JPWO2009099083A1 - Acrylamide polymer, acrylamide compound, chemically amplified photosensitive resin composition and pattern forming method - Google Patents

Acrylamide polymer, acrylamide compound, chemically amplified photosensitive resin composition and pattern forming method Download PDF

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Abstract

本発明は、層間絶縁膜や表面保護膜の形成に有用な化学増幅型感光性樹脂組成物に用いる、少なくとも一般式(2)で表される繰返し構造単位を有するポリマー、及びその原料モノマーである一般式(1)で表されるアクリルアミド化合物、ならびに該ポリマーを含む化学増幅型感光性樹脂組成物に係り、該感光性樹脂組成物は、解像性に優れ、アルカリ水溶液で現像可能である。(これら式中、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2は酸により分解する基を表し、R3〜R6は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。)The present invention is a polymer having at least a repeating structural unit represented by the general formula (2), and a raw material monomer for use in a chemically amplified photosensitive resin composition useful for forming an interlayer insulating film or a surface protective film. The present invention relates to an acrylamide compound represented by the general formula (1) and a chemically amplified photosensitive resin composition containing the polymer. The photosensitive resin composition has excellent resolution and can be developed with an aqueous alkaline solution. (In these formulas, R1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R2 represents a group that decomposes with an acid, and R3 to R6 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. .)

Description

本発明は、アクリルアミド系ポリマー、新規なアクリルアミド化合物、該ポリマーを含む感光性樹脂組成物、及び該組成物を用いたパターン形成方法に関する。特に、本発明は、半導体デバイスの層間絶縁膜や表面保護膜等に適用可能なアクリルアミド系ポリマー、化学増幅型感光性樹脂組成物及びパターン形成方法に関する。   The present invention relates to an acrylamide polymer, a novel acrylamide compound, a photosensitive resin composition containing the polymer, and a pattern forming method using the composition. In particular, the present invention relates to an acrylamide polymer, a chemically amplified photosensitive resin composition, and a pattern forming method that can be applied to an interlayer insulating film and a surface protective film of a semiconductor device.

従来、半導体デバイスの層間絶縁膜や表面保護膜には、耐熱性、機械特性及び電気特性、基板や配線に対する密着性等の膜特性に優れたポリイミド樹脂が用いられてきた。非感光性ポリイミド樹脂を層間絶縁膜等として用いる際には、パターン形成プロセスでポジ型レジストを用い、エッチング、レジスト除去等が必要となり、製造工程が複雑となる。そのため、優れた感光性を有する感光性ポリイミド樹脂が検討されてきた。このような感光性ポリイミド樹脂組成物として、ポリイミド酸、芳香族ビスアジド系化合物及びアミン化合物からなるポジ型感光性樹脂組成物が提案されている(特許文献1)。しかし、感光性ポリイミド樹脂を用いたパターン形成プロセスにおいては、現像溶媒としてN−メチル−2−ピロリドンやエタノール等の有機溶媒が必要であり、安全性や環境への影響の点で問題となっていた。   Conventionally, polyimide resins having excellent film characteristics such as heat resistance, mechanical characteristics and electrical characteristics, and adhesion to substrates and wirings have been used for interlayer insulating films and surface protective films of semiconductor devices. When a non-photosensitive polyimide resin is used as an interlayer insulating film or the like, a positive resist is used in the pattern forming process, and etching, resist removal, and the like are required, and the manufacturing process becomes complicated. Therefore, photosensitive polyimide resins having excellent photosensitivity have been studied. As such a photosensitive polyimide resin composition, a positive photosensitive resin composition comprising a polyimide acid, an aromatic bisazide compound and an amine compound has been proposed (Patent Document 1). However, in the pattern formation process using a photosensitive polyimide resin, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone or ethanol is required as a developing solvent, which is problematic in terms of safety and environmental impact. It was.

そこで、近年では、半導体の微細なパターン形成プロセスに使用されているテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液のようなアルカリ水溶液で現像可能なパターン形成材料として、ポジ型感光性樹脂組成物が開発されている。例えば、ポリベンゾオキサゾール前躯体と感光剤であるジアゾキノン化合物とからなる非化学増幅型のポジ型感光性樹脂組成物(特許文献2)、ポリベンゾオキサゾール前躯体と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステルとからなる非化学増幅型のポジ型感光性樹脂組成物(非特許文献1)、酸分解性基で保護したポリベンゾオキサゾール前躯体と光酸発生剤とからなる化学増幅型のポジ型感光性樹脂組成物(非特許文献2)等が報告されている。   Therefore, in recent years, a positive photosensitive resin composition has been developed as a pattern forming material that can be developed with an alkaline aqueous solution such as a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution used in a semiconductor fine pattern forming process. ing. For example, a non-chemically amplified positive photosensitive resin composition comprising a polybenzoxazole precursor and a diazoquinone compound as a photosensitizer (Patent Document 2), a polybenzoxazole precursor and 1,2-naphthoquinonediazide-5- Non-chemically amplified positive photosensitive resin composition (non-patent document 1) comprising a sulfonic acid ester, chemically amplified positive composition comprising a polybenzoxazole precursor protected with an acid-decomposable group and a photoacid generator Type photosensitive resin composition (Non-patent Document 2) and the like have been reported.

近年、半導体デバイスの製造分野では、デバイスのより一層の高密度化や高集積化、配線パターンの微細化が要求されている。これに伴い、特に層間絶縁膜や表面保護膜に用いられる感光性樹脂組成物に対する要求はますます厳しくなっている。しかしながら、これらのポジ型感光性樹脂組成物は、解像度において充分満足のいくものではなかった。   In recent years, in the field of semiconductor device manufacturing, higher density and higher integration of devices and miniaturization of wiring patterns are required. Along with this, demands for photosensitive resin compositions used for interlayer insulating films and surface protective films are becoming increasingly severe. However, these positive photosensitive resin compositions have not been sufficiently satisfactory in terms of resolution.

このため、従来の膜特性を維持しつつ、アルカリ現像が可能であり、かつ、高解像度である感光性樹脂組成物の開発が待たれている。
特公平3−36861号公報 特公平1−46862号公報 M.Uedaら、ジャーナル オブ フォトポリマー サイエンス アンド テクノロジー(Journal of Photopolymer Science and Technology)、第16巻、第2号、第237〜242頁(2003年) K.Ebaraら、ジャーナル オブ フォトポリマー サイエンス アンド テクノロジー、第16巻、第2号、第287〜292頁(2003年)
Therefore, development of a photosensitive resin composition capable of alkali development and maintaining high resolution while maintaining conventional film characteristics is awaited.
Japanese Patent Publication No. 3-36861 Japanese Examined Patent Publication No. 1-46862 M.M. Ueda et al., Journal of Photopolymer Science and Technology, Vol. 16, No. 2, 237-242 (2003) K. Ebara et al., Journal of Photopolymer Science and Technology, Vol. 16, No. 2, pp. 287-292 (2003)

したがって、本発明の第1の課題は、感光性樹脂組成物の原料として好ましく用いることができるポリマー、及びそのポリマーの原料モノマーとして有用なアクリルアミド化合物を提供することである。本発明の第2の課題は、耐熱性、機械特性及び電気特性、密着性等の膜特性に優れ、アルカリ現像が可能で、高解像度が得られる化学増幅型感光性樹脂組成物を提供することである。さらに、本発明の第3の課題は、該化学増幅型感光性樹脂組成物を用いたパターン形成方法を提供することである。   Accordingly, a first object of the present invention is to provide a polymer that can be preferably used as a raw material for a photosensitive resin composition, and an acrylamide compound useful as a raw material monomer for the polymer. The second object of the present invention is to provide a chemically amplified photosensitive resin composition that is excellent in film properties such as heat resistance, mechanical properties, electrical properties, and adhesion, is capable of alkali development, and provides high resolution. It is. Furthermore, the 3rd subject of this invention is providing the pattern formation method using this chemically amplified photosensitive resin composition.

本発明者らは、上記目的を達成するために検討した結果、特定構造のアクリルアミド化合物を含む単量体組成物を重合して得られるポリマーは、それを用いた化学増幅型感光性樹脂組成物の塗膜としてアルカリ水溶液で現像可能であり、高解像度が得られること、また膜特性にも優れていることを見出し、本発明を完成した。   As a result of studies conducted by the present inventors to achieve the above object, a polymer obtained by polymerizing a monomer composition containing an acrylamide compound having a specific structure is a chemically amplified photosensitive resin composition using the polymer. It was found that the coating film can be developed with an alkaline aqueous solution, high resolution can be obtained, and the film characteristics are excellent, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、下記一般式(2)で表される繰返し構造単位を含むアクリルアミド系ポリマーである。   That is, the present invention is an acrylamide polymer containing a repeating structural unit represented by the following general formula (2).

Figure 2009099083
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは水素原子又は酸により分解する基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
Figure 2009099083
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a hydrogen atom or a group that decomposes with an acid, and R 3 to R 6 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a C 1 -C 1 group. 4 represents an alkyl group.)

また、本発明は、さらに、一般式(2)で表される繰返し構造単位とは異なるビニル系単量体由来の繰返し構造単位を含むアクリルアミド系ポリマーである。   Furthermore, the present invention is an acrylamide polymer containing a repeating structural unit derived from a vinyl monomer different from the repeating structural unit represented by the general formula (2).

さらに、本発明は、前記ビニル系単量体由来の繰返し構造単位が、下記一般式(3)及び/又は一般式(4)で表される構造単位であるアクリルアミド系ポリマーである。   Furthermore, the present invention is an acrylamide polymer in which the repeating structural unit derived from the vinyl monomer is a structural unit represented by the following general formula (3) and / or general formula (4).

Figure 2009099083
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは水素原子又は酸により分解する基を表し、R〜R12は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
Figure 2009099083
(Wherein R 7 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 8 represents a hydrogen atom or a group that decomposes with an acid, and R 9 to R 12 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a carbon number of 1 to 4 represents an alkyl group.)

Figure 2009099083
(式中、R13は水素原子又はメチル基を表し、R14はラクトン構造を有する有機基を表す。)
Figure 2009099083
(Wherein R 13 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 14 represents an organic group having a lactone structure.)

上記ポリマーは、重量平均分子量が2,000〜200,000であることが好ましい。   The polymer preferably has a weight average molecular weight of 2,000 to 200,000.

また、本発明は、一般式(1)で表されるアクリルアミド化合物である。   Moreover, this invention is an acrylamide compound represented by General formula (1).

Figure 2009099083
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは酸により分解する基を表し、R〜Rはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
Figure 2009099083
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a group that is decomposed by an acid, and R 3 to R 6 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. To express.)

また、本発明は、少なくとも、フォトレジスト用ポリマーと光酸発生剤を含む化学増幅型感光性樹脂組成物であって、該フォトレジスト用ポリマーが、少なくとも、上記のポリマーを含むことを特徴とする化学増幅型感光性樹脂組成物である。   The present invention is also a chemically amplified photosensitive resin composition containing at least a photoresist polymer and a photoacid generator, wherein the photoresist polymer contains at least the above polymer. It is a chemically amplified photosensitive resin composition.

本発明は、さらに、溶解阻止剤及び/又は密着性向上剤を含んでなる上記の化学増幅型感光性樹脂組成物である。   The present invention is the above chemically amplified photosensitive resin composition further comprising a dissolution inhibitor and / or an adhesion improver.

該溶解阻止剤が、下記一般式(5)又は下記一般式(6)で表される化合物であることが好ましい。   The dissolution inhibitor is preferably a compound represented by the following general formula (5) or the following general formula (6).

Figure 2009099083
(式中、R15及びR16は酸により分解する基を表し、R17及びR18は炭素数1〜10の直鎖状、分枝状あるいは環状のアルキル基又は芳香族炭化水素基であり、Zは直結合、−C(CF−、−C(CH−、−SO−、−CO−、−O−又は−CH−を表す。)
Figure 2009099083
(In the formula, R 15 and R 16 represent a group capable of decomposing by an acid, and R 17 and R 18 are linear, branched or cyclic alkyl groups or aromatic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms. Z represents a direct bond, —C (CF 3 ) 2 —, —C (CH 3 ) 2 —, —SO 2 —, —CO—, —O— or —CH 2 —.

Figure 2009099083
(式中、R19は2価の芳香族炭化水素基又は環状脂肪族炭化水素基を表し、R20及びR21は酸により分解する基を表し、R22及びR23はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
Figure 2009099083
(In the formula, R 19 represents a divalent aromatic hydrocarbon group or a cycloaliphatic hydrocarbon group, R 20 and R 21 each represent a group decomposed by an acid, and R 22 and R 23 each independently represents a hydrogen atom. Represents a halogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

該密着性向上剤が、有機ケイ素化合物であることが好ましい。さらに、該有機ケイ素化合物が、下記一般式(7)で表される化合物であることがより好ましい。   The adhesion improver is preferably an organosilicon compound. Further, the organosilicon compound is more preferably a compound represented by the following general formula (7).

Figure 2009099083
(式中、R24〜R29は1価の有機基を表し、X及びXは2価の有機基を表す。また、kは正の整数である。)
Figure 2009099083
(Wherein R 24 to R 29 represent a monovalent organic group, X 1 and X 2 represent a divalent organic group, and k is a positive integer.)

さらにまた、本発明は、少なくとも、下記工程からなることを特徴とするパターン形成方法である:
上記の化学増幅型感光性樹脂組成物を被加工基板上に塗布する工程;
プリベークを行う工程;
露光する工程;
露光後ベークを行う工程;
現像を行う工程;及び
ポストベークを行う工程。
Furthermore, the present invention is a pattern forming method characterized by comprising at least the following steps:
Applying the chemical amplification type photosensitive resin composition on a substrate to be processed;
Performing pre-baking;
Exposure step;
Performing post-exposure baking;
A step of developing; and a step of post-baking.

また、本発明は、現像を行う工程とポストベークを行う工程との間に、さらにポスト露光工程を有することを特徴とする上記のパターン形成方法である。   Further, the present invention is the pattern forming method described above, further comprising a post-exposure step between the developing step and the post-baking step.

本発明のアクリルアミド系ポリマーは、化学増幅型感光性樹脂組成物の原料として好ましい。また、本発明の化学増幅型感光性樹脂組成物は、パターンの解像度に優れ、アルカリ現像液による現像が可能であり、本発明の化学増幅型感光性樹脂組成物から形成された膜は、耐熱性、機械特性、電気特性、密着性等の膜特性に優れている。さらに、本発明のパターン形成方法では、耐熱性、機械特性、電気特性等の膜特性に優れ、高解像度のパターンが達成できる。なお、本発明のアクリルアミド化合物は、アクリルアミド系ポリマーを製造するための原料として用いることができる。   The acrylamide polymer of the present invention is preferred as a raw material for the chemically amplified photosensitive resin composition. In addition, the chemically amplified photosensitive resin composition of the present invention is excellent in pattern resolution and can be developed with an alkaline developer, and the film formed from the chemically amplified photosensitive resin composition of the present invention is heat resistant. Excellent film properties such as properties, mechanical properties, electrical properties and adhesion. Furthermore, the pattern forming method of the present invention is excellent in film properties such as heat resistance, mechanical properties, and electrical properties, and can achieve a high-resolution pattern. The acrylamide compound of the present invention can be used as a raw material for producing an acrylamide polymer.

本発明のアクリルアミド系ポリマーは、Rが水素原子の場合はヒドロキシ基を有しており、また、Rが酸により分解する基の場合は光酸発生剤より発生した酸の作用により該酸により分解する基をヒドロキシ基とすることができるので、基板や配線に対する密着性に優れている。The acrylamide polymer of the present invention has a hydroxy group when R 2 is a hydrogen atom, and when R 2 is a group that is decomposed by an acid, the acid is generated by the action of an acid generated from a photoacid generator. Since the group that decomposes due to the above can be a hydroxy group, it has excellent adhesion to a substrate and wiring.

以下、本発明について、詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<アクリルアミド化合物>
本発明のアクリルアミド化合物は、下記一般式(1)で表される新規化合物であり、後記するアクリルアミド系ポリマーの原料モノマーとして有用である。
<Acrylamide compound>
The acrylamide compound of the present invention is a novel compound represented by the following general formula (1), and is useful as a raw material monomer for an acrylamide polymer described later.

Figure 2009099083
式(1)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは酸により分解する基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Figure 2009099083
In Formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a group that decomposes with an acid, and R 3 to R 6 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a carbon number of 1 to 4. Represents an alkyl group.

なお、酸により分解する基としては、例えば、tert−ブチル基、テトラヒドロピラン−2−イル基、テトラヒドロフラン−2−イル基、4−メトキシテトラヒドロピラン−4−イル基、1−エトキシエチル基、1−ブトキシエチル基、1−プロポキシエチル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基及びtert−ブトキシカルボニル基が挙げられる。   Examples of the group that can be decomposed by an acid include tert-butyl group, tetrahydropyran-2-yl group, tetrahydrofuran-2-yl group, 4-methoxytetrahydropyran-4-yl group, 1-ethoxyethyl group, 1 -Butoxyethyl group, 1-propoxyethyl group, methoxymethyl group, ethoxymethyl group and tert-butoxycarbonyl group can be mentioned.

ハロゲン原子として、フッ素原子や塩素原子が好ましい。   As the halogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom is preferable.

炭素数1〜4のアルキル基として、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基等が例示できる。   Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, and tert-butyl group.

本発明の一般式(1)で表されるアクリルアミド化合物として、具体的には、以下の化合物を挙げることができる。しかしながら、本発明はこれらのみに限定されるものではない。   Specific examples of the acrylamide compound represented by the general formula (1) of the present invention include the following compounds. However, the present invention is not limited to these.

Figure 2009099083
Figure 2009099083

一般式(1)で表されるアクリルアミド化合物のうち、Rが水素原子、Rがエトキシメチル基、R〜Rが水素原子である化合物(表1中のA−1)は、例えば、N−(4−ヒドロキシフェニル)アクリルアミド(p−アミノフェノールと塩化アクリロイルを反応させて得られる)とクロロメチルエチルエーテルをN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中で反応させることによって合成できる。Among the acrylamide compounds represented by the general formula (1), a compound in which R 1 is a hydrogen atom, R 2 is an ethoxymethyl group, and R 3 to R 6 are hydrogen atoms (A-1 in Table 1) is, for example, , N- (4-hydroxyphenyl) acrylamide (obtained by reacting p-aminophenol and acryloyl chloride) and chloromethyl ethyl ether in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).

<アクリルアミド系ポリマー>
本発明のアクリルアミド系ポリマーは、下記一般式(2)で表される繰返し構造単位を少なくとも1種含むものである。
<Acrylamide polymer>
The acrylamide polymer of the present invention contains at least one repeating structural unit represented by the following general formula (2).

Figure 2009099083
式(2)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは水素原子又は酸により分解する基を表し、R〜Rはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Figure 2009099083
In Formula (2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a hydrogen atom or a group that decomposes with an acid, and R 3 to R 6 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or a carbon number of 1 to 4 represents an alkyl group.

酸により分解する基としては、例えば、tert−ブチル基、テトラヒドロピラン−2−イル基、テトラヒドロフラン−2−イル基、4−メトキシテトラヒドロピラン−4−イル基、1−エトキシエチル基、1−ブトキシエチル基、1−プロポキシエチル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基及びtert−ブトキシカルボニル基が挙げられる。   Examples of the group capable of decomposing by an acid include tert-butyl group, tetrahydropyran-2-yl group, tetrahydrofuran-2-yl group, 4-methoxytetrahydropyran-4-yl group, 1-ethoxyethyl group, 1-butoxy group. Examples include an ethyl group, 1-propoxyethyl group, methoxymethyl group, ethoxymethyl group, and tert-butoxycarbonyl group.

ハロゲン原子として、フッ素原子や塩素原子が好ましい。   As the halogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom is preferable.

炭素数1〜4のアルキル基として、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基等がある。   Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and a tert-butyl group.

一般式(2)で表される繰返し構造単位として、より具体的には、以下の構造単位が挙げられる。しかしながら、本発明はこれらのみに限定されるものではない。   More specific examples of the repeating structural unit represented by the general formula (2) include the following structural units. However, the present invention is not limited to these.

Figure 2009099083
Figure 2009099083

本発明のアクリルアミド系ポリマーは、ヒドロキシ基を有するか、容易にヒドロキシ基を形成することができるので、基板や配線に対する密着性に優れたものとなる。   Since the acrylamide polymer of the present invention has a hydroxy group or can easily form a hydroxy group, it has excellent adhesion to a substrate or wiring.

本発明のアクリルアミド系ポリマーは、一般式(2)で表される繰返し構造単位を少なくとも1種含むポリマーを合成することができれば、その原料は特に制限されないが、上記一般式(1)で表されるアクリルアミド化合物を好適に用いることができる。なお、該ポリマーが一般式(2)で表される繰返し構造単位において、Rが水素原子であるものを含むときは、原料として、N−(4−ヒドロキシフェニル)(メタ)アクリルアミドを使用することができる。The raw material of the acrylamide polymer of the present invention is not particularly limited as long as it can synthesize a polymer containing at least one repeating structural unit represented by the general formula (2), but is represented by the general formula (1). An acrylamide compound can be preferably used. When the polymer contains a repeating structural unit represented by the general formula (2) and R 2 is a hydrogen atom, N- (4-hydroxyphenyl) (meth) acrylamide is used as a raw material. be able to.

本発明のポリマーは、一般式(1)で表されるアクリルアミド化合物の1種を単独で重合したもの、一般式(1)で表されるアクリルアミド化合物の2種以上を共重合させたものでもよいが、このアクリルアミド化合物と共重合可能なコモノマーをさらに使用して共重合したものでもよい。また、ここでは、モノマーとしてN−(4−ヒドロキシフェニル)(メタ)アクリルアミドを使用することでも良い。このアクリルアミド化合物とコモノマーとを共重合して得られたポリマーは、コモノマーの特性が付加されるので、種々のコモノマーを用いることにより、このポリマーを含む化学増幅型感光性樹脂組成物に有用な特性(解像度、感度)、感光性樹脂で形成される層間絶縁膜や表面保護膜に有用な特性(例えば、耐熱性、機械特性、電気特性、密着性等)を向上させることができる。   The polymer of the present invention may be a polymer obtained by polymerizing one of the acrylamide compounds represented by the general formula (1), or a copolymer of two or more of the acrylamide compounds represented by the general formula (1). However, it may be a copolymer obtained by further using a comonomer copolymerizable with this acrylamide compound. Here, N- (4-hydroxyphenyl) (meth) acrylamide may be used as the monomer. The polymer obtained by copolymerization of this acrylamide compound and comonomer has comonomer properties added. Therefore, by using various comonomer, useful properties for chemically amplified photosensitive resin compositions containing this polymer. (Resolution, sensitivity), characteristics useful for interlayer insulating films and surface protective films formed of a photosensitive resin (for example, heat resistance, mechanical characteristics, electrical characteristics, adhesion, etc.) can be improved.

コモノマーとしては、上記アクリルアミド誘導体と十分な重合性を有することから、ビニル系単量体が好ましい。ビニル系単量体としては、一般式(1)で表されるアクリルアミド化合物以外の(メタ)アクリルアミド誘導体、ブタジエン、アクリロニトリル、スチレン、(メタ)アクリル酸、エチレン誘導体、スチレン誘導体、(メタ)アクリル酸エステル誘導体等が使用できる。   As the comonomer, a vinyl monomer is preferable because it has sufficient polymerizability with the acrylamide derivative. Examples of vinyl monomers include (meth) acrylamide derivatives other than the acrylamide compound represented by the general formula (1), butadiene, acrylonitrile, styrene, (meth) acrylic acid, ethylene derivatives, styrene derivatives, and (meth) acrylic acid. An ester derivative or the like can be used.

エチレン誘導体として、エチレン、プロピレン、塩化ビニル等が挙げられ、スチレン誘導体として、α−メチルスチレン、p−ヒドロキシスチレン、クロロスチレン、特開2001−172315号公報記載のスチレン誘導体等が挙げられる。   Examples of ethylene derivatives include ethylene, propylene, vinyl chloride, and examples of styrene derivatives include α-methylstyrene, p-hydroxystyrene, chlorostyrene, and styrene derivatives described in JP-A No. 2001-172315.

ビニル系単量体の他に、無水マレイン酸、N−フェニルマレイミド誘導体等も使用可能であり、N−フェニルマレイミド誘導体として、N−フェニルマレイミド、N−(4−メチルフェニル)マレイミド等が挙げられる。これらのコモノマーは1種を又は2種以上を混合して用いることができる。   In addition to vinyl monomers, maleic anhydride, N-phenylmaleimide derivatives and the like can also be used. Examples of N-phenylmaleimide derivatives include N-phenylmaleimide and N- (4-methylphenyl) maleimide. . These comonomers can be used alone or in combination of two or more.

上述のポリマーのコモノマーからの繰返し構造単位が、下記一般式(3)で表される(メタ)アクリルアミドに由来する構造単位や、一般式(4)で表されるラクトン構造を有する(メタ)アクリルエステルに由来する構造単位であることがさらに好ましい。   The repeating structural unit from the comonomer of the above-mentioned polymer has a structural unit derived from (meth) acrylamide represented by the following general formula (3) and a (meth) acryl having a lactone structure represented by the general formula (4) More preferably, it is a structural unit derived from an ester.

Figure 2009099083
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは水素原子又は酸により分解する基、R〜R12はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
Figure 2009099083
(Wherein R 7 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 8 represents a hydrogen atom or a group decomposed by an acid, R 9 to R 12 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl having 1 to 4 carbon atoms. Represents a group.)

一般式(3)で表される繰返し構造単位としては、以下のような例が挙げられるが、これらだけに限定されるものではない。   Examples of the repeating structural unit represented by the general formula (3) include, but are not limited to, the following examples.

Figure 2009099083
Figure 2009099083

そして、一般式(3)で表される構造単位を有するポリマーでは、そのまま加熱処理したり、パターンを形成した後に加熱処理したり、パターン形成後に再度全面露光し、残存するパターン内の酸分解性基を酸により分解した後に加熱処理したりすると、閉環反応が起き、オキサゾール環が形成される。   In the case of the polymer having the structural unit represented by the general formula (3), the heat treatment is performed as it is, the heat treatment is performed after the pattern is formed, or the entire surface is exposed again after the pattern is formed. When the group is decomposed with an acid and then subjected to heat treatment, a ring closure reaction occurs, and an oxazole ring is formed.

例えば、前記一般式(3)において、R〜R12が水素原子である構造単位(上記表3中の構造単位C−1)を有するポリマーでは、下記反応式Aに示すように加熱処理することにより閉環反応が起きて、ベンゾオキサゾール環が形成される。Rが酸分解性基である場合も、酸により酸分解性基を分解することでRが水素原子となる構造となる。For example, in the general formula (3), a polymer having a structural unit in which R 7 to R 12 are hydrogen atoms (structural unit C-1 in Table 3 above) is heat-treated as shown in the following reaction formula A. This causes a ring closure reaction to form a benzoxazole ring. Even when R 8 is an acid-decomposable group, the acid-decomposable group is decomposed with an acid to form a structure in which R 8 becomes a hydrogen atom.

このベンゾオキサゾール環は安定な構造であるので、このベンゾオキサゾール構造を有するポリマーは、機械特性や電気特性の膜特性に優れた層間絶縁膜や表面保護膜に有用である。   Since the benzoxazole ring has a stable structure, the polymer having the benzoxazole structure is useful for an interlayer insulating film or a surface protective film having excellent film characteristics such as mechanical characteristics and electrical characteristics.

Figure 2009099083
Figure 2009099083

Figure 2009099083
(式中、R13は水素原子又はメチル基を表し、R14はラクトン構造を有する有機基を表す。)
Figure 2009099083
(Wherein R 13 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 14 represents an organic group having a lactone structure.)

一般式(4)で表される繰返し構造単位としては、以下のような例が挙げられるが、これらだけに限定されるものではない。   Examples of the repeating structural unit represented by the general formula (4) include, but are not limited to, the following examples.

Figure 2009099083
Figure 2009099083

一般式(4)で表される構造単位は、構造中に極性の高いラクトン骨格を有する。そのため、この構造単位を有するポリマーは基板や配線に対する密着性に優れている。   The structural unit represented by the general formula (4) has a highly polar lactone skeleton in the structure. Therefore, the polymer having this structural unit is excellent in adhesion to the substrate and wiring.

本発明のポリマーを層間絶縁膜や表面保護膜に用いた場合に、優れた膜特性を発揮させるためは、一般式(2)で表される繰返し構造単位のポリマー中に占める割合は、5〜100モル%が好ましく、10〜100モル%がより好ましい。なお、Rが水素原子である構造単位を含む場合は、共重合させるモノマーによりそのポリマー中に占める割合は異なるが、化学増幅型感光性樹脂組成物の現像に用いるアルカリ現像液に溶解しない範囲とすることが望ましい。In order to exhibit excellent film properties when the polymer of the present invention is used for an interlayer insulating film or a surface protective film, the proportion of the repeating structural unit represented by the general formula (2) in the polymer is 5 to 5%. 100 mol% is preferable and 10-100 mol% is more preferable. In the case where R 2 contains a structural unit that is a hydrogen atom, the proportion of the copolymer in the polymer varies depending on the monomer to be copolymerized, but it does not dissolve in the alkali developer used for developing the chemically amplified photosensitive resin composition. Is desirable.

なお、ポリマーの重量平均分子量(Mw)としては、通常、2,000〜200,000が好ましく、4,000〜100,000がより好ましい。ポリマーのMwが2,000未満の場合は、ポリマーを層間絶縁膜や表面保護膜に用いる場合に、膜を均一に形成することが困難となることがある。また、ポリマーのMwが200,000を超える場合は、ポリマーを層間絶縁膜や表面保護膜の形成に用いる場合に、解像度が悪くなることがある。   In addition, as a weight average molecular weight (Mw) of a polymer, 2,000-200,000 is preferable normally and 4,000-100,000 are more preferable. When the polymer Mw is less than 2,000, it may be difficult to form a film uniformly when the polymer is used for an interlayer insulating film or a surface protective film. When the polymer Mw exceeds 200,000, the resolution may be deteriorated when the polymer is used for forming an interlayer insulating film or a surface protective film.

このようなポリマーは、上記一般式(1)で表されるアクリルアミド化合物及び/又はN−(4−ヒドロキシフェニル)(メタ)アクリルアミドを含む単量体組成物を、ラジカル重合、アニオン重合等の通常用いられている重合方法で重合することによって得ることができる。   Such a polymer is usually a monomer composition containing the acrylamide compound represented by the general formula (1) and / or N- (4-hydroxyphenyl) (meth) acrylamide, such as radical polymerization and anionic polymerization. It can be obtained by polymerizing by the polymerization method used.

例えば、ポリマーをラジカル重合で得る場合、単量体組成物のメタノール溶液に、適当なラジカル重合開始剤、例えば、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)等を加えた後に、アルゴンや窒素等の不活性ガス雰囲気下で、50〜70℃で0.5〜24時間攪拌することによりポリマーを得ることできる。   For example, when a polymer is obtained by radical polymerization, an appropriate radical polymerization initiator such as 2,2′-azobis (isobutyronitrile) is added to a methanol solution of the monomer composition, and then argon or nitrogen is added. The polymer can be obtained by stirring at 50 to 70 ° C. for 0.5 to 24 hours under an inert gas atmosphere such as.

<化学増幅型感光性樹脂組成物>
本発明の化学増幅型感光性樹脂組成物は、少なくとも上記一般式(2)で表される繰返し構造単位を有するポリマーと光酸発生剤を含むものであり、通常、上記ポリマーと光酸発生剤とを混合することにより調製することができる。
<Chemically amplified photosensitive resin composition>
The chemically amplified photosensitive resin composition of the present invention contains at least a polymer having a repeating structural unit represented by the general formula (2) and a photoacid generator, and usually contains the polymer and the photoacid generator. And can be prepared by mixing.

この化学増幅型感光性樹脂組成物に、後記化学線でパターン露光すると、露光部の化学増幅型感光性樹脂組成物を構成する光酸発生剤から酸が発生し、樹脂中の酸分解性基と反応し、酸分解性基が分解反応を起す。その結果、露光部ではアルカリ現像液に対して本発明のポリマーは可溶となり、露光部と未露光部で溶解性の差(溶解コントラスト)が生じる。この化学増幅型感光性樹脂組成物を用いたパターン形成は、こうしたアルカリ現像液に対する溶解性の差を利用して行われる。   When this chemically amplified photosensitive resin composition is subjected to pattern exposure with actinic radiation, which will be described later, an acid is generated from the photoacid generator constituting the chemically amplified photosensitive resin composition of the exposed portion, and an acid-decomposable group in the resin is generated. The acid-decomposable group undergoes a decomposition reaction. As a result, in the exposed area, the polymer of the present invention becomes soluble in an alkaline developer, and a difference in solubility (dissolution contrast) occurs between the exposed area and the unexposed area. Pattern formation using this chemically amplified photosensitive resin composition is performed utilizing the difference in solubility in such an alkali developer.

本発明では、このような化学増幅型感光性樹脂組成物を構成するため、ポリマー中に少なくとも酸分解性基を有する必要がある。なお、該酸分解性基は一般式(2)で表される繰返し構造単位のRとして含まれていてもよいし、一般式(2)以外の繰返し構造単位中に導入されていてもよい。酸分解性基を有する繰返し構造単位は、全繰返し構造単位中10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましい。また、酸分解性基を有する繰返し構造単位は、全繰返し構造単位中100モル%以下が好ましく、80モル%以下がより好ましい。なお、本発明のポリマーは、酸分解性基を持たないポリマーがある。しかし、その場合でも、本発明の化学増幅型感光性樹脂組成物を構成するために、溶解阻止剤(後記)を添加し、十分な溶解阻止効果が得られるようにすることにより、本発明のポリマーは使用可能である。In the present invention, in order to constitute such a chemically amplified photosensitive resin composition, it is necessary that the polymer has at least an acid-decomposable group. The acid-decomposable group may be contained as R 2 of the repeating structural unit represented by the general formula (2), or may be introduced into a repeating structural unit other than the general formula (2). . The repeating structural unit having an acid-decomposable group is preferably at least 10 mol%, more preferably at least 20 mol%, based on all repeating structural units. Further, the repeating structural unit having an acid-decomposable group is preferably 100 mol% or less, more preferably 80 mol% or less in all repeating structural units. The polymer of the present invention includes a polymer having no acid-decomposable group. However, even in that case, in order to constitute the chemically amplified photosensitive resin composition of the present invention, a dissolution inhibitor (described later) is added so that a sufficient dissolution inhibitory effect can be obtained. Polymers can be used.

光酸発生剤とは、露光に用いる光の光照射により酸を発生する化合物であり、本発明のポリマーなどと共に有機溶媒に十分に溶解し、かつその溶液を用いて、スピンコートなどの製膜法で均一な塗布膜が形成可能なものであれば特に制限されない。また、光酸発生剤は、1種であっても、また、2種以上を混合して用いてもよい。   The photoacid generator is a compound that generates an acid upon irradiation with light used for exposure. The photoacid generator is sufficiently dissolved in an organic solvent together with the polymer of the present invention, and the solution is used to form a film such as a spin coat. There is no particular limitation as long as a uniform coating film can be formed by the method. The photoacid generator may be used alone or in combination of two or more.

光酸発生剤として、例えば、トリアリールスルホニウム塩誘導体、ジアリールヨ−ドニウム塩誘導体、ジアルキルフェナシルスルホニウム塩誘導体、ニトロベンジルスルホナート誘導体、N−ヒドロキシナフタルイミドのスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシイミドのスルホン酸エステル誘導体等が挙げられる。   Examples of photoacid generators include triarylsulfonium salt derivatives, diaryliodonium salt derivatives, dialkylphenacylsulfonium salt derivatives, nitrobenzyl sulfonate derivatives, sulfonate esters of N-hydroxynaphthalimide, and N-hydroxysuccinimides. Examples thereof include sulfonic acid ester derivatives.

光酸発生剤の含有量は、化学増幅型感光性樹脂組成物の十分な感度を実現し、良好なパターン形成を可能とする観点から、ポリマー及び光酸発生剤の総和に対して0.2質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましい。一方、均一な塗布膜の形成を実現し、現像後の残渣(スカム)を抑制する観点から、30質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましい。   The content of the photoacid generator is 0.2 with respect to the total of the polymer and the photoacid generator from the viewpoint of realizing sufficient sensitivity of the chemically amplified photosensitive resin composition and enabling good pattern formation. % By mass or more is preferable, and 1% by mass or more is more preferable. On the other hand, it is preferably 30% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, from the viewpoint of realizing formation of a uniform coating film and suppressing residue (scum) after development.

本発明の化学増幅型感光性樹脂組成物を調製する際に、必要に応じて、適当な溶剤を用いる。溶剤としては、化学増幅型感光性樹脂組成物が充分に溶解でき、その溶液をスピンコート法などの方法で均一に塗布できる有機溶媒等であれば特に制限されない。具体的には、γ−ブチロラクトン、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エチルエーテルアセテート、乳酸エチル、2−ヘプタノン、酢酸2−メトキシブチル、酢酸2−エトキシエチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、N−メチルピロリドン(NMP)、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等を使用することができる。これらは、単独でも混合して用いてもよい。   When preparing the chemically amplified photosensitive resin composition of the present invention, an appropriate solvent is used as necessary. The solvent is not particularly limited as long as the chemical amplification type photosensitive resin composition can be sufficiently dissolved and the solution can be uniformly applied by a method such as spin coating. Specifically, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, 2-heptanone, 2-methoxybutyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, 3 -Methyl methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, N-methylpyrrolidone (NMP), cyclohexanone, cyclopentanone, methyl isobutyl ketone (MIBK), ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether , Ethylene glycol monoisopropyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, etc. It is possible. These may be used alone or in combination.

さらに、必要に応じて、溶解促進剤、溶解阻止剤、密着性向上剤、界面活性剤、色素、安定剤、塗布性改良剤、染料などの他の成分を添加して、化学増幅型感光性樹脂組成物を調製することもできる。   Furthermore, chemical amplification type photosensitivity is added by adding other components such as a dissolution accelerator, a dissolution inhibitor, an adhesion improver, a surfactant, a pigment, a stabilizer, a coating improver, and a dye as necessary. A resin composition can also be prepared.

例えば、溶解阻止剤を化学増幅型感光性樹脂組成物に添加することで、感光性樹脂の未露光部のアルカリ現像液に対する溶解が抑制される。一方、露光部では、化学増幅型感光性樹脂組成物を構成する光酸発生剤から発生した酸の作用により溶解阻止剤の構造中にある酸分解性基も分解し、アルカリ現像液に対する溶解性が増大する。その結果、露光部と未露光部の溶解コントラストが増大し、微細パターンが形成できる。   For example, by adding a dissolution inhibitor to the chemically amplified photosensitive resin composition, dissolution of an unexposed portion of the photosensitive resin in an alkaline developer is suppressed. On the other hand, in the exposed area, the acid-decomposable group in the structure of the dissolution inhibitor is also decomposed by the action of the acid generated from the photoacid generator constituting the chemically amplified photosensitive resin composition, so that the solubility in an alkali developer is increased. Will increase. As a result, the dissolution contrast between the exposed portion and the unexposed portion is increased, and a fine pattern can be formed.

溶解阻止剤を化学増幅型感光性樹脂組成物に添加する場合、その含有量は、化学増幅型感光性樹脂組成物の良好なパターン形成を可能とする観点から、ポリマー及び光酸発生剤の総和に対して1質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。一方、均一な塗布膜の形成を実現するため、70質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。   When a dissolution inhibitor is added to the chemically amplified photosensitive resin composition, the content is the sum of the polymer and the photoacid generator from the viewpoint of enabling good pattern formation of the chemically amplified photosensitive resin composition. Is preferably 1% by mass or more, and more preferably 5% by mass or more. On the other hand, in order to realize the formation of a uniform coating film, the content is preferably 70% by mass or less, and more preferably 50% by mass or less.

溶解阻止剤の具体的な例として、下記一般式(5)又は下記一般式(6)で表される化合物が挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。   Specific examples of the dissolution inhibitor include compounds represented by the following general formula (5) or the following general formula (6), but are not limited thereto.

Figure 2009099083
(式(5)中、R15及びR16は酸により分解する基を表し、R17及びR18は炭素数1〜10の直鎖状、分枝状あるいは環状のアルキル基又は芳香族炭化水素基であり、Zは直結合、−C(CF−、−C(CH−、−SO−、−CO−、−O−又は−CH−を表す。)
Figure 2009099083
(In the formula (5), R 15 and R 16 represent groups that are decomposed by an acid, and R 17 and R 18 are linear, branched or cyclic alkyl groups or aromatic hydrocarbons having 1 to 10 carbon atoms. Z represents a direct bond, —C (CF 3 ) 2 —, —C (CH 3 ) 2 —, —SO 2 —, —CO—, —O— or —CH 2 —.

なお、酸により分解する基として、t−ブチル基、テトラヒドロピラン−2−イル基、テトラヒドロフラン−2−イル基、4−メトキシテトラヒドロピラン−4−イル基、1−エトキシエチル基、1−ブトキシエチル基、1−プロポキシエチル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、t−ブトキシカルボニル基等が挙げられる。   In addition, t-butyl group, tetrahydropyran-2-yl group, tetrahydrofuran-2-yl group, 4-methoxytetrahydropyran-4-yl group, 1-ethoxyethyl group, 1-butoxyethyl are groups that can be decomposed by acid. Group, 1-propoxyethyl group, methoxymethyl group, ethoxymethyl group, t-butoxycarbonyl group and the like.

炭素数1〜10の直鎖状、分枝状あるいは環状のアルキル基として、メチル基、エチル基、ブチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、5−ノルボルネン−2−イル基等が挙げられ、また芳香族炭化水素基としては、フェニル基、トリル基、ナフチル基等が挙げられる。   Examples of the linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a butyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, and a 5-norbornen-2-yl group. Examples of the group hydrocarbon group include a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group.

Figure 2009099083
(式(6)中、R19は2価の芳香族炭化水素基又は環状脂肪族炭化水素基、R20及びR21は酸により分解する基を表し、R22及びR23は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
Figure 2009099083
(In the formula (6), R 19 represents a divalent aromatic hydrocarbon group or a cyclic aliphatic hydrocarbon group, R 20 and R 21 each represent a group decomposed by an acid, and R 22 and R 23 are each independently Represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

なお、2価の芳香族炭化水素基として、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられる。2価の環状脂肪族炭化水素基として、シクロヘキサンジイル基、ノルボルネンジイル基、アダマンタンジイル基、ノルボルナンジイル基等が挙げられる。   Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group include a phenylene group and a naphthylene group. Examples of the divalent cycloaliphatic hydrocarbon group include a cyclohexanediyl group, a norbornenediyl group, an adamantanediyl group, and a norbornanediyl group.

酸により分解する基として、t−ブチル基、テトラヒドロピラン−2−イル基、テトラヒドロフラン−2−イル基、4−メトキシテトラヒドロピラン−4−イル基、1−エトキシエチル基、1−ブトキシエチル基、1−プロポキシエチル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、t−ブトキシカルボニル基等が挙げられる。   Examples of groups that can be decomposed by an acid include t-butyl group, tetrahydropyran-2-yl group, tetrahydrofuran-2-yl group, 4-methoxytetrahydropyran-4-yl group, 1-ethoxyethyl group, 1-butoxyethyl group, Examples include 1-propoxyethyl group, methoxymethyl group, ethoxymethyl group, t-butoxycarbonyl group and the like.

ハロゲン原子として、フッ素原子、塩素原子等が挙げられる。   Examples of the halogen atom include a fluorine atom and a chlorine atom.

炭素数1〜4のアルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。   Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group.

また、密着性向上剤を化学増幅型感光性樹脂組成物に添加することで、感光性樹脂の基板上へ密着性が向上できる。なお、該密着性向上剤は、有機ケイ素化合物であることが好ましい。   Moreover, adhesiveness can be improved on the substrate of the photosensitive resin by adding an adhesion improver to the chemically amplified photosensitive resin composition. The adhesion improver is preferably an organosilicon compound.

該有機ケイ素化合物として、例えば、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、特許第3422703号に記載の有機ケイ素化合物、及び下記一般式(7)で表される有機ケイ素化合物が挙げられる。   Examples of the organosilicon compound include γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, the organosilicon compound described in Japanese Patent No. 3422703, and the following general formula (7). And organosilicon compounds.

Figure 2009099083
(式(7)中、R24〜R29は1価の有機基を表し、X及びXは2価の有機基を表す。また、kは正の整数である。)
Figure 2009099083
(In formula (7), R 24 to R 29 represent a monovalent organic group, X 1 and X 2 represent a divalent organic group, and k is a positive integer.)

なお、R26〜R29で表される1価の有機基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、ナフチル基等のアリール基などを挙げることができる。Examples of the monovalent organic group represented by R 26 to R 29 include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, and butyl groups, and aryl groups such as phenyl, tolyl, and naphthyl groups. Can do.

及びXで表される2価の有機基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等のアルキレン基、フェニレン基等のアリーレン基及びこれらを組み合わせた基などを挙げることができる。Examples of the divalent organic group represented by X 1 and X 2 include alkylene groups such as methylene group, ethylene group, propylene group and butylene group, arylene groups such as phenylene group, and groups obtained by combining these. .

また、R24及びR25で表される1価の有機基としては、具体的には、下記構造で表されるイミド結合又はアミド結合を有する1価の有機基が好ましい。Further, as the monovalent organic group represented by R 24 and R 25 , specifically, a monovalent organic group having an imide bond or an amide bond represented by the following structure is preferable.

Figure 2009099083
(これら式中、*は結合位置を示す。)
Figure 2009099083
(In these formulas, * indicates a bonding position.)

kは、1であることが好ましい。   k is preferably 1.

密着性向上剤を使用する場合、化学増幅型感光性樹脂組成物中に、密着性が優れたパターンの形成を可能とする観点から、ポリマー及び光酸発生剤の総和に対して0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましい。良好な解像性を可能とするため、25質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましい。   When using an adhesion improver, 0.1 mass with respect to the total of the polymer and the photoacid generator from the viewpoint of enabling formation of a pattern having excellent adhesion in the chemically amplified photosensitive resin composition. % Or more is preferable, and 0.5 mass% or more is more preferable. In order to enable good resolution, the content is preferably 25% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less.

本発明の化学増幅型感光性樹脂組成物は、パターンの解像度に優れ、アルカリ現像液で現像処理が可能であり、本発明の化学増幅型感光性樹脂組成物からなる膜は、耐熱性、機械特性、電気特性及び密着性等の膜特性に優れている。したがって、このような化学増幅型感光性樹脂組成物は、層間絶縁膜や表面保護膜の形成に好適に使用できる。   The chemically amplified photosensitive resin composition of the present invention is excellent in pattern resolution and can be developed with an alkaline developer, and the film made of the chemically amplified photosensitive resin composition of the present invention is heat resistant, mechanical Excellent film properties such as properties, electrical properties and adhesion. Therefore, such a chemically amplified photosensitive resin composition can be suitably used for forming an interlayer insulating film and a surface protective film.

<パターン形成方法>
本発明のパターン形成方法は、少なくとも塗布工程、プリベーク工程、露光工程、露光後ベーク工程、現像工程及びポストベーク工程からなる。
<Pattern formation method>
The pattern forming method of the present invention comprises at least a coating step, a pre-bake step, an exposure step, a post-exposure bake step, a development step, and a post-bake step.

詳しくは、本発明のパターン形成方法は、少なくとも上記の化学増幅型感光性樹脂組成物を被加工基板上に塗布する塗布工程、化学増幅型感光性樹脂組成物塗膜を被加工基板上に定着させるプリベーク工程、化学増幅型感光性樹脂組成物塗膜を選択的に露光する露光工程、露光後の化学増幅型感光性樹脂組成物塗膜をベークする露光後ベーク工程、露光後の化学増幅型感光性樹脂組成物塗膜の露光部を溶解除去してパターンを形成する現像工程及びパターンが形成された化学増幅型感光性樹脂組成物塗膜を硬化させるポストベーク工程からなっている。   Specifically, in the pattern forming method of the present invention, at least a coating step of applying the above chemically amplified photosensitive resin composition on the substrate to be processed, and fixing the chemically amplified photosensitive resin composition coating film on the substrate to be processed. Pre-baking step, exposure step of selectively exposing the chemically amplified photosensitive resin composition coating film, post-exposure baking step of baking the chemically amplified photosensitive resin composition coating film after exposure, chemical amplification type after exposure It consists of the development process which forms the pattern by dissolving and removing the exposed part of the photosensitive resin composition coating film, and the post-baking process which cures the chemically amplified photosensitive resin composition coating film on which the pattern is formed.

本発明のパターン形成方法は、現像工程とポストベーク工程の間に、さらにポスト露光工程を含んでいても良い。   The pattern forming method of the present invention may further include a post-exposure step between the development step and the post-bake step.

塗布工程は、化学増幅型感光性樹脂組成物を、被加工基板、例えば、シリコンウェハ、セラミック基板等に塗布する工程である。その塗布方法として、スピンコータを用いた回転塗布、スプレーコータを用いた噴霧塗布、浸漬、印刷、ロールコーティング等を用いることができる。   The applying process is a process of applying the chemically amplified photosensitive resin composition to a substrate to be processed, for example, a silicon wafer, a ceramic substrate or the like. As the coating method, spin coating using a spin coater, spray coating using a spray coater, dipping, printing, roll coating, or the like can be used.

プリベーク工程は、被加工基板上に塗布された化学増幅型感光性樹脂組成物塗膜を乾燥して溶剤を除去し、被加工基板上に定着させるための工程である。プリベーク工程は、通常、60〜150℃で行われる。   The pre-baking process is a process for drying the chemically amplified photosensitive resin composition coating applied on the substrate to be processed, removing the solvent, and fixing it on the substrate to be processed. A prebaking process is normally performed at 60-150 degreeC.

露光工程は、フォトマスクを介して化学増幅型感光性樹脂組成物塗膜を選択的に露光し、露光部と未露光部を生じさせて、フォトマスク上のパターンを化学増幅型感光性樹脂組成物塗膜に転写する工程である。パターン露光に用いる化学線としては、紫外線、可視光線、エキシマレーザ、電子線、X線等があり、いずれでも使用できる。中では、本発明の化学増幅型感光性樹脂組成物からなる塗膜においては、180〜500nmの波長の化学線が好ましい。   In the exposure step, the chemically amplified photosensitive resin composition coating film is selectively exposed through a photomask to generate an exposed portion and an unexposed portion, and a pattern on the photomask is chemically amplified photosensitive resin composition. It is the process of transferring to an object coating film. Actinic rays used for pattern exposure include ultraviolet rays, visible rays, excimer lasers, electron beams, X-rays, and the like, and any of them can be used. Among them, actinic radiation having a wavelength of 180 to 500 nm is preferable in the coating film made of the chemically amplified photosensitive resin composition of the present invention.

露光後ベーク工程は、露光により発生した酸とポリマーの酸分解性基との反応を促進させる工程である。露光後ベーク工程は、通常60〜150℃で行われる。   The post-exposure baking step is a step of promoting the reaction between the acid generated by exposure and the acid-decomposable group of the polymer. The post-exposure bake step is usually performed at 60 to 150 ° C.

現像工程は、化学増幅型感光性樹脂組成物塗膜の露光部をアルカリ現像液で溶解除去し、パターンを形成する工程である。上記の露光工程により、化学増幅型感光性樹脂組成物塗膜の露光部と未露光部でのポリマーのアルカリ現像液に対する溶解性の差(溶解コントラスト)が生じる。この溶解コントラストを利用することにより、化学増幅型感光性樹脂組成物塗膜の露光部が溶解して除去され、パターンが形成された化学増幅型感光性樹脂組成物塗膜(以下、単に「パターン」という)が得られる。   The development step is a step of forming a pattern by dissolving and removing the exposed portion of the chemically amplified photosensitive resin composition coating film with an alkaline developer. By the exposure step described above, a difference in solubility (dissolution contrast) of the polymer in the alkali developer between the exposed portion and the unexposed portion of the chemically amplified photosensitive resin composition coating film is generated. By using this dissolution contrast, the exposed portion of the chemically amplified photosensitive resin composition coating film is dissolved and removed, and a chemically amplified photosensitive resin composition coating film (hereinafter simply referred to as “pattern”) is formed. ") Is obtained.

ここで使用するアルカリ現像液として、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四アンモニウム塩基の水溶液、さらにメタノール、エタノール等の水溶性アルコール類、界面活性剤等を適当量添加した水溶液等を用いることができる。   Add appropriate amount of aqueous solution of quaternary ammonium base such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH) and tetraethylammonium hydroxide, water-soluble alcohols such as methanol and ethanol, and surfactants as the alkaline developer used here. The aqueous solution etc. which were made can be used.

現像方法としては、パドル、浸漬、スプレー等の方法が可能である。現像工程後、形成したパターンを水でリンスする。   As the developing method, paddle, dipping, spraying and the like are possible. After the development process, the formed pattern is rinsed with water.

ポストベーク工程は、得られたパターンに、空気中又は不活性ガス雰囲気下、例えば窒素雰囲気下で、加熱処理を行い、パターンと被加工基板との密着性を高め、パターンを硬化させる工程である。ポストベーク工程は、通常、100〜380℃で行われる。また、ポストベーク工程は、一段階で行ってもよいし多段階で行ってもよい。   The post-bake process is a process in which the obtained pattern is subjected to heat treatment in the air or in an inert gas atmosphere, for example, a nitrogen atmosphere, to improve the adhesion between the pattern and the substrate to be processed, and to cure the pattern. . A post-baking process is normally performed at 100-380 degreeC. Further, the post-baking process may be performed in one stage or in multiple stages.

ポスト露光工程は、パターンが形成された化学増幅型感光性樹脂組成物塗膜を全面に露光し、その後のポストベーク工程でのパターンの硬化を促進させる工程である。ポスト露光に用いる化学線としては、上記露光工程で使用する化学線と同様でよく、180〜500nmの波長の化学線が好ましい。   The post-exposure process is a process of exposing the entire surface of the chemically amplified photosensitive resin composition coating film on which the pattern is formed, and promoting the curing of the pattern in the subsequent post-baking process. The actinic radiation used for the post-exposure may be the same as the actinic radiation used in the exposure step, and is preferably actinic radiation having a wavelength of 180 to 500 nm.

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited only to these examples.

(合成例1)
N−(4−ヒドロキシフェニル)アクリルアミドの合成
塩化リチウム25.6gとp−アミノフェノール60gをNMP400mlに溶解し、氷冷した溶液に、塩化アクリロイル52.2gを滴下し、室温で一晩攪拌した。反応溶液を水に注ぎ、析出した沈殿をろ別し、水で洗浄した。その後、得られた沈殿をメタノール1Lに溶解し、硫酸マグネシウムで乾燥した。メタノールを減圧留去した後、残渣にジエチルエーテル200mlを加え、攪拌洗浄し、ろ別して、N−(4−ヒドロキシフェニル)アクリルアミド30gを得た。
(Synthesis Example 1)
Synthesis of N- (4-hydroxyphenyl) acrylamide 25.6 g of lithium chloride and 60 g of p-aminophenol were dissolved in 400 ml of NMP, and 52.2 g of acryloyl chloride was added dropwise to the ice-cooled solution and stirred overnight at room temperature. The reaction solution was poured into water, and the deposited precipitate was filtered off and washed with water. Thereafter, the obtained precipitate was dissolved in 1 L of methanol and dried over magnesium sulfate. After distilling off methanol under reduced pressure, 200 ml of diethyl ether was added to the residue, washed with stirring, and filtered to obtain 30 g of N- (4-hydroxyphenyl) acrylamide.

(合成例2)
アクリルアミド化合物A−1(一般式(1)において、R、R〜R=H、R=−CHOC、下記)の合成
(Synthesis Example 2)
Synthesis of acrylamide compound A-1 (in general formula (1), R 1 , R 3 to R 6 = H, R 2 = —CH 2 OC 2 H 5 , below)

Figure 2009099083
Figure 2009099083

合成例1で得たN−(4−ヒドロキシフェニル)アクリルアミド30gとN,N−ジイソプロピルエチルアミン35gをNMP160mlに溶解した溶液にクロロメチルエチルエーテル19.2gを加え、3日攪拌した。次いで、反応溶液を水に加え、ジエチルエーテル500mlで抽出した。ジエチルエーテル層を希硫酸、3%炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下に溶媒を留去し、残渣を酢酸エチル/ヘキサン(1/1)で再結晶して、目的物14.3gを得た(収率35%)。
H−NMR(THF−d、δ値):1.18(3H,t)、3.68(2H,q)、5.16(2H,s)、5.61(1H,dd)、6.2〜6.4(2H,m)、6.96(2H,d)、7.59(1H,d)、9.04(1H,br)。
To a solution of 30 g of N- (4-hydroxyphenyl) acrylamide obtained in Synthesis Example 1 and 35 g of N, N-diisopropylethylamine in 160 ml of NMP, 19.2 g of chloromethyl ethyl ether was added and stirred for 3 days. The reaction solution was then added to water and extracted with 500 ml of diethyl ether. The diethyl ether layer was washed with diluted sulfuric acid, 3% aqueous sodium hydrogen carbonate solution and saturated brine in that order, and dried over magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was recrystallized from ethyl acetate / hexane (1/1) to obtain 14.3 g of the desired product (yield 35%).
1 H-NMR (THF-d 8 , δ value): 1.18 (3H, t), 3.68 (2H, q), 5.16 (2H, s), 5.61 (1H, dd), 6.2-6.4 (2H, m), 6.96 (2H, d), 7.59 (1H, d), 9.04 (1H, br).

(合成例3)
アクリルアミド化合物A−4(一般式(1)において、R、R〜R=H、R=−CO−OC(CH、下記)の合成
(Synthesis Example 3)
Synthesis of acrylamide compound A-4 (in general formula (1), R 1 , R 3 to R 6 = H, R 2 = —CO—OC (CH 3 ) 3 , below)

Figure 2009099083
Figure 2009099083

N−(4−ヒドロキシフェニル)アクリルアミド10gと4−ジメチルアミノピリジン11.23gをNMP 70mlに溶解した溶液に炭酸ジt−ブチル13.37gを加え、室温で攪拌した。3時間後、水500mlに注ぎ、有機層をジエチルエーテル200mlで抽出した後、0.2N塩酸、食塩水、3%水酸化ナトリウム水溶液、食塩水の順で洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥した後、酢酸エチルを減圧下留去して、目的物11.3gを得た(収率70%)。   To a solution of 10 g of N- (4-hydroxyphenyl) acrylamide and 11.23 g of 4-dimethylaminopyridine dissolved in 70 ml of NMP, 13.37 g of di-t-butyl carbonate was added and stirred at room temperature. After 3 hours, the mixture was poured into 500 ml of water, and the organic layer was extracted with 200 ml of diethyl ether, and then washed with 0.2N hydrochloric acid, brine, 3% aqueous sodium hydroxide, and brine in this order. After drying over magnesium sulfate, ethyl acetate was distilled off under reduced pressure to obtain 11.3 g of the desired product (yield 70%).

(合成例4)
N−(2−ヒドロキシフェニル)アクリルアミドの合成
o−アミノフェノール20gをNMP200mlに溶解し、氷冷し、次いで、塩化リチウム8.546g(1.1倍モル)を加えた。塩化リチウムが全て溶解した後、塩化アクリロイル17.42g(1.05倍モル)を滴下し、氷冷下5時間攪拌した。反応混合物を水1.8Lに注ぎ、有機層をジエチルエーテル700mlで抽出した。ジエチルエーテル層を0.2N塩酸、食塩水、水の順で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、ジエチルエーテルを減圧下留去し、得られた残渣にジイソプロピルエーテル80mlを加え、加熱攪拌して洗浄し、ろ過した。さらにもう一度同じ洗浄処理を行って、N−(2−ヒドロキシフェニル)アクリルアミド10.2gを得た(白色粉末、収率34%)。
(Synthesis Example 4)
Synthesis of N- (2-hydroxyphenyl) acrylamide 20 g of o-aminophenol was dissolved in 200 ml of NMP, ice-cooled, and then 8.546 g (1.1 moles) of lithium chloride was added. After all the lithium chloride was dissolved, 17.42 g (1.05 times mol) of acryloyl chloride was added dropwise and stirred for 5 hours under ice cooling. The reaction mixture was poured into 1.8 L of water, and the organic layer was extracted with 700 ml of diethyl ether. The diethyl ether layer was washed with 0.2N hydrochloric acid, brine and water in that order, and dried over magnesium sulfate. Thereafter, diethyl ether was distilled off under reduced pressure, and 80 ml of diisopropyl ether was added to the resulting residue, followed by washing with heating and filtration, followed by filtration. Further, the same washing treatment was performed again to obtain 10.2 g of N- (2-hydroxyphenyl) acrylamide (white powder, yield 34%).

(合成例5)
N−(2−エトキシメトキシフェニル)アクリルアミドの合成
合成例4で得たN−(2−ヒドロキシフェニル)アクリルアミド20gをN,N−ジイソプロピルエチルアミン23.76gと共にNMP150mlに溶解し、そこにクロロメチルエチルエーテル12.75gを加え、室温で攪拌した。3日後、水1.0Lに注ぎ、有機層をジエチルエーテル400mlで抽出し、0.2N塩酸、食塩水、3%水酸化ナトリウム水溶液、食塩水の順で洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥した後、ジエチルエーテルを減圧下留去し、得られた残渣をヘキサン/酢酸エチル(100/4)で再結晶して、N−(2−エトキシメトキシフェニル)アクリルアミド13.23gを得た(白色固体、収率49%)。
(Synthesis Example 5)
Synthesis of N- (2-ethoxymethoxyphenyl) acrylamide 20 g of N- (2-hydroxyphenyl) acrylamide obtained in Synthesis Example 4 was dissolved in 150 ml of NMP together with 23.76 g of N, N-diisopropylethylamine, and chloromethyl ethyl ether was added thereto. 12.75 g was added and stirred at room temperature. Three days later, the mixture was poured into 1.0 L of water, and the organic layer was extracted with 400 ml of diethyl ether and washed with 0.2 N hydrochloric acid, brine, 3% aqueous sodium hydroxide and brine in this order. After drying over magnesium sulfate, diethyl ether was distilled off under reduced pressure, and the resulting residue was recrystallized from hexane / ethyl acetate (100/4) to give 13.23 g of N- (2-ethoxymethoxyphenyl) acrylamide. Obtained (white solid, 49% yield).

(実施例1)
繰返し構造単位がB−1(一般式(2)において、R、R〜R=H、R=−CHOC)のみであるポリマー(下記)の合成
Example 1
Synthesis of polymer (represented below) whose repeating structural unit is only B-1 (in general formula (2), R 1 , R 3 to R 6 = H, R 2 = —CH 2 OC 2 H 5 )

Figure 2009099083
Figure 2009099083

合成例2で得たアクリルアミド化合物A−1 6gをメタノール30mlに溶解し、そこに2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.045gを加えた後、アルゴン雰囲気下、2時間加熱還流した。放冷した後、ジエチルエーテル300mlに再沈し、析出したポリマーをろ別した。これをもう一度再沈精製して、目的のポリマー5.12gを得た(収率85%)。GPC分析により測定したMw及び分散度(Mw/Mn)はそれぞれ32000(ポリスチレン換算)、2.54であった。   6 g of acrylamide compound A-1 obtained in Synthesis Example 2 was dissolved in 30 ml of methanol, 0.045 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile) was added thereto, and then the mixture was heated to reflux for 2 hours in an argon atmosphere. . After allowing to cool, it was reprecipitated in 300 ml of diethyl ether, and the precipitated polymer was filtered off. This was reprecipitated and purified again to obtain 5.12 g of the desired polymer (yield 85%). Mw and dispersity (Mw / Mn) measured by GPC analysis were 32000 (polystyrene conversion) and 2.54, respectively.

(実施例2)
繰返し構造単位がB−1 50モル%及びB−17(一般式(2)において、R〜R=H)50モル%であるポリマー(下記、繰返し構造単位に付した数はモル%を示す)の合成
(Example 2)
A polymer in which the repeating structural unit is 50 mol% B-1 and B-17 (in the general formula (2), R 1 to R 6 = H) is 50 mol% (the number given to the repeating structural unit below is mol%). Synthesis)

Figure 2009099083
Figure 2009099083

合成例2で得たアクリルアミド化合物A−1 5.424gと合成例1で得たN−(4−ヒドロキシフェニル)アクリルアミド4gをメタノール85mlに溶解し、そこに2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.805gを加えた後、アルゴン雰囲気下、1時間加熱還流させた。放冷した後、ジエチルエーテル800mlに再沈し、析出したポリマーをろ別した。これをもう一度再沈精製して、目的のポリマー6.59gを得た(収率70%)。GPC分析により測定したMw及び分散度(Mw/Mn)は、それぞれ15600(ポリスチレン換算)、3.15であった。   5.424 g of the acrylamide compound A-1 obtained in Synthesis Example 2 and 4 g of N- (4-hydroxyphenyl) acrylamide obtained in Synthesis Example 1 were dissolved in 85 ml of methanol, and 2,2′-azobis (isobutyro) was added thereto. (Nitrile) 0.805 g was added, and the mixture was heated to reflux for 1 hour under an argon atmosphere. After allowing to cool, it was reprecipitated in 800 ml of diethyl ether, and the precipitated polymer was filtered off. This was purified again by reprecipitation to obtain 6.59 g of the target polymer (yield 70%). Mw and dispersity (Mw / Mn) measured by GPC analysis were 15600 (polystyrene equivalent) and 3.15, respectively.

(実施例3)
繰返し構造単位B−1 20モル%、C−1(一般式(3)において、R〜R12=H)50モル%及びC−2(一般式(3)において、R、R〜R12=H、R=−CHOC)30モル%であるポリマー(下記、繰返し構造単位に付した数はモル%を示す)の合成
(Example 3)
Repeating structural unit B-1 20 mol%, C-1 (in formula (3), R 7 to R 12 = H) 50 mol% and C-2 (in formula (3), R 7 , R 9 to Synthesis of polymer (R 12 = H, R 8 = —CH 2 OC 2 H 5 ) 30 mol% (the number given to the repeating structural unit below indicates mol%)

Figure 2009099083
Figure 2009099083

合成例2で得たアクリルアミド化合物A−1 6gと合成例4で得たN−(2−ヒドロキシフェニル)アクリルアミド9gと合成例5で得たN−(2−エトキシメトキシフェニル)アクリルアミド20.339gをメタノール106mlに溶解し、そこに2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.302gを加えた後、アルゴン雰囲気下、4時間加熱還流させた。放冷した後、ジエチルエーテル1Lに再沈し、析出したポリマーをろ別した。これをもう一度再沈精製して、目的のポリマー29.33gを得た(収率83%)。GPC分析により測定したMw及び分散度(Mw/Mn)はそれぞれ31800(ポリスチレン換算)、2.65であった。   6 g of acrylamide compound A-1 obtained in Synthesis Example 2, 9 g of N- (2-hydroxyphenyl) acrylamide obtained in Synthesis Example 4, and 20.339 g of N- (2-ethoxymethoxyphenyl) acrylamide obtained in Synthesis Example 5 After dissolving in 106 ml of methanol and adding 0.302 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile) thereto, the mixture was heated to reflux for 4 hours in an argon atmosphere. After standing to cool, it was reprecipitated in 1 L of diethyl ether, and the precipitated polymer was filtered off. This was purified again by reprecipitation to obtain 29.33 g of the target polymer (yield 83%). Mw and dispersity (Mw / Mn) measured by GPC analysis were 31800 (polystyrene equivalent) and 2.65, respectively.

(実施例4)
繰返し構造単位がB−17 20モル%、C−1 30モル%及びC−2 50モル%であるポリマー(下記、繰返し構造単位に付した数はモル%を示す)の合成
Example 4
Synthesis of polymer in which the repeating structural unit is 20% by mole of B-17, 30% by mole of C-1 and 50% by mole of C-2 (the number given to the repeating structural unit below indicates mole%)

Figure 2009099083
Figure 2009099083

合成例1で得たN−(4−ヒドロキシフェニル)アクリルアミド4g、合成例4で得たN−(2−ヒドロキシフェニル)アクリルアミド6g及び合成例5で得たN−(2−エトキシメトキシフェニル)アクリルアミド13.56gをメタノール130mlに溶解し、そこに2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.603gを加えた後、アルゴン雰囲気下、4時間加熱還流した。放冷した後、ジエチルエーテル1Lに再沈し、析出したポリマーをろ別した。これをもう一度再沈精製して、目的のポリマー19.79gを得た(収率84%)。GPC分析により測定した重量平均分子量Mw及び分散度(Mw/Mn)はそれぞれ30500(ポリスチレン換算)、2.77であった。   4 g of N- (4-hydroxyphenyl) acrylamide obtained in Synthesis Example 1, 6 g of N- (2-hydroxyphenyl) acrylamide obtained in Synthesis Example 4, and N- (2-ethoxymethoxyphenyl) acrylamide obtained in Synthesis Example 5 13.56 g was dissolved in 130 ml of methanol, and 0.603 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile) was added thereto, followed by heating under reflux for 4 hours under an argon atmosphere. After standing to cool, it was reprecipitated in 1 L of diethyl ether, and the precipitated polymer was filtered off. This was reprecipitated and purified again to obtain 19.79 g of the desired polymer (yield 84%). The weight average molecular weight Mw and dispersity (Mw / Mn) measured by GPC analysis were 30500 (polystyrene conversion) and 2.77, respectively.

(実施例5)
繰返し構造単位がB−4(一般式(2)において、R、R〜R=H、R=−CO−OC(CH)50モル%、C−1 30モル%及びD−1(一般式(4)において、R13=H、R14=2,6−ノルボルナンカルボラクトン−5−イル)20モル%であるポリマー(下記、繰返し構造単位に付した数はモル%を示す)の合成
(Example 5)
The repeating structural unit is B-4 (in the general formula (2), R 1 , R 3 to R 6 = H, R 2 = —CO—OC (CH 3 ) 3 ) 50 mol%, C-1 30 mol% and D-1 (in the general formula (4), R 13 = H, R 14 = 2,6-norbornanecarbolactone-5-yl) 20 mol% polymer (the number given to the repeating structural unit below is mol%) Synthesis)

Figure 2009099083
Figure 2009099083

合成例3で得たアクリルアミド化合物A−4 10g、合成例4で得たN−(2−ヒドロキシフェニル)アクリルアミド3.71g及び5−アクリロイル−2,6−ノルボルナンカルボラクトン3.16gをテトラヒドロフラン67mlに溶解し、そこに2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.374gを加えた後、アルゴン雰囲気下、4時間加熱還流した。放冷した後、ジエチルエーテル600mlに再沈し、析出したポリマーをろ別した。これをもう一度再沈精製して、目的のポリマー14.67gを得た(収率87%)。GPC分析により測定したMw及び分散度(Mw/Mn)はそれぞれ33500(ポリスチレン換算)、2.89であった。   10 ml of acrylamide compound A-4 obtained in Synthesis Example 3, 3.71 g of N- (2-hydroxyphenyl) acrylamide obtained in Synthesis Example 4 and 3.16 g of 5-acryloyl-2,6-norbornanecarbolactone were added to 67 ml of tetrahydrofuran. After dissolution, 0.374 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile) was added thereto, followed by heating under reflux for 4 hours under an argon atmosphere. After allowing to cool, it was reprecipitated in 600 ml of diethyl ether, and the precipitated polymer was filtered off. This was reprecipitated and purified again to obtain 14.67 g of the desired polymer (yield 87%). Mw and dispersity (Mw / Mn) measured by GPC analysis were 33500 (polystyrene equivalent) and 2.89, respectively.

(合成例6)
下記構造の溶解阻止剤(一般式(5)において、R15、R16=−CHOC、R17、R18=フェニル基、Z=−C(CF−である化合物)の合成
(Synthesis Example 6)
Dissolution inhibitor having the following structure (in general formula (5), R 15 , R 16 = —CH 2 OC 2 H 5 , R 17 , R 18 = phenyl group, Z = —C (CF 3 ) 2 — ) Synthesis

Figure 2009099083
Figure 2009099083

2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン10gをNMP60mlに溶解し、塩化リチウム2.546gを加え、氷冷した。得られた溶液に塩化ベンゾイル8.06gを加え、氷冷下1時間撹拌し、さらに室温で一晩攪拌した。反応混合物を水600mlに注ぎ、析出した沈殿をろ別した後、水で洗浄して、2,2−ビス(3−ベンズアミド−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン12gを得た。   10 g of 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane was dissolved in 60 ml of NMP, 2.546 g of lithium chloride was added, and the mixture was ice-cooled. To the resulting solution, 8.06 g of benzoyl chloride was added, stirred for 1 hour under ice cooling, and further stirred overnight at room temperature. The reaction mixture was poured into 600 ml of water, and the deposited precipitate was filtered off and washed with water to obtain 12 g of 2,2-bis (3-benzamido-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane.

上記で得た2,2−ビス(3−ベンズアミド−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン10gをN,N−ジイソプロピルエチルアミン6.75gと共にNMP60mlに溶解し、クロロメチルエチルエーテル3.62gを加え、室温で攪拌した。1日後、水600mlに注ぎ、有機層をジエチルエーテル300mlで抽出した後、0.06N塩酸、食塩水、3%水酸化ナトリウム水溶液、食塩水の順で洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥した後、ジエチルエーテルを減圧下に留去し、得られた残渣をヘキサン/酢酸エチル(5/4)で再結晶して、目的物7.8gを得た(白色固体、収率65%)。
H−NMR(THF−d、δ値):1.22(6H,t)、3.79(4H,q)、5.39(4H,s)、7.12(2H,d)、7.27(2H,d)、7.45−7.55(6H,m)、7.9−7.93(4H,m)、8.73(2H,s)、8.84(2H,s)。
10 g of 2,2-bis (3-benzamido-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane obtained above was dissolved in 60 ml of NMP together with 6.75 g of N, N-diisopropylethylamine, and 3.62 g of chloromethyl ethyl ether was added. And stirred. One day later, the mixture was poured into 600 ml of water, and the organic layer was extracted with 300 ml of diethyl ether, and then washed with 0.06N hydrochloric acid, brine, 3% aqueous sodium hydroxide, and brine in this order. After drying over magnesium sulfate, diethyl ether was distilled off under reduced pressure, and the resulting residue was recrystallized from hexane / ethyl acetate (5/4) to obtain 7.8 g of the desired product (white solid, yield). Rate 65%).
1 H-NMR (THF-d 8 , δ value): 1.22 (6H, t), 3.79 (4H, q), 5.39 (4H, s), 7.12 (2H, d), 7.27 (2H, d), 7.45-7.55 (6H, m), 7.9-7.93 (4H, m), 8.73 (2H, s), 8.84 (2H, s).

(合成例7)
下記構造の溶解阻止剤(一般式(6)において、R19=m−フェニレン基、R20、R21=−CHOC、R22、R23=Hである化合物)の合成
(Synthesis Example 7)
Synthesis of dissolution inhibitor having the following structure (compound in general formula (6), R 19 = m-phenylene group, R 20 , R 21 = -CH 2 OC 2 H 5 , R 22 , R 23 = H)

Figure 2009099083
Figure 2009099083

o−アミノフェノール27.548gと塩化リチウム11.484gをNMP260mlに溶解した溶液に氷冷下、イソフタロイルクロリド25gを加え、室温で一晩撹拌した。反応混合物を水に注ぎ、析出した沈殿をろ別し、水で洗浄した。得られた沈殿をテトラヒドロフラン500mlに溶解し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧下、留去して、N,N’−ジ(2−ヒドロキシフェニル)イソフタルアミド40gを得た。   To a solution of 27.548 g of o-aminophenol and 11.484 g of lithium chloride dissolved in 260 ml of NMP, 25 g of isophthaloyl chloride was added under ice cooling, and the mixture was stirred overnight at room temperature. The reaction mixture was poured into water, and the deposited precipitate was filtered off and washed with water. The obtained precipitate was dissolved in 500 ml of tetrahydrofuran and dried over magnesium sulfate, and then the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 40 g of N, N′-di (2-hydroxyphenyl) isophthalamide.

上記で得たN,N’−ジ(2−ヒドロキシフェニル)イソフタルアミド40gとN,N−ジイプロピルエチルアミン44.52gをNMP200mlに溶解し、そこにクロロメチルエチルエーテル23.88gを加え、室温で3日攪拌した。反応混合物を水600mlに加え、有機層をジエチルエーテル300mlで抽出した。有機層を0.06N塩酸、食塩水、3%水酸化ナトリウム水溶液、食塩水の順で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下留去し、得られた残渣をヘキサン/酢酸エチル(1/1)で2回再結して、目的の化合物26gを得た(白色固体、収率49%)。
H−NMR(THF−d、δ値):1.21(6H,t)、3.78(4H,q)、5.35(4H,s)、6.99−7.08(4H,m)、7.24(2H,dd)、7.64(1H,s)、8.12(2H,dd)、8.45(2H,dd)、8.52(2H,s)、9.00(H,brs)。
40 g of N, N′-di (2-hydroxyphenyl) isophthalamide obtained above and 44.52 g of N, N-dipropylethylamine were dissolved in 200 ml of NMP, and 23.88 g of chloromethyl ethyl ether was added thereto at room temperature. Stir for 3 days. The reaction mixture was added to 600 ml of water, and the organic layer was extracted with 300 ml of diethyl ether. The organic layer was washed with 0.06N hydrochloric acid, brine, 3% aqueous sodium hydroxide solution and brine in that order, and dried over magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting residue was recrystallized twice with hexane / ethyl acetate (1/1) to obtain 26 g of the desired compound (white solid, yield 49%).
1 H-NMR (THF-d 8 , δ value): 1.21 (6H, t), 3.78 (4H, q), 5.35 (4H, s), 6.99-7.08 (4H M), 7.24 (2H, dd), 7.64 (1H, s), 8.12 (2H, dd), 8.45 (2H, dd), 8.52 (2H, s), 9 .00 (H, brs).

(合成例8)
下記構造の密着性向上剤(一般式(7)において、R26〜R29=−CH、X、X=−(CH−、R24、R25=フェニルマレイミド基、k=1である有機ケイ素化合物)の合成
(Synthesis Example 8)
Adhesion improver having the following structure (in the general formula (7), R 26 to R 29 = —CH 3 , X 1 , X 2 = — (CH 2 ) 3 —, R 24 , R 25 = phenylmaleimide group, k Of organosilicon compounds in which = 1

Figure 2009099083
Figure 2009099083

1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン8.389gをNMP50mlに溶解し、そこに無水フタル酸10gを氷冷下滴下し、室温で1日撹拌した。反応混合物に酢酸エチル300mlを加え、食塩水で洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧下留去した。得られた残渣18.389gを無水酢酸80mlに溶解し、そこに酢酸ナトリウム8.309gを加え、90℃で5時間反応した。放冷した後、反応混合液を氷水に注ぎ、1時間攪拌した。析出した結晶をろ別し、水で洗浄した。得られた結晶を酢酸エチル200mlに溶解し、5%炭酸ナトリウム、食塩水、水の順で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、溶媒を減圧下留去し、得られた残渣にヘキサン150mlを加え、攪拌洗浄した。さらにヘキサン/酢酸エチル(5/3)から再結晶して、目的物8.68gを得た(白色固体、トータル収率71%)。
H−NMR(THF−d、δ値):0.81(12H,s)、0.56−0.61(4H,m)、1.67−1.75(4H,m)、3.6−3.65(4H,m)、7.72−7.76(4H,m)、7.78−7.82(4H,m)。
8.389 g of 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane was dissolved in 50 ml of NMP, and 10 g of phthalic anhydride was added dropwise thereto under ice cooling, followed by stirring at room temperature for 1 day. To the reaction mixture, 300 ml of ethyl acetate was added and washed with brine. After drying with magnesium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure. 18.389 g of the obtained residue was dissolved in 80 ml of acetic anhydride, and 8.309 g of sodium acetate was added thereto, and reacted at 90 ° C. for 5 hours. After allowing to cool, the reaction mixture was poured into ice water and stirred for 1 hour. The precipitated crystals were filtered off and washed with water. The obtained crystals were dissolved in 200 ml of ethyl acetate, washed with 5% sodium carbonate, brine and water in this order, and dried over magnesium sulfate. Thereafter, the solvent was distilled off under reduced pressure, and 150 ml of hexane was added to the resulting residue, followed by stirring and washing. Further, recrystallization from hexane / ethyl acetate (5/3) gave 8.68 g of the desired product (white solid, total yield 71%).
1 H-NMR (THF-d 8 , δ value): 0.81 (12H, s), 0.56-0.61 (4H, m), 1.67-1.75 (4H, m), 3 .6-3.65 (4H, m), 7.72-7.76 (4H, m), 7.78-7.82 (4H, m).

(合成例9)
下記構造の密着性向上剤(一般式(7)において、R26〜R29=−CH、X、X=−(CH−、R24、R25=ベンズアミド基、k=1である有機ケイ素化合物)の合成
(Synthesis Example 9)
Adhesion improver having the following structure (in the general formula (7), R 26 to R 29 = —CH 3 , X 1 , X 2 = — (CH 2 ) 3 —, R 24 , R 25 = benzamide group, k = Of organosilicon compound 1)

Figure 2009099083
Figure 2009099083

1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン7.467gとN,N−ジイソプロピルエチルアミン9.71gをテトラヒドロフラン80mlに溶解し、そこにベンゾイルクロリド8.87gを氷冷下滴下し、室温で1日撹拌した。反応混合物を水500mlに注ぎ、ジエチルエーテル200mlで有機層を抽出した。有機層を0.2N塩酸、食塩水、3%水酸化ナトリウム水溶液、食塩水の順で洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧下留去した。得られた目的物は粘性液体であったが冷蔵庫で放置することで固化した。目的物の収量は8gであった(収率58%)。   7.467 g of 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane and 9.71 g of N, N-diisopropylethylamine were dissolved in 80 ml of tetrahydrofuran, and 8.87 g of benzoyl chloride was added dropwise under ice cooling to room temperature. For 1 day. The reaction mixture was poured into 500 ml of water, and the organic layer was extracted with 200 ml of diethyl ether. The organic layer was washed with 0.2N hydrochloric acid, brine, 3% aqueous sodium hydroxide, and brine in this order. After drying with magnesium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure. The obtained object was a viscous liquid but solidified by leaving it in a refrigerator. The yield of the target product was 8 g (58% yield).

(使用例1)
下記の組成からなる化学増幅型感光性樹脂組成物を調製し、パターン形成をして、性能を評価した。
(Usage example 1)
A chemically amplified photosensitive resin composition having the following composition was prepared, a pattern was formed, and performance was evaluated.

(a)ポリマー(実施例3で得た):4g
(b)光酸発生剤(N−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフタルイミド、みどり化学株式会社製、商品名:NAI−101):0.096g
(c)溶解阻止剤(合成例6で得た):0.8g
(d)密着性向上剤(合成例8で得た):0.12g
(f)γ−ブチロラクトン:6g
以上の材料を混合溶解し、0.45μmのテフロン(登録商標)フィルターでろ過し、化学増幅型感光性樹脂組成物を調製した。この感光性樹脂組成物を5インチシリコン基板上にスピンコート塗布した後、オーブン中で、100℃/20分のベークをして、膜厚10μmの薄膜を形成した。
(A) Polymer (obtained in Example 3): 4 g
(B) Photoacid generator (N- (p-toluenesulfonyloxy) naphthalimide, manufactured by Midori Chemical Co., Ltd., trade name: NAI-101): 0.096 g
(C) Dissolution inhibitor (obtained in Synthesis Example 6): 0.8 g
(D) Adhesion improver (obtained in Synthesis Example 8): 0.12 g
(F) γ-butyrolactone: 6 g
The above materials were mixed and dissolved, and filtered through a 0.45 μm Teflon (registered trademark) filter to prepare a chemically amplified photosensitive resin composition. This photosensitive resin composition was spin-coated on a 5-inch silicon substrate and then baked in an oven at 100 ° C./20 minutes to form a thin film having a thickness of 10 μm.

次に、この薄膜上にフォトマスクを介して、化学線(波長λ=350〜450nm)でパターン露光した。露光後、オーブン中で、90℃/10分のベークをした。その後室温の2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液に2分30秒間浸漬して現像した。次いで、現像処理後の薄膜を2分間純水でリンス処理した。その結果、感光性樹脂膜の露光部分のみが溶解除去されたポジ型のパターンが得られた。得られたパターンをSEM観察したところ、露光量800mJ/cmにて露光した時に、10μmのスルーホールパターンが解像できていることが分かった。Next, this thin film was subjected to pattern exposure with actinic radiation (wavelength λ = 350 to 450 nm) through a photomask. After exposure, baking was performed in an oven at 90 ° C./10 minutes. Thereafter, it was developed by being immersed in an aqueous 2.38% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution at room temperature for 2 minutes and 30 seconds. Next, the developed thin film was rinsed with pure water for 2 minutes. As a result, a positive pattern in which only the exposed portion of the photosensitive resin film was dissolved and removed was obtained. When the obtained pattern was observed with an SEM, it was found that a 10 μm through-hole pattern could be resolved when exposed at an exposure amount of 800 mJ / cm 2 .

次に、パターンが形成されたウェハー全面に露光量1000mJ/cmにて化学線(波長λ=350〜450nm)で露光し、さらに窒素雰囲気下、95℃で30分、250℃で1時間、それぞれオーブン中でベークして、硬化後の膜厚が8μmの耐熱性等に優れた最終パターンを得た。形成されたパターンをSEM観察した結果、パターンにクラックや剥離は観測されなかった。Next, the entire surface of the wafer on which the pattern is formed is exposed with actinic radiation (wavelength λ = 350 to 450 nm) at an exposure amount of 1000 mJ / cm 2 , and further, at 95 ° C. for 30 minutes and at 250 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, Each was baked in an oven to obtain a final pattern excellent in heat resistance and the like having a cured film thickness of 8 μm. As a result of SEM observation of the formed pattern, no crack or peeling was observed in the pattern.

(使用例2〜4)
使用例1と同様にして、実施例2、実施例4、実施例5で得たポリマーを用いた感光性樹脂組成物についても評価した。その結果、いずれも露光量800mJ/cmの時、10μmのスルーホールパターンが解像できた。また、パターンが形成されたウェハー全面に露光量1000mJ/cmにて紫外線(波長λ=350〜450nm)で露光し、さらに得られたパターンを窒素雰囲気下、95℃で30分、250℃で1時間、オーブン中でベークすることで、いずれも耐熱性等に優れた最終パターンを得ることができた。形成されたパターンは、SEM観察した結果、クラックや剥離がなかった。
(Usage examples 2 to 4)
In the same manner as in Use Example 1, the photosensitive resin compositions using the polymers obtained in Example 2, Example 4, and Example 5 were also evaluated. As a result, a 10 μm through hole pattern could be resolved at an exposure amount of 800 mJ / cm 2 . Further, the entire surface of the wafer on which the pattern was formed was exposed to ultraviolet rays (wavelength λ = 350 to 450 nm) at an exposure amount of 1000 mJ / cm 2 , and the obtained pattern was further heated at 95 ° C. for 30 minutes at 250 ° C. in a nitrogen atmosphere. By baking in an oven for 1 hour, a final pattern excellent in heat resistance and the like could be obtained. As a result of SEM observation, the formed pattern was free from cracks and peeling.

(使用例5)
(c)溶解阻止剤及び(d)密着性向上剤としてそれぞれ合成例7で得た溶解阻止剤、合成例9で得た密着性向上剤を用いる他は使用例1と同様に化学増幅型感光性樹脂組成物を調製し、パターン形成をして、評価した。その結果、露光量800mJ/cmで、8μmのスルーホールパターンが解像できており、最終パターンもクラックや剥離が観察されなかった。
(Usage example 5)
(C) Chemical amplification type photosensitivity as in Example 1 except that the dissolution inhibitor obtained in Synthesis Example 7 and the adhesion improver obtained in Synthesis Example 9 were used as the dissolution inhibitor and (d) adhesion improver, respectively. The resin composition was prepared, formed into a pattern, and evaluated. As a result, an 8 μm through-hole pattern was resolved at an exposure amount of 800 mJ / cm 2 , and no cracks or peeling were observed in the final pattern.

(使用例6)
下記の組成からなる化学増幅型感光性樹脂組成物を調製し、パターン形成をして、性能を評価した。
(Usage example 6)
A chemically amplified photosensitive resin composition having the following composition was prepared, a pattern was formed, and performance was evaluated.

(a)ポリマー(実施例1で得た):4g
(b)光酸発生剤(N−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフタルイミド、みどり化学株式会社製、商品名:NAI−101):0.112g
(c)溶解阻止剤(合成例6で得た):1.6g
(d)密着性向上剤(合成例8で得た):0.20g
(f)γ−ブチロラクトン:8g
以上の材料を混合溶解し、0.45μmのテフロン(登録商標)フィルターでろ過し、化学増幅型感光性樹脂組成物を調製した。この感光性樹脂組成物を5インチシリコン基板上にスピンコート塗布した後、オーブン中で、100℃/20分のベークをして、膜厚10μmの薄膜を形成した。
(A) Polymer (obtained in Example 1): 4 g
(B) Photoacid generator (N- (p-toluenesulfonyloxy) naphthalimide, manufactured by Midori Chemical Co., Ltd., trade name: NAI-101): 0.112 g
(C) Dissolution inhibitor (obtained in Synthesis Example 6): 1.6 g
(D) Adhesion improver (obtained in Synthesis Example 8): 0.20 g
(F) γ-butyrolactone: 8 g
The above materials were mixed and dissolved, and filtered through a 0.45 μm Teflon (registered trademark) filter to prepare a chemically amplified photosensitive resin composition. This photosensitive resin composition was spin-coated on a 5-inch silicon substrate and then baked in an oven at 100 ° C./20 minutes to form a thin film having a thickness of 10 μm.

次に、この薄膜上にフォトマスクを介して、化学線(波長λ=350〜450nm)でパターン露光した。露光後、オーブン中で、90℃/10分のベークをした。その後室温の2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液に3分間浸漬して現像した。次いで、現像処理後の薄膜を2分間純水でリンス処理した。その結果、感光性樹脂膜の露光部分のみが溶解除去されたポジ型のパターンが得られた。得られたパターンをSEM観察したところ、露光量600mJ/cmにて露光した時に、15μmのスルーホールパターンが解像できていることが分かった。Next, this thin film was subjected to pattern exposure with actinic radiation (wavelength λ = 350 to 450 nm) through a photomask. After exposure, baking was performed in an oven at 90 ° C./10 minutes. Thereafter, it was developed by being immersed in a 2.38% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution at room temperature for 3 minutes. Next, the developed thin film was rinsed with pure water for 2 minutes. As a result, a positive pattern in which only the exposed portion of the photosensitive resin film was dissolved and removed was obtained. When the obtained pattern was observed with an SEM, it was found that a 15 μm through-hole pattern could be resolved when exposed at an exposure amount of 600 mJ / cm 2 .

次に、パターンが形成されたウェハー全面に露光量800mJ/cmにて化学線(波長λ=350〜450nm)で露光し、さらに窒素雰囲気下、95℃で30分、250℃で1時間、それぞれオーブン中でベークして、硬化後の膜厚が8μmの耐熱性等に優れた最終パターンを得た。形成されたパターンをSEM観察した結果、パターンにクラックや剥離は観測されなかった。Next, the entire surface of the wafer on which the pattern is formed is exposed with actinic radiation (wavelength λ = 350 to 450 nm) at an exposure amount of 800 mJ / cm 2 , and further, at 95 ° C. for 30 minutes and at 250 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, Each was baked in an oven to obtain a final pattern excellent in heat resistance and the like having a cured film thickness of 8 μm. As a result of SEM observation of the formed pattern, no crack or peeling was observed in the pattern.

以上の説明から明らかなように、感光性樹脂組成物において、本発明のアクリルアミド誘導体を含む高分子前駆体を重合して得られるポリマーを用いることで、アルカリ水溶液により現像可能で、かつ解像性に優れた感光性樹脂組成物が得られ、半導体素子の層間絶縁膜や表面保護膜等に利用可能である。   As is clear from the above description, in the photosensitive resin composition, by using a polymer obtained by polymerizing the polymer precursor containing the acrylamide derivative of the present invention, it can be developed with an alkaline aqueous solution and has a resolution. Can be used for an interlayer insulating film and a surface protective film of a semiconductor element.

また、一般式(2)で表される繰返し構造単位を有するが、酸分解性基を持たないポリマーであっても、溶解阻止剤が適切に添加されてさえいれば、該ポリマーは基板に対する密着性に優れるため、化学増幅型感光性樹脂組成物のベース樹脂として有用である。   Moreover, even if the polymer has a repeating structural unit represented by the general formula (2) but does not have an acid-decomposable group, the polymer can be adhered to the substrate as long as the dissolution inhibitor is appropriately added. Therefore, it is useful as a base resin for a chemically amplified photosensitive resin composition.

Claims (12)

下記一般式(2)で表される繰返し構造単位を含むアクリルアミド系ポリマー。
Figure 2009099083
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは水素原子又は酸により分解する基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
An acrylamide polymer containing a repeating structural unit represented by the following general formula (2).
Figure 2009099083
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a hydrogen atom or a group that decomposes with an acid, and R 3 to R 6 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a C 1 -C 1 group. 4 represents an alkyl group.)
さらに、一般式(2)で表される繰返し構造単位とは異なるビニル系単量体由来の繰返し構造単位を含むことを特徴とする請求項1に記載のアクリルアミド系ポリマー。   The acrylamide polymer according to claim 1, further comprising a repeating structural unit derived from a vinyl monomer different from the repeating structural unit represented by the general formula (2). 前記ビニル系単量体由来の繰返し構造単位が、下記一般式(3)及び/又は一般式(4)で表される構造単位であることを特徴とする請求項2に記載のアクリルアミド系ポリマー。
Figure 2009099083
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは水素原子又は酸により分解する基を表し、R〜R12は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
Figure 2009099083
(式中、R13は水素原子又はメチル基を表し、R14はラクトン構造を有する有機基を表す。)
The acrylamide polymer according to claim 2, wherein the repeating structural unit derived from the vinyl monomer is a structural unit represented by the following general formula (3) and / or general formula (4).
Figure 2009099083
(Wherein R 7 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 8 represents a hydrogen atom or a group that decomposes with an acid, and R 9 to R 12 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a carbon number of 1 to 4 represents an alkyl group.)
Figure 2009099083
(Wherein R 13 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 14 represents an organic group having a lactone structure.)
重量平均分子量(Mw)が、2,000〜200,000であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のアクリルアミド系ポリマー。   The acrylamide polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein a weight average molecular weight (Mw) is 2,000 to 200,000. 下記一般式(1)で表されるアクリルアミド化合物。
Figure 2009099083
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは酸により分解する基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
An acrylamide compound represented by the following general formula (1).
Figure 2009099083
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a group that decomposes with an acid, and R 3 to R 6 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl having 1 to 4 carbon atoms. Represents a group.)
少なくとも、フォトレジスト用ポリマーと光酸発生剤を含む化学増幅型感光性樹脂組成物であって、該フォトレジスト用ポリマーが、少なくとも、請求項1〜4のいずれか1項に記載のアクリルアミド系ポリマーを含むことを特徴とする化学増幅型感光性樹脂組成物。   5. A chemically amplified photosensitive resin composition comprising at least a photoresist polymer and a photoacid generator, wherein the photoresist polymer is at least the acrylamide polymer according to claim 1. A chemically amplified photosensitive resin composition comprising: さらに、溶解阻止剤及び/又は密着性向上剤を含むことを特徴とする請求項6に記載の化学増幅型感光性樹脂組成物。   The chemical amplification type photosensitive resin composition according to claim 6, further comprising a dissolution inhibitor and / or an adhesion improver. 溶解阻止剤が、下記一般式(5)又は下記一般式(6)で表される化合物であることを特徴とする請求項7に記載の化学増幅型感光性樹脂組成物。
Figure 2009099083
(式中、R15及びR16は酸により分解する基を表し、R17及びR18は炭素数1〜10の直鎖状、分枝状あるいは環状のアルキル基又は芳香族炭化水素基であり、Zは直結合、−C(CF−、−C(CH−、−SO−、−CO−、−O−又は−CH−を表す。)
Figure 2009099083
(式中、R19は2価の芳香族炭化水素基又は環状脂肪族炭化水素基を表し、R20及びR21は酸により分解する基を表し、R22及びR23はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
8. The chemically amplified photosensitive resin composition according to claim 7, wherein the dissolution inhibitor is a compound represented by the following general formula (5) or the following general formula (6).
Figure 2009099083
(In the formula, R 15 and R 16 represent a group capable of decomposing by an acid, and R 17 and R 18 are linear, branched or cyclic alkyl groups or aromatic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms. Z represents a direct bond, —C (CF 3 ) 2 —, —C (CH 3 ) 2 —, —SO 2 —, —CO—, —O— or —CH 2 —.
Figure 2009099083
(In the formula, R 19 represents a divalent aromatic hydrocarbon group or a cycloaliphatic hydrocarbon group, R 20 and R 21 each represent a group decomposed by an acid, and R 22 and R 23 each independently represents a hydrogen atom. Represents a halogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
密着性向上剤が、有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項7に記載の化学増幅型感光性樹脂組成物。   8. The chemically amplified photosensitive resin composition according to claim 7, wherein the adhesion improver is an organosilicon compound. 有機ケイ素化合物が、下記一般式(7)で表される化合物であることを特徴とする請求項9に記載の化学増幅型感光性樹脂組成物。
Figure 2009099083
(式中、R24〜R29は1価の有機基を表し、X及びXは2価の有機基を表す。また、kは正の整数である。)
The chemically amplified photosensitive resin composition according to claim 9, wherein the organosilicon compound is a compound represented by the following general formula (7).
Figure 2009099083
(Wherein R 24 to R 29 represent a monovalent organic group, X 1 and X 2 represent a divalent organic group, and k is a positive integer.)
少なくとも、下記工程からなることを特徴とするパターン形成方法:
請求項6〜10のいずれか1項に記載の化学増幅型感光性樹脂組成物を被加工基板上に塗布する工程;
プリベークを行う工程;
露光する工程;
露光後ベークを行う工程;
現像を行う工程;及び
ポストベークを行う工程。
A pattern forming method comprising at least the following steps:
The process of apply | coating the chemically amplified photosensitive resin composition of any one of Claims 6-10 on a to-be-processed substrate;
Performing pre-baking;
Exposure step;
Performing post-exposure baking;
A step of developing; and a step of post-baking.
現像を行う工程とポストベークを行う工程との間に、さらにポスト露光工程を有することを特徴とする請求項11に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 11, further comprising a post-exposure step between the developing step and the post-baking step.
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