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JP4154086B2 - Photosensitive polymer composition, pattern manufacturing method and electronic component - Google Patents

Photosensitive polymer composition, pattern manufacturing method and electronic component Download PDF

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JP4154086B2
JP4154086B2 JP21547599A JP21547599A JP4154086B2 JP 4154086 B2 JP4154086 B2 JP 4154086B2 JP 21547599 A JP21547599 A JP 21547599A JP 21547599 A JP21547599 A JP 21547599A JP 4154086 B2 JP4154086 B2 JP 4154086B2
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Japan
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component
polymer composition
photosensitive polymer
compound
group
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匡之 大江
範幸 山崎
隆徳 安斎
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Hitachi Ltd
Resonac Corp
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Hitachi Chemical Co Ltd
Hitachi Ltd
Showa Denko Materials Co Ltd
Resonac Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光性重合体組成物及びこの組成物を用いたパターンの製造法並びに電子部品に関し、さらに詳しくは、加熱処理により半導体素子等の電子部品の表面保護膜、層間絶縁膜等として適用可能なポリイミド系耐熱性高分子となるポジ型の耐熱性感光性重合体組成物及びこの組成物を用いたパターンの製造法並びに電子部品に関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリイミドは耐熱性及び機械特性に優れ、また、膜形成が容易であり、表面を平坦化できる等の利点から、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜等として広く使用されている。
【0003】
ポリイミドを表面保護膜又は層間絶縁膜として使用する場合、スルーホール等の形成工程は、主にポジ型のホトレジストを用いるエッチングプロセスによって行われている。しかし、工程にはホトレジストの塗布や剥離が含まれ、煩雑であるという問題がある。そこで作業工程の合理化を目的に感光性を兼ね備えた耐熱性材料の検討がなされてきた。
【0004】
感光性ポリイミド組成物に関しては、1.エステル結合により感光基を導入したポリイミド前駆体組成物(特公昭52−30207号公報等)、2.ポリアミド酸に化学線により2量化または重合可能な炭素−炭素二重結合及びアミノ基と芳香族ビスアジドを含む化合物を添加した組成物(特公平3−36861号公報等)などが知られている。
【0005】
感光性ポリイミド組成物の使用に際しては、通常、溶液状態で基板上に塗布後乾燥し、マスクを介して活性光線を照射し、未露光部を現像液で除去し、パターンを形成する。しかし、上記1及び2の組成物はネガ型であり、また、現像に有機溶剤を使用する。そのため、ポジ型のホトレジストを用いるエッチングプロセスからネガ型の感光性ポリイミドに切り替えるためには、露光装置のマスクや現像設備の変更が必要になるという問題点がある。
【0006】
一方、ポジ型感光性ポリイミドに関しては、3.o−ニトロベンジル基をエステル結合により導入したポリイミド前駆体(特開昭60−37550号公報)、4.フェノール性水酸基を含むポリアミド酸エステルとo−キノンジアジド化合物を含む組成物(特開平4−204945号公報)等が知られている。
【0007】
しかし、上記3の前駆体は感光する波長が主に300nm以下であるため、感度が低く、特に最近使用されているi線ステッパ(365nmの単波長光)等では使用が困難であるという問題がある。上記4の組成物は上記3の前駆体より感度がよいが十分ではないという問題がある。これに対し、感度を向上させるためにフェノール2核体などを添加した組成物(特開平9−302221号公報)が知られている。しかし、フェノール2核体などを添加すると、現像後の熱処理過程においてレリーフパターンが熱による変形を起こしやすく、解像度が低下する。このように、十分な感度を有し、実用に問題のないポジ型感光性ポリイミドは得られていないのが現状である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記した従来技術の問題点を克服するものである。すなわち、本発明は、感度が高く、現像後の加熱処理によるパターンの変形が小さい、ポジ型で耐熱性の感光性重合体組成物を提供するものである。また、本発明は、前記発明の課題に加えて、より優れた感度、解像度、より短い現像時間、より良好な形状のパターン等の何れかを、さらに与える感光性重合体組成物に関する。
【0009】
また、本発明は、前記の、感度が高い組成物の使用により、解像度が高く、良好な形状のパターンが得られるパターンの製造法を提供するものである。また、本発明は、良好な形状のパターンを有することにより、信頼性の高い電子部品を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電子部品の表面保護膜又は層間絶縁膜を形成するための感光性重合体組成物であって、互いに同一でない、(a)カルボキシル基又はフェノール性水酸基を有するアルカリ水溶液可溶性のポリイミド前駆体又はポリイミド、(b)光により酸を発生するo−キノンジアジド化合物、(c)フェノール性水酸基を有する化合物、(d)熱により(a)成分と架橋反応を起こす化合物、及び(e)オニウム塩、ジアリール化合物又はテトラアルキルアンモニウム塩から選択される、アルカリ水溶液に対する(a)成分の溶解を阻害する効果のある化合物を含有してなる感光性重合体組成物に関する。
【0011】
また本発明は、前記(a)成分が、ポリアミド酸エステル又はポリイミドである感光性重合体組成物に関する。また本発明は、前記(a)成分が、一般式(I)
【化4】

Figure 0004154086
(式中、R1は4価の有機基を示し、R2はカルボキシル基又はフェノール性水酸基を有する2価の有機基を示し、2つのR3は各々独立に1価の有機基を示す)で表される繰り返し単位を有するポリアミド酸エステルである感光性重合体組成物に関する。
【0012】
また本発明は、前記(d)成分が2つ以上のエポキシ基をもつ化合物である感光性重合体組成物に関する。また本発明は、前記(d)成分が2つ以上のメチロール基をもつ化合物である感光性重合体組成物に関する。
【0013】
また本発明は、前記(d)成分が2つ以上のアルコキシメチル基をもつ化合物である感光性重合体組成物に関する。
【0014】
また本発明は、前記(e)成分が、ジアリールヨードニウム塩、ジアリールスルホン化合物又はテトラメチルアンモニウムハライド化合物である感光性重合体組成物に関する。また本発明は、前記(e)成分が、一般式(III)
【化5】
Figure 0004154086
(式中、個々のR6及びR7は各々独立に1価の有機基を示し、o及びpは各々独立に0から5までの整数を示し、X-は対陰イオンを示す)で表されるジフェニルヨードニウム塩である感光性重合体組成物に関する。
【0015】
また本発明は、前記(a)成分100重量部に対して、前記(b)成分5〜100重量部、前記(c)成分1〜30重量部前記(d)成分0.5〜20重量部、及び(e)成分0.01〜15重量部を配合する前記のいずれかの感光性重合体組成物に関する。
【0016】
また、本発明において、上記(c)成分が、一般式(II)
【化6】
Figure 0004154086
(式中、Xは単結合又は2価の基を示し、個々のR4及びR5は個々独立にアルキル基を示し、m及びnは各々独立に0から3の整数を示す)で表される化合物であってもよい。
【0017】
また本発明は、前記のいずれかの感光性重合体組成物を支持基板上に塗布し乾燥する工程、露光する工程、現像する工程及び加熱処理する工程を含むパターンの製造法に関する。また本発明は、前記の露光する工程において使用する光が、i線であるパターンの製造法に関する。また本発明は、前記の製造法により得られるパターンを表面保護膜又は層間絶縁膜として有してなる電子部品に関する。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明における(a)成分は、現像液として用いられるアルカリ水溶液に可溶性であることが必要であるため、カルボキシル基又はフェノール性水酸基を有するアルカリ水溶液に可溶性のポリイミド前駆体又はポリイミドから選択される重合体である。本発明における重合体の種類は、耐熱性に優れ、半導体装置や多層配線板の層間絶縁膜や表面保護膜として優れた特性を示すため、ポリイミド、又は、ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸アミド等のポリイミド前駆体である。
【0019】
(a)成分は、カルボキシル基又はフェノール性水酸基を有することにより、現像液として用いられるアルカリ水溶液に可溶であるが、露光後は(b)成分等の変化により、露光部の溶解速度が上がり、未露光部との溶解速度差が生じるので、レリーフパターンが形成できる。
【0020】
なお、アルカリ水溶液とは、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、金属水酸化物、アミン等が水に溶解された、アルカリ性を呈する水溶液である。
【0021】
カルボキシル基又はフェノール性水酸基を有する(a)成分のポリイミド前駆体及びポリイミドの中でも、ポリアミド酸エステル又はポリイミドはリソグラフィ特性が良好なので好ましく、その中でも前記一般式(I)で表される繰り返し単位を有するポリアミド酸エステルは、基材との密着性等に優れるのでより好ましい。
【0022】
前記一般式(I)において、R1で示される4価の有機基とは、ジアミンと反応して、ポリイミド前駆体の構造を形成しうる、テトラカルボン酸、その二無水物又はそれらの誘導体の残基であり、4価の芳香族基又は脂肪族基が好ましく、炭素原子数が4〜40のものがより好ましく、炭素原子数が4〜40の4価の芳香族基がさらに好ましい。芳香族基とは、芳香環(ベンゼン環、ナフタレン環等)を含む基をいう。4価の芳香族基としては、4個の結合部位はいずれも芳香環上に存在するものが好ましい。これらの結合部位は、2組の2個の結合部位に分けられ、その2個の結合部位が芳香環のオルト位又はペリ位に位置するものが好ましい。前記の2組は同一の芳香環に存在してもよいし、各種結合を介して結合している別々の芳香環に存在してもよい。
【0023】
前記一般式(I)において、R2で示されるカルボキシル基又はフェノール性水酸基を有する2価の有機基とは、テトラカルボン酸、その二無水物又はそれらの誘導体と反応してポリイミド前駆体の構造を形成しうる、カルボキシル基又はフェノール性水酸基を有するジアミンのアミノ基を除いた残基であり、芳香族基又は脂肪族基が好ましく、カルボキシル基を除いた炭素原子数が2〜40のものがより好ましく、芳香族基がさらに好ましい。ここで、芳香族基としては、その2個の結合部位が芳香環上に直接存在するものが好ましく、この場合2個の結合部位は同一の芳香環に存在しても異なった芳香環に存在してもよい。また、カルボキシル基又はフェノール性水酸基は1〜8個有することが好ましく、これらも芳香環に直接結合しているものが好ましい。
【0024】
一般式(I)において、R3で示される一価の有機基としては、脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基が好ましく、炭素原子数1〜20のものがより好ましい。
【0025】
前記一般式(I)で示される繰り返し単位を有するポリイミド前駆体は、一般式(I)で表される繰り返し単位以外の繰り返しを有してもよい。例えば、下記一般式(IV)
【化7】
Figure 0004154086
(式中、R8は4価の有機基を示し、R9はカルボキシル基及びフェノール性水酸基を有しない2価の有機基を示し、R10は1価の有機基を示す)で表される繰り返し単位を有してもよい。
【0026】
一般式(IV)において、R8示される4価の有機基の説明は、前記R1の説明と同様である。また、一般式(IV)において、R9で示されるカルボキシル基及びフェノール性水酸基を有しない2価の有機基の説明は、前記R2の説明においてカルボキシル基とフェノール性水酸基のいずれも有しないことを除いて、R2と同様である。さらに、一般式(IV)において、R10で示される基のうち1価の有機基の説明は、前記R3の説明と同様である。なお、一般式(I)及び一般式(IV)において、R3及びR10で示される基は、各繰り返し単位中に2つあるが、これらは同一でも異なっていてもよい。また、複数の繰り返し単位において、R1、R2、R3、R8、R9及びR10で示される基は同一でも異なっていてもよい。
【0027】
一般式(I)で示される繰り返し単位を有するポリアミド酸エステルにおいて、一般式(I)と一般式(IV)の繰り返し単位の比は、前者の数をa、後者の数をbとしたときのa/(a+b)で、0.2〜1であることが好ましく、0.4〜1であることがより好ましい。この数値が0.2未満であるとアルカリ水溶液への溶解性が劣る傾向にある。
【0028】
一般式(I)で示される繰り返し単位を有するポリアミド酸エステルにおいて、さらに、その他の繰り返し単位として、一般式(I)又は一般式(IV)において2つのR3又は2つのR10のうち1つ又は2つとも水素原子に変えた繰り返し単位を有していてもよい。
【0029】
また、前記ポリアミド酸エステルにおいて、前記一般式(I)と一般式(IV)の繰り返し単位の合計数、すなわちテトラカルボン酸残基中のカルボキシル基が完全にエステル化された繰り返し単位の合計数は、繰り返し単位総数に対して、50%〜100%が好ましく、80%〜100%がより好ましく、90〜100%が特に好ましい。なお、ここでいう繰り返し単位とは、酸残基1つとアミン残基1つより構成される単位を1つとする。
【0030】
本発明における(a)成分のポリイミド前駆体又はポリイミドの分子量としては、重量平均分子量で3,000〜200,000が好ましく、5,000〜100,000がより好ましい。分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算し、値を得ることができる。
【0031】
本発明において、(a)成分がポリアミド酸エステルの場合、例えば、テトラカルボン酸ジエステルジハライド(クロライド、ブロマイド等)と、カルボキシル基又はフェノール性水酸基を有するジアミンと、さらに必要に応じてカルボキシル基又はフェノール性水酸基を有しないジアミンとを反応させて得ることができる。この場合、反応は脱ハロゲン酸剤の存在下に、有機溶媒中で行うことが好ましい。
【0032】
前記テトラカルボン酸ジエステルジハライドとしては、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドが好ましい。テトラカルボン酸ジエステルジクロリドは、テトラカルボン酸二無水物とアルコール化合物を反応させて得られるテトラカルボン酸ジエステルと塩化チオニルを反応させて得ることができる。
【0033】
前記テトラカルボン酸二無水物としては、例えばピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、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’−ビフェニルエーテル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、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレ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、3,3’,4,4’−テトラフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物等の芳香族系テトラカルボン酸二酸無水物が好ましく、これらを単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
【0034】
前記ポリアミド酸エステルにおいて、その側鎖のエステル部位になる原料としてはアルコール化合物が用いられる。該アルコール化合物としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、イソアミルアルコール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール等のアルキルアルコール、フェノール、ベンジルアルコールなどが好ましく、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0035】
さらに、前記ポリアミド酸エステルの原料として、ジアミンが用いられる。カルボキシル基、フェノール性水酸基等の酸性基を有するジアミンは、前記ポリアミド酸エステルや、ポリアミド酸アミド、ポリイミドのように、前記テトラカルボン酸のカルボキシル基が残存しない場合においては、重合体をアルカリ水溶液可溶とするために必ず用いられる。このようなジアミンとしては、例えば、2,5−ジアミノ安息香酸、3,4−ジアミノ安息香酸、3,5−ジアミノ安息香酸、2,5−ジアミノテレフタル酸、ビス(4−アミノ−3−カルボキシフェニル)メチレン、ビス(4−アミノ−3−カルボキシフェニル)エーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジカルボキシビフェニル、4,4’−ジアミノ−5,5’−ジカルボキシ−2,2’−ジメチルビフェニル、1,3−ジアミノ−4−ヒドロキシベンゼン、1,3−ジアミノ−5−ヒドロキシベンゼン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)エーテル、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、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン等の芳香族系ジアミンが好ましく、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0036】
また、カルボキシル基及びフェノール性水酸基を有しないジアミンとしては、例えば、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、ベンジシン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、ビス(4−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ジメチルビフェニル等の芳香族ジアミン化合物が好ましく、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0037】
その他、耐熱性向上のために、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル−3−スルホンアミド、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル−4−スルホンアミド、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル−3’−スルホンアミド、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル−4−スルホンアミド、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル−3−カルボキサミド、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル−4−カルボキサミド、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル−3’−カルボキサミド、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル−4−カルボキサミド等のスルホンアミド基又はカルボキサミド基を有するジアミンを単独で又は2種以上併用することができ、併用する場合、これらはジアミン化合物の総量中、15モル%以下で使用することが好ましく、10モル%以下の範囲で使用することがより好ましい。
【0038】
ポリアミド酸エステルの合成において、テトラカルボン酸ジエステル化合物を合成する方法としては、例えば、前記テトラカルボン酸二無水物と前記アルコール化合物を有機溶剤中、塩基の存在下混合することにより得られる。テトラカルボン酸二無水物とアルコール化合物の割合(モル比)は、前者/後者で1/2〜1/2.5の範囲とするのが好ましく、1/2とすることが最も好ましい。また、テトラカルボン酸二無水物と塩基の割合(モル比)は、前者/後者で1/0.001〜1/3の範囲とするのが好ましく、1/0.005〜1/2とすることがより好ましい。この反応温度は10〜60℃が好ましく、反応時間は3〜24時間が好ましい。
【0039】
テトラカルボン酸ジエステルジクロリドを合成する方法は公知であり、例えば、有機溶剤に溶解したテトラカルボン酸ジエステルに塩化チオニルを滴下して反応させて得られる。テトラカルボン酸ジエステルと塩化チオニルの割合(モル比)は、前者/後者で1/1.1〜1/2.5の範囲とするのが好ましく、1/1.5〜1/2.2の範囲とするのがより好ましい。反応温度は−20〜40℃が好ましく、反応時間は1〜10時間が好ましい。
【0040】
ポリアミド酸エステルは、例えば、前記ジアミンとピリジンなどの脱ハロゲン酸剤を有機溶剤に溶解し、有機溶剤に溶解したテトラカルボン酸ジエステルジハライドを滴下して反応させた後、水などの貧溶剤に投入し、析出物をろ別、乾燥することにより得られる。ジアミンの総量とテトラカルボン酸ジエステルジハライドの割合(モル比)は、前者/後者で0.6/1〜1/0.6の範囲が好ましく、0.7/1〜1/0.7の範囲がより好ましい。反応温度は−20〜40℃が好ましく、反応時間は1〜10時間が好ましい。脱ハロゲン酸剤とテトラカルボン酸ジエステルジハライドの割合は、前者/後者(モル比)が、1.8/1〜2.2/1の範囲が好ましく、1.9/1〜2.1/1の範囲がより好ましい。
【0041】
ポリアミド酸エステルの合成において、カルボキシル基、フェノール性水酸基等の酸性基を有しないジアミン化合物を併用する場合、酸性基を有するジアミンと酸性基を有しないジアミンの使用割合は、前者20〜100モル%、後者80〜0モル%で全体が100モル%になるように使用されるのが好ましく、前者40〜100モル%、後者60〜0モル%で全体が100モル%になるように使用されるのがより好ましい。前者のジアミンは、ポリアミド酸エステルにアルカリ水溶液に対する溶解性を付与するために使用されるが、これが20モル%未満であると感度が低下したり、現像時間が長くなる傾向にある。
【0042】
以上酸性基を有するポリアミド酸エステルについて詳述したが、(a)成分として、ポリアミド酸を用いる場合は、テトラカルボン酸の残基としてのカルボキシル基が存在するので、ジアミンとして、カルボキシル基、フェノール性水酸基等の酸性基を有するジアミンを用いなくともよい。ポリアミド酸は前記のテトラカルボン酸二無水物とジアミンを有機溶剤中で直接反応させることにより得られる。
【0043】
また、ジアミン残基に酸性基を有しないポリアミド酸エステルとして、エステルの一部がカルボキシル基であるものを用いることもできる。これは、前記のテトラカルボン酸二無水物とテトラカルボン酸ジエステルジハライドとジアミンとを反応させることにより得られる。
【0044】
また、ポリアミド酸アミドやポリイミドの場合は、アルカリ水溶液に可溶とするために、一般にジアミンとして、カルボキシル基、フェノール性水酸基等の酸性基を有するジアミンを使用するが、このジアミンと酸性基を有しないジアミンの好ましい使用割合は、前記ポリアミド酸エステルの合成の場合と同様である。
【0045】
ポリアミド酸アミドは、前記ポリアミド酸エステルの合成において、アルコール化合物の代わりに、モノアミン化合物、例えば、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、イソブチルアミン、1−ペンチルアミン、2−ペンチルアミン、3−ペンチルアミン、イソアミルアミン、1−ヘキシルアミン、2−ヘキシルアミン、3−ヘキシルアミン、モルホリン、アニリン、ベンジルアミンなどを用いることにより合成することができる。ポリイミドは、一旦ポリアミド酸を合成し、これを脱水閉環させること等により得られる。
【0046】
本発明に使用される(b)成分である光により酸を発生するo−キノンジアジド化合物は、感光剤であり、酸を発生させ、光の照射部のアルカリ水溶液への可溶性を増大させる機能を有するものである。
【0047】
o−キノンジアジド化合物は、光により、カルボン酸に変化する部位を有する。この化合物は、例えば、o−キノンジアジドスルホニルクロリド類とヒドロキシ化合物、アミノ化合物などとを脱塩酸剤の存在下で縮合反応させることで得られる。前記o−キノンジアジドスルホニルクロリド類としては、例えば、ベンゾキノン−1,2−ジアジド−4−スルホニルクロリド、ナフトキノン−1,2−ジアジド−5−スルホニルクロリド、ナフトキノン−1,2−ジアジド−4−スルホニルクロリド等が使用できる。
【0048】
前記ヒドロキシ化合物としては、例えば、ヒドロキノン、レゾルシノール、ピロガロール、ビスフェノールA、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,2’,3’−ペンタヒドロキシベンゾフェノン,2,3,4,3’,4’,5’−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)プロパン、4b,5,9b,10−テトラヒドロ−1,3,6,8−テトラヒドロキシ−5,10−ジメチルインデノ[2,1−a]インデン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタンなどが使用できる。
【0049】
アミノ化合物としては、例えば、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エーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、o−アミノフェノール、m−アミノフェノール、p−アミノフェノール、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)スルホン、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、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンなどが使用できる。
【0050】
o−キノンジアジドスルホニルクロリドとヒドロキシ化合物及び/又はアミノ化合物とは、o−キノンジアジドスルホニルクロリド1モルに対して、ヒドロキシ基とアミノ基の合計が0.5〜1当量になるように配合されることが好ましい。脱塩酸剤とo−キノンジアジドスルホニルクロリドの好ましい割合は0.95/1〜1/0.95の範囲とされる。好ましい反応温度は0〜40℃、好ましい反応時間は1〜10時間とされる。
【0051】
反応溶媒としては、ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、N−メチルピロリドン等の溶媒が用いられる。脱塩酸剤としては、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジンなどがあげられる。
【0052】
本発明の感光性重合体組成物において、(b)成分の配合量は、露光部と未露光部の溶解速度差と、感度の許容幅の点から、(a)成分100重量部に対して5〜100重量部が好ましく、8〜40重量部がより好ましい。
【0053】
本発明に使用される(c)成分はフェノール性水酸基を有する化合物である。この(c)成分を使用することにより、アルカリ水溶液で現像する際の露光部の溶解速度が増加し、感度を上げることができる。なお、本発明の(c)成分からは、前記の(a)成分としてのポリイミド又はポリイミド前駆体は除外される。(c)成分は、分子量が大きくなると露光部の溶解促進効果が小さくなるので、一般に分子量が1,500以下の化合物が好ましい。
【0054】
(c)成分である、フェノール性水酸基を有する化合物としては、次の一般式(II)
【化8】
Figure 0004154086
(式中、Xは単結合又は2価の基を示し、R4及びR5は各々独立にアルキル基を示し、m及びnは各々独立に0から3の整数を示す)で示される化合物が、好ましいものとして使用される。一般式(II)で表される化合物は、フェノール性水酸基を有する化合物の中でも、感度において、優れるものである。
【0055】
一般式(II)で表される化合物の具体例としては、2,2’−ビフェノール、5,5’−ジメチル−[(1,1’−ビフェニル)−2,2’−ジオール]、2,2’ジヒドロキシジフェニルメタン、2,2’−メチレンビス(4−メチルフェノール)、2,2’−エチリデンビス(4−メチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4,6−ジメチルフェノール)、2,6−ビス[(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)メチル]−4−メチルフェノールなどがあげられる。このなかで、2,2’−メチレンビス(4−メチルフェノール)が感度の点で最も好ましい。
【0056】
一般式(II)で表される化合物以外のフェノール化合物としてビフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,4’,4’’−メチリデントリスフェノール、トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、トリス(4−ヒドロキシ−2−メチルフェニル)エタン、2,6−ビス[(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)メチル]−4−メチルフェノール、4,4',4'',4'''−(1,2−エタンジリデン)テトラキスフェノール、2,2’−メチレンビス[6−[(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)メチル]−4−メチルフェノールも使用することができる。
【0057】
本発明の感光性重合体組成物において、(c)成分の配合量は、現像時間と、未露光部残膜率の許容幅の点から、(a)成分100重量部に対して1〜30重量部が好ましく、5〜20重量部がより好ましい。
【0058】
本発明においては、(d)成分として、熱により前記(a)成分と架橋反応を起こす化合物が用いられる。ここで、(d)成分の架橋反応を起こす温度としては、120〜350℃が好ましい。架橋反応は、現像によりパターン形成をした後の加熱処理の際に生じる。架橋反応は、一般に(a)成分中に存在するフェノール性水酸基、カルボキシル基、アミノ基等と、(d)成分中のこれらの基と反応し得る官能基の間で生じる。
【0059】
(d)成分としては、2つ以上のエポキシ基をもつ化合物、メチロール基をもつ化合物又は2つ以上のアルコキシメチル基をもつ化合物が好ましい。具体的には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ポリスルフィド型エポキシ樹脂、ジメチロール尿素、トリメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン、ジメチロールエチレン尿素、ジメチロールプロピレン尿素、1,4−ビス(メトキシフェノキシ)ベンゼン、トリメトキシメチルメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミンなどがあげられる。このなかで、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ジメチロール尿素、1,4−ビス(メトキシフェノキシ)ベンゼンが熱による変形を小さくする効果の点で最も好ましい。
【0060】
本発明の感光性重合体組成物において、(d)成分の配合量は、現像後の熱処理におけるパターンの変形と、現像時に発生する残渣の許容幅の点から、(a)成分100重量部に対して0.5〜20重量部が好ましく、5〜10重量部がより好ましい。
【0061】
本発明においては、(e)成分として、アルカリ水溶液に対する(a)成分の溶解を阻害する効果のある化合物を用いることが好ましい。(e)成分を使用することにより、アルカリ水溶液で現像する際の未露光部の溶解速度が減少し、(c)成分の効果と相まって露光部と未露光部の溶解度差が増大し、優れたパターンを形成することができる。
【0062】
(e)成分としては、オニウム塩、ジアリール化合物及びテトラアルキルアンモニウム塩が好ましい。オニウム塩としては、ジアリールヨードニウム塩等のヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩等のスルホニウム塩、ホスホニウム塩、アリールジアゾニウム塩等のジアゾニウム塩などが挙げられる。ジアリール化合物としては、ジアリールスルホン、ジアリールケトン、ジアリールエーテル、ジアリールプロパン、ジアリールヘキサフルオロプロパン等の2つのアリール基が結合基を介して結合したものが挙げられる。テトラアルキルアンモニウム塩としては、前記アルキル基がメチル基、エチル基等のテトラアルキルアンモニウムハライドが挙げられる。
【0063】
これらの中で良好な溶解阻害効果を示すものとしては、ジアリールヨードニウム塩、ジアリールスルホン化合物、テトラメチルアンモニウムハライド化合物等が挙げられる。ジアリールヨードニウム塩としてはジフェニルヨードニウム塩が挙げられ、ジアリール尿素化合物としてはジフェニル尿素、ジメチルジフェニル尿素等が挙げられ、ジアリールスルホン化合物としてはジフェニルスルホン、ジメチルジフェニルスルホン等が挙げられ、テトラメチルアンモニウムハライド化合物としては、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウムヨーダイド等が挙げられる。
【0064】
中でも、一般式(III)
【化9】
Figure 0004154086
(式中、個々のR6及びR7は各々独立に1価の有機基を示し、o及びpは各々独立に0から5までの整数を示し、X-は対陰イオンを示す)で表されるジフェニルヨードニウム塩が好ましい。R6及びR7で示される1価の有機基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基などが挙げられ、それらの炭素原子数としては、1〜8が好ましい。
【0065】
前記ジフェニルヨードニウム塩の例としては、ジフェニルヨードニウムニトラート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジフェニルヨードニウムナノフルオロブタンスルホナート、ジフェニルヨードニウムトルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムクロリド、ジフェニルヨードニウムブロマイド、ジフェニルヨードニウムヨーダイト、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウム−9,10−ジメトキシアントラセン−2−スルホナート、ジフェニルヨードニウム−8−アニリノナフタレン−1−スルホナート、4−メトキシジフェニルヨードニウムニトラート、4−メトキシジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、4,4’−ジt−ブチルジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート等が挙げられる。
【0066】
本発明の感光性重合体組成物において、(e)成分の配合量は、感度と、現像時間の許容幅の点から、(a)成分100重量部に対して0.01〜15重量部が好ましく、0.05〜10重量部がより好ましい。
【0067】
本発明の感光性重合体組成物は、前記(a)成分、(b)成分、(c)成分、(d)成分及び必要に応じて(e)成分やその他の成分を溶剤に溶解して得ることができる。溶剤としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、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、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラメチレンスルホン、γ−ブチロラクトン等の非プロトン性極性溶剤が好ましく、これらを単独で又は2種以上併用して用いられる。また、塗布性向上のため、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアミルケトン、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセラート等の溶剤を併用することができる。
【0068】
本発明の感光性重合体組成物には、さらに必要に応じて接着助剤として、有機シラン化合物、アルミキレート化合物や一般式(V)
【化10】
Figure 0004154086
(式中、R11は4価の有機基を示し、R12は2価の有機基を示し、R13は1価の有機基を示し、zは1以上の整数を示す)で表される繰り返し単位を有するポリアミド酸を含むことができる。
【0069】
有機シラン化合物としては、例えば、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、尿素プロピルトリエトキシシランなどがあげられる。アルミキレート化合物としては、例えば、トリス(アセチルアセトネート)アルミニウム、アセチルアセテートアルミニウムジイソプロピレートなどがあげられる。
【0070】
前記一般式(V)で示される繰り返し単位を有するシロキサン構造を有するポリアミド酸において、R11で示される4価の有機基とは、ポリイミドの原料になるテトラカルボン酸二無水物の残基であり、4価の芳香族基又は脂肪族基が好ましく、炭素原子数が4〜40のものがより好ましく、炭素原子数が4〜40の4価の芳香族基がさらに好ましい。4価の芳香族基は、4個の結合部位がいずれも芳香環に存在することが好ましい。これらの結合部位は、2組の2個の結合部位に分けられ、その2個の結合部位が芳香環のオルト位またはペリ位に位置するもの)であることが好ましい。前記の2組は同一の芳香環上に存在していてもよいし、各種結合を介して結合している別々の芳香環上に存在していてもよい。
【0071】
前記一般式(V)において、2つのR12で挟まれる部分はシリコーンジアミン化合物のアミノ基を除いた残基であり、この部分は全体として炭素原子数が6〜40のものが好ましい。R12で示される2価の有機基としては、炭素原子数が1〜10のものが好ましく、前記炭素原子数のアルキレン基、フェニレン基等が好ましいものとして挙げられ、2つのR12は同一でも異なっていてもよい。R13で示される1価の有機基としては、炭素原子数1〜5の有機基が好ましく、前記炭素原子数のアルキル基又はフェニル基が好ましい。接着助剤を用いる場合は、(a)成分100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。
【0072】
本発明の感光性重合体組成物は、支持基板上に塗布し乾燥する工程、露光する工程、現像する工程及び加熱処理する工程を経て、ポリイミドのパターンとすることができる。支持基板上に塗布し乾燥する工程では、ガラス基板、半導体、金属酸化物絶縁体(例えばTiO2、SiO2等)、窒化ケイ素などの支持基板上に、この感光性重合体組成物をスピンナーなどを用いて回転塗布後、ホットプレート、オーブンなどを用いて乾燥する。
【0073】
次いで、露光工程では、支持基板上で被膜となった感光性重合体組成物に、マスクを介して紫外線、可視光線、放射線などの活性光線を照射する。これらのうち、高い解像度のパターンを形成できるので、中でもi線(365nmの単色光)を用いた露光が好ましい。現像工程では、露光部を現像液で除去することによりレリーフパターンが得られる。現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどのアルカリ水溶液があげられる。これらの水溶液の塩基濃度は、0.1〜10重量%とされることが好ましい。
【0074】
さらに上記現像液にアルコール類や界面活性剤を添加して使用することもできる。これらはそれぞれ、現像液100重量部に対して、好ましくは0.01〜10重量部、より好ましくは0.1〜5重量部の範囲で配合することができる。次いで、加熱処理工程では、得られたレリーフパターンに好ましくは150〜450℃の加熱処理をすることにより、イミド環や他に環状基を持つ耐熱性のポリイミドパターンになる。
【0075】
本発明の感光性重合体組成物は、半導体装置や多層配線板等の電子部品に使用することができ、具体的には、半導体装置の表面保護膜や層間絶縁膜、多層配線板の層間絶縁膜等の形成に使用することができる。本発明の半導体装置は、前記組成物を用いて形成される表面保護膜や層間絶縁膜を有すること以外は特に制限されず、様々な構造をとることができる。
【0076】
本発明の半導体装置の製造工程の一例を以下に説明する。図1は多層配線構造の半導体装置の製造工程図である。図において、回路素子を有するSi基板等の半導体基板は、回路素子の所定部分を除いてシリコン酸化膜等の保護膜2で被覆され、露出した回路素子上に第1導体層が形成されている。前記半導体基板上にスピンコート法等で層間絶縁膜としてのポリイミド樹脂等の膜4が形成される(工程(a))。
【0077】
次に塩化ゴム系またはフェノールノボラック系の感光性樹脂層5が前記層間絶縁膜4上にスピンコート法で形成され、公知の写真食刻技術によって所定部分の層間絶縁膜4が露出するように窓6Aが設けられている(工程(b))。前記窓6Aの層間絶縁膜4は、酸素、四フッ化炭素等のガスを用いるドライエッチング手段によって選択的にエッチングされ、窓6Bがあけられている。ついで窓6Bから露出した第1導体層3を腐食することなく、感光樹脂層5のみを腐食するようなエッチング溶液を用いて感光樹脂層5が完全に除去される(工程(c))。
【0078】
さらに公知の写真食刻技術を用いて、第2導体層7を形成させ、第1導体層3との電気的接続が完全に行われる(工程(d))。3層以上の多層配線構造を形成する場合は、上記の工程を繰り返して行い各層を形成することができる。
【0079】
次に表面保護膜8が形成される。この図の例では、この表面保護膜を前記感光性重合体組成物をスピンコート法にて塗布、乾燥し、所定部分に窓6Cを形成するパターンを描いたマスク上から光を照射した後アルカリ水溶液にて現像してパターンを形成し、加熱してポリイミド膜とする。このポリイミド膜は、導体層を外部からの応力、α線などから保護するものであり、得られる半導体装置は信頼性に優れる。なお、上記例において、層間絶縁膜を本発明の感光性重合体組成物を用いて形成することも可能である。
【0080】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。
実施例1
攪拌機、温度計を備えた0.3リットルのフラスコ中に、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物24.82g(0.08モル)、n−ブチルアルコール11.86g(0.16モル)、トリエチルアミン0.4g(0.004モル)、N−メチルピロリドン(NMP)110gを仕込、室温で8時間で攪拌し反応させて、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸ジn−ブチルエステルのNMP溶液(α)を得た。
【0081】
次いで、フラスコを0℃に冷却した後、塩化チオニル17.13g(0.144モル)を滴下して1時間反応させて、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸ジn−ブチルエステルジクロリドの溶液(β)を得た。次いで、攪拌機、温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中に、N−メチルピロリドン105gを仕込、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26.37g(0.072モル)を添加し、攪拌溶解した後、ピリジン22.78g(0.288モル)を添加し、温度を0〜5℃に保ちながら、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸ジn−ブチルエステルジクロリドの溶液(β)を20分間で滴下した後、温度を30℃にして1時間攪拌を続けた。溶液を3リットルの水に投入し、析出物を回収、洗浄した後、減圧乾燥してポリアミド酸エステル(δ)を得た。
【0082】
ポリアミド酸エステル(δ)10.00g、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタンとナフトキノン−1,2−ジアジド−5−スルホニルクロリドを1/3のモル比で反応させたオルトキノンジアジド化合物1.40g、2,2’−メチレンビス(4−メチルフェノール)1.20g、YL−980(油化シェルエポキシ(株)製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂)0.50g、ジフェニルヨードニウムニトラート0.10g、尿素プロピルトリエトキシシランの50%メタノール溶液0.60gを、N−メチルピロリドン17.78gに攪拌溶解した。この溶液を3μm孔のテフロン(登録商標)フィルタを用いて加圧濾過して感光性重合体組成物を得た。
【0083】
得られた感光性重合体組成物をスピンナーを使用してシリコンウェハ上に回転塗布し、ホットプレート上110℃で3分間加熱乾燥を行い、7.5μmの塗膜を得た。この塗膜に露光機としてi線ステッパ((株)日立製作所製)を用い、レティクルを介し、100〜500mJ/cm2の露光をした。次いで、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38重量%水溶液を現像液とし80秒間パドル現像を行い、純水で洗浄してレリーフパターンを得た。パターン観察により、適正露光量は300mJ/cm2と判断された。未露光部の残膜率は77%であった。得られたレリーフパターンを窒素雰囲気下350℃で1時間加熱処理したところ、良好なポリイミド膜のパターンを得られた。解像度は3μmで現像直後の値から変化はなかった。
【0084】
実施例2
実施例1で作成したポリアミド酸エステル(δ)10.00g、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタンとナフトキノン−1,2−ジアジド−5−スルホニルクロリドを1/3のモル比で反応させたオルトキノンジアジド化合物1.40g、2,2’−メチレンビス(4−メチルフェノール)1.20g、ジメチロール尿素0.50g、ジフェニルヨードニウムニトラート0.10g、尿素プロピルトリエトキシシランの50%メタノール溶液0.60gを、N−メチルピロリドン17.78gに攪拌溶解した。この溶液を3μm孔のテフロンフィルタを用いて加圧濾過して感光性重合体組成物を得た。
【0085】
得られた感光性重合体組成物をスピンナーを使用してシリコンウェハ上に回転塗布し、ホットプレート上110℃で3分間加熱乾燥を行い、7.6μmの塗膜を得た。この塗膜に露光機としてi線ステッパ((株)日立製作所製)を用い、レティクルを介し、100〜500mJ/cm2の露光をした。次いで、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38重量%水溶液を現像液とし90秒間パドル現像を行い、純水で洗浄してレリーフパターンを得た。パターン観察により、適正露光量は300mJ/cm2と判断された。未露光部の残膜率は79%であった。またパターンの形状は、良好であった。得られたレリーフパターンを窒素雰囲気下350℃で1時間加熱処理したところ、良好なポリイミド膜のパターンを得られた。解像度は3μmで現像直後の値から変化はなかった。
【0086】
実施例3
実施例1で作成したポリアミド酸エステル(δ)10.00g、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタンとナフトキノン−1,2−ジアジド−5−スルホニルクロリドを1/3のモル比で反応させたオルトキノンジアジド化合物1.40g、2,2’−メチレンビス(4−メチルフェノール)1.20g、1,4−ビス(メトキシフェノキシ)ベンゼン0.50g、ジフェニルヨードニウムニトラート0.10g、尿素プロピルトリエトキシシランの50%メタノール溶液0.60gを、N−メチルピロリドン17.78gに攪拌溶解した。この溶液を3μm孔のテフロンフィルタを用いて加圧濾過して感光性重合体組成物を得た。
【0087】
得られた感光性重合体組成物をスピンナーを使用してシリコンウェハ上に回転塗布し、ホットプレート上110℃で3分間加熱乾燥を行い、7.6μmの塗膜を得た。この塗膜に露光機としてi線ステッパ((株)日立製作所製)を用い、レティクルを介し、100〜500mJ/cm2の露光をした。次いで、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38重量%水溶液を現像液とし80秒間パドル現像を行い、純水で洗浄してレリーフパターンを得た。パターン観察により、適正露光量は350mJ/cm2と判断された。未露光部の残膜率は80%であった。またパターンの形状は、良好であった。得られたレリーフパターンを窒素雰囲気下350℃で1時間加熱処理したところ、良好なポリイミド膜のパターンを得られた。解像度は3μmで現像直後の値から変化はなかった。
【0088】
比較例1
実施例1で得られたポリアミド酸エステル(δ)10.00g、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタンとナフトキノン−1,2−ジアジド−5−スルホニルクロリドを1/3のモル比で反応させたオルトキノンジアジド化合物1.40g、2,2’−メチレンビス(4−メチルフェノール)1.20g、尿素プロピルトリエトキシシランの50%メタノール溶液0.60gを、N−メチルピロリドン17.78gに攪拌溶解した。この溶液を3μm孔のテフロンフィルタを用いて加圧濾過して感光性重合体組成物を得た。
【0089】
得られた感光性重合体組成物をスピンナーを使用してシリコンウェハ上に回転塗布し、ホットプレート上105℃で3分間加熱乾燥を行い、7.4μmの塗膜を得た。この塗膜に露光機としてi線ステッパ((株)日立製作所製)を用い、レティクルを介し、100〜500mJ/cm2の露光をした。次いで、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38重量%水溶液を現像液とし25秒間パドル現像を行い、純水で洗浄してレリーフパターンを得た。パターン観察により、適正露光量は450mJ/cm2と判断された。未露光部の残膜率は80%であった。得られたレリーフパターンを窒素雰囲気下350℃で1時間加熱処理したところ、ポリイミド膜のパターンが得られたが、解像度は10μmで現像直後の3μmから悪くなっていた。
【0090】
【発明の効果】
本発明の感光性重合体組成物は、ポジ型でアルカリ水溶液で現像可能であり、感度が高く、現像後の熱処理によるパターンの変形が小さく、解像度が高く良好な形状のポリイミドパターンが得られるものである。
【0091】
また、本発明のパターンの製造法によれば、前記の、感度が高い組成物の使用により、解像度が高く、良好な形状のパターンが得られる。また、本発明の電子部品は、良好な形状のポリイミドパターンを表面保護膜または層間絶縁膜として有することにより、信頼性が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 多層配線構造の半導体装置の製造工程図である。
【符号の説明】
1 半導体基板
2 保護膜
3 第1導体層
4 層間絶縁膜層
5 感光樹脂層
6A、6B、6C 窓
7 第2導体層
8 表面保護膜層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a photosensitive polymer composition, a method for producing a pattern using the composition, and an electronic component. More specifically, the present invention is applied as a surface protective film, an interlayer insulating film, etc. of an electronic component such as a semiconductor element by heat treatment. Positive heat resistance that becomes a possible polyimide heat-resistant polymerofThe present invention relates to a photosensitive polymer composition, a method for producing a pattern using the composition, and an electronic component.
[0002]
[Prior art]
  Polyimide is widely used as a surface protective film, an interlayer insulating film, and the like of semiconductor elements because it has excellent heat resistance and mechanical properties, is easy to form a film, and can flatten the surface.
[0003]
  When polyimide is used as a surface protective film or an interlayer insulating film, a process for forming a through hole or the like is mainly performed by an etching process using a positive type photoresist. However, there is a problem that the process includes application and peeling of photoresist and is complicated. Thus, heat-resistant materials having photosensitivity have been studied for the purpose of rationalizing work processes.
[0004]
  Regarding the photosensitive polyimide composition: 1. A polyimide precursor composition in which a photosensitive group is introduced by an ester bond (Japanese Patent Publication No. 52-30207), A composition obtained by adding a compound containing a carbon-carbon double bond that can be dimerized or polymerized by actinic radiation and an amino group and an aromatic bisazide to polyamic acid (Japanese Patent Publication No. 3-36861) is known.
[0005]
  When using the photosensitive polyimide composition, it is usually applied to a substrate in a solution state and then dried, irradiated with actinic rays through a mask, and unexposed portions are removed with a developer to form a pattern. However, the above compositions 1 and 2 are negative, and an organic solvent is used for development. Therefore, in order to switch from an etching process using a positive photoresist to a negative photosensitive polyimide, it is necessary to change the mask of the exposure apparatus and the development equipment.
[0006]
  On the other hand, for positive photosensitive polyimide, 3. 3. A polyimide precursor in which an o-nitrobenzyl group is introduced by an ester bond (Japanese Patent Laid-Open No. 60-37550). A composition containing a polyamic acid ester containing a phenolic hydroxyl group and an o-quinonediazide compound (JP-A-4-204945) is known.
[0007]
  However, the above-mentioned precursor 3 has a problem that the wavelength to be sensitized is mainly 300 nm or less, so that the sensitivity is low, and it is difficult to use especially with the recently used i-line stepper (365 nm single wavelength light). is there. The composition of 4 is more sensitive than the precursor of 3 but has a problem that it is not sufficient. On the other hand, a composition (Japanese Patent Laid-Open No. 9-302221) containing a phenol dinuclear body or the like in order to improve sensitivity is known. However, when phenol dinuclear or the like is added, the relief pattern is likely to be deformed by heat in the heat treatment process after development, and the resolution is lowered. Thus, the present situation is that a positive photosensitive polyimide having sufficient sensitivity and no problem in practical use has not been obtained.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
  The present invention overcomes the problems of the prior art described above. That is, the present invention provides a positive-type, heat-resistant photosensitive polymer composition having high sensitivity and small deformation of a pattern caused by heat treatment after development. The present invention also relates to a photosensitive polymer composition that further gives any of a higher sensitivity, resolution, shorter development time, a better shaped pattern and the like in addition to the above-mentioned problems.
[0009]
  In addition, the present invention provides a method for producing a pattern with a high resolution and a good shape pattern by using the above-described highly sensitive composition. In addition, the present invention provides a highly reliable electronic component by having a pattern with a good shape.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The present inventionA photosensitive polymer composition for forming a surface protective film or an interlayer insulating film of an electronic component, which is not the same as each other,(A) an alkaline aqueous solution-soluble polyimide precursor or polyimide having a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group, (b) an o-quinonediazide compound that generates an acid by light, (c) a compound having a phenolic hydroxyl group, (d) by heat (A) a compound that causes a crosslinking reaction with the component, and (e)Selected from onium salts, diaryl compounds or tetraalkylammonium salts,The present invention relates to a photosensitive polymer composition comprising a compound having an effect of inhibiting the dissolution of the component (a) in an alkaline aqueous solution.
[0011]
  The present invention also relates to a photosensitive polymer composition in which the component (a) is a polyamic acid ester or a polyimide. In the present invention, the component (a) is a compound represented by the general formula (I).
[Formula 4]
Figure 0004154086
(Wherein R1Represents a tetravalent organic group, R2Represents a divalent organic group having a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group, and two RThreeEach independently represents a monovalent organic group) and relates to a photosensitive polymer composition which is a polyamic acid ester having a repeating unit represented by:
[0012]
  The present invention also relates to a photosensitive polymer composition in which the component (d) is a compound having two or more epoxy groups. The present invention also relates to a photosensitive polymer composition in which the component (d) is a compound having two or more methylol groups.
[0013]
  The present invention also provides a photosensitive polymer composition in which the component (d) is a compound having two or more alkoxymethyl groups.Related.
[0014]
  The present invention also relates to a photosensitive polymer composition, wherein the component (e) is a diaryl iodonium salt, a diaryl sulfone compound or a tetramethylammonium halide compound. In the present invention, the component (e) may be represented by the general formula (III)
[Chemical formula 5]
Figure 0004154086
(Wherein each R6And R7Each independently represents a monovalent organic group, o and p each independently represents an integer of 0 to 5,-Is a diphenyliodonium salt represented by a counter anion).
[0015]
  Moreover, this invention is 5-100 weight part of said (b) component with respect to 100 weight part of said (a) component, 1-30 weight part of said (c) component.,0.5 to 20 parts by weight of the component (d)And (e) 0.01 to 15 parts by weight of componentAnd any one of the above-mentioned photosensitive polymer compositions.To do.
[0016]
  In addition, the present inventionInThe component (c) is represented by the general formula (II)
[Chemical 6]
Figure 0004154086
(Wherein X represents a single bond or a divalent group, each R 4 and R 5 each independently represents an alkyl group, and m and n each independently represents an integer of 0 to 3)It may be.
[0017]
  The present invention also relates to a method for producing a pattern including a step of applying and drying any one of the above-mentioned photosensitive polymer compositions onto a support substrate, a step of exposing, a step of developing, and a step of heat treatment. The present invention also relates to a method for producing a pattern in which the light used in the exposure step is i-line. The present invention also relates to an electronic component having a pattern obtained by the above manufacturing method as a surface protective film or an interlayer insulating film.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Since the component (a) in the present invention needs to be soluble in an alkaline aqueous solution used as a developer,Has a carboxyl group or a phenolic hydroxyl groupPolymer selected from polyimide precursor or polyimide soluble in alkaline aqueous solutionis there. The present inventionThe type of polymer in is excellent in heat resistance and exhibits excellent properties as an interlayer insulating film and surface protective film for semiconductor devices and multilayer wiring boards, such as polyimide, polyamic acid, polyamic acid ester, polyamic acid amide, etc. It is a polyimide precursor.
[0019]
  The component (a)Has a carboxyl group or a phenolic hydroxyl groupAlthough it is soluble in an alkaline aqueous solution used as a developing solution, after exposure, the dissolution rate of the exposed area increases due to a change in the component (b), etc., resulting in a difference in dissolution rate from the unexposed area. A pattern can be formed.
[0020]
  Note that the alkaline aqueous solution exhibits alkalinity in which tetramethylammonium hydroxide, metal hydroxide, amine, and the like are dissolved in water.It is an aqueous solution.
[0021]
  Among the polyimide precursor and polyimide of component (a) having a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group, polyamic acid ester or polyimide is preferable because it has good lithography properties, and among them, it has a repeating unit represented by the general formula (I). The polyamic acid ester is more preferable because it has excellent adhesion to the substrate.
[0022]
  In the general formula (I), R1The tetravalent organic group represented by is a residue of tetracarboxylic acid, its dianhydride, or a derivative thereof that can react with diamine to form a structure of a polyimide precursor, and is a tetravalent aromatic group Group or aliphatic group is preferred, those having 4 to 40 carbon atoms are more preferred, and tetravalent aromatic groups having 4 to 40 carbon atoms are more preferred. An aromatic group refers to a group containing an aromatic ring (such as a benzene ring or a naphthalene ring). As the tetravalent aromatic group, it is preferable that all four bonding sites are present on the aromatic ring. These binding sites are divided into two sets of two binding sites, and those two binding sites are preferably located at the ortho or peri position of the aromatic ring. The two sets may be present in the same aromatic ring, or may be present in separate aromatic rings bonded through various bonds.
[0023]
  In the general formula (I), R2The divalent organic group having a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group represented by the formula can react with a tetracarboxylic acid, its dianhydride, or a derivative thereof to form a polyimide precursor structure, a carboxyl group or a phenolic group A residue obtained by removing an amino group of a diamine having a hydroxyl group, preferably an aromatic group or an aliphatic group, more preferably having 2 to 40 carbon atoms excluding a carboxyl group, and further preferably an aromatic group. Here, as the aromatic group, those in which the two binding sites are directly present on the aromatic ring are preferable. In this case, the two binding sites are present in the same aromatic ring but in different aromatic rings. May be. Moreover, it is preferable to have 1-8 carboxyl groups or phenolic hydroxyl groups, and those which are directly bonded to an aromatic ring are also preferable.
[0024]
  In general formula (I), RThreeThe monovalent organic group represented by is preferably an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, and more preferably one having 1 to 20 carbon atoms.
[0025]
  The polyimide precursor having a repeating unit represented by the general formula (I) may have a repeating unit other than the repeating unit represented by the general formula (I). For example, the following general formula (IV)
[Chemical 7]
Figure 0004154086
(Wherein R8Represents a tetravalent organic group, R9Represents a divalent organic group having no carboxyl group or phenolic hydroxyl group, and RTenRepresents a monovalent organic group).
[0026]
  In general formula (IV), R8The description of the tetravalent organic group shown is the above R1It is the same as that of description. In the general formula (IV), R9The divalent organic group having no carboxyl group and phenolic hydroxyl group represented by2In the description of R, except that it has neither a carboxyl group nor a phenolic hydroxyl group, R2It is the same. Further, in the general formula (IV), RTenThe description of the monovalent organic group among the groups represented byThreeIt is the same as that of description. In general formula (I) and general formula (IV), RThreeAnd RTenThere are two groups represented by in each repeating unit, and these may be the same or different. In a plurality of repeating units, R1, R2, RThree, R8, R9And RTenThe groups represented by may be the same or different.
[0027]
  In the polyamic acid ester having a repeating unit represented by the general formula (I), the ratio of the repeating unit of the general formula (I) to the general formula (IV) is as follows: the former number is a and the latter number is b. It is preferable that it is 0.2-1 in a / (a + b), and it is more preferable that it is 0.4-1. If this value is less than 0.2, the solubility in an alkaline aqueous solution tends to be poor.
[0028]
  In the polyamic acid ester having a repeating unit represented by the general formula (I), two other R in the general formula (I) or the general formula (IV) are used as other repeating units.ThreeOr two RTenOne or two of them may have a repeating unit changed to a hydrogen atom.
[0029]
  In the polyamic acid ester, the total number of repeating units of the general formula (I) and the general formula (IV), that is, the total number of repeating units in which the carboxyl group in the tetracarboxylic acid residue is completely esterified is The total number of repeating units is preferably 50% to 100%, more preferably 80% to 100%, and particularly preferably 90 to 100%. In addition, the repeating unit here is one unit composed of one acid residue and one amine residue.
[0030]
  The molecular weight of the polyimide precursor or polyimide of the component (a) in the present invention is preferably 3,000 to 200,000, more preferably 5,000 to 100,000, in terms of weight average molecular weight. The molecular weight can be measured by gel permeation chromatography and converted using a standard polystyrene calibration curve to obtain a value.
[0031]
  In the present invention, when the component (a) is a polyamic acid ester, for example, a tetracarboxylic acid diester dihalide (chloride, bromide, etc.), a diamine having a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group, and, if necessary, a carboxyl group or It can be obtained by reacting with a diamine having no phenolic hydroxyl group. In this case, the reaction is preferably performed in an organic solvent in the presence of a dehalogenating agent.
[0032]
  The tetracarboxylic acid diester dihalide is preferably tetracarboxylic acid diester dichloride. Tetracarboxylic acid diester dichloride can be obtained by reacting a tetracarboxylic acid diester obtained by reacting a tetracarboxylic dianhydride and an alcohol compound with thionyl chloride.
[0033]
  Examples of the tetracarboxylic dianhydride include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic acid. Dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′- Biphenyl ether tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,5 , 6-Naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,5,6 -Pyridine tetra Rubonic dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4 ′ -Aromatic tetracarboxylic dianhydrides such as tetraphenylsilanetetracarboxylic dianhydride and 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride are preferred, and these are used alone. Or it can use in combination of 2 or more types.
[0034]
  In the polyamic acid ester, an alcohol compound is used as a raw material that becomes an ester moiety in the side chain. Examples of the alcohol compound include methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3- Preference is given to alkyl alcohols such as pentanol, isoamyl alcohol, 1-hexanol, 2-hexanol and 3-hexanol, phenol, benzyl alcohol and the like, and these can be used alone or in combination of two or more.
[0035]
  Furthermore, diamine is used as a raw material for the polyamic acid ester. A diamine having an acidic group such as a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group can be used in an aqueous alkaline solution when the carboxyl group of the tetracarboxylic acid does not remain, such as the polyamic acid ester, polyamic acid amide, and polyimide. Always used to melt. Examples of such diamines include 2,5-diaminobenzoic acid, 3,4-diaminobenzoic acid, 3,5-diaminobenzoic acid, 2,5-diaminoterephthalic acid, and bis (4-amino-3-carboxyl). Phenyl) methylene, bis (4-amino-3-carboxyphenyl) ether, 4,4′-diamino-3,3′-dicarboxybiphenyl, 4,4′-diamino-5,5′-dicarboxy-2, 2'-dimethylbiphenyl, 1,3-diamino-4-hydroxybenzene, 1,3-diamino-5-hydroxybenzene, 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxybiphenyl, 4,4'-diamino- 3,3′-dihydroxybiphenyl, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) propane, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) pro Bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) sulfone, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) ether, bis (4-amino-3-hydroxy) Aromatic diamines such as phenyl) ether, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) hexafluoropropane are preferred, and these are used alone or in combination of two or more. Used in combination.
[0036]
  Examples of the diamine having no carboxyl group and no phenolic hydroxyl group include 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, and 4,4′-diaminodiphenyl sulfide. , Benzidine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 1,5-naphthalenediamine, 2,6-naphthalenediamine, bis (4-aminophenoxyphenyl) sulfone, bis (3-aminophenoxyphenyl) sulfone, bis (4 -Aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ether, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 4,4'-diamino-2,2'-dimethylbiphenyl Group diamine compounds are preferred, which It can be used alone or in combination of two or more.
[0037]
  In addition, in order to improve heat resistance, 4,4′-diaminodiphenyl ether-3-sulfonamide, 3,4′-diaminodiphenyl ether-4-sulfonamide, 3,4′-diaminodiphenyl ether-3′-sulfonamide, 3 , 3'-diaminodiphenyl ether-4-sulfonamide, 4,4'-diaminodiphenyl ether-3-carboxamide, 3,4'-diaminodiphenyl ether-4-carboxamide, 3,4'-diaminodiphenyl ether-3'-carboxamide, 3, , 3′-diaminodiphenyl ether-4-carboxamide and other diamines having a sulfonamide group or a carboxamide group can be used alone or in combination of two or more. When used in combination, these are 15 mol% or less in the total amount of the diamine compound. Can be used in Preferred, it is more preferably in the range of 10 mol% or less.
[0038]
  In the synthesis of the polyamic acid ester, a method for synthesizing the tetracarboxylic acid diester compound can be obtained, for example, by mixing the tetracarboxylic dianhydride and the alcohol compound in an organic solvent in the presence of a base. The ratio (molar ratio) between the tetracarboxylic dianhydride and the alcohol compound is preferably in the range of 1/2 to 1 / 2.5, and most preferably 1/2, in the former / the latter. Further, the ratio (molar ratio) of the tetracarboxylic dianhydride and the base is preferably in the range of 1 / 0.001 to 1/3 in the former / the latter, and is set to 1 / 0.005 to 1/2. It is more preferable. The reaction temperature is preferably 10 to 60 ° C., and the reaction time is preferably 3 to 24 hours.
[0039]
  A method for synthesizing tetracarboxylic acid diester dichloride is known. For example, it can be obtained by reacting a tetracarboxylic acid diester dissolved in an organic solvent by dropwise addition of thionyl chloride. The ratio (molar ratio) of tetracarboxylic acid diester to thionyl chloride is preferably in the range of 1 / 1.1-1 / 2. The range is more preferable. The reaction temperature is preferably -20 to 40 ° C, and the reaction time is preferably 1 to 10 hours.
[0040]
  The polyamic acid ester is prepared by, for example, dissolving a dehalogenating agent such as the diamine and pyridine in an organic solvent, dropping and reacting a tetracarboxylic acid diester dihalide dissolved in the organic solvent, and then in a poor solvent such as water. It is obtained by throwing it in, filtering the precipitate and drying it. The ratio of the total amount of diamine and the tetracarboxylic acid diester dihalide (molar ratio) is preferably in the range of 0.6 / 1 to 1 / 0.6 in the former / the latter, 0.7 / 1 to 1 / 0.7. A range is more preferred. The reaction temperature is preferably -20 to 40 ° C, and the reaction time is preferably 1 to 10 hours. The ratio of the dehalogenating agent and the tetracarboxylic acid diester dihalide is preferably in the range of 1.8 / 1 to 2.2 / 1, the former / the latter (molar ratio) being 1.9 / 1 to 2.1 /. A range of 1 is more preferred.
[0041]
  In the synthesis of the polyamic acid ester, when a diamine compound having no acidic group such as a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group is used in combination, the ratio of the diamine having an acidic group and the diamine having no acidic group is 20 to 100 mol%. The latter 80 to 0 mol% is preferably used so that the whole is 100 mol%, the former 40 to 100 mol%, and the latter 60 to 0 mol% is used so that the whole is 100 mol%. Is more preferable. The former diamine is used to impart solubility to an aqueous alkaline solution to the polyamic acid ester, but if it is less than 20 mol%, the sensitivity tends to decrease or the development time tends to be long.
[0042]
  The polyamic acid ester having an acidic group has been described in detail. However, when a polyamic acid is used as the component (a), a carboxyl group as a residue of a tetracarboxylic acid is present. It is not necessary to use a diamine having an acidic group such as a hydroxyl group. The polyamic acid can be obtained by directly reacting the tetracarboxylic dianhydride and diamine in an organic solvent.
[0043]
  Moreover, what a part of ester is a carboxyl group can also be used as a polyamic acid ester which does not have an acidic group in a diamine residue. This is obtained by reacting the tetracarboxylic dianhydride, tetracarboxylic acid diester dihalide and diamine.
[0044]
  In addition, in the case of polyamic acid amide or polyimide, in order to make it soluble in an alkaline aqueous solution, a diamine having an acidic group such as a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group is generally used as the diamine. The preferred ratio of the diamine not used is the same as that in the synthesis of the polyamic acid ester.
[0045]
  The polyamic acid amide is a monoamine compound such as methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, isobutyl in the synthesis of the polyamic acid ester instead of the alcohol compound. It can be synthesized by using amine, 1-pentylamine, 2-pentylamine, 3-pentylamine, isoamylamine, 1-hexylamine, 2-hexylamine, 3-hexylamine, morpholine, aniline, benzylamine, etc. it can. A polyimide is obtained by once synthesizing a polyamic acid and dehydrating and ring-closing it.
[0046]
  Acid is generated by light as component (b) used in the present invention.o-quinonediazideThe compound is a photosensitizer and has a function of generating an acid and increasing the solubility of the light irradiated part in an alkaline aqueous solution.It is.
[0047]
  The o-quinonediazide compound has a site that changes to carboxylic acid by light. This compound can be obtained, for example, by subjecting o-quinonediazidesulfonyl chlorides to a hydroxy compound, an amino compound or the like in the presence of a dehydrochlorinating agent. Examples of the o-quinonediazidesulfonyl chlorides include benzoquinone-1,2-diazide-4-sulfonyl chloride, naphthoquinone-1,2-diazide-5-sulfonyl chloride, and naphthoquinone-1,2-diazide-4-sulfonyl chloride. Etc. can be used.
[0048]
  Examples of the hydroxy compound include hydroquinone, resorcinol, pyrogallol, bisphenol A, bis (4-hydroxyphenyl) methane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, and 2,3,4-trihydroxybenzophenone. 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone, 2,2 ′, 4,4′-tetrahydroxybenzophenone, 2,3,4,2 ′, 3′-pentahydroxybenzophenone, 2,3,4, 3 ′, 4 ′, 5′-hexahydroxybenzophenone, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) methane, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) propane, 4b, 5,9b, 10-tetrahydro -1,3,6,8-tetrahydroxy-5,10-dimethylindeno [2, -a] indene, tris (4-hydroxyphenyl) methane, and tris (4-hydroxyphenyl) ethane can be used.
[0049]
  Examples of amino compounds include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, and 4,4′-diaminodiphenyl sulfide. , O-aminophenol, m-aminophenol, p-aminophenol, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenyl, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl, bis (3- Amino-4-hydroxyphenyl) propane, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) propane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) sulfone, bis ( 3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluo Propane, and bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) hexafluoropropane can be used.
[0050]
  The o-quinonediazide sulfonyl chloride and the hydroxy compound and / or amino compound may be blended so that the total of hydroxy group and amino group is 0.5 to 1 equivalent with respect to 1 mol of o-quinonediazide sulfonyl chloride. preferable. A preferred ratio of the dehydrochlorinating agent and o-quinonediazidesulfonyl chloride is in the range of 0.95 / 1 to 1 / 0.95. A preferable reaction temperature is 0 to 40 ° C., and a preferable reaction time is 1 to 10 hours.
[0051]
  As the reaction solvent, solvents such as dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, diethyl ether, N-methylpyrrolidone and the like are used. Examples of the dehydrochlorinating agent include sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium bicarbonate, potassium carbonate, potassium hydroxide, trimethylamine, triethylamine, pyridine and the like.
[0052]
  In the photosensitive polymer composition of the present invention, the blending amount of component (b) is based on 100 parts by weight of component (a) in terms of the difference in dissolution rate between the exposed and unexposed areas and the allowable sensitivity range. 5-100 weight part is preferable and 8-40 weight part is more preferable.
[0053]
  The component (c) used in the present invention is a compound having a phenolic hydroxyl group. By using this component (c), the dissolution rate of the exposed area when developing with an alkaline aqueous solution is increased, and the sensitivity can be increased. In addition, the polyimide or polyimide precursor as said (a) component is excluded from (c) component of this invention. The component (c) is preferably a compound having a molecular weight of 1,500 or less because the effect of promoting the dissolution of the exposed portion decreases as the molecular weight increases.
[0054]
  As the compound having a phenolic hydroxyl group as the component (c), the following general formula (II)
[Chemical 8]
Figure 0004154086
(Wherein X represents a single bond or a divalent group, RFourAnd RFiveAre each independently an alkyl group, and m and n each independently represents an integer of 0 to 3). The compound represented by the general formula (II) is excellent in sensitivity among compounds having a phenolic hydroxyl group.
[0055]
  Specific examples of the compound represented by the general formula (II) include 2,2′-biphenol, 5,5′-dimethyl-[(1,1′-biphenyl) -2,2′-diol], 2, 2'dihydroxydiphenylmethane, 2,2'-methylenebis (4-methylphenol), 2,2'-ethylidenebis (4-methylphenol), 2,2'-methylenebis (4,6-dimethylphenol), 2,6 -Bis [(2-hydroxy-5-methylphenyl) methyl] -4-methylphenol and the like. Of these, 2,2'-methylenebis (4-methylphenol) is most preferable in terms of sensitivity.
[0056]
  As phenol compounds other than the compound represented by the general formula (II), biphenol, bisphenol A, bisphenol F, 4,4′-dihydroxybenzophenone, tris (4-hydroxyphenyl) methane, 2,4 ′, 4 ″ -methyl Redentrisphenol, tris (4-hydroxyphenyl) ethane, tris (4-hydroxy-2-methylphenyl) ethane, 2,6-bis [(2-hydroxy-5-methylphenyl) methyl] -4-methylphenol, 4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-(1,2-ethanedylidene) tetrakisphenol, 2,2′-methylenebis [6-[(2-hydroxy-5-methylphenyl) methyl] -4-methyl Phenol can also be used.
[0057]
  In the photosensitive polymer composition of the present invention, the blending amount of the component (c) is 1 to 30 with respect to 100 parts by weight of the component (a) from the viewpoint of the development time and the allowable width of the unexposed part remaining film ratio. Part by weight is preferable, and 5 to 20 parts by weight is more preferable.
[0058]
  In the present invention, a compound that causes a crosslinking reaction with the component (a) by heat is used as the component (d). Here, as temperature which raise | generates the crosslinking reaction of (d) component, 120-350 degreeC is preferable. The crosslinking reaction occurs during the heat treatment after pattern formation by development. The crosslinking reaction generally occurs between a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, etc. present in the component (a) and a functional group capable of reacting with these groups in the component (d).
[0059]
  The component (d) is preferably a compound having two or more epoxy groups, a compound having a methylol group, or a compound having two or more alkoxymethyl groups. Specifically, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, glycidylamine type epoxy resin, polysulfide type epoxy resin, dimethylol urea, tri Examples include methylol melamine, hexamethylol melamine, dimethylol ethylene urea, dimethylol propylene urea, 1,4-bis (methoxyphenoxy) benzene, trimethoxymethyl melamine, and hexamethoxymethyl melamine. Of these, bisphenol A type epoxy resin, dimethylolurea, and 1,4-bis (methoxyphenoxy) benzene are most preferable from the viewpoint of reducing deformation caused by heat.
[0060]
  In the photosensitive polymer composition of the present invention, the blending amount of the component (d) is 100 parts by weight of the component (a) from the viewpoint of the deformation of the pattern in the heat treatment after development and the allowable width of the residue generated during development. The amount is preferably 0.5 to 20 parts by weight, and more preferably 5 to 10 parts by weight.
[0061]
  In the present invention, it is preferable to use a compound having an effect of inhibiting the dissolution of the component (a) in the alkaline aqueous solution as the component (e). By using the component (e), the dissolution rate of the unexposed area when developing with an alkaline aqueous solution is decreased, and the solubility difference between the exposed area and the unexposed area is increased in combination with the effect of the component (c). A pattern can be formed.
[0062]
  As the component (e), onium salts, diaryl compounds, and tetraalkylammonium salts are preferable. Examples of the onium salt include iodonium salts such as diaryliodonium salts, sulfonium salts such as triarylsulfonium salts, diazonium salts such as phosphonium salts, aryldiazonium salts, and the like. Examples of the diaryl compound include those in which two aryl groups such as diaryl sulfone, diaryl ketone, diaryl ether, diarylpropane, diarylhexafluoropropane and the like are bonded via a bonding group. Examples of the tetraalkylammonium salt include tetraalkylammonium halides in which the alkyl group is a methyl group or an ethyl group.
[0063]
  Among these, examples showing good dissolution inhibiting effects include diaryliodonium salts, diarylsulfone compounds, tetramethylammonium halide compounds, and the like. Examples of the diaryl iodonium salt include diphenyl iodonium salt. Examples of the diaryl urea compound include diphenyl urea and dimethyl diphenyl urea. Examples of the diaryl sulfone compound include diphenyl sulfone and dimethyl diphenyl sulfone. Examples of the tetramethylammonium halide compound. Examples thereof include tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, and tetramethylammonium iodide.
[0064]
  Among them, general formula (III)
[Chemical 9]
Figure 0004154086
(Wherein each R6And R7Each independently represents a monovalent organic group, o and p each independently represents an integer of 0 to 5,-Represents a counter anion) and is preferably a diphenyliodonium salt. R6And R7Examples of the monovalent organic group represented by the formula include an alkyl group, an alkoxy group, and an aryl group, and the number of carbon atoms is preferably 1 to 8.
[0065]
  Examples of the diphenyliodonium salt include diphenyliodonium nitrate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nanofluorobutanesulfonate, diphenyliodonium toluenesulfonate, diphenyliodonium chloride, diphenyliodonium bromide, diphenyliodonium iodide, diphenyliodonium hexa Fluorophosphate, diphenyliodonium-9,10-dimethoxyanthracene-2-sulfonate, diphenyliodonium-8-anilinonaphthalene-1-sulfonate, 4-methoxydiphenyliodonium nitrate, 4-methoxydiphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, 4, 4'-di-t-butyldiphenyl De trifluoromethanesulfonate, and the like.
[0066]
  In the photosensitive polymer composition of the present invention, the blending amount of the component (e) is 0.01 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (a) from the viewpoint of sensitivity and an allowable range of development time. Preferably, 0.05 to 10 parts by weight is more preferable.
[0067]
  The photosensitive polymer composition of the present invention is obtained by dissolving the component (a), component (b), component (c), component (d) and, if necessary, component (e) and other components in a solvent. Obtainable. Examples of the solvent include aprotic polarities such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoramide, tetramethylene sulfone, and γ-butyrolactone. Solvents are preferred, and these may be used alone or in combination of two or more. In order to improve coating properties, solvents such as diethyl ketone, diisobutyl ketone, methyl amyl ketone, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acerate can be used in combination.
[0068]
  In the photosensitive polymer composition of the present invention, if necessary, an organic silane compound, an aluminum chelate compound or a general formula (V) is used as an adhesion assistant.
[Chemical Formula 10]
Figure 0004154086
(Wherein R11Represents a tetravalent organic group, R12Represents a divalent organic group, R13Represents a monovalent organic group, and z represents an integer of 1 or more.
[0069]
  Examples of the organic silane compound include γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, and ureapropyl. Examples include triethoxysilane. Examples of the aluminum chelate compound include tris (acetylacetonate) aluminum, acetylacetate aluminum diisopropylate and the like.
[0070]
  In the polyamic acid having a siloxane structure having a repeating unit represented by the general formula (V), R11The tetravalent organic group represented by is a residue of tetracarboxylic dianhydride that is a raw material for polyimide, preferably a tetravalent aromatic group or aliphatic group, and having 4 to 40 carbon atoms Is more preferable, and a tetravalent aromatic group having 4 to 40 carbon atoms is more preferable. As for a tetravalent aromatic group, it is preferable that all four bonding sites exist in an aromatic ring. These binding sites are preferably divided into two sets of two binding sites, the two binding sites being located at the ortho or peri position of the aromatic ring. The two sets may be present on the same aromatic ring, or may be present on separate aromatic rings bonded through various bonds.
[0071]
  In the general formula (V), two R12The portion sandwiched between is a residue excluding the amino group of the silicone diamine compound, and this portion preferably has 6 to 40 carbon atoms as a whole. R12As the divalent organic group represented by formula (1), those having 1 to 10 carbon atoms are preferable, and the above-mentioned alkylene group, phenylene group and the like are preferable.12May be the same or different. R13As the monovalent organic group represented by formula (1), an organic group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and an alkyl group or phenyl group having the above carbon atoms is preferable. When using an adhesion assistant, 0.1 to 20 parts by weight is preferable with respect to 100 parts by weight of component (a), and 0.5 to 10 parts by weight is more preferable.
[0072]
  The photosensitive polymer composition of the present invention can be formed into a polyimide pattern through a step of coating and drying on a support substrate, a step of exposing, a step of developing, and a step of heat treatment. In the step of applying and drying on a support substrate, a glass substrate, a semiconductor, a metal oxide insulator (eg TiO 2)2, SiO2Etc.) The photosensitive polymer composition is spin-coated on a support substrate such as silicon nitride using a spinner or the like, and then dried using a hot plate, an oven or the like.
[0073]
  Next, in the exposure step, the photosensitive polymer composition formed into a film on the support substrate is irradiated with actinic rays such as ultraviolet rays, visible rays, and radiations through a mask. Among these, since a high-resolution pattern can be formed, exposure using i-line (365 nm monochromatic light) is particularly preferable. In the development step, a relief pattern is obtained by removing the exposed portion with a developer. Examples of the developer include alkaline aqueous solutions such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium silicate, ammonia, ethylamine, diethylamine, triethylamine, triethanolamine, and tetramethylammonium hydroxide. The base concentration of these aqueous solutions is preferably 0.1 to 10% by weight.
[0074]
  Furthermore, alcohols and surfactants can be added to the developer and used. Each of these can be blended in the range of preferably 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the developer. Next, in the heat treatment step, the obtained relief pattern is preferably subjected to heat treatment at 150 to 450 ° C., so that a heat-resistant polyimide pattern having an imide ring or other cyclic group is obtained.
[0075]
  The photosensitive polymer composition of the present invention can be used for electronic parts such as semiconductor devices and multilayer wiring boards, and specifically, surface protection films and interlayer insulating films of semiconductor devices, and interlayer insulation of multilayer wiring boards. It can be used for forming a film or the like. The semiconductor device of the present invention is not particularly limited except that it has a surface protective film and an interlayer insulating film formed using the composition, and can have various structures.
[0076]
  An example of the manufacturing process of the semiconductor device of the present invention will be described below. FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device having a multilayer wiring structure. In the figure, a semiconductor substrate such as a Si substrate having a circuit element is covered with a protective film 2 such as a silicon oxide film except for a predetermined portion of the circuit element, and a first conductor layer is formed on the exposed circuit element. . A film 4 of polyimide resin or the like as an interlayer insulating film is formed on the semiconductor substrate by a spin coat method or the like (step (a)).
[0077]
  Next, a chlorinated rubber-based or phenol novolak-based photosensitive resin layer 5 is formed on the interlayer insulating film 4 by spin coating, and a window is formed so that a predetermined portion of the interlayer insulating film 4 is exposed by a known photolithography technique. 6A is provided (step (b)). The interlayer insulating film 4 in the window 6A is selectively etched by dry etching means using a gas such as oxygen or carbon tetrafluoride to open the window 6B. Next, the photosensitive resin layer 5 is completely removed using an etching solution that corrodes only the photosensitive resin layer 5 without corroding the first conductor layer 3 exposed from the window 6B (step (c)).
[0078]
  Furthermore, the second conductor layer 7 is formed using a known photolithography technique, and the electrical connection with the first conductor layer 3 is completely performed (step (d)). When a multilayer wiring structure having three or more layers is formed, each layer can be formed by repeating the above steps.
[0079]
  Next, the surface protective film 8 is formed. In the example of this figure, this surface protective film is coated with the photosensitive polymer composition by a spin coat method, dried, and irradiated with light from a mask on which a pattern for forming a window 6C is formed at a predetermined portion, and then an alkali. A pattern is formed by developing with an aqueous solution and heated to form a polyimide film. This polyimide film protects the conductor layer from external stress, α rays, etc., and the resulting semiconductor device is excellent in reliability. In the above example, the interlayer insulating film can be formed using the photosensitive polymer composition of the present invention.
[0080]
【Example】
  Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.
Example 1
  In a 0.3 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, 24.82 g (0.08 mol) of 3,3 ′, 4,4′-diphenyl ether tetracarboxylic dianhydride, 11.86 g of n-butyl alcohol (0.16 mol), 0.4 g (0.004 mol) of triethylamine and 110 g of N-methylpyrrolidone (NMP) were stirred and reacted at room temperature for 8 hours to give 3,3 ′, 4,4′- An NMP solution (α) of diphenyl ether tetracarboxylic acid di-n-butyl ester was obtained.
[0081]
  Then, after cooling the flask to 0 ° C., 17.13 g (0.144 mol) of thionyl chloride was added dropwise to react for 1 hour, and di-n-butyl 3,3 ′, 4,4′-diphenyl ether tetracarboxylate. A solution (β) of ester dichloride was obtained. Next, 105 g of N-methylpyrrolidone was charged into a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, and 26.37 g (0.072 mol) of bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane was added. After adding and dissolving with stirring, 22.78 g (0.288 mol) of pyridine was added, and while maintaining the temperature at 0 to 5 ° C., di-n-butyl 3,3 ′, 4,4′-diphenyl ether tetracarboxylate After the ester dichloride solution (β) was added dropwise over 20 minutes, the temperature was raised to 30 ° C. and stirring was continued for 1 hour. The solution was poured into 3 liters of water, and the precipitate was collected and washed, and then dried under reduced pressure to obtain a polyamic acid ester (δ).
[0082]
  10.00 g of polyamic acid ester (δ), 1.40 g of an orthoquinonediazide compound obtained by reacting tris (4-hydroxyphenyl) methane with naphthoquinone-1,2-diazide-5-sulfonyl chloride at a molar ratio of 1/3, 2 , 2′-methylenebis (4-methylphenol) 1.20 g, YL-980 (manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin) 0.50 g, diphenyliodonium nitrate 0.10 g, urea propyltriethoxy 0.60 g of a 50% methanol solution of silane was stirred and dissolved in 17.78 g of N-methylpyrrolidone. This solution was filtered under pressure using a Teflon (registered trademark) filter having a pore size of 3 μm to obtain a photosensitive polymer composition.
[0083]
  The obtained photosensitive polymer composition was spin-coated on a silicon wafer using a spinner, and heat-dried on a hot plate at 110 ° C. for 3 minutes to obtain a 7.5 μm coating film. An i-line stepper (manufactured by Hitachi, Ltd.) is used as an exposure machine for this coating film, and is 100 to 500 mJ / cm via a reticle.2Was exposed. Subsequently, paddle development was performed for 80 seconds using a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide as a developer, and washed with pure water to obtain a relief pattern. Appropriate exposure is 300mJ / cm by pattern observation2It was judged. The remaining film ratio in the unexposed area was 77%. When the obtained relief pattern was heat-treated at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, a good polyimide film pattern was obtained. The resolution was 3 μm and there was no change from the value immediately after development.
[0084]
Example 2
  Orthoquinonediazide prepared by reacting 10.00 g of the polyamic acid ester (δ) prepared in Example 1, tris (4-hydroxyphenyl) methane and naphthoquinone-1,2-diazide-5-sulfonyl chloride at a molar ratio of 1/3. 1.40 g of compound, 1.20 g of 2,2′-methylenebis (4-methylphenol), 0.50 g of dimethylolurea, 0.10 g of diphenyliodonium nitrate, 0.60 g of 50% methanol solution of ureapropyltriethoxysilane, The mixture was dissolved in 17.78 g of N-methylpyrrolidone with stirring. This solution was filtered under pressure using a 3 μm pore Teflon filter to obtain a photosensitive polymer composition.
[0085]
  The obtained photosensitive polymer composition was spin-coated on a silicon wafer using a spinner, and heat-dried on a hot plate at 110 ° C. for 3 minutes to obtain a 7.6 μm coating film. An i-line stepper (manufactured by Hitachi, Ltd.) is used as an exposure machine for this coating film, and is 100 to 500 mJ / cm via a reticle.2Was exposed. Subsequently, paddle development was performed for 90 seconds using a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide as a developer, and washed with pure water to obtain a relief pattern. Appropriate exposure is 300mJ / cm by pattern observation2It was judged. The residual film ratio in the unexposed area was 79%. The pattern shape was good. When the obtained relief pattern was heat-treated at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, a good polyimide film pattern was obtained. The resolution was 3 μm and there was no change from the value immediately after development.
[0086]
Example 3
  Orthoquinone diazide prepared by reacting 10.00 g of the polyamic acid ester (δ) prepared in Example 1, tris (4-hydroxyphenyl) methane and naphthoquinone-1,2-diazide-5-sulfonyl chloride at a molar ratio of 1/3. Compound 1.40 g, 2,2′-methylenebis (4-methylphenol) 1.20 g, 1,4-bis (methoxyphenoxy) benzene 0.50 g, diphenyliodonium nitrate 0.10 g, urea propyltriethoxysilane 50 A 0.60 g% methanol solution was dissolved by stirring in 17.78 g of N-methylpyrrolidone. This solution was filtered under pressure using a 3 μm pore Teflon filter to obtain a photosensitive polymer composition.
[0087]
  The obtained photosensitive polymer composition was spin-coated on a silicon wafer using a spinner, and heat-dried on a hot plate at 110 ° C. for 3 minutes to obtain a 7.6 μm coating film. An i-line stepper (manufactured by Hitachi, Ltd.) is used as an exposure machine for this coating film, and is 100 to 500 mJ / cm via a reticle.2Was exposed. Subsequently, paddle development was performed for 80 seconds using a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide as a developer, and washed with pure water to obtain a relief pattern. Appropriate exposure is 350mJ / cm by pattern observation2It was judged. The remaining film ratio in the unexposed area was 80%. The pattern shape was good. When the obtained relief pattern was heat-treated at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, a good polyimide film pattern was obtained. The resolution was 3 μm and there was no change from the value immediately after development.
[0088]
Comparative Example 1
  Ortho obtained by reacting 10.00 g of the polyamic acid ester (δ) obtained in Example 1, tris (4-hydroxyphenyl) methane and naphthoquinone-1,2-diazide-5-sulfonyl chloride at a molar ratio of 1/3. 1.40 g of a quinonediazide compound, 1.20 g of 2,2′-methylenebis (4-methylphenol), and 0.60 g of a 50% methanol solution of ureapropyltriethoxysilane were dissolved in 17.78 g of N-methylpyrrolidone with stirring. This solution was filtered under pressure using a 3 μm pore Teflon filter to obtain a photosensitive polymer composition.
[0089]
  The obtained photosensitive polymer composition was spin-coated on a silicon wafer using a spinner and heat-dried at 105 ° C. for 3 minutes on a hot plate to obtain a 7.4 μm coating film. An i-line stepper (manufactured by Hitachi, Ltd.) is used as an exposure machine for this coating film, and is 100 to 500 mJ / cm via a reticle.2Was exposed. Next, paddle development was performed for 25 seconds using a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide as a developer, and washed with pure water to obtain a relief pattern. Appropriate exposure is 450mJ / cm by pattern observation2It was judged. The remaining film ratio in the unexposed area was 80%. When the obtained relief pattern was heat-treated at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, a polyimide film pattern was obtained, but the resolution was 10 μm, which was worse than 3 μm immediately after development.
[0090]
【The invention's effect】
  The photosensitive polymer composition of the present invention is positive and developable with an alkaline aqueous solution, has high sensitivity, has little pattern deformation due to heat treatment after development, and has a high resolution and good shape polyimide pattern. It is.
[0091]
  Moreover, according to the pattern manufacturing method of the present invention, a pattern having a high resolution and a good shape can be obtained by using the above-described highly sensitive composition. In addition, the electronic component of the present invention has high reliability by having a polyimide pattern having a good shape as a surface protective film or an interlayer insulating film.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device having a multilayer wiring structure;
[Explanation of symbols]
1 Semiconductor substrate
2 Protective film
3 First conductor layer
4 Interlayer insulation film layer
5 photosensitive resin layer
6A, 6B, 6C Window
7 Second conductor layer
8 Surface protective film layer

Claims (12)

電子部品の表面保護膜又は層間絶縁膜を形成するための感光性重合体組成物であって、
互いに同一でない、(a)カルボキシル基又はフェノール性水酸基を有するアルカリ水溶液可溶性のポリイミド前駆体又はポリイミド、(b)光により酸を発生するo−キノンジアジド化合物、(c)フェノール性水酸基を有する化合物(d)熱により(a)成分と架橋反応を起こす化合物、及び(e)オニウム塩、ジアリール化合物又はテトラアルキルアンモニウム塩から選択される、アルカリ水溶液に対する(a)成分の溶解を阻害する効果のある化合物を含有してなる感光性重合体組成物。
A photosensitive polymer composition for forming a surface protective film or an interlayer insulating film of an electronic component,
Not identical to each other, (a) polyimide precursor soluble in an aqueous alkaline solution having a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group or polyimide, (b) generating an acid by light o- quinonediazide compound, compound (c) having a phenolic hydroxyl group, ( d) a compound that causes a crosslinking reaction with component (a) by heat, and (e) a compound that is selected from onium salts, diaryl compounds, or tetraalkylammonium salts and has an effect of inhibiting dissolution of component (a) in an aqueous alkaline solution. A photosensitive polymer composition comprising:
(a)成分が、ポリアミド酸エステル又はポリイミドである請求項1に記載の感光性重合体組成物。  The photosensitive polymer composition according to claim 1, wherein the component (a) is a polyamic acid ester or a polyimide. (a)成分が、一般式(I)
Figure 0004154086
(式中、R1は4価の有機基を示し、R2はカルボキシル基又はフェノール性水酸基を有する2価の有機基を示し、2つのR3は各々独立に1価の有機基を示す)で表される繰り返し単位を有するポリアミド酸エステルである請求項1又は2に記載の感光性重合体組成物。
The component (a) is represented by the general formula (I)
Figure 0004154086
(Wherein R 1 represents a tetravalent organic group, R 2 represents a divalent organic group having a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group, and two R 3 s each independently represent a monovalent organic group) The photosensitive polymer composition according to claim 1, which is a polyamic acid ester having a repeating unit represented by:
(d)成分が2つ以上のエポキシ基をもつ化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の感光性重合体組成物。  The photosensitive polymer composition according to claim 1, wherein the component (d) is a compound having two or more epoxy groups. (d)成分が2つ以上のメチロール基をもつ化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の感光性重合体組成物。  The photosensitive polymer composition according to claim 1, wherein the component (d) is a compound having two or more methylol groups. (d)成分が2つ以上のアルコキシメチル基をもつ化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の感光性重合体組成物。  The photosensitive polymer composition according to claim 1, wherein the component (d) is a compound having two or more alkoxymethyl groups. (e)成分が、ジアリールヨードニウム塩、ジアリールスルホン化合物又はテトラメチルアンモニウムハライド化合物である請求項1〜6のいずれか1項に記載の感光性重合体組成物。(E) component, diaryliodonium salts, diaryl sulfone compound or photosensitive polymer composition according to any one of claims 1 to 6, tetramethylammonium halide compound. (e)成分が、一般式(III)
Figure 0004154086
(式中、個々のR6及びR7は各々独立に1価の有機基を示し、o及びpは各々独立に0から5までの整数を示し、X-は対陰イオンを示す)で表されるジフェニルヨードニウム塩である請求項1〜6のいずれか1項に記載の感光性重合体組成物。
(E) the component is represented by the general formula (III)
Figure 0004154086
Wherein each R 6 and R 7 each independently represents a monovalent organic group, o and p each independently represent an integer from 0 to 5, and X represents a counter anion). The photosensitive polymer composition according to claim 1, which is a diphenyliodonium salt.
(a)成分100重量部に対して、(b)成分5〜100重量部、(c)成分1〜30重量部、(d)成分0.5〜20重量部、及び(e)成分0.01〜15重量部を配合する請求項1〜9のいずれか1項に記載の感光性重合体組成物。  (A) 100 parts by weight of component, (b) 5-100 parts by weight, (c) 1-30 parts by weight, (d) 0.5-20 parts by weight, and (e) 0. The photosensitive polymer composition of any one of Claims 1-9 which mix | blends 01-15 weight part. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の感光性重合体組成物を支持基板上に塗布し乾燥する工程、露光する工程、現像する工程及び加熱処理する工程を含むパターンの製造法。The manufacturing method of a pattern including the process of apply | coating the photosensitive polymer composition of any one of Claims 1-9 on a support substrate, drying, the process of exposing, the process of developing, and the process of heat-processing. 露光する工程において使用する光が、i線である請求項10記載のパターンの製造法。The pattern manufacturing method according to claim 10 , wherein the light used in the exposing step is i-line. 請求項10又は11記載の製造法により得られるパターンを表面保護膜又は層間絶縁膜として有してなる電子部品。The electronic component which has a pattern obtained by the manufacturing method of Claim 10 or 11 as a surface protective film or an interlayer insulation film.
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