JPH09183846A - ポリ−o−ヒドロキシアミド及びポリ−o−メルカプトアミドの製造方法 - Google Patents
ポリ−o−ヒドロキシアミド及びポリ−o−メルカプトアミドの製造方法Info
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Abstract
のポリ−o−ヒドロキシアミド及びポリ−o−メルカプ
トアミドを製造することのできる価格的に有利な方法を
提供する。 【解決手段】 ビス−o−アミノフェノール又はビス−
o−アミノチオフェノールを構造式:M−CO−R* −
CO−M[式中D=O、S又はNHであり、その際Mは
(場合によっては置換された)2−ヒドロキシベンズオ
キサゾール、2−ヒドロキシベンゾトリアゾール又は1
−ヒドロキシベンゾトリアゾール或は相応するメルカプ
ト化合物を表し、R* はジカルボン酸の基礎物質であ
る。]のジカルボン酸誘導体と反応させてポリ−o−ヒ
ドロキシアミド及びポリ−o−メルカプトアミドを製造
する。
Description
キシアミド(ポリベンズオキサゾール前駆体)及びポリ
−o−メルカプトアミド(ポリベンゾチアゾール前駆
体)の製造方法に関する。
は耐高熱性のポリマーを特に保護層及び絶縁層又は誘電
体として必要とする(これに関しては例えば「エスエイ
エムピーイー・ジャーナル(SAMPE Journa
l)」第25巻(1989年)第6号、第18〜23頁
及び「マルチチップモジュールに関する1992年国際
会議議事録(Proceedings of the
1992 International Confer
ence of Multichip Module
s)」第394〜400頁参照)。使用されるポリマー
の幾つか、例えば芳香族ポリエーテルのホモ及びコポリ
マー並びにポリイミド(PI)及びポリベンズオキサゾ
ール(PBO)の前駆体は有機溶剤に良好に溶解し、良
好な箔形成特性を示し、遠心分離法により電子デバイス
に施すことができる(これに関しては例えば「高性能ポ
リマー(High Performance Poly
mer)」第4巻(1992年)第2号、第73〜80
頁及び「先端技術用ポリマー(Polymers fo
r Advanced Technologies)」
第4巻(1993年)第217〜233頁参照)。
環化され、即ち相応するポリマー(PI又はPBO)に
置換される。その際最終特性が生じる。即ち環化により
ポリ−o−ヒドロキシアミドの親水基、つまりNH−、
OH−及びCO基は消滅し、これらは誘電特性及び水吸
収性に否定的に作用する。これは例えば(1イミド単位
につき2個のCO基を有する)ポリイミド及び特に(1
イミド単位につき2個のCO基及び1個のOH基を有す
る)ヒドロキシポリイミドに対するポリベンズオキサゾ
ールの本質的利点である。更に環化は良好な誘電特性及
び最終生成物の低い水吸収性にとって重要であるばかり
でなく、その耐高熱性にとっても重要である。
活性成分を添加して感光性により調整可能であり、それ
により直接、即ち補助レジストを使用せずにパターン化
可能である。従ってこの直接のパターン化は間接的パタ
ーン化に比べて著しい価格的利点を提供するため重要で
ある。
前駆体とは異なり、いわゆる“バイアホール(via
hole)”のパターン化の際ネガ作用の系と比べて面
のごく僅かな部分のみが露光されるにすぎないため欠陥
密度が小さいというようなポジ型のパターン化可能性の
利点を提供する。更にアルカリ可溶性のPBO前駆体を
使用した場合水性アルカリ現像剤の使用を可能にする。
更に光パターン化後この前駆体の環化は焼なましにより
行われる。
駆体は既に公知である(これに関しては欧州特許第00
23662号、欧州特許出願公開第0264678号及
び欧州特許第0291779号明細所参照)。その際使
用されるフォトリソグラフィによるプロセスは環化を除
いて公知のノボラック及びキノンジアジドをベースとす
るポジ型レジストのパターン化の際と同様の世界的に多
数の生産ラインで使用されているプロセスである(これ
に関しては例えばソアネ(D.S.Soane)及びマ
ルチネンコ(Z.Martynenko)による「マイ
クロエレクトロニクスにおけるポリマーの基礎及び応用
(Polymers in Microelectro
nics−Fundamentals and App
lications)」エルセヴィール(Elsevi
er)、アムステルダム、1989年、第77〜124
頁参照)。
カリ性により現像可能の感光性誘電体のベースポリマー
としてのその使用にとって重要な前提条件である。マイ
クロエレクトロニクス分野への使用にとってこの前駆体
は、この種の現像剤を光パターン化の際にも使用できる
ように金属イオン不含の現像剤に可溶でなければならな
い。即ち金属イオンを含む現像剤はデバイスの電気的機
能に悪影響を及ぼしかねない。
−o−ヒドロキシアミドの製造に最もよく行われている
方法はジカルボン酸塩化物を適当なビス−o−アミノフ
ェノールと反応させるものである。反応の際に生じる塩
化水素を捕捉するために通常ピリジンのような可溶性塩
基を添加する(欧州特許出願公開第0264678号及
び欧州特許第0291779号明細書参照)。この方法
により確かに金属イオン不含の水性アルカリ現像剤に可
溶の前駆体を製造できるが、しかし塩素イオンがポリマ
ー中に残留することは欠点である。塩素イオンが腐食の
原因となり、デバイスの機能を著しく損傷しかねないた
め、この種のポリマーをマイクロエレクトロニクスデバ
イスの被覆材料として使用することはできない。従って
このポリマーをイオン交換体により精製する必要があ
る。しかしこの精製方法は経費を要し、高価なものにつ
く。即ちこの方法はイオン交換カラムの準備、ポリマー
の溶解、溶液のカラムを通しての貫流及び後洗浄並びに
新たな沈澱及び乾燥のような付加的処理工程を含むもの
である。
場合ジカルボン酸塩化物を主にビス−o−アミノフェノ
ールのアミノ基と(アミド形成下に)反応させるが、し
かし(エステル形成下に)そのヒドロキシル基とは反応
させない、即ちエステル形成に対してアミド形成の反応
選択度が高くなければならないという要件が満たされな
ければならない。エステル形成を排除又は強力に抑制で
きなければ、それがアルカリ可溶性の十分でないポリマ
ーを生じることになる。更に反応選択度が低ければポリ
マー溶液中にゲル形成を来し、その際製造されるポリ−
o−ヒドロキシアミドは濾過不能となり、使用すること
ができなくなる。
及び同様にポリ−o−メルカプトアミドの合成方法も既
に公知である。例えば欧州特許出願公開第015872
6号明細書からジヒドロキシ−又はジメルカプトジアミ
ノ化合物をカルボジイミドの存在下にジカルボン酸と反
応させることは公知である。しかしこの反応の場合尿素
の転位反応により残留する尿素基がしばしば問題を起こ
す。即ちそれらの尿素基はポリベンズオキサゾール又は
ポリベンゾチアゾールの耐熱性並びにそれらから形成さ
れる層の品質に悪影響を及ぼす。更にこの方法により製
造されるポリマーは金属イオン不含の水性アルカリ現像
剤に十分に溶解しない。
の他の製造方法では、ジカルボン酸をビス−o−アミノ
フェノールと1−エトキシカルボニル−2−エトキシ−
1,2−ジヒドロキノリン及び1,1′−カルボニルジ
オキシ−ジ−1,2,3−ベンゾトリアゾールのような
凝縮反応試薬と反応させるものがある(欧州特許出願公
開第0391196号明細書参照)。しかしこの方法で
製造されるポリマーは同様に金属イオン不含の水性アル
カリ現像剤に不十分な可溶性を示すに過ぎない。
る方法も公知である(これに関しては欧州特許出願公開
第0481402号、米国特許第4331592号及び
ドイツ連邦共和国特許出願公開第3716629号明細
書参照)。しかしポリ−o−ヒドロキシアミドの場合こ
の種の合成は環化された、即ちアルカリ不溶性の生成物
を生じるか又はポリマー中に一部化学的に結合された燐
含有基が残留し、そのため燐のドーピング特性によりこ
のポリマーはマイクロエレクトロニクス分野で使用する
ことができなくなる。即ちイオン不純物とは異なりこの
種の基は例えばイオン交換体により除去することができ
ない。
物を含まない方法で金属イオン不含の水性アルカリ現像
剤に可溶性のポリ−o−ヒドロキシアミド及びポリ−o
−メルカプトアミドを製造することのできる価格的に有
利な方法を提供することにある。
り、ビス−o−アミノフェノール又はビス−o−アミノ
チオフェノールを構造式M−CO−R* −CO−M[式
中Mは以下の構造式:
=H、F、CH3 又はCF3 (互いに無関係)であり、
基R1 〜R4 のうち最高2個はCH3 又はCF3であ
り、R* は以下の意味を有する: − (CR2 )m その際R=H、F、CH3 又はCF3 であり、m=1〜
10である;また
2 、C(CF3 )2 、C(CH3 )(C6 H5 )、C
(CF3 )(C6 H5 )、C(CF3 )(C6 F5)、
C(C6 H5 )2 、CF2 −CF(CF3 )、CH=C
H、CF=CF、C≡C、O−C6 H4 −O、O、S、
CO又はSO2 であり、n=0〜10及びp=1〜10
である;また
CF3 であり、n=0〜10である;また
(CH3 )である;また
又はC(CH3 ) Z1 =CH2 又はCH(CH3 )及びZ2 =N Z1 =NH又はN(CH3 )及びZ2 =CH又はC(C
H3 ) Z1 =NH又はN(CH3 )及びZ2 =Nである;また
部分構造のそれぞれ全ての水素原子(H)をフッ素原子
(F)と置換可能である。]のジカルボン酸誘導体と反
応させることにより解決される。
して特に特殊なエステル又はチオエステルを使用するか
又は特殊なアミドを使用することにより解決する。この
場合驚くべきことにはアミド形成に十分な選択度が生じ
る。即ち本発明により製造されるポリマー、即ちポリ−
o−ヒドロキシアミド及びポリ−o−メルカプトアミド
は金属イオン不含の水性アルカリ現像剤に可溶である。
更に本発明方法はゲルを形成せずに経過するので、上記
ポリマーは有機溶剤に良好に溶解し、加工可能である。
更にこの方法の場合塩化物イオン、金属イオン並びに燐
化合物のような不純物を回避できる。
の(チオ)エステル及びアミド、即ちベンズオキサゾー
ル、ベンゾチアゾール及びベンゾトリアゾール、特に2
−ヒドロキシベンズオキサゾール(2−ベンズオキサゾ
リノン)、2−メルカプトベンズオキサゾール、2−ヒ
ドロキシベンゾトリアゾール、2−メルカプトベンゾチ
アゾール、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール及び1−
メルカプトベンゾトリアゾールをベースとする化合物を
有するジカルボン酸を使用する。一連のこの種のエステ
ルは同時出願のドイツ連邦共和国特許出願第19532
138.3号「ジカルボン酸誘導体」の対象である。
テル
が有利である。
ールジカルボン酸(イソフタル酸)及びジフェニルエー
テル−4,4′−ジカルボン酸(オキシジ安息香酸)の
ようなジカルボン酸の誘導体を使用すると有利である。
しかし一般にこのようなジカルボン酸についてはそれら
が上記形式の前駆体の製造に使用される場合に触れるこ
とにする。
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及び3,3′−ジヒドロ
キシ−4,4′−ジアミノジフェニルである。ポリ−o
−メルカプトアミドの合成には相応するビス−o−アミ
ノチオフェノールが使用される。しかし原則として通常
ポリベンズオキシゾール又はポリベンゾチアゾール前駆
体の製造に使用される全てのビス−o−アミノフェノー
ル及び−チオフェノールを使用することができる。
ールとの反応は塩基性触媒(特に第三アミン)の存在下
に行われると有利である。この種の触媒には特にピリジ
ン、トリエチルアミン、ジアザビシクロオクタン及びポ
リビニルピリジンがある。しかし他の塩基性触媒も使用
可能であり、その際前駆体を合成する際に使用されるN
−メチルピロリドンのような溶剤又は水/アルコールの
混合物(沈澱剤)に良好に溶解するもの又は網状化ポリ
ビニルピリジンのような全く不溶性のものが優先され
る。
との反応温度は20〜150℃の温度が有利である。
ビス−o−アミノフェノール又は−チオフェノール及び
塩基性触媒を(有機溶剤中で)高めた温度で反応させる
方法で行われる。この反応の終了後反応溶液を室温に冷
却し、更に反応生成物を適当な沈澱剤で沈澱させる。濾
過及び乾燥後この沈澱ポリマーは使用可能となる。従っ
て本発明方法ではポリマーをイオン交換体により精製す
るような煩雑な洗浄工程を必要としない。
ドン、テトラヒドロフラン及びN,N−ジメチルアセト
アミドがある。しかし原則として出発成分を良好に溶解
できる全ての溶剤が使用可能である。沈澱剤としては水
及び水とエタノール及びイソプロパノールのようなアル
コールとの混合物が特に適している。
ノール又は−チオフェノールが過剰である場合)製造さ
れたポリ−o−ヒドロキシアミド又は−メルカプトアミ
ドのアミノ末端基をポリマーの沈澱の前にジカルボン酸
無水物でマスキング、即ち遮断する。それには特にシス
−5−ノルボルネン−エンド−2,3−ジカルボン酸無
水物が適している。
下に3.46gのイソフタル酸及び2−メルカプトベン
ズオキサゾールからなるジエステル(8mモル)、2.
93gの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(8mモル)及び
乾燥N−メチルピロリドン50mlを入れ、その後攪拌
しながら75℃に加熱する。その際得られる溶液に1.
27gの乾燥ピリジン(16mモル)をN−メチルピロ
リドン10mlに溶かして徐々に滴下し、更にこの溶液
を75℃で24時間攪拌する。室温に冷却後この清澄な
黄色の反応溶液を濾過し、水3容量部に対してイソプロ
パノール1容量部からなる混合物400mlに(沈澱剤
として)加える。沈澱した白色のポリマーを濾別し、2
回それぞれ水200mlで洗浄する。更にこのポリマー
を乾燥、即ちまず10mバールで、次いで10-2mバー
ルでそれぞれ50℃で乾燥する。収量は2.42gであ
る。
ロリドン2gに溶かし、この溶液を目の荒いフィルタを
備えているプラスチック噴霧器に入れる。次いで噴霧器
によりポリマー溶液を洗浄及び乾燥されたシリコンウェ
ハ上に施し、これを遠心分離器(コンバック(Conv
ac)社製、ST146型)内で遠心分離する。引続き
ホットプレート上で115℃で乾燥し、その際ウェハ上
に均質な箔が形成される。冷却後ポリマー箔で被覆され
たウェハを市販の金属イオン不含の水性アルカリ現像剤
(2.38%のNMD−W、トーキョウオーカ(Tok
yoOhka)社製)に浸漬する。その際ポリマー箔は
均質に、即ち亀裂を形成することなくまた破裂すること
なく、溶解する。前記現像剤の代わりに蒸留水に入れた
テトラメチル水酸化アンモニウムの3%溶液を使用した
場合にも同じ結果が得られる。
ェハ上に遠心塗布し、115℃で乾燥し、更に焼なまし
炉(HS337、ザイタ(Seiter)社製)で窒素
下に焼きなます。その際均質な高温耐性のポリベンズオ
キサゾールからなる箔が生じる。
下に4.18gのイソフタル酸及び2−メルカプトベン
ゾチアゾールからなるジアミド(9mモル)、3.66
gの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(10mモル)及び乾
燥N−メチルピロリドン90mlを入れ、更に室温で3
0分間攪拌する。引続きこの溶液に1.42mlの乾燥
ピリジン(18mモル)を添加し、更に室温で20時間
攪拌する。反応終了後この清澄な黄色の反応溶液を濾過
し、水3容量部に対してイソプロパノール1容量部から
なる混合物700ml(沈澱剤として)に加える。沈澱
した白色のポリマーを濾別炉別し、2回それぞれ水20
0mlで洗浄する。更にこのポリマーを乾燥、即ちまず
50℃で10mバール、次いで40℃で10-2mバール
で乾燥する。収量は3.48gである。
処理し、同様の結果を得る。即ちこのPBO前駆体は両
方の金属イオン不含の水性アルカリ現像剤に均質に溶解
し、良好な箔形成性を示す。
下に48.8gの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(133
3mモル)及び乾燥N−メチルピロリドン70mlを入
れ、その後攪拌しながら75℃に加熱する。その際得ら
れる溶液に62.7gのジフェニルエーテル−4,4′
−ジカルボン酸及び1−ヒドロキシベンゾトリアゾール
からなるジエステル(1274mモル)をN−メチルピ
ロリドン280mlに溶かして徐々に滴下し、更にこの
溶液を75℃で20時間攪拌する。引続きこの反応溶液
に(末端基の遮断のため)N−メチルピロリドン70m
lに溶解した4.2gのシス−5−ノルボルネン−エン
ド−2,3−ジカルボン酸無水物(26mモル)を添加
し、更に75℃で20時間攪拌する。室温に冷却後この
反応溶液を濾過し、水4容量部に対してイソプロパノー
ル1容量部からなる混合物5000ml(沈澱剤とし
て)に入れる。沈澱したポリマーを濾別し、2回それぞ
れ200mlの沈澱剤で洗浄する。引続きこのポリマー
を水2000mlと混ぜ合わせ、更に16時間攪拌す
る。このポリマーを濾別し、その後まず24時間約20
mバールで、更に8日間約2mバールでそれぞれ50℃
の温度で乾燥する。収量は80.3gである。
処理し、同様の結果を得る。即ちこのPBO前駆体は両
方の金属イオン不含の水性アルカリ現像剤に均質に溶解
し、良好な箔形成性を示す。
Claims (6)
- 【請求項1】 ビス−o−アミノフェノール又はビス−
o−アミノチオフェノールを構造式M−CO−R*−C
O−M[式中Mは以下の構造式: 【化1】 その際Z=O又はSであり、R1 、R2 、R3 及びR4
=H、F、CH3 又はCF3 (互いに無関係)であり、
基R1 〜R4 のうち最高2個はCH3 又はCF3であ
り、R* は以下の意味を有する: − (CR2 )m その際R=H、F、CH3 又はCF3 であり、m=1〜
10である;また 【化2】 その際A=(CH2 )n 、(CF2 )p 、C(CH3 )
2 、C(CF3 )2 、C(CH3 )(C6 H5 )、C
(CF3 )(C6 H5 )、C(CF3 )(C6 F5)、
C(C6 H5 )2 、CF2 −CF(CF3 )、CH=C
H、CF=CF、C≡C、O−C6 H4 −O、O、S、
CO又はSO2であり、n=0〜10及びp=1〜10
である;また 【化3】 その際X=CH又はNであり、R=H、F、CH3 又は
CF3 であり、n=0〜10である;また 【化4】 その際T=CH2 、CF2 、CO、O、S、NH又はN
(CH3 )である;また 【化5】 【化6】 その際Z1 =CH2 又はCH(CH3 )及びZ2 =CH
又はC(CH3 ) Z1 =CH2 又はCH(CH3 )及びZ2 =N Z1 =NH又はN(CH3 )及びZ2 =CH又はC(C
H3 ) Z1 =NH又はN(CH3 )及びZ2 =Nである;また 【化7】 その際Z3 =CH、C(CH3 )又はNである;また 【化8】 その際Z4 =O又はSである;またその際全ての芳香族
部分構造のそれぞれ全ての水素原子(H)をフッ素原子
(F)と置換可能である。]のジカルボン酸誘導体と反
応させることを特徴とするポリ−o−ヒドロキシアミド
及びポリ−o−メルカプトアミドの製造方法。 - 【請求項2】 2−メルカプトベンズオキサゾール又は
1−ヒドロキシベンゾトリアゾールを有するジカルボン
酸エステルを使用することを特徴とする請求項1記載の
方法。 - 【請求項3】 2−メルカプトベンゾチアゾールを有す
るジカルボン酸エステルを使用することを特徴とする請
求項1記載の方法。 - 【請求項4】 反応を塩基性触媒の存在下に実施するこ
とを特徴とする請求項1ないし3の1つに記載の方法。 - 【請求項5】 触媒が第三アミンであることを特徴とす
る請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 反応を20〜150℃の温度で実施する
ことを特徴とする請求項1ないし5の1つに記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
DE19532201.0 | 1995-08-31 | ||
DE19532201 | 1995-08-31 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP24552096A Expired - Lifetime JP3311600B2 (ja) | 1995-08-31 | 1996-08-28 | ポリ−o−ヒドロキシアミド及びポリ−o−メルカプトアミドの製造方法 |
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EP (1) | EP0761718B1 (ja) |
JP (1) | JP3311600B2 (ja) |
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