＰＰＣのような犠牲ポリマーのために、最低３重量％のＰＡＧ付加が必要であるが、犠牲構造体の暴露部分が分解工程によって除去される場合、少なくとも一つのこのような層がいずれものＰＡＧが非存在である多層構造体を作成することによって、このような構造体は、ポリマー分解工程による多層又は二重層構造体の暴露部分の除去によって、直接光でパターン形成することができることが見いだされている。ＰＡＧを、このような構造体の幾つかの部分（等）のみの制約することによって、全体的ＰＡＧ付加が減少されることは注目すべきである。従って、上記の表１において、二重層１のＰＡＧ付加は、合計０．５８％であり、一方二重層３に対するＰＡＧ付加は０．０９％である。好都合には、全体的ＰＡＧ付加が大幅に減少されるが、本発明による二重層の態様の画像化可能性が優れていることは、注目に値する。従って、二重層３に対して、このような二重層の部分を暴露するために使用されるエネルギーの量は、二重層１又は２の暴露のために使用されるものの１／１０に減少され、パターン形成は好結果であり、そして残った残留物の％は、大幅に減少した。
【００５１】
[0060]本明細書中で先に提供したデータの多くは、非カプセル化犠牲ポリマーの分解を考察し、そして示してきたが、本発明による幾つかの態様は、保護被覆層又は物質を伴う二重層のカプセル化された非暴露部分を包含することも更に注目すべきである。酸託されたこのような保護被覆物質は、非暴露犠牲部分の分解のために選択された温度において熱的に安定であり、並びに分解生成物がそれを通る浸透を可能にすることが可能であるように選択された。このような保護被覆物質は、適当に高い分解温度を持つポリマー、例えば、Ｐｒｏｍｅｒｕｓ ＬＬＣ又はＢｒｅｃｋｓｖｉｌｌｅ Ｏｈｉｏから入手可能なＡｖａｔｒｅｌ（登録商標）物質のようなポリノルボルネンポリマーであることができ、或いは別の方法として、二酸化ケイ素又は非暴露二重層部分の早発分解を回避するために適した様式で形成されたオキシ窒化ケイ素のような無機物質であることができる。
【００５２】
[0061]“浸透”又は“通って浸透する”は、膜又はフィルム中への成分の溶解、そのようなフィルムを通るこのような溶解された成分の拡散、及びそのようなフィルム又は膜からのこのような成分の蒸発の既知の過程を指すことは理解されるものである。
【００５３】
[0062]ここで（ｍｏｗ）図１１Ａ−１１Ｇについて、エアギャップ構造５５、保護被覆構造１０及び下部保護被覆層５０を形成するための工程が示される。従っていずれものＰＡＧが非存在の犠牲層１５は、示されるように（１０Ｂ）基板１０上に形成される。このような層（フィルム）が乾燥された後、ＰＡＧ単層２０が、ＰＡＧ単層２０が形成され、ここで、層１５及び層２０は、ＰＡＧ二重層フィルム２５を包含する（１０Ｃ）。次いで二重層２５の像様暴露が、フィルム２５のどの部分が光線照射３５によって暴露されるかを規定する遮蔽物３０を使用して行われる（１０Ｄ）。二重層２５の暴露部分は、熱分解法によって除去されて、基板上に残った非暴露部分４０を残す（１０Ｅ）。次いで、図１１Ｆに示すように、保護被覆層５０が、図１０Ｅに示すように構造体上に配置され、そして図１１Ｆの構造体を、部分４５の分解及び保護被覆５０を通る分解生成物の浸透のために適当な温度に加熱した後、エアギャップ５５が形成される（１０Ｇ）。
【００５４】
[0063]先に考察したように、本発明による幾つかの態様のために、先に考察したＰＡＧ二重層ではなく、ＰＡＧ単一層が使用される。このようなＰＡＧ単一層は、以下の実験２において記載されるように調製され、そして試験された。
【００５５】
実施例２
実験２
[0064]ＧＢＬ中の２０重量％のＰＰＣを有する第一の溶液を調製した。この第一の溶液は、いずれものＰＡＧが非存在であった。ＧＢＬ中の０．６重量％のＰＡＧを有する第二の溶液を調製し、ここで、ＰＡＧは、テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ホウ酸４−メチルフェニル［４−（１−メチルエチル）フェニル］ヨードニウム（ロードシル−ＦＡＢＡ）であった。
【００５６】
[0065]ＰＰＣフィルムを、Ｓｉ基板上の第一の溶液から成形した。フィルムは、シリコンウエハーを、第一の溶液で５００ＲＰＭで５秒間スピンコートし、次いで、スピン速度を１０００ｒｐｍに上げ、そしてスピン速度をこの速さで４０秒間保つことによった。次いでウエハーを１０５℃に加熱し、そしてこの温度で５分間保った。ウエハーを冷却した後、得られた犠牲ポリマー層の厚みは、１０．７ｕｍであるとその後決定された。
【００５７】
[0066]次いで、犠牲ポリマー層を、第二のＰＡＧのみの溶液で処理した。処理を、第二の溶液を犠牲ポリマー層上に、先に記載したと同じスピンコートサイクルを使用して配置し、続いて処理された層及びシリコンウエハーを、更に先に記載したように加熱することによって達成した。
【００５８】
[0067]処理後の犠牲ポリマー層の目視観察は、層の表面に見えるＰＡＧを伴わない平滑な表面を証明した。第二の溶液による処理後の犠牲ポリマー層の厚みは、６．１ｕｍであると決定された。
【００５９】
[0068]次いで、犠牲ポリマー層をＵＶ照射（６２秒間２４８ｎｍを照射）に暴露し、そして次いで再び１０５℃で５分間加熱した。ウエハーを冷却した後のウエハーの目視観察は、犠牲ポリマーが、ウエハーの表面に存在するＰＡＧのためと信じられる少量の残留物のみを伴って、本質的に完全に分解したことを証明した。残留物は、非常に薄い褐色の埃っぽい外観の層であり、これは、イソ−プロピルアルコール洗浄で完全に除去された。
【００６０】
[0069]図５に示すように、ＰＡＧを含まないＰＰＣ層は、１５０℃より下では何らの分解も示し始めないために、実験２によって証明された結果は、いずれものＰＡＧが非存在であるＰＰＣ層の先に記載したものと一致する様式における処理が、十分なＰＡＧを層に組込んで、このような処理された層の完全な分解を、１０５℃で、又はそれより下で、５分以内で可能にするものであることを証明する。
【００６１】
[0070]実験２は、犠牲ポリマー層へのＰＡＧの組込みのために提供されるそれぞれの組成物に対して同じ溶媒が使用されることを証明するが、第二の溶液が第一の溶液と異なった溶媒を使用し、犠牲ポリマーがこのような異なった溶媒中のある程度の溶解度を示す場合、このような第二の溶液のＰＡＧは、更に犠牲層に組込まれるものであるが、しかし犠牲ポリマーがこのような異なった溶媒中により少なく溶解性である場合、層の厚みの減少は、恐らく減少されるものであると信じられる。ＰＡＧが十分な蒸気圧を有するか、又はこのように充分な量のＰＡＧが適当な溶媒の蒸気相に含有されている場合、更に気相浸透のような他の手段を想像することもできる。更に、このような層と接触させられた場合、例えば、薄いＰＡＧ層がその上に形成されるものであるように、犠牲ポリマーと混和性ではない溶媒を、第二の溶液のための異なった溶媒として使用することによって、ＰＡＧが犠牲ポリマー層に拡散することができると信じられる。
【００６２】
[0071]これまで、ＰＡＧ二重層又はＰＡＧ単一層のいずれかとしてのＰＡＧドープ犠牲ポリマー層を形成するための新規な方法が、本明細書中で先に証明されていることは理解されるべきである。更に、本明細書中で証明されている向上された画像化可能性及び改良された線状端粗さが、このような構造体の用途を、公知の製造方法を使用してマイクロ及びナノ規模のデバイスに拡大することが可能であるために、ＰＡＧ二重層及びＰＡＧ単一層を、エアキャビティー、流体チャンネル、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス及び梱包容器、改良された微小エレクトロニクスデバイス等のための低Ｋ誘電性構造体等のような構造体を形成するために使用することができることは理解されるべきである。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 保護被覆構造体
１５ ＰＡＧ非存在犠牲層
２０ ＰＡＧ単層
２５ ＰＡＧ二重層フィルム
３０ 遮蔽物
３５ 光線照射
４５ 分解される部分
５０ 下部保護被覆層
５５ エアギャップ構造体
１００ 基板
１２０ 第一の犠牲ポリマー層
１４０ 第二の犠牲層
１５０ ＰＡＧを付加された溶液
１５５ ＰＡＧドープ単一層
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
[0001]本出願は、非仮出願であり、そしてその全ての内容が本明細書中に参考文献として援用される２０１１年７月８日に出願された特許仮出願６１／５０５，５７２の優先権の恩恵を主張するものである。
【０００２】
[0002]本発明は、一般的に犠牲ポリマー構造体、そして更に具体的には、光酸発生物質の濃度勾配を集合的に有する、一つ又はそれより多い犠牲ポリマー層を包含するような構造体に関し、ここで、このような濃度は、多層構造体の頂部層で最高であるか又は単層構造体の頂部領域で最高であり、このような犠牲ポリマー構造体は、包囲された三次元空間を有する微小エレクトロニクス構造体の形成において有用である。
【背景技術】
【０００３】
[0003]ポリプロピレンカーボネート（ＰＰＣ）、及び光酸発生物質のような犠牲ポリマーを包含する犠牲ポリマー層又は組成物は既知である。典型的には、このような犠牲ポリマー層は、犠牲ポリマー及び光酸発生物質（ＰＡＧ）を包含する犠牲ポリマー組成物を基板に適用することによって、基板を保護被覆して形成される。ＰＡＧの均一な分布をそれ中に有する得られた犠牲ポリマー層は、次いで、最初、光線照射への像様暴露を行い、そして次いでこのような部分の熱分解によってポリマー層の暴露部分を除去することによって、光でパターン形成される。次いで、このパターン形成は、一般的に犠牲ポリマー層の残った部分を本質的にカプセル化する保護被覆層の形成が続いて行われる。典型的には、このような保護被覆層は、非犠牲物質である。次いで、保護被覆され、光でパターン形成された犠牲ポリマー構造体は、カプセル化された犠牲ポリマーが分解を起こし、そして更に形成された分解生成物が、保護被覆層を通過又は浸透を起こすために十分な温度に加熱される。この様式において、規定された三次元の包囲された空間、即ち、エアキャビティー又はエアギャップが形成される。このような既知の方法が、幾つかの適用のために有効であることが証明されているが、（１）分解後、ＰＡＧ添加物からのような包囲された空間中に残される残留物の量が、進歩したデバイスの作成及び／又は新しい或いは既存の適用の両方におけるこのような進歩したデバイスの使用に対して問題であることができること；及び（２）このような層のパターン形成が、しばしば高い程度の線状端粗さ（ＬＥＲ）を有する構造体をもたらすことが見いだされている。
【０００４】
[0004]例えば、図１は、先に記載したような従来の技術によって製造された非カプセル化犠牲ポリマー構造体の分解後に観察された残留物の平面図を示す。即ち、このような構造体は、分解を起こすための加熱前に保護被覆されていなかった。観察された残留物の平均厚みは、走査プロフィロメトリーによって測定され、そして約．１５７μｍであると計算された。構造体の本来の厚みに基づけば、残留物の厚みは、約．５５％残留である。
【０００５】
[0005]ここで図２を参照すれば、これは、従来の技術によって製造されたカプセル化される前に、光でパターン形成された犠牲ポリマー構造体の平面図を示す。図において、しばしば線状端粗さ（ＬＥＲ）と呼ばれる、縦の直線に対する有意な幅の非均一性が存在する。更に、暗い縁辺領域の厚みの有意な変化を観察することができ、これは、非暴露領域に入ったＰＡＧの活性化によって作られた酸の拡散のためである。当業者は、これらの変化が、示された特徴の側壁の傾斜の変化の指標として認識するものであり；より濃い暗い領域は、更に傾斜のついた側壁の指標である。
【０００６】
[0006]更に、前述のそれ中にＰＡＧの均一な分布を有する現在既知の犠牲ポリマー層が、ＰＡＧ添加物の高い全量を包含するために、このような層は、一般的にＰＡＧ活性化のために必要な光線照射を高度に吸収している。従って、必要な高い照射線量は、これらが、製造能力に不都合に影響することができる長い暴露時間に導くために、更に問題であることができる。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]従って、既知の方法によって製造された既知の犠牲ポリマー層に対する残留物の量、観察されるＬＥＲの程度、及びＰＡＧ活性化のために必要な長い暴露時間が問題であることができるために、前述の欠点に対処する犠牲ポリマー層並びにこのような層を形成及び分解するための方法を開発することが望ましい。
【０００８】
[0008]本発明による態様は、以下の付随する図及び／又は画像を参照して以下に記載される。図面が提供される場合、これは、例示の目的のためのみに提供される簡略化されたデバイスの部分である図面であるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】[0009]図１は、従来の技術によって製造された光でパターン形成されたＰＰＣ単層の分解残留物のパターンの平面図を示す光画像である。
【図２】[0010]図２は、従来の技術によって製造された光でパターン形成された、高い程度のＬＥＲを示すＰＰＣ単層の分解残留物のパターンの平面図を示す光画像である。
【図３】[0011]本発明による態様の光でパターン形成されたＰＰＣのＰＡＧ二重層の分解残留物のパターンの平面図を示す光画像である。
【図４】[0012]図４は、本発明による態様の光でパターン形成された、最小のＬＥＲを示すＰＰＣのＰＡＧ二重層の平面図を示す光画像である。
【図５】[0013]図５は、従来の技術によって形成された、ＵＶ暴露を伴う及び伴わないＰＰＣ単層の、光酸発生物質（ＰＡＧ）を付加されたポリカーボネート（ＰＰＣ）層の動的熱重量分析（ＴＧＡ）のプロットである。
【図６】[0014]図６ａは、従来の技術によって製造されたＰＰＣ単層中に形成された、各種の直線及び空間寸法を有する解像度試験パターンの画像の平面図を示す光画像であり、底部アレイは公称５０μｍの間隔を有する。
【００１０】
[0015]図６ｂは、図６ａの底部アレイの輪郭である。
【図７】[0016]図７ａは、本発明の態様によって製造されたＰＰＣのＰＡＧ二重層中に形成された、各種の直線及び空間寸法を有する解像度試験パターンの画像の平面図を示す光画像であり、底部アレイは公称５０μｍの間隔を有する。
【００１１】
[0017]図７ｂは、図７ａの底部アレイの輪郭である。
【図８】[0018]図８ａは、従来の技術によって製造された光でパターン形成されたＰＰＣ単層の平面図及び寸法を示す光画像である。
【００１２】
[0019]図８ｂは、本発明の態様によって製造された光でパターン形成されたＰＰＣのＰＡＧ二重層の平面図及び寸法を示す光画像である。
【図９】[0020]図９は、本発明によるＰＡＧ二重層構造体の態様の一部の断面略図である。
【図１０】[0021]図１０ａ−１０ｂは、エアギャップ構造を形成するためにＰＡＧ二重層を使用する、本発明の方法の態様を使用して形成されたデバイスの一部の断面簡略図である。
【図１１】[0022]図１１Ａ−１１Ｇは、エアギャップ構造を形成するために、本発明によるＰＡＧドープ単一層を使用する、本発明のもう一つの方法の態様を使用して形成したデバイスの一部の断面簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0023]本発明による例示的態様は、本明細書中で以下に提供される実施例及び特許請求の範囲を参照して記載されるものである。本明細書中に記載されるこのような例示的態様の各種の改変、適合又は変化は、このようなものが開示されているかのように当業者にとって明白となることができる。本発明の教示に依存し、そしてそれによってこれらの教示が当技術を進歩させる全てのこのような改変、適合又は変化は、本発明の範囲内であると考えられることは理解されるものである。
【００１４】
[0024]本明細書中で使用される場合、冠詞“一つ”、“一つの”、及び“その”は、一つの指示対象に明確に、そしてはっきりと他に制約しない限り、複数への言及を含むと理解されるものである。
【００１５】
[0025]本明細書中で、そして本明細書に付属する特許請求の範囲において使用される成分、反応条件、等の量に関する全ての数字、数値及び／又は表現は、このような数値を得ることにおいて遭遇する測定の各種の不確実性の影響下にあるために、他に示されない限り、全ては、全ての場合用語“約”によって修飾されていると理解されるべきである。
【００１６】
[0026]本明細書中で使用する場合、重量平均分子量（Ｍｗ）及び数平均分子量（Ｗｎ）のようなポリマーの分子量値は、ポリスチレン標準を使用するゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって決定される。
【００１７】
[0027]本明細書中で使用する場合、多分散指数（ＰＤＩ）値は、ポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）の比（即ち、Ｍｗ／Ｍｎ）であると理解されるものである。
【００１８】
[0028]本明細書中で使用する場合、そして他に記述しない限り、ポリマーの分解温度は、ポリマーの特定の重量パーセントがガス状の分解生成物に分解される、０．５℃／分の加熱速度における熱重量分析法によって決定される温度を意味すると理解されるものである。従って、用語Ｔｄ５、Ｔｄ５０及びＴｄ９５は、ポリマーの５重量％、５０重量％及び９５重量％が分解される温度を示すと理解されるものである。
【００１９】
[0029]本明細書中で数値的範囲が開示された場合、このような範囲は、範囲の最小及び最大値の両方、並びにこのような最小及び最大値間のことごとくの数値を含む連続である。なお更に、範囲が整数を指す場合、このような範囲の最小及び最大値間のことごとくの整数が含まれる。更に、特徴及び特性を記載するために複数の範囲が提供された場合、このような範囲を組み合わせることができる。即ち、他に示さない限り、本明細書中に開示される全ての範囲は、本明細書中に包含されるいずれもの、そして全ての部分範囲を包含すると理解されるべきである。例えば、“１ないし１０”の記述された範囲は、最小値１及び最大値１０間のいずれもの、そして全ての部分範囲を含むと考えるべきである。１ないし１０の範囲の例示的な部分範囲は、制約されるものではないが、１ないし６．１、３．５ないし７．８、及び５．５ないし１０を含む。
【００２０】
[0030]本明細書中で使用する場合、用語“光酸発生物質”（ＰＡＧ）及び“光反応開始剤”は、適当な波長で提供される適当な量の光線照射への暴露後、制約されるものではないが、プロトン酸を含む一つ又はそれより多い酸を発生する物質を意味すると理解されるものである。
【００２１】
[0031]本明細書中で使用する場合、用語“分解可能な”及び“分解された”、又は同様な用語は、犠牲ポリマーが、それが分解される前の犠牲ポリマーの分子量より小さい分子量を、それぞれが有するより小さい単位に、少なくとも部分的に分解されることができるか又は分解されていることを意味する。このようなより小さい単位は、制約されるものではないが：犠牲ポリマーのオリゴマー、犠牲ポリマーがそれから誘導されるモノマー及びその断片を含む。例えば、犠牲ポリマーがポリプロピレンカーボネート（ＰＰＣ）である場合、このようなより小さい単位は、ヒドロキシル末端多環式カーボネートオリゴマー、多環式カーボネート、多環式エーテル、及び／又は環式カーボネート、ＣＯ及び／又はＣＯ２を包含することができる。
【００２２】
[0032]本明細書中で使用する場合、用語“ＰＡＧ単層”は、犠牲ポリマー、光酸発生物質及び溶媒を包含するＰＡＧを付加された犠牲ポリマー組成物から、従来の技術によって形成された犠牲ポリマーを意味し、ここで、ポリマーは、組成物の１０ないし３０重量％であり、そしてＰＡＧは、ポリマーの３ないし１０重量％である。形成されたＰＡＧ単層は、自己感光性である。
【００２３】
[0033]本明細書中で使用する場合、用語“ＰＡＧ二重層”は、少なくとも二つの別個の犠牲ポリマー組成物から本発明の態様によって形成される犠牲ポリマー層を意味する。第一の犠牲ポリマー層を形成するためのこのような別個のポリマー組成物の一番目の、このような第一の組成物は、犠牲ポリマー及び溶媒を包含するが、しかしこのような組成物は、いずれものＰＡＧが非存在であり、そして第一の犠牲ポリマー層を覆う第二の犠牲ポリマー層を形成するためのこのような別個のポリマー組成物の二番目の、このような第二の組成物は、犠牲ポリマー層及び溶媒を包含し、そして更に所望の濃度の適当なＰＡＧを有する。従ってこのようなＰＡＧ二重層は、集合的に光酸発生物質の濃度勾配をその中に有する。例えば、前記の第二の組成物が、前記の第一の組成物から形成された層の上に配置される、前述の第一及び第二の別個の犠牲ポリマー組成物から形成されたＰＡＧ二重層を考えた場合、ＰＡＧ濃度は、前記の第二の別個の組成物から主として形成されたＰＡＧ二重層の部分より、前記の第二の別個の組成物から主として形成された前記のＰＡＧ二重層の部分において高いものである。従って、このようなＰＡＧ二重層を、集合的に、光酸発生物質の濃度勾配と理解することができる。
【００２４】
[0034]本明細書中で使用する場合、用語“ＰＡＧ単一層”又は“ＰＡＧドープ単一層”は、本発明の態様によって形成された犠牲ポリマー層を意味し、ここで、このような層は、最初、犠牲ポリマー及び溶媒を包含する犠牲ポリマー組成物からの基板上に形成されるが、しかしこのような組成物はいずれものＰＡＧが非存在である。このような最初の形成後、適当なＰＡＧ及び適当な溶媒を包含するＰＡＧ溶液が、ＰＡＧの濃度勾配がこのような最初に形成された層内に作られるように犠牲ポリマー層上に配置され、ここで、ＰＡＧの濃度は、ＰＡＧドープ単一層が形成された基板の直近のこのような最初に形成された層の低い部分より、このように最初に形成された層の上部の部分において高い。
【００２５】
[0035]従って、本発明のＰＡＧ二重層及びＰＡＧ単一層の態様の両方が、ＰＡＧ濃度勾配を包含し、ここで、このような層の少なくとも一つの領域が、活性化光線照射によりポリマー分解を起こすために十分なＰＡＧの濃度を有することを理解することができる。然しながら、好都合には、このような層の全ＰＡＧ付加は、従来の技術のＰＡＧ単層のそれより少ない。
【００２６】
[0036]本発明の態様を特徴づける特徴は、特許請求の範囲中に特殊性を伴って指摘されている。このような態様、その操作上の利益及び使用上のこれらの及び他の特徴は、本明細書中の以下のこのような態様の記載から、更に十分に理解されるものである。
【００２７】
[0037]本発明による幾つかの態様は、ＰＡＧ二重層及びそれから形成された構造体を包含し、一方、本発明による他の態様は、ＰＡＧドープ単一層及びこれから形成された構造体を包含する。このような態様が本明細書中で以下に考察されるため、これらは、ポリプロピレンカーボネート（ＰＰＣ）犠牲ポリマーと呼ばれるものである。このような考察におけるＰＰＣの使用が、有用な犠牲ポリマーに関する本開示の範囲を制約することを意味しないことは、他の犠牲ポリマーを使用することができるために理解されるものである。例えば、ポリノルボルネン、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）及び他のポリカーボネートは、本発明の態様のために適した犠牲ポリマーであり、そして特定の犠牲ポリマーの選択は、設計上の選択として認識されるべきである。むしろ、本開示をＰＰＣに制約することは、このようなＰＡＧ二重層の態様の開示及び理解の容易さのためにのみ行われる。
【００２８】
[0038]本発明の態様によるＰＡＧ二重層構造体は、最初、基板上に第一の犠牲ポリマー組成物を適用することによって形成され、ここで、このような第一の組成物は、第一の犠牲ポリマー層を形成するためのいずれもの光酸発生物質又は光反応開始剤が非存在である。このように第一の層が形成された後、第二の犠牲ポリマー層を形成するために、このような第一の層上に第二の犠牲ポリマー組成物が適用され、ここで、このような第二の組成物は、犠牲ポリマーの０．１重量％に等しいか、又はそれより多い所望の濃度の光酸発生物質を包含する。第一の犠牲ポリマー層がいずれものＰＡＧの非存在で形成され、そして第二の犠牲ポリマー層が所望のＰＡＧ濃度で形成されることを考慮すれば、このような第一及び第二の犠牲ポリマー層が、光酸発生物質の濃度勾配をその中に有するＰＡＧ二重層の態様を形成すると集合的に言うことができる。即ち、ＰＡＧの濃度は、ＰＡＧ二重層構造体の上部で最高であり、そして最初に、これが形成された基板との界面の直近の層の低い部分で最低である。このようなＰＡＧ二重層構造体の正味の結果は、効率の良いＰＰＣ分解のために十分なレベルのＰＡＧのピーク濃度が、層の一部に、そして従来の技術のＰＣ単層のように層中にではなく提供される。驚くべきことに、このような構造体が、従来の技術によって製造された層の分解温度から本質的に変わらない温度において容易に分解されることができることが見いだされている。理論に束縛されることを望むものであはないが、照射されたＰＡＧから作られた酸が、触媒のように作用し（ＰＰＣ分解過程において再生され、そして消費されない）、そして従って、ＰＡＧ二重層又はＰＡＧ単一層の一部が分解され、このような酸の有効な濃度を、前述の再生及び／又はこのような酸のより低い酸濃度を有する部分への拡散のために直近部分に維持することができるために、この結果が達成されると信じられる。従って、ＰＡＧ二重層及びＰＡＧ単一層の全ＰＡＧ付加が、従来の技術のＰＡＧ単層より低いために、ＰＡＧ付加に関係する残留物の量は、大幅に減少される。
【００２９】
[0039]好都合には、これらのＰＡＧ二重層構造体の態様は、従来知られていたものより大幅に改良された観察される線状端粗さ（ＬＥＲ）の程度で、光でパターン形成することができ、そして分解後、従来知られていたものより有意に少ない残った残留物を残す。このような利点は、本発明による態様の代表である図３及び図４、並びに先に考察した従来の技術の代表である図１及び図２の比較によって示される。最初に図１及び図３の比較を参照して、犠牲ポリマーの分解後に存在する残留物の量の有意な減少が、図１において観察される残留物と比較して、図３において観察される。図３において観察される残留物の平均厚みは、図１に対して考察したと同様な様式で測定し、そして約０．０５９μｍであると計算された。構造体の本来の厚みに基づけば、図３において観察される残留物の厚みは、約０．１９％残留であり、従って図１において観察された残留物の僅か約１／３であることを示す。図２及び図４の比較について、図４において存在するＬＥＲの程度は、最小量であり、そして従って、図２において観察されたものから大幅に減少されているように見受けることができる。
【００３０】
[0040]従って、本発明によるＰＡＧ二重層の態様は、僅かな残留物又はそれが無いこと及び僅かな低い程度のＬＥＲを提供する犠牲ポリマーの分解を提供する。従って、このような態様が、従来知られた犠牲ポリマー層及び方法を使用して製造された構造体より大幅に改良されたエアキャビティー又はエアギャップを作成するために有用であることは理解されるものである。更に、本発明の態様によって形成されたエアキャビティーは、このような構造体の用途を、流体チャンネル、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）梱包容器のようなマイクロメートル及びナノメートル以下の規模のデバイス、及び改良された微小エレクトロニクスデバイスのための低−Ｋ誘電性構造体に拡大することが可能である。
【００３１】
[0041]ＰＡＧ二重層構造体に対するいずれもの言及が、二つの別個の犠牲ポリマー組成物のみから得られる構造体の形態に制約されないことは更に理解されるものである。むしろ、このようなＰＡＧ二重層構造体が、少なくとも二つの別個の組成物から形成され、そして従って、本発明による態様が、更に二つより多い犠牲ポリマー組成物から形成されるＰＡＧ二重層構造体を含むことは理解されるものである。なお更に、このようなＰＡＧ二重層構造体又はフィルムを形成するために使用される別個のポリマー組成物の数に関わらず、一旦形成された後、このようなフィルムは一体化構造体であることは理解されるものである。即ち、前述のＰＡＧ濃度勾配以外に、このようなＰＡＧ二重層フィルムは、このようなＰＡＧ二重層フィルムを作成するために使用された適用された犠牲ポリマー組成物のいずれかの間の界面又は界面の特性を示さない。
【００３２】
[0042]ここに図５を参照して、暴露された及び非暴露のＰＡＧ単層の両方の熱重量分析のプロットは、暴露されたＰＡＧを付加されたポリプロピレンカーボネート（ＰＰＣ）のＴｄ５０が約８０℃であり、一方、非暴露のＰＡＧを付加されたＰＰＣのＴｄ５０は約１７０℃であることを示す。従って、このような層を、像様暴露にかけることが、即ち、遮蔽成分を通して光線照射に暴露することが、層の幾つかの部分のみが暴露され、そして従って図５において観察される分解温度の低下をこのような暴露された部分のみに起こすものであるプロトン酸（類）を、そこに発生させることは理解されるものである。更に、暴露された部分の分解温度の又はそれより上の、しかし非暴露部分の分解温度より下の温度に層を加熱することが、遮蔽成分の画像を表す構造を作成するためにこのような暴露部分の分解をもたらすものであることは理解されるものである。
【００３３】
[0043]図５は、ＰＡＧを付加されたＰＰＣ物質、即ち３ないし１０重量％のＰＡＧを有するＰＰＣ物質のデータを示しているが、このような分解温度の低下が更にＰＡＧ二重層においても観察されていることが見いだされている。理論に束縛されることを望むものではないが、ＰＡＧ二重層構造体において、適当な波長の光線照射に暴露された後、ＰＡＧ付加が非存在である第一の別個のポリマー組成物から形成された二重層に部分が、ＰＡＧ付加を実際に有する前述の第二の別個の犠牲組成物から形成された二重層構造体の部分のＰＡＧから形成されるいずれもの酸のための“拡散シンク”としての役目を果たすと信じられる。従って、十分な局所的酸濃度が、全体の二重層構造体を通して提供されて、暴露された部分の分解温度の本質的に均一な低下を可能にする。従来の技術のＰＡＧ単層及び同等の厚みのＰＡＧ二重層の分解過程における唯一の観察された差は、ＰＡＧの局所的濃度が二重層の本質的に完全な分解を得るためのＰＡＧ不良領域へ拡散するために必要な更なる時間である。例えば、約３０μｍのＰＡＧ単層の暴露された部分は、約４−５分で分解し、一方、本質的に同じ厚みのＰＡＧ二重層の暴露された部分は、約１３−１５分で分解する。“拡散シンク”効果が、更に例えば、図２及び図４の比較において観察されるような線状縁辺粗さにおける改良の寄与体であると更に信じられる。上述の理論に加えて、“拡散シンク”の存在が、暴露された領域中のＰＡＧによって発生された上述の酸（類）の隣接する非暴露の領域への横への拡散を制約して、図２において観察される程度のＬＥＲを作成すると信じられる。
【００３４】
[0044]好都合には、このような制約された横への拡散は、改良された空間的解像度、即ち、予測された寸法及び本質的に垂直の側壁特性のより良好な解像度をもたらす。ここで図６ａ及び７ａを参照して、それぞれは、ＰＡＧ単層（６ａ）及びＰＡＧ二重層（７ａ）中に画像化された解像度試験パターンを示す。図６ｂ及び７ｂは、図６ａ及び７ａのそれぞれの５０μｍの線の部分及び空間底部アレイの輪郭のプロットを示す。容易に観察されるように、図７ａに示した試験パターンの特徴の解像度は、図６ａに示したものより優れている；更に、図７ｂの輪郭は、図６ｂのものより有意に更に垂直である側壁の輪郭を示す。従って、従来の既知の技術によって製造されたＰＡＧ単層のそれに対する、本発明のＰＡＧ二重層態様の改良された画像化可能性を証明する。
【００３５】
[0045]ここで図８ａ及び８ｂについて、従来の技術のＰＡＧ単層（８ａ）及び本発明のＰＡＧ二重層（８ｂ）の態様間の画像化可能性のもう一つの比較を示す。それぞれの層の像様暴露のために使用された光遮蔽物の線の幅の寸法は、６００μｍであったが、ＰＡＧ単層（８ａ）の測定された線の幅は、４４６μｍであることが示され、一方、ＰＡＧ二重層の測定された線の幅は、６２１μｍであることが示されている。それぞれの画像に対して、同じ暴露時間及びエネルギー並びに画像発生法が使用され（二重層に対する延長された分解時間以外は）、従って、それぞれ図８ａ及び８ｂの従来の技術の犠牲層及び本発明によって製造された二重層間の差の関数である異なった結果が得られるという結果になる。
【００３６】
[0046]ここで図９を参照して、本発明によるＰＡＧ二重層構造体の態様の一部の、断面簡略図を示す。このような二重層構造体は、基板１００を、最初に、前述の第一の別個の犠牲ポリマー組成物からの基板１００上に、いずれものＰＡＧが非存在の第一の犠牲ポリマー層１２０を形成することによって保護被覆し、そして得られたフィルム又は層を乾燥した後、犠牲ポリマー層１２０上に前述の第二の犠牲ポリマー組成物からの第二の犠牲層１４０を形成することによって形成される。表１に示すように、層１２０及び層１４０の両方の厚みを、所望の結果を得るために変化することができることは理解されるものである。
【００３７】
[0047]本発明による幾つかの態様は、前述のＰＡＧ二重層ではなく、ＰＡＧ単一層を包含する。図１０ａ及び１０ｂを参照して、このようなＰＡＧドープ単一層は、基板１００を、最初に、基板１００上に先に記載したように犠牲ポリマー層１２０を形成することによって保護被覆して形成される。層１２０が形成され、そして穏やかに焼くことによって乾燥した後、このような層をＰＡＧを付加された溶液１５０で処理する。ＰＡＧ溶液１５０は、溶媒及びＰＡＧからなり、そしていずれもの犠牲ポリマーが非存在である。ポリマー層１２０及び１４０は、一般的にスピンコート、噴霧コート、ドクターブレード等のような方法によって形成されるが、ＰＡＧを付加された溶液１５０による処理は、更に所望の時間のこのような溶液中への層１２０の浸漬を包含することができることは理解されるものである。溶液１５０によるこのような初期の処理後、層及び基板を再び穏やかに焼き、そしてＰＡＧドープ単一層１５５（図１０ｂ）が作成される。
【００３８】
[0048]先に記述したように、本発明のＰＡＧ二重層及びＰＡＧ単一層の態様を形成するために使用される犠牲ポリマーが、ポリプロピレンカーボネート（ＰＰＣ）に制約されないことは理解されるものである。他のポリカーボネートとしては、ポリエチレンカーボネート（ＰＥＣ）、ポリシクロヘキサンカーボネート（ＰＣＣ）、ポリシクロヘキサンプロピレンカーボネート（ＰＣＰＣ）、ポリノルボルネンカーボネート（ＰＮＣ）、及びこれらの組合せなどが挙げられる。なお更に、このような態様は、更に、特にポリ［（オキシカルボニルオキシ−１，１，４，４−テトラメチルブタン）−ａｌｔ−オキシカルボニルオキシ−５−ノルボルネン−２−ｅｎｄｏ３−ｅｎｄｏ−ジメタン）］；ポリ［（オキシカルボニルオキシ−１，４−ジメチルブタン）−ａｌｔ−（オキシカルボニルオキシ−５−ノルボルネン−２−ｅｎｄｏ−３−ｅｎｄｏ−ジメタン）］；ポリ［（オキシカルボニルオキシ−１，１，４，４−テトラメチルブタン）−ａｌｔ−（オキシカルボニルオキシ−ｐ−キシレン）］；及びポリ［（オキシカルボニルオキシ−１，４−ジメチルブタン）−ａｌｔ−（オキシカルボニルオキシ−ｐ−キシレン）］のような犠牲ポリマーを使用して形成することもできる。
【００３９】
[0049]更に、このような犠牲ポリマーは、有用な範囲の分子量を有する本発明によるＰＡＧ二重層及びＰＡＧ単一層の態様を形成するために提供することができる。従って、幾つかの態様に対して、犠牲ポリマーは、２，０００ないし２００，０００の重量平均分子量（Ｍｗ）を有することができ、一方、他の態様に対して、８，０００ないし７０，０００のＭｗの範囲が適当であり、そしてなお他の態様に対して、９，０００ないし６０，０００の範囲が適当である。
【００４０】
[0050]先に考察し、そして図９に示すように、本発明のＰＡＧ二重層及びＰＡＧドープ単一層の態様は、少なくとも一つの光酸発生物質成分又はＰＡＧを包含する。一般的に、このようなＰＡＧは、トリフリン酸基、ペルフルオロブタンスルホン酸（ｎｏｎａｆｌｉｃ ａｃｉｄ）基、ＦＡＢＡ酸基又は非フッ化スルホン酸基を包含する物質から選択される。更に具体的には、有用なＰＡＧは、制約されるものではないが、トリフリン酸（ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメトキシナフチル）−ジフェニルスルホニウム（ＴＢＯＭＤＳ−ＴＦ）、トリフリン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム（ＢＴＢＰＬ−ＴＦ）、トリフリン酸Ｎ−ヒドロキシナフタルイミド、ペルフルオロ−１−ブタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム（ＮＨＮ−ＴＦ）、ペルフルオロ−１−ブタンスルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）スルホニウム（ＤＰＩ−ＮＦ）、ペルフルオロ−１−ブタンスルホン酸ｎ−ヒドロキシナフタルイミド（ＴＴＢＰＳ−ＮＦ）、テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ホウ酸４−メチルフェニル［４−（１−メチルエチル）フェニル］ヨードニウム（ロードシル（Ｒｈｏｄｏｒｓｉｌ）−ＦＡＢＡ）、テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ホウ酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）スルホニウム（ＴＴＢＰＳ−ＦＡＢＡ）、テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ホウ酸トリフェニルスルホニウム（ＴＰＳ−ＦＡＢＡ）、ｐ−トルエンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム（ＢＴＢＰＩ−ＰＴＳ）、９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホン酸ジフェニルヨードニウム（ＤＰＩ−ＤＭＯＳ）、Ｃｉｂａ非イオン性光酸発生剤（ＣＧＩ−２６３）、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトリス（ペルフルオロメタンスルホニル）メチド（ＢＴＢＰＩ−ＴＭＭ）、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムビス（ペルフルオロメタンスルホニル）イミド（ＢＴＢＰＩ−ＢＢＩ）、ペルフルオロ−１−オクタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム（ＢＴＢＰＩ−ＨＤＦ）及びこれらの組合せを含む。
【００４１】
[0051]本発明の二重層の態様を形成するために使用されるポリマー組成物は、一般的に適当な犠牲ポリマー及び適当なＰＡＧ（類）の溶液である。本発明によるこのような組成物の態様の幾つかのポリマー濃度は、５％ないし５０％重量％（組成物の全重量に基づく）の範囲であることができるが、他の組成物の態様は、５ないし３５重量％のポリマー濃度を有し、一方なお他の態様において、ポリマー濃度は、１０ないし２０重量％の範囲である。これらの前述の態様において使用されるポリマー濃度が、一般的に特定の厚みを有する層又はフィルムの形成を可能にするために選択され、そして従って、設計上の選択であると考えられることは理解されるものである。
【００４２】
[0052]更に理解されなければならないように、使用されるＰＡＧの濃度は、任意ではなく、しかしＰＡＧを付加されたポリマー組成物又はＰＡＧ溶液が使用されるか否か、選択された具体的なＰＡＧ又は複数のＰＡＧ、選択された具体的な犠牲ポリマー又は複数のポリマーの分解を強制するために十分な強さを有するプロトン酸を形成するその能力の関数である。従って、上記で考察したポリマーの濃度のように、使用されるＰＡＧの濃度も、更に設計上の選択である。本発明による幾つかの態様に対して、光酸発生物質濃度が、０．２ないし６重量％、又は３ないし２０重量％の量で存在することができると言われ、ここで、このような範囲は、所望の層（複数の層）を形成するために使用されるポリマー組成物中に存在するポリマーの重量、又はＰＡＧ溶液が使用される場合溶液の重量に基づいている。他の態様に対して、このような組成物中のＰＡＧ濃度は、４ないし１８重量％、そしてなお他の態様に対して、５ないし１５重量％の範囲であることができる。
【００４３】
[0053]先に記述したように、本発明によるポリマー組成物の態様は溶液であり、そして従って溶媒を包含する。再び、ポリマー及びＰＡＧ（類）の選択に関して上記で考察したように、溶媒の選択も更に設計上の選択であるが、然しながらこの選択は、選択された溶媒（類）が選択された犠牲ポリマー（類）及び／又はＰＡＧ（類）の溶液を形成するために適当である場合にのみ有効であることができる。例示的な溶媒は、制約されるものではないが、アセトニトリル、アセトフェノン、アルファ−アンゲリカラクトン、アニソール、ガンマ−ブチロラクトン、酢酸Ｎ−ブチル、シクロヘキシルベンゼン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、デカヒドロナフタレン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、３−エトキシプロピオン酸エチル、乳酸エチル、２−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン、メシチレン、２−メトキシエチルエーテル、１−メチル−２−ピロリジノン、２−メチルテトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフリルエーテル、ガンマ−オクタノラクトン、プロピレンカーボネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン、及びこれらの組合せを含む。
【００４４】
[0054]ＰＡＧドープ単一層が形成される場合、ＰＡＧを付加された溶液１５０（図１０）を製造するために使用される溶媒は、犠牲ポリマー層１２０を形成するために使用される犠牲ポリマー組成物の溶媒と同一であるか又は異なっていることができる。溶液１５０が犠牲ポリマーを包含していないために、層１２０の処理はこのような層の初期の厚みを減少する可能性があることは理解されるべきである。このような厚みの減少は、溶液１５０のために使用される溶媒中の層１２０のポリマーの溶解度の関数である。従って、ＰＡＧドープ単一層１５５の特定の最終厚みが所望される場合、層１２０の最初の厚みは、溶液１５０によるその処理のためのこのような厚みの減少に対して調節されなければならない。このような厚みの減少は、溶液１５０のために使用される溶媒及び使用される処理の方法の関数であり、層１２０の最初の厚みの調節は、過度な実験無しに容易に決定することができる。
【００４５】
[0055]以下の表１は、ＰＡＧ二重層の態様におけるＰＡＧ単層の厚みの変化の影響を決定するために行った一連の実験を例示する。更に、それぞれの実験のために、完全な厚みのＰＡＧ単層及びＰＡＧ二重層の両方を形成し、それぞれの層の一部は、本質的に等量のＵＶ暴露を受け、そして次いで同じパターン発生及び分解条件にかけた。更に、全ての場合、ＰＡＧ単層のＰＡＧ付加は、ポリマーの重量の３重量％であった。それぞれのＰＡＧ二重層構造体に対して残留物の減少の％が報告されている場合、報告された値は、犠牲ポリマーの分解後に見出された残留物の平均（平均）厚みから、以下の等式：
残留物減少％＝［１−（平均二重層残留物／平均単層残留物）］×１００
によって計算された。
【実施例】
【００４６】
実施例１
[0056]従って実験１において、残留物の６２．５％の減少が見いだされ、一方ＰＡＧ二重層のＰＡＧ単層部分の厚みが減少されると、残留物の減少の％が増加し、実験３では７４％に達した。二重層のパターンの幅が事件１及び実験３間で約７％増加したことが観察された筈であるが、単層のパターンの幅は、約６％増加した。単層の結果を“内部対照”と考えれば、パターンの幅の変化は、それぞれのＰＡＧ二重層のＰＡＧ単層部分の厚みの減少と直接関係しないと信じられる。
【００４７】
[0057]残った残留物の量は、非揮発性のＰＡＧ（類）から得られたと信じられることはもちろん理解されるものであるために、従ってそれぞれの二重層の全体的ＰＡＧ付加が残留物の減少の％の指標であるべきであることは理解されるものである。このような結果は、実際に見いだされ、そして表１に開示されている。
【００４８】
[0058]以下の表１において、与えられている場合、単層は先に記載したような従来の技術のＰＡＧ単層の代表であり、二重層は、先に記載したようなＰＡＧ二重層の代表であり、全フィルム厚み、最終パターン厚み、及び最終パターン幅の数値はμｍ、ＵＶ暴露時間の数値は秒（秒）で表示され、平均（平均）残留物の数値はオングストローム（Å）で表示されている。残留物の％の数値は、[0048]項で先に与えた式を使用して計算されている。
【００４９】
【表１】
【００５０】
[0059]要約として、典型的には、直接光画像化可能なＰＰＣのような犠牲ポリマーのために、最低３重量％のＰＡＧ付加が必要であるが、犠牲構造体の暴露部分が分解工程によって除去される場合、少なくとも一つのこのような層がいずれものＰＡＧが非存在である多層構造体を作成することによって、このような構造体は、ポリマー分解工程による多層又は二重層構造体の暴露部分の除去によって、直接光でパターン形成することができることが見いだされている。ＰＡＧを、このような構造体の幾つかの部分（等）のみの制約することによって、全体的ＰＡＧ付加が減少されることは注目すべきである。従って、上記の表１において、二重層１のＰＡＧ付加は、合計０．５８％であり、一方二重層３に対するＰＡＧ付加は０．０９％である。好都合には、全体的ＰＡＧ付加が大幅に減少されるが、本発明による二重層の態様の画像化可能性が優れていることは、注目に値する。従って、二重層３に対して、このような二重層の部分を暴露するために使用されるエネルギーの量は、二重層１又は２の暴露のために使用されるものの１／１０に減少され、パターン形成は好結果であり、そして残った残留物の％は、大幅に減少した。
【００５１】
[0060]本明細書中で先に提供したデータの多くは、非カプセル化犠牲ポリマーの分解を考察し、そして示してきたが、本発明による幾つかの態様は、保護被覆層又は物質を伴う二重層のカプセル化された非暴露部分を包含することも更に注目すべきである。酸託されたこのような保護被覆物質は、非暴露犠牲部分の分解のために選択された温度において熱的に安定であり、並びに分解生成物がそれを通る浸透を可能にすることが可能であるように選択された。このような保護被覆物質は、適当に高い分解温度を持つポリマー、例えば、Ｐｒｏｍｅｒｕｓ ＬＬＣ又はＢｒｅｃｋｓｖｉｌｌｅ Ｏｈｉｏから入手可能なＡｖａｔｒｅｌ（登録商標）物質のようなポリノルボルネンポリマーであることができ、或いは別の方法として、二酸化ケイ素又は非暴露二重層部分の早発分解を回避するために適した様式で形成されたオキシ窒化ケイ素のような無機物質であることができる。
【００５２】
[0061]“浸透”又は“通って浸透する”は、膜又はフィルム中への成分の溶解、そのようなフィルムを通るこのような溶解された成分の拡散、及びそのようなフィルム又は膜からのこのような成分の蒸発の既知の過程を指すことは理解されるものである。
【００５３】
[0062]ここで（ｍｏｗ）図１１Ａ−１１Ｇについて、エアギャップ構造５５、保護被覆構造１０及び下部保護被覆層５０を形成するための工程が示される。従っていずれものＰＡＧが非存在の犠牲層１５は、示されるように（１０Ｂ）基板１０上に形成される。このような層（フィルム）が乾燥された後、ＰＡＧ単層２０が、ＰＡＧ単層２０が形成され、ここで、層１５及び層２０は、ＰＡＧ二重層フィルム２５を包含する（１０Ｃ）。次いで二重層２５の像様暴露が、フィルム２５のどの部分が光線照射３５によって暴露されるかを規定する遮蔽物３０を使用して行われる（１０Ｄ）。二重層２５の暴露部分は、熱分解法によって除去されて、基板上に残った非暴露部分４０を残す（１０Ｅ）。次いで、図１１Ｆに示すように、保護被覆層５０が、図１０Ｅに示すように構造体上に配置され、そして図１１Ｆの構造体を、部分４５の分解及び保護被覆５０を通る分解生成物の浸透のために適当な温度に加熱した後、エアギャップ５５が形成される（１０Ｇ）。
【００５４】
[0063]先に考察したように、本発明による幾つかの態様のために、先に考察したＰＡＧ二重層ではなく、ＰＡＧ単一層が使用される。このようなＰＡＧ単一層は、以下の実験２において記載されるように調製され、そして試験された。
【００５５】
実施例２
実験２
[0064]ＧＢＬ中の２０重量％のＰＰＣを有する第一の溶液を調製した。この第一の溶液は、いずれものＰＡＧが非存在であった。ＧＢＬ中の０．６重量％のＰＡＧを有する第二の溶液を調製し、ここで、ＰＡＧは、テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ホウ酸４−メチルフェニル［４−（１−メチルエチル）フェニル］ヨードニウム（ロードシル−ＦＡＢＡ）であった。
【００５６】
[0065]ＰＰＣフィルムを、Ｓｉ基板上の第一の溶液から成形した。フィルムは、シリコンウエハーを、第一の溶液で５００ＲＰＭで５秒間スピンコートし、次いで、スピン速度を１０００ｒｐｍに上げ、そしてスピン速度をこの速さで４０秒間保つことによった。次いでウエハーを１０５℃に加熱し、そしてこの温度で５分間保った。ウエハーを冷却した後、得られた犠牲ポリマー層の厚みは、１０．７ｕｍであるとその後決定された。
【００５７】
[0066]次いで、犠牲ポリマー層を、第二のＰＡＧのみの溶液で処理した。処理を、第二の溶液を犠牲ポリマー層上に、先に記載したと同じスピンコートサイクルを使用して配置し、続いて処理された層及びシリコンウエハーを、更に先に記載したように加熱することによって達成した。
【００５８】
[0067]処理後の犠牲ポリマー層の目視観察は、層の表面に見えるＰＡＧを伴わない平滑な表面を証明した。第二の溶液による処理後の犠牲ポリマー層の厚みは、６．１ｕｍであると決定された。
【００５９】
[0068]次いで、犠牲ポリマー層をＵＶ照射（６２秒間２４８ｎｍを照射）に暴露し、そして次いで再び１０５℃で５分間加熱した。ウエハーを冷却した後のウエハーの目視観察は、犠牲ポリマーが、ウエハーの表面に存在するＰＡＧのためと信じられる少量の残留物のみを伴って、本質的に完全に分解したことを証明した。残留物は、非常に薄い褐色の埃っぽい外観の層であり、これは、イソ−プロピルアルコール洗浄で完全に除去された。
【００６０】
[0069]図５に示すように、ＰＡＧを含まないＰＰＣ層は、１５０℃より下では何らの分解も示し始めないために、実験２によって証明された結果は、いずれものＰＡＧが非存在であるＰＰＣ層の先に記載したものと一致する様式における処理が、十分なＰＡＧを層に組込んで、このような処理された層の完全な分解を、１０５℃で、又はそれより下で、５分以内で可能にするものであることを証明する。
【００６１】
[0070]実験２は、犠牲ポリマー層へのＰＡＧの組込みのために提供されるそれぞれの組成物に対して同じ溶媒が使用されることを証明するが、第二の溶液が第一の溶液と異なった溶媒を使用し、犠牲ポリマーがこのような異なった溶媒中のある程度の溶解度を示す場合、このような第二の溶液のＰＡＧは、更に犠牲層に組込まれるものであるが、しかし犠牲ポリマーがこのような異なった溶媒中により少なく溶解性である場合、層の厚みの減少は、恐らく減少されるものであると信じられる。ＰＡＧが十分な蒸気圧を有するか、又はこのように充分な量のＰＡＧが適当な溶媒の蒸気相に含有されている場合、更に気相浸透のような他の手段を想像することもできる。更に、このような層と接触させられた場合、例えば、薄いＰＡＧ層がその上に形成されるものであるように、犠牲ポリマーと混和性ではない溶媒を、第二の溶液のための異なった溶媒として使用することによって、ＰＡＧが犠牲ポリマー層に拡散することができると信じられる。
【００６２】
[0071]これまで、ＰＡＧ二重層又はＰＡＧ単一層のいずれかとしてのＰＡＧドープ犠牲ポリマー層を形成するための新規な方法が、本明細書中で先に証明されていることは理解されるべきである。更に、本明細書中で証明されている向上された画像化可能性及び改良された線状端粗さが、このような構造体の用途を、公知の製造方法を使用してマイクロ及びナノ規模のデバイスに拡大することが可能であるために、ＰＡＧ二重層及びＰＡＧ単一層を、エアキャビティー、流体チャンネル、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス及び梱包容器、改良された微小エレクトロニクスデバイス等のための低Ｋ誘電性構造体等のような構造体を形成するために使用することができることは理解されるべきである。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 保護被覆構造体
１５ ＰＡＧ非存在犠牲層
２０ ＰＡＧ単層
２５ ＰＡＧ二重層フィルム
３０ 遮蔽物
３５ 光線照射
４５ 分解される部分
５０ 下部保護被覆層
５５ エアギャップ構造体
１００ 基板
１２０ 第一の犠牲ポリマー層
１４０ 第二の犠牲層
１５０ ＰＡＧを付加された溶液
１５５ ＰＡＧドープ単一層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
包囲されたエアギャップ構造体を製造するための方法であって：
基板上に犠牲ポリマー二重層フィルム（ＰＡＧ二重層）又は前記基板上に犠牲ポリマー単一層フィルム（ＰＡＧドープ単一層）のいずれかを形成し、ここで、二重層フィルム及び単一層フィルムの両方は、その中に濃度勾配を有する光酸発生物質成分を含んでなり；
前記二重層又は単一層を光線照射に像様に暴露し、これによってその暴露部分及び非暴露部分を形成し；
前記暴露された二重層又は単一層フィルムを、前記暴露部分の犠牲ポリマーを分解するために有効な第一の温度（Ｔ１）に加熱し；
前記非暴露部分を覆う保護被覆層を形成し；そして
前記非暴露部分を、その犠牲ポリマーを分解するために有効な第二の温度（Ｔ２）に加熱し、ここで、このような分解の分解生成物が、前記保護被覆層を浸透し、これによって前記包囲されたエアギャップ構造体を形成すること；
を含んでなる、前記方法。
【請求項２】
前記犠牲ポリマー二重層フィルムを形成することが：
基板を覆う第一の犠牲ポリマーフィルムを形成し、前記第一の犠牲ポリマーフィルムは、光酸発生物質成分の濃度が非存在であり；
前記第一の犠牲ポリマーフィルムを覆う第二の犠牲ポリマーフィルムを形成し、前記第二の犠牲層ポリマーフィルムは、ポリマーの２重量パーセントないしポリマーの１０重量パーセントの濃度の光酸発生物質成分を有し；そして
いずれもの残留溶媒を除去するために十分な温度に前記第一及び第二の犠牲ポリマーフィルムを加熱し、ここで、前記第一及び第二の犠牲ポリマーフィルムは、光酸発生物質成分の勾配を有する犠牲ポリマー二重層フィルムを形成すること；
を含んでなる、請求項１に記載の包囲されたエアギャップ構造体を製造するための方法。
【請求項３】
前記犠牲ポリマー二重層フィルムを形成することが、更に前記第二のフィルムを覆う第三の犠牲ポリマーフィルムを形成し、ここで、前記第三のフィルムは、光酸発生物質の濃度が非存在であるか、又はポリマーの０．５重量パーセントないしポリマーの２０重量パーセントの光酸発生物質成分の付加を有するかのいずれかであることを含んでなる、請求項２に記載の包囲されたエアギャップ構造体を製造するための方法。
【請求項４】
前記犠牲ポリマー単一層フィルムを形成することが：
基板を覆う犠牲ポリマーフィルムを形成し、前記犠牲ポリマーフィルムは、光酸発生物質成分の濃度が非存在であり；
光酸発生物質成分の溶液（ＰＡＧ溶液）を、前記犠牲ポリマーフィルム上に配置し、ここで、前記溶液は、ポリマーの０．０１重量パーセントないし溶液の１．０重量パーセントの光酸発生物質成分の付加を有し；そして
前記犠牲ポリマーフィルム及び配置されたＰＡＧ溶液を、いずれもの残留溶媒を除去するために十分な温度に加熱し、ここで、前記犠牲ポリマーフィルム及び配置されたＰＡＧ溶液は、光酸発生物質成分の勾配を有する犠牲ポリマー単一層フィルムを形成すること；
を含んでなる、請求項１に記載の包囲されたエアギャップ構造体を製造するための方法。
【請求項５】
前記第二の溶媒が、前記第一の溶媒と同じである、請求項１に記載のエアギャップ構造体を形成する方法。
【請求項６】
前記第一及び第二の溶媒が、イソプロピルアルコール、ガンマブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン、アニソール、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、及びこれらの組合せから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記エアギャップ構造体が、実質的に残留物を含まない、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記光線照射が、ＵＶ照射である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
Ｔ１が、５０℃ないし２５０℃の両端を含むその範囲である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
Ｔ２が、５０℃ないし３００℃の両端を含むその範囲である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＰＡＧ二重層の第一のポリマー層が、０．１μｍないし３００μｍの両端を含むその範囲の厚みを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＰＡＧドープ単一層の犠牲ポリマー層が、０．１μｍないし３００μｍの両端を含むその範囲の厚みを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記改変されたポリマー層が、第一の層の厚みより大きい厚みを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記犠牲ポリマーが、ポリプロピレンカーボネート、ポリエチレンカーボネート、ポリシクロヘキサンカーボネート、ポリシクロヘキサンプロピレンカーボネート、ポリノルボルネンカーボネート、及びこれらの組合せから選択されるポリカーボネートである、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記犠牲ポリマーが、層の１ないし５０重量％であり、そして光酸発生物質が、第二のポリマー層の０．５ないし１０重量％である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
エレクトロニクスデバイスにおいて使用するための二重層構造体であって：
基板を覆って形成された第一のポリマー層であって、少なくとも一つの犠牲ポリマーからなる前記層；
前記第一のポリマー層を覆って形成された第二のポリマー層であって、少なくとも前記犠牲ポリマー及び光酸発生物質からなる前記第二のポリマー層；
を含んでなり、エレクトロニクスデバイスにおいて使用するためのエアギャップ構造体を形成するために使用される、前記二重層構造体。
【請求項１７】
前記第一のポリマー層が、１７．９μｍないし２８．５μｍの範囲の厚みを有する、請求項１６に記載の二重層構造体。
【請求項１８】
前記第二のポリマー層が、１．４μｍないし５．６μｍの範囲の厚みを有する、請求項１６に記載の二重層構造体。
【請求項１９】
エレクトロニクスデバイスにおいて使用するための、複数のエアギャップを形成するために使用される、請求項１６に記載の二重層構造体。
【請求項２０】
複数のエアギャップ構造体を形成する方法であって：
基板を覆う複数のＰＡＧ二重層ポリマー構造体又はＰＡＧドープ単一層構造体を形成し；
前記二重層ポリマー構造体のそれぞれを包囲する保護被覆層を形成し；そして
前記二重層構造体を、前記二重層構造体を分解するために有効な温度に加熱し、これによって前記保護被覆層内に複数のエアギャップ構造体を形成すること；
を含んでなる、前記方法。
【請求項１】
包囲されたエアギャップ構造体を製造するための方法であって：
基板上に犠牲ポリマー二重層フィルム（ＰＡＧ二重層）又は前記基板上に犠牲ポリマー単一層フィルム（ＰＡＧドープ単一層）のいずれかを形成し、ここで、二重層フィルム及び単一層フィルムの両方は、その中に濃度勾配を有する光酸発生物質成分を含んでなり；
前記二重層又は単一層を光線照射に像様に暴露し、これによってその暴露部分及び非暴露部分を形成し；
前記暴露された二重層又は単一層フィルムを、前記暴露部分の犠牲ポリマーを分解するために有効な第一の温度（Ｔ１）に加熱し；
前記非暴露部分を覆う保護被覆層を形成し；そして
前記非暴露部分を、その犠牲ポリマーを分解するために有効な第二の温度（Ｔ２）に加熱し、ここで、このような分解の分解生成物が、前記保護被覆層を浸透し、これによって前記包囲されたエアギャップ構造体を形成すること；
を含んでなる、前記方法。
【請求項２】
前記犠牲ポリマー二重層フィルムを形成することが：
基板を覆う第一の犠牲ポリマーフィルムを形成し、前記第一の犠牲ポリマーフィルムは、光酸発生物質成分の濃度が非存在であり；
前記第一の犠牲ポリマーフィルムを覆う第二の犠牲ポリマーフィルムを形成し、前記第二の犠牲層ポリマーフィルムは、ポリマーの２重量パーセントないしポリマーの１０重量パーセントの濃度の光酸発生物質成分を有し；そして
いずれもの残留溶媒を除去するために十分な温度に前記第一及び第二の犠牲ポリマーフィルムを加熱し、ここで、前記第一及び第二の犠牲ポリマーフィルムは、光酸発生物質成分の勾配を有する犠牲ポリマー二重層フィルムを形成すること；
を含んでなる、請求項１に記載の包囲されたエアギャップ構造体を製造するための方法。
【請求項３】
前記犠牲ポリマー二重層フィルムを形成することが、更に前記第二のフィルムを覆う第三の犠牲ポリマーフィルムを形成し、ここで、前記第三のフィルムは、光酸発生物質の濃度が非存在であるか、又はポリマーの０．５重量パーセントないしポリマーの２０重量パーセントの光酸発生物質成分の付加を有するかのいずれかであることを含んでなる、請求項２に記載の包囲されたエアギャップ構造体を製造するための方法。
【請求項４】
前記犠牲ポリマー単一層フィルムを形成することが：
基板を覆う犠牲ポリマーフィルムを形成し、前記犠牲ポリマーフィルムは、光酸発生物質成分の濃度が非存在であり；
光酸発生物質成分の溶液（ＰＡＧ溶液）を、前記犠牲ポリマーフィルム上に配置し、ここで、前記溶液は、ポリマーの０．０１重量パーセントないし溶液の１．０重量パーセントの光酸発生物質成分の付加を有し；そして
前記犠牲ポリマーフィルム及び配置されたＰＡＧ溶液を、いずれもの残留溶媒を除去するために十分な温度に加熱し、ここで、前記犠牲ポリマーフィルム及び配置されたＰＡＧ溶液は、光酸発生物質成分の勾配を有する犠牲ポリマー単一層フィルムを形成すること；
を含んでなる、請求項１に記載の包囲されたエアギャップ構造体を製造するための方法。
【請求項５】
前記第二の溶媒が、前記第一の溶媒と同じである、請求項１に記載のエアギャップ構造体を形成する方法。
【請求項６】
前記第一及び第二の溶媒が、イソプロピルアルコール、ガンマブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン、アニソール、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、及びこれらの組合せから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記エアギャップ構造体が、実質的に残留物を含まない、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記光線照射が、ＵＶ照射である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
Ｔ１が、５０℃ないし２５０℃の両端を含むその範囲である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
Ｔ２が、５０℃ないし３００℃の両端を含むその範囲である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＰＡＧ二重層の第一のポリマー層が、０．１μｍないし３００μｍの両端を含むその範囲の厚みを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＰＡＧドープ単一層の犠牲ポリマー層が、０．１μｍないし３００μｍの両端を含むその範囲の厚みを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記改変されたポリマー層が、第一の層の厚みより大きい厚みを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記犠牲ポリマーが、ポリプロピレンカーボネート、ポリエチレンカーボネート、ポリシクロヘキサンカーボネート、ポリシクロヘキサンプロピレンカーボネート、ポリノルボルネンカーボネート、及びこれらの組合せから選択されるポリカーボネートである、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記犠牲ポリマーが、層の１ないし５０重量％であり、そして光酸発生物質が、第二のポリマー層の０．５ないし１０重量％である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
エレクトロニクスデバイスにおいて使用するための二重層構造体であって：
基板を覆って形成された第一のポリマー層であって、少なくとも一つの犠牲ポリマーからなる前記層；
前記第一のポリマー層を覆って形成された第二のポリマー層であって、少なくとも前記犠牲ポリマー及び光酸発生物質からなる前記第二のポリマー層；
を含んでなり、エレクトロニクスデバイスにおいて使用するためのエアギャップ構造体を形成するために使用される、前記二重層構造体。
【請求項１７】
前記第一のポリマー層が、１７．９μｍないし２８．５μｍの範囲の厚みを有する、請求項１６に記載の二重層構造体。
【請求項１８】
前記第二のポリマー層が、１．４μｍないし５．６μｍの範囲の厚みを有する、請求項１６に記載の二重層構造体。
【請求項１９】
エレクトロニクスデバイスにおいて使用するための、複数のエアギャップを形成するために使用される、請求項１６に記載の二重層構造体。
【請求項２０】
複数のエアギャップ構造体を形成する方法であって：
基板を覆う複数のＰＡＧ二重層ポリマー構造体又はＰＡＧドープ単一層構造体を形成し；
前記二重層ポリマー構造体のそれぞれを包囲する保護被覆層を形成し；そして
前記二重層構造体を、前記二重層構造体を分解するために有効な温度に加熱し、これによって前記保護被覆層内に複数のエアギャップ構造体を形成すること；
を含んでなる、前記方法。
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−５８７３７（Ｐ２０１３−５８７３７Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１５２４３３（Ｐ２０１２−１５２４３３）
【出願日】平成２４年７月６日（２０１２．７．６）
【出願人】（５１２１７８８６８）ジョージア・テック・リサーチ・コーポレーション (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５２４３３（Ｐ２０１２−１５２４３３）
【出願日】平成２４年７月６日（２０１２．７．６）
【出願人】（５１２１７８８６８）ジョージア・テック・リサーチ・コーポレーション (1)
【Ｆターム（参考）】
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