JPH0651510A - 放射線架橋可能な混合物および高温で安定なレリーフ構造の形成に使用する方法 - Google Patents

放射線架橋可能な混合物および高温で安定なレリーフ構造の形成に使用する方法

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JPH0651510A
JPH0651510A JP5126260A JP12626093A JPH0651510A JP H0651510 A JPH0651510 A JP H0651510A JP 5126260 A JP5126260 A JP 5126260A JP 12626093 A JP12626093 A JP 12626093A JP H0651510 A JPH0651510 A JP H0651510A
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JP5126260A
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Hans-Joachim Haehnle
ハンス−ヨーアヒム、ヘーンレ
Manfred Schwarz
マンフレート、シュヴァルツ
Rainer Blum
ライナー、ブルム
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BASF Lacke und Farben AG
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 可溶性の先駆物質或は、例えばポリアミド、
ポリイソインドールキナゾリンジオン、ポリアロイレン
ベンズイミダゾールおよび他のヘテロ環式重合体を基本
としたフォトレジストを与えることにより、簡単に再生
でき更に、望ましい曲げ強度や座屈抵抗を有するレリー
フ構造を与えること。 【構成】(I)高温で安定なヘテロ環式重合体の、少な
くとも1個のカルボキシル基を有する、極性有機溶媒に
可溶な重合体先駆物質、(II) 共重合可能なエチレ
ン性不飽和の三級スルフォニウム塩、(III)光開始
剤または光開始剤組成物および(IV) 少なくとも1
種の極性の中性有機溶媒。から基本的に構成され、高温
で安定なレリーフ構造の形成に適した、放射線架橋可能
な混合物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本願発明は高温で安定なヘテロ環式重合体
の可溶性重合体先駆物質、共重合可能なエチレン性不飽
和の化合物、光開始剤、溶媒および必要に応じて更に助
剤および添加剤を含む放射線架橋可能な混合物、並びに
高温で安定なヘテロ環式重合体が、特に先駆物質がなお
遊離カルボキシル基を有するポリイミド、ポリイソイン
ドールキナゾリンジオンおよびポリアロイレンベンズイ
ミダゾールである、高温で安定なレリーフ構造の形成の
ための使用方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高温で安定なレリーフ構造が、まず可溶
性の放射線感受性の、望ましくは紫外線感受性の先駆物
質Aを溶液から基板上に施し、次にマスクを使用し適当
な波長の放射線を用いて架橋可能な中間生成物を形成さ
せ、更に非照射部分、すなわち先駆物質Aをなお含む非
暴露部分を洗浄除去し、更に得られたレリーフ構造を高
温にする(加熱工程)ことにより段階Cの最終の機能構
造へ転換すること、特に電子回路のために製造され得る
ことが知られている。
【0003】例えばマイクロチップの誘電体中間層また
は受動層として使用されるようなレリーフ構造の形成の
ために、上記ヘテロ環式または芳香族/ヘテロ環式重合
体が、製造工程の間の高温および高機械的荷重により、
機能段階Cの物質として使用されるのが好ましい。
【0004】そのような重合体Cのための可溶性の先駆
物質は一般に、ポリアミド原構造、すなわち他の基、概
してカルボキシル基またはエーテル基がアミド基に対し
てオルソまたはペリ位置であり、高温の適用により段階
Cにおける転換の間にアミド基と縮合反応する構造を有
する化合物である。
【0005】段階Aの重合体ポリアミド原構造を放射線
架橋可能にする方法はポリアミドエステルで表されるよ
うな不飽和側鎖基を導入することである。
【0006】
【化2】
【0007】
【化3】
【0008】重合体先駆物質Aへの不飽和基の導入は、
例えばドイツ特許出願公開第2437397号、ドイツ
特許出願公開第2437348号、ドイツ特許出願公開
第2437413号、ドイツ特許出願公開第24373
69号、ドイツ特許出願公開第2919840号、ドイ
ツ特許出願公開第2919841号、ドイツ特許出願公
開第2933826号およびドイツ特許出願公開第23
08830号各公報に記載されている。
【0009】一般に次の三つの方法が先駆技術によって
感光性先駆物質Aの合成に使用される: a)感光性、概してエチレン性不飽和基のモノマー構成
ブロックへの導入および次の高分子量先駆物質の合成。
【0010】この方法の典型的な例はドイツ特許出願公
開第2437397号公報に記載されており、すなわち
アリルアルコールをピロメリット酸と付加反応させ、得
られた半エステルをチオニルクロライドと反応させ、ア
シルクロライドを得、それを芳香族ジアミンと反応させ
て重合体に転換する方法である。
【0011】更に不飽和モノマー構成ブロックから出発
する合成経路を記載している先駆技術刊行物は、例えば
ドイツ特許出願公開第2437369号、ドイツ特許出
願公開第2437413号、ドイツ特許出願公開第29
19840号、ドイツ特許出願公開第2919841
号、ドイツ特許出願公開第3411660号、ドイツ特
許出願公開第3411697号、ドイツ特許出願公開第
3411706号、ドイツ特許出願公開第341171
4号各公報、米国特許第4551522号明細書および
米国特許第4558117号明細書がある。
【0012】b)感光性不飽和基を導入する他の方法は
まず感光性基無しに重合体またはオリゴマー生成物を合
成し、次に感光性基をこれらの生成物中に導入する方法
を含む。
【0013】この方法の代表的例は、例えばドイツ特許
出願公開第2933826号公報に記載されている。そ
こではピロメリット酸無水物とジアミノジフェニルオキ
サイドを、溶媒としてのジメチルアセトアミド中で付加
反応させ、カルボキシル基を有するポリアミドを得る。
二重結合はグリシジルメタアクリレートによりこれらの
カルボキシル基中に導入され、紫外光による光開始剤の
存在下で架橋可能な先駆物質Aが得られる。
【0014】方法a)の先駆技術の主な短所は反応系列
が高価であることおよび出発材料および最終生成物の不
飽和性から生じる重合体先駆物質Aの合成が困難である
ことである。
【0015】更に二重結合を方法b)による重合体生成
物中に導入することも副次的に困難である。ここで例え
ば比較的低温が使用されると反応時間が長くかかり、転
換率が低くなる。更にそれにも拘らず重合抑制剤が製造
の間に或る場合には添加されなければならず、それによ
り使用時に高い感光性を得るために、高価な精製工程で
除去されなければならない。
【0016】更に従って上記特許が原理に関与するので
はなく、重合体感光性先駆物質の製造方法の適正化に関
与している。それにも拘らず、その製造はなお臨界的な
面が残る。
【0017】c)これらの問題を避けるために、他の特
許は同様にまず方法b)のように非感光性重合体の酸を
合成し、次にポリアミド酸と塩を形成する不飽和アミン
を単に添加することにより非常に緩やかな方法で、それ
を感光性にすることが提案されている(例えばドイツ特
許出願公開第2914619号公報参照)。
【0018】この方法における主な問題点は重合体塩の
溶解度が低く、さらに高粘度であるために固体含有量の
低い溶液しか調製できないことである。
【0019】最終的には方法c)によって作られた先駆
物質は製造工程で不充分な、室温における保存寿命を有
する。
【0020】更に基本的問題は方法a)またはb)によ
って作られた先駆物質Aの加熱工程に関する。不飽和基
はヘテロ環式重合体の先駆物質に共有結合されるので、
量的な環化を得るには比較的長時間の高温が適用されな
ければならない。この手順の間に作られたレリーフ構造
が黒くなるばかりでなく、望ましい機械的性質、例えば
曲げ強度や座屈抵抗が得られない。チップがますます大
きく、高度に集積されるマイクロエレクトロニクスにお
ける傾向の結果として、これらの性質が、製造される構
成要素の信頼性を保証し、製造における欠陥率を最小限
にするために、ますます重要になってくることは確実で
ある。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】本願発明の目的は、可
溶性の先駆物質或は、例えばポリアミド、ポリイソイン
ドールキナゾリンジオン、ポリアロイレンベンズイミダ
ゾールおよび他のヘテロ環式重合体を基本としたフォト
レジストを与えることであり、これらは上記の欠点を回
避し、すなわち簡単に再生でき更に、望ましい曲げ強度
や座屈抵抗を有するレリーフ構造を与える。
【0022】
【課題を解決するための手段】驚くことに、この目的は
新規の混合物により非常に有利に達成できることが見出
された。
【0023】本願発明は以下に示すものから基本的に構
成される放射線架橋可能な混合物に関する: (I)高温で安定なヘテロ環式重合体の、少なくとも1
個のカルボキシル基を有する、極性有機溶媒に可溶な重
合体先駆物質、(II)少なくとも1種の共重合可能な
エチレン性不飽和の三級スルフォニウム塩、(III)
少なくとも1種の光開始剤または光開始剤組成物および
(IV)少なくとも1種の極性の中性有機溶媒。
【0024】望ましい構成成分(I)は以下の一般構造
式、
【0025】
【化4】 式中カルボキシル基はAr1 に結合し、従ってそれらは
アミド基に対してオルソまたはペリの位置にあり、Ar
1 は置換または非置換の4価の芳香族、アリール脂肪
族、脂環式、脂肪族またはヘテロ環式基であり、Ar2
は置換または非置換の2価の芳香族、アリール脂肪族、
脂環式、脂肪族またはヘテロ環式基である重合体酸であ
る。重合体酸はランダム共重合体またはブロック共重合
体であってもよく、少なくとも2個の異なった基Ar1
および/またはAr2 が重合体酸の中に存在しもよい。
【0026】望ましい構成成分(II)はチオジグリコ
ールとグリシジル(メタ)アクリレートおよび有機モ
ノ、ジまたはポリカルボン酸との反応生成物である。
【0027】新規混合物の更に望ましい具体例はカチオ
ンおよびアニオン両方に少なくとも1個のエチレン性不
飽和の基を有する三級スルフォニウム塩が構成成分(I
I)として使用され、更に構成成分(II)に含まれる
エチレン性不飽和の基はアクリレートまたはメタアクリ
レート基である。
【0028】望ましい構成成分(III)はアジドであ
る。
【0029】新規の混合物は付加的に反応性希釈剤、す
なわち構成成分(II)と異なるエチレン性不飽和の共
重合可能な有機化合物および、必要に応じて更に展剤、
増感剤および/または粘着促進剤のような助剤または添
加剤を含んでもよい。
【0030】本願発明は更に基板に施された放射線感受
性混合物層を画像形成的に露出し、更にこの層の非露出
部分を除去し、その放射線感受性混合物層が新規の化合
物から構成される高温で安定なレリーフ構造の形成方法
に関する。
【0031】新規の混合物の構成成分および高温で安定
なレリーフ構造の新規の製造方法に関して、次に各論的
に述べる。
【0032】新規の混合物は、構成成分(I)として高
温で安定なヘテロ環式重合体のカルボキシル基含有重合
体先駆物質を含み、その先駆物質が極性の中性有機溶媒
中に可溶性である。
【0033】このようなポリヘテロ環式重合体の先駆物
質は一般に、一般式O(CO)2 −R(CO)2 Oの芳
香族、ヘテロ環式基または脂環式の二無水物と置換また
は非置換のポリアミドと反応させることによって得られ
る。
【0034】適当な二無水物は、これらに対する限定は
なく以下に示すものがある:ピロメリト酸またはベンゼ
ン−1,2,3,4−テトラカルボン酸の二無水物、ト
リメリット酸の4,4−エステル化、4,4−エステル
化及び4,4−アミド化二量体、以下の酸の二無水物 3,3′,4,4′−ジフェニルテトラカルボン酸、
2,2′,4,4′−ジフェニルテトラカルボン酸、
2,3,3′,4′−ジフェニルテトラカルボン酸、
3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸、2,2′,3,3′−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸、2,3,3′,4′−ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン
酸、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、
1,2,4,5−ナフタレンテトラカルボン酸、1,
4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,
6,7−ナフタレンテトラカルボン酸、2,6−ジクロ
ロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸、
2,7−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラ
カルボン酸、2,3,6,7−テトラクロロナフタレン
−1,4,5,8−テトラカルボン酸、1,4,5,8
−テトラクロロナフタレン−2,3,6,7−テトラカ
ルボン酸、4,8−ジメチル−1,2,3,5,6,7
−ヘキサヒドロナフタレン−1,2,5,6−テトラカ
ルボン酸、4,8−ジメチル−1,2,3,5,6,7
−ヘキサヒドロナフタレン−2,3,6,7−テトラカ
ルボン酸、4,4′−オキシジフタル酸、3,3′−オ
キシジフタル酸、4,4′−スルホニルジフタル酸、
4,4′−スルホニルジフタル酸、4,4′−チオジフ
タル酸、3,3′−チオジフタル酸、4,4′−アセチ
リドジフタル酸、ビス(2,3−ジカルボキシフェニ
ル)メタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メ
タン、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)
エタン、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニ
ル)エタン、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェ
ニル)プロパン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシ
フェニル)プロパン、フェナントレン−1,2,7,9
−テトラカルボン酸、フェナントレン−1,2,6,7
−テトラカルボン酸、フェナントレン−3,4,5,6
−テトラカルボン酸、フェナントレン−1,2,9,1
0−テトラカルボン酸、2,3,9,10−ペリレンテ
トラカルボン酸、3,4,9,10−ペリレンテトラカ
ルボン酸、2,3,8,9−ペリレンテトラカルボン
酸、4,5,10,11−ペリレンテトラカルボン酸、
4,5,11,12−ペリレンテトラカルボン酸、3,
3″,4,4″−テトラフェニルテトラカルボン酸、
2,2″,3,3″−p−トリフェニルテトラカルボン
酸、2,3,3″,4″−p−トリフェニルテトラカル
ボン酸、ブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、
シクロペンタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、
ピロリジン−2,3,4,5−テトラカルボン酸、チオ
フェン−2,3,4,5−テトラカルボン酸、ピラジン
−2,3,5,6−テトラカルボン酸、テトラヒドロフ
ランテトラカルボン酸、9−ブロモ−10−メルカプト
アントラセンテトラカルボン酸、9,10−ジメルカプ
トアントラセンジカルボン酸および2,6−エンドビニ
レンシクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン
酸。 これらは個々に或はポリヘテロ環式化合物の先駆物質の
合成のための混合物として使用され得る。
【0035】ポリアミンは次の形式で表わされ Sn R(NH2m 式中、0≦n≦m、1<mで、nおよびmはそれぞれ整
数であり、Rは芳香族、アリール脂肪族、ヘテロ環式、
脂環式または脂肪族基であり、更にSはOH、COO
H、NH2 、CONH2 、またはCSNH2 である芳香
族、アリール脂肪族、ヘテロ環式、脂環式または脂肪族
化合物であると理解される。
【0036】適当なポリアミンは特に制約はなく以下に
示すものである。
【0037】p−フェニレンジアミン、m−フェニレン
ジアミン、4,4′−ジアミノジフェニル オキサイ
ド、3,3′−ジアミノジフェニル オキサイド、3,
4′−ジアミノジフェニル オキサイド、4,4′−ジ
アミノジフェニル サルファイド、3,3′−ジアミノ
ジフェニル サルファイド、3,4′−ジアミノジフェ
ニル サルファイド、4,4′−ジアミノジフェニル
スルフォン、3,3′−ジアミノジフェニル スルフォ
ン、3,4′−ジアミノジフェニル スルフォン、4,
4′−ジアミノジフェニル メタン、3,3′−ジアミ
ノジフェニル メタン、3,4′−ジアミノジフェニル
メタン、(4,4′−ジアミノジフェニル)−プロパ
ン、(3,3′−ジアミノジフェニル)−プロパン、
(4,4′−ジアミノジフェニル)−エタン、(3,
3′−ジアミノジフェニル)−エタン、4,4′−ビス
(4,4′−アミノフェノキシ)−ジフェニル、4,
4′−ビス(4,3′−アミノフェノキシ)−ジフェニ
ル、2,2−ビス〔4−(4,4−アミノフェノキシ)
−フェニル〕−プロパン、2,2−ビス〔4−(4,4
−アミノフェノキシ)−フェニル〕−パーフルオロプロ
パン、2,2−ビス〔4−(3,4−アミノフェノキ
シ)−フェニル〕−プロパン、2,2−ビス〔4−
(3,3′−アミノフェノキシ)−フェニル〕−プロパ
ン、2,2−ビス〔4−(4,4′−アミノフェノキ
シ)−フェニル〕 スルフォン、2,2−ビス〔4−
(3,4−アミノフェノキシ)−フェニル〕 スルフォ
ン、2,2−ビス〔4−(3,3′−アミノフェノキ
シ)−フェニル〕 スルフォン、4,4′−ジメチル−
3,3′−ジアミノジフェニル スルフォン、2,2−
ビス〔4−(4,4′−アミノフェノキシ)フェニル〕
サルファイド、2,2−ビス〔4−(3,4−アミノ
フェノキシ)フェニル〕 サルファイド、2,2−ビス
〔4−(3,3′−アミノフェノキシ)フェニル〕−サ
ルファイド、2,2−ビス〔4−(4,4′−アミノフ
ェノキシ)フェニル〕−メタン、2,2−ビス〔4−
(3,4−アミノフェノキシ)フェニル〕−メタン、
2,2−ビス〔4−(3,3′−アミノフェノキシ)フ
ェニル〕−メタン、1,4−ビス−(4,4′−アミノ
フェノキシ)−フェニレン、1,4−ビス−(3,4′
−アミノフェノキシ)−フェニレン、1,4−ビス−
(3,3′−アミノフェノキシ)−フェニレン、4,
4′−ジアミノベンズアニリド、3,4′−ジアミノベ
ンズアニリド、3,3′−ジアミノベンズアニリド、
4,4′−ジアミノジフェニル(ベンジデイン)、3,
4′−ジアミノジフェニル、3,3′−ジアミノジフェ
ニル、3,3′−ジメトキシ−4,4′−ジアミノジフ
ェニル、3,3′−ジメトキシ−3,4′−ジアミノジ
フェニル、3,3′−ジメチル−4,4′−ジアミノジ
フェニル、3,3′−ジメチル−3,4′−ジアミノジ
フェニル、1,8−ジアミノナフタレン、1,5−ジア
ミノナフタレン、p−トリフェニル−4,4″−ジアミ
ン、p−トリフェニル−3,3″−ジアミン、5−te
rt−ブチル−2,4−トルイレンジアミン、3−te
rt−ブチル−2,6−トルイレンジアミン、3,5−
ジエチル−2,4−トルイレンジアミン、3,5−ジエ
チル−2,6−トルイレンジアミン、α,ω−ジアミノ
−(ポリフェニレン サルファイド)、m−キシレンジ
アミン、p−キシレンジアミン、ビス−4,4′−
〔(2,6−ジイソプロピル)アミノフェニル〕メタ
ン、ビス−4,4′−〔(2−メチル−6−イソプロピ
ル)アミノフェニル〕メタン、ビス−4,4′−
〔(2,6−ジメチル)アミノフェニル〕メタン、ビス
−4,4′−〔(2,6−ジイソプロピル)アミノフェ
ニル〕エーテル、ビス−4,4′−〔(2−メチル−6
−イソプロピル)アミノフェニル〕エーテル、ビス−
4,4′−〔(2,6−ジメチル)アミノフェニル〕エ
ーテル、ジアミノ−(ジメチル)−ジシクロヘキシルメ
タン、ジアミノ−(ジメチルジイソプロピル)−ジシク
ロヘキシルメタン、ジアミノ−(テトライソプロピル)
−ジシクロヘキシルメタン、ジアミノ−(ジイソプロピ
ル)−ジシクロヘキシルメタン、ジイソプロピルトルイ
レンジアミン、アルキルイソプロピルトルイレンジアミ
ン、3,3′,4,4′−テトラアミノジフェニル、
3,3′,4,4′−テトラアミノジフェニルメタン、
3,3′,4,4′−テトラアミノジフェニル エーテ
ル、3,3′,4,4′−テトラアミノジフェニル ス
ルフォン、3,3′,4,4′−テトラアミノジフェニ
ル サルファイド、3,3′−ジヒドロキシベンジデイ
ン、ヘキサフルオロ−2,2−ビス−(4−ヒドロキシ
−3−アミノフェニル)−プロパン、メチレンビスアン
トラニル酸、2,4−ジアミノ安息香酸、メチレンビス
アントラニルアミドおよび2,4−ジアミノベンズアミ
ド。
【0038】本願発明の目的のためにポリアミンはまた
構造要素N−Nを含む化合物、すなわちヒドラジン誘導
体として理解されるべきである。
【0039】ポリヘテロ環式化合物の先駆物質の製造に
おいて調節剤が使用されるのが有利である。これにより
先駆物質の固体含有量および粘度を調節することが可能
になり、同時に再現性が改善される。
【0040】調節剤が存在しないと高分子量、それによ
り製造困難な高粘度の溶液が得られる。
【0041】更に調節剤がエチレン性不飽和の化合物で
ある場合、調節剤の添加により、調節剤がポリヘテロ環
式先駆物質中に末端基として挿入されるため、先駆物質
から製造されたレジストの感光性が改善される。調整さ
れたポリアミン酸の構造式は次に例示される。
【0042】
【化5】 式中、P1 は−O−R1 または−NH−R1 であり、P
2 は−CO−R1 、−CO−NH−R1 または−CO−
OR1 であり、R1 は望ましくは重合可能な多重結合を
有する脂肪族、脂環式、アリール脂肪族、芳香族または
ヘテロ環式基である。
【0043】調整はいくらかの二無水物および/または
ポリアミンを、ポリヘテロ環式先駆物質の製造前または
製造の間に調整成分と反応させることにより実施され、
その結果重合体鎖中で末端基として作用する一官能性重
合体構成ブロックが重合体を合成する目的のために得ら
れる。
【0044】二無水物のための適当な調節剤はモノヒド
ロキシまたはモノアミノ化合物、望ましくは不飽和基を
有する例えば以下に示す化合物である。
【0045】2−ヒドロキシエチル アクリレート、2
−ヒドロキシエチル メタアクリレート、グリセリル
ジアクリレート、グリセリル ジメタアクリレート、3
−ヒドロキシプロピル アクリレート、3−ヒドロキシ
プロピル メタアクリレート、2−ヒドロキシプロピル
アクリレート、2−ヒドロキシプロピル メタアクク
リレート、4−ヒドロキシブチル アクリレート、4−
ヒドロキシブチル メタアククリレート、ポリエチレン
グリコール−変性 アクリレート、ポリプロピレン
グリコール−変性 アクリレート、ポリエチレン グリ
コール−変性 メタアクリレート、ポリプロピレン グ
リコール−変性 メタアクリレート、ペンタエリスリチ
ル トリアクリレート、ペンタエリスリチル トリメタ
アクリレート、ジペンタエリスリチル ペンタアクリレ
ート、ジペンタエリスリチル ペンタメタアクリレー
ト、トリメチロールプロパン ジアクリレート、ジメチ
ロールプロパン ジメタアクリレート、シンナミル ア
ルコール、アリル アルコール、ペンタエリスリチル
トリアリル エーテル、トリメチロールプロパン ジア
リル エーテル、4−ヒドロキシブチル アリル エー
テル、グリセリル ジアリル エーテル、アリルアミ
ン、ジアリルアミンおよび4−アミノスチレン。
【0046】ポリアミンのための適当な調節剤は一無水
物またはモノイソシアネート、望ましくは不飽和基を有
する例えば以下に示す化合物である。 無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水メタアクリル
酸、無水アクリル酸、イソシアネートエチル メタアク
リレート、1−(1−イソシアネート−1−メチルエチ
ル)−4−(1−メチルエテニル)−ベンゼン、不飽和
アルコールの2,4−トルイレンジイソシアネートによ
る付加物および不飽和アルコールの2,4′−イソシア
ネートジフェニルメタンによる付加物。
【0047】相互に反応する出発成分およびその反応条
件に関して、反応が高度に極性の有機溶媒中で−10か
ら+100℃で実施されるのが有利であるということを
述べる必要がある。
【0048】構成成分(I)はこの新規の化合物中に、
全混合物に対して一般に5から60重量%、望ましくは
20から45重量%存在する。
【0049】新規の混合物は構成成分(II)として共
重合可能なエチレン性不飽和の三級スルホニウム塩を含
む。
【0050】三級スルホニウム塩は酸の存在下、チオエ
ーテルとエポキシドとの反応生成物またはチオエーテル
とアルキルハライド、アルキルサルフェート等のような
他のアルキル化剤との反応生成物である。決定的なこと
は使用される少なくとも一種の成分が共重合可能な不飽
和の多重結合を含むことであり、その結果得られたスル
ホニウム塩がスルホニウム部分或はカウンターイオン
【0051】
【化6】 (式中、R′、R″およびR″′はそれぞれO、N、
S、カルボニル基或はエステルまたはアミド結合によっ
て遮られてもよく、更にOHによって置換されていて
も、置換されていなくてもよく更にX- が求核性がスル
ホニウム基と室温において反応しない程度に低い無機ま
たは有機アニオン)中に少なくとも一種の共重合可能な
不飽和の多重結合を有する。
【0052】飽和または不飽和チオエーテルと不飽和エ
ポキシドとの酸の存在下における反応生成物または不飽
和チオエーテルと飽和エポキシドとの酸の存在下におけ
る反応生成物が特に好ましい。
【0053】好ましい反応は、その反応においてチオエ
ーテルがヒドロキシ置換された、例えば一般式
【0054】
【化7】 (式中、Rがエチレン性不飽和の基を含み更にX- が有
機または無機アニオンである)で表されるスルホニウム
塩である反応である。
【0055】使用される酸がエポキシドまたはチオエー
テルに付加して重合可能な多重結合を有する反応もまた
好ましく、それらの酸は例えばクロトン酸、メタアクリ
ル酸、アクリル酸、フマール酸、桂皮酸、マレイン酸、
フロピオル酸、2−アクリルアミドグリコール酸、2,
2−ビス(アクリルアミド)酢酸、不飽和アルコールま
たはアミン(調節剤として上記に挙げたもの)のモノま
たはポリ無水物との一般的付加体、例えば4−(2−メ
タアクリロイルオキシエチル)−マレイン酸、4−(2
−アクリロイルオキシエチル)−マレイン酸、モノメタ
アクリロイルオキシエチルフタレート、モノアクリロイ
ルオキシエチルフタレート、ジ−(2−メタアクリロイ
ルオキシエチルピロメリテート、N,Nジアリルマレイ
ン酸モノアミド、およびN,Nジアリルイタコン酸モノ
アミドである。
【0056】チオジグリコールと不飽和エポキシドおよ
び上記不飽和酸との反応生成物が特に非常に好ましい。
【0057】構成成分(II)は新規の混合物中におい
て、全混合物中に対して1から50重量%、望ましくは
10から35重量%存在する。
【0058】新規の混合物は、構成成分(III)とし
て光開始剤または光開始剤組成物を含む。
【0059】新規の混合物は非常に良く知られた組成物
で、例えばH−アブストラクティング組成物、α−開裂
剤および特に好ましいのはアジドである。例を次に挙げ
る。
【0060】ベンゾフェノン、アセロフェノン、ベンズ
アントロン、アントロン、4,4′−N,N,N′,
N′−テトラメチルジアミノベンゾフェノン(ミヒラー
ケトン)、フエナントレン、ニトロフルオレン、ニトロ
アセナフテン、ベンゾキノン、N−アセチル−p−ニト
ロアニリン、p−ニトロアニリン、2−エチルアントラ
キノン、2−tert−ブチルアントラキノン、N−ア
セチル−4−ニトロ−1−ナフチルアミン、ピクラミ
ド、1,2−ベンズアントラキノン、3−メチル−1,
3−シアザ−1,9−ベンズアントロン、4−4′−テ
トラエチルジアミノベンゾフェノン、2−クロロ−4−
ニトロアニリン、シベンザルアセトン、1,2−ナフト
キノン、2,5−ビス−(4′−ジエチルアミノベンザ
ル)−シクロペンタン、2,6−ビス−(4′−ジエチ
ルアミノベンザル)−シクロヘキサノン、2,6−ビス
−(4′−ジエチルアミノベンザル)−メチルシクロヘ
キサノン、2,6−ビス−(4′−ジメチルアミノベン
ザル)−メチルシクロヘキサノン、4,4′−ビス−
(ジメチルアミノ)−カルコン、4,4′−ビス−(ジ
エチルアミノ)−カルコン、p−ジメチルアミノベンジ
リデンインダノン、1,3−ビス−(4′−ジメチルア
ミノベンザル)−アセトン、1,3−ビス−(4′−ジ
エチルアミノベンザル)−アセトン、N−ジフェニルジ
エタノールアミン、N−p−トリルジエチルアミン、ス
チレン 誘導体、クマリン 誘導体、2,2−ジメトキ
シ−2−フェニルアセトフェノン、1−ヒドロキシシク
ロヘキシル フェニル ケトン、2−メチル−〔(4−
メチルチオ)−フェニル〕−2−モルフオリノ−1−プ
ロパン、3,3′,4,4′−テトラ−(tert−ブ
チルパーオキシカルボニル)−ベンゾフェノン、ベンゾ
イン イソプロピル エーテル、ベンゾイン イソブチ
ル エーテル、4,4′−ジメトキシベンジル、1,4
−ジベンゾイルベンゼン、4−ベンゾイルジフェニル、
2−ベンゾイルナフタレン、メチル o−ベンゾイルベ
ンゾエート、2,2′−ビス−(o−クロロフェニル)
−4,4′,5,5′−テトラフェニル−1,2−ビス
イミダゾール、10−ブチル−2−クロロアクリドン、
エチル 4−ジメチルアミノベンゾエート、ジベンゾイ
ル メタン、2,4−ジエチルチナキサントン、3,3
−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロ
キシ−2−メチル−1−フェニルプロパノン−1、1−
(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−
メチルプロパノン−1、1−(4−ドデシルフェニル)
−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパノン−1 1−フェニル−1,2−ブタンジオン 2−(o−メト
キシカルボニル)−オキシム、1−フェニルプロパンジ
オン 2−ベンゾイルオキシム、1,2−ジフェニルエ
タンジオン 1−(o−ベンゾイル)−オキシム、1−
フェニル−3−エトキシプロパントリロン 2−(o−
ベンゾイル)−オキシム、グリセロール 誘導体、オキ
サゾロン 誘導体、置換 ヘキサアリールビスイミダゾ
ール、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ジ−
(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−
ピペロニル−4,6−ジ−(トリクロロメチル)−1,
3,5−トリアジン、2−(4−メトキシナフチル)−
4,6−ジ−(トリクロロメチル)−1,3,5−トリ
アジンおよび望ましくはN3 基が直接或はSO2 または
CO基を介して芳香族環に結合されるアジド、例えば次
に示すものである。
【0061】2−(N,N−ジメチルアミノ)−エチル
− 4−アジドシンナメート、2−(N,N−ジメチル
アミノ)−エチル− 4−アジドナフチル ケトン、2
−(N,N−ジメチルアミノ)−エチル− 4−アジド
ベンゾエート、5−アジド−ナフチル−2′−(N,N
−ジメチルアミノ)−エチル スルフォン、N−(4−
スルフォニルアジドフェニル)−マレイミド、N−アセ
チル−4−スルフォニルアジドアニリン、4−スルフォ
ニルアジドアニリン、4−アジドアニリン、4−アジド
フェナシル ブロマイド、p−アジド安息香酸、2,6
−ビス(p−アジドベンジリデン)シクロヘキサノンお
よび2,6−ビス(p−アジドベンジリデン)−4−メ
チルシクロヘキサノン。
【0062】アジドとアジド基を含まない光開始剤との
混合物もまた適当である。
【0063】構成成分(III)は新規混合物中に0.
01から10重量%、望ましくは0.5から5重量%存
在する。
【0064】本願発明に従って、極性の中性有機溶媒が
構成成分(IV)として使用される。
【0065】上記ポリヘテロ環式先駆物質の製造もまた
概して極性の、望ましくは中性溶媒中で実施される。
【0066】このような溶媒の例は、フォルムアミド、
アセトアミド、N−メチルフォルムアミド、N,N−ジ
メチルフォルムアミド、N,N−ジエチルフォルムアミ
ド、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトア
ミド、N,N−ジエチルアセトアミド、γ−ブチロラク
トン、カプロラクタム、ピロリドン、ジメチルスルフォ
キシド、スルフォラン、ジメチルスルフォン、ヘキサメ
チレンフォスフォロトリアミド、ジメチルプロピレンウ
レア、ジメチルエチレンンウレアなどで、特にN−メチ
ルピロリドン、ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラク
トンおよびジメチルスルフォキシドが好ましい。
【0067】これらの極性物質の或るものは、更にアル
コール、エステル、ケトン、エーテルおよび炭化水素の
ような溶媒で置き換えることができる。
【0068】構成成分(IV)は新規混合物中に一般に
10から80重量%、望ましくは40から60重量%存
在する。
【0069】新規混合物は構成成分(II)と異なるエ
チレン性不飽和の共重合可能な有機化合物、すなわち反
応性希釈剤を付加的に含んでもよい。
【0070】反応性希釈剤は通常、感光性を増加させ、
加工性を改善するために添加される低粘度のモノまたは
ポリエチレン性不飽和の化合物である。アクリレート、
メタアクリレートまたはこれらから構成された多官能の
構成員よりなるクラスの化合物はこの目的に適してい
る。
【0071】次に示すものは特に好ましい:ヒドロキシ
エチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタアクリレー
ト、ヒドロキシプロピルアクリレートおよびヒドロキシ
プロピルメタアクリレートのようなヒドロキシアルキル
(メタ)アクリレート、ブタンジオールモノアクリレー
ト、ブタンジオールモノメタアクリレート、N−ヒドロ
キシメチルアクリルアミド、N−ヒドロキシメチルメタ
アクリルアミド、ジエチレングリコールモノアクリレー
ト、ジエチレングリコールモノメタアクリレート、グリ
セリルジメタアクリレート、グリセリルジアクリレー
ト、グリセリルトリメタアクリレート、グリセリルトリ
アクリレート、トリメチロールプロパンジメタアクリレ
ート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメ
チロールプロパントリメタアクリレート、トリメチロー
ルプロパントリアクリレート、ペタエリスリチルトリメ
タアクリレート、ペタエリスリチルトリアクリレート、
ジアセトン(メタ)アクリレート、シナミルアルコー
ル、ヒドロキシアルキルシナメートおよびヒドロキシシ
ナミルアルコールまたは上記化合物の混合物。
【0072】更に炭素−炭素二重結合を有するアミド化
合物、例えばN−アクリロイルピペラジン、N−アクリ
ロイルモルフォリン、アクリルアミド、メタアクリルア
ミド、N−メチルアクリルアミド、N−メチルメタアク
リルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−エチルメ
タアクリルアミド、アクリルアミドグリコール酸および
更にN−アルキルアクリルアミド、N,N−ジメチルア
クリルアミド、N,N−ジメチルメタアクリルアミド、
N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジエチルメ
タアクリルアミド、更にN,N−ジアルキル(メタ)ア
クリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)
アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メ
タ)アクリルアミドおよび更にN−アミノアルキル(メ
タ)アクリルアミドおよびN,N−ジアミノアルキル
(メタ)アクリルアミド、N−アミノアルコキシアルキ
ル(メタ)アクリルアミドおよびN,N−ジアミノアル
コキシアルキル(メタ)アクリルアミドおよびN−ビニ
ルピロリドンが非常に特に適している。
【0073】アクリルアミドおよびメタアクリルアミド
のメチル化生成物およびこれらと単または多官能性アル
コールとのエーテル状縮合物もまた特に適している。
【0074】反応性希釈剤は新規混合物中に、全重量に
対して25重量%まで添加してもよい。
【0075】更に10重量%までの少量の助剤および添
加剤が、或る目的とする効果を得るために新規混合物に
添加されてもよい。
【0076】次に示すものがこの型の助剤および添加剤
として更に使用されてもよい: a)平滑でピットのない表面を得るために使用される均
展剤、 b)光開始剤にへのエネルギーの有効な伝達により、使
用される光開始剤の吸収範囲を拡張することにより感光
性を改善する増感剤、例えばアントラキノン、2−メチ
ルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、ベンゾ
キノン、1,2−ナフトキノン、1,4−ナフトキノ
ン、1,2−ベンツアントラキノン、ベンゾフェノン、
4,4′−ジメチルベンゾフェノン、ミヒラーケトン、
2−ニトロフルオレン、5−ニトロアセトナフタレン、
4−ニトロ−1−ナフチルアミン、アントロン、1,9
−ベンツアントロン、ジベンザルアセトン、4,4′−
ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、アクリジン、
シアノアクリジン、ニトロピレン、1,8−ジニトロピ
レン、ピレン−1,6−キノン、2−ブロモベンツアン
トラキノン、9−フルオレノン、2−クロロ−1,8−
フタロイルナフタレンなど、 c)ロイコダイ、例えばロイコクリスタルバイオレット
および d)粘着促進剤、例えば3−アジドプロピルトリエトキ
シシラン。
【0077】新規の混合物は絶縁または受動層或はα−
粒子障壁としてのミクロエレクトロニクス素子の製造に
使用される、高温で安定なレリーフ構造の製造のための
フォトレジストとして使用される。
【0078】フォトレジストの製造および上記フォトレ
ジストからの高温で安定なレリーフ構造の製造のための
新規な方法は通常の方法で実施される。
【0079】新規の混合物およびその加工において特に
有利な点は簡単で容易な加工性およびそれらから形成さ
れるレリーフ構造の曲げ強さおよび座屈抵抗が良好であ
ることである。
【0080】次に示す実施例における部および%は特筆
しないかぎり重量表示である。
【0081】以下に使用する語句の省略を次に示す。 PMDA ピロメリット酸二無水物 BPDA 3,3′,4,4′−ブェンゾフェノンテト
ラカルボン酸二無水物 ODPA 4,4′−オキシジフタル酸無水物 BAPP 2,2−ビス(4(4−アミノフェノキシ)
フェニル)プロパン DADO 4,4′−ジアミノジフェニルオキサイド NMP N−メチルピロリドン DMAA ジメチルアセトアミド DMAP 4−ジメチルアミノピロリドン HEA ヒドロキシメチルアクリレート HEMA ヒドロキエメチルメタアクリレート GDMA グリセリルジメタアクリレート TDG チオジグリコール GMA グリシジルメタアクリレート GA グリシジルアクリレート HQME ハイドキノンモノメチルエーテル LCV ロイコクリスタルバイオレット MAZ N−(4−アジドスルフォニルフェニル)マ
レイミド
【0082】
【製造実施例】
A.先駆物質(I)の製造製造実施例I−1 乾燥装置において、54.5gのPMDAが純窒素の存
在下に70℃で130.5gのDMAA中に溶解され、
0.4gのDMAPが添加され、185.0gのNMP
中の102.6gのBAPP溶液および54.5gのD
MAAが70℃で2時間の工程で導入された。添加終了
後、撹拌を70℃で更に2時間継続し、得られた粘稠な
溶液は室温まで冷却された。 粘度/固体含有量:11,000mPa・s/30% 酸価:53.3(理論値53.5)
【0083】製造実施例I−2 195.2gのDMAA中の81.8gのPMDAが純
窒素の存在下に30℃で乾燥装置中にまず装填された。
2.0gのHEAが添加され、混合物は2時間30℃で
撹拌され、その後153.9gのBAPP溶液および2
77.2gのNMP中の0.6gのDMAPおよび8
1.9gのDMAAが30℃で2時間の工程で添加さ
れ、撹拌を30℃で1時間実施した。更に粘稠な溶液は
70℃で2時間加熱された。 粘度/固体含有量:4,000mPa・s/30% 酸価:53.4(理論値53.5)
【0084】製造実施例I−3 方法は、4.1gのHEAが使用された以外は製造実施
例I−2と同様であった。 粘度/固体含有量:1,600mPa・s/30% 酸価:53.5(理論値53.5)
【0085】製造実施例I−4 方法は、10.6gのHEAが使用された以外は製造実
施例I−3と同様であった。 粘度/固体含有量:630mPa・s/30% 酸価:53.6(理論値53.5)
【0086】製造実施例I−5 方法は、80.6gのBPDAがPMDAの代わりに使
用された以外は製造実施例I−1と同様であった。 粘度/固体含有量:14,000mPa・s/30% 酸価:45.6(理論値45.8)
【0087】製造実施例I−6 方法は、77.6gのODPAがPMDAの代わりに使
用された以外は製造実施例I−1と同様であった。 粘度/固体含有量:15,000mPa・s/30% 酸価:46.3(理論値46.6) B.スルフォニウム塩(II)の製造
【0088】製造実施例II−1 279.4gのTDG、184.6gのGMA、0.1
8gのHQMEおよび60gの酢酸が室温で混合され、
40℃で8時間加熱された。酢酸に対比した変換は(水
酸化テトラブチルアンモニウムによる電位差滴定)定量
された。スルフォニウムアセテートの収率は75%であ
った(過塩素酸による電位差滴定)。
【0089】製造実施例II−2〜II−8 製造実施例II−1に述べたごとく、表1に示すように
各種の酸から出発したスルフォニウム塩が製造された:
【0090】
【表1】
【0091】
【実施例】実施例1〜16 フォトレジスト溶液は製造実施例I−1からII−6に
より製造されたヘテロ環式先駆物質を製造実施例II−
1からII−8により得られた異なる量のスルフォニウ
ム塩を混合することにより更にそれぞれの場合、5%の
MAZ(フォトレジストの全固体量に対して)および1
%のLCVを添加することにより製造された。
【0092】フォトレジスト溶液はスピンコーティング
により6μmの層の厚さにシリコンウエファーに施さ
れ、ホットプレート上で80℃で10分間乾燥され、更
に15段階のグレーウエッジマスク(オプトラインから
の多密度レゾリューションターゲット)を通して360
W高圧水銀ランプに曝した。ウエファーは更に噴霧ディ
ベローパー中でジメチルプロピレンウレアで60秒間現
像された。
【0093】機械的性質を試験するために、フォトレジ
ストのフイルムをナイフコーターを用いて金属薄板に施
し、窒素雰囲気下に90℃で30分間乾燥し、均一に暴
露した。その後フイルムはプレート乾燥炉中で3°/分
の加熱速度で400℃に加熱し、その温度で30分間保
持した。徐冷後、曲げ強さと座屈抵抗を試験した。曲げ強さ この目的のために、金属薄板が非対称マンドレル(長さ
200mm、直径37から3mm)により180°曲げ
られた。評価は次の尺度によった。 1:フイルムはいかなる点からも亀裂の発生がない。 2:フイルムはマンドレルの幅の半分以上は亀裂の発生
がない。 3:フイルムはマンドレルの幅の半分以上に亀裂が発生
する。 4:フイルムはマンドレルの全幅に亙って亀裂が発生す
る。座屈抵抗 これは分離したフイルム片を用いて試験し、次の尺度に
より評価された。 1:フイルムは数回曲げても破損しない。 2:フイルムは数回曲げた後のみに破損する。 3:フイルムは曲げたときに破損する。 4:フイルムは脆性で、曲げ操作の初期で破損する。
【0094】試験結果は表2に示す。
【0095】
【比較例】109.0gのPMDEと130.1gのH
EMAが400gのγ−ブチロラクトンおよび100g
のピリジンと共に室温で40時間撹拌された。400g
のNMP中の100.1gのDADOおよび206gの
ジシクロヘキシルカルボジイミドの溶液が得られた溶液
に20℃で滴下添加された。反応混合物は終夜撹拌され
た。沈殿したシクロヘキシルウレアは濾別された。得ら
れた溶液はエタノール中で沈殿させ、分離したポリアミ
ンエステルは吸引濾過され、減圧下で乾燥させた。NM
Pの30%濃度の溶液が調製され、5%のMAZおよび
1%のLCVを添加することによりレジストはそれらか
ら処方に従って作られ、上記の新規なレジストと同様の
方法で試験された。
【0096】
【表2】
フロントページの続き (72)発明者 マンフレート、シュヴァルツ ドイツ連邦共和国、2000、ハムブルク−シ ェーネフェルト、ヒューネンカムプ、1エ フ (72)発明者 ライナー、ブルム ドイツ連邦共和国、6700、ルートヴィヒス ハーフェン、バンヴァサーシュトラーセ、 58

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(I)高温において安定で極性有機溶媒に
    可溶な、少なくとも1個のカルボキシル基を有する、ヘ
    テロ環式重合体の重合体先駆物質、(II)少なくとも
    1種の共重合可能なエチレン性不飽和の三級スルフォニ
    ウム塩、(III)少なくとも1種の光開始剤または光
    開始剤組成物および(IV)少なくとも1種の極性の中
    性有機溶媒から基本的に構成されることを特徴とする放
    射線の作用により架橋される混合物。
  2. 【請求項2】構成成分(I)として、以下の一般構造
    式、 【化1】 式中カルボキシル基は、アミド基に対してオルソまたは
    ペリの位置にあるようにAr1 に結合し、Ar1 は置換
    または非置換の4価の芳香族、アリール脂肪族、脂環
    式、脂肪族またはヘテロ環式基であり、Ar2 は置換ま
    たは非置換の2価の芳香族、アリール脂肪族、脂環式、
    脂肪族またはヘテロ環式基であるポリアミド酸を含むこ
    とを特徴とする請求項1による混合物。
  3. 【請求項3】構成成分(I)として、エチレン性不飽和
    の末端基を有するポリアミド酸が用いられることを特徴
    とする請求項1または2による混合物。
  4. 【請求項4】構成成分(II)として、アニオンにもカ
    チオンにもそれぞれ少なくとも1個のエチレン性不飽和
    の基を有する三級スルフォニウム塩が用いられることを
    特徴とする請求項1から3のいずれか1項による混合
    物。
  5. 【請求項5】構成成分(II)に各種のエチレン性不飽
    和の共重合可能な有機化合物並びに、場合により更に助
    剤または添加剤が付加的に含まれることを特徴とする請
    求項1から4のいずれか1項による混合物。
  6. 【請求項6】感放射線混合物層が請求項1から5のいず
    れか1項による混合物より成ることを特徴とする、担体
    上に施された感放射線混合物層に画像形成的に放射線照
    射を行い、更にこれらの層の非照射領域を除去すること
    による高温で安定なレリーフ構造の形成方法。
JP5126260A 1992-05-29 1993-05-27 放射線架橋可能な混合物および高温で安定なレリーフ構造の形成に使用する方法 Pending JPH0651510A (ja)

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