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JP2001296657A - ポジ型感光性樹脂組成物及びその製造方法並びにその組成物を用いた半導体装置 - Google Patents

ポジ型感光性樹脂組成物及びその製造方法並びにその組成物を用いた半導体装置

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Publication number
JP2001296657A
JP2001296657A JP2000114521A JP2000114521A JP2001296657A JP 2001296657 A JP2001296657 A JP 2001296657A JP 2000114521 A JP2000114521 A JP 2000114521A JP 2000114521 A JP2000114521 A JP 2000114521A JP 2001296657 A JP2001296657 A JP 2001296657A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photosensitive resin
resin composition
hydroxypolyimide
same
positive photosensitive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000114521A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Imamura
健 今村
Takashi Hirano
孝 平野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority to JP2000114521A priority Critical patent/JP2001296657A/ja
Publication of JP2001296657A publication Critical patent/JP2001296657A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の性能を維持しながらコストの安いポジ
型感光性樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 ヒドロキシポリイミド(A)100重量
部とジアゾナフトキノン化合物(B)1〜50重量部か
らなるポジ型感光性樹脂組成物であって、該ヒドロキシ
ポリイミド製造の反応溶液から、ヒドロキシポリイミド
を単離することなく得たヒドロキシポリイミドを用いる
ポジ型感光性樹脂組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はポジ型感光性樹脂と
その製造工程に関するものであり、そのポジ型感光性樹
脂を用いて生産された半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子の表面保護膜、層間絶
縁膜には、耐熱性が優れまた卓越した電気特性、機械特
性等を有するポリイミド樹脂が用いられてきた。しか
し、近年半導体素子の高集積化、大型化、パッケージの
薄型化、小型化、半田リフローによる表面実装への移行
により耐熱サイクル性、耐熱ショック性等の著しい向上
の要求があり、更に高性能の樹脂が必要とされるように
なってきた。
【0003】一方、ポリイミド樹脂自身に感光性を付与
する技術が最近注目を集めてきており、例えば下記式
(2)に示される感光性ポリイミド樹脂が挙げられる。
【化2】
【0004】これを用いるとパターン作成工程の一部が
簡略化でき、工程短縮および歩留まり向上の効果はある
が、現像の際にN−メチル−2−ピロリドン等の溶剤が
必要となるため、安全性、取り扱い性に問題がある。そ
こで最近、アルカリ水溶液で現像ができるポジ型の感光
性樹脂が開発されている。例えば、特開平3−763号
公報においてはヒドロキシポリイミド樹脂を用いたポジ
型感光性樹脂組成物が開示されている。また、より高分
子量のヒドロキシポリイミドを得る製法も特開平4−3
06231号公報に記載されている。
【0005】これらはイミド化の方法として無水酢酸等
の酸無水物を閉環剤として用いており、反応終了後に樹
脂を単離する際にこれを除く為には充分な洗浄が必要と
なる。また、この洗浄によって閉環剤およびその副生成
物を完全に取り除くのは事実上不可能であり、特に半導
体素子等の精密な部品の用途として用いる際には、微量
な不純物が装置に与える影響は非常に大きい。
【0006】また、これらに限らず従来から感光性樹脂
を実際に使用する場合には、樹脂の合成後、再沈、濾
過、乾燥を行い、先ずは樹脂を単離するという工程がと
られている。次にその樹脂を適当な溶媒中で感光剤等の
添加物と混合するといった手法で目的の半導体感光性樹
脂溶液を得る。しかしこれらの工程は時間、費用等の面
から大きな負担となっているのは明らかであり、生産性
の向上の目的からより簡潔な手法が望まれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来より簡
略な工程でポジ型感光性樹脂組成物を提供することに関
するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】一般式(1)で示される
ヒドロキシポリイミド(A)100重量部とジアゾナフ
トキノン化合物(B)1〜50重量部からなるポジ型感
光性樹脂組成物であって、該ヒドロキシポリイミド合成
の反応溶液から、ヒドロキシポリイミドを単離すること
なく得たヒドロキシポリイミドを用いるポジ型感光性樹
脂組成物である。
【化3】 また、ヒドロキシポリイミドを合成する反応工程より得
られた反応溶液に、ジアゾナフトキノン化合物を溶解さ
せ、その後濾過することを特徴とするポジ型感光性樹脂
組成物の製造方法である。また、ポジ型感光性樹脂組成
物を用いて製作された半導体装置である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のヒドロキシポリイミド
(A)は一般式(1)で示され、式(1)のXは、例え
【化4】 等であるがこれらに限定されるものではない。
【0010】これらの中で特に好ましいものとしては、
【化5】 より選ばれるものである。
【0011】また式(1)のYは、例えば
【化6】 等であるがこれらに限定されるものではない。
【0012】これらの中で特に好ましいものとしては、
【化7】 より選ばれるものである。
【0013】また式(1)のEは、水素原子、あるいは
アルケニル基を少なくとも1つ含む脂肪族または環式化
合物のカルボン酸誘導体のいずれであっても良い。後者
は例えば、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無
水物、無水マレイン酸等が挙げられるが、これらに限定
されるものではない。
【0014】本発明のヒドロキシポリイミド製造の際の
溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチ
ロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチル
スルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレ
ングリコールジブチルエーテル、ピロピレングリコール
モノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチ
ルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル
アセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メ
チル−1,3−ブチレングリコールアセテート、1,3
−ブチレングリコール−3−モノメチルエーテル、ピル
ビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メチル−3−メトキ
シプロピオネート等が挙げられ、単独でも混合して用い
てもよい。
【0015】本発明で用いる感光剤はジアゾナフトキノ
ン化合物(B)であり、例えば、1,2−ナフトキノン
ジアジド構造を有する化合物であり、米国特許明細書第
2,772,972号、第2,797,213号、第
3,669,658号により公知の物質である。
【0016】例えば下記のものが挙げられる。
【化8】
【化9】
【0017】これらの中で特に好ましいものとしては下
記のものがある。
【化10】
【0018】本発明のポジ型感光性樹脂組成物の製造方
法は、先ず反応によりヒドロキシポリイミドの合成を行
う。ヒドロキシポリイミドの合成は、例えば、ヘキサフ
ルオロ−2,2−ビス(3―アミノ−4−ヒドロキシフ
ェニル)プロパンと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を主原料として用い、
温度条件10〜40℃、反応時間1〜6時間の条件下で
反応を行った後、さらに温度条件120〜160℃、反
応時間1〜6時間の条件下で反応を行い、ヒドロキシポ
リイミドの反応溶液を得る。得られた反応溶液にジアゾ
ナフトキノン化合物を溶解させ、その後濾過してポジ型
感光性樹脂組成物を得る。本発明では、樹脂の合成後、
再沈、濾過、乾燥等の樹脂を単離するという単離工程を
含まない。
【0019】本発明で用いるジアゾナフトキノン化合物
(B)のヒドロキシポリイミド(A)への配合量は、ヒ
ドロキシポリイミド100重量部に対して1〜50重量
部である。配合量が1重量部未満だと樹脂のパターニン
グ特性が不良となり、逆に50重量部を越えると感度が
大幅に低下するため好ましくない。本発明におけるポジ
型感光性樹脂組成物には、必要によりレベリング剤、シ
ランカップリング剤等の添加剤を添加することができ
る。
【0020】本発明のポジ型感光性樹脂組成物の使用方
法は、まず該組成物を適当な支持体、例えば、シリコン
ウェハー、セラミック基板、アルミ基板等に塗布する。
塗布量は、半導体装置の場合、硬化後の最終膜圧が0.
1〜20μmになるよう塗布する。塗布方法としては、
スピンナーを用いた回転塗布、スプレーコーターを用い
た噴霧塗布、浸漬、印刷、ロールコーティング等があ
る。次に60〜130℃でプリベークして塗膜を乾燥し
た後、所望のパターン形状に化学線を照射する。化学線
としては、X線、電子線、紫外線、可視光線等が使用で
きるが、200〜500nmの波長のものが好ましい。
【0021】次に照射部を現像液で溶解除去することに
よりレリーフパターンを得る。現像液としては、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナ
トリウム、メタ珪酸ナトリウム、アンモニア水等の無機
アルカリ類、エチルアミン。n−プロピルアミン等の第
一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン
等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチル
アミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、
トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラ
メチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモ
ニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩等のアル
カリ類の水溶液、およびこれにメタノール、エタノール
のごときアルコール類等の水溶性有機溶媒や界面活性剤
を適当量添加した水溶液を好適に使用することができ
る。現像方法としては、スプレー、パドル、浸漬、超音
波等の方式が可能である。
【0022】次に現像によって形成したレリーフパター
ンをリンスする。リンス液としては蒸留水を使用する。
次に加熱処理を行い、耐熱性に富む最終パターンを得
る。本発明のポジ型感光性樹脂組成物を用いた半導体装
置の製造方法は従来の公知の方法を用いることが出来
る。
【0023】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 <実施例1> *ヒドロキシポリイミドの合成 温度計、攪拌機、原料仕込口および窒素ガス導入口を備
えた300mlの四つ口セパラブルフラスコ中にヘキサ
フルオロ−2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ
フェニル)プロパン20.2g(0.055モル)と
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19.8g(0.055モル)とγ−ブチ
ロラクトン160.0gを加え、20℃を保持しながら
3時間攪拌し、アミド化反応を行った。その後、反応系
内にトルエンを32g加え、130〜140℃で3時間
還流し共沸させることにより、系外に環化反応の副生成
物である水を留去した。次にトルエンの減圧留去を30
分間行い、目的の反応溶液を得た。また、得られた反応
溶液の一部を用いて分子量を測定したところ、数平均分
子量は15366(g/モル)であった。
【0024】*ポジ型感光性樹脂組成物の作製 得られた反応溶液(樹脂固形分30重量%)100gに
下記式の構造を有するジアゾキノン化合物(Q−1)
6.0gを溶解させた後、0.2μmのテフロン(登録
商標)フィルターで濾過し感光性樹脂組成物を得た。
【化11】
【0025】*特性評価 このポジ型感光性樹脂組成物をシリコンウェハー上にス
ピンコーターを用いて塗布した後、ホットプレートにて
120℃で4分乾燥し、膜厚約6.5μmの塗膜を得
た。この塗膜にg線ステッパー露光線NSR−1505
G3A(ニコン(株)製)によりテストパターンを有す
るマスクを介して25mJ/cm2から25mJ/cm2
ずつ増やして1250mJ/cm2まで露光を行った。
次に2.38%のテトラアンモニウムヒドロキシド水溶
液の現像液に40秒間浸漬することにより露光部を溶解
除去した後、純水で30秒間リンスした。その結果、露
光量350mJ/cm2で照射した部分よりパターンが
形成されていることが確認できた。この時の未露光部の
膜厚は4μmであった。
【0026】<実施例2>実施例1におけるヘキサフル
オロ−2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェ
ニル)プロパンの量を21.3g(0.058モル)、
3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボ
ン酸二無水物の量を18.7g(0.052モル)に変
更した他は、実施例1と同様の評価を行った。 <実施例3>実施例1におけるヘキサフルオロ−2,2
−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパ
ンの量を19.3g(0.053モル)、3,3’,
4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水
物の量を20.7g(0.058モル)に変更した他
は、実施例1と同様の評価を行った。
【0027】<比較例1>実施例1と同様の方法で合成
された反応混合物を濾過した後、濾液を水/メタノール
=3/1の溶液に投入、沈殿物を濾集し水で充分に洗浄
した後、真空下で乾燥し目的のヒドロキシポリイミド樹
脂固形物を得た。実施例1のポジ型感光性樹脂組成物の
作製における反応溶液100gの替わりに、得られたヒ
ドロキシポリイミド樹脂固形物30gをγ−ブチロラク
トン70gに溶解したものを用い、他は実施例1と同様
の方法で評価を行ったが、分子量および感度の点で実施
例1で得られた値と大差なかった。 <比較例2>比較例1における反応混合物の替わりに、
実施例2と同様の方法で合成された反応混合物を用いた
他は、比較例1と同様の方法で評価を行ったが、分子量
および感度の点で実施例2で得られた値と大差なかっ
た。 <比較例3>比較例1における反応混合物の替わりに、
実施例3と同様の方法で合成された反応混合物を用いた
他は、比較例1と同様の方法で評価を行ったが、分子量
および感度の点で実施例3で得られた値と大差なかっ
た。
【0028】実施例1〜3、比較例1〜3の評価結果を
表1に示す。
【表1】
【0029】
【発明の効果】本発明の方法に従うと、従来の製造方法
によるものと同性能のポジ型感光性樹脂組成物が得ら
れ、簡略化された工程で製造出来るため低コストのポジ
型感光性樹脂組成物を得ることができ、信頼性が同じで
低コストの半導体装置を入手することが出来る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/027 H01L 21/30 502R

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(1)で示されるヒドロキシポ
    リイミド(A)100重量部とジアゾナフトキノン化合
    物(B)1〜50重量部からなるポジ型感光性樹脂組成
    物であって、該ヒドロキシポリイミド合成の反応溶液か
    ら、ヒドロキシポリイミドを単離することなく得たヒド
    ロキシポリイミドを用いることを特徴とするポジ型感光
    性樹脂組成物。 【化1】
  2. 【請求項2】 ヒドロキシポリイミドを合成する反応工
    程より得られた反応溶液に、ジアゾナフトキノン化合物
    を溶解させ、その後濾過することを特徴とするポジ型感
    光性樹脂組成物の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のポジ型感光性樹脂組成物
    を用いて製作された半導体装置。
JP2000114521A 2000-04-17 2000-04-17 ポジ型感光性樹脂組成物及びその製造方法並びにその組成物を用いた半導体装置 Pending JP2001296657A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007029614A1 (ja) * 2005-09-05 2007-03-15 Asahi Kasei Emd Corporation ポジ型感光性樹脂組成物
JP5435227B2 (ja) * 2007-04-02 2014-03-05 日産化学工業株式会社 ポジ型感光性樹脂組成物及びその硬化膜並びに表示素子

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