JP2012063498A - 感光性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
(a)成分の樹脂の分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)装置Waters2690−996(日本ウォーターズ(株)製)を用い、展開溶媒をN−メチル−2−ピロリドン(以降NMPと呼ぶ)として測定し、ポリスチレン換算で重量平均分子量(Mw)を計算した。
(b)成分のフェノール樹脂における金属含有率は、次の方法で測定した。樹脂を白金るつぼに精秤し、バーナで炭化した後、電気炉(550℃)で灰化し、希硫酸に溶解し試料溶液とした。得られた溶液をICP発光分析装置(ICP−OES:エスアイアイ・ナノテクノロジー社製 SPS3100)を用い、ナトリウム、カリウム、鉄、銅、クロムの量を測定した。
(b)成分のフェノール樹脂におけるメチロール基のアルコキシ化率は、次の方法で測定した。400MHz 1H−NMR(核磁気共鳴)装置(日本電子株式会社製 AL−400)を用い、フェノール樹脂を重水素化クロロホルム溶液中、積算回数16回で測定した。メチロール基−CH2OHにおける−CH2−のプロトン(化学シフト=4.53ppm)の積分値とアルコキシ化されたアルコキシメチル−CH2ORにおける−CH2−のプロトン(化学シフト=4.80ppm)の積分値を測定し、次式により、フェノール樹脂におけるアルコキシ化率を算出した。
(アルコキシ化率)=(アルコキシメチルの積分値)/((アルコキシメチル積分値)+(メチロールの−CH2-の積分値))*100%
(4)感度の評価
ワニスを、6インチのシリコンウェハー上に120℃で3分間のベーク後の膜厚が5μmになるように、塗布現像装置Mark−7(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコート法で塗布およびプリベークを行なった。露光機i線ステッパーDSW−8000(GCA社製)にパターンの切られたレチクルをセットし、50〜1000mJ/cm2の露光量で50mJ/cm2ステップで露光した。露光後、Mark−7の現像装置を用いて、2.38重量%のテトラメチルアンモニウム水溶液(以下TMAH、多摩化学工業(株)製)を用いてパドル法で現像液の吐出時間10秒、パドル時間40秒の現像を2回繰り返し、その後純水でリンス後、振り切り乾燥し、ポジ型のパターンを得た。パターンをFDP顕微鏡MX61(オリンパス(株)製)の倍率20倍で観察し、5μmのパターンが解像している最低露光量(以後Ethとする)を求め、これを感度とした。Ethが300(mJ/cm2)以下であるものを良好とした。
膜厚は光干渉式膜厚測定装置ラムダエースSTM−602(大日本スクリーン製造(株)製)を使用して、屈折率1.629で測定した。
E型回転粘度計(東機産業(株)製)を用いて25℃におけるワニスの粘度を測定した(試験前粘度)。さらに40℃でワニスを1週間、2週間放置した後、再び25℃で粘度測定を行ない(試験後粘度)、粘度の保存安定性を評価した。2週間後の粘度の変化率の全体値が15%を超えるものを不安定(×)、10%を超え15%以内であるものを安定(○)、10%以内であるものをより安定(◎)と評価した。
ワニスを6インチのシリコンウェハー上に、120℃で3分間のプリベーク後の膜厚が11μmとなるように塗布現像装置Mark−7を用いてスピンコート法で塗布およびプリベークした後、イナートオーブンCLH−21CD−S(光洋サーモシステム(株)製)を用いて、酸素濃度20ppm以下で3.5℃/分で200℃まで昇温し、200℃で1時間加熱処理を行なった。温度が50℃以下になったところでウェハーを取り出し、膜厚を測定後、ウェハーを3等分し、アセトン、NMP、2.38重量%TMAHの溶剤にウエハを15分浸漬した。溶剤から取り出したウェハを純水で洗浄した後、再度膜厚を測定し、その変化率の絶対値が2%を超えるものを不十分(×)、2%以内であって1%を超えるものを良好(○)、1%以内であるものをより良好(◎)とした。
ワニスを6インチのシリコンウェハー上に、120℃で3分間のプリベーク後の膜厚が11μmとなるように塗布現像装置Mark−7を用いてスピンコート法で塗布およびプリベークした後、イナートオーブンCLH−21CD−S(光洋サーモシステム(株)製)を用いて、酸素濃度20ppm以下で3.5℃/分で200℃まで昇温し、200℃で1時間加熱処理を行なった。温度が50℃以下になったところでウェハーを取り出し、45重量%のフッ化水素酸に5分間浸漬することで、ウェハーより樹脂組成物の膜を剥がした。
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(以降BAHFと呼ぶ)18.3g(0.05モル)をアセトン100mL、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。析出した白色固体をろ別し、50℃で真空乾燥した。
乾燥窒素気流下、TrisP−PA(商品名、本州化学工業(株)製)21.22g(0.05モル)と5−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド26.86g(0.10モル)、4−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド13.43g(0.05モル)を1,4−ジオキサン50gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合したトリエチルアミン15.18gを、系内が35℃以上にならないように滴下した。滴下後30℃で2時間撹拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、ろ液を水に投入した。その後、析出した沈殿をろ過で集めた。この沈殿を真空乾燥機で乾燥させ、下記式で表されるキノンジアジド化合物を得た。
フェノール94g(1モル)、37%ホルムアルデヒド水溶液243.3g(3モル)及び10%水酸化ナトリウム水溶液80g(0.2モル)をフラスコに仕込み、40℃で8時間反応させた。次に80℃に昇温し、80℃でさらに10時間反応させ、反応終了後、冷却し15%硫酸水溶液をゆっくりと添加し、pHを3.0に調整した。
除去した。系内の脱水処理を行った後の内容液に、1−ブタノールを296g(4モル)、75%燐酸を13g(0.2モル)入れ、常圧で環流が開始されまで内温を上げて行き、115〜123℃でアルコキシ化反応を10時間行った。この間、本反応を完結させるため、反応中に生成する水をたえず除去しながら反応を継続させた。10時間の反応終了後、トルエン552g(6モル)を加え、イオン交換水300gを添加し、混合・静置した。
フェノール94g(1モル)、37%ホルムアルデヒド水溶液243.3g(3モル)及び10%水酸化ナトリウム水溶液80g(0.2モル)をフラスコに仕込み、40℃で8時間反応させた。次に80℃に昇温し、80℃でさらに10時間反応させ、反応終了後、冷却し15%硫酸水溶液をゆっくりと添加し、pHを3.0に調整した。
フェノール94g(1モル)、37%ホルムアルデヒド水溶液243.3g(3モル)及び10%水酸化ナトリウム水溶液80g(0.2モル)をフラスコに仕込み、40℃で8時間反応させた。次に80℃に昇温し、80℃でさらに10時間反応させ、反応終了後、冷却し15%硫酸水溶液をゆっくりと添加し、pHを3.0に調整した。
乾燥窒素気流下、m−クレゾール70.2g(0.65モル)、p−クレゾール37.8g(0.35モル)、37%ホルムアルデヒド水溶液243.3g(3モル)及び10%水酸化ナトリウム水溶液80g(0.2モル)をフラスコに仕込み、40℃で8時間反応させた。次に80℃に昇温し、80℃でさらに10時間反応させ、反応終了後、冷却し15%硫酸水溶液をゆっくりと添加し、pHを3.0に調整した。
乾燥窒素気流下、m−クレゾール108g(1.0モル)、37%ホルムアルデヒド水溶液243.3g(3モル)及び10%水酸化ナトリウム水溶液80g(0.2モル)をフラスコに仕込み、40℃で8時間反応させた。次に80℃に昇温し、80℃でさらに10時間反応させ、反応終了後、冷却し15%硫酸水溶液をゆっくりと添加し、pHを3.0に調整した。
ここで、この反応物は、下層のレゾール型フェノール樹脂中間体と上層の中和塩およびフェノールモノマー、メチロール化フェノール1核体を含む水層部とに分離した。この上層液を除去し、下層液に300gの水を添加・混合し、再度、静置・分離させ、上層液を
除去した。系内の脱水処理を行った後の内容液に、1−ブタノールを296g(4モル)、75%燐酸を13g(0.2モル)入れ、常圧で環流が開始されまで内温を上げて行き、115〜123℃でアルコキシ化反応を10時間行った。この間、本反応を完結させるため、反応中に生成する水をたえず除去しながら反応を継続させた。10時間の反応終了後、トルエン552g(6モル)を加え、イオン交換水300gを添加し、混合・静置した。
乾燥窒素気流下、m−クレゾール108g(1.0モル)、37%ホルムアルデヒド水溶液243.3g(3モル)及び10%水酸化ナトリウム水溶液80g(0.2モル)をフラスコに仕込み、40℃で8時間反応させた。次に80℃に昇温し、80℃でさらに10時間反応させ、反応終了後、冷却し15%硫酸水溶液をゆっくりと添加し、pHを3.0に調整した。
乾燥窒素気流下、m−クレゾール108g(1.0モル)、37%ホルムアルデヒド水溶液243.3g(3モル)及び10%水酸化ナトリウム水溶液80g(0.2モル)をフラスコに仕込み、40℃で8時間反応させた。次に80℃に昇温し、80℃でさらに10時間反応させ、反応終了後、冷却し15%硫酸水溶液をゆっくりと添加し、pHを3.0に調整した。
乾燥窒素気流下、m−クレゾール70.2g(0.65モル)、p−クレゾール37.8g(0.35モル)、37重量%ホルムアルデヒド水溶液75.5g(ホルムアルデヒド0.93モル)、シュウ酸二水和物0.63g(0.005モル)、メチルイソブチルケトン264gを仕込んだ後、油浴中に浸し、反応液を還流させながら、7時間重縮合反応を行った。その後、油浴の温度を3時間かけて昇温し、その後に、フラスコ内の圧力を40〜67hPaまで減圧し、揮発分を除去し、溶解している樹脂を室温まで冷却して、GBLを加え、不揮発分を50%に調整した溶液をノボラック樹脂のフェノール樹脂(B’-1)とした。重量平均分子量は7000であった。
乾燥窒素気流下、m−クレゾール108g(1.0モル)、37%ホルムアルデヒド水溶液243.3g(3モル)及び10%水酸化ナトリウム水溶液80g(0.2モル)をフラスコに仕込み、40℃で8時間反応させた。次に80℃に昇温し、80℃でさらに10時間反応させ、反応終了後、冷却し15%硫酸水溶液をゆっくりと添加し、pHを3.0に調整した。
乾燥窒素気流下、フェノール94g(1モル)g(1.0モル)、37%ホルムアルデヒド水溶液243.3g(3モル)及び10%水酸化ナトリウム水溶液80g(0.2モル)をフラスコに仕込み、40℃で8時間反応させた。次に80℃に昇温し、80℃でさらに10時間反応させ、反応終了後、冷却し15%硫酸水溶液をゆっくりと添加し、pHを3.0に調整した。
フェノール94g(1モル)、37%ホルムアルデヒド水溶液243.3g(3モル)及び10%水酸化ナトリウム水溶液80g(0.2モル)をフラスコに仕込み、40℃で8時間反応させた。次に80℃に昇温し、80℃でさらに10時間反応させ、反応終了後、冷却し15%硫酸水溶液をゆっくりと添加し、pHを3.0に調整した。
乾燥窒素気流下、m−クレゾール108g(1.0モル)、37%ホルムアルデヒド水溶液243.3g(3モル)及び10%水酸化ナトリウム水溶液80g(0.2モル)をフラスコに仕込み、40℃で2時間反応させた。次に80℃に昇温し、80℃でさらに0.5時間反応させ、反応終了後、冷却し15%硫酸水溶液をゆっくりと添加し、pHを3.0に調整した。
乾燥窒素気流下、BAHF29.30g(0.08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)、末端封止剤として、4−アミノフェノール(東京化成工業(株)製)3.27g(0.03モル)をNMP80gに溶解させた。ここにビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物(以降ODPAと呼ぶ、マナック(株)製)31.2g(0.1モル)をNMP20g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。その後、キシレンを15g添加し、水をキシレンとともに共沸しながら、150℃で5時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥しアルカリ可溶性ポリイミド樹脂(A−1)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−1)の重量平均分子量は32600、イミド化率は100%と見積もられた。
乾燥窒素気流下、ODPA6.20g(0.02モル)をNMP100gに溶解させた。ここに合成例1で得られたヒドロキシル基含有ジアミン化合物9.07g(0.015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0.25g(0.001モル)をNMP25gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で2時間反応させた。次に末端封止剤として4−アミノフェノール0.87g(0.008モル)をNMP5gとともに加え、50℃で2時間反応させた。その後、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール7.15g(0.06モル)をNMP10gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、50℃で3時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を室温まで冷却した後、溶液を水1Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥し、ポリイミド前駆体およびポリベンゾオキサゾール前駆体構造を含むアルカリ可溶性樹脂(A−2)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−2)の重量平均分子量は34000、イミド化率は19%と見積もられた。
18.3g(0.05モル)のBAHFをエタノール(ナカライテスク(株)製)150mL中に溶解させ、5℃に冷却した。ここに、カリウム−t−ブトキシド11.2g(0.1モル、東京化成(株)製)を徐々に加えた。さらに、二炭酸−t−ブチル21.8g(0.1モル、東京化成(株)製)を徐々に加えて2時間撹拌を続け、BAHFの水酸基がt−ブトキシカルボニル基で保護されたジアミン化合物を得た。この溶液を水に投入して、沈殿を得た。この沈殿をろ過で集め、30℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。乾燥窒素気流下、27.5g(0.075モル)のBAHFと上記で合成したBAHFの水酸基をt−ブトキシカルボニル基で保護したジアミン13.4g(0.025モル)をN,N−ジメチルアセトアミド150mL中に溶解させ、−5℃に冷却した。ここに、グリシジルメチルエーテル52.8g(0.6モル)を加えて、イソフタル酸ジクロリド20.3g(0.1モル、東京化成(株)製)をアセトン100gに溶解させた溶液を反応溶液の温度が0℃を越えないように滴下した。滴下終了後、10℃にまで溶液の温度を上げて1時間撹拌を続け、その後、20℃で6時間撹拌させた。撹拌終了後、溶液を10Lの水に投入してポリヒドロキシアミドの沈殿を得た。この沈殿をろ過で集め、その後60℃の真空乾燥機で20時間乾燥させた。このようにして、ベンゾオキサゾール前駆体構造を含むアルカリ可溶性樹脂(A−3)を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−3)の重量平均分子量は28000と見積もられた。
実施例1で得られた樹脂(A−1)5gに(b)成分として(B−2)を10.0g、(c)成分として合成例2で得られたキノンジアジド化合物0.6g、溶剤としてGBLを10g加えてワニスを作製し、上記の方法で評価を行なった。
実施例1で得られた樹脂(A−1)5gに(b)成分として(B−3)を10.0g、(c)成分として合成例2で得られたキノンジアジド化合物0.6g、溶剤としてGBLを10g加えてワニスを作製し、上記の方法で評価を行なった。
実施例1で得られた樹脂(A−1)5gに(b)成分として(B−4)を10.0g、(c)成分として合成例2で得られたキノンジアジド化合物0.6g、溶剤としてGBLを10g加えてワニスを作製し、上記の方法で評価を行なった。
実施例1で得られた樹脂(A−1)5gに(b)成分として(B−5)を10.0g、(c)成分として合成例2で得られたキノンジアジド化合物0.6g、溶剤としてGBLを10g加えてワニスを作製し、上記の方法で評価を行なった。
実施例1で得られた樹脂(A−1)5gに(b)成分として(B−6)を10.0g、(c)成分として合成例2で得られたキノンジアジド化合物0.6g、溶剤としてGBLを10g加えてワニスを作製し、上記の方法で評価を行なった。
実施例1で得られた樹脂(A−1)5gに(b)成分として(B−7)を10.0g、(c)成分として合成例2で得られたキノンジアジド化合物0.6g、溶剤としてGBLを10g加えてワニスを作製し、上記の方法で評価を行なった。
実施例1で得られた樹脂(A−1)5gに(b)成分として(B’−4)を10.0g、(c)成分として合成例2で得られたキノンジアジド化合物0.6g、溶剤としてGBLを10g加えてワニスを作製し、上記の方法で評価を行なった。
実施例1で得られた樹脂(A−1)5gに(c)成分として合成例2で得られたキノンジアジド化合物0.6g、溶剤としてGBLを10g加えてワニスを作製し、上記の方法で評価を行なった。
(b)成分として(B−1)を10.0g、(c)成分として合成例2で得られたキノンジアジド化合物0.6g、溶剤としてGBLを10g加えてワニスを作製し、上記の方法で評価を行なった。
実施例1で得られた樹脂(A−1)5gに(b)成分として(B’−1)を10.0g、(c)成分として合成例2で得られたキノンジアジド化合物0.6g、溶剤としてGBLを10g加えてワニスを作製し、上記の方法で評価を行なった。
実施例1で得られた樹脂(A−1)5gに(b)成分として(B’−2)を10.0g、(c)成分として合成例2で得られたキノンジアジド化合物0.6g、溶剤としてGBLを10g加えてワニスを作製し、上記の方法で評価を行なった。
実施例1で得られた樹脂(A−1)5gに(b)成分として(B’−3)を10.0g、(c)成分として合成例2で得られたキノンジアジド化合物0.6g、溶剤としてGBLを10g加えてワニスを作製し、上記の方法で評価を行なった。
実施例1で得られた樹脂(A−1)5gに(b)成分として(B’−5)を10.0g、(c)成分として合成例2で得られたキノンジアジド化合物0.6g、溶剤としてGBLを10g加えてワニスを作製し、上記の方法で評価を行なった。比較例(6)においては、現像時に膜が全て溶出したため、感度評価が不可能であった。
Claims (5)
- (a)アルカリ可溶性ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらいずれかの前駆体またはそれらの共重合体、(b)一般式(1)で表される構造単位を主成分とするフェノール樹脂、および(c)感光剤を必須成分とし、(b)一般式(1)で表される構造単位を主成分とするフェノール樹脂の重量平均分子量が1000〜50000であることを特徴とする感光性樹脂組成物。
- (b)一般式(1)で表される構造単位を主成分とするフェノール樹脂において、一般式(1)で表される全構造単位中のR3の70%以上がアルキル基であることを特徴とする請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- (b)一般式(1)で表される構造単位を主成分とするフェノール樹脂として、金属含有量が1ppm以下のものを用いて得られたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の感光性樹脂組成物。
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