JPH0873428A - マレイミドモノマーおよびその(共)重合体と樹脂組成物 - Google Patents

マレイミドモノマーおよびその(共)重合体と樹脂組成物

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JPH0873428A
JPH0873428A JP6210929A JP21092994A JPH0873428A JP H0873428 A JPH0873428 A JP H0873428A JP 6210929 A JP6210929 A JP 6210929A JP 21092994 A JP21092994 A JP 21092994A JP H0873428 A JPH0873428 A JP H0873428A
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JP
Japan
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resin composition
maleimide monomer
polymer
group
heat
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JP6210929A
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Satoru Amo
天羽  悟
Shin Nishimura
西村  伸
Akio Takahashi
昭雄 高橋
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/55Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups

Abstract

(57)【要約】 【目的】耐熱性の優れたレリーフパターンを与える化学
増幅型の感光性樹脂組成物およびその原料を提供するこ
とを目的とする。 【構成】ヒドロキシフェニルマレイミドの水酸基を酸触
媒により脱離し、あらたに水酸基を生成する官能基で保
護したマレイミドモノマーおよびその(共)重合体を含
有する樹脂組成物。 【効果】高感度の化学増幅型の感光性樹脂組成物から耐
熱性の優れたレリーフパターンを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は種々の導体配線の絶縁材
料に関し、特に半導体リソグラフィー,プリント板のパ
ターン形成等に使用する感光性樹脂組成物に好ましく用
いられるマレイミドモノマー及びその(共)重合体と樹
脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高感度のレジストとして「表
面」,Vol.29,No.6,439ページ(1991)に
記載のポリヒドロキシスチレンの水酸基をtert−ブトキ
シカルボニル基またはテトラヒドロピラニル基で保護し
たベースポリマと感光成分として光酸発生剤であるオキ
ソニウム塩からなる化学増幅型の感光性樹脂組成物等が
知られている。これらの感光性樹脂組成物は露光後も有
機溶媒に可溶であり、加熱によっても容易に溶融する。
従ってはんだ付け等の熱処理,溶媒による洗浄が必要な
プリント板内に、レジスト層を絶縁膜として残す永久レ
ジストへの適用は困難であると考えられる。一方、Jour
nal of Applied Polymer Science,Vol. 50,10
07ページ(1993)記載の感光性樹脂組成物は、ポ
リヒドロキシフェニルマレイミドをベースポリマとし、
感光成分としてジアゾナフトキノンまたは芳香族ビスア
ジドを添加したものであり、熱分解温度,ガラス転移温
度の高い感光性樹脂組成物を与える。しかし、ジアゾナ
フトキノン系はベースポリマの架橋点がないので有機溶
媒に溶解し、芳香族ビスアジド系はビスアジドから生成
するナイトレインによってポリマ間の架橋が生じるので
有機溶媒に不溶化するものの、これらの感光性樹脂組成
物は前述の化学増幅型の感光性樹脂組成物に比べて感度
が低いことが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、酸触媒によ
り保護基が脱離し、フェノール性の水酸基を生成するマ
レイミドモノマーおよびその(共)重合体、さらにそれ
らを含有する樹脂組成物を提供するものであり、最終的
には高感度と耐熱性を合わせ持つ化学増幅系の感光性樹
脂組成物を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば以下
のとおりである。
【0005】1.下記化1で表されるマレイミドモノマ
ー。
【0006】
【化3】
【0007】(但し、R1 は酸触媒により水素と置換す
る保護基) 2.前記化1において、R1 が下記化2で表される何れ
かの置換基であるマレイミドモノマー。
【0008】
【化4】
【0009】3.前記化1で表されるマレイミドモノマ
ーの(共)重合体。
【0010】4.前記マレイミドモノマーまたは/およ
び(共)重合体を含有する樹脂組成物。
【0011】5.前記樹脂組成物において、少なくとも
ノボラック樹脂,エポキシ樹脂,ポリイミド前駆体の何
れか1つを含有する樹脂組成物。
【0012】6.前記樹脂組成物において、光酸発生剤
を含有する樹脂組成物。
【0013】
【作用】本発明は最終的には高感度な化学増幅型の感光
機構をマレイミドモノマーおよびその(共)重合体に光
酸発生剤を添加することによって付与し、耐熱性のレリ
ーフパターンを与える高感度の感光性樹脂組成物とする
ものである。化学増幅型の感光機構を達成しうるマレイ
ミドモノマーとしてはヒドロキシフェニルマレイミドの
水酸基を酸触媒によって脱離可能な官能基によって保護
することによって得られる。好ましい保護基としてはte
rt−ブトキシカルボニル基,テトラヒドロピラニル基が
挙げられる。また、これらのマレイミドモノマーの単独
重合体,共重合体も同様に好ましく用いられる。保護基
は光酸発生剤から発生したプロトンと置換し、水酸基を
生成する。これにより、マレイミドモノマーおよびその
(共)重合体は極性が変化し、アルカリ水溶液に可溶とな
り、メチルエチルケトン,酢酸エチル,ジクロロメタ
ン,クロロホルム等の有機溶剤には溶けにくくなる。本
極性変化を利用してレリーフパターンの現像が可能であ
り、生成した水酸基を架橋点として利用し、露光部分を
架橋した後に現像することもできる。本発明のマレイミ
ドモノマーを光酸発生剤とともに種々のポリマに適宜添
加して感光性樹脂組成物を得ることができる。なお、マ
レイミドモノマーの添加量はベースとなるポリマの溶解
性によって調整する必要があり、特定の値を規定するこ
とは困難であるが基板上に感光層を形成した際に層の透
明性を維持するために析出が生じない範囲で使用するこ
とが望ましく、感光特性を考慮すると、その範囲はほぼ
固形成分の10〜30重量%である。本発明のマレイミ
ドモノマーの(共)重合体とはマレイミドモノマーの構
造単位を10〜100重量%含有する重合体であり、光
開始剤を添加することによって感光性樹脂組成物とな
る。このとき更に他のベースポリマを添加し、溶解性,
耐熱性,成膜性等を調整しても良い。添加するベースポ
リマには特に制限はないが現像溶液,溶解速度等により
選択して使用する。ベースポリマの具体例としては耐熱
性を考慮するとヒドロキシスチレン重合体,ヒドロキシ
フェニルマレイミド重合体,フェノールノボラック樹
脂,ポリイミド前駆体,エポキシ樹脂等が好ましく用い
られる。該樹脂組成の耐熱性はマレイミドモノマーおよ
びその(共)重合体により与えられ、露光,現像後に熱
処理することにより、熱分解温度,ガラス転移温度Tg
の向上が図られる。特にポリイミド前駆体,エポキシ樹
脂をベースポリマに選定した系は耐熱性のみならず、耐
薬品性も優れたレリーフパターンを与える。これはポリ
イミド前駆体の場合にはパターン形成後の熱処理により
閉環して有機溶剤に不溶なポリイミドを生成するためで
あり、エポキシ樹脂の場合は露光後に熱処理することに
より、露光部分に発生したフェノール性水酸基とエポキ
シ基が反応し、架橋するためである。本発明の樹脂組成
物に添加する光酸発生剤としてはオニウム塩が好ましく
用いられ、その例としてはみどり化学(株)製,TPS−
105,MDS−105等が挙げられる。更に樹脂組成
物のアルカリ水溶液に耐する溶解性を調製することを目
的としてジアゾナフトキノンを添加しても良い。ジアゾ
ナフトキノンはアルカリ水溶液に不溶であり、光の照射
によってアルカリ水溶液に可溶なインデカルボン酸とな
る。これら酸発生剤はベースポリマの1〜30重量%の
範囲で使用することが望ましく、これ以下では十分な感
度が得られず、これ以上では光酸発生剤が析出するなど
して感光性が低下するおそれがある。
【0014】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。
【0015】実施例1 テトラヒドロピラニル化したヒドロキシフェニルマレイ
ミド誘導体を以下のように合成した。
【0016】ヒドロキシフェニルマレイミド0.2molを
酢酸エチル500mlに溶解し、3,4−ジヒドロ−2
H−ピラン1molを添加した。ついで35%塩酸を0.2
g添加し、1中夜攪拌した。反応溶液を5重量%炭酸水
素ナトリウム溶液,純水で十分洗浄し、無水硫酸マグネ
シウムで乾燥した。反応溶液をエバポエーターに移し、
溶媒を除去した後、移動層に塩化メチレン,固定層にシ
リカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーにより生成
物を分取した。テトラヒドロピラニル化したヒドロキシ
フェニルマレイミド誘導体(PMI−THP)は第2成
分として分取した黄色の溶液を室温で減圧乾燥して得
た。収率は90%であった。
【0017】IR分析 日立製作所製5040型FT−IRを用いてPMI−T
HPのIRスペクトルを観測したところヒドロキシフェ
ニルマレイミド(HPMI)に観測された水酸基の吸収
が消滅していた。図1の(a)にHPMI,図1の
(b)にPMI−THPのIRスペクトルを示す。
【0018】熱特性の観測 a)Du pont 社製910型示差走査熱量計を用いてPM
I−THPを窒素中、10℃/分で加熱し、融点,発熱
ピークを観測した。その結果、120℃付近で溶融し、
135℃付近で重合した。また、205℃にテトラヒド
ロピラニル基(THP)の脱離に伴う吸熱ピークが観測
された。
【0019】b)Du pont 社製951型熱重量減少測定
装置を用いてPMI−THPの窒素中、5℃/分で加熱
し、5%重量減少する温度を分解温度として調べた。そ
の結果、分解温度は186℃であった。
【0020】実施例2 PMI−THPの単独重合体を以下のように合成した。
【0021】重合1:アニオン重合体 窒素雰囲気下、10mmol のPMI−THPをテトラヒ
ドロフラン(THF)50mlに溶解し、撹拌しながら
0.4mmol のカリウムtert−ブトキシド (BuO
K)を添加した。反応溶液は黄色から赤色に変化した。
0℃で20時間静置した後、反応溶液を多量のメタノー
ル中に注いで共重合体を沈殿させ、瀘別して室温で減圧
乾燥した。収率は90%であった。
【0022】熱特性の観測 Du pont 社製951型熱重量減少測定装置を用いて窒素
中、5℃/分で加熱して分解温度を観測した。215℃
付近で保護基の脱離が生じた。その後、5%重量減少す
る温度を調べたところ、分解温度は320℃であった。
【0023】重合2:ラジカル重合体 10mmol のPMI−THP及び0.2mmolのアゾビス
イソブチルニトリル(AIBN)を50mlのTHFに
溶解した。反応溶液を撹拌しながら90℃のオイルバス
で2時間還流した後、反応溶液を多量のメタノール中に
注いで共重合体を沈殿させ、瀘別して室温で減圧乾燥し
た。収率は40%であった。
【0024】熱特性の観測 Du pont 社製951型熱重量減少測定装置を用いて窒素
中、5℃/分で加熱して分解温度を観測した。205℃
付近で保護基の脱離が生じた。その後、5%重量減少す
る温度を調べたところ、分解温度は365℃であった。
【0025】実施例3 樹脂成分としてPMI−THPのラジカル重合体(Poly
[PMI−THP]),同様にして合成したHPMIの
ラジカル重合体(Poly[HPMI]),ポリイミド前駆
体(日立化成製PIQ),エポキシ樹脂(油化シェル製
Ep1001)を使用し、光酸発生剤としてオニウム塩
はみどり化学(株)製MDS−105,ジアゾナフトキノ
ンは日立化成製DANQを用い、表1のように感光性樹
脂組成物を調整した。
【0026】ついでアルミキレート処理したシリコンウ
ェハー上に約1mlの感光性樹脂組成物を滴下し、10
00rpm ,20秒間の条件でスピンコートした。表2に
処理条件を示した。所定の条件で乾燥後、感光性樹脂組
成物上にマスクパターンを載せて超高圧水銀ランプで5
00mj/cm2 露光した。露光後、さらに所定の条件で
熱処理し、ついで試料1〜6は水酸化テトラメチルアン
モニウム水溶液(東京応化性NMD−3)で、試料7は
THFで現像した。試料1〜3はポジ型、試料4はネガ
型パターンを与えた。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】本発明の樹脂組成物は光酸発生剤の添加
により化学増幅型の感光性樹脂組成物となり、優れた耐
熱性のレリーフパターンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用するベースポリマの原料であるヒ
ドロキシフェニルマレイミド(HPMI)及びHPMIの
水酸基をテトラヒドロキシピランで保護したHPMI誘
導体のIRスペクトルである。
【符号の説明】
1…ヒドロキシフェニルマレイミド、2…ヒドロキシフ
ェニルマレイミド誘導体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/038 504 H01L 21/027 H05K 3/06 H

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記化1で表されるマレイミドモノマー。 【化1】 (但し、R1 は酸触媒により水素と置換する保護基)
  2. 【請求項2】前記化1において、R1 が下記化2で表さ
    れる何れかの置換基であることを特徴とする請求項1に
    記載のマレイミドモノマー。 【化2】
  3. 【請求項3】前記化1で表されるマレイミドモノマーの
    (共)重合体。
  4. 【請求項4】前記マレイミドモノマーまたは/および
    (共)重合体を含有する樹脂組成物。
  5. 【請求項5】前記樹脂組成物において、少なくともポリ
    ヒドロキシフェニルマレイミド,ポリヒドロキシスチレ
    ン,ノボラック樹脂,エポキシ樹脂,ポリイミド前駆体
    の何れか1つを含有する請求項4に記載の樹脂組成物。
  6. 【請求項6】前記樹脂組成物において、光酸発生剤を含
    有することを特徴とする請求項4または5に記載の樹脂
    組成物。
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