JP2712621B2 - ポジ型ホトレジスト材料 - Google Patents

ポジ型ホトレジスト材料

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JP2712621B2
JP2712621B2 JP1235425A JP23542589A JP2712621B2 JP 2712621 B2 JP2712621 B2 JP 2712621B2 JP 1235425 A JP1235425 A JP 1235425A JP 23542589 A JP23542589 A JP 23542589A JP 2712621 B2 JP2712621 B2 JP 2712621B2
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aromatic polyimide
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淑夫 今井
雅明 柿本
ムニラチナ・パドマナバン
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日本合成ゴム株式会社
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、新規なポジ型ホトレジスト材料に関する。
[従来の技術] 従来、集積回路などの製造においては、種々の感放射
線性材料が使用されている。しかし、近年製造工程の変
化などにより、高い耐熱性を有する感放射線性材料が必
要となってきているが、優れた耐熱性を有する感放射線
性材料は未だ得られていない。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、優れた耐熱性を有するポジ型ホトレジスト
材料に関する。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、下記一般式(I) (式中、R5は から選ばれる基である。) で表される繰り返し構造単位からなる芳香族ポリイミド
からなるポジ型ホトレジスト材料を提供するものであ
る。
本発明で使用される芳香族ポリイミドは、下記一般式
(II)で表される芳香族ジアミン(以下、「ジアミン
(II)」という。)と下記一般式(III)で表される芳
香族テトラカルボン酸二無水物(以下、「カルボン酸無
水物(III)」という。)を含むテトラカルボン酸無水
物との反応によって製造される。
(ここで、R5は前記一般式(1)と同一である。) 本発明においてジアミンIIは、例えば1,2−ジクロロ
テトラメチルジシランと〔ビス(トリメチルシリル)ア
ミノ〕フェニルリチウムとを反応させてN,N,N′,N′−
テトラ(トリメチルシリル)ジアミンを得た後、得られ
たN,N,N′,N′−テトラ(トリメチルシル)ジアミンと
水とを反応させることによって製造するこがてぎる。
ここで、〔ビス(トリメチルシリル)アミノ〕フェニ
ルリチウムは、例えばブロモアニリンを塩基の存在下、
クロロトリメチルシランと反応させて〔ビス(トリメチ
ルシリル)アミノ〕ブロモベンゼンとし、さらに、この
〔ビス(トリメチルシリル)アミノ〕プロモベンゼンに
ブチルリチウムを反応せさることにより得ることができ
る。
ジアミンIIの製法としては、具体的には〔ビス(トリ
メチルシリル)アミノ〕ブメモベンゼンとブチルリチム
とを、モル比で、通常1:1〜1:10、好ましくは1:3〜1:5
(〔ビス(トリメチルシリル)アミノ〕ブロモベンゼ
ン:ブチルリチウム)の割合で反応させることにより、
そのリチオ体とする。この反応の温度は、通常−100〜2
00であるが、−80〜80°の温度で行なうことが好まし
い。この反応に使用しうる溶媒としては、実質的にブチ
ルリチウムと反応しない溶媒が用いられ、特にエチルエ
ーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒が好
ましい。反応時間は、用いた試薬の量、溶媒の種類、反
応温度などに大きく左右されるが、数十分から数日間反
応させることが好ましい。
次に、リチオ体を単離することなく、リチオ体と1,2
−ジクロロテトラメチルジシランとを、モル比で、通常
2:1〜5:1(リチオ体:1,2−ジクロロテトラメチルジシラ
ン)の割合で反応させてN,N,N′,N′−テトラ(トリメ
チルシリル)ジアミンとする。この反応の温度は、通常
−100〜200℃であるが、−80〜80℃の温度で行なうのが
好ましい。この反応に使用しうる溶媒としては、実質的
にリチオ体や1,2−クロロテトラメチルジシランと反応
しない溶媒が用いられ、特にエチルエーテル、テトラヒ
ドロフランなどのエーテル系溶媒が好ましい。また、こ
の反応ではクラウンエーテルなどのアミオン活性化剤を
共存させることもできる。反応時間は、用いた試薬の
量、溶媒の種類、反応温度などに大きく左右されるが、
数十分から数日間反応させることが好ましい。
次いでN,N,N′,N′−テトラ(トリメチルシリル)ジ
アミンを水を用いて加水分解する。用いる水の量として
は、N,N,N′,N′−テトラ(トリメチルシリル)ジアミ
ンに対し最低2倍モル必要であるが、他の溶媒と併用し
てもよい。ここで用いる溶媒としては、メタノール、エ
タノール、プロパノールなどのアルコール系溶媒、エチ
ルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエ
ーテル系溶媒、ベンゼン、トルエンなどの芳香族系溶
媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセト
アミドなどのアミド系溶媒、アセトンなどが例記でき
る。また水と混合しない溶媒を使用するときには、四級
アンモニウム塩、クラウンエーテルなどの相間移動触媒
を共存させることもできる。反応時間は、用いた試薬の
量、溶媒の種類、反応温度などに大きく左右されるが、
数十分から数日間反応させることが好ましい。
本発明に用いるカルボン酸無水物IIIとしては、ピロ
メリット酸二無水物、3,3′4,4′−ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸二無水物、3,3′,4,4′−ジフェニルスル
ホンテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。
芳香族ポリイミドの製造は、具体的には、例えば有機
溶媒中、ジアミン(II)とカルボン酸無水物(III)
を、モル比(ジアミン;テトラカルボン酸無水物)で通
常1:0.5〜1:2、好ましくは1:0.8〜1:1.2の割合で、−20
〜200℃で数分間から数日間反応させることによって、
芳香族ポリイミドの前駆体である下記一般式(IV)で表
わされる繰り返し構造単位を有するポリアミッ酸を製造
し、該ポリアミック酸を脱水縮合反応に供することによ
り行なわれる。
(式中、R1〜R5は前記と同様である。) 反応の際に用いる有機溶媒は、生成するポリマーを溶
解するものであればよく、例えばN−メチル−2−ピロ
リドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクト
ン、テトラメチル尿素、ビス(メトキシエチル)エーテ
ル、テトラヒドロフラン、クロロホルム、1,4−ジオキ
サン、ピリジンなどの有機溶媒を挙げることができる。
なお、この有機溶媒には、そのほかの一般的な有機溶媒
であるアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチ
ルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチ
ル、酢酸ブチル、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジエチ
ル、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエ
ーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテー
ト、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジクロル
メタン、1,2−ジクロルエタン、1,4−ジクロルブタン、
トリクロルエタン、クロルベンゼン、o−ジクロルベン
ゼン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、t−
ブチルベンゼン、トルエン、キシレンなどもポリマーを
析出させない程度に混合して使用することができる。
こうして得られたポリアミック酸は、脱水剤と塩基性
触媒とにより有機溶媒中で脱水閉環させることによっ
て、本発明の芳香族ポリイミドになる。ここで脱水剤と
しては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオ
ロ酢酸などの酸無水物を用いることができる。また、塩
基性触媒としては特に限定されるものではないが、ピリ
ジン、コリジン、ルチジン、トリエチルアミンなどの3
級アミンを用いることができる。
前記脱水剤の使用量は、ポリアミック酸の脱水閉環す
るカルボキシル基1等量に対して0.8〜10等量であり、
前記塩基性触媒の使用量は溶解する有機溶媒中で、使用
する脱水剤の0.5から20倍等量であり、反応温度は、通
常−20〜200℃である。反応に用いる有機溶媒は、ポリ
アミック酸の製造に用いたのと同じ溶媒を用いることが
できる。
本発明の芳香族ポリイミドの固有粘度は、通常0.01〜
10dl/g、好ましくは0.05〜5dl/g(30°、N,N−ジメチル
アセトアミド中0.5g/dl)である。この固有粘度が0.01d
l/g未満であると、得られた成形品の機械的特性や耐熱
性が不十分となり、また10dl/gを超えると有機溶媒への
溶解性が低下する。
本発明の芳香族ポリイミドは、使用したテトラカルボ
ン酸二無水物の種類によりその溶解性が変化するが、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、ピリジンなどの溶媒のすべ
てに、または一部に可溶となる。また、本発明の芳香族
ポリイミドは、紫外線、X線などの放射線の照射により
分子量の低下が認められる。さらに、本発明の芳香族ポ
リイミドは200〜250℃付近の高いガラス転移点を有し、
350〜400℃付近まで加熱しても顕著な重量変化は認めら
れない。
[実施例] 以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
合成例1 1,2−ビス(アミノフェニル)テトラメチルジシランの
合成 p−〔ビス(トリメチルシリル)アミノ〕ブロモベン
ゼン21.356g(67.5mmol)を、150mlのエチルエーテルに
溶解した溶液に窒素気流下、−10℃で42.2ml(67.5mmo
l)のブチルリチウム溶液(1.6モル濃度のヘキサン溶
液)を滴下した。滴下終了後、0℃で2時間撹拌したと
ころ、4−〔ビス(トリメチルシリル)アミノ〕フェニ
ルリチウムの溶液が得られた。引き続き、この溶液に1,
2−ジクロロテトラメチルジシラン6.311g(33.75mmol)
を0°で滴下し、0°で2時間、25℃で12時間、加熱還
流下で1時間撹拌した。精製した白色沈殿を分離後、液
相を蒸留精製し、156°/0.1Torr留分を捕集した。得ら
れた化合物は、赤外吸収スペクトルデータから1,2−ビ
ス〔4−N,N−ジ(トリメチルシリル)アミノフェニ
ル〕テトラメチルジシランであると同定された。
次に、得られた1,2−ビス〔4−N,N−ジ(トリメチル
シリル)アミノフェニル〕テトラメチルジシラン20gを1
0重量%の水を含むアセトン200ml中に溶解し、溶媒を減
圧留去することで加水分解し、下記式で表わされる1,2
−ビス(4−アミノフェニル)テトラメチルジシランを
得た。このものを、さらにヘキサンより再結晶すること
により精製した。
以下に、得られた1,2−ビス(4−アミノフェニル)
テトラメチルジシランの性質を示す。
融点: 108〜110° H1−NMR(CDCl3)[δ、ppm]: 0.25(12H)、3.50(4
H)、6.75ppm(8H) UVスペクトル:262nm(テトラヒドロフラン中)(εmax
=23254) 分子量:300 元素分析値: C H N 計算値(%) 63.94 8.05 9.32 実測値(%) 64.24 8.66 8.87 実施例1 (1) 1,2−ビス(4−アミノフェニル)テトラメチ
ルジシラン0.902gとビロメリット酸二無水物0.654gを12
mlのN,N−ジメチルアセトアミド中に溶解させ、10℃で
1時間、さらに20℃で3時間、窒素下で撹拌しながら反
応させた。反応後に、反応液へ多量の蒸留水中に注ぎ、
ポリアミック酸を析出させ、グラスフィルターで別
し、さらに多量の水で洗浄した後、デシケータ内で48時
間減圧乾燥した。収率は99%であった。
得られたポリアミック酸の溶液粘度は、N,N−ジメチ
ルアセトアミド中、0.5g/dlの濃度、30℃で測定したと
ころ、0.85dl/gであった。またIRスペクトルは、3300cm
-1にOHの伸縮振動を、1656cm-1にNHCOの振動を、および
1717cm-1にCOOHに基づくCO基の伸縮振動を示し、生成物
がポリアミック酸であることを示した。
(2) (1)で得られたポリアミック酸1.556gを無水
酢酸/ピリジン/ベンゼン(重量比、1/1/3)混合液37g
に溶解させ、室温で一昼夜反応させた。反応溶液を多量
の蒸留水中に注ぎ、芳香族ポリイミドを析出させ、グラ
スフィルターで別し、さらに多量の水で洗浄した後、
デシケータ内で48時間減圧乾燥し、芳香族ポリイミドを
得た。収率は100%であった。
以下に、得られた芳香族ポリイミドの性質を示す。
ガラス転移温度: 304℃(TMA) 重量減少開始温度: 421℃(N2下)、 410℃(Air下) 分解開始温度: 552℃(N2下)、 503℃(Air下) 赤外吸収スペクトル: 1725cm-1 (νC=O、伸縮振動) 元素分析値: C H O 計算値(%) 64.70 4.59 5.80 実測値(%) 64.43 4.58 5.82 実施例2〜4 (1) 実施例1(1)において、ピロメリツト酸二無
水物の代わりに、表−1に示す芳香族テトラカルボン酸
二無水物を用いた以外は、実施例1(1)と同じ条件で
ポリアミック酸を合成した。
(2) 実施例1(2)で用いたポリアミック酸の代わ
りに、得られた各ポリアミック酸を表−2に示す量を用
いて、実施例1(2)と同様に芳香族ポリイミドを合成
した。得られた芳香族ポリイミドの性質を表−2に示
す。
試験例 実施例4(1)で得られたポリアミック酸0.1gおよび
実施例4(2)で得られたポリイミド0.1gを、それぞれ
10mlのN,N−ジメチルアセトアミドに溶解させ、石英ガ
ラスに入れた。石英ガラスから8cmの距離で400Wの高圧
水銀灯を照射し、照射時間に対するポリマーの粘度低下
を調べ、感光性を評価した。ポリマー溶液を入れた石英
ガラスは水冷し、光照射によってポリマーの粘度低下を
生じ、感光性を示すことを確認した。図1に照射時間に
対する粘度変化の変化を示した。
[発明の効果] 本発明の芳香族ポリイミドは、優れた耐熱性を有し、
さらに放射線感光性も有するため、例えばポジ型レジス
トして好適である。
【図面の簡単な説明】
図1は、試験例における紫外線照射時間とポリイミド溶
液およびポリアミック酸溶液の固有粘度との関係を示す
図である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記一般式(I)で表される繰り返し単位
    からなる芳香族ポリイミドからなるポジ型ホトレジスト
    材料。 (式中、R5は から選ばれる基を示す。)
JP1235425A 1989-09-11 1989-09-11 ポジ型ホトレジスト材料 Expired - Lifetime JP2712621B2 (ja)

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JPH02305821A (ja) * 1989-05-18 1990-12-19 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 感光性共重合体組成物
US5061509A (en) * 1989-08-25 1991-10-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing polyimide thin film and method of manufacturing liquid crystal orientation film of polyimide

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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日本化学会第58春季年会−講演予稿集▲II▼ 2IJ35

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