説明

絶縁樹脂組成物及びその使用

本発明にかかる一実施態様は、ノルボルネン型ポリマー及びそれから形成される感光性絶縁性樹脂組成物に関する。他の実施態様は、該組成物から形成されるフィルムに関し、および、そのフィルムを含む電気、電子およびオプトエレクトロデバイス等の装置に関する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、2004年7月7日出願の米国仮出願第60/586,070号の優先権を主張する。その出願の内容の全てを本出願に組み込むこととする。
【0002】
本発明は、一般に、感光性絶縁樹脂組成物、特に、その組成物から形成されるフィルム、及び該フィルムを包含する半導体及びディスプレイデバイスに関する。
【背景技術】
【0003】
一般に、薄膜トランジスター型液晶ディスプレイ(TFT LCD)又は有機エレクトロルミネッセンス(OEL)デバイス等のディスプレイデバイスは、配線又はエレメント上に配される保護フィルム又は被膜を有する。そのような保護フィルムは、素子又は配線及び/又は平坦なデバイス表面を絶縁する役目を果たしたり、また多層配線間の中間絶縁膜として機能する場合もある。更に、このようなフィルムは、LCD装置における液晶分子の配向制御のための電極表面上にプロジェクションを形成させたり、又はOEL及びLCD装置における電極間のスペーサーとして使用することができる。また、保護フィルムは、半導体装置を回路基板間を絶縁するためのフィルムとして、プリント配線上の半導体装置に搭載するのに有用である。
【0004】
有効であるためには、保護/絶縁フィルム等材料は、組み込まれた装置の耐用年数間、保護/絶縁性を維持しつつ、その後の処理に耐えうるものでなければならない。そのような材料がディスプレイ及び/又は光学半導体装置等の光学用途に使用される場合には、更に、任意の波長で高い透明性を有するものでなければならない。ある用途では、更に、感光性を有するものでなければならない。すなわち、これらの材料は、その上に適用された別個のパターニング層を必要とすることなく、光パターニングされうるものでなければならない。
【0005】
従来、上述した幾つかの用途に有用な種々の材料が見出されてきているものの、ディスプレイ、半導体デバイス及びプリント配線板の高性能化及び/又は小型化により、従来より公知の材料の継続使用が困難であり、及び/又は制限されるという問題がある。例えば、公知のポリイミド樹脂は、一般には、十分な高温性能を有するが、高配線密度及び高信号速度の高性能及び/又は小型化装置においては、効果的な十分に低い誘電率が得られない。更に、ポリイミド樹脂は、幾つかの光学用途には透明性が不十分である。その一例のポリイミド材料として、日本国特許第3262108号に記載されるジアゾキノン型化合物とポリイミド前駆体物質を包含するポジ型感光性樹脂がある。
【0006】
問題点や制限があるとみられる公知の材料のその他の例として、特開平5−165214に開示されるアクリル樹脂ベース感放射性組成物、及び特開平2003−162054に開示される脂環式オレフィン樹脂を含有する感放射性樹脂組成物がある。両材料とも高い透明性を示すが、耐熱性が不十分である。
【0007】
従って、高透明性であって低い誘電率を有し、容易に光パターニング可能であり、高耐熱性を有し、フィィルム形態で使用することができる感光性樹脂組成物であることが有利である。更に、そのような感光性樹脂組成物であって、アルカリ水溶液等の水溶液ベースの現像液を用いて光パターニング可能であることは有利である。
【0008】
本発明の例示的な実施態様を以下に述べる。ここで説明する例示的な実施例等に対して、様々な改良、変更もしくは変化を加えることは当業者には自明である。そのような全ての改良、変更もしくは変化は、それが本発明の教示に基づくものであっても、またそのような教示事項から発展させたものであっても、本発明の本質および範囲内であると考えられる。
【0009】
特に指示しない限り、本明細書中で用いられる成分量、反応条件等に関する全ての数、値及び/又は表現は、全ての場合に「約」なる語句によって修飾されるものと解される。種々の数値範囲が、本願特許明細書中に開示されている。これらの範囲は、連続しているため、特に指示しない限り、これらは各範囲の最小値及び最大値及びその間の任意の値を含む。更に、特に明示しない限り、本明細書及び特許請求の範囲で特定される種々の数値範囲は、このような値を取得するとき起こりうる種々の測定の不確実さを反映する近似値である。
【0010】
本明細書において、「ポリマー」及び「樹脂」なる用語は、同じ意味で用いられ、そのポリマーの合成に付随する開始剤、触媒及び他の要素からの残渣(ここで、その残渣は共有結合で取り込まれてはいないと解される)と同様に、合成ポリマーを含むことを意味する。その残渣及び他の要素は、ポリマーと一緒に残存する傾向にあり、典型的には、容器の間又は溶剤又は分散媒体の間を移送する際にポリマーに混合され、又はポリマーに混入する。本発明の一実施態様において、そのような樹脂は、アルカリ溶解性であって、水溶性アルカリ溶解性を付与するために、ペンダント酸基を有する反復単位を含むものである。そのような反復単位は、下記構造式(1)によって表されるものである。
【0011】
本明細書中において、「感光性樹脂組成物」、「感光性ポリマー組成物」、「アルカリ溶解性感光性樹脂組成物」又は「感光性絶縁組成物」なる用語は、同じ意味で用いられ、本発明の実施例によるポリマー樹脂のみならず、このようなポリマー樹脂の合成後に添加される材料も包含するものである。かかる組成物は、電子、電気及びオプトエレクトロニクスデバイスの種々の分野に有用な絶縁性又は誘電性層を形成することができるものである。非限定的な例として、種々の半導体装置、デバイスパッケージ、ディスプレイ装置、プリント配線板等における応力バッファ層、バッファコーティング、中間絶縁層、パッベーション又は保護層、レベリング又は平坦化層、及び再分散層などの用途が挙げられる。
【0012】
このような添加材料には、特に限定されないが、樹脂のペンダント酸基と結合可能な感光性材料が含まれる。特に限定されないが、例示的な感光性材料には、構造式(Ia)及び(Ib)で表される1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸構造及び/又は1,2-ナフトキノンジアジド-4-スルホン酸構造のみならず、後述する構造式(Ic)で表されるベンゾキノンジアジド構造を含む材料が包含される。このような感光性添加材料が添加され、感光性ポリマー組成物様々なタイプの電磁放射線(特に限定されないが、紫外線(UV)、深紫外線(DUV)、X線又は電子ビーム放射線が含まれる)に曝露されて相互作用すると解される。
【0013】
有利には、添加材料は、樹脂硬化のために、消失未反応酸基と架橋結合を誘発可能な非感光性材料を含む。特に限定されないが、典型的な非感光性材料には、エポキシ基、例えばグリシジル基等、エポキシシクロヘキシル基等;オキサゾリン基、例えば、2-オキサゾリン-2-イル基等、メチロール基、例えば、N-ヒドロキシメチルアミノカルボニル基等、又はアルコキシメチル基、例えば、N-メトキシメチルアミノカルボニル基等を含む材料が含まれる。一般的に、上述した架橋反応は、約130℃から約300℃の範囲の温度まで加熱されることによって開始される。
【0014】
本明細書において、「硬化」(又は「硬化処理」)なる用語は、本発明にかかる組成物の成分の最終反応を示すことを意図するものである。このような硬化処理により、基板上に積層及び層として形成され感光された後、樹脂組成物の所望の最終的な物性及び化学特性がもたらされる。硬化は一段階又は多段階のものを含むと解される。感光性樹脂(ポリマー)組成物の処理のおいて、硬化は、材料の一部を硬化する第一処理段階、次いで硬化を完了させる第二処理段階を含む多段階のものを含むことができる。以下に詳細に述べる通り、一段階又は多段階硬化は、更なる電磁波放射線の曝露及び/又は加熱を含むことができる。このような特性の非限定的な例は、低誘電定数、低吸湿性、適切なモデュラス、熱膨張率(CTE)及び化学耐性を含む。
【0015】
本明細書において、「低誘電定数」又は「誘電率」なる用語は、熱的に形成された二酸化ケイ素より低い誘電定数又は誘電率を示し、特に約3.9よりも小さい誘電定数又は誘電率を有する材料に言及することを意図する。「低誘電定数組成部」又は「低いK」組成物なる用語は、低誘電定数又は誘電率を有する組成物を示す。
【0016】
本明細書において、「モデュラス」なる用語は、歪に対する応力の比率を意味すること
解され、そして特に指示がない限り、応力‐歪曲線の線形弾性領域で測定されたヤング率又は引張係数を示す。モデュラス値はASTM法D1708-95によって測定される。
【0017】
本明細書において、「吸湿」はASTMD570-98によって十分に硬化された感光性ポリマー組成物の重量増加を測定することにより決定される。
【0018】
ポリマー類
本明細書において、「ヒドロカルビル」なる用語は、炭素と水素のみを含む群からなる基を意味し、非限定的な例には、アルキル、アリール、アラルキル及びアルケニルを含む。「ハロヒドロカルビル」なる用語は、少なくとも1つの水素がハロゲンで置換されたヒドロカルビル基を意味する。「パーハロヒドロカルビル」なる用語は、全ての水素がハロゲンで置換されたヒドロカルビル基を意味する。
【0019】
本明細書において、「アルキル」なる用語は、炭素長鎖、例えばC-C25、を有する直鎖状又は分岐状の非環式又は環式、飽和炭化水素基を意味する。特に限定されないが、好適なアルキル基の非限定的例は、-(CH)CH-、-(CH)CH、−(CH)CH、−(CH)10CH、−(CH)23CH及びシクロヘキシルを含む。「アルキロール」なる用語は、一以上のヒドロキシル基を含むアルキル基を意味する。
【0020】
本明細書において、「アリール」なる用語は、限定するものではないが、フェニル、ビフェニル、キシリル、ナフチル、アントリル等の基を含む芳香族基のみならず、限定するものではないが、ピリジニル、ピロリル、フリル、チエニル等のヘテロ環状芳香族基を意味する。
【0021】
本明細書において、「アルカリル」なる用語は、少なくとも1つのアリール基(例えば、フェニル)で置換され、及び、C−C25のアルキル炭素長鎖を有する直鎖状又は分岐状の非環式のアルキル基を意味する。アリール基は、必要に応じて、更に置換されうる。該アリール基の好適な置換基の非限定的例は、特に、ヒドロキシル基、ベンジル基、カルボン酸基及び脂肪族炭化水素基を含む。
【0022】
本明細書において、「アラルキル」なる用語は、少なくとも1つの直鎖状又は分岐状の非環式アルキル基(例えば、C−C25のアルキル炭素長鎖を有するアルキル置換基を有するフェニル)を意味する。アリール基は、必要に応じて、更に置換されうる。該アリール基の好適な置換基の非限定的例は、特に、ヒドロキシル基、ベンジル基、カルボン酸基及び脂肪族炭化水素基を含む。アルキル基は、ハロゲンで置換されうる。
【0023】
本明細書において、「アルケニル」なる用語は、一以上の二重結合を有し、及び、C−C25のアルケニル炭素長鎖を有する直鎖状又は分岐状の非環式又環式の炭化水素基を意味する。典型的なアルケニル基は、限定されないが、-C(R10)=C(R11)-R12(ここで、R10、R11又はR12は、独立して、水素、直鎖状又は分岐状の(C−C23)アルキル、直鎖状又は分岐状の(C−C23)ハロヒドロカルビル、及び、直鎖状又は分岐状(C−C23)ヒドロカルビルを示す)を含む。
【0024】
本明細書において、「アルキニル」なる用語は、一以上の三重結合、及びC−C25のアルケニル炭素長鎖を有する直鎖状又は分岐状の非環式又環式の炭化水素基を意味する。典型的なアルキニル基は、限定されないが、-C≡C-R13(ここで、R13は独立して、水素、直鎖状又は分岐状の(C−C23)アルキル、直鎖状又は分岐状の(C−C23)ハロヒドロカルビル、及び、直鎖状又は分岐状の(C−C23)ヒドロカルビルを示す)を含む。
【0025】
本明細書全体を通じて、単-及び多官能-フェノール類は、以下:
【化1】

[式AA中、Aは任意であって、もし存在するならば酸素であり、R、R、R、R及びRは、独立して、水素、直鎖状又は分岐状の(C−C25)アルキル、直鎖状又は分岐状の(C−C25)ハロヒドロカルビル、直鎖状又は分岐状の(C−C23)ヒドロカルビル;及び-(CH)-O-R(ここで、nは0〜25の整数であり、Rは、H又は鎖状又は分岐状のヒドロカルビル又はハロヒドロカルビルであり、但し、単官能フェノールの場合、RないしRはのうち一のみが-OH、多官能フェノールの場合、一以上のRないしRが-OHである]のものを意味する。
【0026】
本明細書全体を通じて、アミノ-フェノール類は、以下:
【化2】

[式BB中、R、R、R、R及びRは、式AAについて定義した通りである]のものである。本発明の一部のアミノ-フェノールの実施態様の場合、R又はRの少なくとも一は-OHであり、他の実施態様において、R〜Rの少なくとも一は-OHである。
【0027】
本発明の実施態様にかかる合成ポリマー又は樹脂は、構造式(1):
【化3】

[式中、Xは(CH)、酸素、硫黄、又はNR''、pは1又は2であり、R"はC-Cアルキルであり;mは0〜5の整数であり、R、R、R、Rはそれぞれ互いに独立して、水素、直鎖状又は分岐状の(C-C25)ヒドロカルビル、直鎖状又は分岐状の(C-C25)ハロヒドロカルビル、直鎖状又は分岐状の(C-C25)パーハロヒドロカルビル、又は-(CH)-C(OH)-(CF)-、-(CH)-N(H)-S(O)-CF、-(CH)-C(O)-OH、-(CH)-C(O)-R31、-(CH)-O-C(O)-R32、-(CH)-O-R32、及び-(CH)-O-CHR33-CHR33-R41、ここでnは0〜8の整数であり、R31は式AAの単官能-又は多官能フェノールであり、ここで、Aは酸素、式BBのアミノ-フェノール、-O-(CH)-C(O)-OH(mは1〜5の整数である)-O-R33-C(OH)-(CF)(ここで、R33は直鎖状又は分岐状のC-C6アルキルである)、又は-O-(CHR40-CHR41-O)-R42(ここで、R40及びR41の一つはHであり、もう一方はC-Cアルキルであるか、又はR40及びR41の両方がHである;及びR42は、以下に定義するR32又は-C(O)-R32であり;R32は、Aが存在しない場合、式AAの単-又は多官能フェノール、-(CH)m-C(O)-OH、R33-C(OH)-(CF)の一つであり;但し、ポリマー骨格内に包含される反復単位の少なくとも1つについて、R〜Rの少なくとも1つが-C(OH)-(CF)、-N(H)-S(O)-CF、単-又は多官能フェノール、アミノ-フェノール又はカルボン酸である]に対応する反復単位を有するポリマー骨格を含む。
【0028】
本発明にかかるポリマーの一実施態様において、反復単位は、R〜Rの少なくとも1つが、以下の示すようなエポキシ又はオキサゾール官能基であるものを含む:
(a)構造式2:
【化4】

[式中、AはC-Cの直鎖状、分岐状、及び環状アルキレンから選択される結合基であり、R23及びR24は、独立して、H、メチル及びエチルから選択される]のエポキシ含有基;
(b)構造式3:
【化5】

[式中、pは0〜6の整数であり、R23及びR24は上述した定義の通りであり、各R21及びR22は独立して、H、メチル及びエチルから選択される]のエポキシ含有基;
(c)R、R、R及びRの任意の組合せが、C-C25の直鎖状、分岐状及び環状のアルキレン、及びアルキレンアリールから選択される結合基によって互いに結合され;nは1〜25の整数であり、構造式2のエポキシ含有基は上述の定義の通りである。発展型のコポリマーでは、構造式1の反復単位部分は、少なくとも1つのエポキシペンダント官能基;及び(d)
【化6】

の一つで末端化された芳香族、直鎖状又は分岐状のヒドロカルビル、ハロヒドロカルビル又はパーハロヒドロカルビル部分、及びR25-CH-O-R26、ここで、R25はアリーレン又は-N(R27)(R27は水素、直鎖状又は分岐状(C-C)ヒドロカルビルであり)、R26は水素、直鎖状又は分岐状(C-C)ヒドロカルビルであり、但し、R、R、R及びRの少なくとも1つが、
【化7】


及び-R25-CH-O-R26の一つで末端化されたものであり;これらのR、R、R及びRが(a)、(b)、(c)又は(d)の基から選択されず、独立して、水素、又は直鎖状又は分岐状の(C-C25)ヒドロカルビルであり、但し、ポリマーは第一型及び第二型の反復単位のみを有し、該反復単位の一つがエポキシ基であり、他の反復単位が、カルボン酸基を含むペンダント基を有さないものであるもの、を含む。
【0029】
本発明にかかるアルカリ溶解性ポリマーの典型的な実施例は、5-95モル%の構造式1の第一の反復単位(ここで、R、R、R及びRはうち一つは、-(CH)n-C(OH)-(CF)、又は-(CH)n-N(H)-S(O)-CFの一つであり、残りはHである)、及び95-5モル%の構造式1の第二の反復単位(ここで、R、R、R及びRはうち一つは、単-又は多官能フェノール、アミノ-フェノール、又は-(CH)n-C(O)OHを含むペンダント基から選択される)を含むポリマーを包含することができる。他の典型的な実施例は、三以上の反復単位(第一及び第二の反復単位は上述の定義の通りである)を包含することでき;他の実施例では、上述したようなエポキシ又はオキサゾールペンダント基を有する反復単位を包含することができる。
【0030】
モノマー類
式1にかかる反復単位を含むポリマー類は、一般的に、「ノルボルネン型」又は「NB-型」ポリマーを意味する。ここで、略語「NB」はノルボルネンを意味する。合成ポリマー又は樹脂は、一般的に、一以上の多環式オレフィンモノマー、例えば、適切な構造式(4)で表されるもの:
【化8】

「式中、X、p、m及び各R、R、R及びRは式(1)について、上述で定義したとおりである」のビニル付加重合によって形成される。
【0031】
本発明の有利な実施例に置いて、合成樹脂は、式(5)で表されるモノマー及び一以上の下記式(6)、(7)又は(8):
【化9】

[nは、それぞれ0〜10の整数であり;R15は任意であって、存在するならば、直鎖状又は分岐状のC-C25アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール又はアラルキル基から選択されるものであり、但し、唯一つのR15のみが存在することができ、及びR14は水素、直鎖状又は分岐状C-C25アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール又はアラルキル基及びその中に酸基を有するC-C12一価の有機部分から選択される]から選択されるモノマーから誘導されるビニル付加ポリマーである。このようなモノマーが、本発明の実施例にかかるポリマー形成のために使用される場合、モノマーは、該モノマーは、2,3連鎖(enchainment)よって形成されるメカニズムによってポリマー(式5a-8a)の反復単位となると解される。
【化10】

【0032】
更に、式4で表される、様々なカルボン酸ノルボルネンモノマーを、酸を形成する水素のために、保護又はブロック基を付与することなく、重合させることができることを言及すべきである。しかしながら、一般に、ポリマーの収率を改善するために、ブロック基で置換されたイオン化可能な水素原子などの置換基を用いることは有利である。そのような保護酸は、通常、反応完了後、イオン化可能な水素原子を再導入される。ある実施例では、該再導入は、ワークアップ(workup)手順の間に実施される。例示的なブロック又は保護基は、ターシャリーブチル基、ターシャリーブトキシカルボニル基、テトラヒドロピラン-2-イル基、トリアルキルシリル基、例えば、トリメチルシリル基(式6及び6a参照)等、メトキシメチル基等である。
【0033】
触媒類
本発明のモノマーのビニル付加重合のための適切な触媒は、ニッケル又はパラジウム化合物等の配位重合触媒、又は2,2’-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウリル、アゾビスイソカプロニトリル、アゾビスイソカプロニトリル、過酸化t-ブチル等のラジカル重合開始剤である。有利なニッケル及びパラジウム触媒は、米国特許第6790579号(B1))及び米国特許第6903171号(B2)に開示されている。有利なラジカル発生剤及びその重合技術は、Encyclopedia of Polymer Science, John Wiley & Sons, 13, 708(1988)に開示されている。
【0034】
一般に、ラジカル重合が用いられる場合、モノマー(類)及び開始剤を溶媒に溶解し、モノマー溶液の温度を約50℃〜約150℃に上げて、重合が完了するまでその状態を維持する。
【0035】
ビニル付加重合触媒としてニッケル化合物が用いれる場合、該化合物は一般に式(A)で現される。
En-Ni(C6) (A)
【0036】
式中、n’は1または2であり、Eは中性の2電子ドナー配位子を示す]で表される触媒を含む。n’が1である場合、Eは一般に、トルエン、ベンゼン、およびメシチレンのようなπ−アレーン配位子である。n’が2である場合、Eは、THF(テトラヒドロフラン)、酢酸エチルおよびジオキサンから選ばれる。典型的なニッケル化合物は、特に限定されないが、(トルエン)ビス(ペルフルオロフェニル)ニッケル、(メシチレン)ビス(ペルフルオロフェニル)ニッケル、(ベンゼン)ビス(ペルフルオロフェニル)ニッケル、ビス(テトラヒドロフラン)ビス(ペルフルオロフェニル)ニッケル、ビス(エチルアセテート)ビス(ペルフルオロフェニル)ニッケル、およびビス(ジオキサン)ビス(ペルフルオロフェニル)ニッケル等を含む。
【0037】
本発明にかかるモノマーのビニル付加重合は、一般に、初期温度で、炭化水素又は芳香族溶媒中に、モノマー溶液が形成されて、次いで、適切な量の所望のニッケル又はパラジウムベース触媒を添加することにより実施される。その後、重合の開始させるために、溶液を初期温度よりも高い二次温度まで昇温させてもよい。一般に、パラジウムベース触媒に関して、初期温度は、約0℃〜120℃の範囲であり、二次温度は60℃〜90℃、典型的には70℃〜90℃の範囲である。同様に、ニッケルベース触媒に関して、初期温度及び二次温度は、それぞれ、−25℃〜50℃、0℃〜70℃、0℃〜60℃の範囲である。
【0038】
本発明のモノマー重合に好適なパラジウムプロカタリストは、下記式(B):
(アリル)Pd(P(R))(L’) (B)
で表されるものであってよい。
【0039】
式中、Rは、イソプロピル及びシクロヘキシルから選択され;及びL’はトリフルオロアセテート及びトリフルオロメタンスルホネート(トリフレート)から選択されるものである。典型的な該式にかかるプロカタリスト化合物は、特に限定されないが、(アリル)パラジウム-(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフレート、(アリル)パラジウム-(トリイソプロピルホスフィン)トリフレート、(アリル)パラジウム-(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフルオロアセテート、及び、(アリル)パラジウム-(トリイソプロピル-ホスフィン)トリフルオロアセテートを含む。
【0040】
他の好適なプロカタリストは、上述した特許'171に開示されており、更に他のものは、下記式Cによって表されるパラジウム金属カチオン及び弱配位アニオンを含む。
[E(R)Pd(Q)(LB)][WCA] (C)
【0041】
式中、E(R)は、15族中性電子供与配位子(ここで、Eは元素周期表の15族の元素であり、Rは、独立して、水素又はその同位体の一つであり、又はアニオン性ヒドロカルビル含有部であり;Qはカルボキシレート、チオカルボキシレート、及びジチオカルボキシレート基から選択されるアニオン性配位子であり;LBはルイス塩基であり:WCAは弱配位アニオンであり;aは1又は2の整数であり;bは1又は2の整数であり、ここでa+bの合計が3である)である。
【0042】
典型的なコカタリスト化合物は、特に、リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(LiFABA)及びN,N-ジメチルアニリニウムテトラキス-(ペンタフルオロフェニル)ボレート(DANFABA)を含む。更に、他の好適な活性剤化合物は、上述した特許'171に開示されている。
【0043】
本発明の一実施態様において、プロカタリストのコカタリストに対するモル比は、約1:1〜約1:10の範囲でありうる。ある実施例では、該モル比は約1:1〜約1:7であり、他の実施例では、約1:2〜約1:4である。適切なモル比は、特に、特定の触媒系の活性、選択されるモノマーの反応性、所望され得られるポリマーの分子量及び適用される触媒系の性質に応じて変化するであろう。従って、プロカタリストのコカタリストに対する例示的な範囲が与えられているものの、その他の範囲も所定の実験後に有利とされうるものであり、そのような他の範囲もまた本発明の実施態様の範囲および本質の内部である。例えば、単一成分触媒系が使用される場合、本発明の実施態様は、付加的なコカタリストを用いなくてもよい。
【0044】
一般に、溶媒は、重合反応媒体の約50〜約90パーセントであるが、その他の量もまた適切でありうる。ビニル付加重合反応のための好適な溶媒は、炭化水素溶媒及び芳香族溶媒を含む。典型的な炭化水素溶媒は、限定はされないが、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、およびシクロヘキサンのようなアルカンおよびシクロアルカンを含む。典型的な芳香族溶媒は、限定されないが、ベンゼン、ヘキセン、トルエン、キシレン及びメシチレンを含む。他の適切な溶媒は、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、塩化エチル、1,1-ジクロロエタン、1,2-ジクロロエタン、1-クロロプロパン、2-クロロプロパン、1-クロロブタン、2-クロロブタン、1-クロロ-2-メチルプロパン、及び1-クロロペンタン等のハロゲン化アルカン溶媒;酢酸エチル、i-アミルアセテート等のエステル類;THF、1,4-ジオキサン、及びジエチルエーテル等のエーテル類;ベンゼン、キシレン、トルエン、メシチレン、クロロベンゼン、及びo-ジクロロベンゼン、フレオン(登録商標)112含ハロゲン炭素化合物溶媒等の芳香族溶媒を含む。上記溶媒の一種以上の前述の溶媒の混合物も有用である。
【0045】
ニッケル又はパラジウム触媒に対するモノマーの有利なモル比は、約50000:1〜約10:1であり、一般に約20000:1〜20:1の比で使用される。さらに具体的には、パラジウム触媒モル比は、10000:1〜500:1の範囲であって、典型的には3000:1〜1000:1の範囲である。ニッケル触媒比は、500:1〜10:1の範囲であり、典型的には100:1〜20:1の範囲である。
【0046】
本明細書に示した本発明の実施態様のポリマー組成物は、単一又は多成分のVIII族遷移金属触媒の存在下、付加重合により調製される。そのような多成分触媒は、一般に、重合されるモノマー(類)の存在下、プロカタリストとコカタリスト(又は活性剤)を、in situで混合することで調製される。プロカタリストなる用語は、コカタリスト又は活性剤化合物との反応により活性触媒に転換される化合物を含むVIII遷移金属、一般的にはパラジウム、を意味すると解される。一方、単一成分触媒は、通常、適切な溶媒中で適切な触媒前駆物質を混合し、適切な温度条件下、反応を進行させ、及び触媒生成物を単離することにより調整される。例えば、10族金属プロカタリストを、15族電子供与化合物および/または不安定な中性電子供与化合物、及び弱配位アニオン塩をと混合し、適切な溶媒中に予備形成された触媒錯体を生成させる。本発明にかかる実施態様では、反応性を収率を高めるために、付加的な過剰のコカタリストを添加した単一成分触媒を使用することが有利である。典型的なプロカタリスト及びコカタリスト、及びここで使用され形成されたカチオン性Pd(II)触媒の合成及び概要は、少なくとも米国特許第6903171号(B2)により公知である。
【0047】
重合
本発明の実施態様にかかるポリマー組成物は、反応開始剤をモノマーを含む溶液に添加するバッチ重合プロセス、又は、一以上のモノマーを、所定の割合で反応開始剤に添加する定量重合プロセス(セミ-バッチとも称される)を用いて実施される。
【0048】
ニッケルベース触媒系が使用される場合、バッチ重合実施例は、溶液中に予め混合されたモノマー類と、予め形成された触媒又は個々の触媒成分を、連鎖移動剤又は重合されるモノマーと及び連鎖移動剤(CTA)と共に、ノルボルネン型モノマーに添加することにより実施される。一実施例において、プロカタリスト溶液を、モノマー、CTA及びコカタリスト又は活性剤からなる溶液に添加した。他の実施例では、プロカタリスト溶液を、モノマー及びCTA溶液に導入する前に、コカタリスト又は活性剤溶液と予め混合した。ある実施態様では、溶媒に溶解されるモノマーの量は、約5〜約50重量パーセント(wt%)の範囲であり、他の実施態様では、約10〜約30wt%、更に他の実施態様では、約10〜約20wt%の範囲である。触媒又は触媒化合物が予備形成された後、触媒とモノマー成分の混合を確実にするために反応媒体を攪拌し(例えばかき混ぜる)、更に、通常は、重合に十分な時間加熱される。
【0049】
バッチ式溶液重合において、モノマー、CTA及び最適な溶媒の混合物は、一つの容器の中で共に混合される。この混合のために、活性剤とプロカタリスト応益は共に又は別々に導入される。
【0050】
あるいは、溶液重合プロセスは、セミ-バッチプロセスにより実施することができる。このプロセスでは、モノマー類の一つ又はモノマー類の混合物の一部を、CTA、プロカタリスト及び活性剤溶液と共に、ある温度で、反応容器に入れる。次いで、モノマー混合物の残りを、時間をかけて、反応容器(シリンジポンプを使用して)に導入して実施することができる。他の実施態様では、CTAの一部又はCTAの全てを、モノマー又はモノマー類の混合物と共に、時間をかけて、反応容器に導入することができる。
【0051】
ある実施態様では、導入時間は、1分〜24時間以上の範囲であり、他の実施態様では1時間〜16時間であり、更に他の実施態様では4時間〜9時間である。
【0052】
有利には、本発明の実施態様において形成される樹脂の分子量は、容易に制御される。ニッケル又はパラジウム化合物が使用される場合、モノマーに対する触媒の割合を変化させることにより、得られる樹脂の分子量を制御することも可能である。さらに、ニッケル触媒が使用される場合、例えば、ここで参照される米国特許第6136499号に開示されるように、連鎖移動剤の使用は、得られる樹脂の分子量の制御に有効であると考えられている。ここで参照される米国特許出願第20040229157号に開示されるように、典型的な連鎖移動剤は、一般に、単純なα-オレフィン類、例えば1-ヘキサン等のみならず非オレフィン材料、水素、アルキルシラン、例えば、トリエチルシラン、アルキルアルコキシシラン類等をも含む。
【0053】
有利には、本発明の実施態様にかかるポリマー(樹脂)の分子量は、一般に約5000〜約100000であるが、その他の範囲、例えば、約6000〜約80000、約8000〜約60000などもまた有利である。これらの分子量の範囲は、本発明にかかる樹脂が、その光学的処理(光像様性)(photoimagability)と、フィルム所望の物性及び機械特性を有する膜を形成するための許容可能なバランスを付与できるように、実験によって、有利であるように決定されるものと解され、他の範囲の分子量もまた、更なる実験により有利であることが見出されている。従って、他の範囲も、本発明の範囲および本質の内部である。ポリマーの重量平均及び数平均分子量(ダルトン)は、ポリスチレン基準に基づくゲル-パーミッションクロマトグラフィ(GPC)により測定される(ASTMDS3536−91について実施)。本発明にかかるポリマーの多分散性指数(Mw/Mn)(PDIとも称される)は、一般に5以下、多くの場合は3以下、ある実施態様では2以下である。
【0054】
重合反応後のポリマー生成物の単離は、数種類の方法の一つにより達成されうる。本発明の一実施態様では、冷却した重合反応混合物に、氷酢酸、過酸化水素及び脱塩水をin situで添加して、過酢酸溶液を調製する。次いで、この混合物を数時間攪拌し、水層を取り除き、ポリマーを含む溶剤層を、洗浄液のpHが約7になるまで、過剰の脱塩水(DI水)で洗浄する。次いで、溶剤相に過剰のヘキサンを加えてポリマー生成物を沈殿させ、ろ過により単離後、乾燥させる。他の実態態様では、in situ氷酢酸処理及び水洗浄後、所定量のメタノールと水と共に過剰のヘキサンをトルエンポリマー溶液に導入する。ポリマーはメタノール/水相に存在する。ポリマー溶液を、攪拌しているDI水に滴下添加して、ポリマーを沈殿させ、ろ過して、真空オーブンで乾燥させる。
【0055】
ある実施態様では、Pd開始重合が実施される場合、任意で消失手段が用いられる。従って、触媒を消失させるために、所定の反応時間の終わりに、過剰のホスフィン錯化剤(非限定的な例には、ビス(2-ジフェニルホスフィノエチル)フェニルホスフィン(TRIPHOS)及びトリオクチルホスフィンを含む)を、一般には反応温度で、反応混合物に導入する。上述した方法等によりポリマー生成物を単離するための次の段階の前に、ホスフィン添加後、反応混合物を、一般には、約30分〜約4時間の範囲の時間、攪拌しつつ反応温度で維持するが、その他の適切な時間を用いることもできる。
【0056】
本発明にかかる実施態様のポリマー生成物を単離するための多くの可能な方法があり、例示される方法に限定されるものではない。むしろ、それらは、当業者が、特定のポリマー生成物に適した単離方法を決定することための足がかりとして付与される。一般に「CO処理」)称される、有利で任意の一ワークアッププロセスは、所定の時間と温度で、一酸化炭素雰囲気下、ポリマー溶液、すなわち、トルエンとTHF溶液を処理することを含み、更に任意のものは、酢酸と過酸化水素の混合物によるそのような処理を含む。例示的な時間及び温度は、約1時間及び約80℃であり;他の時間及び温度もまた適切であり、所定の実験によって容易に決定される。この処理に続いて、液相を分離させて、ポリマー相をろ過し、更に、ろ液をヘキサン、メタノール及び水を用いて、上述したように処理する。
【0057】
上述の通り、感光性材料が本発明の感光性樹脂組成物に導入される。一般に、そのような材料は、それぞれ構造式(Ia)及び(Ib):
【化11】

で表される、1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホニル構造および/または1,2-ナフトキノンジアジド-4-スルホニル構造、および構造式(Ic):
【化12】

で表されるベンゾキノンジアジド材料を含む。
【0058】
一般に、構造式(Ia)、(Ib)および/または(Ic)は、各塩化スルホニル(又は他の反応性部分と、一又は複数の以下に示す例示的な化合物等のフェノール化合物とのエステル化生成物として、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任意の一つ、または任意の二以上の混合物は、本発明の感光性樹脂組成物を形成する際に、樹脂と混合される。各式(9)において、Qは式Ia,IbまたはIcの任意の構造を表す。有利には、感光性樹脂組成物の膜又は層の部分が適切な電磁放射によって露光される場合、これらのエステル化生成物は、該膜の未露光部分と比べて、アルカリ水溶液中での該露光部分の溶解性を高めるカルボン酸を生成する。一般に、そのような感光性材料は、100重量部の樹脂に対して、1〜50重量部の量で組成物に導入される。樹脂に対する感光性材料の特定の比率と所望の溶解率の差を達成するために要求される放射線の量は、未露光部分に対する、露光部分の溶解率の関数である。本発明にかかる一実施態様において、有利で有用な感光性材料を、以下式9a-9dに示す;更に有用な感光性材料を、以下式9e-9nに示す;更に他の有用な感光性材料を、以下式9x、9yおよび9zに示す:
【化13】





【0059】
本発明の組成物は、有利には樹脂のペンダント酸基と結合可能な材料を更に含む。そのような材料は、特に限定されないが、グリシジル基等のエポキシ基、エポキシシクロヘキシル基等;2-オキサゾリン-2-イル等のオキサゾリン基、N-ヒドロキシメチルアミノカルボニル基等のメチロール基、またはN-メトキシメチルアミノカルボニル基等のアルコキシメチル基を含む。一般に、上述した樹脂のペンダント酸基との結合は、130℃以上、しかし通常は300℃未満の温度まで加熱することにより開始される架橋反応である。
【0060】
他のペンダント酸基と架橋結合可能(架橋結合性)材料は、ビスフェノールAエポキシ樹脂、ビスフェノールFエポキシ樹脂、エポキシ樹脂含有シリコーン類、プロピ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、グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、ポリメチル(グリシジルオキシプロピル)シクロヘキサン類;オキサゾリン環類、例えば2-メチル-2-オキサゾリン、2-エチル-2-オキサゾリン、1,3-ビス(2-オキサゾリン-2イル)ベンゼン、1,4-ビス(2-オキサゾリン-2-イル)ベンゼン、2,2‐ビス(2-オキサゾリン)、2,6-ビス(4-イソプロピル-2-オキサゾリン-2-イル)ピリジン、2,6-ビス(4-フェニル-2-オキサゾリン-2-イル)ピリジン、2,2’ -イソプロピリデンビス(4-フェニル-2-オキサゾリン)、(S,S)-(-)-2,2’ -イソプロピリデンビス(4-tert-ブチル-2-オキサゾリン)、ポリ(2-プロペニル-2-オキサゾリン)類;N-メチロールアクリルアミド、N-メチロールメタクリルアミド、フルフリルアルコール、ベンジルアルコール、サリチルアルコール、1,2-ベンゼンジメタノール、1,3-ベンゼンジメタノール、1,4-ベンゼンジメタノール、レゾール型フェノール樹脂類を含む。更に、そのような材料は、単独または化学的に相溶可能な材料の混合物として使用することができる。
【0061】
そのような本発明の組成物に導入される架橋可能な化合物の量は、一般的には、アルカリ溶解性環状オレフィンベースの樹脂の重量に対して、1〜50重量部であり、典型的には5〜35重量部であるが、かかる材料の他の有利な量もまた適切であり、本発明の実施態様の範囲および本質の内部である。
【0062】
本発明のアルカリ溶解性感光性樹脂組成物は、例えば、所望の波長の露光放射線に対する組成物の感光性等の、組成物と得られる層の両方の特性を改善するために有用な任意成分を含んでもよい。そのような任意成分の例として、種々の添加剤、例えば溶解促進剤、界面活性剤、シランカップリング剤、レベリング剤、酸化防止剤、難燃剤、可塑剤、架橋剤等を含む。このような添加剤は、特に限定されないが、溶解促進剤としてビスフェノールAおよび5-ノルボルネン‐2,3‐ジカルボン酸、TSF‐4452(東芝シリコーン株式会社)等のシランカップリング剤、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‐(メタクリロイロキシプロピル)トリメトキシシラン等のレべリング剤、イルガノックス(登録商標)1035および1076(チバスペシャリティーケミカルズ)等の酸化防止剤、トリアルキルホスフェートまたは他の有機リン化合物等の難燃剤、および多官能エポキシ化合物等の架橋剤を含む。
【0063】
本発明の実施態様では、これらの成分は、一般に溶媒中に溶解され、使用すべきワニス形態にされて調製される。溶媒としては、N‐メチル‐2‐ピロリドン、γ‐ブチロラクトン、N,N‐ジメチルアセタミド、ジメチルスルホキシド、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、ジプロピレングリコールモノメチルエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メチルエチルケトン、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‐メトキシプロピオネート等を使用することができる。これらは、単独または二種類以上を任意に選択した混合物として使用することができる。
【0064】
その中でも、ポリマーの高溶解性と硬貨後の蒸発による溶媒除去性という観点から、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エチルエーテルアセテート、γ‐ブチロラクトンおよびシクロヘキサンが好ましくは使用される。
【0065】
本発明の実施態様において、架橋結合は、ポリマー骨格中への、エポキシ含有ペンダント基を有するノルボルネン反復単位の導入により達成される。この方法は、上述したような組成物へのエポキシ化合物の添加の必要性を潜在的に低減および/または排除することができる。そのようなエポキシ含有反復単位は、もし使用される場合、一般に、ポリマーの5モル%〜50モル%の範囲のレベルで含まれる。より具体的には、そのようなレベルは、10モル%〜40モル%の範囲が有効であり、別の実施態様では、15モル%〜25モル%の範囲のレベルが有効でありうる。エポキシ含有基反復単位の適切なレベルは、特に、ポリマーおよび/または絶縁層およびそれらから誘導される硬化層における所望の物性の関数であると解されるべきである。
【0066】
このようなポリマー実施態様は、優れた物性、特に電気および電子デバイス用の感光性組成物に使用するための優れた物理特性を有する。典型的な物理特性は、限定はされないが、低い吸湿量(2重量%未満)、低い誘電定数(3.9未満)、低いモデュラス(3ギガパスカル(GPa)未満)を含む。
【0067】
本発明によれば、感光性ポリマー組成物の実施態様は、まず、膜を形成させるために所望の基板に塗布される。そのような基板は、電気、電子および光学電子デバイス、例えば、半導体基板、セラミック基板、ガラス基板等;任意の適切なコーティング法を使用することを含む。
【0068】
次いで、コートされた基板は、過剰の溶剤を除去するために、例えば70℃〜130℃で約1〜30分間加熱されるが、他の適切な温度と時間が使用されてもよい。一般に、加熱後、膜はを活性エネルギー光線をあてて像様露光される。本発明の実施態様において、「活性エネルギー光線」なる用語は、電磁波様性質を有するエネルギー光線の一般用語として使用される。典型的な活性エネルギー光線は、X線、電子線、紫外線又は可視光線または放射線等を含む。しかしながら、通常、200〜700nmの波長を有するこれらの光線が、一般には最も有利である。ある実態態様では、像様露光は、マスクエレメントを介した露光により得られる。該エレメントは、光線がフィルムに到達するのをブロックあう部分と、光線をフィルムに到達させる他の部分を有し、その結果、以下に述べる現像プロセス後、マスクエレメント像様が形成される。
【0069】
本発明の露光実施態様の現像プロセスでは、液状現像液、一般にアルカリ水溶液が付与される。そのような溶液は、光線からブロックされた本質的に全ての範囲を溶解し、本質的に変化しなかった露光範囲を取り除く。このように、基板上に、マスク層のポジ型像様が形成される。好適な液状現像液は、限定されないが、無機アルカリ水溶液、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア水等;有機アリカリ水溶液、例えば、0.26Nテチラメチルアンモニウム水酸化物(TMAH)、エチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン等を含む。有機アルカリの場合、一般に、有機アルカリに十分な溶解性を付与するために、本質的に十分に水を混和性のある有機溶媒が使用される。TMAH水溶液は、半導体業界において現像溶液として公知である。像様現像後、過剰の現像液を除去するために基板をすすぐ。典型的なすすぎ剤は、水または適切なアルコール類およびそれらの混合物である。
【0070】
洗浄後、基板を乾燥し、像様フィルムをを最終硬化させる。すなわち、像様は、像様材料内の反応を引き起こすことにより固定される。このような反応は、一般には架橋結合反応である。このような露光及び加熱は、像様フィルムの特定の用途に適切であるように、別々のステップ又は組み合わであってもよい。一般に、ブランク露光は、像様露光に使用される場合と同じエネルギー光源を使用時して実施されるが、任意の適切なエネルギー光源を使用することもできる。加熱は一般に、約130℃〜約300℃の温度で、数分〜1時間以上実施される。しかしながら、感光性樹脂組成物の組成に加えて、使用される加熱温度と時間もまた形成されるデバイスの関数であり;他の温度及び時間もまた適切でありうる。従って、ポリマー組成物が、例えば、半導体デバイスのレベリングまたは平滑化フィルムとして使用される場合、異なる温度および時間は適宜見出されることがある。
【0071】
本発明のある実施態様では、所定のパターンを有する絶縁および/または保護層を含む半導体デバイスが形成される。これらの実施態様では、このような絶縁および/または保護層は、上述した本発明にかかる感光性樹脂組成物の硬化生成物から形成される。
【0072】
そのような半導体デバイスは、高耐熱性、低吸水率等、高い透明性および優れた低誘電性を有することを特徴とする層を形成するために、本発明のアルカリ溶解性感光性樹脂組成物の実施例を用いて製造される。更に、一般に、硬化後、そのような層は、典型的には、0.1kg/mm〜200kg/mmの有利な弾性率を有する。
【0073】
本発明のある実施態様では、所定のパターンを有する絶縁および/または保護層を含むディスプレイ装置が形成される。これらの実施態様では、絶縁および/または保護層は、上述した本発明の感光性樹脂組成物の硬化生成物から形成される。
【0074】
このようなディスプレイ装置は、高耐熱性、低吸水率等、高透明性、及び優れた低誘電性を有することを特徴とする層を形成するために、本発明のアルカリ溶解性感光性樹脂組成物の実施態様を使用して製造される。一般に、ディスプレイ装置のための本発明の絶縁および/または保護層の形成は、まず感光性樹脂組成物をディスプレイ基板上にコーティングし、層をパターニングし、一以上のポスト露光プロセスを行い、及び高透明性を得るために層を硬化することにより達成される。半導体デバイスの場合の層の最終的な硬化温度は280℃より高くなるが、高透明性のためには、約200℃未満の最終硬化温度が一般には望ましい。
【0075】
上述した通り、本発明にかかる感光性樹脂組成物の実施態様の場合の例示的な用途は、ディスプレイ装置、半導体デバイス、プリント配線基板等の、フィルム(中間絶縁層)、保護フィルム(パッシべーション層)、機械バッファーフィルム(応力バッファーフィルム)又は平滑化フィルムなど多種多様なものを含む。特定の実施態様は、半導体デバイス上に形成されるパッシべーション膜;パッシべーション膜上に形成されるバッファーコート膜;半導体デバイス上に形成された回路上に形成される中間絶縁膜等を含む。
【0076】
本発明の感光性樹脂組成物をこれらの用途に使用する場合、硬化後の樹脂組成物の弾性率は、一般には0.1kg/mm〜200kg/mmであり、多くの場合は0.1kg/mm〜100kg/mmである。更に、半導体用途の場合、硬化後の感光性樹脂組成物の膜厚は、一般には0.1μm〜200μmであり、多くの場合は0.1μm〜00μmである。
【0077】
ディスプレイ装置への適用例としては、TFT、TFT素子平坦化フィルム、カラーフィルター平滑化フィルム、MVA型液晶ディスプレイデバイスのプロジェクション、有機EL素子様ネガ電極隔壁用の中間絶縁フィルムがある。
【0078】
ディスプレイデバイスについて、本発明の感光性樹脂組成物の特定用途の実施態様では、半導体デバイスについての説明と同様であってよく、ポリマー(樹脂)層は、基板上に形成されて、そのような層に所定のパターンが形成される。基板が、ディスプレイデバイス又はカラーフィルターの一部である場合、該層は感光性樹脂組成物を用いて形成されると解される。
【0079】
ディスプレイデバイス、特に、中間絶縁膜及び平坦化膜に感光性樹脂組成物を用いる場合、高い透明性が要求される。有利には、本発明の実施態様にかかるポリマーは、特に優れた透明性を有しており、そのような優れた透明性は、上述した感光樹脂組成物層を形成するポスト-露光プロセスを導入することにより少なくとも維持される。
【0080】
従って、本発明の実施態様は、ポリイミド等の代替材料と比べて、一以上の機械特性(例えば低応力)と少なくとも同等の化学耐性と低吸水率等のより一層優れた性質を示す感光性ポリマー組成物を提供する。さらに、そのような実施態様は、一般に優れた電気絶縁性、基板への粘着性等も提供する。従って、半導体デバイス、デバイスパッケージおよびディスプレイデバイスは本発明にかかる実施態様に組み込まれる。
【0081】
次に、本発明は、以下の合成及び樹脂層の実施例によって、さらに詳細に説明される。
【0082】
合成実施例において、特に示さない限り、全ての調製は、120℃の設定温度を備える強制空気炉中で12時間乾燥させた攪拌装置と適切なサイズの容器を使用して実施した。室温まで冷却するために、容器と攪拌装置を、乾燥後直ちに窒素雰囲気下(表示上、酸素:10ppm未満、及び水蒸気5:ppm未満)のグローブボックスに移した。使用した全ての溶剤は、使用前に少なくとも約30分間、乾燥窒素を吹き込んだ。全ての固体ポリマーは、THF中ポリスチレン標準に対する、GPCにより分子量(Mw及びMn)と多分散性指数(PDI)を測定する前に、24時500間75℃で真空下で乾燥させた。ポリマー組成物はHNMR分析により決定した。
【0083】
合成実施例1 HFANB/酢酸NB
グローブボックス中で、マグネティックスターラの入った2Lの瓶(Wheaton製)に、700mLのトルエン、ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルノルボルネン(HFANB、169.55g、0.62モル)、ノルボルネン酢酸チルンメチルシリルエステル(NBCHCOOTMS、30.45g、0.14モル)、)ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(DANFABA、0.36g、0.454ミリモル)及びトリエチルシラン(3.16g、27.2ミリモル)を充填し、クリンプキャップ(crimp cap lid)でシールした。更に、グローブボックスの中で、30mLのクリンプ瓶(crimp bottle)の中に、10mLの無水トルエン中の[(トリ-イソプロピルホスフィン)パラジウム(アセトニトリル)アセテート]の触媒溶液を調製した。クリンプ(crimped)瓶をドラフトに移動させた。
【0084】
3mLの触媒溶液(0.183g、0.152ミリモル)をWheaton瓶の中に注入した。注入後、次いで、Wheaton瓶を80℃の油浴に置き、そこに18時間維持した。その後、油浴から瓶を取り除き、室温まで冷却した。
【0085】
冷却後、瓶を開けて、500mLのTHFを加えた。次いで、氷酢酸(140mL、Fisher)、過酸化水素(30重量%水溶液、Fisher)、純水(420mL)を瓶に加え、得られた溶液を18時間、激しく攪拌した。混合物を、水相と有機相に分離させ、その後水相を取り除いた。有機相を、500mLの純水で2回洗浄し、次いで、ロータリーエバポレーターで濃縮した。過剰の4Lのヘキサンを濃縮溶液に注いで濾過した。乾燥後、139g(収率70.0%)の白色粉末が得られた。Mw=10,528;Mn=5,586;PDI=1.89;71モル%HFANB及び29モル%酢酸NB。
【0086】
合成実施例2-5 HFANB/NBCHCOOH
実施例1に記載の方法に従って、異なるモル比のHFANB及びNBCHCOOHの一連のポリマーを調製した。モノマー荷重、使用した連鎖移動剤の量、回収率、及びポリマーの特性を以下の表に示す。
【表1】

【0087】
合成実施例6 HFANB/NBCHCOOH
グローブボックス中で、500mLのWhaton瓶に、HFANB(39.28g、143.0ミリモル)、トリメチルシラン(0.8g、6.9ミリモル)、DANFABA(0.255g、0.3ミリモル)、及び140mLのトルエンを充填し、クリンプキャップでシールした。更に、グローブボックス中で、0mLのクリンプ(crimp)バイアル中に、4mLの無水ジクロロメタン中のPd−1206触媒溶液(0.128g、0.1ミリモル)を、10mLのクリンプ瓶に調製し、トルエン(7.72g)のNBCHCOOTMSのフィード溶液(9.64g、43.0ミリモル)を処方した。フィード溶液を25mLのハミルトンsure-seal シリンジの中に移した。次いで、2つの瓶とシリンジドラフトに移動させた。
【0088】
ドラフトの中で、Wheaton瓶中の溶液を、80℃の油浴中で、攪拌しながら加熱した。4mLの触媒溶液をWeaton瓶に加え、次いで、12.5時間で添加が完了するようにプログラムされたKDSシリンジポンプを使用して、フィード溶液の添加を開始した。フィード溶液の添加の完了後、反応混合物の加熱を、??時間継続し、次いで室温に冷却した。
【0089】
作業終了後、合成実施例1について記載した同様の方法により(適切な量を使用した)、22.3g(収率48%)の白色粉末が得られた。Mw=9,141;Mn=6,062;PDI=1.51。カルボン酸滴定が示すポリマーの組成は、71.6モル%のHFANB及び28.4モル%のNBCHCOOHであった。
【0090】
合成実施例7 HFANB/NBCHCOOH
78.6g(286.6ミリモル)のHFANB、4.71g(ミリモル)のNBCHCOOTMS、トリメチルシラン(0.4g、ミリモル)、及びDANFABA(0.51g、0.64ミリモル)を、280gの無水トルエンと20gのデカン中に溶解したこと;フィード溶液については、60mLのクリンプ瓶中に、1.2gのトリメチルシラン、6.69gのNBCHCOOTMSを18.5gのトルエンに溶解し、50mLのハミルトンシリンジに移動させたことを除いて、合成実施例6の方法に従って行った。
【0091】
作業終了後、合成実施例1について記載した同様の方法により(適切な量を使用した)、合成実施例6の方法、64.4g(65.9%)の白色粉末が得られた。Mw=13820;Mn=7520;PDI=1.91。カルボン酸滴定が示すポリマーの組成は、70.7%のHFANB及び29.3%のNBCHCOOHであった。
【0092】
合成実施例8 HFANB/NBCHCOOH
グローブボックスの中で、125mLのWheaton瓶に、HFANB(15.71g、57.31ミリモル)及びNBCHTMS(4.29g、19.10ミリモル)及び60gの無水トルエンを充填した。5gの無水EtOAc中のNiARF(0.74g、1.5ミリモル)の溶液を、クリンプバイアル中に調製した。瓶とバイアルをシールした後、双方ともドラフトの中に移動させて、1時間、50℃の油浴中で加熱した。次いで、NiARF溶液を瓶の中へ注入し、反応混合物を4時間攪拌しつつ、瓶を加熱した油浴中に保ち、瓶を取り除いてから室温まで冷却した。反応混合物を、15mLのTHFで希釈し、7.5mLのAcOH;15mLの過酸化水素及び22.5mLの純水の混合物で処理した。相分離させた後、水相を除去し、溶剤相を40mLの純水で洗浄した。
60mLのMeOHと250mLのヘキサンを、洗浄した有機相に添加し、再度の相分離後、アルコール相を保護し、200mLのヘキサンで洗浄し、次いで、ポリマーの沈澱を生じさせるために、1.2gの攪拌している純水の中に添加した。乾燥後、17.2g(90%)の白色粉末が得られた。Mw=22477;Mn=12368、及びPDい=1.82。カルボン酸滴定によると、75.0%のHFANB及び25.0%のNBCHCOOHであった。
【0093】
合成実施例9 HFANB/NBCOOH
500mLのWheaton瓶の中に、トルエン(178mL)、HFANB(46.88g、0.171モル)、NBCOOTMS(3.12g、14.85ミリモル)、DANFABA(0.445g、0.556ミリモル)及びトリメチルシラン(0.73g、6.3ミリモル)を充填したこと;及び、20mLの無水トルエン中の0.448g、0.371ミリモルのPd-1206を触媒溶液の調製のために用いた以外は、合成実施例1の方法に従って行った。
【0094】
10mLの触媒溶液(0.2245g、0.186ミリモル)を、500mLのモノマー溶液を入れたWheaton瓶に加えた。作業後、合成実施例1について記載した同様の方法により(適切な量を使用した)、25.04g(収率50%)の白色粉末が得られた。Mw=10,067;Mn=5,990;PDI=1.68;92モル%HFANB及び8モル%NBCOOH。
【0095】
合成実施例10 HFANB/NBCOOH
Wheaton瓶に、39.82gのHFANB、3.28gのNBCOTMS、0.6gのトリメチルシラン、0.47gのDANFABA、140gの無水トルエンと10gのデカンを充填したこと以外は、合成実施例6の方法に従って行った。フィード溶液については、6.9gのNBCHCOOTMSと10.8gのトルエンを30mLの瓶に加え、50mLのハミルトンシリンジに移した。使用した触媒溶液は、10mLの瓶において、4mLのジクロロメタン中のビス(ジシクロヘキシルブチルホスフィン)パラジウム(アセトニトリル)アセテートテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(Pd-1394、0.27g、0.94ミリモル)である。
【0096】
触媒添加後、フィード溶液を12時間をかけて添加し、次いで、ビス(2-ジフェニルホスフィノエチル)フェニルホスフィン(10mLのTHF中TRIPHOS 0.44g)を加えながら急冷した。
【0097】
作業終了後、合成実施例6について記載した同様の方法により(適切な量を使用した)、24.7g(53.7%)の白色粉末が得られた。Mw=134620;Mn=8280;PDI=1.63。カルボン酸滴定が示すポリマーの組成は、71.4%のHFANB及び28%のNBCOOHであった。
【0098】
5ガロンのテフロンで被覆された反応器に、HFANB(2551.3g、9.30モル)、NBCOOTMS(255.3g、1.21モル)のトルエン(8640g)溶液を充填したこと以外は、合成れ6の方法に従って行った。次いで、トリメチルシラン(1.7g、14.6ミリモル)のトルエン(304g)溶液を反応器に加えた。
【0099】
窒素パージされたグローブボックスにおいて、DANFANA(31.36g、39.1ミリモル)のジクロロメタン(457g)分離溶液、Pd-1394(18.112g、13ミリモル)のトルエン(240g)溶液、及びNBCOOTMS(685.3g、3.26モル)のトルエン(1570g)のフィード溶液を圧力容器中で処方し、シールした。
【0100】
DANFABA溶液を、窒素圧フィードによって反応器に添加し、得られた混合物を、攪拌しつつ90℃まで加熱した。所望の温度に到達後、Pd-1394溶液を、窒素圧フィードによって反抗期に添加し、8.3時間で完了するようにプログラムされたNBCOOTMSフィード溶液の定量フィードを開始した。
【0101】
定量フィード完了後、トリオクチルホスフィン(30.72g)のトルエン(500g)溶液を加えて、混合物を90℃で更に1時間攪拌した。室温まで冷却させ、作業終了後、合成実施例6について記載した同様の方法により(適切な量を使用した)、1.83kgのわずかに着色した粉末を収集した。Mw=9111;Mn=5656;PDI=1.61。カルボン酸滴定が示すポリマーの組成は、72.43%のHFANB及び27.57%のNBCOOHであった。
【0102】
合成実施例12 HFANB/NBCOOH
ドライボックス中で、HFANB(15.93g、58.09ミリモル)及びNBCOOTMS(4.07g、19.36ミリモル)を、125mLの密封瓶に入れた60gの無水トルエンに溶解させた。NiARF(0.75g、1.5ミリモル)を5gの無水EtOAc中に溶解させた。モノマー溶液をドライボックスから排気フードに移し、50℃の油浴中で1時間加熱した。NiARF溶液を、モノマー溶液中に注入した。溶液を50度で4時間攪拌し、その後油浴から取り除き、室温まで冷却した。ポリマー溶液を15mLのTHFで希釈し、過酢酸:7.5mLnoAcOH;15mLのH;及び22.5mLのDI水で処理した。水相を形成させ、取り除いた。ポリマー洗浄のために、40mLのDI水を加えた。60mLのMeOHと250mLのヘキサンを加え、ポリマーを含むアルコール相を形成させた。MeOH中のポリマー溶液を200mLのヘキサンで洗浄した。ポリマーを1.2Lの攪拌DI水の中へ沈澱させ、沈澱ポリマーを回収するために濾過した。ポリマーを80℃真空下で乾燥させた。収率は17.2g(90%)であった。GPC測定Mw=20338、Mn=10591、及びPDI=1.92であった。カルボン酸滴定HFANB/NBCOOH=75.5/24.5。
【0103】
合成実施例13 HFANB/NBCOOH/AGENB
式16:
【化14】

で表されるHFANB、NBCOOTMS及びアリルグリシジルエーテルノルボルネン(AGE NB)のポリマーを調製した。
【0104】
実施例2と同様に、50mLのWheaton瓶を準備した。次いで、瓶にトルエン(8mL、アルドリッチ無水グレード)、HFANB(1.92g、7ミリモル)、NBCOOTMS(0.32g、1.5ミリモル)及びAGENB(0.27g、1.5ミリモル)を充填し、クリンプキャップでシールした。次いで、瓶をグローブボックスから取り除き、溶解酸素を除去するために、溶液を30分間乾燥窒素でスパージした。
【0105】
上記調製とは別に、10mLのWheatonバイアルに、ビス(トルエン)ビス(パーフルオロフェニル)ニッケル(NiARF0.097g、0.2ミリモル)を無水酢酸エチル(3mL、アルドリッチ)中に溶解し、溶液を50mLの瓶の中へ加えた。反応混合物を、機械攪拌プレート上で、室温で18時間攪拌した。
【0106】
その後、瓶を開けて、氷酢酸(2mL、フィッシャー)、過酸化水素(4mL、30重量%水溶液、アルドリッチ)と純水(2mL)を加えた。得られた溶液を30分間激しく攪拌し、次いでエチルエーテル(5mL、アルドリッチ)を加えた。水相を分離させ、次いでデカントした。残留酸を除去するために、有機相を3回純水(5mL)で洗浄し、次いで、ポリマーを沈澱させるために過剰のヘキサン(50mL)を注いだ。濾過により固体ポリマーを回収し、50℃真空下で8時間乾燥させて、1.88g(78%収率)の白色粉末を回収した。Mw=50,550、Mn=25.840、PDI=1.96。ポリマー組成は70モル%HFANB及び15モル%AGENB。
【0107】
合成実施例14 HFANB/NBCHCHCOOH
HFANBとプロピオン酸ノルボルネン(NBCHCHCOOH)のポリマーを以下の通り調製した。HFANB(16.79g、61.25ミリモル)、ノルボルネンプロピオン酸トリメチルエステル(NBCHCHCOOTMS)(3.21g、13.45ミリモル)、トリエチルシラン(0.31g、2.69ミリモル)、DANFABA(0.18g、0.22ミリモル)、デカン(4.0g)及びトルエン(56.0g)を、窒素ドライボックス中の100mL瓶に計り入れた。ドライボックスから瓶を取り出す前に、不活性雰囲気を保つために、クリンプキャップした。次いで、瓶を90℃に保たれた油浴中に入れた。30分後、反応混合物が平衡温度に到達したところで、触媒溶液を反応フラスコの中へ注入した。Pd-1206(0.09g、0.07ミリモル)からなる触媒溶液を、1mLのジクロロメタンに溶解した。反応をそのままの温度で15分間進行させた後、0.2gのトリオクチルホスフィン(TOP)を使用して終了させた。
【0108】
上述したポリマー溶液を、48mLのメタノール、180mLのヘキサン及び2.4mlの蒸留水と混合した。混合物を分液漏斗に入れて振り混ぜた。ポリマー-メタノール層をヘキサン-トルエン層から分離させた。ポリマー-メタノール層を集めて300mLのヘキサンで更に2回洗浄した。ポリマー-メタノール溶液を700mLの純水の中へ沈澱させた。沈澱物を濾過により収集し、室温で4時間空気乾燥させてから、トルエン/THF(90mL/12mL)の混合物中に再溶解させた。この溶液を、0.9mLの酢酸、1.8mLのHと共にガラス反応器に移した。シールしたガラス反応器に一酸化炭素(80psi)を充填し、6時間80℃で加熱した。
【0109】
次いで、溶液を0.22ミクロンのテフロンフィルターを通して濾過した。得られた濾過物を(淡黄色)を48.mLのメタノールと180mLのヘキサンで抽出した。メタノール中の得られたポリマー溶液を、純水(700mL)中に沈澱させた。固体を濾過し、16時間80℃で真空乾燥させた。
【0110】
ポリマー収量は13.2g(66%)であった。酸価滴定による測定した組成は、HFANB/NBCHCHCOOH:79.2/20.8モル%であった。Mw11258及びMn6804。
【0111】
合成実施例15 TFSNB/NBCHCHCOOH
TFSNBとプロピオン酸NBのポリマーを、以下の通り調製した。11.44g、45ミリモルのTFSNB、3.56g、15ミリモルのプロピオン酸NB(NBCHCHCOOH)、及び乾燥トルエン(45g)を、窒素ドライボックス中の攪拌棒を備えたガラス瓶の中で混合した。ドライボックス中の瓶をクリンプキャップを使用してシールした。別の瓶に、NiArFを計り入れ(1.12g、2.4ミリモル)10mLの乾燥トルエン中に溶解させた。モノマーを含む瓶を、攪拌プレート上に置いた。激しく攪拌しながら、モノマー溶液にNiArF溶液を添加した。室温で30分間、攪拌しながら反応させた後、20mLのTHFを用いて反応を終了させた。溶液を、20gのIRC-718樹脂で一晩処理した。更に、溶液をTHFを模試で希釈し、樹脂材料を濾過して取り除いた。ポリマーを過剰のヘキサンで沈澱させて単離した。
【0112】
白色ポリマーを濾過により単離し、12時間真空下80℃で乾燥させた。得られたポリマは6g(40%収率)であった。TFSNB/NBCHCHCOOHのポリマー組成は、67/33であった。Mw26,123及びMn16,298。
【0113】
合成実施例16 NBCOOH/NBアミドフェノール
ノルボルネンカルボン酸アミドフェノールとノルボルネンカルボン酸のコポリマーを以下の通り調製した。氷浴中の冷えた250mLのフラスコ中に、75gの無水THF中のポリノルボルネンカルボン酸(7.5g)を入れ、9gのオキシアリルクロライドを3分滴加した。氷浴から取り除いた後、反応混合物を3時間室温で攪拌した。その後、溶媒と過剰のオキシアリルクロライドを真空下で除去した。100gの無水THFに溶解させたポリノルボルネン酸クロライド、47.5gDMF中の6.75gのo-アミノフェノールを、ポリマー溶液に加えた。次いで、反応温度を60℃の状態にした。その後、反応混合物を2時間その温度で攪拌した。次いで、ポリマーを沈澱させるために、冷却したポリマー溶液を、1600mLのMeOHと200mLのHOの混合溶媒中に注ぎ入れた。濾過及び乾燥後、ポリマーを7.5gの収量で収集した。Mw=20525、Mn=9940、PDI=2.07。ポリマー組成、アミドフェノール=69モル%、及びNBCOOH=31モル%。
【0114】
樹脂層 実施例1−32
以下の感光性材料:
【化15】


[ここで、各PSM−1〜PSM5において、Qは水素原子又は
【化16】

であり、但し全てのQの水素原子は10%以下である]を使用して、下記樹脂層実施例1−32感光性樹脂組成物を調製した。
【0115】
樹脂層実施例について、特に断りがない限り、全ての調製及びその後の基板への塗布はイエローライトの下で実施した。
【0116】
各樹脂層実施例1−4において、感光性組成物を処方した後、それぞれスピンコートでガラス基板に塗布した。次いで、基板を100℃のホットプレートに1分間置き、名目上2μmの厚みの樹脂層が得られた。各基板支持層を、キャノンPLA-600マスク露光装置を使用して、10秒間、露光強度25mW/cmでマスクエレメントを介して、像様露光させた。次いで、露光部分を除去してマスクエレメントのポジ型画像を形成させるために、基板支持層を、2.38%テトラメチルアンモニウム水酸化物(TMAH)水溶液に25秒間浸した。乾燥後、パターン層を、40秒間、露光強度25mW/cmで大量に露光させ、200℃の設定温度の強制空気対流式オーブンの中で、最終的に1時間、乾燥/硬化させた。
【0117】
各樹脂層実施例5-33において、感光性樹脂組成物を以下の通り調製した。25mLのポリエチレン瓶の中に固体ポリマーを入れ、18gのポリプロピレングリコールモノメチルエチルエーテルアセテートを加えた。瓶をシールし、適当な方法でポリマーを均一に分散させた。20.0gのポリマー溶液を、50mLのコハク色のポリエチレン瓶に計り入れ、適当な添加物、及び以下の同定された特定の樹脂層実施例を加えた。この添加後、ポリマー溶液中に添加物を溶解させるために、溶液を5時間混ぜ合わせてから、0.2μmのテフロン(登録商標)フィルターで濾過した。
【0118】
特に断りがない限り、クラス1000のクリーンルームにて、以下の通り、樹脂層実施例5-33の各感光性組成物を現像及び硬化させた:2.5gアリコート(aliquot)の組成物を、予めOプラズマで処理した4インチのシリコンウェハー上に塗布し、スピンコーティングで拡げた。残留溶剤のフラッシュオフのために、被覆ウェハーを110℃に設定したホットプレート上に3分間置いた。室温まで冷却後、得られた膜の厚みを測定した。次いで、各被覆ウェハーを、マスクエレメントを介して、10秒間、キヤノンPLA-600マスク露光装置を使用して、露光強度25mW/cmで像様露光した。露光部分除去し、マスクエレメントのポジ型画像を形成させるために、ウェハーをトリメチルアンモニウム水酸化物(TMAH)水溶液の中に浸して、パターンを現像した。TMAH溶液後、各ウェハーを、10秒間純水中に浸してすすいでから、15秒間3000rpmでスピン乾燥させた。その後、樹脂層の残りの部分に、上述したマスク露光装置をマスクエレメント無しで使用して、露光強度25mW/cm、40秒間、フラッド露光にさらした。フラッド露光の後、ウェハーを、200℃の温度に設定された光洋CKO−18CDクリーンオーブンの中へ移動させ、樹脂層の残留部分を最終的に乾燥/硬化させるために、そこに1時間維持した。
【0119】
樹脂層実施例1
5gの合成実施例1のポリマー樹脂、 15gのポリ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)、1.5gのシリコン型エポキシ樹脂BY16-115(ダウコーニング東レシリコーン株式会社)、0.8gのPSM-1及び0.5gのシランカップリング剤A-1589(日本ユニカー株式会社)を混合して、均一な感光性樹脂組成物(1)を得た。
【0120】
組成物(1)を、上述したようにガラス基板に塗布し、露光、現像及び硬化させて、使用したマスクエレメントのポジ画像を形成させた。
【0121】
樹脂層実施例2
感光性樹脂組成物(2)を、5gの合成実施例2のポリマー樹脂を使用したこと以外は、樹脂実施例1と同様に調製した。
【0122】
組成物(1)を、ガラス基板に塗布、露光し、10秒間、1.19%のTMAH水溶液に浸して現像し、及び硬化させて、上述したようにマスクエレメントを使用して、ポジ画像を形成させた。
【0123】
樹脂層実施例3
感光性樹脂組成物(3)を、5gの合成実施例9のポリマー樹脂を使用したこと以外は、樹脂実施例1と同様に調製した。
【0124】
組成物(3)を、ガラス基板に塗布、露光し、35秒間、1.19%のTMAH水溶液に浸して現像し、及び硬化させて、上述したようにマスクエレメントを使用して、ポジ画像を形成させた。
【0125】
樹脂層実施例4
感光性樹脂組成物(4)を、5gの合成実施例13のポリマー樹脂及び0.075gのPSM-1を使用したこと、及びシランカップリング剤を添加しなかったこと以外は、樹脂実施例1と同様に調製した。
【0126】
組成物(4)を、ガラス基板に塗布、露光し、30秒間、1.19%のTMAH水溶液に浸して現像し、及び硬化させて、上述したようにマスクエレメントを使用して、ポジ画像を形成させた。
【0127】
特性測定
各樹脂層実施例1、2、3及び4について、樹脂層の透過率、吸水率、誘電率、及び初期熱分解温度の値を以下の通り測定した。これらの値を表1に示す。
【0128】
透過率:上述した樹脂層が塗布されたガラス基板における、400nmの波長の光線の透過率、透明性の指数を、分光器(UV-160型、島津製作所株式会社製)を使用して測定した(単位%)。樹脂層の透過率値が大きいほど、透明性に高いことを示す。
【0129】
吸水性:樹脂層が塗布されたガラス基板から樹脂層を剥がし、24時間、23℃の水に浸漬し、浸漬前後の重量変化の割合(単位%)を測定した。)
【0130】
誘電率:得られた樹脂層の誘電率を、MIL-P-55617に従って測定した。
【0131】
初期熱分解温度:熱重量分析/示差熱分析計(TG/DTA6200型、セイコーインスツルメンツ株式会社製)を使用して、窒素雰囲気下、10℃/分の温度上昇比率で、初期熱分解温度(単位℃)を測定した。
【表2】

【0132】
3gの合成実施例16で得られたポリマー、4.3gのビスフェノールA型エポキシ樹脂YD-816(東都化成株式会社)、1.0グラムのPSM-2及び0.5gのシランカップリング剤KBM-503(信越化学株式会社)から、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を上述した殆どの場合と同様に調製した。
【0133】
塗布された膜厚は5.6μmであった。1.19%TMAH水溶液に、20秒間浸してパターンを現像した。1.8ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0134】
樹脂層実施例6
4.9gのビスフェノールA型エポキシ樹脂EP-4010S(旭電化工業株式会社)を使用したこと以外は、樹脂実施例5について説明したようにして、シリコンウェハーを塗布用感光性組成物を調製した。
【0135】
塗布されたウェハーを、浸漬時間を25秒間としたこと以外は、樹脂実施例5と同様に処理した。3.5ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0136】
樹脂層実施例7
6gの合成実施例10で得られたポリマー、0.72gのYD-816(東都化成株式会社)、0.8gのシリコン型エポキシ樹脂BY-16-115(ダウコーニング東レシリコーン株式会社)、0.85グラムのPSM-3及び5gのシランカップリング剤A-1589(ジェネラルエレクトリック社)から、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を上述した殆どの場合と同様に調製した。
【0137】
塗布されたウェハーを、100℃に設定されたホットプレート上で1分間加熱したこと;膜厚4.4μmであったこと;及び2.38%TMAH溶液に25秒間浸漬したこと以外は、樹脂実施例5と同様に処理した。最終膜厚4.0μmである3.1ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0138】
樹脂層実施例8
0.52gのシクロへキシレンビスグリシジルエーテルエポキシ樹脂ZX-1658(東都化成株式会社)を、BY-16-115の代わりに使用したこと以外は、樹脂実施例7と同様に処理して、シリコンウェハーを塗布用感光性組成物を調製した。
【0139】
測定膜厚4.0ミクロン、及び浸漬時間が30秒間であったこと以外は、樹脂層実施例7と同様に処理した。最終膜厚3.9μmである3.9ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0140】
樹脂層実施例9
0.74gの水素化ビスフェノールF型エポキシ樹脂YL-6753(日本エポキシ樹脂製造株式会社)を、BY-16-115の代わりに使用したこと以外は、樹脂実施例7と同様に処理して、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0141】
塗布されたウェハーを、樹脂実施例7と同様に処理し、膜厚は4.1ミクロンであることが測定された。最終膜厚3.8μmである3.9ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0142】
樹脂層実施例10
6gの合成実施例5で得られたポリマー、1.2グラムのシリコン型エポキシ樹脂TSL9906(GE東芝シリコーン)、0.8グラムのPSM-3及び0.5グラムのA-1289(ジェネラルエレクトリック社)シランカップリング剤から、シリコンウェハーを塗布用感光性組成物を上述した殆どの場合と同様に調製した。
【0143】
ウェハーを2分間ホットプレート上に置いたこと、測定膜厚が4.0ミクロンであったこと、及び浸漬時間を5秒間としたこと以外は、樹脂実施例5と同様に処理した。最終膜厚2.3μmである3.9ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0144】
樹脂層実施例11
1.4グラムのBY-16-115をTSL9906と置き換えたこと以外は、樹脂層実施例10と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0145】
塗布されたウェハーを、測定膜厚4.5μmであったこと及び浸漬時間を35秒間としたこと以外は、樹脂層実施例5と同様に処理した。最終膜厚3.6μmである4.4ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0146】
樹脂層実施例12
2.2グラムのYD-816をTSL9906と置き換えたこと以外は、樹脂層実施例10と同様に、シリコンウェハーを塗布用感光性組成物を調製した。
【0147】
塗布されたウェハーを、測定膜厚3.5μmであったこと及び浸漬時間を25秒間としたこと以外は、樹脂層実施例10と同様に処理した。最終膜厚2.7μmである4.4ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0148】
樹脂層実施例13
2.7gの合成実施例1で得られたポリマー及び3.3gの合成実施例3で得られたポリマー;1.5グラムのBY-16-115エポキシ樹脂、0.8グラムのPSM-3及び0.5グラムのポリエーテル-ベースのシランカップリング剤SIB-0992.0(ゲレスト社)から、リコンウェハーを塗布用感光性組成物を上述した殆どの場合と同様に調製した。
【0149】
塗布されたウェハーを、測定膜厚3.8μmであったこと及び浸漬時間を20秒間としたこと以外は、樹脂層実施例10と同様に処理した。最終膜厚3.1μmである5.0ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0150】
樹脂層実施例14
0.5グラムのテトラエチルオリトシリケートシランカップリング剤(東都化成工業株式会社)を使用したこと以外は、樹脂層実施例13と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0151】
塗布されたウェハーを、測定膜厚3.6μmであったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に処理した。最終膜厚3.1μmである5.6ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0152】
樹脂層実施例15
シランカップリング剤が、0.5グラムのA-1589であったこと以外は、樹脂層実施例13と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0153】
塗布されたウェハーを、測定膜厚4.4μmであったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に処理した。最終膜厚3.5μmである4.4ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0154】
樹脂層実施例16
エポキシ樹脂が1.5グラムの水素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂YX-8000(日本エポキシ樹脂製造株式会社)であったことを以外は、樹脂層実施例15と同様に処理した。
【0155】
塗布されたウェハーを、膜厚を測定しなかったこと及び浸漬時間が25秒間であったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に処理した。最終膜厚3.5μmである3.1ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0156】
樹脂層実施例17
エポキシ樹脂が1.5グラムのビスフェノール型エポキシ樹脂YX-4000(日本エポキシ樹脂製造株式会社)であったこと以外は、樹脂層実施例15と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0157】
測定膜厚3.3μmであったこと及び浸漬時間が60秒間であったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に処理した。最終膜厚3.2μmである3.5ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0158】
樹脂層実施例18
エポキシ樹脂が1.5グラムのビスフェノールA型樹脂YD-825(東都化成工業株式会社)であったこと以外は、樹脂層実施例15と同様に、シリコンウェハーを塗布用感光性組成物を調製した。
【0159】
塗布されたウェハーを、測定膜厚が4.0μmであったことと、浸漬時間が30秒間であったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に処理した。最終膜厚3.7μmである3.1ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0160】
樹脂層実施例19
エポキシ樹脂が1.5グラムの水素化ビスフェノールF型エポキシ樹脂YL-6753(日本エポキシ樹脂製造株式会社)であったこと以外は、樹脂層実施例15と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0161】
塗布されたウェハーを、測定膜厚が3.9μmであったことと、浸漬時間が25秒間であったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に処理した。最終膜厚3.0μmである3.9ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0162】
樹脂層実施例20
エポキシ樹脂が1.5グラムのYD-825であり、感光性材料が0.8グラムのPSM-4であったこと以外は、樹脂層実施例15と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0163】
塗布されたウェハーを、測定膜厚が4.2μmであったことと、浸漬時間が40秒間であったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に処理した。最終膜厚4.0μmである3.9ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0164】
樹脂層実施例21
感光性材料が0.8グラムのPSM-5であったこと以外は、樹脂層実施例20と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0165】
塗布されたウェハーを、測定膜厚が4.3μmであったことと、浸漬時間が35秒間であったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に処理した。最終膜厚4.1μmである3.5ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0166】
樹脂層実施例22
エポキシ樹脂が1.3グラムのビスオキセタン化合物OXT-121(東亜合成株式会社)であったこと以外は、樹脂層実施例19と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0167】
塗布されたウェハーを、測定膜厚が4.0μmであったことと、浸漬時間が18秒間であったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に処理した。最終膜厚3.1ミクロンである4.4ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0168】
樹脂層実施例23
エポキシ樹脂が1.7グラムのビスオキセタン化合物OXBP(宇部工業株式会社)であったこと以外は、樹脂層実施例19と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0169】
塗布されたウェハーを、測定膜厚が4.2μmであったことと、浸漬時間が35秒間であったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に処理した。最終膜厚3.4ミクロンである3.5ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0170】
樹脂層実施例24
2.7gの合成実施例1から得られたポリマーと3.3gの合成実施例3から得られたポリマー;0.75gのN,N,N',N',N",N"-(ヘキアメトキシメチル)メラミン(Mw-390、三和化学株式会社);0.8gの感光性材料PSM-3;熱酸発生剤として、0.25gのトリフルオロメタンスルホネート化合物(NAI-105、みどり化学株式会社);及び0.2gのシランカップリング剤A-1589から、上記とほぼ同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0171】
ホットプレートを90℃に設定し、ウェハーを2分加熱したこと、測定膜厚が3.1ミクロンであったこと、浸漬時間が13秒であったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に塗布されたウェハーを処理した。最終膜厚2.8ミクロンである3.1ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0172】
樹脂層実施例25
0.8gのN,N',N",N"'-(テトラメトキシメチル)グリコルリル(MX-270、三和化学株式会社)を使用したこと以外は、樹脂層実施例24と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0173】
測定した膜厚が3.3ミクロンであったこと、及び浸漬時間が15秒であったこと以外は、樹脂層実施例24と同様に塗布されたウェハーを処理した。最終的に測定した膜厚が3.0ミクロンであり、3.9ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0174】
樹脂層実施例26
合成実施例7で得られたポリマーを使用したこと以外は、樹脂層実施例24と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0175】
測定した膜厚が3.5ミクロンであったこと、及び浸漬時間が25秒であったこと以外は、樹脂層実施例24と同様に塗布されたウェハーを処理した。微細なパターンが形成された。
【0176】
樹脂層実施例27
MX-270を使用したこと以外は、樹脂層実施例24と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0177】
測定した膜厚が3.6ミクロンであったこと、及び浸漬時間が25秒であったこと以外は、樹脂層実施例24と同様に塗布されたウェハーを処理した。微細なパターンが形成された。
【0178】
樹脂層実施例28
6gの合成実施例4で得られたポリマー;1.4gのBY-16-115;0.8gの感光性材料PSM-3;0.5gの5-ノルボルネン2,3-ジカルボン酸(シグマ-アルドリッチ社);及び0.4gのシランカップリング剤A-1289から、上記とほぼ同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0179】
測定した膜厚が3.3ミクロンであったこと、及び浸漬時間が40秒であったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に塗布されたウェハーを処理した。3.9ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成され、最終的な測定した膜厚は3.3ミクロンであった。
【0180】
樹脂層実施例29
6gの合成実施例14で得られたポリマー;1.25gのLX-01;0.25gのEpogose EN;0.8gの感光性材料PSM-3;及び0.5gのA-1289から、上記とほぼ同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0181】
測定した膜厚が3.7ミクロンであったこと、及び浸漬時間が40秒であったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に塗布されたウェハーを処理した。3.5ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成され、最終的な測定した膜厚は3.6ミクロンであった。
【0182】
樹脂層実施例30
6グラムの合成実施例15で得られたポリマー;1.25gのビスフェノールA型エポキ樹脂LX-01(ダイソー株式会社);0.25gのグリシジルエーテルEpogose EN(四日市合成株式会社);0.8gの感光性材料PSM-3;及び0.5gのA-1289から、上記とほぼ同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0183】
測定した膜厚が4.5ミクロンであったこと、及び浸漬時間が7秒であったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に塗布されたウェハーを処理した。18ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成された。
【0184】
樹脂層実施例31
6gの合成実施例7で得られたポリマーを使用したこと以外は、樹脂層実施例30と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0185】
測定した膜厚が4.0ミクロンであったこと、及び浸漬時間が22秒であったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に塗布されたウェハーを処理した。5.6ミクロン線幅と間隔の微細なパターンが形成され、最終的な測定した膜厚は3.8ミクロンであった。
【0186】
樹脂層実施例32
6gの合成実施例12で得られたポリマーを使用したこと以外は、樹脂層実施例30と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0187】
測定した膜厚が3.7ミクロンであったこと、及び浸漬時間が41秒であったこと以外は、樹脂層実施例10と同様に塗布されたウェハーを処理した。
【0188】
樹脂層実施例33
12gの合成実施例11で得られたポリマーを使用したことと、LX-01、Epogose EN、PSM-3及びA-1589の量をそれぞれ2.5g、0.5g、1.6g及び1.0gに変えた以外は、樹脂層実施例30と同様に、シリコンウェハー塗布用感光性組成物を調製した。
【0189】
残留溶剤をフラッシュオフさせるために、塗布されたウェハーをホットプレート上で2分間95℃で加熱した。膜厚は4.4ミクロンであることが測定された。ニコン NSR-G3A G-線ステッパー上に、クロムパターン化されたプレート状のガラスレチクルを介して、G-線(λ=436nm)光照射して、ウェハーを像様露光した。2.38%テトラメチルアンモニウム水酸化物水溶液にウェハーを、45秒間浸漬させて、パターンを現像した。最終的な膜厚は、4.2ミクロンであることが測定された。
【0190】
本発明の実施態様
半導体デバイス、プリント配線板及びディスプレイデバイス等の様々な電子、マイクロ電子、オプトエレクトロデバイスの製造においてに有用である。ある実施態様は、構造式1による一又は複数の反復単位型を有するアルカリ溶解性ポリマー材料を含む感光性樹脂組成物であり、ここで、少なくとも1つの反復単位型は、酸官能基を有するペンダント基;前述の酸官能基を有するペンダント基と結合可能な官能基を有する部分および感光性材料を含む。これらの実施態様は、ポリマーとは別に、酸官能基を有するペンダント基と架橋結合可能な化合物を含む部分に加えて、該部分が、酸官能基を有するペンダント基を架橋可能な他の部分をポリマーに組み込んだ反復単位型である場合のものも包含する。更に、本発明の実施態様は、上述した感光性組成物から形成されるフィルムであって、パターニングされていてもいなくてもよいもの;上述したフィルム等の製造方法を包含する。更に、半導体デバイス又はマルチチップモジュール等のマイクロ電子デバイス、ディスプレイ装置等の電子-光学デバイス等、及びそのようなフィルムに加えて、そのようなデバイスの製造に使用される方法を包含する。
【0191】
本発明の特定の実施態様の具体的詳細を参照しながら記述した。その範囲及び添付の特許請求の範囲に含められる範囲を逸脱しない限り、本発明の範囲を具体的な記述に限定されることを意図するものではない。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
各々が式1:
【化1】

[式中、Xは(CH)、酸素、硫黄、又はNR''、pは1又は2であり、R"はC-Cアルキルであり;mは0〜5の整数であり、R、R、R、Rはそれぞれ互いに独立して、水素、直鎖状又は分岐状の(C-C25)ヒドロカルビル、直鎖状又は分岐状の(C-C25)ハロヒドロカルビル、直鎖状又は分岐状の(C-C25)パーハロヒドロカルビル、又は-(CH)-C(OH)-(CF)-、-(CH)-N(H)-S(O)-CF、-(CH)-C(O)-OH、-(CH)-C(O)-R31、-(CH)-O-C(O)-R32、-(CH)-O-R32、及び-(CH)-O-CHR33-CHR33-R41、ここでnは0〜8の整数であり、R31は式AA:
【化2】

{式中、Aは任意であり、もし存在する場合酸素であり、R、R、R、R及びRは、独立して、水素、直鎖状又は分岐状の(C-C25)アルキル、直鎖状又は分岐状の(C-C25)ハロヒドロカルビル、直鎖状又は分岐状の(C-C25)ヒドロカルビル;-(CH)-O-R、ここでnは0〜25の整数であり、RはH又は、直鎖状又は分岐状のヒドロカルビル又はハロヒドロカルビルであり、但し、単官能フェノールの場合RないしRのうち一のみが-OHであり、多官能フェノールの場合RないしRのうち二以上が-OHである}の単-又は多官能フェノールの一つ;

式BB:
【化3】

{式BB中、R、R、R、R及びRは上述した式AAについての定義と同じであり、但し、R又はRの少なくとも一つは-OHである}のアミノ-フェノール;
-O-(CH)-C(O)-OH、ここでmは1〜5の整数であり、
-O-R33-C(OH)-(CF)、ここでR33は直鎖状又は分岐状のC-Cアルキル、又は-O-(CHR40-CHR41-O)-R42、ここで、R40及びR41の一つはHであり、もう一方はC-Cアルキルであるか、又はR40及びR41の両方がHである;及びR42は、以下に定義するR32又は-C(O)-R32であり;R32は、Aが存在しない場合、式AAの単-又は多官能フェノール、-(CH)-C(O)-OH、R33-C(OH)-(CF)の一つであり;但し、ポリマー骨格内に包含される少なくとも1つの反復単位ついて、R〜Rの少なくとも1つが-C(OH)-(CF)、-N(H)-S(O)-CF、単-又は多官能フェノール、アミノ-フェノール又はカルボン酸である]によって表される第一及び第二型の反復単位を有するアルカリ溶解性ポリマー。
【請求項2】
前記第一型の反復単位について、RないしRの少なくとも一つが、-C(OH)-(CF)を含み、前記第二型の反復単位について、RないしRの少なくとも一つが、単-又は多官能フェノール、アミノ-フェノール又はカルボン酸を含む請求項1に記載のポリマー。
【請求項3】
前記第一型の反復単位について、RないしRの少なくとも一つが、-N(H)-S(O)-CFを含み、前記第二型の反復単位について、RないしRの少なくとも一つが、単-又は多官能フェノール、アミノ-フェノール又はカルボン酸を含む請求項1に記載のポリマー。
【請求項4】
前記第一型の反復単位について、RないしRの少なくとも一つが、-C(OH)-(CF)で構成され、前記第二型の反復単位について、RないしRの少なくとも一つが、カルボン酸で構成される請求項1に記載のポリマー。
【請求項5】
前記第一型の反復単位について、RないしRの少なくとも一つが、-C(OH)-(CF)を含み、前記第二型の反復単位について、RないしRの少なくとも一つが、-N(H)-S(O)-CFを含む請求項1に記載のポリマー。
【請求項6】
前記第一型の反復単位について、RないしRの少なくとも一つが、-C(OH)-(CF)を含み、前記第二型の反復単位について、RないしRの少なくとも一つが、アミノ-フェノールを含む請求項1に記載のポリマー。
【請求項7】
前記第一型の反復単位について、RないしRの少なくとも一つが、-N(H)-S(O)-CFを含み、前記第二型の反復単位について、RないしRの少なくとも一つが、カルボン酸を含む請求項1に記載のポリマー。
【請求項8】
Xが-CH-であり、mが0であり、前記第一型の反復単位について、RないしRの三つが水素であって、もう一つが-CH-C(OH)(CF)又は-CH-N(H)-S(O)-CFであり、前記第二型の反復単位について、RないしRの三つが水素であり、もう一つがエポキシ含有基である請求項1に記載のポリマー。
【請求項9】
Xが-CH-であり、mが0であり、前記第一型の反復単位について、RないしRの三つが水素であって、もう一つが-CH-N(H)-S(O)-CFであり、前記第二型の反復単位について、RないしRの三つが水素であり、もう一つが単-又は多官能-フェノール、アミノ-フェノール又はカルボン酸で構成される請求項1に記載のポリマー。
【請求項10】
Xが-CH-であり、mが0であり、前記第一型の反復単位について、RないしRの三つが水素であって、もう一つが-CH-C(OH)(CF)であり、前記第二型の反復単位について、RないしRの三つが水素であり、もう一つがカルボン酸である請求項1に記載のポリマー。
【請求項11】
Xが-CH-であり、mが0であり、前記第一型の反復単位について、RないしRの三つが水素であって、もう一つが-CH-C(OH)(CF)であり、前記第二型の反復単位について、RないしRの三つが水素であり、もう一つがアミノ-フェノールである請求項1に記載のポリマー。
【請求項12】
Xが-CH-であり、mが0であり、前記第一型の反復単位について、RないしRの三つが水素であって、もう一つが-CH-N(H)-S(O)-CFであり、前記第二型の反復単位について、RないしRの三つが水素であり、もう一つがカルボン酸である請求項1に記載のポリマー。
【請求項13】
Xが-CH-であり、mが0であり、前記第一型の反復単位について、RないしRの三つが水素であって、もう一つが-CH-C(OH)(CF)であり、前記第二型の反復単位について、RないしRの三つが水素であり、もう一つが酢酸である請求項1に記載のポリマー。
【請求項14】
Xが-CH-であり、mが0であり、前記第一型の反復単位について、RないしRの三つが水素であって、もう一つが-CH-C(OH)(CF)であり、前記第二型の反復単位について、RないしRの三つが水素であり、もう一つがプロピオン酸である請求項1に記載のポリマー。
【請求項15】
Xが-CH-であり、mが0であり、前記第一型の反復単位について、RないしRの三つが水素であって、もう一つが-CH-C(OH)(CF)であり、前記第二の反復単位について、RないしRの三つが水素であり、もう一つがカルボン酸であり、前記第二型の反復単位がノルボルネンカルボン酸トリメチルシリルエステル、ノルボルネン酢酸トリメチルシリルエステル又はノルボルネンプロピオン酸トリメチルシリルエステルから誘導されるものである請求項1に記載のポリマー。
【請求項16】
前記第一型の反復単位及び前記第二型の反復単位が、それぞれヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルノルボルネン及びノルボルネンカルボン酸トリメチリシリルエステルから誘導されるものである請求項1に記載のポリマー。
【請求項17】
前記第一型の反復単位及び前記第二型の反復単位が、それぞれヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルノルボルネン及びノルボルネン酢酸トリメチリシリルエステルから誘導されるものである請求項1に記載のポリマー。
【請求項18】
前記第一型の反復単位及び前記第二型の反復単位が、それぞれヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルノルボルネン及びノルボルネンプロピオン酸トリメチリシリルエステルから誘導されるものである請求項1に記載のポリマー。
【請求項19】
前記第一型の反復単位及び前記第二型の反復単位が、それぞれヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルノルボルネン及びノルボルネンメチレントリフルオロメタンスルホンアミドから誘導されるものである請求項1に記載のポリマー。
【請求項20】
前記ポリマーが第三型の反復単位を更に含むものであって、式1で表される該第三型の反復単位が
(a)構造式2:
【化4】

[式中、AはC-Cの直鎖状、分岐状及び環状アルキレンから選択される結合基であり、R23及びR24は、独立して、H、メチル及びエチルから選択されるものである]のエポキシ含有基;
(b)構造式3:
【化5】

[式中、pは0〜6の整数であり、R23及びR24は上述した通りである]のエポキシ含有基;
(c)R、R、R及びRの任意の二つの組合せが、C-C25の直鎖状、分岐状及び環状アルキレン及びアルキレンアリールから選択される結合基によって互いに結合され、但し、R、R、R及びRの少なくとも一つは、末端が構造式2のエポキシ含有基である;及び
(d)芳香族、直鎖状又は分岐状のヒドロカルビル、ハロヒドロカルビル又はパーハロヒドロカルビル部分であって、末端が
【化6】

、及び-R25-CH-O-R26の一つであり(ここでR25はアリーレン又は-N(R27)であり(R27は水素、直鎖状又は分岐状の(C−C)ヒロドカルビルであり、R26は水素、直鎖状又は分岐状の(C−C)ヒドロカルビルである)、但し、R、R、R及びRの少なくとも一つの末端が、
【化7】

、及び-R25-CH-O-R26の一つであり;ここで、R、R、R及びRは(a)、(b)、(c)又は(d)の基から選択されず、独立して、水素又は直鎖状又は分岐状の(C-C25)ヒドロカルビルであり、但し、前記第一又第二型の反復単位はカルボン酸ペンダント基を有するもの;を更に有する請求項1に記載のポリマー。
【請求項21】
前記第三型の反復単位がアルキルグリシジルエーテルノルボルネンから誘導されるものである請求項20に記載のポリマー。
【請求項22】
前記第一、第二及び第三型の反復単位が、それぞれ、ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルノルボルネン、ノルボルネンカルボン酸トリメチルシリルエステル、及びアルキルグリシジルエーテルノルボルネンである請求項20に記載のポリマー。
【請求項23】
前記第一の反復単位と前記第二型の反復単位のモル比が、約5:95〜約95:5の範囲である請求項1に記載のポリマー。
【請求項24】
構造式(2):
【化8】

[式中、X、p、m、及びR、R、R及びRは、上述した式(1)についての定義と同じである]で表される少なくとも2つのモノマーの重合を含む請求項1のポリマーの製造方法。
【請求項25】
前記モノマーが、ニッケル化合物又はパラジウム化合物の存在下で、ビニル付加重合プロセスにて重合される請求項24に記載の方法。
【請求項26】
触媒が、式(A):En'Ni(C) (A)
[ここで、n'は1又は2であり、Eは2電子供与性配位子である]で表される請求項25に記載の方法。
【請求項27】
n'が1であり、EがΠアレーン配位子である請求項26に記載の方法。
【請求項28】
n'が2であり、Eがテトラヒドロフラン、酢酸エチル又はジオキサンである請求項26に記載の方法。
【請求項29】
前記触媒が、単一又は多成分のVIII族遷移金属触媒である請求項25に記載の方法。
【請求項30】
前記触媒が、重合されるモノマーの存在下で、プロカタリストとコカタリストを混合することにより、in situで調製される多成分の触媒である請求項25に記載の方法。
【請求項31】
前記プロカタリストが、コカタリストとの反応によって活性触媒に転換されるVIII族遷移金属化合物である請求項30に記載の方法。
【請求項32】
前記プロカタリストが、下記式(B):
(アリル)Pd(P(R)(L') (B)
[式中、Rはイソプロピル又はシクロヘキシルであり:L'はトリフルオロアセテート又はトリフルオロメタンスルホネートである]で表される化合物である請求項30に記載の方法。
【請求項33】
前記プロカタリストが、一又は複数の(アリル)パラジウム-(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフレート、(アリル)パラジウム(トリイソプロピルホスフィン)トリフレート、(アリル)パラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフルオロアセテート、又は(アリル)パラジウム(トリイソプロピル-ホスフィン)トリフルオロアセテートである請求項30に記載の方法。
【請求項34】
前記プロカタリストが、下記式(C):
[(E(R))Pd(Q)(LB)][WCA] (C)
[式中、E(R)は、15族中性電子供与配位子(ここで、Eは元素周期表の15族の元素であり、Rは、独立して、水素又はその同位体の一つであり、又はアニオン性ヒドロカルビル含有部であり;Qはカルボキシレート、チオカルボキシレート、及びジチオカルボキシレート基から選択されるアニオン性配位子であり;LBはルイス塩基であり:WCAは弱配位アニオンであり;aは1又は2の整数であり;bは1又は2の整数であり、ここでa+bの合計が3である)]で表される化合物である請求項30に記載の方法。
【請求項35】
前記コカタリストが、リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、又はそれらの混合物で構成される請求項30に記載の方法。
【請求項36】
前記プロカタリストのコカタリストに対するモル比が、約1:1〜約1:10の範囲である請求項30に記載の方法。
【請求項37】
前記重合が、脂肪族溶媒、芳香族溶媒又はそれらの混合物を含む溶媒の存在下で行われるものである請求項24に記載の方法。
【請求項38】
前記溶媒が、アルカン、シクロヘキサン、又はそれらの混合物である請求項37に記載の方法。
【請求項39】
前記溶媒が、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、アセテート、酢酸エチル、エステル、ラクトン、ケトン、アミド、又は二以上のそれらの混合物である請求項37に記載の方法。
【請求項40】
前記ポリマーの分子量が、約5000〜約100000の範囲である請求項1に記載のポリマー。
【請求項41】
前記ポリマーの分子量が、約6000〜約80000の範囲である請求項1に記載のポリマー。
【請求項42】
前記ポリマーの分子量が、約8000〜約60000の範囲である請求項1に記載のポリマー。
【請求項43】
前記ポリマーの多分散性指数が5以下である請求項1に記載のポリマー。
【請求項44】
前記ポリマーが、本質的にランダムコポリマーである請求項1に記載のポリマー。
【請求項45】
前記ポリマーが、本質的にランダムコポリマーとブロックコポリマーの混合物を含む請求項1に記載のポリマー。
【請求項46】
前記重合プロセスが、溶液重合プロセスである請求項24に記載の方法。
【請求項47】
前記重合プロセスが、形成された触媒を含む溶液又はモノマーと連鎖移動剤を含む溶液に触媒成分を含む溶液を添加して行われる請求項46に記載の方法。
【請求項48】
プロカタリストを含む溶液が、モノマー、連鎖移動剤及びコカタリストを含む溶液に添加される請求項46に記載の方法。
【請求項49】
プロカタリストを含む溶液を、コカタリストを含む溶液と予め混合し、次いでモノマーと連鎖移動剤を含む溶液に添加する請求項46に記載の方法。
【請求項50】
前記方法が、モノマー、連載移動剤及び溶媒の混合物を反応器中で混合し、及びコカタリストを含む溶液とプロカタリストを含む溶液を該反応器に添加するバッチプロセスである請求項46に記載の方法。
【請求項51】
前記方法が、一のモノマー又はモノマー、連鎖移動剤、プロカタリスト及びコカタリストの一部の混合物を含む溶液を反応器中に入れ、その他のモノマー又はモノマー混合物の残りを該反応器に、1分〜24時間の範囲の時間をかけて添加するセミ-バッチプロセスである請求項46に記載の方法。
【請求項52】
前記方法が、反応混合物を反応器に入れ、及び一部又は全ての連鎖移動剤と一又は両方のモノマーを、時間をかけて、反応器に添加するセミ-バッチプロセスである請求項46に記載の方法。
【請求項53】
重合プロセスのための溶剤が、一は又は複数の脂肪族炭化水素を含む請求項46に記載の方法。
【請求項54】
重合プロセスのための溶剤が、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、塩化エチル、1,1-ジクロロエタン、 1,2-ジクロロエタン、1-クロロプロパン、2-クロロプロパン、1-クロロブタン、2-クロロブタン、1-クロロ-2-メチルプロパン、1-クロロペンタン、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジエチルエーテル、ベンゼン、キシレン、トルエン、メシチレン、クロロベンゼン、o-ジクロロベンゼン、含ハロゲン炭素化合物、又は二以上のそれらの混合物である請求項46に記載の方法。
【請求項55】
重合プロセスのための溶剤が、ベンゼン、フルオロベンゼン、o-ジフルオロベンゼン、p-ジフルオロベンゼン、ペンタフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、o-ジクロロベンゼン、クロロベンゼン、トルエン、o-、m-又はp-キシレン、シクロヘキサン、メシチレン、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、又は二以上のそれらの混合物である請求項46に記載の方法。
【請求項56】
少なくとも1つのモノマーが、酸性基含有モノマーであって該酸性基が保護されているものである請求項24に記載の方法。
【請求項57】
前記重合が、任意の酸性保護基が非保護された後に終了する請求項24に記載の方法。
【請求項58】
前記保護基が、ターシャリー-ブチル基である請求項56に記載の方法。
【請求項59】
前記保護基が、ターシャリー-ブトキシカルボニル基、ターシャリー-ヒドロピラン-2-イル基、メトキシメチル基、又は二以上のそれらの組合せである請求項56に記載の方法。
【請求項60】
前記保護基が、トリアルキリシリル基である請求項56に記載の方法。
【請求項61】
前記保護基が、トリメチルシリル基である請求項56に記載の方法。
【請求項62】
前記第一及び第二の反復単位の少なくとも1つのが酸性基を含む請求項1に記載のアルカリ溶解性ポリマー;感光性材料;及び130℃〜300℃の範囲の温度で、酸性基(類)と架橋可能な官能基を有する部分を含む感光性樹脂組成物。
【請求項63】
前記感光性材料が、それぞれ下記式(Ia)、(Ib)及び(Ic):
【化9】

で表されるような1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホニル構造、1,2-ナフトキノンジアジド-4-スルホニル構造、及び/又はベンゾキノンジアジド構造を含む請求項62に記載の組成物。
【請求項64】
前記感光性材料が、一又は複数の感光性材料PSM-1ないしPSM-5を含み、ここで、PSM-1が式:
【化10】

で表されるものであり、PSM-2が式:
【化11】

で表されるものであり、PSM-3が式:
【化12】

で表されるものであり、PSM-4が式:
【化13】

で表されるものであり、PSM-5が式:
【化14】

で表されるものであり、各式PSM-1ないしPSM5において、Qは水素原子又は
【化15】

であり、但し、全てのQの水素原子は10%以下である請求項62に記載の組成物。
【請求項65】
前記酸性基と結合可能な官能基を有する部分が、アルカリ溶解性ポリマーの反復単位を含む請求項62に記載の組成物。
【請求項66】
前記感光性材料とアルカリ溶解性ポリマーが、約1:100〜1:2の重量部比を有する請求項62に記載の組成物。
【請求項67】
前記アルカリ溶解性ポリマーの酸性基と結合可能な基が、エポキシ基、エポキシシクロヘキシル基、オキサゾリン基、メチロール基、アルコキシメチル基、又は2以上のそれらの組合せを含むものであり、及び該結合が架橋反応である請求項62に記載の組成物。
【請求項68】
前記アルカリ溶解性ポリマーの酸性基と結合可能な基が、グリシジル基、2-オキサゾリン-2-イル基、N-ヒドロキシメチルアミノカルボニル基、N-メトキシメチルアミノカルボニル基、又は二以上のそれらの組合せを含み、及び該結合が架橋反応である請求項62に記載の組成物。
【請求項69】
前記アルカリ溶解性ポリマーの酸性基と結合可能な官能基を有する部分が、ビスフェノールAエポキシ樹脂、ビスフェノールFエポキシ樹脂、エポキシ樹脂含有シリコーン、プロピ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、グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、ポリメチル(グリシジルオキシプロピル)シクロヘキサン、N-メチロールアクリルアミド、N-メチロールメタクリルアミド、フルフリルアルコール、ベンジルアルコール、サリチルアルコール、1,2-ベンゼンジメタノール、1,3-ベンゼンジメタノール、1,4-ベンゼンジメタノール、レゾール型フェノール樹脂、又は二以上のそれらの混合物を含み、及び該結合が架橋反応である請求項62に記載の組成物。
【請求項70】
前記アルカリ溶解性ポリマーの酸性基と結合可能な官能基を有する部分が、2-メチル2-オキサゾリン、2-エチル-2-オキサゾリン、1,3-ビス(2-オキサゾリン-2-イル)ベンゼン、1,4-ビス(2-オキサゾリン-2-イル)ベンゼン、2,2'-ビス(2-オキサゾリン)、2,6-ビス(4-イソプロピル-2-オキサゾリン-2-イル)ピリジン、 2,6-ビス(4-フェニル-2-オキサゾリン-2-イル)ピリジン、2,2'-イソプロピリデンビス(4-フェニル-2-オキサゾリン)、(S,S)-(-)-2,2'-イソプロピリデンビス(4-tert-ブチル-2-オキサゾリン)、ポリ(2-プロペニル-2-オキサゾリン)、又は二以上のそれらの組合せを含み、及び該結合が架橋反応である請求項62に記載の組成物。
【請求項71】
前記組成物が、一又は複数の溶解促進剤、シランカップリング剤、レベリング剤、酸化防止剤、難燃剤、可塑剤又は架橋剤を更に含む請求項62の組成物。
【請求項72】
請求項62に記載の組成物の硬化層を有する半導体素子。
【請求項73】
前記硬化層が、前記半導体素子を覆う絶縁及び/又は保護層である請求項72に記載の半導体素子。
【請求項74】
前記硬化層が、硬化前にパターニングされる請求項72に記載の半導体素子。
【請求項75】
硬化が、パターニング後に130℃〜300℃の範囲の温度まで前記素子を加熱することを含む請求項74に記載の半導体素子。
【請求項76】
絶縁及び/又は保護層が、所定のパターンを有し、基板上に形成された回路上に配され、前記絶縁層及び/又は保護層が、請求項62に記載の感光性樹脂組成物の硬化物を含むディスプレイ装置。
【請求項77】
電気回路を有する基板上に、請求項62に記載の感光性樹脂組成物の層を提供し;感光性樹脂組成物層をパターニングし;及び感光性樹脂組成物層を硬化することを含む半導体素子の製造方法。
【請求項78】
ディスプレイ素子を有するディスプレイ基板上に、請求項62に記載の感光性樹脂組成物層を提供し;感光性樹脂組成物層をパターニングし;及び感光性樹脂組成物層を硬化することを含むディスプレイ装置の製造方法。
【請求項79】
アルカリ溶解性ポリマー、感光性材料及び130℃〜300℃の温度で、アルカリ溶解性ポリマーの酸性基と架橋結合可能な官能基を含む部分を含み、前記アルカリ溶解性ポリマーが、構造式1:
【化16】

[式中、Xは(CH)p、酸素、硫黄、又はNR''、pは1又は2であり、R"はC-Cアルキルであり;mは0〜5の整数であり、R、R、R、Rはそれぞれ互いに独立して、水素、直鎖状又は分岐状の(C-C25)ヒドロカルビル、直鎖状又は分岐状の(C-C25)ハロヒドロカルビル、直鎖状又は分岐状の(C-C25)パーハロヒドロカルビル、又は-(CH)-C(OH)-(CF)-、-(CH)-N(H)-S(O)-CF、-(CH)-C(O)-OH、-(CH)-C(O)-R31、-(CH)-O-C(O)-R32、-(CH)-O-R32、及び-(CH)-O-CHR33-CHR33-R41、ここでnは0〜8の整数であり、R31は式AA:
【化17】

{式中、Aは任意であり、もし存在する場合酸素であり、R、R、R、R及びRは、独立して、水素、直鎖状又は分岐状の(C-C25)アルキル、直鎖状又は分岐状の(C-C25)ハロヒドロカルビル、直鎖状又は分岐状の(C-C25)ヒドロカルビル;-(CH)-O-R、ここでnは0〜25の整数であり、RはH又は、直鎖状又は分岐状のヒドロカルビル又はハロヒドロカルビルであり、但し、単官能フェノールの場合RないしRのうち一のみが-OHであり、多官能フェノールの場合RないしRのうち二以上が-OHである}の単-又は多官能フェノールの一つ;

式BB:
【化18】

{式BB中、R、R、R、R及びRは上述した式AAについての定義と同じであり、但し、R又はRの少なくとも一つは-OHである}のアミノフェノール;
-O-(CH)-C(O)-OH、ここでmは1〜5の整数であり、
-O-R33-C(OH)-(CF)、ここでR33は直鎖状又は分岐状のC-Cアルキル、又は-O-(CHR40-CHR41-O)-R42、ここで、R40及びR41の一つはHであり、もう一方はC-Cアルキルであるか、又はR40及びR41の両方がHである;及びR42は、以下に定義するR32又は-C(O)-R32であり;R32は、Aが存在しない場合、式AAの単-又は多官能フェノール、-(CH)-C(O)-OH、R33-C(OH)-(CF)の一つであり;し、ポリマー骨格内に包含される少なくとも1つの反復単位ついて、R〜Rの少なくとも1つが-C(OH)-(CF)、-N(H)-S(O)-CF、単-又は多官能フェノール、アミノ-フェノール又はカルボン酸である]に対応する反復単位を有するポリマー骨格を含む]で表される反復単位を有し;及び、前記感光性材料が、1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホニル構造、1,2-ナフトキノンジアジド-4-スルホニル構造、及び/又はそれぞれ構造式Ia、Ib及びIc:
【化19】

で表されるベンゾキノンジアジド構造を含む感光性樹脂組成物。
【請求項80】
アルカリ溶解性ポリマーの酸性基と架結合可能な官能基を含む部分が、アルカリ溶解性ポリマーの反復単位を含む請求項79に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項81】
アルカリ溶解性ポリマーが、RからRの少なくとも1つが-C(OH)-(CF) 又は-N(H)-S(O)-CFを含む第一型の反復単位、及びRからRの少なくとも1つがカルボキシル基を含む第二型の反復単位を含む請求項79に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項82】
第一型の反復単位が、アルカリ溶解性ポリマーの50モル%以上である請求項81に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項83】
感光性材料とアルカリ溶解性ポリマーが、1:100〜1:2の重量部比を有する請求項79に記載の感光性樹脂組成物。

【公表番号】特表2008−506010(P2008−506010A)
【公表日】平成20年2月28日(2008.2.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−520388(P2007−520388)
【出願日】平成17年7月1日(2005.7.1)
【国際出願番号】PCT/US2005/023369
【国際公開番号】WO2006/017035
【国際公開日】平成18年2月16日(2006.2.16)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.テフロン
【出願人】(303043461)プロメラス, エルエルシー (18)
【Fターム(参考)】