JP4284955B2 - ポジ型感光性樹脂前駆体組成物 - Google Patents
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- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁層などに適した、紫外線で露光した部分がアルカリ水溶液に溶解する感光性樹脂前駆体組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
露光した部分が現像により溶解するポジ型の耐熱性樹脂前駆体組成物としては、ポリアミド酸にキノンジアジドを添加したもの、水酸基を有した可溶性ポリイミドにキノンジアジドを添加したもの、水酸基を有したポリアミドにキノンジアジドを添加したものなどが知られていた。またキノンジアジド化合物については、フッ素含有キノンジアジド(例えば、特許文献1参照)、イソプロピル残基を含有したキノンジアジド(例えば、特許文献2参照)などがある。
【0003】
しかしながら、通常のポリアミド酸にキノンジアジドを添加したものでは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が限定されること、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。
【0004】
最近特定の構造を有したポリアミド酸にキノンジアジド化合物を加えることで良好な現像性を有するポジ型感光性樹脂前駆体組成物が得られている(例えば、特許文献3、4参照)。これらは十分実用に耐えうる現像性能を有するが、キノンジアジド化合物が十分な耐熱性を有しているとは言えず、結果、熱硬化後の膜特性に悪影響を及ぼすという問題があった。また、感光剤としてトリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン骨格のものを使った例があるが(例えば、特許文献5参照)、これは室温放置で異物が析出することがあり実用に不向きであった。
【0005】
【特許文献1】
特開平4−31860号公報(請求項1)
【0006】
【特許文献2】
特開平7−281441号公報(請求項1)
【0007】
【特許文献3】
特開2001−5179号公報(請求項1〜5)
【0008】
【特許文献4】
特開2001−64507号公報(請求項1〜6)
【0009】
【特許文献5】
特開平8−22118号公報(請求項1〜4)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
以上の点を考慮し、本発明はポリイミド前駆体またはポリベンゾオキサゾール前駆体に特定の構造を有するキノンジアジド化合物を用いることで、現像性能を損なうことなく、耐熱性に優れ、かつ異物の析出が激減することを見出し、発明に至ったものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、(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)一般式(2)で表されるキノンジアジド化合物を含有することを特徴とするポジ型感光性樹脂前駆体組成物である。
【0012】
【化7】
【0013】
(式中R1、R2は2個以上の炭素原子を有する2価〜8価の有機基、R3、R4は水素、または炭素数1〜20の有機基を示す。nは10〜100000の整数、m、fは0〜2の整数、p、qは0〜4の整数を示す。ただしp+q>0である。)
【0014】
【化8】
【0015】
(式中、R5は水素または炭素数1〜3のアルキル基を示す。R6、R7、R8は水素原子、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシル基、カルボキシル基、炭素数1〜3のエステル基のいずれかを示す。各R6、R7、R8は同じでも異なっていてもよい。Qは5−ナフトキノンジアジドスルホニル基、4−ナフトキノンジアジドスルホニル基、水素原子のいずれかを表し、Qの全てが水素原子になることはない。a、b、c、α、βは0〜4の整数を表す。ただし、α+β≧3である。)
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明における一般式(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り、好ましくはポリイミド前駆体のポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリベンゾオキサゾール前駆体のポリヒドロキシアミドが挙げられる。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。
【0017】
上記一般式(1)中、R1は少なくとも2個以上の炭素原子を有する2価〜8価の有機基を示し、酸の構造成分を表している。2価のものとしては、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、ビス(カルボキシフェニル)プロパンなどの芳香族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸などの脂肪族ジカルボン酸などを挙げることができる。3価のものとしては、トリメリット酸、トリメシン酸などのトリカルボン酸、4価のものとしてはピロメリット酸、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などのテトラカルボン酸を挙げることができる。また、ヒドロキシフタル酸、ヒドロキシトリメリット酸などの水酸基を有する酸も用いることができる。またこれら酸成分は単独または2種以上混合しても構わないが、テトラカルボン酸を1〜40モル%共重合して用いることが好ましい。
【0018】
テトラカルボン酸は芳香族環を含有し、かつ、水酸基を1個〜4個有することが好ましい。R 1 は2個以上の炭素原子を有する3価〜8価の有機基であることが好ましく、炭素数6〜30の3価または4価の有機基がさらに好ましい。具体的には、一般式(1)のR 1 (COOR 3 )m(OH)pが一般式(3)に示されるような構造のものが好ましく、R9、R11は炭素数2〜20の2価〜4価の有機基を示している。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さらに好ましく、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R10は炭素数3〜20の3価〜8価の有機基を示している。さらに、r個の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、フッ素原子を含んだ、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、フッ素原子を含まない、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のアミノ基が結合したものなどを挙げることができる。
【0019】
また、一般式(3)のR12、R13、R14は水素、炭素数1〜20までの有機基のいずれかを示している。炭素数20を超えるとアルカリ現像液に対する溶解性が低下する。o、s、tは0〜2までの整数を示しているが、好ましくは1〜2の整数から選ばれる。またrは1〜4までの整数を表している。r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。
【0020】
一般式(3)で表される構造の中で、好ましい構造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。
【0021】
【化9】
【0022】
また、アルカリに対する溶解性、感光性能、耐熱性を損なわない範囲で、水酸基を有していないテトラカルボン酸、ジカルボン酸で変性することもできる。この例としては、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、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸などの芳香族テトラカルボン酸やそのカルボキシル基2個をメチル基やエチル基にしたジエステル化合物、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などの脂肪族のテトラカルボン酸やそのカルボキシル基2個をメチル基やエチル基にしたジエステル化合物、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、アジピン酸などの脂肪族ジカルボン酸などを挙げることができる。これらは、酸成分の50モル%以下の変性が好ましいが、さらに好ましくは30モル%以下である。50モル%より大きい量で変性を行うと、アルカリに対する溶解性、感光性が損なわれる恐れがある。
【0023】
一般式(1)中、R2 は2個以上の炭素原子を有する2〜8価の有機基を示しており、ジアミンの構造成分を表している。得られるポリマーの耐熱性より、R 2 が芳香族環を有することが好ましい。かつジアミンは水酸基またはカルボキシル基を有するものが好ましく、具体的な例としてはフッ素原子を有した、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、フッ素原子を有さない、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、ジアミノ安息香酸、ジアミノテレフタル酸などの化合物や一般式(4)、(5)、(6)に示す構造のものをあげることができる。
【0024】
一般式(4)において、R15、R17は炭素数2〜20の3価〜6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、R 15 (OH)u、R 18 (OH)vとして、ヒドロキシフェニル基、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が挙げられる。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。R16は炭素数2〜30の2価〜4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環を有した2価〜4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、これらにカルボキシル基が2個まで置換したもの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。
【0025】
一般式(5)において、R21、R23は炭素数2〜20の2価〜4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環を有した2価〜4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、これらにカルボキシル基が2個まで置換したもの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。R22は、炭素数3〜20の3価〜8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、R 22 (OH)wとして、ヒドロキシフェニル基、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が挙げられる。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。
【0026】
一般式(6)においてR27は炭素数2〜20の2価〜4価の有機基を表している。得られるポリマーの耐熱性から芳香族環を有した2価〜4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、これらにカルボキシル基が2個まで置換したもの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。R28は炭素数3〜20の3価〜8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、R 28 (OH)xとして、ヒドロキシフェニル基、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が挙げられる。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。
【0027】
一般式(4)のR18、R19、R20、一般式(5)のR24、R25、R26、一般式(6)のR29、R30は水素、炭素数1〜20までの有機基のいずれかを示している。炭素数20を超えるとアルカリ現像液に対する溶解性が低下する。また、一般式(4)のg、h、i、一般式(5)のj、k、l、一般式(6)のd、eは0〜2までの整数を示しているが、好ましくは1〜2の整数から選ばれる。
【0028】
また一般式(4)のu、vは1あるいは2の整数を示し、一般式(5)のw、一般式(6)のxは1〜4までの整数を示す。
【0029】
一般式(1)のR2(COOR4)f(OH)qを一般式(4)で表される具体例を下記に示す。
【0030】
【化10】
【0031】
また、一般式(5)で表される具体例を下記に示す。
【0032】
【化11】
【0033】
一般式(6)で表される具体例を下記に示す。
【0034】
【化12】
【0035】
一般式(4)、(5)、(6)で表されるジアミンに対して、1〜40モル%の範囲の、他のジアミン成分を用いて変性することもできる。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、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。このような脂肪族のジアミン成分を40モル%以上共重合すると得られるポリマーの耐熱性が低下する。
【0036】
一般式(1)のR3、R4は水素、炭素数1〜20の有機基のいずれかを示している。得られるポジ型感光性樹脂前駆体溶液の安定性からは、R3、R4は有機基が好ましいが、アルカリ水溶液の溶解性より水素が好ましい。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、R4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ポジ型感光性樹脂前駆体組成物を得ることができる。好ましい範囲は、R3、R4の各々10%〜90%が水素原子である。R3、R4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。以上よりR3、R4は、炭素数1〜16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。
【0037】
また一般式(1)のm、fはカルボキシル基の数を示しており、0〜2までの整数を示している。より好ましくは1〜2の整数から選ばれる。一般式(1)のnは本発明のポリマーの構造単位の繰り返し数を示しており、10〜100000の範囲であることが好ましい。
【0038】
ポリアミド酸と類似の耐熱性高分子前駆体としてポリヒドロキシアミドをポリアミド酸の代わりに使用することも出来る。このようなポリヒドロキシアミドの製造方法としては、ビスアミノフェノール化合物とジカルボン酸を縮合反応させることで得ることが出来る。具体的には、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)のような脱水縮合剤と酸を反応させ、ここにビスアミノフェノール化合物を加える方法やピリジンなどの3級アミンを加えたビスアミノフェノール化合物の溶液にジカルボン酸ジクロリドの溶液を滴下するなどがある。
【0039】
ポリヒドロキシアミドを使用する場合、ポリヒドロキシアミドの溶液にナフトキノンジアジドスルホン酸エステルのような感光剤を加えることで、紫外線で露光した部分をアルカリ水溶液で除去できるポジ型の感光性耐熱性樹脂前駆体組成物を得ることが出来る。
【0040】
さらに、基板との接着性を向上させるために、耐熱性を低下させない範囲で 一般式(1)の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。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は一般式(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。
【0041】
本発明の耐熱性樹脂前駆体は公知の方法により合成される。ポリアミド酸またはポリアミド酸エステルの場合、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、テトラカルボン酸二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、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などで合成することができる。
【0042】
ポリヒドロキシアミドの場合、製造方法としては、ビスアミノフェノール化合物とジカルボン酸を縮合反応させることで得ることが出来る。具体的には、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)のような脱水縮合剤と酸を反応させ、ここにビスアミノフェノール化合物を加える方法やピリジンなどの3級アミンを加えたビスアミノフェノール化合物の溶液にジカルボン酸ジクロリドの溶液を滴下するなどがある。
【0043】
本発明で用いられるキノンジアジド化合物としては、フェノール性水酸基を有した化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステルで結合したものが好ましく、一般式(2)で表される構造を有することが好ましい。このような剛直かつ非対称な骨格を有するキノンジアジド化合物を用いることで、耐熱性に優れ異物の析出が少ないものを得ることができる。
【0044】
一般式(2)において、R5は水素原子、炭素数1〜3のアルキル基を表している。炭素数が3より大きいと疎水性が大きくなり過ぎて露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が低下し、感度低下を招く恐れがある。
【0045】
一般式(2)においてR6、R7、R8は水素原子、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシル基、カルボキシル基、炭素数1〜3のエステル基のいずれかを表しており、各R6、R7、R8は同じでも異なっていてもよい。炭素数が3より大きいと疎水性が大きくなり過ぎて露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が低下し、感度低下を招く恐れがある。a、b、c、α、βは0〜4の整数を示す。ただし、α+β≧3である。α+βが1または2の場合は樹脂との相互作用が効果的に起こらないため、露光部と未露光部の溶解速度差がつかず感度低下をもたらす可能性がある。
【0046】
一般式(2)で表される例として、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。
【0047】
【化13】
【0048】
一般式(2)において、Qは5−ナフトキノンジアジドスルホニル基、4−ナフトキノンジアジドスルホニル基、水素原子のいずれかを表している。本発明ではQの全てが水素原子になることはない。
【0049】
4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は水銀灯のi線領域に吸収を持っており、i線露光に適しており、5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は水銀灯のg線領域まで吸収が伸びており、g線露光に適している。本発明においては、4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物、5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物のどちらも好ましく使用することが出来るが、露光する波長によって4−ナフトキノンジアジドスルホニル、エステル化合物、5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を選択することが好ましい。また、同一分子中に4−ナフトキノンジアジドスルホニル基、5−ナフトキノンジアジドスルホニル基を併用した、ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を得ることもできるし、4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物と5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を混合して使用することもできる。
【0050】
また、キノンジアジド化合物の分子量が1500以上になると、その後の熱処理において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が低下する、機械特性が低下する、接着性が低下する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、好ましいキノンジアジド化合物の分子量は300〜1500である。さらに好ましくは、350〜1200である。
【0051】
また、このようなキノンジアジド化合物の添加量としては、ポリマー100重量部に対して、好ましくは1から50重量部であり、さらに好ましくは3から40重量部の範囲である。
【0052】
本発明のキノンジアジド化合物は特定のフェノール化合物から公知の方法により合成される。例えば5−ナフトキノンジアジドスルホニルクロライドとフェノール化合物をトリエチルアミン存在下で反応させる方法などがある。フェノール化合物の合成方法としては、酸触媒下で、α−(ヒドロキシフェニル)スチレン誘導体を多価フェノール化合物と反応させる方法などがある。 また、必要に応じて上記、感光性耐熱性樹脂前駆体組成物の感度を向上させる目的で、フェノール性水酸基を有する化合物を添加することができる。
【0053】
このフェノール性水酸基を有する化合物としては、たとえば、Bis−Z、BisOC−Z、BisOPP−Z、BisP−CP、Bis26X−Z、BisOTBP−Z、BisOCHP−Z、BisOCR−CP、BisP−MZ、BisP−EZ、Bis26X−CP、BisP−PZ、BisP−IPZ、BisCR−IPZ、BisOCP−IPZ、BisOIPP−CP、Bis26X−IPZ、BisOTBP−CP、TekP−4HBPA(テトラキスP−DO−BPA)、TrisP−HAP、TrisP−PA、TrisP−SA、TrisOCR−PA、BisOFP−Z、BisRS−2P、BisPG−26X、BisRS−3P、BisOC−OCHP、BisPC−OCHP、Bis25X−OCHP、Bis26X−OCHP、BisOCHP−OC、Bis236T−OCHP、メチレントリス−FR−CR、BisRS−26X、BisRS−OCHP、(商品名、本州化学工業(株)製)、BIR−OC、BIP−PC、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−PCHP、BIP−BIOC−F、4PC、BIR−BIPC−F、TEP−BIP−A(商品名、旭有機材工業(株)製)が挙げられる。
【0054】
これらのうち、本発明の好ましいフェノール性水酸基を有する化合物としては、たとえば、Bis−Z、BisP−EZ、TekP−4HBPA、TrisP−HAP、TrisP−PA、BisOCHP−Z、BisP−MZ、BisP−PZ、BisP−IPZ、BisOCP−IPZ、BisP−CP、BisRS−2P、BisRS−3P、BisP−OCHP、メチレントリス−FR−CR、BisRS−26X、BIP−PC、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−BIPC−F等が挙げられる。これらのうち、特に好ましいフェノール性水酸基を有する化合物としては、たとえば、Bis−Z、TekP−4HBPA、TrisP−HAP、TrisP−PA、BisRS−2P、BisRS−3P、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−BIPC−Fである。このフェノール性水酸基を有する化合物を添加することで、得られる樹脂組成物は、露光前はアルカリ現像液にほとんど溶解せず、露光すると容易にアルカリ現像液に溶解するために、現像による膜減りが少なく、かつ短時間で現像が容易になる。
【0055】
このようなフェノール性水酸基を有する化合物の添加量としては、ポリマー100重量部に対して、好ましくは1から50重量部であり、さらに好ましくは3から40重量部の範囲である。
【0056】
また、必要に応じて上記、感光性耐熱性前駆体組成物と基板との塗れ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−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。
【0057】
さらにシリコンウエハーなどの下地基板と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%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。
【0058】
ワニスに添加する場合、メチルメタクリロ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%添加する。
【0059】
基板を処理する場合、上記で述べたカップ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%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。
【0060】
次に、本発明の感光性耐熱性前駆体組成物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。
【0061】
感光性耐熱性前駆体組成物を基板上に塗布する。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。
【0062】
次に感光性耐熱性前駆体組成物を塗布した基板を乾燥して、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。
【0063】
次に、この感光性耐熱性前駆体組成物皮膜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。
【0064】
耐熱性樹脂のパタ−ンを形成するには、露光後、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。
【0065】
現像後、200℃から500℃の温度を加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℃、200℃、350℃で各30分づつ熱処理する。あるいは室温より400℃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。
【0066】
本発明による感光性耐熱性前駆体組成物に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。
【0067】
【実施例】
以下実施例等をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、実施例中の感光性耐熱性樹脂前駆体組成物の評価は以下の方法により行った。
【0068】
感光性耐熱性樹脂前駆体膜の作製
6インチシリコンウエハー上に、感光性耐熱性樹脂前駆体組成物(以下ワニスと呼ぶ)をプリベーク後の膜厚が7μmとなるように塗布し、ついでホットプレート(東京エレクトロン(株)製Mark−7)を用いて、120℃で3分プリベークすることにより、感光性ポリイミド前駆体膜を得た。
【0069】
膜厚の測定方法
大日本スクリーン製造(株)製ラムダエースSTM−602を使用し、プリベーク後および現像後の場合、屈折率1.629で、キュア膜の場合屈折率1.773で測定を行った。
【0070】
露光
露光機(GCA社製i線ステッパーDSW−8000)に、パターンの切られたレチクルをセットし、露光時間を変化させ(365nmの強度)てi線露光を行った。
【0071】
現像
東京エレクトロン(株)製Mark−7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60秒間静置し、400回転で水にてリンス処理、3000回転で10秒振り切り乾燥した。
【0072】
残膜率の算出
残膜率は以下の式に従って算出した。
残膜率(%)=現像後の膜厚÷プリベーク後の膜厚×100
感度の算出
露光、現像後、50μmのライン・アンド・スペースパターン(1L/1S)を1対1の幅に形成する露光時間(以下、これを最適露光時間という)を求めた。
【0073】
キュア
作製された感光性耐熱性樹脂前駆体膜を、光洋サーモシステム(株)製イナートオーブンINH−21CDを用いて、窒素気流下(酸素濃度20ppm以下)、140℃で30分、その後350℃まで1時間で昇温して350℃で1時間熱処理をし、キュア膜を作製した。
【0074】
異物検査方法
4インチシリコンウエハー上にワニスを500rpmで10sec、次いで3000rpmで30secでスピンコートし、90℃、2minでホットプレート上でプリベークした。日立電子エンジニアリング(株)製レーザー表面検査装置LS−5000を用い、0.27μm以上の異物数を測定し、異物の密度(個/cm2)を算出した。
【0075】
重量減少温度の測定方法
(株)島津製作所製熱重量測定装置TGA-50を用いてキュア膜15〜20mgを白金セルに入れ、窒素雰囲気下、200℃で30分間保持した後、10℃/minで800℃まで昇温した。250℃30分間保持の重量を初期重量とし、重量が5%減少したときの温度を求めた。
【0076】
合成例1 ヒドロキシル基含有酸無水物の合成
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100gに溶解させ、−15℃に冷却した。ここにガンマブチロラクトン50g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。
【0077】
【化14】
【0078】
合成例2 ヒドロキシル基含有ジアミン化合物(1)の合成
BAHF18.3g(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。
【0079】
固体30gを300mlのステンレスオートクレーブに入れ、メチルセルソルブ250mlに分散させ、5%パラジウム−炭素を2g加えた。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。得られた固体をそのまま反応に使用した。
【0080】
【化15】
【0081】
合成例3 ヒドロキシル基含有ジアミン(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。ここにイソフタル酸クロリド11.2g(0.055モル)をアセトン60mlに溶解させた溶液を徐々に滴下した。滴下終了後、−15℃で4時間反応させた。その後、室温に戻して生成している沈殿をろ過で集めた。
【0082】
この沈殿をGBL200mlに溶解させて、5%パラジウム−炭素3gを加えて、激しく攪拌した。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攪拌を続け、さらに2時間水素ガスの風船を取り付けた状態で攪拌した。攪拌終了後、ろ過でパラジウム化合物を除き、溶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、再結晶を行い、目的の化合物の結晶を得た。
【0083】
【化16】
【0084】
合成例4 ヒドロキシル基含有ジアミン(3)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徐々に滴下した。滴下終了後、−15℃で4時間反応させた。その後、室温に戻して生成している沈殿をろ過で集めた。この後、合成例2と同様にして目的の化合物の結晶を得た。
【0085】
【化17】
【0086】
合成例5 キノンジアジド化合物(1)の合成
乾燥窒素気流下、Ph−CC−AP(商品名、本州化学工業(株)製)15.3g(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37.6g(0.14モル)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン14.2gを系内が45℃以上にならないように滴下した。滴下後40℃で2時間攪拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、ろ液を水に投入させた。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、キノンジアジド化合物(1)を得た。
【0087】
【化18】
【0088】
合成例6 キノンジアジド化合物(2)の合成
レゾルシノール22.0g(0.20モル)とp−トルエンスルホン酸−水和物0.6g(3.2ミリモル)とα−(4−ヒドロキシフェニル)スチレン20gをメタノール22.0gと共に仕込み、80℃で7時間、反応させた。反応終了後、得られた反応混合物に8%水酸化ナトリウム水溶液を加えて、pH7に中和し、減圧下、エバポレータでメタノールを回収した。蒸留残渣にトルエン50g、メチルイソブチルケトン10g及び水40gを加え、30℃で水洗分液を3回行った。エバポレータを用いて、油層から水分と溶剤を回収した後、トルエン46gを加えて、再結晶させて、室温まで冷却し、吸引濾過し、トルエンで洗浄して、フェノール化合物(1)13.7gを白色結晶として得た。
【0089】
乾燥窒素気流下、フェノール化合物(1)6.1g(0.02モル)と5−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド8.1g(0.03モル)、4−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド5.4g(0.02モル)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン5.06gを系内が45℃以上にならないように滴下した。滴下後40℃で2時間攪拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、ろ液を水に投入させた。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、キノンジアジド化合物(2)を得た。
【0090】
【化19】
【0091】
合成例7 キノンジアジド化合物(3)の合成
合成例6のレゾルシノールの代わりにピロガロール25.2g(0.20モル)を、α−(4−ヒドロキシフェニル)スチレンの代わりにα−(4−ヒドロキシフェニル)−β−メチルスチレン23.6gを用いた他は合成例6と同様にしてフェノール化合物(2)14.1gを白色結晶として得た。
【0092】
乾燥窒素気流下、フェノール化合物(2)6.72g(0.02モル)と5−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド16.1g(0.02モル)、4−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド10.7g(0.04モル)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン6.1gを系内が45℃以上にならないように滴下した。滴下後40℃で2時間攪拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、ろ液を水に投入させた。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、キノンジアジド化合物(3)を得た。
【0093】
【化20】
【0094】
合成例8 キノンジアジド化合物(4)の合成
合成例6のレゾルシノールの代わりに1,2,4−トリヒドロキシベンゼン25.2g(0.20モル)を、α−(4−ヒドロキシフェニル)スチレンの代わりにα−(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)スチレン23.6gを用いた他は合成例6と同様にしてフェノール化合物(3)12.8gを白色結晶として得た。
【0095】
乾燥窒素気流下、フェノール化合物(3)6.72g(0.02モル)と5−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド18.8g(0.07モル)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン7.1gを系内が45℃以上にならないように滴下した。滴下後40℃で2時間攪拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、ろ液を水に投入させた。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、キノンジアジド化合物(4)を得た。
【0096】
【化21】
【0097】
合成例9 キノンジアジド化合物(5)の合成
合成例6のレゾルシノールの代わりに3−メチルカテコール25.0g(0.20モル)を、α−(4−ヒドロキシフェニル)スチレンの代わりにα−(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルスチレン23.6gを用いた他は合成例6と同様にしてフェノール化合物(4)12.5gを白色結晶として得た。
【0098】
乾燥窒素気流下、フェノール化合物(4)6.72g(0.02モル)と5−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド16.1g(0.06モル)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン6.1gを系内が45℃以上にならないように滴下した。滴下後40℃で2時間攪拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、ろ液を水に投入させた。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、キノンジアジド化合物(5)を得た。
【0099】
【化22】
【0100】
合成例10 キノンジアジド化合物(6)の合成
乾燥窒素気流下、TrisP−HAP(商品名、本州化学工業(株)製)15.3g(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38.3g(0.1425モル)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン14.4gを用い、合成例5と同様にしてキノンジアジド化合物(6)を得た。
【0101】
【化23】
【0102】
合成例11 キノンジアジド化合物(7)の合成
乾燥窒素気流下、BisRS−2P(商品名、本州化学工業(株)製)16.10g(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(0.1モル)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン10.12g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時間攪拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、ろ液を水に投入させた。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、キノンジアジド化合物(7)を得た。
【0103】
【化24】
【0104】
合成例12 キノンジアジド化合物(8)の合成
乾燥窒素気流下、ビスフェノールA11.4g(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26.9g(0.1モル)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン10.1gを用い、合成例5と同様にしてキノンジアジド化合物(8)を得た。
【0105】
【化25】
【0106】
合成例13 キノンジアジド化合物(9)の合成
乾燥窒素気流下、BisOC−AP(商品名、本州化学工業(株)製)15.9g(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26.9g(0.1モル)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン10.1gを用い、合成例5と同様にしてキノンジアジド化合物(9)を得た。
【0107】
【化26】
【0108】
実施例1
乾燥窒素気流下、4,4’−ジアミノフェニルエーテル5.01g(0.025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N−メチル−2−ピロリドン(NMP)50gに溶解させた。ここに合成例1で得られたヒドロキシ基含有酸無水物21.4g(0.03モル)をNMP14g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、N、N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール7.14g(0.06モル)をNMP5gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、50℃で3時間攪拌した。
【0109】
得られた溶液40gに合成例5で得られたキノンジアジド化合物(1)2gを加えて感光性ポリイミド前駆体組成物のワニスAを得た。得られたワニスを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性ポリイミド前駆体膜を作製、露光、現像し、ワニスの感度、残膜率について評価を行った。その後キュアし、5%重量減少温度を測定した。さらに前記のようにワニスAの、室温(23℃)放置0日後と、1ヶ月後の異物検査を行った。
【0110】
実施例2
乾燥窒素気流下、合成例2で得られたヒドロキシル基含有ジアミン(1)15.1g(0.025モル)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)50g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酸無水物17.5g(0.025モル)をピリジン30gとともに加えて、60℃で6時間反応させた。反応終了後、溶液を水2lに投入して、ポリマー固体の沈殿をろ過で集めた。ポリマー固体を80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。
【0111】
このようにして得たポリマーの固体10gを計り、合成例6で得られたキノンジアジド化合物(2)2g、溶解調整剤としてBis−Z(商品名、本州化学工業(株)製)0.5g、ビニルトリメトキシシラン1gとをガンマブチロラクトン30gに溶解させて感光性ポリイミド前駆体組成物のワニスBを得た。得られたワニスを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性ポリイミド前駆体膜を作製、露光、現像し、ワニスの感度、残膜率について評価を行った。その後キュアし、5%重量減少温度を測定した。さらに前記のようにワニスBの、室温(23℃)放置0日後と、1ヶ月後の異物検査を行った。
【0112】
実施例3
乾燥窒素気流下、合成例3で得られたヒドロキシル基含有ジアミン化合物(2)15.1g(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(0.0025モル)をGBL100gに溶解させた。ここに3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物16.1g(0.050モル)を室温でGBL33g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。
【0113】
得られた溶液30gに合成例7で得られたキノンジアジド化合物(3)1.6g、溶解調整剤としてTrisP−PA(商品名、本州化学工業(株)製)1gを溶解させて感光性ポリイミド前駆体組成物のワニスCを得た。得られたワニスを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性ポリイミド前駆体膜を作製、露光、現像し、ワニスの感度、残膜率について評価を行った。その後キュアし、5%重量減少温度を測定した。さらに前記のようにワニスCの、室温(23℃)放置0日後と、1ヶ月後の異物検査を行った。
【0114】
実施例4
乾燥窒素気流下、合成例4で得られたヒドロキシル基含有ジアミン化合物(3)6.08g(0.025モル)と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル4.51g(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(0.0025モル)をNMP70gに溶解させた。ヒドロキシル基含有酸無水物(1)24.99g(0.035モル)、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸2無水物4.41g(0.015モル)を室温でNMP25gとともに加え、そのまま室温で1時間、その後50℃で2時間攪拌した。ついで、グリシジルメチルエーテル17.6g(0.2モル)をNMP10gで希釈した溶液を加え、70℃で6時間攪拌した。
【0115】
このポリマー溶液40gに合成例8で得られたキノンジアジド化合物(4)2.5g、ビニルトリメトキシシラン1gとを溶解させて感光性ポリイミド前駆体組成物のワニスDを得た。得られたワニスを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性ポリイミド前駆体膜を作製、露光、現像し、ワニスの感度、残膜率について評価を行った。その後キュアし、5%重量減少温度を測定した。さらに前記のようにワニスDの、室温(23℃)放置0日後と、1ヶ月後の異物検査を行った。
【0116】
実施例5
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18.3g(0.05モル)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)50g、グリシジルメチルエーテル26.4g(0.3モル)に溶解させ、溶液の温度を−15℃まで冷却した。ここにジフェニルエーテルジカルボン酸ジクロリド7.38g(0.025モル)、イソフタル酸ジクロリド5.08g(0.025モル)をガンマブチロラクトン25gに溶解させた溶液を内部の温度が0℃を越えないように滴下した。滴下終了後、6時間−15℃で攪拌を続けた。反応終了後、溶液を水3lに投入して白色の沈殿を集めた。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。
【0117】
このようにして得られたポリマー粉体10gに合成例9で得られたキノンジアジド化合物(5)2g、溶解調整剤としてTrisP−HAP(商品名、本州化学工業(株)製)1gをNMP30gに溶解させて感光性ポリベンゾオキサゾール前駆体組成物のワニスEを得た。得られたワニスを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性ポリイミド前駆体膜を作製、露光、現像し、ワニスの感度、残膜率について評価を行った。その後キュアし、5%重量減少温度を測定した。さらに前記のようにワニスEの、室温(23℃)放置0日後と、1ヶ月後の異物検査を行った。
【0118】
比較例1
実施例2で得られたポリマーの固体10gを計り、合成例10で得られたキノンジアジド化合物(6)2g、フェノール性水酸基を有する化合物としてBisP−EZ(商品名、本州化学工業(株)製)2.0g、ビニルトリメトキシシラン1gとをGBL30gに溶解させて感光性ポリイミド前駆体組成物のワニスFを得た。得られたワニスを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性ポリイミド前駆体膜を作製、露光、現像し、ワニスの感度、残膜率について評価を行った。その後キュアし、5%重量減少温度を測定した。さらに前記のようにワニスFの、室温(23℃)放置0日後と、1ヶ月後の異物検査を行った。
【0119】
比較例2
実施例5で得られたポリマーの固体10gに合成例10で得られたキノンジアジド化合物(6)2g、ビニルトリメトキシシラン1gとをGBL30gに溶解させて感光性ポリイミド前駆体組成物のワニスGを得た。得られたワニスを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性ポリイミド前駆体膜を作製、露光、現像し、ワニスの感度、残膜率について評価を行った。その後キュアし、5%重量減少温度を測定した。さらに前記のようにワニスGの、室温(23℃)放置0日後と、1ヶ月後の異物検査を行った。
【0120】
比較例3
乾燥窒素気流下、合成例2で得られたジアミン化合物(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GBL350gに溶解させた。ここに3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物32.2g(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。得られた溶液に合成例11で得られたキノンジアジド化合物(7)20.0gをGBL10gと共に加えて感光性ポリイミド前駆体組成物のワニスHを得た。得られたワニスを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性ポリイミド前駆体膜を作製、露光、現像し、ワニスの感度、残膜率について評価を行った。その後キュアし、5%重量減少温度を測定した。さらに前記のようにワニスHの、室温(23℃)放置0日後と、1ヶ月後の異物検査を行った。
【0121】
比較例4
実施例4で得られたポリマー40gに合成例12で得られたキノンジアジド化合物(8)2.5g、フェノール性水酸基を有する化合物としてTekP−4HBPA(商品名、本州化学工業社製)2.0gを溶解させて感光性ポリイミド前駆体組成物のワニスIを得た。得られたワニスを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性ポリイミド前駆体膜を作製、露光、現像し、ワニスの感度、残膜率について評価を行った。その後キュアし、5%重量減少温度を測定した。さらに前記のようにワニスIの、室温(23℃)放置0日後と、1ヶ月後の異物検査を行った。
【0122】
比較例5
実施例1で得られたポリマー溶液40gに合成例13で得られたキノンジアジド化合物(9)2gを加えて感光性ポリイミド前駆体組成物のワニスJを得た。得られたワニスを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性ポリイミド前駆体膜を作製、露光、現像し、ワニスの感度、残膜率について評価を行った。その後キュアし、5%重量減少温度を測定した。さらに前記のようにワニスJの、室温(23℃)放置0日後と、1ヶ月後の異物検査を行った。
【0123】
用いたフェノール性化合物を下記に示した。
【0124】
【化27】
【0125】
【表1】
【0126】
【発明の効果】
本発明によれば、良好なアルカリ水溶液現像性を有し、また残膜率や感度を低下されることなく、さらに耐熱性に優れ、かつ異物の析出が少ないポジ型の感光性樹脂前駆体組成物を得ることができる。
Claims (5)
- (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)一般式(2)で表されるキノンジアジド化合物を含有することを特徴とするポジ型感光性樹脂前駆体組成物。
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