JP5786855B2 - ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法に関するものである。
従来、ポジ型感光性樹脂組成物は、集積回路やプリント配線基板の製造プロセスに広く利用されている。このポジ型感光性樹脂組成物としては、例えば、ポリベンゾオキサゾール樹脂やポリイミド樹脂などに感光剤のジアゾキノン化合物を組み合わせたものが使用されている(例えば、特許文献1参照)。
また、特許文献2には、保存安定性を改善する目的で、当該ポジ型感光性樹脂組成物中のパーティクル(ゴミや微粒子等の異物)を除去する技術が記載されている。除去する方法としては、テフロン(登録商標)フィルタやポリエチレンフィルタを用いて、ポジ型感光性樹脂組成物をろ過するものである(特許文献2の実施例1)。なお、同文献には、このようなポジ型感光性樹脂組成物の塗布性を向上させるために、界面活性剤を添加させてもよいことが記載されている(特許文献2の段落0032)。
特開昭56−27140号公報 特開2000−256415号公報
しかしながら、本発明者らが検討した結果、従来のろ過工程は、ポジ型感光性樹脂組成物から、ゴミや微粒子からなるパーティクルだけでなく界面活性剤も一緒に除去していることが判明した。従来のろ過工程後のポジ型感光性樹脂組成物中の界面活性剤の添加量は、所望の値より減少したものとなる。その結果、ポジ型感光性樹脂組成物の濡れ性が低下することにより、その塗膜特性が低下することがあり得た。
本発明は、以下のものを含む。
[1]
界面活性剤を含むポジ型感光性樹脂組成物をフィルタでろ過する工程を含み、
前記フィルタの一面の接触角が、ホルムアミドを用いた測定時において、30度以上80度以下であり、
前記ポジ型感光性樹脂組成物を前記フィルタでろ過する前記工程は、0.05MPa以上0.3MPa以下の窒素加圧をかけながら行われ、
前記フィルタでろ過する前記工程の前又は後に、前記ポジ型感光性樹脂組成物をポリアミド系フィルタでろ過する工程をさらに含み、
前記ポリアミド系フィルタの一面の接触角が、ホルムアミドを用いた測定時において、10度以下である、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
[2]
[1]に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記フィルタがポリエチレンフィルタである、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法
[3]
[1]または[2]に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記界面活性剤を含む前記ポジ型感光性樹脂組成物が、少なくともアルカリ可溶性樹脂、光酸発生剤、および溶剤をさらに含む、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
[4]
[1]ないし[3]のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記界面活性剤が、フッ素系界面活性剤である、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
[5]
[1]ないし[4]のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記界面活性剤が、パーフルオロアルキル基を含む、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
[6]
[1]ないし[5]のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記ホルムアミド、エチレングリコール、及び純水のいずれを用いて測定した前記フィルタの一面の接触角が、それぞれ30度以上80度以下である、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
[7]
[1]ないし[6]のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記フィルタの平均孔径は、0.05μm以上0.2μm以下である、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法
本発明によれば、塗膜特性に優れたポジ型感光性樹脂組成物の製造方法を提供することができる。
以下、本発明の概要を説明する。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法は、界面活性剤を含むポジ型感光性樹脂組成物をフィルタでろ過する工程を含む。このフィルタは、その一面の接触角が、ホルムアミドを用いた測定時において、30度以上80度以下であることにより特定される。
従来、ポジ型感光性樹脂組成物中に、ゴミや異物からなるパーティクルが存在すると、パターン形成する際にパーティクル由来の現像欠陥が発生することがあり得た。このような現像欠陥を抑制するために、従来のポジ型感光性樹脂組成物の製造プロセスでは、ろ過工程を採用し、このろ過工程によりパーティクルを除去していた。従来のろ過工程は、たとえば、テフロン(登録商標)フィルタやポリエチレンフィルタ(以下、従来のポリエチレンフィルタ等という)を用いるものである。このような従来のろ過工程では、ゴミや異物からなるパーティクルの除去を目的としていた。
しかしながら、本発明者らが検討した結果、従来のポリエチレンフィルタ等においては、第1に、ゴミや異物からなるパーティクルと同時に界面活性剤も除去されること、第2に、気泡と同時に界面活性剤も除去されることが判明した。
したがって、従来のポリエチレンフィルタ等をろ過工程に用いると、ポジ型感光性樹脂組成物中の界面活性剤が吸着される。その結果、界面活性剤の濃度が低下する。このため、ポジ型感光性樹脂組成物の表面張力が上昇し、シリコンウェハ等の被塗布体への濡れ性が低下するために、段差埋め込み性を悪化させ気泡の巻き込みが発生する。その結果、クラックなどの欠陥(塗膜特性の低下)が発生することがあり得た。
そこで、本発明者らは、さらに検討したところ、ろ過工程に用いるフィルタの臨界表面張力を適切に制御することにより、気泡起因のパーティクルを吸着しつつも、界面活性剤を吸着しないというフィルタ特性を実現できることを見出した。
上記実験事実に基づいて、本発明者らは以下の仮説を立てた。
(i)フィルタを通過する対象物は、その表面張力が、フィルタにおける臨界表面張力と近いときに、フィルタとの親和性が高くなり、フィルタに吸着されやすい傾向がある。対象物の表面張力は、素材によって異なる。素材固有の表面張力に適合した臨界表面張力を備えるフィルタにより、所望の対象物のみを除去することができる。
(ii)界面活性剤と気泡との表面張力はそれぞれ異なる。従って、フィルタの臨界表面張力を、界面活性剤の表面張力から外し、気泡の表面張力に適合するように制御すれば、界面活性剤を吸着させずに、気泡のみを吸着できる。
(iii)(ii)の特性を発現するフィルタの臨界表面張力を接触角により評価できる。
(iv)接触角を定性的に評価できる測定標準物質が存在する。
以上の(i)〜(iv)の仮説に基づいて検討したころ、フィルタの材料及び製法を適切に制御することにより、上記フィルタ特性が実現されるフィルタを見出すと共に、フィルタ特性を接触角により定性的に評価可能であることを見出した。
本発明のフィルタ特性が実現されるメカニズムの詳細は次のように推察される。フィルタを通過する対象物は、フィルタにおける臨界表面張力と近い表面張力を有すると、フィルタとの親和性が高くるので、フィルタに吸着されやすい傾向がある。フィルタの臨界表面張力が高くなるに応じて次の3つの特性を示す領域が存在する。(界面表面張力が低い)第1領域は、界面活性剤との親和性が高いが、気泡との親和性が低いことを示す。(界面表面張力のバランスがとれた)第2領域は、気泡との親和性が高いが、界面活性剤との親和性は高くないことを示す。(界面表面張力が高い)第3領域は、界面活性剤との親和性が低いが、気泡との親和性も低いことを示す。従って、第1領域の界面表面張力を備えるフィルタは、界面活性剤に対する吸着特性が高く、気泡に対する吸着特性が低い。第3領域の界面表面張力を備えるフィルタは、界面活性剤に対する吸着特性は低いが、気泡に対する吸着特性も吸着しにくい。これらに対して、第2領域の界面表面張力を備えるフィルタは、界面活性剤に対する吸着特性は低いが、気泡に対する吸着特性は高いという特性を実現できる。
このように本発明のフィルタは、臨界表面張力を適切に制御することにより、気泡起因のパーティクルを吸着しつつも、界面活性剤を吸着しないというフィルタ特性を実現できること推察される。
また、第2領域の界面表面張力を備えるフィルタは、ホルムアミドを用いたフィルタの接触角の値は30度以上80度以下の範囲内のフィルタに相当することを見出した。
フィルタの接触角は、ホルムアミドを用いた測定により特定することが好ましい。ホルムアミドは、接触角の測定に一般的に用いる測定標準物質である。また、ホルムアミド以外の測定標準物質としては、エチレングリコール及び純水が挙げられる。エチレングリコール、ホルムアミド、純水の表面張力は、47.7mN/m、58.2mN/m、72.8mN/mである。いずれの表面張力を有する液体を用いて接触角を測定しても、フィルタの接触角の値は30度以上80度以下の範囲内に収まること、また、いずれのフィルタも本発明のフィルタ特性を発揮するという結果が得られることが分かった。したがって、本発明において、フィルタの接触角を、エチレングリコール、ホルムアミド、及び純水の3つの測定標準物質により特定する事も可能であるが、これらの液体の代表として、略中間の表面張力を有するホルムアミドを用いることが好ましい。以下、表面張力が45mN/m以上75mN/m以下である液体で接触角を測定することを、エチレングリコール、ホルムアミド、純水の3点で接触角を測定するという意味で使用する。
以上により、発明者らは、フィルタの一面における臨界表面張力を表す指標として、フィルタの接触角を採用し、この接触角を30度以上80度以下と適切に制御することにより、気泡起因のパーティクルを吸着しつつも、界面活性剤を吸着しないというフィルタ特性を実現できることを見出し、本発明を完成させた。
また、本発明において、フィルタの接触角は、30度以上80度以下が好ましく、40度以上70度以下がより好ましい。このような接触角は、材料及び製法を適切に制御することにより、上記範囲内とすることができる。フィルタの接触角を下限値以上とすることにより、フィルタに界面活性剤が吸着することを抑制することができ、かつ、上限値以下とすることにより、気泡を充分に除去して、ポジ型感光性樹脂組成物の現像欠陥を低減させることができる。
次に、本発明のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法について詳述する。
まず、(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)光酸発生剤、及び(C)界面活性剤を、(D)溶剤に溶解させて、界面活性剤を有するポジ型感光性樹脂組成物を得る。この界面活性剤を有するポジ型感光性樹脂組成物をフィルタでろ過する(工程(1))。
本発明において、フィルタとしては、ポリエチレンフィルタ(F1)を用いることが好ましい。フィルタとしては、フィルタ(F1)以外にも、親水化PTFE(poly tetra fluoro ethylene)フィルタや親水化ポリプロピレン製中空糸フィルタ等が挙げられる。ポリエチレンフィルタとしては、例えば、マイクロガードDI(日本インテグリス(株)製)、マイクロガードDEV(日本インテグリス(株)製)等を用いることができる。
本発明で使用するポリエチレンフィルタ(F1)は、例えば、表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体に対する接触角が、30度以上80度以下であることが好ましい。
ポリエチレンフィルタ(F1)としては、例えばポリエチレン膜表面上にポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールジビニルエーテル、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリ−N−ビニルピロリドン、ポリシロキサン、ポリオキサゾリン、ポリスチレンなどを含有する親水液に浸漬させること、またはエキシマレーザー照射、プラズマ照射、電子線照射等のエネルギー線照射により、親水性に表面修飾を行ったものを用いることが好ましい。
ここで、表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体とポリエチレンフィルタ(F1)との接触角とは、ポリエチレンフィルタ(F1)上に、表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体を2μL滴下し、23℃にて滴下10秒後の表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体とポリエチレンフィルタ(F1)との接触角を意味する。
表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体は、エチレングリコール(47.7mN/m)、ホルムアミド(58.2mN/m)、純水(72.8mN/m)である。エチレングリコール、ホルムアミドおよび純水のいずれで測定しても、ポリエチレンフィルタ(F1)の接触角が30度以上80度以下であることが好ましい。
ポリエチレンフィルタ(F1)の形態は、特に限定されるものではなく、カートリッジタイプのフィルタを用いることが、作業性、環境への配慮の点で好ましい。
ポリエチレンフィルタ(F1)は、形状は特に限定されないが、例えば、フィルム形状とすることができる。また、ポリエチレンフィルタ(F1)は、例えば、多孔質体から構成されており、その上面から下面に亘って連続空孔が形成されているものが好ましい。
このポリエチレンフィルタ(F1)のフィルタ孔径の平均値(以下、平均孔径ともいう)は、0.05μm以上0.2μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.1μm以上0.2μm以下である。フィルタ孔径を下限値以上とすることにより、ろ過工程における生産性を向上させることができ、一方、上限値以下とすることにより、パーティクルを充分除去することが可能となる。平均孔径は、バブルポイント測定や差圧測定から算出することにより得られる。バブルポイント測定は、フィルタを液体に浸漬後に下側から空気の圧力を上げていき、最初に最大孔径の孔から気泡が発生した時の圧力(バブルポイント圧)からフィルタ孔径を算出方法である。
本発明によれば、このようなポリエチレンフィルタ(F1)を用いて、ポジ型感光性樹脂組成物をろ過することにより、界面活性剤がフィルタに吸着することを抑制しつつも、異物、泡などのパーティクルを充分に除去することができる。このため、クラック等の欠陥が少なくなり、コーティング性に優れるとともに、現像欠陥を大幅に減らすことが可能となり、歩留まりに優れたポジ型感光性樹脂組成物を実現することができる。
また、フィルタでろ過する工程(I)の前又は後に、ポジ型感光性樹脂組成物をポリアミド系フィルタ(F2)でろ過する工程(II)をさらに実施してもよい。特に、ポリアミド系フィルタ(F2)にてろ過した後に、フィルタでろ過する工程(I)を実行することが好ましい。
ろ過工程(II)で用いるポリアミド系フィルタ(F2)としては、例えば、ナイロン6またはナイロン66製のフィルタ等が挙げられる。また、表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体で測定したときの、ポリアミド系フィルタ(F2)の一面の接触角が10度以下であるものが好ましく、ホルムアミドのみを用いた測定時において、ポリアミド系フィルタの一面の接触角が、10度以下であることがより好ましい。かかるポリアミド系フィルタの接触角の上限値は、10度以下が好ましく、5度以下がより好ましく、一方、下限値は特に限定されないが0度以上が好ましい。ポリアミド系フィルタの接触角は、材料及び製法を適切に制御することにより、上記範囲内とすることができる。また、ポリアミド系フィルタの接触角を上記範囲内とすることにより、上記ポリエチレンフィルタの接触角よりも低くすることができるから、界面活性剤がポリアミド系フィルタに吸着されることがほとんど無く、かつ、パーティクルの大部分を除去できる。このため、ポリエチレンフィルタと併用することにより、単独で使用した場合と比較して、初期のパーティクル数を低減しつつも、パーティクル数の経時増加も抑制できるので、塗膜特性に優れかつ現像欠陥が抑制されるポジ型感光性樹脂組成物を実現することができる。
ここで、表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体と前記ポリアミド系フィルタ(F2)との接触角とは、このポリアミド系フィルタ(F2)上に表面張力45mN/m以上75mN/m以下にある液体を2μL滴下し、23℃にて滴下10秒後の表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体とポリアミド系フィルタ(F2)との接触角である。表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体としては、エチレングリコール(47.7mN/m)、ホルムアミド(58.2mN/m)、及び純水(72.8mN/m)の3種の測定標準物質を用いる。エチレングリコール、ホルムアミドおよび純水のいずれで測定しても、ポリアミド系フィルタ(F2)との接触角が10度以下であるものが好ましい。
ポリアミド系フィルタ(F2)のフィルタ孔径は、0.1μm以上0.2μm以下であるものが好ましい。形態は、特に限定されるものではなく、カートリッジタイプのフィルタを用いることが、作業性、環境への配慮の点で好ましい。
ポリアミド系フィルタ(F2)の一例としては、具体的には、住友スリーエムなどから販売されており、ライフアシュア、フォトシールド(住友スリーエム(株)製)、ウルチポアプリーツ(日本ポール(株)製)などが挙げられる。
以下、本発明の製造装置を用いたポジ型感光性樹脂組成物の製造方法の一例を説明する。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物の製造装置は、調合槽、フィルタ導入管、及び、収容部を備える。調合槽は、(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)光酸発生剤および(C)界面活性剤を、(D)溶剤に溶解したポジ型感光性樹脂組成物を調合する。導入管は、フィルタ、及び収容部を連結する。調合槽で調合されたポジ型感光性樹脂組成物は、導入管内を移動し、フィルタを通過して、収容部に回収される。かかるフィルタは、複数導入管内に配置されていてもよい。これらのフィルタは、同種でもよく異種でもよい。
次いで、本発明の製造装置の使用について説明する。
まず、調合槽で、(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)光酸発生剤および(C)界面活性剤を(D)溶剤に溶解しポジ型感光性樹脂組成物を得る。
次いで、調合槽に窒素加圧を行い、ポジ型感光性樹脂組成物をPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)チューブ(導入管)を介してポリエチレンフィルタ(F1)に送りろ過し、製品ボトル(収容部)に輸送する。
このとき、窒素加圧は0.05MPa以上0.3MPa以下が好ましく、更に好ましくは0.1MPa以上0.2MPa以下である。この範囲の窒素加圧とすることで、パーティクルの除去効率がよくなり、生産効率を低下させず維持できる。
なお、ポリエチレンフィルタ(F1)の前にポリアミド系フィルタ(F2)を設置し、調合槽からポジ型感光性樹脂組成物を、ポリアミド系フィルタ(F2)、及びポリエチレンフィルタ(F1)の順でろ過したものを、製品ボトルに回収することもできる。
次いで、本発明のポジ型感光性樹脂組成物について説明する。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)光酸発生剤、(C)界面活性剤、及び(D)溶剤を少なくとも有する。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂と(B)光酸発生剤を含有する。このため、(A)アルカリ可溶性樹脂のアルカリ可溶性が低下するとともに、一旦露光を行えば(B)光酸発生剤のアルカリ可溶性が増大する。これにより、ポジ型感光性樹脂組成物自体のアルカリ溶解性が増大するという効果が得られる。
また、選択的に露光を行うことにより、未露光部ではアルカリ可溶性が低下し、露光部では逆にアルカリ可溶性が増大する。このため、アルカリ現像によりポジ型のパターンを得ることができる。
ポジ型感光性樹脂組成物は、必要により、レベリング剤、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤などの添加剤が添加されていてもよい。
本発明に用いる(A)アルカリ可溶性樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えばクレゾール型ノボラック樹脂、ヒドロキシスチレン樹脂、メタクリル酸樹脂、メタクリル酸エステル樹脂などのアクリル系樹脂、水酸基、カルボキシル基などを含む環状オレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂などが挙げられる。
これらの中でもポリアミド系樹脂が好ましい。具体的にはポリベンゾオキサゾール構造およびポリイミド構造の少なくとも一方を有し、かつ主鎖または側鎖に水酸基、カルボキシル基、エーテル基またはエステル基を有する樹脂、ポリベンゾオキサゾール前駆体構造を有する樹脂、ポリイミド前駆体構造を有する樹脂、ポリアミド酸エステル構造を有する樹脂などが挙げられる。
このようなポリアミド系樹脂としては、例えば下記式(1)で示されるポリアミド系樹脂を挙げることができる。
Figure 0005786855
一般式(1)中、Xは、環状化合物基を表す。Rは、水酸基、−O−Rで、mは0〜2の整数であり、これらは、同一でも異なっていてもよい。
Yは、環状化合物基を表す。Rは、水酸基、カルボキシル基、−O−R、−COO−Rで、nは0〜4の整数であり、これらは同一であっても異なっていてもよい。ここでRは炭素数1〜15の有機基である。
但し、Rとしては水酸基がない場合は、Rの少なくとも1つはカルボキシル基であることが好ましい。また、Rとしてカルボキシル基がない場合は、Rの少なくとも1つは水酸基であることが好ましい。pは、2〜300の整数である。
ここで、環状化合物基とは、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環などの芳香族化合物、ビスフェノール類、ピロール類、フラン類などの複素環式化合物である。
一般式(1)で示されるポリアミド系樹脂としては、例えばXの構造を有するジアミン、ビス(アミノフェノール)またはジアミノフェノールなどから選ばれる化合物と、Yの構造を有するテトラカルボン酸無水物、トリメリット酸無水物、ジカルボン酸またはジカルボン酸ジクロライド、ジカルボン酸誘導体、ヒドロキシジカルボン酸、ヒドロキシジカルボン酸誘導体などから選ばれる化合物とを反応して得られる。なお、ジカルボン酸の場合には反応収率などを高めるため、1−ヒドロキシ−1,2,3−ベンゾトリアゾールなどを予め反応させた活性エステルの型のジカルボン酸誘導体を用いてもよい。
上記一般式(1)で示されるポリアミド樹脂を、例えば300〜400℃で加熱すると脱水閉環し、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、または両者の共重合体という形で耐熱性樹脂が得られる。
本発明に用いる(B)光酸発生剤としては、キノンジアジドを含む化合物であれば限定されるものではない。
具体的には、1,2−ベンゾキノンジアジドー4−スルホン酸エステル、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、1,2−ナフトキノンジアジドー5−スルホン酸エステルなどが挙げられる。
本発明に用いる(C)界面活性剤としては、界面活性剤としての機能を有するものが好ましい。
(C)界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルなどのポリオキシエチレンアリールエーテル類、ポリオキシエチレンジラウレート、ポリオキシエチレンジステアレートなどのポリオキシエチレンジアルキルエステル類などのノニオン系界面活性剤、エフトップEF301、同303、同352(新秋田化成(株)製)、メガファックF171、同F172、同F173、同F177、同F444、同F470、同F471、同F475、同F482、同F477(DIC(株)製)、フロラードFC−430、フロラードFC−431、ノベックFC4430、ノベックFC4432(住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−381、同S−382、同S−383、同S−393、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106、(AGCセイミケミカル(株)製)などの名称で市販されているフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、(メタ)アクリル酸系共重合体ポリフローNo.57、95(共栄社化学(株)製)などが挙げられる。これら界面活性剤の中でもフッ素系界面活性剤が好ましい。
フッ素系界面活性剤の中でも、特に好ましくは、パーフルオロアルキル基を含有する界面活性剤が効果的である。このように、例えば、フッ素を含有させるなどにより表面張力を下げるなど、構成原子や置換基により(C)界面活性剤の表面張力を適切に制御できる。
界面活性剤の具体例は、メガファックF171、同F173、同F444、同F470、同F471、同F475、同F482、同F477(DIC(株)製)サーフロンS−381、同S−383、同S−393(AGCセイミケミカル(株)製)、ノベックFC4430、同FC4432(住友スリーエム(株)製)などが挙げられる。
本発明に用いる(D)溶剤としては、(A)アルカリ可溶性樹脂の溶解性が良好なものを用いることができる。
例えば、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メチル−1,3−ブチレングリコールアセテート、1,3−ブチレングリコール−3−モノメチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メチル−3−メトキシプロピオネートなどが挙げられ、単独でも混合して用いても良い。
また、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、必要に応じて、レベリング剤、シランカップリング剤等の他の添加剤を含有していてもよい。
また、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、界面活性剤の含有量が、好ましくは200ppm以上1000ppm以下であり、より好ましくは250ppm以上500ppm以下である。界面活性剤の含有量を上記範囲内とすることにより、界面活性剤の効果を充分に得ることができ、塗膜特性に優れたポジ型感光性樹脂組成物が得られる。
また、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、レーザー表面検査装置を用いて測定したパーティクル数が、好ましくは0pcs以上100pcs以下であり、より好ましくは0pcs以上50pcs以下である、ポジ型感光性樹脂組成物。このパーティクル数は、ろ過後のポジ型感光性樹脂組成物を23℃にて3日間静置後に測定したものとする。パーティクル数を上記範囲内とすることにより、現像欠陥を大幅に減らすことが可能となり、歩留まりに優れたポジ型感光性樹脂組成物を実現することができる。
以下、参考形態の例を付記する。
<1>
界面活性剤を含むポジ型感光性樹脂組成物をフィルタでろ過する工程を含み、
前記フィルタの一面の接触角が、ホルムアミドを用いた測定時において、30度以上80度以下である、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
<2>
<1>に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記フィルタがポリエチレンフィルタである、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
<3>
<1>または<2>に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記フィルタでろ過する前記工程の前又は後に、前記ポジ型感光性樹脂組成物をポリアミド系フィルタでろ過する工程をさらに含む、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
<4>
<3>に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記ポリアミド系フィルタの一面の接触角が、ホルムアミドを用いた測定時において、10度以下である、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
<5>
<1>から<4>のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記界面活性剤を含む前記ポジ型感光性樹脂組成物が、少なくともアルカリ可溶性樹脂、光酸発生剤、および溶剤をさらに含む、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
<6>
<1>から<5>のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記界面活性剤が、フッ素系界面活性剤である、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
<7>
<1>から<5>のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記界面活性剤が、パーフルオロアルキル基を含む、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
<8>
<1>から<7>のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記ホルムアミド、エチレングリコール、及び純水のいずれを用いて測定した前記フィルタの一面の接触角が、それぞれ30度以上80度以下である、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
<9>
<1>から<8>のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記フィルタの平均孔径は、0.05μm以上0.2μm以下である、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
<10>
<1>から<9>のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法で得られたポジ型感光性樹脂組成物において、前記界面活性剤の含有量が、200ppm以上である、ポジ型感光性樹脂組成物。
<11>
<1>から<9>のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法で得られたポジ型感光性樹脂組成物において、レーザー表面検査装置を用いて測定したパーティクル数が100pcs以下である、ポジ型感光性樹脂組成物。
<12>
界面活性剤を含むポジ型感光性樹脂組成物の製造方法に用いるフィルタであって、前記フィルタの一面の接触角が、ホルムアミドを用いた測定時において、30度以上80度以下である、フィルタ。
以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
<フィルタ上の接触角の測定>
以下の表面張力を持つ液体を用意した。
A:エチレングリコール(47.7mN/m)
B:ホルムアミド(58.2mN/m)
C:純水(72.8mN/m)
また、フィルタとしては、フィルタ孔径0.5μm以下のフィルタを用意した。
V:ポリエチレンフィルタV(マイクロガードDI 日本インテグリス(株)製、表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体に対する接触角が、30度以上80度以下)
W:ポリエチレンフィルタW(マイクロガードDEV 日本インテグリス(株)製、表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体に対する接触角が、30度以上80度以下)
X:ナイロン66フィルタX(ライフアシュアEMC 住友スリーエム(株)製、表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体に対する接触角が、10度以下、本発明で用いるポリアミド系フィルタ(F2)である。)
Y:ポリプロピレンフィルタY(PolyPro 住友スリーエム(株)製、表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体に対する接触角が、80度を超える)
Z:ポリエチレンフィルタZ(マイクロガードUPE 日本インテグリス(株)製表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体に対する接触角が、80度を超える)
個別の液体を23℃にて2μL各フィルタ上に滴下し、表面張力測定器 DropMaster 500(協和界面科学(株)製)を用いて10秒後の液体の接触角を測定した。
測定結果を表1に示した。
ポリエチレンフィルタV、およびポリエチレンフィルタWは、表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体に対する接触角が、30度以上80度以下であり、濡れ性が良好であった。
ナイロン66フィルタXは、濡れ性が良すぎるため、接触角が10度以下であった。
ポリエチレンフィルタZ、およびポリプロピレンフィルタYは、表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体(エチレングリコール、ホルムアミド、純水)に対する接触角が、80度を超え、濡れ性が低いものであった。
Figure 0005786855
ポジ型感光性樹脂組成物を用いたろ過結果を実施例2〜7と比較例1、2にて示した。
[実施例2]
<(A)アルカリ可溶性樹脂の合成>
ジフェニルエーテル−4,4'−ジカルボン酸1モルと1−ヒドロキシベンゾトリアゾール2モルとを反応させて得られたジカルボン酸誘導体467.9重量部(0.95モル)とヘキサフルオロ−2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン366.4重量部(1モル)とを温度計、攪拌機、原料投入口、乾燥窒素ガス導入管を備えた4つ口のセパラブルフラスコに入れ、N−メチル−2−ピロリドン3000重量部を加えて溶解させた。その後オイルバスを用いて75℃にて12時間反応させた。
次に、反応混合物をろ過した後、反応混合物を水/イソプロピルアルコール=3/1の溶液に投入、沈殿物を濾集し水で充分洗浄した後、真空下で乾燥し、一般式(A−1)の繰り返し単位をもつ(A)アルカリ可溶性樹脂であるポリアミド樹脂(300〜400℃で加熱すると脱水閉環し、ポリベンゾオキサゾールとなる樹脂)を得た。
<ポジ型感光性樹脂組成物の作製>
下記式(A−1)の繰り返し構造を有するポリアミド樹脂100重量部、下記式(B−1)の構造を有する光酸発生剤25重量部、パーフルオロアルキル基含有の界面活性剤F482(DIC(株)製)0.08重量部をγーブチロラクトン150重量部に溶解し、ポジ型感光性樹脂組成物Aを得た。
Figure 0005786855
(繰り返し数は、2〜300の整数。)
Figure 0005786855
このポジ型感光性樹脂組成物Aを、表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体に対する接触角が30度以上80度以下で、フィルタ孔径0.1μmあるポリエチレンフィルタV(F1)(マイクロガードDI 日本インテグリス(株)製)を用いて、0.15MPaの窒素加圧をかけながらろ過工程(I)を行った。
得られたポジ型感光性樹脂組成物のろ液をスピンコーターにてウエハ(表面に段差のないもの)に塗布した後、ホットプレートにて120℃で4分乾燥し、膜厚約7μmの塗膜Aを得た。
また、ウエハ表面に幅10μm、高さ150μmの段差のあるウエハについても同じくスピンコーターにて作製したポジ型感光性樹脂組成物のろ液を塗布した後、ホットプレートにて4分乾燥し膜厚7μmの塗膜Bを得た。
<特性評価>
[表面張力]
ポジ型感光性樹脂組成物について、ろ過工程前後のポジ型感光性樹脂組成物の表面張力を表面張力測定器 DropMaster500(協和界面科学(株)製)を用いて測定した結果、ろ過工程前後の差は1%以内であった。
[界面活性剤量]
また、F−NMR測定にてろ過工程前後でのポジ型感光性樹脂組成物中の界面活性剤量を測定したところ、その差も1%以内であった。F−NMR測定とは、BRUKER社製 AVANCE500型を用いて19Fを解析して求める手法である。ポジ型感光性樹脂組成物0.5gを精秤後、重水素化アセトン1mlを加え、完全に溶解させ測定用試料とした。次に測定用試料をF−NMRの試料管に移し、液量を高さ6cmとした。模擬液(200ppm)のF−NMR測定を行い、−125〜−121ppmのシグナル群の積分値を正規化し、一点検量法により製品中に含まれる界面活性剤成分の定量を行った。
[パーティクル数Aおよび、パーティクル数B]
上記作製した塗膜Aについて、レーザー表面検査装置LS−5000(日立電子エンジニアリング(株)製)を用いて粒径が0.3μm以上の異物と観測されるパーティクル数Aを計測した結果50pcs未満であり、同じくレーザー表面検査装置にて泡と観測されるパーティクル数Bは30pcs未満であった。
ここで、異物と観測されるパーティクル数Aとは、ポジ型感光性樹脂組成物の状態で23℃にて3日間静置後に測定したパーティクル数とした。泡と観測されるパーティクル数Bとは、ポジ型感光性樹脂組成物の状態で1日静置したあとで測定したパーティクル数と3日静置したあとで測定したパーティクル数の差で表した。
上記作製した塗膜Bについて、表面観察を行ったところ、段差への泡の巻き込みはなく、塗布性は良好であった。
[実施例3]
実施例2のろ過工程(I)で用いた表面張力が45mN/m以上75mN/m以下の液体に対する接触角が、30度以上80度以下であるポリエチレンフィルタV(F1)(マイクロガードDI 日本インテグリス(株)製)の前に孔径0.2μmのポリアミド系フィルタ(F2)としてナイロン66フィルタX(ライフアシュアEMC、住友スリーエム(株)製)を連結して0.15MPaの窒素加圧をかけながらろ過工程(II)を行い、その他は実施例2と同様の評価を行った。
評価結果については、ポジ型感光性樹脂組成物のろ過工程[(II)+(I)]前後での表面張力差は1%以内であり、F−NMRによるろ過工程[(II)+(I)]前後での界面活性剤量差も1%以内であった。
得られた感光性樹脂組成物のろ液をスピンコーターにてウエハ(表面に段差のないもの)に塗布した後、ホットプレートにて120℃で4分乾燥し、膜厚約7μmの塗膜Aを得た。
得られた塗膜Aについて、レーザー表面検査装置にて粒径が0.3μm以上のパーティクル数Aを計測した結果30pcs未満であり、同じくレーザー表面検査装置にて泡と観測されるパーティクル数Bも30pcs未満であった。
さらに、表面に幅10μm、高さ150μmの段差のあるウエハに、塗膜Aと同様に塗膜Bを作製した。作製した塗膜Bについて、表面観察を行ったところ、段差への泡の巻き込みはなく、塗布性は良好であった。
[実施例4]
実施例2で用いた界面活性剤F482(DIC(株)製)の代わりにパーフルオロアルキルアルキル基含有の界面活性剤F477(DIC(株)製)を用い、その他は実施例2と同様にポジ型感光性樹脂組成物B、塗膜A、塗膜Bを作製し、同様に評価した。
評価結果については、F−NMR測定にてろ過工程前後でのポジ型感光性樹脂組成物中の界面活性剤量を測定したところ、その差は1%以内であった。
塗膜Aについて、レーザー表面検査装置を用いて粒径が0.3μm以上のパーティクル数Aを計測した結果50pcs未満であり、同じくレーザー表面検査装置にて泡と観測されるパーティクル数Bは30pcs未満であった。
塗膜Bについて表面観察を行ったところ、段差への泡の巻き込みはなく、塗布性は良好であった。
[実施例5]
<(A)アルカリ可溶性樹脂の合成>
500mLの丸底フラスコに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30.0g(0.082mol)とアセトン400mlを仕込み、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が溶解するまで攪拌した。そこに、アセトン100mLに溶解したパラ−ニトロベンゾイルクロリド12.4g(0.18mol)を温度が20℃未満になるよう冷却しながら30分かけて滴下し、混合物を得た。滴下後、混合物の温度を40℃に加熱し2時間撹拌をし、そこに炭酸カリウム30.0g(0.218mol)を徐々に添加して更に2時間撹拌した。加熱をやめて、混合物を更に室温にて18時間撹拌した。その後、混合物を激しく撹拌しながら水酸化ナトリウム水溶液を徐々に添加し、添加後55℃に加温して更に30分間撹拌した。撹拌終了後、室温まで冷却し、37重量%の塩酸水溶液と水500mlを加え、pHが6.0〜7.0の範囲になるよう調整した。得られた析出物をろ別し、水で洗浄後60〜70℃にて乾燥を行い、ビス−N,N'−(パラ−ニトロベンゾイル)ヘキサフルオロ−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンの固体を得た。得られた固体51.0gにアセトン316gとメタノール158gを加え50℃に加熱し完全に溶解させた。そこに300mLの50℃の純水を30分かけて加え、65℃まで加熱した。その後室温までゆっくり冷却して析出した結晶を濾過し、結晶を70℃にて乾燥を行うことで精製し、ビス−N,N'−(パラ−ニトロベンゾイル)ヘキサフルオロ−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンを得た。
得られたビス−N,N'−(パラ−ニトロベンゾイル)ヘキサフルオロ−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン20gを1Lのフラスコに入れ5%パラジウム−炭素1.0gと酢酸エチル180.4gを加え懸濁状態とした。そこに水素ガスをパージし、50〜55℃に加熱しながら35分間振盪させ還元反応を行った。反応終了後35℃まで冷却し、懸濁液に窒素をパージした。ろ別により触媒を取り除いた後、ろ液をエバポレーターにかけ、溶媒を蒸発させた。得られた生成物を90℃にて乾燥して、ビス−N,N'−(パラ−アミノベンゾイル)ヘキサフルオロ−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンを得た。
300mLのフラスコにビス−N,N'−(パラ−アミノベンゾイル)ヘキサフルオロ−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン14.27重量部(0.024mol)とγ−ブチロラクトン40重量部を加え、撹拌しながら15℃まで冷却した。そこに4,4'−オキシジフタル酸無水物6.86重量部(0.022mol)とγ−ブチロラクトン12.0重量部を加え20℃にて1.5時間撹拌した。その後50℃まで加温し3時間撹拌後、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール5.27g(0.044mol)とγ−ブチロラクトン10.0gを加え50℃にて更に1時間撹拌した。反応終了後室温まで冷却し、一般式(A−2)の繰り返し単位をもつ(A)アルカリ可溶性樹脂であるポリアミド樹脂(300〜400℃で加熱すると脱水閉環し、ポリイミドベンゾオキサゾールとなる樹脂)を得た。
下記式(A−2)の繰り返し構造を有するポリアミド樹脂100重量部に(B−1)の構造を有する光酸発生剤25重量部、パーフルオロアルキル基含有の界面活性剤F482(DIC(株)製)0.08重量部をγーブチロラクトン150重量部に溶解し、ポジ型感光性樹脂組成物Cを得た。
実施例2で用いたポジ型感光性樹脂組成物Aの代わりに、ポジ型感光性樹脂組成物Cを用い、その他は実施例2と同様に塗膜A、塗膜Bを作製し、同様に評価した。
評価結果については、F−NMR測定にてろ過工程前後でのポジ型感光性樹脂組成物中の界面活性剤量を測定したところ、その差は1%以内であった。
塗膜Aについて、レーザー表面検査装置を用いて粒径が0.3μm以上のパーティクル数Aを計測した結果50pcs未満であり、同じくレーザー表面検査装置にて泡と観測されるパーティクル数Bは30pcs未満であった。
塗膜Bについて表面観察を行ったところ、段差への泡の巻き込みはなく、塗布性は良好であった。
Figure 0005786855
(繰り返し数は、2〜300の整数。)
[実施例6]
実施例2について、0.3MPaの窒素加圧をかけながらろ過工程(I)を行い、その他は実施例2と同様にポジ型感光性樹脂組成物、塗膜A、塗膜Bを作製し、同様の評価を行った。
評価結果については、ポジ型感光性樹脂組成物のろ過工程前後での表面張力差は1%以内であり、F−NMRによるろ過前後での界面活性剤量差も1%以内であったが、観測されるパーティクル数Aおよびパーティクル数Bも良好であった。
塗膜Bについて表面観察を行ったところ、段差への泡の巻き込みはなく、塗布性は良好であった。
[実施例7]
実施例2について、0.05MPaの窒素加圧をかけながらろ過工程(I)を行い、その他は実施例2と同様にポジ型感光性樹脂組成物、塗膜A、塗膜Bを作製し、同様の評価を行った。
評価結果については、ポジ型感光性樹脂組成物のろ過工程前後での表面張力差は1%以内であり、F−NMRによるろ過前後での界面活性剤量差も1%以内であったが、観測されるパーティクル数Aおよびパーティクル数Bも良好であった。
塗膜Bについて表面観察を行ったところ、段差への泡の巻き込みはなく、塗布性は良好であった。
[比較例1]
実施例2で用いたポリエチレンフィルタV(F1)(マイクロガードDI 日本インテグリス(株)製)の代わりに孔径0.2μmの接触角が、80度を超えるポリエチレンフィルタZ(マイクロガードUPE、日本インテグリス(株)製)を用いてろ過工程を行い、その他は実施例2と同様にポジ型感光性樹脂組成物、塗膜A、塗膜Bを作製し、同様の評価を行った。
評価結果については、ポジ型感光性樹脂組成物のろ過工程前後での表面張力差は6.1%増加し、F−NMRによるろ過前後での界面活性剤量差も43%減少した。
塗膜Bについて表面観察を行ったところ、濡れ性不足のために段差中に泡を巻き込み、泡が原因となるクラックが多数発生した。
[比較例2]
実施例2で用いたポリエチレンフィルタV(F1)(マイクロガードDI 日本インテグリス(株)製)の代わりに孔径0.2μmのナイロン66フィルタX(製品名:ライフアシュアEMC、住友スリーエム(株)製)を用いてろ過工程を行い、その他は実施例2と同様にポジ型感光性樹脂組成物、塗膜A、塗膜Bを作製し、同様の評価を行った。
評価結果については、ポジ型感光性樹脂組成物のろ過工程前後での表面張力差は1%以内であり、F−NMRによるろ過前後での界面活性剤量差も1%以内であったが、泡と観測されるパーティクル数Bが1000以上であった。
塗膜Bについて表面観察を行ったところ、段差への泡の巻き込みはなく、塗布性は良好であった。
Figure 0005786855
Figure 0005786855
この出願は、平成22年3月31日に出願された日本特許出願特願2010−082589を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (7)

  1. 界面活性剤を含むポジ型感光性樹脂組成物をフィルタでろ過する工程を含み、
    前記フィルタの一面の接触角が、ホルムアミドを用いた測定時において、30度以上80度以下であり、
    前記ポジ型感光性樹脂組成物を前記フィルタでろ過する前記工程は、0.05MPa以上0.3MPa以下の窒素加圧をかけながら行われ、
    前記フィルタでろ過する前記工程の前又は後に、前記ポジ型感光性樹脂組成物をポリアミド系フィルタでろ過する工程をさらに含み、
    前記ポリアミド系フィルタの一面の接触角が、ホルムアミドを用いた測定時において、10度以下である、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
  2. 請求項1に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
    前記フィルタがポリエチレンフィルタである、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
  3. 請求項1または2に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
    前記界面活性剤を含む前記ポジ型感光性樹脂組成物が、少なくともアルカリ可溶性樹脂、光酸発生剤、および溶剤を含む、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
  4. 請求項1ないし3のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
    前記界面活性剤が、フッ素系界面活性剤である、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
  5. 請求項1ないし4のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
    前記界面活性剤が、パーフルオロアルキル基を含む、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
  6. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
    前記ホルムアミド、エチレングリコール、及び純水のいずれを用いて測定した前記フィルタの一面の接触角が、それぞれ30度以上80度以下である、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
  7. 請求項1ないし6のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法であって、
    前記フィルタの平均孔径は、0.05μm以上0.2μm以下である、ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法。
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