WO1996024621A1 - Polymere für strahlungsempfindliche lacke - Google Patents

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WO1996024621A1
WO1996024621A1 PCT/DE1996/000098 DE9600098W WO9624621A1 WO 1996024621 A1 WO1996024621 A1 WO 1996024621A1 DE 9600098 W DE9600098 W DE 9600098W WO 9624621 A1 WO9624621 A1 WO 9624621A1
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polymer
water
reaction
groups
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PCT/DE1996/000098
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Michael Sebald
Hellmut Ahne
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/022—Quinonediazides
    • G03F7/023—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders
    • G03F7/0233—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders characterised by the polymeric binders or the macromolecular additives other than the macromolecular quinonediazides
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    • C08F2810/50—Chemical modification of a polymer wherein the polymer is a copolymer and the modification is taking place only on one or more of the monomers present in minority

Definitions

  • the invention relates to a method for producing alkali-soluble polymers for radiation-sensitive paints.
  • aqueous-alkaline developable photoresists i.e. radiation-sensitive paints used.
  • These coatings consist essentially of an alkali-soluble base polymer and a photoactive component.
  • a high-resolution coating composition with a base polymer which has anhydride functions as developable and thus solution-mediating groups, in particular cyclic anhydride functions (EP 0 388 484 A1).
  • the known coating composition contains in particular base polymers which are derived from 1 to 100 mol% of monomers bearing anhydride functions.
  • a base polymer is composed, for example, of 10 to 55 mol% of maleic anhydride monomers. If a copolymer of a monomer bearing anhydride functions and further monomers is used as the base polymer, these monomers can be selected in such a way that an increased etching resistance of the radiation-sensitive lacquer against plasma etching processes is achieved.
  • Such monomers are, in particular, organosilicon compounds which increase the resistance to etching against an oxygen-containing plasma.
  • Lacquer films which contain base polymers of the type mentioned are hydrophobic and are therefore not or only slightly hydrolyzed by customary, commercially available aqueous alkaline developers, even after exposure, ie the lacquer shows no or at the exposed points in these media very little solubility. Therefore, additional measures are required to develop the known paints.
  • the object of the invention is to adjust the alkali solubility of base polymers containing anhydride groups - and thus also the sensitivity of radiation-sensitive lacquers which can be developed in an alkaline manner based on such polymers - precisely and reproducibly, i.e. specify a process for the preparation of polymers with defined alkali solubility.
  • an anhydride-containing base polymer - for the production of carboxyl groups - in a suitable solvent - either at elevated temperature with a molar excess of water or an alcohol or in the presence of 0.5 to 100 Mol%, based on the anhydride groups, of an acidic or basic catalyst is reacted with an equimolar amount - or with an equimolar amount of ammonia or a primary or secondary amine, in each case based on the desired content of carboxyl groups.
  • the alkali solubility of base polymers containing anhydride groups is adjusted precisely and reproducibly by partial hydrolysis or alcoholysis or by partial aminolysis of the anhydride groups. This has the advantage that some of the anhydride groups remain intact, which, for example, causes a reaction of the
  • the polymers are generally prepared in such a way that after the polymerization of an anhydride group-containing compound.
  • Monomers for example maleic anhydride, optionally with a comonomer, such as allyltrimethylsilane or maleimide, the following reaction partner is alternatively added to the reaction solution, in each case based on the desired proportion of carboxyl functions:
  • reaction A A molar excess of water or an alcohol; the solution is then heated to boiling (reaction A).
  • reaction A the reaction of the anhydride groups with the water or alcohol does not take place spontaneously and immediately, i.e. the hydrolysis or alcoholysis of the anhydride groups bound to the polymer (to carboxyl groups or carboxyl groups and ester groups) - and thus the increase in alkali solubility - occurs with a time delay, namely by about 10 to 30 hours.
  • reaction B An equimolar amount of water or an alcohol and a catalyst; the solution is then heated to boiling (reaction B).
  • the anhydride groups are reacted with the water or the alcohol.
  • reaction C An equimolar proportion of ammonia or a primary or secondary amine (reaction C).
  • the anhydride groups are reacted with the ammonia or the amine.
  • reaction A it is advantageous that the alkali solubility of the polymer, depending on the reaction time, can be precisely monitored over a relatively long period of time by appropriate reaction control.
  • the reaction control is advantageously carried out by determining the layer removal rate of polymer films in an alkaline developer. After the desired value for the alkali solubility has been reached, the polymer is precipitated from the reaction solution under dry conditions and dried.
  • reaction B and C it is advantageous that the hydrolysis or alcoholysis or the aminolysis of the anhydride groups bonded to the polymer (to carboxyl groups or carboxyl groups and ester groups or to carboxyl groups and amide groups) - and thus the increase in Alkali solubility - done quickly and quantitatively.
  • the polymer is removed from the reaction solution under dry conditions. falls and dried.
  • the catalyst is also separated off.
  • the base polymer is subjected to hydrolysis or alcoholysis, a primary alcohol being preferably used for alcoholysis, in particular methanol, ethanol and 1-propanol (propyl alcohol).
  • alcoholysis can also be carried out with a secondary alcohol, such as 2-propanol (isopropyl alcohol).
  • the reaction takes place at elevated temperature, generally at the boiling point. This means that the reaction - depending on the solvent used - is carried out at a temperature of about 60 to 130 ° C.
  • An ester, in particular ethyl acetate preferably serves as the solvent;
  • (1-methoxy-2-propyl) acetate can also be used, for example.
  • Other possible solvents are ethers and ketones.
  • reaction B the hydrolysis or alcoholysis takes place in the presence of an acidic or basic catalyst.
  • Carboxylic acids such as formic acid, acetic acid and trifluoroacetic acid, sulfonic acids such as trifluoromethanesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid, inorganic acids such as hydrogen chloride and sulfuric acid, and Lewis acids such as boron trifluoride and aluminum trichloride are preferably used as the acid catalyst.
  • Basic catalysts are preferably tertiary amines, such as triethylamine, pyridine and 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane.
  • the solvent can also be a carboxylic acid. This is preferably done with acetic acid, i.e. Glacial acetic acid.
  • the base polymer is subjected to aminolysis with ammonia or a primary or secondary amine.
  • Propylamine (n- or isopropyla in), butylamine (n- or isobutylamine) and benzylamine are preferably used as the primary amine, and diethylamine and dipropylamine are preferred as the secondary amine.
  • the reaction generally takes place at room temperature, but it can also take place at elevated temperature. find, especially in the boiling point. This means that the reaction - depending on the solvent used - is carried out at a temperature of about 60 to 130 ° C.
  • An ester, in particular ethyl acetate preferably serves as the solvent;
  • (1-methoxy-2-propyl) acetate can also be used, for example.
  • Other possible solvents are ethers and ketones.
  • a basic polymer containing anhydride groups is prepared by radical polymerization of 30 mol% maleic anhydride, 20 mol% maleimide and 50 mol% allyl trimethyl silane.
  • a solution of this polymer in ethyl acetate is mixed with 100 mol% of methanol (based on the molar proportion of anhydride groups in the polymer), then it is heated to boiling; the reaction takes place between the anhydride groups and the methanol.
  • the increase in the alkali solubility of the polymer caused by the alcoholysis with methanol is monitored by an hourly control of the rate of removal of a polymer film in a tetramethylammonium hydroxide developer. This shows the following: During the first 16 hours, the value for the layer removal rate per hour increases constantly by 0.06 nm / s, then this value suddenly increases to 1.6 nm / s. After a reaction time of 22.3 h, a layer removal rate of approximately 11 nm / s is determined. The polymer is then precipitated with petroleum ether in the absence of air and dried in a vacuum drying cabinet at 100 ° C. for 7 days.
  • a value of 11 nm / s is determined on a film produced from the polymer by measuring the layer removal.
  • the polymer is mixed in (1-methoxy-2-propyl) acetate (as solvent) with the diester of naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid with bisphenol A as photoactive component (30% by mass in the solid), and with this solution an Si wafer is coated using the spin-coat process.
  • a coating layer with a thickness of 0.27 ⁇ m is obtained.
  • Treatment with a 0.75% bisaminopropyl-oligodimethylsiloxane solution in an isopropyl alcohol / water mixture (5: 1) shows the ability of the photoresist structures formed to silylate.
  • a basic polymer containing anhydride groups is prepared by radical polymerization of 30 mol% maleic anhydride, 20 mol% maleimide and 50 mol% allyl trimethyl silane.
  • a solution of this polymer in ethyl acetate is mixed with a mixture of 10 mol% of methanol and 30 mol% of glacial acetic acid (based on the molar proportion of anhydride groups in the polymer), then the mixture is heated to boiling; the reaction takes place between the anhydride groups and the methanol.
  • the increase in the alkali solubility of the polymer caused by the alcoholysis with methanol is monitored by an hourly control of the rate of removal of a polymer film in a tetramethylammonium hydroxide developer. It shows that a constant value for the layer removal rate of 20 nm / s is established after about 8 hours, which is an indication of a quantitative conversion.
  • the polymer is then precipitated with petroleum ether in the absence of air and dried in a vacuum drying cabinet at 100 ° C. for 7 days. A value of 20 nm / s is determined on a film produced from the polymer by measuring the layer removal.
  • the polymer is mixed in (1-methoxy-2-propyl) acetate (as solvent) with the diester of naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid with bisphenol A as photoactive component (30% by mass in the solid), and with this solution an Si wafer is coated using the spin-coat process.
  • a coating layer with a thickness of 0.27 ⁇ m is obtained.
  • Treatment with a 0.75% bisaminopropyl-oligodimethylsiloxane solution in an isopropyl alcohol / water mixture (5: 1) shows the silylability of the photoresist structures formed.
  • a basic polymer containing anhydride groups is prepared by radical polymerization of 30 mol% maleic anhydride, 20 mol% maleimide and 50 mol% allyl trimethyl silane.
  • a solution of this polymer in ethyl acetate is mixed with a 20% solution of 5 mol% n-propylamine (based on the molar proportion of anhydride groups in the polymer) in ethyl acetate; the reaction takes place between the anhydride groups and the amine.
  • the increase in the alkali solubility of the polymer caused by the aminolysis with propylamine is followed by an hourly control of the rate of removal of a polymer film in a tetramethylammonium hydroxide developer. It shows that a constant value for the layer removal rate of 17 nm / s is established after about 1 hour, which is an indication of a quantitative conversion.
  • the polymer is then precipitated with petroleum ether in the absence of air and dried for 7 days at 100 ° C. in a vacuum drying cabinet. A value of 17 nm / s is determined on a film produced from the polymer by measuring the layer removal.
  • the polymer is mixed in (1-methoxy-2-propyl) acetate (as solvent) with the diester of naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid with bisphenol A as photoactive component (30% by mass in the solid), and with this solution an Si wafer is coated using the spin-coat process.
  • a coating layer with a thickness of 0.27 ⁇ m is obtained.
  • Treatment with a 0.75% bisaminopropyl-oligodimethylsiloxane solution in an isopropyl alcohol / water mixture (5: 1) shows the ability of the photoresist structures formed to silylate.

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Abstract

Zur Herstellung von alkalilöslichen Polymeren für strahlungsempfindliche Lacke wird ein anhydridgruppenhaltiges Basispolymer - zur Erzeugung von Carboxylgruppen - in einem geeigneten Lösemittel in folgender Weise umgesetzt: (A) Mit Wasser oder einem Alkohol bei erhöhter Temperatur; dabei wird ein molarer Überschuß an Wasser bzw. Alkohol in bezug auf den gewünschten Gehalt an Carboxylgruppen eingesetzt. (B) Mit Wasser oder einem Alkohol bei erhöhter Temperatur in Gegenwart von 0,5 bis 100 Mol-%, bezogen auf die Anhydridgruppen, eines sauren oder basischen Katalysators; dabei wird eine äquimolare Menge an Wasser bzw. Alkohol in bezug auf den gewünschten Gehalt an Carboxylgruppen eingesetzt. (C) Mit Ammoniak oder einem primären oder sekundären Amin; dabei wird eine äquimolare Menge an Ammoniak bzw. primärem oder sekundärem Amin in bezug auf den gewünschten Gehalt an Carboxylgruppen eingesetzt.

Description

Beschreibung
Polymere für strahlungsempfindliche Lacke
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von alkalilöslichen Polymeren für strahlungsempfindliche Lacke.
Zur photolithographischen Strukturerzeugung bzw. zur Struk¬ turübertragung von einer Vorlage (Maske) auf ein Substrat, beispielsweise auf einen Wafer, werden üblicherweise positiv arbeitende, wäßrig-alkalisch entwickelbare Photoresists, d.h. strahlungsempfindliche Lacke, verwendet. Diese Lacke bestehen im wesentlichen aus einem alkalilöslichen Basispolymer und einer photoaktiven Komponente. Zur Strukturerzeugung im Sub- mikron-Bereich ist eine hochauflösende Lackzusammensetzung mit einem Basispolymer bekannt, das als entwickelbare und so¬ mit lösungsvermittelnde Gruppen Anhydridfunktionen aufweist, insbesondere cyclische Anhydridfunktionen (EP 0 388 484 AI) .
Die bekannte Lackzusainmensetzung enthält insbesondere Basis¬ polymere, die zu 1 bis 100 Mol-% von Anhydridfunktionen tra¬ genden Monomeren abgeleitet sind. Ein derartiges Basispolymer ist beispielsweise zu 10 bis 55 Mol-% aus Maleinsäure¬ anhydrid-Monomeren aufgebaut. Wird als Basispolymer ein Co- polymer aus einem Anhydridfunktionen tragenden Monomer und weiteren Monomeren verwendet, so können diese Monomeren so ausgewählt sein, daß eine erhöhte Ätzresistenz des strah¬ lungsempfindlichen Lackes gegen Plasmaätzverfahren erreicht wird. Derartige Monomere sind insbesondere siliciumorganische Verbindungen, welche die Ätzresistenz gegen ein sauerstoff- haltiges Plasma erhöhen.
Lackfilme, die Basispolymere der genannten Art enthalten, sind hydrophob und werden somit durch übliche, kommerziell erhältliche wäßrig-alkalische Entwickler - auch nach der Be¬ lichtung - nicht oder nur wenig hydrolysiert, d.h. der Lack zeigt an den belichteten Stellen in diesen Medien keine oder nur eine sehr geringe Löslichkeit. Deshalb sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um die bekannten Lacke zu entwickeln.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Alkalilöslichkeit von anhydridgruppenhaltigen Basispolymeren - und damit auch die Empfindlichkeit von auf derartigen Polymeren basierenden alkalisch entwickelbaren strahlungsempfindlichen Lacken - ge¬ nau und reproduzierbar einzustellen, d.h. ein Verfahren zur Herstellung von Polymeren mit definierter Alkalilöslichkeit anzugeben.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein anhydrid- gruppenhaltiges Basispolymer - zur Erzeugung von Carboxyl¬ gruppen - in einem geeigneten Lösemittel - entweder bei erhöhter Temperatur mit einem molaren Über¬ schuß an Wasser oder einem Alkohol bzw. in Gegenwart von 0,5 bis 100 Mol-%, bezogen auf die Anhydridgruppen, eines sauren oder basischen Katalysators mit einer äquimolaren Menge - oder mit einer äquimolaren Menge an Ammoniak oder einem primären oder sekundären Amin zur Reaktion gebracht wird, jeweils bezogen auf den ge¬ wünschten Gehalt an Carboxylgruppen.
Beim Verfahren nach der Erfindung wird die Alkalilöslichkeit von anhydridgruppenhaltigen Basispolymeren durch partielle Hydrolyse bzw. Alkoholyse oder durch partielle Aminolyse der Anhydridgruppen genau und reproduzierbar eingestellt. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß ein Teil der Anhydridgruppen intakt bleibt, wodurch beispielsweise eine Reaktion der
Polymeren mit aminofunktionellen siliciu haltigen Agenzien möglich ist.
Die Polymeren werden im allgemeinen in der Weise hergestellt, daß nach der Polymerisation eines anhydridgruppenhaltigen
Monomers, beispielsweise Maleinsäureanhydrid, gegebenenfalls mit einem Comonomer, wie Allyltrimethylsilan oder Maleinimid, der Reaktionslösung alternativ folgender Reaktionspartner zugegeben wird, jeweils bezogen auf den gewünschten Anteil an Carbox lfunktionen:
- Ein molarer Oberschuß an Wasser oder einem Alkohol; die Lösung wird dann zum Sieden erhitzt (Reaktion A) . Über¬ raschenderweise erfolgt dabei die Umsetzung der Anhydrid¬ gruppen mit dem Wasser bzw. dem Alkohol nicht spontan und unmittelbar, d.h. die Hydrolyse bzw. Alkoholyse der an das Polymer gebundenen Anhydridgruppen (zu Carboxylgruppen bzw. Carboxylgruppen und Estergruppen) - und damit die Erhöhung der Alkalilöslichkeit - tritt zeitverzögert ein, und zwar um etwa 10 bis 30 h.
- Ein äquimolarer Anteil an Wasser oder einem Alkohol sowie ein Katalysator; die Lösung wird dann zum Sieden erhitzt (Reaktion B) . Dabei erfolgt eine Umsetzung der Anhydrid¬ gruppen mit dem Wasser bzw. dem Alkohol.
- Ein äquimolarer Anteil an Ammoniak oder einem primären oder sekundären Amin (Reaktion C) . Dabei erfolgt eine Umsetzung der Anhydridgruppen mit dem Ammoniak bzw. dem Amin.
Bei der Reaktion A ist von Vorteil, daß die Alkalilöslichkeit des Polymers in Abhängigkeit von der Reaktionsdauer - durch eine entsprechende Reaktionskontrolle - in einem verhältnis¬ mäßig großen Zeitraum genau verfolgt werden kann. Die Reak- tionskontrolle erfolgt dabei vorteilhaft durch Bestimmung der Schichtabtragsrate von Polymerfilmen in einem alkalischen Entwickler. Nach dem Erreichen des gewünschten Wertes für die Alkalilöslichkeit wird das Polymer unter trockenen Bedingun¬ gen aus der Reaktionslösung ausgefällt und getrocknet.
Bei den Reaktionen B und C ist von Vorteil, daß die Hydrolyse oder Alkoholyse bzw. die Aminolyse der an das Polymer gebun¬ denen Anhydridgruppen (zu Carboxylgruppen oder Carboxylgrup¬ pen und Estergruppen bzw. zu Carboxylgruppen und Amidgr ppen) - und damit die Erhöhung der Alkalilöslichkeit - rasch und quantitativ erfolgt. Nach beendeter Reaktion wird das Polymer unter trockenen Bedingungen aus der Reaktionslösung ausge- fällt und getrocknet. Bei der Reaktion B wird dabei auch der Katalysator abgetrennt.
Bei den Reaktionen A und B wird das Basispolymer einer Hydro- lyse oder einer Alkoholyse unterworfen, wobei zur Alkoholyse vorzugsweise ein primärer Alkohol eingesetzt wird, insbeson¬ dere Methanol, Ethanol und 1-Propanol (Propylalkohol) . Die Alkoholyse kann aber auch mit einem sekundären Alkohol er¬ folgen, wie 2-Propanol (Isopropylalkohol) . Die Umsetzung erfolgt bei erhöhter Temperatur, im allgemeinen in der Siede¬ hitze. Dies bedeutet, daß die Umsetzung - je nach dem verwen¬ deten Lösemittel - bei einer Temperatur von etwa 60 bis 130°C durchgeführt wird. Als Lösemittel dient vorzugsweise ein Ester, insbesondere Ethylacetat; daneben kann beispielsweise auch (l-Methoxy-2-propyl) -acetat verwendet werden. Weitere mögliche Lösemittel sind Ether und Ketone.
Bei der Reaktion B erfolgt die Hydrolyse bzw. Alkoholyse in Gegenwart eines sauren oder basischen Katalysators. Als sau- rer Katalysator dienen vorzugsweise Carbonsäuren, wie Amei¬ sensäure, Essigsäure und Trifluoressigsäure, Sulfonsäuren, wie Trifluormethansulfonsäure und p-Toluolsulfonsäure, anorganische Säuren, wie Chlorwasserstoff und Schwefelsäure, sowie Lewissäuren, wie Bortrifluorid und Aluminiu trichlorid. Basische Katalysatoren sind vorzugsweise tertiäre Amine, wie Triethyla in, Pyridin und 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan. Wird bei der Reaktion B ein saurer Katalysator eingesetzt, dann kann das Lösemittel auch eine Carbonsäure sein. Hierzu dient vorzugsweise Essigsäure, d.h. Eisessig.
Bei der Reaktion C wird das Basispolymer einer Aminolyse mit Ammoniak bzw. einem primären oder sekundären Amin unterwor¬ fen. Als primäres Amin dient dabei vorzugsweise Propylamin (n- oder Isopropyla in) , Butylamin (n- oder Isobutylamin) und Benzylamin, als sekundäres Amin vorzugsweise Diethylamin und Dipropylamin. Die Umsetzung erfolgt im allgemeinen bei Raum¬ temperatur, sie kann aber auch bei erhöhter Temperatur statt- finden, insbesondere in der Siedehitze. Dies bedeutet dann, daß die Umsetzung - je nach dem verwendeten Lösemittel - bei einer Temperatur von etwa 60 bis 130°C durchgeführt wird. Als Lösemittel dient vorzugsweise ein Ester, insbesondere Ethylacetat; daneben kann beispielsweise auch (l-Methoxy-2- propyl) -acetat verwendet werden. Weitere mögliche Lösemittel sind Ether und Ketone.
Anhand folgender Beispiele wird die Erfindung noch näher er- läutert.
Beispiel 1
Durch radikalische Polymerisation von 30 Mol-% Maleinsäure- anhydrid, 20 Mol-% Maleinimid und 50 Mol-% Allyltrimethyl¬ silan wird ein anhydridgruppenhaltiges Basispolymer herge¬ stellt . Eine Lösung dieses Polymers in Ethylacetat wird mit 100 Mol-% Methanol (bezogen auf den molaren Anteil an An¬ hydridgruppen im Polymer) versetzt, dann wird zum Sieden er- hitzt; dabei erfolgt die Reaktion zwischen den Anhydrid¬ gruppen und dem Methanol.
Die durch die Alkoholyse mit Methanol bewirkte Erhöhung der Alkalilöslichkeit des Polymers wird durch eine stündliche Kontrolle der Schichtabtragsrate eines Polymerfilms in einem Tetramethylammoniumhydroxid-Entwickler verfolgt. Dabei zeigt sich folgendes: Während der ersten 16 Stunden nimmt der Wert für die Schichtabtragsrate pro Stunde konstant um 0,06 nm/s zu, dann steigt dieser Wert sprunghaft auf 1,6 nm/s an. Nach einer Reaktionszeit von 22,3 h wird eine Schichtabtragsrate von ca. 11 nm/s bestimmt. Das Polymer wird dann unter Luft¬ ausschluß mit Petrolether ausgefällt und 7 Tage bei 100°C in einem Vakuumtrockenschrank getrocknet . An einem aus dem Poly¬ mer hergestellten Film wird durch Messung des Schichtabtrags ein Wert von 11 nm/s ermittelt. Das Polymer wird in (l-Methoxy-2-propyl) -acetat (als Löse¬ mittel) mit dem Diester der Naphthochinondiazid-4-sulfonsäure mit Bisphenol A als photoaktive Komponente (30 Masse-% im Feststoff) gemischt, und mit dieser Lösung wird ein Si-Wafer im Spin-coat-Verfahren beschichtet. Dabei wird eine Lack¬ schicht mit einer Dicke von 0,27 um erhalten. Nach Belichtung (λ = 365 nm) und Tauchentwicklung in einem 2,38 %igen wäßri¬ gen Tetramethylammoniumhydroxyd-Entwickler (60 s) weist die Schicht eine Empfindlichkeit von 40 mJ/cm2 auf. Bei der Be- handlung mit einer 0,75 %igen Bisaminopropyl-oligodimethyl- siloxanlösung in einem Isopropylalkohol/Wasser-Gemisch (5:1) zeigt sich die Silylierfähigkeit der gebildeten Photolack¬ strukturen.
Beispiel 2
Durch radikalische Polymerisation von 30 Mol-% Maleinsäure¬ anhydrid, 20 Mol-% Maleinimid und 50 Mol-% Allyltrimethyl¬ silan wird ein anhydridgruppenhaltiges Basispolymer herge- stellt. Eine Lösung dieses Polymers in Ethylacetat wird mit einem Gemisch aus 10 Mol-% Methanol und 30 Mol-% Eisessig (bezogen auf den molaren Anteil an Anhydridgruppen im Poly¬ mer) versetzt, dann wird zum Sieden erhitzt; dabei erfolgt die Reaktion zwischen den Anhydridgruppen und dem Methanol.
Die durch die Alkoholyse mit Methanol bewirkte Erhöhung der Alkalilöslichkeit des Polymers wird durch eine stündliche Kontrolle der Schichtabtragsrate eines Polymerfilms in einem Tetramethylammoniumhydroxid-Entwickler verfolgt . Dabei zeigt sich, daß sich etwa nach 8 Stunden ein konstanter Wert für die Schichtabtragsrate von 20 nm/s einstellt, was ein Hinweis auf eine quantitative Umsetzung ist. Das Polymer wird dann unter Luftausschluß mit Petrolether ausgefällt und 7 Tage bei 100°C in einem Vakuumtrockenschrank getrocknet. An einem aus dem Polymer hergestellten Film wird durch Messung des Schichtabtrags ein Wert von 20 nm/s ermittelt. Das Polymer wird in (l-Methoxy-2-propyl) -acetat (als Löse¬ mittel) mit dem Diester der Naphthochinondiazid-4-sulfonsäure mit Bisphenol A als photoaktive Komponente (30 Masse-% im Feststoff) gemischt, und mit dieser Lösung wird ein Si-Wafer im Spin-coat-Verfahren beschichtet. Dabei wird eine Lack¬ schicht mit einer Dicke von 0,27 um erhalten. Nach Belichtung (λ = 365 nm) und Tauchentwicklung in einem 2,38 %igen wäßri¬ gen Tetramethylammoniumhydroxyd-Entwickler (60 s) weist die Schicht eine Empfindlichkeit von 30 mJ/cm2 auf. Bei der Be- handlung mit einer 0,75 %igen Bisaminopropyl-oligodimethyl- siloxanlösung in einem Isopropylalkohol/Wasser-Gemisch (5:1) zeigt sich die Silylierfähigkeit der gebildeten Photolack¬ strukturen.
Beispiel 3
Durch radikalische Polymerisation von 30 Mol-% Maleinsäure¬ anhydrid, 20 Mol-% Maleinimid und 50 Mol-% Allyltrimethyl¬ silan wird ein anhydridgruppenhaltiges Basispolymer herge- stellt. Eine Lösung dieses Polymers in Ethylacetat wird mit einer 20 %igen Lösung von 5 Mol-% n-Propylamin (bezoger. auf den molaren Anteil an Anhydridgruppen im Polymer) in Ethyl¬ acetat versetzt; dabei erfolgt die Reaktion zwischen den Anhydridgruppen und dem Amin.
Die durch die Aminolyse mit Propylamin bewirkte Erhöhung der Alkalilöslichkeit des Polymers wird durch eine stündliche Kontrolle der Schichtabtragsrate eines Polymerfilms in einem Tetramethylammoniumhydroxid-Entwickler verfolgt . Dabei zeigt sich, daß sich etwa nach 1 Stunde ein konstanter Wert für die Schichtabtragsrate von 17 nm/s einstellt, was ein Hinweis auf eine quantitative Umsetzung ist. Das Polymer wird dann unter Luftausschluß mit Petrolether ausgefällt und 7 Tage be 100°C in einem Vakuumtrockenschrank getrocknet . An einem aus dem Polymer hergestellten Film wird durch Messung des Schicht¬ abtrags ein Wert von 17 nm/s ermittelt. Das Polymer wird in (l-Methoxy-2-propyl) -acetat (als Löse¬ mittel) mit dem Diester der Naphthochinondiazid-4-sulfonsäure mit Bisphenol A als photoaktive Komponente (30 Masse-% im Feststoff) gemischt, und mit dieser Lösung wird ein Si-Wafer im Spin-coat-Verfahren beschichtet. Dabei wird eine Lack¬ schicht mit einer Dicke von 0,27 um erhalten. Nach Belichtung (λ = 365 nm) und Tauchentwicklung in einem 2,38 %igen wäßri¬ gen Tetramethylammoniumhydroxyd-Entwickler (60 s) weist die Schicht eine Empfindlichkeit von 35 mJ/cm2 auf. Bei der Be- handlung mit einer 0,75 %igen Bisaminopropyl-oligodimethyl- siloxanlösung in einem Isopropylalkohol/Wasser-Gemisch (5:1) zeigt sich die Silylierfähigkeit der gebildeten Photolack¬ strukturen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von alkalilöslichen Polymeren für strahlungsempfindliche Lacke, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß ein anhydridgruppenhaltiges Basispolymer - zur Erzeugung von Carboxylgruppen - in einem geeigneten Lösemittel
- entweder bei erhöhter Temperatur mit einem molaren Über¬ schuß an Wasser oder einem Alkohol oder in Gegenwart von 0,5 bis 100 Mol-%, bezogen auf die Anhydridgruppen, eines sauren oder basischen Katalysators bei erhöhter Temperatur mit einer äquimolaren Menge an Wasser oder einem Alkohol
- oder mit einer äquimolaren Menge an Ammoniak oder einem primären oder sekundären Amin, jeweils bezogen auf den gewünschten Gehalt an Carboxylgrup¬ pen, zur Reaktion gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein primärer Alkohol verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Methanol, Ethanol oder Propanol ver¬ wendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Kataly¬ sator eine Carbonsäure, eine Sulfonsäure, eine anorganische Säure oder eine Lewissäure verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Kataly¬ sator ein tertiäres Amin verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Reaktion bei einer Temperatur von 60 bis 130°C durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß als primäres Amin Propylamin, Butyl- amin oder Benzylamin verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß als sekundäres Amin Diethylamin oder Dipropylamin verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Löse¬ mittel ein Ester verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß Ethylacetat verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß als Lösemittel eine Carbon¬ säure verwendet wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0952166A2 (de) * 1998-04-24 1999-10-27 Siemens Aktiengesellschaft Filmbildende Polymere

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1079019A (fr) * 1952-07-22 1954-11-25 Monsanto Chemicals Procédé perfectionné de préparation de composés chimiques nouveaux ainsi que les composés chimiques nouveaux obtenus par le procédé
US4121026A (en) * 1973-03-23 1978-10-17 Petrolite Corporation Copolymers of alpha-olefins and maleic anhydride reacted with amines in the presence of Lewis acids
EP0140273A2 (de) * 1983-11-01 1985-05-08 Hoechst Celanese Corporation Tief UV-empfindliche positive Photolackzusammensetzung, lichtempfindliches Element und dasselbe enthaltendes gegen Hitze widerstandsfähiges photochemisches Bild
JPS62172342A (ja) * 1986-01-24 1987-07-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> パタ−ン形成用材料
WO1989007786A1 (en) * 1988-02-17 1989-08-24 Tosoh Corporation Photoresist composition
EP0388484A1 (de) * 1989-03-20 1990-09-26 Siemens Aktiengesellschaft Hochauflösender Photoresist
US5223580A (en) * 1992-03-16 1993-06-29 Isp Investments Inc. Process for making a charge imbalanced polymer

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1079019A (fr) * 1952-07-22 1954-11-25 Monsanto Chemicals Procédé perfectionné de préparation de composés chimiques nouveaux ainsi que les composés chimiques nouveaux obtenus par le procédé
US4121026A (en) * 1973-03-23 1978-10-17 Petrolite Corporation Copolymers of alpha-olefins and maleic anhydride reacted with amines in the presence of Lewis acids
EP0140273A2 (de) * 1983-11-01 1985-05-08 Hoechst Celanese Corporation Tief UV-empfindliche positive Photolackzusammensetzung, lichtempfindliches Element und dasselbe enthaltendes gegen Hitze widerstandsfähiges photochemisches Bild
JPS62172342A (ja) * 1986-01-24 1987-07-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> パタ−ン形成用材料
WO1989007786A1 (en) * 1988-02-17 1989-08-24 Tosoh Corporation Photoresist composition
EP0388484A1 (de) * 1989-03-20 1990-09-26 Siemens Aktiengesellschaft Hochauflösender Photoresist
US5223580A (en) * 1992-03-16 1993-06-29 Isp Investments Inc. Process for making a charge imbalanced polymer

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 88, no. 16, 17 April 1978, Columbus, Ohio, US; abstract no. 106208f, "MODIFIED ALTERNATING COPOLYMERS" page 30; column 1; XP002004077 *
DATABASE WPI Section Ch Week 8736, Derwent World Patents Index; Class A89, AN 87-252533, XP002004078 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0952166A2 (de) * 1998-04-24 1999-10-27 Siemens Aktiengesellschaft Filmbildende Polymere
EP0952166A3 (de) * 1998-04-24 2000-02-23 Siemens Aktiengesellschaft Filmbildende Polymere

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