JP2003299905A - 樹脂中の金属不純物を低減する方法 - Google Patents
樹脂中の金属不純物を低減する方法Info
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- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Abstract
金属不純物を、工業用規模でも処理可能であって、充分
にかつ安定的に低減する方法を提供する。 【解決手段】〔1〕次の工程を含むことを特徴とする樹
脂または樹脂溶液中の金属不純物を低減する方法。 金属不純物を含む樹脂を溶解した溶液と還元剤とを
混合する工程 前記で得られた混合物と吸着剤とを混合する工程 前記で得られた混合物をろ過する工程 〔2〕次の工程を含むことを特徴とする樹脂または樹脂
溶液中の金属不純物を低減する方法。 金属不純物を含む樹脂を溶解した溶液と還元剤とを
混合する工程 前記で得られた混合物をろ過する工程 前記で得られたろ液と吸着剤とを混合する工程 前記で得られた混合物をろ過する工程
Description
金属不純物の含有量を低減する方法に関する。
能化を指向し、樹脂構造も多様化しており、それに伴
い、重合法も多様化しており、遷移金属等の金属触媒を
用いた重合法も盛んに検討されている。しかし、金属、
特に遷移金属を触媒として用いる重合法では、樹脂中に
金属が残存する可能性が生じる。特に電子材料分野で
は、樹脂中の金属含量が問題となることが多い。たとえ
ば、半導体集積回路を形成するときに用いるレジストで
は、金属含量が多い場合、描かれたパターン中に金属が
残存し、半導体の電気特性を低下させることから、金属
含量の低減が大きな課題となっている。
方法として、重合体を貧溶媒で洗浄する方法、貧溶媒で
重合反応触媒を析出する方法、水酸基を有する化合物の
存在下で重合反応液を活性アルミナ、ゼオライトなどの
吸着剤で処理する方法(特開平3−66725号公
報)、層状粘土鉱物に金属不純物を吸着させ、沈殿物を
ろ過などにより除去する方法(特開平8−208742
号公報)などが挙げられる。しかし、電子材料分野、特
に微細化の要求が進んでいるレジストなどの分野におけ
る使用可能なレベルの金属分まで再現性良く低減するこ
とは困難であった。
金属低減方法として有効である(特開平5−19463
号公報)。しかし、樹脂中に含まれる、触媒等に由来す
る金属不純物を除去するには、未だ不充分な場合があっ
た。
溶液から、樹脂に変性を与えず、樹脂中の金属不純物
を、工業用規模でも処理可能であって、充分にかつ安定
的に低減する方法を提供することにある。さらに、本発
明の目的は、化学増幅型レジスト用の樹脂、特にArF
用、F2用樹脂中の金属不純物を、工業用規模でも処理
可能であって、当該レジストなどの分野における使用可
能なレベルの金属分まで充分にかつ安定的に除去する方
法を提供することにある。
た結果、金属不純物を含む樹脂の溶液と還元剤とを混合
し、さらに吸着剤を使用することにより、またさらに水
層抽出を行うことにより、これらの課題を達成できるこ
とを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は、
〔1〕次の工程を含む樹脂または樹脂溶液中の金属不純
物を低減する方法に係るものである。 金属不純物を含む樹脂を溶解した溶液と還元剤とを
混合する工程 前記で得られた混合物と吸着剤とを混合する工程 前記で得られた混合物をろ過する工程 さらに、本発明は、〔2〕次の工程を含む樹脂または樹
脂溶液中の金属不純物を低減する方法に係るものであ
る。 金属不純物を含む樹脂を溶解した溶液と還元剤とを
混合する工程 前記で得られた混合物をろ過する工程 前記で得られたろ液と吸着剤とを混合する工程 前記で得られた混合物をろ過する工程 また、本発明は、〔3〕前記〔1〕または〔2〕に記載
の方法により、得られた金属不純物を低減させた樹脂ま
たは樹脂溶液を、有機溶媒に溶解し、得られた溶液を、
水、酸性水溶液および硫黄化合物を含有する水溶液から
なる群から選ばれた少なくとも1種と接触させて水層抽
出する樹脂または樹脂溶液中の金属不純物を低減する方
法に係るものである。
属不純物を含有する樹脂であり、かつ有機溶媒溶液を調
製できるものであれば特に限定されない。単に単量体を
重合させたものでも良いし、重合後に水素添加など変性
を行ったものでも良い。例えば、ポリカーボネート、ポ
リフェニレンサルファイド、ポリアクリロニトリルスチ
レン、ニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、ポリブタ
ジエン、ポリイソプレン、ポリスチレン、スチレン・ブ
ラジエン・スチレン・ブロック共重合体、ノルボルネン
系付加重合体、ノルボルネン系単量体と、エチレン等の
α−オレフィンとの付加型共重合体、ノルボルネン系開
環重合体や、これらの水素添加物などが例示される。本
発明における好ましい樹脂としては、ノルボルネン類の
付加型共重合体、ノルボルネン系単量体とエチレン等の
α−オレフィンとの付加重合体や、ノルボルネン系開環
重合体などのノルボルネン系樹脂、より好ましくは、パ
ラジウムやニッケルを触媒として用いるノルボルネン類
の付加型重合体などが挙げられる。本発明は、特に、半
導体分野で用いられるフォトレジスト用の樹脂に好適に
用いられ、該樹脂として、具体的にはノルボルネン系付
加重合体、ノルボルネン系単量体とエチレン等のα−オ
レフィンとの付加型共重合体、ノルボルネン系開環重合
体や、これらの水素添加物などが挙げられ、より好まし
くは、パラジウムやニッケルを触媒として用いるノルボ
ルネン類の付加型重合体などが挙げられる。
特に限定されないが、代表的なものとしては、重合触媒
や水素添加などの変性に用いられる金属残渣、例えば、
Ti、W、Sn、Pd、Ni、Pt、Mo、Rh、Z
r,Ru、Vなどの酸化物、ハロゲン化物、配位体、イ
オンなどが例示され、樹脂中の金属の存在形態は限定さ
れない。
有機溶媒が好ましい。本発明における有機溶媒は、樹脂
を変性せず、溶解できるものであれば、特に限定されな
い。ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンな
どの炭化水素系溶媒;テトラヒドロフラン、1、4−ジ
オキサンなどのエーテル系溶媒;ジクロロメタン、1、
2−ジクロロエタン、クロロホルムなどのハロゲン化炭
化水素溶媒;アセトン、メチルイソブチルケトンなどの
ケトン系溶媒;酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル
類などの一般的な溶媒を用いることができ、またこれら
の混合溶媒でも良い。
使用量は、特に限定されるものではないが、有機溶媒を
あまり多く用いると全体の液量が増加し、操作上の問題
を生ずることがあり、また有機溶媒の量があまり少ない
と、水または水溶液で処理したあとの水層との分離が悪
くなるなど問題を生ずることがある。好適な有機溶媒の
使用量は、樹脂固形分重量に対して、1〜50倍であ
り、より好ましくは、3〜20倍程度、さらに好ましく
は、4〜10倍程度である。
60℃で測定した粘度が好ましくは1,000,000c
ps以下、さらに好ましくは100,000cps以
下、特に好ましくは50,000cps以下に調製した
ものである。
脂を変性させないものが利用できる。たとえば、水素化
ナトリウム、水素化カルシウム、水素化アルミニウムリ
チウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウ
ム、水素化ホウ素カリウム、水素化アルミニウムジボラ
ン、トリアルキルシラン類、ボラン類、水素化ホウ素ト
リブチルアンモニウム等の錯水素化化合物;ジアルキル
アルミニウム等の金属水素化物;水素化ナトリウムビス
(2−メトキシ−エトキシアルミニウム)、水素、ヒド
ラジン類などが挙げられる。中でも、水素化ナトリウ
ム、水素化カルシウム、水素化アルミニウムリチウム、
水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウム、水素
化ホウ素カリウム、水素化アルミニウムジボラン、水素
が好ましい。また、還元剤を構成する金属は、それ自身
も金属不純物となるので、典型金属であって、イオン化
能が高く、水層抽出により除去しやすいものが良い。
含む樹脂を溶解した溶液と還元剤とを混合する方法とし
ては、金属不純物を含む樹脂を溶解した溶液に還元剤を
添加して混合してもよく、金属不純物を含む樹脂溶液と
還元剤を含む溶液とを混合してもよく、金属不純物を含
む樹脂溶液に還元剤を含む溶液を添加して混合してもよ
く、還元剤を含む溶液に金属不純物を含む樹脂溶液を添
加して混合してもよい。該混合方法として、好ましく
は、混合槽内で攪拌羽根により攪拌する方法、混合槽を
振とうして内容物を撹拌する方法などが挙げられる。金
属不純物を含む樹脂溶液と還元剤とを混合することによ
り、理由は詳らかではないが、金属不純物が凝集し、ろ
過を行うことにより、大幅に金属不純物を低減すること
ができると考えられる。本発明〔1〕において、次に、
前記混合物と吸着剤とを混合する。この場合の混
合方法としても前記に準じた混合方法が挙げられる。該
吸着剤として、活性炭、活性アルミナ、ゼオライト、層
状粘土鉱物などが挙げられ、活性炭が好ましい。次に、
前記で得られた混合物をろ過する。該ろ過の方法
としては、公知の方法が挙げられる。例えば、ヌッチェ
を吸引瓶に接続し、ヌッチェにろ紙を引き、樹脂液に使
用されている少量の溶媒を注ぎ軽く吸引し、ろ紙をろ過
板に密着させてから、同じ溶媒のろ過助剤懸濁液をろ紙
上に流し、その後、該ろ過助剤層上に樹脂液を流し、吸
引ろ過する方法が挙げられる。該ろ過助剤として、珪藻
土が挙げられ、商品名セライトや商品名ラジオライトの
珪藻土を用いることができる。
いて、 混合物と吸着剤とを混合する工程の次に、
該で得られた混合物をろ過の工程を含む。該ろ過の
工程を含む方が、金属不純物の含量がより少なくなるの
で好ましい。該ろ過の方法としては、前記のろ過の方法
が挙げられる。本発明〔2〕において、次に、 前記
で得られたろ液と吸着剤とを混合する。この場合の混
合方法としても前記に準じた混合方法が挙げられる。該
吸着剤として、活性炭、活性アルミナ、ゼオライト、層
状粘土鉱物などが挙げられ、活性炭が好ましい。次に、
前記で得られた混合物をろ過する。該ろ過の方法
としては、前記のろ過の方法が挙げられる。
程の一部を繰り返すことができる。本発明の方法を行う
ことにより、また必要に応じて繰り返すことにより、樹
脂溶液に含まれる金属不純物量は、10ppm以下に低
減でき、良好な結果では、1ppm以下にまで低減でき
る。
出法により、さらに該金属不純物を低減することができ
るので、好ましい。具体的には、前記の方法により得ら
れた、金属不純物を低減させた樹脂または樹脂溶液を、
有機溶媒に溶解し、得られた溶液を、硫黄化合物を含有
する水溶液、酸性水溶液、および水からなる群から選ば
れた少なくとも1種と接触させて水層抽出することが好
ましい。水層抽出法では、水と混ざり合わない溶媒を選
択する必要がある。樹脂溶液と還元剤とを混合する場合
の溶媒と異なっても良い。その場合は、濃縮により、溶
媒置換を行うこととなる。
おける水に対する溶解度が100g/cc以下のもの、
すなわち、20℃の水100ccに溶ける最大量が10
0g以下のものである。もちろん、実質的に水に溶解し
ないものであっても良い。好ましくは、20℃における
水に対する溶解度が30g/cc以下であるもの、さら
に好ましくは、20g/cc以下であるものが用いられ
る。
g/ccである有機溶媒の具体例としては、ジエチルエ
ーテル、t−ブチルメチルエーテルのようなエーテル
類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソアミルのよ
うな酢酸エステル類;メチルエチルケトン、メチルイソ
ブチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、2
−ペンタノンのようなケトン類;トルエン、キシレンの
ような芳香族炭化水素類などが挙げられる。
もできるし、また2種以上を混合して用いることもでき
る。
最後に少なくとも1回は水を用いて水層抽出をすること
が好ましい。例えば、硫黄化合物を含む水溶液で水層抽
出を行い、ついで酸性水溶液で水層抽出を行い、最後に
水を用いて水層抽出をすることが好ましい。また、各水
溶液での処理の回数は、複数回行うことが、金属含有量
を一層低減するのに効果的である。
しては、チオ尿素、チオ硫酸アンモニウム、チオ硫酸ナ
トリウム、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸アン
モニウム等の水溶液が挙げられ、好ましくはチオ硫酸ナ
トリウム、チオシアン酸ナトリウムの水溶液が挙げられ
る。
酸としては、ギ酸、蓚酸、酢酸、塩酸、硫酸、硝酸など
が挙げられ、なかでも蓚酸が好ましく用いられる。ま
た、酸性水溶液は、水に酸を加えてpHを約5以下とし
たものが好ましい。
好ましくは20℃〜40℃程度の温度で、撹拌等により
充分に混合させたあと、静置することによって行われ
る。これにより、樹脂溶液に含まれていた金属不純物が
水層に移行する。そして得られる混合物は、樹脂溶液層
と水層に分かれるので、デカンテーションなどにより両
層を分離する。
量が大幅に低減されたものとなり、ppbレベルの金属
分を要求されるレジストにも適用可能となる。樹脂溶液
は、最終的な用途に合わせ、脱水し、樹脂溶液を得ても
良いし、貧溶媒へのチャージにより樹脂粉体を取り出し
ても良い。上記において、本発明の実施の形態について
説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態
は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの実
施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の
範囲によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均
等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものであ
る。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら
限定されるものではない。 [重合工程]銀テトラフルオロボレート0.7gをスク
リュー管にはかり取り、1、2−ジクロロエタンを2
1.9g加え撹拌させた。続いてπ−アリルパラジウム
クロロブリッジダイマー0.59gを添加し、30分室
温で撹拌した。その後、濾過し、ろ液である触媒液を、
撹拌子を入れておいた200ml四つ口フラスコに仕込
んだ。撹拌しながら、モノマーである5−ノルボルネン
−2−(2,2−ジトリフルオロメチル−2−ヒドロキ
シ)エチル22gの1、2−ジクロロエタン溶液(50
重量%)を2時間かけて滴下した。この状態で12時間
撹拌し、黄色粘稠液体を得た。
テトラヒドロフラン43.9gを加え、希釈した。Na
BH43.63gを2−プロパノール21.79gに加え
スラリーを作成しておき、このスラリーを重合マス希釈
液に加えた。溶液は、黄色から黒色に変化し、触媒由来
のPdが、析出していることを確認した。この状態で6
時間撹拌後、珪藻土(林純薬製、商品名セライトNo.
535)をろ材に用い、濾過した。
過]上記ろ液を500mlナスフラスコに取り、活性炭
5.5g、撹拌子を加え、2時間撹拌した。その後、再
度、珪藻土(林純薬製、商品名セライトNo.535)
をろ材に用い、濾過した。無色透明のろ液が得られた。
このろ液を金属分析した(サンプルNo.MY−328
−1)。
スフラスコに取り、濃縮し、固形分50%の樹脂溶液を
得た。これに酢酸エチル300gを加え、イオン交換水
洗浄4回、0.5%チオ硫酸ナトリウム水抽出3回、2
%蓚酸水洗浄2回、イオン交換水洗浄4回を行った。こ
の樹脂溶液を金属分析した(サンプルNo.MY−32
8−2)。
ト)パラジウム(II)0.1gと、トリフェニルカルベニ
ウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.
19gをo−ジクロロベンゼンに溶解した。この溶液
に、5−ノルボルネン−2−(2,2−ジトリフルオロ
メチル−2−ヒドロキシ)エチル3.2gと5−ノルボ
ルネン−2−カルボン酸tert−ブチル0.97gの
混合溶液を添加した。65時間撹拌後、ろ過を行い、ウ
エットケーキを10.3g得た。これを、酢酸エチルに
溶解し、樹脂溶液を60g得た。この溶液を金属分析し
た(サンプルNo.MY−093−1)。
オン交換水で3回抽出を行い、金属分析した(サンプル
No.MY−093−2)。
水で2回、イオン交換水で3回抽出を行い、金属分析し
た(サンプルNo.MY−093−3)。
珪藻土(林純薬製、商品名セライトNo.535)をろ
材に用い濾過した。この溶液をノルマルヘプタン中にチ
ャージし、樹脂を取り出し、酢酸エチルの溶液にして金
属分析した(サンプルNo.MY−093−4)。
方法を用いることにより、触媒として遷移金属を用いて
重合した樹脂等から、効果的に金属不純物を除去するこ
とができる。本法を用いることにより、電子材料分野、
特にレジストにおいて、金属含有量を充分に低減するこ
とが可能となり、高性能の半導体集積回路を製作するこ
とができる。
Claims (11)
- 【請求項1】次の工程を含むことを特徴とする樹脂また
は樹脂溶液中の金属不純物を低減する方法。 金属不純物を含む樹脂を溶解した溶液と還元剤とを
混合する工程 前記で得られた混合物と吸着剤とを混合する工程 前記で得られた混合物をろ過する工程 - 【請求項2】次の工程を含むことを特徴とする樹脂また
は樹脂溶液中の金属不純物を低減する方法。 金属不純物を含む樹脂を溶解した溶液と還元剤とを
混合する工程 前記で得られた混合物をろ過する工程 前記で得られたろ液と吸着剤とを混合する工程 前記で得られた混合物をろ過する工程 - 【請求項3】金属不純物が遷移金属不純物である請求項
1または2記載の金属不純物を低減する方法。 - 【請求項4】樹脂がレジスト用の樹脂である請求項1〜
3のいずれかに記載の金属不純物を低減する方法。 - 【請求項5】樹脂の重合単位がノルボルネン類から導か
れる重合単位である請求項1〜4のいずれかに記載の金
属不純物を低減する方法。 - 【請求項6】還元剤が、水素化ナトリウム、水素化カル
シウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化ホウ素ナ
トリウム、水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素カリウ
ム、水素化アルミニウムジボラン、水素からなる群から
選ばれた少なくとも1種を含む請求項1〜5のいずれか
に記載の金属不純物を低減する方法。 - 【請求項7】吸着剤が活性炭である請求項2〜6のいず
れかに記載の金属不純物を低減する方法。 - 【請求項8】請求項1〜7のいずれかに記載の方法によ
り、得られた金属不純物を低減させた樹脂または樹脂溶
液を、有機溶媒に溶解し、得られた溶液を、水、酸性水
溶液および硫黄化合物を含有する水溶液からなる群から
選ばれた少なくとも1種と接触させて水層抽出すること
を特徴とする樹脂または樹脂溶液中の金属不純物を低減
する方法。 - 【請求項9】水層抽出に用いる酸性水溶液が蓚酸水であ
る請求項8記載の金属不純物を低減する方法。 - 【請求項10】水層抽出に用いる硫黄化合物を含有する
水溶液がチオ硫酸水溶液またはチオシアン酸水溶液であ
る請求項8記載の金属不純物を低減する方法。 - 【請求項11】水層抽出において、最後に水と接触させ
て、水層抽出する請求項8〜10のいずれかに記載の金
属不純物を低減する方法。
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