JP2000039714A - 感光性耐熱性樹脂前駆体組成物 - Google Patents
感光性耐熱性樹脂前駆体組成物Info
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- JP2000039714A JP2000039714A JP11128166A JP12816699A JP2000039714A JP 2000039714 A JP2000039714 A JP 2000039714A JP 11128166 A JP11128166 A JP 11128166A JP 12816699 A JP12816699 A JP 12816699A JP 2000039714 A JP2000039714 A JP 2000039714A
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Abstract
成物を提供する。 【解決手段】(a)一般式(1)で表される構造単位を
主成分とするポリマーと、(b)キノンジアジド化合
物、(c)硬化剤を含有することを特徴とする感光性耐
熱性樹脂前駆体組成物。 【化1】 (R1は少なくとも2個以上の炭素原子を有する4価か
ら8価の有機基、R2は、少なくとも2個以上の炭素原
子を有する2価から6価の有機基、R3は水素、または
炭素数1から20までの有機基である。nは10から1
00000までの整数、mは0から2までの整数、p、
qは0から4までの整数を示す。m+p+qは1以上の
整数を示す。)
Description
面保護膜、層間絶縁膜などに適した紫外線で露光した部
分がアルカリ水溶液に溶解するポジ型の感光性耐熱性ポ
リイミド樹脂組成物に関する。
型の耐熱性樹脂前駆体組成物としては、ポリアミド酸に
ナフトキノンジアジドを添加したもの(特開昭52−1
3315号公報)、水酸基を有した可溶性ポリイミドに
ナフトキノンジアジドを添加したもの(特開昭64−6
0630号公報)、水酸基を有したポリアミドにナフト
キノンジアジドを添加したもの(特開昭56−2714
0号公報)などが知られていた。
トキノンジアジドを添加したものではナフトキノンジア
ジドのアルカリに対する溶解阻害効果よりポリアミド酸
のカルボキシル基の溶解性が高いために、ほとんどの場
合希望するパターンを得ることが出来ないという問題点
があった。また、水酸基を有した可溶性ポリイミド樹脂
を添加したものでは、今述べたような問題点は少なくな
ったものの、可溶性にするために構造が限定されるこ
と、得られるポリイミド樹脂の耐溶剤性が悪い点などが
問題であった。水酸基を有したポリアミド樹脂にナフト
キノンジアジドを添加したものも、溶解性を出すために
構造にある限定はあること、そのために熱処理後に得ら
れる樹脂の耐溶剤性に劣ることなどが問題であった。
カルボキシル基を有した樹脂前駆体にキノンジアジド化
合物及び硬化剤として作用するエポキシ化合物、アルミ
化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物などの金属
キレート剤を添加することで、現像後の膜減りが小さ
く、かつ熱処理後のパターン形状が良好であることを見
いだし、本発明に至ったものである。
を解決せしめ、環境に配慮したアルカリ水溶液による短
時間での現像が可能であり、かつ熱処理後のパターン形
状が良好である感光性耐熱性樹脂前駆体組成物を提供す
ることを目的とするものである。
される構造単位を主成分とするポリマーと、(b)キノ
ンジアジド化合物、(c)硬化剤を含有することを特徴
とする感光性耐熱性樹脂前駆体組成物である。
有する2価から8価の有機基、R2は、少なくとも2個
以上の炭素原子を有する2価から6価の有機基、R3は
水素、または炭素数1から20までの有機基である。n
は10から100000までの整数、mは0から2まで
の整数、p、qは0から4までの整数。m+p+qは1
以上の整数を示す。)
される構造単位を主成分とするポリマーとは、加熱ある
いは適当な触媒により、イミド環、オキサゾール環、そ
の他の環状構造を有するポリマーとなり得るものであ
る。環構造となることで、耐熱性、耐溶剤性が飛躍的に
向上する。
成分とするポリマーは、水酸基を有することが好まし
い。この場合、この水酸基の存在のために、アルカリ水溶
液に対する溶解性が水酸基を有さないポリアミド酸より
も良好になる。特に、水酸基の中でもフェノール性の水
酸基がアルカリ水溶液に対する溶解性の観点より好まし
い。
の構造成分を表しており、この酸成分は芳香族環を含有
し、かつ、水酸基を0個から4個有した、炭素数6〜3
0の2価から8価の基が好ましい。このようなものとし
ては、2価の酸であるフタール酸、ジフェニルエーテル
ジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフ
ェニルジカルボン酸、ビス(カルボキシフェニル)ヘキ
サフルオロプロパン、ヒドロキシフタール酸、ヒドロキ
シジアミノジフェニルエーテルジカルボン酸、ビス(カ
ルボキシ−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパ
ン、ジヒドロキシジフェニルスルホンジカルボン酸、ジ
ヒドロキシジフェニルジカルボン酸など、3価の酸であ
るトリメリット酸、トリメシン酸、ナフタレントリカル
ボン酸、ビフェニルトリカルボン酸、ヒドロキシトリメ
リット酸、ジヒドロキシビフェニルトリカルボン酸な
ど、4価の酸であるブタンテトラカルボン酸、シクロペ
ンタンテトラカルボン酸、シクロヘキサンテトラカルボ
ン酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン
酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ジフェニルエーテル
テトラカルボン酸、ヒドロキシピロメリット酸、ジヒド
ロキシベンゾフェノンテトラカルボン酸、トリヒドロキ
シベンゾフェノンテトラカルボン酸、テトラヒドロキシ
ベンゾフェノンテトラカルボン酸などのものを挙げるこ
とができる。
るような構造のものが好ましく、この場合、R4、R6
は得られるポリマーの耐熱性より芳香族環を含んだもの
が好ましく、その中でも特に好ましい構造としてトリメ
リット酸、トリメシン酸、ナフタレントリカルボン酸残
基のようなものを挙げることができる。またR5は水酸
基を有した炭素数3から20の3価から6価の有機基が
好ましい。さらに、水酸基はアミド結合と隣り合った位
置にあることが好ましい。このような例として、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、ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェニ
ル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3−アミノ−4−
ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−ヒドロキシ
−4−アミノフェニル)プロパン、3,3’−ジアミノ
−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、3,3’−ジア
ミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、2,4−ジ
アミノ−フェノール、2,5−ジアミノフェノール、
1,4−ジアミノ−2,5−ジヒドロキシベンゼン残基
などを挙げることができる。
20より選ばれる3価から4価の有機基、R5は、炭素
数3から20より選ばれる、水酸基を有した3価から6
価の有機基、R7、R8は水素、または炭素数1〜20
までの有機基、u、wは1あるいは2、vは1から4ま
での整数を示す。
から20の有機基が好ましい。炭素数20以上になると
アルカリ現像液に対する溶解性が低下する。
は1から4までの整数を表している。vが5以上になる
と、得られる耐熱性樹脂膜の特性が低下する。
合物を例示すると下記に示したような構造のものが挙げ
られるが、これらに限定されない。
アミンの構造成分を表している。この中で、R2の好ま
しい例としては、得られるポリマーの耐熱性より芳香族
を有し、かつ水酸基を有するものが好ましく、具体的な
例としてはビス(アミノ−ヒドロキシ−フェニル)ヘキ
サフルオロプロパン、ジアミノジヒドロキシピリミジ
ン、ジアミノジヒドロキシピリジン、ヒドロキシ−ジア
ミノ−ピリミジン、ジアミノフェノール、ジヒドロキシ
ベンチジンなどの化合物や一般式(3)、(4)、
(5)に示す構造のものをあげることができる。
ら20より選ばれる3価から4価の有機基、R10は、
炭素数2から30から選ばれる2価の有機基、x、yは
1あるいは2の整数を示す。
から20より選ばれる2価の有機基、R13は、炭素数
3から20より選ばれる3価から6価の有機基、zは1
から4までの整数を示す。
より選ばれる2価の有機基、R16は、炭素数3から2
0より選ばれる3価から6価の有機基、aは1から4ま
での整数を示す。
一般式(4)のR13、一般式(5)のR16は、得ら
れるポリマーの耐熱性より芳香族環を有した有機基が好
ましい。一般式(3)のR10、一般式(4)のR1
2、R14、一般式(5)のR15は、得られるポリマ
ーの耐熱性より芳香族環を有した有機基が好ましい。
む残基は水酸基を有した3価から4価の有機基を示して
おり、得られるポリマーの耐熱性より芳香族環を有した
ものが好ましい。具体的にはヒロドキシフェニル基、ジ
ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、ジヒド
ロキシナフチル基、ヒドロキシビフェニル基、ジヒドロ
キシビフェニル基、ビス(ヒドロキシフェニル)ヘキサ
フルオロプロパン基、ビス(ヒドロキシフェニル)プロ
パン基、ビス(ヒドロキシフェニル)スルホン基、ヒド
ロキシジフェニルエーテル基、ジヒドロキシジフェニル
エーテル基などを表す。また、ヒドロキシシクロヘキシ
ル基、ジヒドロキシシクロヘキシル基などの脂肪族の基
も使用することができる。
の2価の有機基を表している。得られるポリマーの耐熱
性よりは芳香族を有した2価の基がよく、このような例
としてはフェニル基、ビフェニル基、ジフェニルエーテ
ル基、ジフェニルヘキサフルオロプロパン基、ジフェニ
ルプロパン基、ジフェニルスルホン基などをあげること
ができるが、これ以外にも脂肪族のシクロヘキシル基な
ども使用することができる。
炭素数2から30の2価の有機基を表している。得られ
るポリマーの耐熱性よりは芳香族を有した2価の基がよ
く、このような例としてはフェニル基、ビフェニル基、
ジフェニルエーテル基、ジフェニルヘキサフルオロプロ
パン基、ジフェニルプロパン基、ジフェニルスルホン基
などをあげることができるが、これ以外にも脂肪族のシ
クロヘキシル基なども使用することができる。
基を有した3価から4価の有機基を示しており、得られ
るポリマーの耐熱性より芳香族環を有したものが好まし
い。具体的にはヒロドキシフェニル基、ジヒドロキシフ
ェニル基、ヒドロキシナフチル基、ジヒドロキシナフチ
ル基、ヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシビフェニ
ル基、ビス(ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロ
パン基、ビス(ヒドロキシフェニル)プロパン基、ビス
(ヒドロキシフェニル)スルホン基、ヒドロキシジフェ
ニルエーテル基、ジヒドロキシジフェニルエーテル基な
どを表す。また、ヒドロキシシクロヘキシル基、ジヒド
ロキシシクロヘキシル基などの脂肪族の基も使用するこ
とができる。
ら30の2価の有機基を表している。得られるポリマー
の耐熱性より芳香族を有した2価の基がよく、このよう
な例としてはフェニル基、ビフェニル基、ジフェニルエ
ーテル基、ジフェニルヘキサフルオロプロパン基、ジフ
ェニルプロパン基、ジフェニルスルホン基などをあげる
ことができるが、これ以外にも脂肪族のシクロヘキシル
基なども使用することができる。
を有した3価から4価の有機基を示しており、得られる
ポリマーの耐熱性より芳香族環を有したものが好まし
い。具体的にはヒロドキシフェニル基、ジヒドロキシフ
ェニル基、ヒドロキシナフチル基、ジヒドロキシナフチ
ル基、ヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシビフェニ
ル基、ビス(ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロ
パン基、ビス(ヒドロキシフェニル)プロパン基、ビス
(ヒドロキシフェニル)スルホン基、ヒドロキシジフェ
ニルエーテル基、ジヒドロキシジフェニルエーテル基な
どを表す。また、ヒドロキシシクロヘキシル基、ジヒド
ロキシシクロヘキシル基などの脂肪族の基も使用するこ
とができる。
含まないジアミンを使用することも出来る。これらの例
としては、フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルエ
ーテル、アミノフェノキシベンゼン、ジアミノジフェニ
ルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ビス(トリフ
ルオロメチル)ベンチジン、ビス(アミノフェノキシフ
ェニル)プロパン、ビス(アミノフェノキシフェニル)
スルホンあるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロ
ゲン原子で置換した化合物などを挙げることができる。
このような例として、フェニレンジアミン、ジアミノジ
フェニルエーテル、アミノフェノキシベンゼン、ジアミ
ノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ビ
ス(トリフルオロメチル)ベンチジン、ビス(アミノフ
ェノキシフェニル)プロパン、ビス(アミノフェノキシ
フェニル)スルホンあるいはこれらの芳香族環にアルキ
ル基やハロゲン原子で置換した化合物など、脂肪族のシ
クロヘキシルジアミン、メチレンビスシクロヘキシルア
ミンなどが挙げられる。
数1〜20の有機基を表している。得られる感光性耐熱
性樹脂前駆体溶液の安定性からは、R3は有機基が好ま
しいが、アルカリ水溶液の溶解性より見ると水素が好ま
しい。本発明においては、水素原子とアルキル基を混在
させることができる。このR3の水素と有機基の量を制
御することで、アルカリ水溶液に対する溶解速度が変化
するので、この調整により適度な溶解速度を有した感光
性耐熱性樹脂前駆体組成物を得ることが出来る。R3は
全てが水素原子、全て有機基でも良いが、より好ましい
範囲は、R3の10%から90%が水素原子であること
である。R3の炭素数が20を越えるとアルカリ水溶液
に溶解しなくなる。
に、耐熱性を低下させない範囲でR1、R2にシロキサ
ン構造を有する脂肪族の基を共重合してもよい。具体的
には、ジアミン成分として、ビス(3−アミノプロピ
ル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p−アミノ−フ
ェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどを1〜10
モル%共重合したものなどがあげられる R3は、炭素数1から16までの炭化水素基を少なくと
も1つ以上含有し、その他は水素原子であることが好ま
しい。
一般式(1)で表される構造単位のみからなるものであ
っても良いし、他の構造単位との共重合体あるいはブレ
ンド体であっても良い。その際、一般式(1)で表され
る構造単位を90モル%以上含有していることが好まし
い。共重合あるいはブレンドに用いられる構造単位の種
類および量は最終加熱処理膜によって得られるポリイミ
ド系ポリマの耐熱性を損なわない範囲で選択することが
好ましい。
より合成される。例えば、低温中でテトラカルボン酸2
無水物とジアミン化合物を反応させる方法(C.E.S
roogら、Journal Polymer Sci
ence誌、PartA−3、1373(196
5))、テトラカルボン酸2無水物とアルコールとによ
りジエステルを得、その後アミンと縮合剤の存在下で反
応させる方法(特開昭61−72022号公報)、テト
ラカルボン酸2無水物とアルコールとによりジエステル
を得、その後残りのジカルボン酸を酸クロリド化し、ア
ミンと反応させる方法(特開昭55−30207号公
報)などで合成することができる。
としては、フェノール性の水酸基にナフトキノンジアジ
ドのスルホン酸がエステルで結合した化合物が好まし
い。このようなものとしては、下記に示すものを挙げる
ことができるがこれらに限られるわけではない。
量が1000以上になると、その後の熱処理においてナ
フトキノンジアジド化合物が十分に熱分解しないため
に、得られる膜の耐熱性機械特性、接着性の低下などの
問題が生じる可能性がある。このような観点より見る
と、好ましいナフトキノンジアジド化合物の分子量は3
00から1000である。さらに好ましくは、350か
ら800である。
物の添加量は、一般式(1)で表されるポリマー100
重量部に対して、5〜100重量部、さらに好ましくは
7〜40重量部である。添加量が5重量部より少ない
と、感光性能が十分でなく、100重量部より多いと、
熱処理後の膜の機械特性が低下するために好ましくな
い。
キシ化合物、もしくは金属キレート、なかでもチタンキ
レート剤、アルミキレート剤、ジルコニウムキレート
剤、ニッケルキレート剤、クロムキレート剤などを挙げ
ることができる。このような化合物を加えるとポリマー
の水酸基、カルボキシル基と反応し、架橋構造を形成す
るために、現像前の形状を保つことができる。
はポリマーとの架橋構造を形成させるために2価以上で
あることが望ましい。しかし、4価より大きくなると、
ポリマーがゲル化しやすくなる。そのため、エポキシ基
は2から4価であることが好ましい。また、これらの基
本構造としては、例えば、水酸基を有する化合物にエピ
クロルヒドリンを反応させたものが挙げられる。水酸基
を有する化合物の種類としては、芳香環を有するものと
してビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ノボラ
ック型、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノ
ボラック型、アミノフェノール型、ビフェノール型、ナ
フタレン型、テトラブロムビスフェノール型などの臭素
化型などを挙げることができる。また、芳香環を含まな
いものとしてグリシジルアミン型、グリシジルエーテル
型、グリシジルエステル型、シリコン変性型、脂環型、
アルコールエーテル型、脂肪族アミン型などを挙げるこ
とができるが、これらに限られるわけではない。具体的
なエポキシ化合物としては、1,1,2,2−テトラ
(p−ヒドロキシフェニル)エタン、テトラグリシジルエ
ーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、オルソ
セカンダリーブチルフェニルグリシジルエーテル、1,
6−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)ナフタレン、
ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリエチレン
グリコールジグリシジルエーテルなどが挙げられ、また
下記に示すものを挙げることができるがこれらに限られ
ない。
ネシウムキレート剤、チタンキレート剤、アルミキレー
ト剤、ジルコニウムキレート剤、ニッケルキレート剤、
クロムキレート剤などを使用することもできる。このよ
うな化合物の例としては、アセチルアセトンアルミ(II
I)塩、アセチルアセトンチタン(IV)塩、アセチルア
セトンクロム(III)塩、アセチルアセトンマグネシウ
ム(II)塩、アセチルアセトンニッケル(II)塩、トリ
フルオロアセチルアセトンアルミ(III)塩、トリフル
オロアセチルアセトンチタン(IV)塩、トリフルオロア
セチルアセトンクロム(III)塩、トリフルオロアセチ
ルアセトンマグネシウム(II)塩、トリフルオロアセチ
ルアセトンニッケル(II)塩、などがある。また、これ
らの金属キレート剤に2つ以上のアルコキシル基が含ま
れていると、添加時にこれらのアルコキシル基が、ポリ
マーのカルボキシル基、水酸基と反応してゲル化するた
めに好ましくない。
重量部より少ないと、効果が現れず、30重量部を越え
ると、現像後の膜が劣化したり、耐熱性の低下などの問
題を生じる可能性がある。このような観点からみると、
硬化剤の添加量は0.1から30重量部であることが好
ましい。さらに好ましくは、1から20重量部である。
駆体組成物と基板との塗布性を向上させる目的で界面活
性剤、乳酸エチルやプロピレングリコールモノメチルエ
ーテルアセテートなどのエステル類、エタノールなどの
アルコール類、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケ
トンなどのケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン
などのエーテル類を混合しても良い。また、2酸化ケイ
素、2酸化チタンなどの無機粒子、あるいはポリイミド
の粉末などを添加することもできる。
の接着性を高めるために、シランカップリング剤、チタ
ンキレート剤などを感光性耐熱性樹脂前駆体組成物のワ
ニスに0.5から10重量部添加したり、下地基板をこ
のような薬液で前処理したりすることもできる。
キシジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキ
シシランなどのシランカップリング剤、チタンキレート
剤、アルミキレート剤をワニス中のポリマーに対して
0.5から10重量部添加する。
リング剤をイソプロパノール、エタノール、メタノー
ル、水、テトラヒドロフラン、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
ノメチルエーテル、乳酸エチル、アジピン酸ジエチルな
どの溶媒に0.5から20重量部溶解させた溶液をスピ
ンコート、浸漬、スプレー塗布、蒸気処理などで表面処
理をする。場合によっては、その後50℃から300℃
までの温度をかけることで、基板と上記カップリング剤
との反応を進行させる。
を用いて耐熱性樹脂パターンを形成する方法について説
明する。
する。基板としてはシリコンウエハー、セラミックス
類、ガリウムヒ素などが用いられるが、これらに限定さ
れない。塗布方法としてはスピンナを用いた回転塗布、
スプレー塗布、ロールコーティングなどの方法がある。
また、塗布膜厚は、塗布手法、組成物の固形分濃度、粘
度などによって異なるが通常、乾燥後の膜厚が、0.1
から150μmになるように塗布される。
基板を乾燥して、感光性耐熱性前駆体組成物皮膜を得
る。乾燥はオーブン、ホットプレート、赤外線などを使
用し、50℃から150℃の範囲で1分から数時間行う
のが好ましい。
上に所望のパターンを有するマスクを通して化学線を照
射し、露光する。露光に用いられる化学線としては紫外
線、可視光線、電子線、X線などがあるが、本発明では
水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g
線(436nm)を用いるのが好ましい。
光後、現像液を用いて露光部を除去することによって達
成される。現像液としては、テトラメチルアンモニウム
の水溶液、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノ
ール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリ
ウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミ
ン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミ
ノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノ
エチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレ
ンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルカリ性
を示す化合物の水溶液が好ましい。また場合によって
は、これらのアルカリ水溶液にN−メチル−2−ピロリ
ドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチ
ルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラ
クロン、ジメチルアクリルアミドなどの極性溶媒、メタ
ノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコー
ル類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエ
ーテルアセテートなどのエステル類、シクロペンタノ
ン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソ
ブチルケトンなどのケトン類などを単独あるいは数種を
組み合わせたものを添加してもよい。現像後は水にてリ
ンス処理をする。ここでもエタノール、イソプロピルア
ルコールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステ
ル類などを水に加えてリンス処理をしても良い。
えて耐熱性樹脂皮膜に変換する。この加熱処理は温度を
選び、段階的に昇温するか、ある温度範囲を選び連続的
に昇温しながら5分から5時間実施する。一例として
は、130度、200度、350度で各30分づつ熱処
理する。あるいは室温より400度まで2時間かけて直
線的に昇温するなどの方法が挙げられる。
より形成した耐熱性樹脂皮膜は、半導体のパッシベーシ
ョン膜、半導体素子の保護膜、高密度実装用多層配線の
層間絶縁膜などの用途に用いられる。
例で説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されな
い。 特性の測定方法 膜厚の測定 大日本スクリーン製造社製ラムダエースSTM−602
を使用し、屈折率1.64で測定を行った。 膜の加熱処理方法 4インチシリコンウエハーに本実施例中に示すとおりに
感光性耐熱性樹脂前駆体膜のパターンを形成した。つい
で、光洋リンドバーグ社製のイナートオーブンCLH−
21CDを用いて140℃で30分、次いで350℃ま
で1時間かけて昇温して350℃で1時間、酸素濃度2
0ppm以下にて熱処理を行い、硬化膜を得た。
(1)の合成 乾燥窒素気流下、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(BAHF)
18.3g(0.05モル)とアリルグリシジルエーテ
ル34.2g(0.3モル)をガンマブチロラクトン
(GBL)100gに溶解させ、−15℃に冷却した。
ここにGBL50gに溶解させた無水トリメリット酸ク
ロリド22.1g(0.11モル)を反応液の温度が0
℃を越えないように滴下した。滴下終了後、0℃で4時
間反応させた。この溶液をロータリーエバポレーターで
濃縮して、トルエン1lに投入して酸無水物(1)を得
た。これを下記に示す。得られた物質は350℃までに
明確な融点が見られなかった。
(2)の合成 乾燥窒素気流下、3−ヒドロキシ−4−アミノビフェニ
ル(HAB)10.8g(0.05モル)とグリシジル
メチルエーテル30g(0.34モル)をGBL300
gに溶解させ、−15℃に冷却した。ここにGBL50
gに溶解させた無水トリメリット酸クロリド22.1g
(0.11モル)を反応液の温度が0℃を越えないよう
に滴下した。滴下終了後、0℃で4時間反応させた。こ
の溶液をアセトン5lに投入して酸無水物(2)を得
た。これを下記に示す。得られた物質は350℃までに
明確な融点が見られなかった。
合物(1)の合成 BAHF18.3g(0.05モル)をアセトン100
ml、プロピレンオキシド17.4g(0.3モル)に
溶解させ、−15℃に冷却した。ここに4−ニトロベン
ゾイルクロリド20.4g(0.11モル)をアセトン
100mlに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、
−15℃で4時間反応させ、その後室温に戻した。溶液
をロータリーエバポレーターで濃縮し、得られた固体を
テトラヒドロフランとエタノールの溶液で再結晶した。
mlとテトラヒドロフラン300mlに溶解させて、5
%パラジウム−炭素を2g加えて、激しく攪拌させた。
ここに水素を風船で導入して、還元反応を室温で行っ
た。約2時間後、風船がこれ以上しぼまないことを確認
して反応を終了させた。反応終了後、ろ過して触媒であ
るパラジウム化合物を除き、ロータリーエバポレーター
で濃縮し、ジアミン化合物(1)を得た。これを下記に
示す。得られた固体をそのまま反応に使用した。
合物(2)の合成 2−アミノ−4−ニトロフェノール15.4g(0.1
モル)をアセトン50ml、プロピレンオキシド30g
(0.34モル)に溶解させ、−15℃に冷却した。こ
こに3−ニトロ安息香酸クロリド20.4g(0.11
モル)をアセトン60mlに溶解させた溶液を滴下し
た。滴下終了後、−15℃で4時間反応させ、その後室
温に戻し、生成した沈殿を濾過により集めた。
分散させて、5%パラジウム−炭素を3g加えて、激し
く攪拌させた。ここに水素ガスを入れた風船を取り付
け、室温で水素ガスの風船がこれ以上縮まない状態にな
るまで撹拌を続け、さらに2時間水素ガスの風船を取り
付けた状態で撹拌した。反応終了後、ろ過でパラジウム
化合物を除き、炉液をロータリーエバポレーターで半量
になるまで濃縮した。ここにエタノールを加えて洗浄を
行い、ジアミン化合物(2)を得た。これを下記に示
す。
成したジアミン化合物(1)57.4g(0.095モ
ル)、1、3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチ
ルジシロキサン1.24g(0.005モル)をGBL
350gに溶解させた。ここに合成例1で合成した酸無
水物(1)71.4g(0.1モル)をGBL40gと
ともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃
で4時間反応させた。
に下記に示したキノンジアジド化合物(a)13.0g
およびエポキシ化合物(b)(油化シェルエポキシ
(株)製”エピコート”−828)6.5gをGBL1
0gと共に加えて感光性耐熱性樹脂前駆体組成物のワニ
スAを得た。
熱性樹脂前駆体のワニスAをプリベ−ク後の膜厚が10
μmとなるように塗布し、ついでホットプレ−ト(大日
本スクリ−ン社製SKW−636)を用いて、100℃
で3分プリベ−クすることにより、感光性耐熱性樹脂前
駆体膜を得た。ついで、露光機(キャノン社製コンタク
トアライナーPLA−501F)に、パターンの切られ
たマスクをセットし、露光量300mJ/cm2(36
5nmの強度)で露光を行った。
−636の現像装置を用い、50回転で水酸化テトラメ
チルアンモニウムの2.38%水溶液を10秒間噴霧し
た。この後、0回転で100秒間静置し、400回転で
10秒間水にてリンス処理、3000回転で10秒振り
切り乾燥した。
り、現像により膜の減少は0.6μmと少なく良好であ
った。また現像後のパターンを観察した結果、半導体用
バッファーコートとして要求される5μmのパターンが
解像しており、パターン形状も問題なかった。その後、
所定の方法によって熱処理を行い、硬化膜を得た。この
膜のパターン断面形状をSEM(走査型電子顕微鏡)に
より観察したところ、非常にテーパー角が小さく、形状
に問題はなかった。
1.0g(0.03モル)と4,4’−ジアミノジフェ
ニルエーテル4.0g(0.02モル)をアセトン30
gとプロピレンオキシド58g(1.0モル)に溶解さ
せ、−10℃に冷却した。ここに、無水トリメリット酸
クロリド21.1g(0.1モル)をアセトン40gに
溶解させた溶液を反応溶液の温度が0℃を越えないよう
に徐々に滴下した。滴下終了後、1時間−5℃以下で反
応を行い、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル9.
0g(0.045モル)と1、3−ビス(3−アミノプ
ロピル)テトラメチルジシロキサン1.24g(0.0
05モル)をN−メチルピロリドン(NMP)80gに
溶解させた溶液を加えて、0℃で1時間反応させ、次い
で30℃で4時間反応させた。
リヒドロキシアミド酸の沈殿を生成させた。この沈殿を
ろ過で集めて、水で洗浄して50℃の真空乾燥機で20
時間乾燥させた。ここでポリマー10gと実施例1のキ
ノンジアジド化合物(a)を2.5gおよびエポキシ化
合物(b)1gを混合し、GBL40gに溶解させ、感
光性耐熱性樹脂前駆体組成物のワニスBを得た。
リベークは実施例1と同様に、露光は露光量500mJ
/cm2(405nmの強度)にした他は実施例1と同
様に行った。
間とした他は実施例1と同様に行った。現像後の未露光
部の膜厚は9.0μmであり、現像による膜の減少は
1.0μmと少なく良好であった。また現像後のパター
ンを観察した結果、半導体用バッファーコートとして要
求される5μmのパターンが解像しており、パターン形
状も問題なかった。その後、所定の方法によって熱処理
を行い、硬化膜を得た。この膜のパターン断面形状をS
EMにより観察したところ、実施例1と同様に非常にテ
ーパー角が小さく、形状に問題はなかった。
成したジアミン化合物(2)6.1g(0.025モ
ル)と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル4.5g
(0.0225モル)と1,3−ビス(3−アミノプロ
ピル)テトラメチルジシロキサン0.62g(0.00
25モル)をNMP100gに溶解させた。ここに3,
3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸2無水物
14.7g(0.05モル)を室温でNMP33gとと
もに加え、そのまま室温で1時間、その後50℃で4時
間反応させた。このポリマー30gを含む溶液に実施例
1のキノンジアジド化合物(a)3gおよびエポキシ化
合物(b)1gを溶解させて感光性耐熱性樹脂前駆体組
成物のワニスCを得た。
ベーク、ならびに露光は実施例1と同様に行った。
間とした他は、実施例1と同様に行った。現像後の未露
光部の膜厚は9.2μmであり、現像による膜の減少は
0.8μmと少なく良好であった。また現像後のパター
ンを光学顕微鏡で観察した結果、10μmのラインが解
像しており、パターン形状も問題なかった。その後、所
定の方法によって熱処理を行い、硬化膜を得た。この膜
のパターン断面形状をSEMにより観察したところ、実
施例1と同様に非常にシャープな形状であり問題はなか
った。
アミノジフェニルエーテル20.0g(0.1モル)を
NMP200gに溶解させ、ここに、BTDA16.1
g(0.05モル)、PMDA10.5g(0.048
モル)を加えて、室温で1時間、その後、50℃で3時
間反応させてポリアミド酸を得た。このポリアミド酸の
溶液(うちポリマーは46.6g)に実施例1のキノン
ジアジド化合物(a)を11.7gおよびエポキシ化合
物(b)11.7gを加え、感光性耐熱性樹脂前駆体組
成物のワニスDを得た。
ベークは実施例1と同様に行った。ついで、露光機(ニ
コン社製g線ステッパー−NSR−1505−g6E)
に、パターンの切られたレチクルをセットし、露光量5
00mJ/cm2(436nmの強度)で露光を行っ
た。
像液として0.5%テトラメチルアンモニウム水溶液を
用い、リンス処理前に静置時間を60秒間とした他は、
実施例1と同様に行った。現像後の未露光部の膜厚は
8.8μmであり、現像による膜の減少は1.2μmと
少なく良好であった。現像後のパターンを観察した結
果、10μmのパターンが解像しており、パターン形状
も問題なかった。その後、所定の方法によって熱処理を
行い、硬化膜を得た。この膜のパターン断面形状をSE
Mにより観察したところ、実施例1と同様に非常にシャ
ープな形状であり問題なかった。
にして感光性耐熱性樹脂前駆体組成物のワニスEを得
た。
ベーク、ならびに露光は実施例1と同様に行った。現像
は、リンス処理前に静置時間を50秒間とした他は実施
例1と同様に行った。現像後の未露光部の膜厚は8.1
μmであり、現像による膜の減少が実施例1よりも大き
かった。また現像後のパターンを観察した結果、解像度
は15μm程度であった。また、熱処理後のパターン形
状をSEMにより観察したところ、パターンエッジに若
干のテーパーがついていることがわかった。
アセトンアルミ(III)塩1gを加えた以外は、実施例
2と同様にして感光性耐熱性樹脂前駆体組成物のワニス
Fを得た。
間とした他は実施例1と同様に行った。現像後の未露光
部の膜厚は9.0μmであり、現像による膜の減少は
1.0μmと少なく良好であった。また現像後のパター
ンを観察した結果、半導体用バッファーコートとして要
求される5μmのパターンが解像しており、パターン形
状も問題なかった。その後、所定の方法によって熱処理
を行い、硬化膜を得た。この膜のパターン断面形状をS
EMにより観察したところ、実施例1と同様に非常にテ
ーパー角が小さく、形状に問題はなかった。
オロアセチルアセトンクロム(III)塩1gを加えた以
外は、実施例2と同様にして感光性耐熱性樹脂前駆体組
成物のワニスFを得た。
間とした他は実施例1と同様に行った。現像後の未露光
部の膜厚は9.0μmであり、現像による膜の減少は
1.0μmと少なく良好であった。また現像後のパター
ンを観察した結果、半導体用バッファーコートとして要
求される5μmのパターンが解像しており、パターン形
状も問題なかった。その後、所定の方法によって熱処理
を行い、硬化膜を得た。この膜のパターン断面形状をS
EMにより観察したところ、実施例1と同様に非常にテ
ーパー角が小さく、形状に問題はなかった。
アセトンチタン(IV)塩1gを加えた以外は、実施例2
と同様にして感光性耐熱性樹脂前駆体組成物のワニスF
を得た。
間とした他は実施例1と同様に行った。現像後の未露光
部の膜厚は9.0μmであり、現像による膜の減少は
1.0μmと少なく良好であった。また現像後のパター
ンを観察した結果、半導体用バッファーコートとして要
求される5μmのパターンが解像しており、パターン形
状も問題なかった。その後、所定の方法によって熱処理
を行い、硬化膜を得た。この膜のパターン断面形状をS
EMにより観察したところ、実施例1と同様に非常にテ
ーパー角が小さく、形状に問題はなかった。
アセトンジルコン(IV)塩1gを加えた以外は、実施例
2と同様にして感光性耐熱性樹脂前駆体組成物のワニス
Fを得た。
間とした他は実施例1と同様に行った。現像後の未露光
部の膜厚は9.0μmであり、現像による膜の減少は
1.0μmと少なく良好であった。また現像後のパター
ンを観察した結果、半導体用バッファーコートとして要
求される5μmのパターンが解像しており、パターン形
状も問題なかった。その後、所定の方法によって熱処理
を行い、硬化膜を得た。この膜のパターン断面形状をS
EMにより観察したところ、実施例1と同様に非常にテ
ーパー角が小さく、形状に問題はなかった。
溶解させた。この溶液を−10℃に冷却し、プロピレン
オキシド58g(1モル)を加えた。4,4’−ジカル
ボキシジフェニルエーテルクロリド16.4g(0.0
5モル)、イソフタール酸クロリド10.2g(0.0
5モル)をアセトン100mlに溶解させた溶液を上記
BAHF溶液に内部の温度が0℃を越えないように滴下
した。
時間かけて反応溶液の温度を20℃にまで上昇させた。
この温度で1時間攪拌を続けた後、溶液を水3lに投入
し、ポリマーの沈殿を生成させた。この沈殿をろ過で集
め、水とメタノールで洗浄した。その後、80℃で24
時間、真空乾燥させた。
こにナフトキノンジアジド化合物っとして、ビスフェノ
ールAのヒドロキシル基2つに4−ナフトキノンジアジ
ドスルホン酸をエステル結合で導入した化合物1.5
g、トリフルオロアセチルアセトンアルミ(III)塩
0.5gを混合し、NMP30gに溶解させワニスGを
得た。
ベークは実施例1と同様に行った。ついで、露光機(ニ
コン社製g線ステッパーNSR−1505−g6E)
に、パターンの切られたレチクルをセットし、露光量5
00mJ/cm2(436nmの強度)で露光を行っ
た。
像液として2.38%テトラメチルアンモニウム水溶液
を用い、リンス処理前に静置時間を90秒間とした他
は、実施例1と同様に行った。現像後の未露光部の膜厚
は9.2μmであり、現像による膜の減少は0.8μm
と少なく良好であった。現像後のパターンを観察した結
果、10μmのパターンが解像しており、パターン形状
も問題なかった。その後、所定の方法によって熱処理を
行い、硬化膜を得た。この膜のパターン断面形状をSE
Mにより観察したところ、実施例1と同様に非常にシャ
ープな形状であり問題なかった。
膜減りが小さく、かつ加熱硬化後のパターン形状が非常
に良好である感光性耐熱性樹脂前駆体組成物を得ること
ができる。
Claims (6)
- 【請求項1】(a)一般式(1)で表される構造単位を
主成分とするポリマーと、(b)キノンジアジド化合
物、(c)硬化剤を含有することを特徴とする感光性耐
熱性樹脂前駆体組成物。 【化1】 (R1は少なくとも2個以上の炭素原子を有する2価か
ら8価の有機基、R2は、少なくとも2個以上の炭素原
子を有する2価から6価の有機基、R3は水素、または
炭素数1から20までの有機基である。nは10から1
00000までの整数、mは0から2までの整数、p、
qは0から4までの整数を示す。m+p+qは1以上の
整数を示す。) - 【請求項2】(a)一般式(1)で表される構造単位を
主成分とするポリマーと、(b)キノンジアジド化合
物、(c)エポキシ化合物を含有することを特徴とする
請求項1記載の感光性耐熱性樹脂前駆体組成物。 - 【請求項3】一般式(1)で表されるポリマー100重
量部に対して、キノンジアジド化合物が5〜100重量
部、エポキシ化合物が0.1〜30重量部含まれること
を特徴とする請求項1記載の感光性耐熱性樹脂前駆体組
成物。 - 【請求項4】エポキシ化合物中に含まれるエポキシ基が
2以上であることを特徴とする請求項1記載の感光性耐
熱性樹脂前駆体組成物。 - 【請求項5】硬化剤が金属キレート剤であることを特徴
とする請求項1記載の感光性耐熱性樹脂前駆体組成物。 - 【請求項6】金属キレート剤がチタン化合物、アルミ化
合物、ジルコニウム化合物から選ばれる少なくとも1つ
を含有することを特徴とする請求項1記載の感光性耐熱
性樹脂前駆体組成物。
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