JP3176802B2 - Positive photosensitive resin composition - Google Patents

Positive photosensitive resin composition

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JP3176802B2
JP3176802B2 JP15840094A JP15840094A JP3176802B2 JP 3176802 B2 JP3176802 B2 JP 3176802B2 JP 15840094 A JP15840094 A JP 15840094A JP 15840094 A JP15840094 A JP 15840094A JP 3176802 B2 JP3176802 B2 JP 3176802B2
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photosensitive resin
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敏夫 番場
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高密着性で、かつ現像時
において高残膜率のパターンを得ることができるポジ型
感光性樹脂に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive type photosensitive resin which has a high adhesion and a pattern having a high residual film ratio during development.

【0002】[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
的特性などを有するポリイミド樹脂が用いられている
が、近年半導体素子の高集積化、大型化、封止樹脂パッ
ケージの薄型化、小型化、半田リフローによる表面実装
への移行など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、更に高性能なポリイミド樹
脂が必要とされるようになってきた。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
た感光性ポリイミド樹脂としては、式(3)等がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a polyimide resin having excellent heat resistance and excellent electrical and mechanical properties has been used for a surface protective film and an interlayer insulating film of a semiconductor element. There is a demand for remarkable improvement in heat cycle resistance and heat shock resistance due to high integration, large size, thinner and smaller sealing resin package, and shift to surface mounting by solder reflow. Is becoming necessary. On the other hand, as a photosensitive polyimide resin which has recently attracted attention for a technique of imparting photosensitivity to the polyimide resin itself, there is formula (3) and the like.

【0003】[0003]

【化3】 Embedded image

【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、公害上において問題がある。そこで最近では、アル
カリ水溶液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、特公平1−46862号公報において
はポリベンゾオキサゾール樹脂とジアゾキノン化合物よ
り構成されるポジ型感光性樹脂が開示されている。これ
は高い耐熱性、優れた電気特性、微細加工性をもち、ウ
エハーコート用途のみならず層間絶縁用樹脂としての可
能性も有している。また、このポジ型の感光性樹脂は、
ビアホール部の除去をアルカリ水溶液を用いて行うた
め、従来の感光性ポリイミド樹脂のように現像に有機溶
剤は必要ではないので、作業時の安全性は更に向上して
いる。しかし、この感光性ポリベンゾオキサゾール樹脂
は、基板、特にシリコンウエハーとの密着性に劣ってい
るため、現像時、あるいは硬化後の吸湿によって樹脂が
基板から剥離するといった重大な欠陥を有している。ま
た、この感光性ポリベンゾオキサゾール樹脂は、ノボラ
ック樹脂とジアゾキノンからなる一般のポジレジストと
比較すると、現像時未露光部の膜減り量が大きく、良好
に現像できる時間幅は極めて小さい。そのため、露光量
を上げて短時間で現像する必要があり、実際のプロセス
においてこのポジ型感光性ポリベンゾオキサゾール樹脂
を使用するには困難であるという問題があった。
When this is used, a part of the pattern forming process can be simplified, which has the effect of shortening the process.
Since a solvent such as methyl-2-pyrrolidone is required, there is a problem in safety and pollution. Therefore, recently, a positive photosensitive resin capable of developing with an aqueous alkali solution has been developed. For example, Japanese Patent Publication No. 1-46862 discloses a positive photosensitive resin composed of a polybenzoxazole resin and a diazoquinone compound. It has high heat resistance, excellent electrical properties, and fine workability, and has the potential as a resin for interlayer insulation as well as for wafer coating. Also, this positive photosensitive resin is
Since the removal of the via hole portion is performed using an alkaline aqueous solution, an organic solvent is not required for development unlike the conventional photosensitive polyimide resin, so that the safety during operation is further improved. However, since this photosensitive polybenzoxazole resin has poor adhesion to a substrate, especially a silicon wafer, it has a serious defect that the resin peels off from the substrate during development or due to moisture absorption after curing. . In addition, this photosensitive polybenzoxazole resin has a large amount of film reduction in an unexposed portion during development and has a very small time width for good development as compared with a general positive resist comprising a novolak resin and diazoquinone. Therefore, it is necessary to increase the exposure amount and develop in a short time, and there is a problem that it is difficult to use this positive photosensitive polybenzoxazole resin in an actual process.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は優れた密着性
を有しかつ現像時において高残膜率のパターンが得るこ
とができるポジ型感光性樹脂を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a positive photosensitive resin having excellent adhesion and capable of obtaining a pattern having a high residual film ratio during development.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリベンゾオ
キサゾール前駆体(A)、一般式(1)で表せられる構
造のジアミンを全ジアミンの30モル%以上を含むポリ
アミド酸(B)および一般式(2)で表される感光性ジ
アゾキノン(C)を必須成分とするポジ型感光性樹脂組
成物において、各成分の配合割合が重量比で(B)/
(A)=(1〜100)/100、(C)/(A)=
(1〜100)/100であるポジ型感光性樹脂組成物
であり、
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a polybenzoxazole precursor (A), a polyamic acid (B) containing a diamine having a structure represented by the general formula (1) in an amount of 30 mol% or more of the total diamine, and a polyamic acid (B). In the positive photosensitive resin composition containing the photosensitive diazoquinone (C) represented by the formula (2) as an essential component, the mixing ratio of each component is (B) /
(A) = (1-100) / 100, (C) / (A) =
(1-100) / 100 is a positive photosensitive resin composition,

【0007】[0007]

【化4】 Embedded image

【0008】特にポリアミド酸(B)を構成する酸二無
水物が、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカ
ルボン酸二無水物および/または4,4′−オキシジフ
タル酸二無水物で、式(2)で表される感光性ジアゾキ
ノンは、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニ
ル)エタン1モルに1,2−ナフトキノンジアジドスル
ホン酸クロリドを0.6モルから3.0モル反応させて
なるエステル化物である。
Particularly, the acid dianhydride constituting the polyamic acid (B) is 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride and / or 4,4'-oxydiphthalic dianhydride, The photosensitive diazoquinone represented by the formula (2) is obtained by reacting 1 mol of 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane with 0.6 mol to 3.0 mol of 1,2-naphthoquinonediazidesulfonic acid chloride. It is an esterified product.

【0009】[0009]

【化5】 Embedded image

【0010】[0010]

【作用】本発明はポリベンゾオキサゾール前駆体とポリ
アミド酸と式(2)の感光性ジアゾキノンからなるポジ
型感光性樹脂組成物に関するものである。本発明のポリ
ベンゾオキサゾール前駆体としては、下記式(4)で示
されるものである。
The present invention relates to a positive photosensitive resin composition comprising a polybenzoxazole precursor, a polyamic acid and a photosensitive diazoquinone of the formula (2). The polybenzoxazole precursor of the present invention is represented by the following formula (4).

【0011】[0011]

【化6】 Embedded image

【0012】[0012]

【化7】 Embedded image

【0013】[0013]

【化8】 なお、ここに示したR7およびR8は、それぞれ単独でも
混合して用いてもよい。
Embedded image Note that R 7 and R 8 shown here may be used alone or as a mixture.

【0014】本発明のポリベンゾオキサゾール前駆体の
製造方法は、R7の構造を有するジヒドロキシジアミン
とR8の構造を有するジカルボン酸クロリドとの縮合、
あるいはR7の構造を有するジヒドロキシジアミンとR8
の構造を有するジカルボン酸をジシクロヘキシルカルボ
ジイミド等の脱水縮合剤の存在下での縮合等の方法によ
り得ることができる。本発明の特徴の一つは、感光性樹
脂組成物中にポリベンゾオキサゾール前駆体と共にポリ
アミド酸を必須成分とするものである。このポリアミド
酸として、基板との密着性に優れたポリマーを選ぶこと
により、従来のポリベンゾオキサゾール樹脂の長所であ
る優れた微細加工性や電気特性を損なうことなく、欠点
であった基板との密着性を改善する効果が得られるに至
った。より効果的に密着性を向上せしめるためには、下
記式(5)で示される構造のポリアミド酸が望ましい。
The method for producing a polybenzoxazole precursor according to the present invention comprises the steps of: condensation of a dihydroxydiamine having the structure of R 7 with a dicarboxylic acid chloride having the structure of R 8 ;
Alternatively, dihydroxydiamine having the structure of R 7 and R 8
Can be obtained by a method such as condensation in the presence of a dehydrating condensing agent such as dicyclohexylcarbodiimide. One of the features of the present invention is that a polyamic acid is an essential component together with a polybenzoxazole precursor in a photosensitive resin composition. By selecting a polymer that has excellent adhesion to the substrate as this polyamic acid, it does not impair the excellent fine workability and electrical characteristics that are the advantages of conventional polybenzoxazole resins, and it does not impair the adhesion to the substrate that was a defect The effect of improving the properties has been obtained. In order to improve the adhesion more effectively, a polyamic acid having a structure represented by the following formula (5) is desirable.

【0015】[0015]

【化9】 Embedded image

【0016】[0016]

【化10】 Embedded image

【0017】[0017]

【化11】 Embedded image

【0018】ポリアミド酸中の一般式(1)で表せられ
る構造のジアミン成分は全ジアミンの30モル%以上で
あるが、30モル%未満だと基板に対して充分な密着性
が得られない。式(1)の構造を含むシリコーン変性ポ
リアミド酸(B)の配合量は、式(5)で示されるポリ
ベンゾオキサゾール前駆体(A)100重量部に対し
て、1〜100重量部であることが好ましい。1重量部
未満であると湿度処理後の密着性が劣り、100重量部
を超えるとフィルム特性が低下する。また本発明におい
ては、シリコーン変性ポリアミド酸を加熱してカルボキ
シル基の一部をイミド化し用いて良い。本発明の他の一
つの特徴は感光成分として用いるジアゾキノン化合物と
して式(2)で示される構造を有するジアゾキノンを必
須成分とすることである。本発明におけるジアゾキノン
化合物は、1,2−ナフトキノンジアジドあるいは1,
2−ベンゾキノンジアジドを有する化合物であり、これ
らの感光性化合物については米国特許明細書第2,77
2,972号、第2,797,213号、第3,66,
9658号等により公知である。即ち、ジアゾキノン化
合物自身はアルカリ水溶液に難溶な物質であるが、露光
によってカルボキシル基を生成し、アルカリ水溶液に易
溶となる。
The diamine component having a structure represented by the general formula (1) in the polyamic acid is at least 30 mol% of the total diamine, but if it is less than 30 mol%, sufficient adhesion to the substrate cannot be obtained. The amount of the silicone-modified polyamic acid (B) containing the structure of the formula (1) is 1 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the polybenzoxazole precursor (A) represented by the formula (5). Is preferred. If the amount is less than 1 part by weight, the adhesion after the humidity treatment is inferior, and if it exceeds 100 parts by weight, the film properties deteriorate. In the present invention, a part of the carboxyl group may be imidized by heating the silicone-modified polyamic acid. Another feature of the present invention is that a diazoquinone having a structure represented by the formula (2) is an essential component as a diazoquinone compound used as a photosensitive component. The diazoquinone compound in the present invention may be 1,2-naphthoquinonediazide or 1,2-naphthoquinonediazide.
A compound having 2-benzoquinonediazide; these photosensitive compounds are described in U.S. Pat.
No. 2,972, No. 2,797,213, No. 3,66,
No. 9658 and the like. That is, the diazoquinone compound itself is a substance that is hardly soluble in an aqueous alkaline solution, but generates a carboxyl group upon exposure to light and becomes easily soluble in an aqueous alkaline solution.

【0019】この特性を利用して、ジアゾキノン化合物
をノボラック樹脂に混合したポジレジストは現在、半導
体の分野で用いられている。ジアゾキノン化合物はノボ
ラック樹脂と一緒に用いたときは、ジアゾキノンの溶解
阻止能によってノボラック樹脂の溶解性は非常に低下
し、その結果、非常に高残膜率で良好なパターンが得ら
れる。しかし、特公平1−46862号公報に示される
ようなポリベンゾオキサゾール樹脂と一緒に用いたとき
は、ノボラック樹脂と比べ、ポリベンゾオキサゾール樹
脂に対するジアゾキノンの溶解阻止能が低いため、良好
なパターンが非常に得られにくく、更に本発明のポリア
ミド酸のようにアルカリ水溶液に対して溶解性の高い樹
脂を併用した場合、現像後の残膜率は非常に悪くなる。
本発明の式(2)で示される感光性ジアゾキノンは、特
開平3−158856号公報で開示されているようにポ
ジレジストの分野で用いられている公知物質である。式
(2)で示される感光剤をポリベンゾオキサゾール樹脂
に用いると非常に高残膜率のパターンが得られる。これ
は従来、ノボラック樹脂レジストに用いられているトリ
ヒドロキシベンゾフェノンと1,2−ナフトキノンジア
ジドスルホン酸クロリドのエステル化物からなる感光剤
では見られなかった効果である。
By utilizing this characteristic, a positive resist obtained by mixing a diazoquinone compound with a novolak resin is currently used in the field of semiconductors. When the diazoquinone compound is used together with the novolak resin, the solubility of the novolak resin is greatly reduced due to the dissolution inhibiting ability of the diazoquinone, and as a result, a good pattern with a very high residual film ratio is obtained. However, when used together with a polybenzoxazole resin as disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-46862, a good pattern is very poor because of its lower ability to inhibit the dissolution of diazoquinone in the polybenzoxazole resin than a novolak resin. When a resin having high solubility in an aqueous alkali solution such as the polyamic acid of the present invention is used in combination, the residual film ratio after development becomes extremely poor.
The photosensitive diazoquinone represented by the formula (2) of the present invention is a known substance used in the field of positive resist as disclosed in JP-A-3-158856. When the photosensitive agent represented by the formula (2) is used for a polybenzoxazole resin, a pattern having a very high residual film ratio can be obtained. This is an effect which has not been seen in the case of a photosensitive agent comprising an esterified product of trihydroxybenzophenone and 1,2-naphthoquinonediazidesulfonic acid chloride, which has been conventionally used for a novolak resin resist.

【0020】式(2)で示されるジアゾキノンは、1,
1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタンと
1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸クロリドをテ
トラヒドロフランあるいはジオキサン等の溶媒中におい
て、トリエチルアミン等の塩基性触媒の存在化で反応さ
せてエステル化を行う。反応させる1,2−ナフトキノ
ンジアジドスルホン酸クロリドの割合については、1,
1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン1モ
ルに対して、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸
クロリドを0.6〜3.0モルまで反応させることがで
きる。0.6モル以下の場合は溶解阻止能が低いため、
高残膜率のパターンが得られない。より好ましくは1,
1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン1モ
ルに対して1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸ク
ロリドを1.0〜2.85モル反応させたジアゾキノン
である。1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸クロ
リドとしては1,2−ナフトキノンジアジド−4−スル
ホン酸クロリドおよび1,2−ナフトキノンジアジド−
5−スルホン酸クロリドが好ましい。用いる露光機の違
いによって例えば、1,2−ナフトキノンジアジド−4
−スルホン酸クロリドはi線ステッパーに、また1,2
−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリドはg
線ステッパーに有効であるが、特にこれに限らず用いる
ことが可能である。
The diazoquinone represented by the formula (2) is
Esterification is carried out by reacting 1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane with 1,2-naphthoquinonediazidesulfonic acid chloride in a solvent such as tetrahydrofuran or dioxane in the presence of a basic catalyst such as triethylamine. For the ratio of 1,2-naphthoquinonediazidesulfonic acid chloride to be reacted,
1,2-Naphthoquinonediazidesulfonic acid chloride can be reacted up to 0.6 to 3.0 mol with respect to 1 mol of 1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane. In the case of 0.6 mol or less, the dissolution inhibiting ability is low,
A pattern with a high residual film ratio cannot be obtained. More preferably 1,
A diazoquinone obtained by reacting 1.0 to 2.85 mol of 1,2-naphthoquinonediazidosulfonic acid chloride with respect to 1 mol of 1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane. 1,2-Naphthoquinonediazide sulfonic acid chloride includes 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid chloride and 1,2-naphthoquinonediazide-chloride.
5-sulfonic acid chloride is preferred. For example, 1,2-naphthoquinonediazide-4 depends on the type of exposure machine used.
Sulfonic acid chloride is applied to an i-line stepper,
-Naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride is g
Although effective for a line stepper, it is not particularly limited to this and can be used.

【0021】また本発明において、基板との密着性を向
上させるため、ポリアミド酸を添加するが、密着性向上
以外に感度も向上させるという特徴も一緒に有してい
る。つまり、式(2)で示される感光剤は極めて優れた
溶解阻止能を示し、未露光部の残膜率を高めるが、同時
に露光部の溶解性も低下する。その結果、感度が低下し
たり、現像残りが発生したりする。しかし、本発明のよ
うにポリアミド酸を添加すると、アルカリ水溶液に対す
る溶解性が向上することにより、露光部においても適度
な溶解性が発現し、感度が向上する。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などの添加剤を添加することも可
能である。感光性ジアジドキノン化合物(C)のポリベ
ンゾオキサゾール前駆体(A)への配合量は、ポリベン
ゾオキサゾール前駆体100重量部に対し、1〜100
重量部で、配合量が1重量部未満だと樹脂のパターニン
グ性が不良であり、逆に100重量部を超えるとフィル
ムの引張り伸び率が著しく低下する。本発明のポジ型感
光性樹脂組成物には、必要により感光特性を高めるため
にジヒドロキシピリジン誘導体を加えることができる。
ジヒドロキシピリジン誘導体としては、例えば2,6−
ジメチル−3,5−ジアセチル−4−(2′−ニトロフ
ェニル)−1,4−ジヒドロピリジン、4−(2′−ニ
トロフェニル)−2,6−ジメチル−3,5−ジカルボ
エトキシ−1,4−ジヒドロピリジン、4−(2′,
4′−ジニトロフェニル)−2,6−ジメチル−3,5
−カルボメトキシ−1,4−ジヒドロピリジン等を挙げ
ることができる。
In the present invention, polyamic acid is added in order to improve the adhesion to the substrate, but it also has the feature that the sensitivity is improved in addition to the improvement in the adhesion. That is, the photosensitive agent represented by the formula (2) exhibits extremely excellent dissolution inhibiting ability and increases the residual film ratio in the unexposed portion, but at the same time, decreases the solubility in the exposed portion. As a result, the sensitivity is reduced and the development residue is generated. However, when a polyamic acid is added as in the present invention, the solubility in an aqueous alkali solution is improved, so that an appropriate solubility is developed even in an exposed portion, and the sensitivity is improved. In the positive photosensitive resin composition of the present invention, if necessary, a leveling agent,
It is also possible to add an additive such as a silane coupling agent. The compounding amount of the photosensitive diazidoquinone compound (C) to the polybenzoxazole precursor (A) is 1 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the polybenzoxazole precursor.
If the amount is less than 1 part by weight, the patterning property of the resin is poor, and if it exceeds 100 parts by weight, the tensile elongation of the film is significantly reduced. If necessary, a dihydroxypyridine derivative can be added to the positive photosensitive resin composition of the present invention in order to enhance the photosensitive characteristics.
As the dihydroxypyridine derivative, for example, 2,6-
Dimethyl-3,5-diacetyl-4- (2'-nitrophenyl) -1,4-dihydropyridine, 4- (2'-nitrophenyl) -2,6-dimethyl-3,5-dicarbethoxy-1, 4-dihydropyridine, 4- (2 ',
4'-dinitrophenyl) -2,6-dimethyl-3,5
-Carbomethoxy-1,4-dihydropyridine and the like.

【0022】本発明においてはこれらの成分を溶剤に溶
解し、ワニス状にして使用する。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、プ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を
単独でも混合して用いてもよい。
In the present invention, these components are dissolved in a solvent and used in the form of a varnish. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N, N-
Dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, methyl-1,3-butylene Glycol acetate, 1,3-butylene glycol-3-monomethyl ether, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl-3-methoxypropionate and the like may be used alone or in combination.

【0023】本発明の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、例えばシリコンウエハー
やセラミック、アルミ基板等に塗布する。塗布方法は、
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を行
う。次に、60〜120℃でプリベークして塗膜を乾燥
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。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、ケイ酸ナトリウム、メ
タケイ酸ナトリウム、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。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、オキサゾール環を形成し、
耐熱性に富む最終パターンを得る。本発明による感光性
樹脂組成物は、半導体用途のみならず、多層回路の層間
絶縁やフレキシブル銅張板のカバーコート、ソルダーレ
ジスト膜や液晶配向膜等としても有用である。
The method of using the photosensitive resin composition of the present invention is as follows.
First, the composition is applied to a suitable support, for example, a silicon wafer, ceramic, or aluminum substrate. The application method is
Spin coating using a spinner, spray coating using a spray coater, dipping, printing, roll coating, and the like are performed. Next, after pre-baking at 60 to 120 ° C. to dry the coating film, a desired pattern shape is irradiated with actinic radiation. As the actinic radiation, X-rays, electron beams, ultraviolet rays, visible rays and the like can be used, but those having a wavelength of 200 to 500 nm are preferable. Next, a relief pattern is obtained by dissolving and removing the irradiated portion with a developer. Examples of the developer include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia; primary amines such as ethylamine and n-propylamine; diethylamine; Secondary amines such as propylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcoholamines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, and quaternary ammoniums such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide. An aqueous solution of an alkali such as a salt or an aqueous solution obtained by adding a suitable amount of a water-soluble organic solvent such as an alcohol such as methanol or ethanol or a surfactant thereto can be suitably used. As a developing method, a system such as spray, paddle, immersion, and ultrasonic wave can be used. Next, the relief pattern formed by development is rinsed. Distilled water is used as the rinsing liquid. Next, a heat treatment is performed to form an oxazole ring,
A final pattern with high heat resistance is obtained. The photosensitive resin composition according to the present invention is useful not only for semiconductor applications, but also as interlayer insulation for multilayer circuits, cover coats for flexible copper clad boards, solder resist films, liquid crystal alignment films, and the like.

【0024】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例1ポリベンゾオキサゾール前駆体の合成 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73.3重量部(0.2モル)
を乾燥したジメチルアセトアミド200重量部に溶解
し、ピリジン39.6重量部(0.5モル)を加えた
後、乾燥窒素気流下−15℃で、シクロヘキサン110
重量部にイソフタル酸ジクロリド44.7重量部(0.
22モル)を溶解したものを30分かけて滴下する。滴
下終了後、室温まで戻し、5時間乾燥窒素気流下攪拌を
続ける。反応終了後、蒸留水7リットルに滴下し、沈澱
物を濾別して集め、減圧乾燥することによってポリベン
ゾオキサゾール前駆体を得た。シリコーン変性ポリアミド酸の合成 1,3−ビス(3−アミノプロピル)1,1,3,3−
テトラメチルジシロキサン44.7重量部(0.18モ
ル)と3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸二無水物61.2重量部(0.19モル)をN−
メチル−2−ピロリドン400重量部に溶解し、室温で
5時間攪拌した。反応溶液を蒸留水に投入し、沈澱物を
得、濾別して集め、40℃で真空乾燥した。感光性ジアゾキノンの合成 1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン
36.8重量部(0.12モル)と1,2−ナフトキノ
ンジアジド−5−スルホン酸クロリド72.5重量部
(0.27モル)をテトラヒドロフラン450mlに溶
解し、トリエチルアミン28.3重量部(0.28モ
ル)を滴下する。室温で20時間反応させた後、析出し
たトリエチルアミンの塩酸塩を濾別除去し、イオン交換
水10lに投入し、沈澱物を得た。この沈澱物を濾集
し、室温で48時間真空乾燥させた。これを感光剤
(I)とする。感光性樹脂組成物の作成 合成したポリベンゾオキサゾール前駆体100重量部、
シリコーン変性ポリアミド酸16重量部と合成した感光
剤(I)18重量部をγ−ブチロラクトン200重量部
に溶解し、0.2μmのテフロンフィルターで濾過し、
感光性ワニスを得た。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. Example 1 Synthesis of polybenzoxazole precursor 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl)
73.3 parts by weight of hexafluoropropane (0.2 mol)
Was dissolved in 200 parts by weight of dried dimethylacetamide, and 39.6 parts by weight (0.5 mol) of pyridine was added thereto.
44.7 parts by weight of isophthalic acid dichloride (0.
(22 mol) was added dropwise over 30 minutes. After completion of the dropwise addition, the temperature is returned to room temperature, and stirring is continued for 5 hours under a stream of dry nitrogen. After completion of the reaction, the mixture was added dropwise to 7 liters of distilled water, and the precipitate was collected by filtration and dried under reduced pressure to obtain a polybenzoxazole precursor. Synthesis of silicone-modified polyamic acid 1,3-bis (3-aminopropyl) 1,1,3,3-
44.7 parts by weight (0.18 mol) of tetramethyldisiloxane and 61.2 parts by weight (0.19 mol) of 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride were added to N-
It was dissolved in 400 parts by weight of methyl-2-pyrrolidone and stirred at room temperature for 5 hours. The reaction solution was poured into distilled water to obtain a precipitate, which was collected by filtration and dried at 40 ° C. under vacuum. Synthesis of photosensitive diazoquinone 36.8 parts by weight (0.12 mole) of 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane and 72.5 parts by weight of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride (0 .27 mol) in 450 ml of tetrahydrofuran, and 28.3 parts by weight (0.28 mol) of triethylamine are added dropwise. After reacting at room temperature for 20 hours, the precipitated triethylamine hydrochloride was removed by filtration and poured into 10 l of ion-exchanged water to obtain a precipitate. The precipitate was collected by filtration and dried under vacuum at room temperature for 48 hours. This is designated as Photosensitive Agent (I). 100 parts by weight of a polybenzoxazole precursor prepared and synthesized from a photosensitive resin composition ,
16 parts by weight of the silicone-modified polyamic acid and 18 parts by weight of the synthesized photosensitive agent (I) were dissolved in 200 parts by weight of γ-butyrolactone, and the solution was filtered through a 0.2 μm Teflon filter.
A photosensitive varnish was obtained.

【0025】特性評価 この感光性ワニスをシリコンウエハー上にスプレーコー
ターを用いて塗布した後、オーブン中70℃で1時間乾
燥し、膜厚約5μmの塗膜を得た。この塗膜に凸版印刷
(株)製マスク(テストチャートNo.1;幅0.88
〜50.0μmの残しパターンおよび抜きパターンが描
かれている)を通して高圧水銀灯を用いて紫外光線を露
光量を変化させて照射した。次に0.79%のテトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド水溶液に30秒浸漬する
ことによって露光量を溶解除去した後、純水で30秒間
リンスした。その結果、露光量180mJ/cm2の照
射で露光部が完全に溶解し(感度は露光量180mJ/
cm2)、良好なパターンが形成された。なおこの時の
現像後の膜厚は4.3μmであり、残膜率は86.0%
(現像後の膜厚/現像前の膜厚×100=4.3μm/
5.0μm×100=86.0%)と高い値を示した。
また、別に感光性ワニスを同様にシリコンウエハー上に
塗布し、プリベークした後、オーブン中30分/150
℃、30分/250℃、30分/350℃の順で加熱、
樹脂を硬化させた。得られた塗膜を1mm角に100個
碁盤目カットし、セロハンテープを貼りつけ、引き剥が
して、塗膜をシリコンウエハー上より剥がそうとした
が、剥がれた塗膜の数(これを「硬化膜密着性」と称す
る)は0であり、硬化膜のウエハーへの密着性も優れて
いることが確認された。
Characteristic evaluation After this photosensitive varnish was applied on a silicon wafer by using a spray coater, it was dried in an oven at 70 ° C. for 1 hour to obtain a coating film having a thickness of about 5 μm. A mask manufactured by Toppan Printing Co., Ltd. (test chart No. 1; width 0.88)
〜50.0 μm of a remaining pattern and a blanking pattern are drawn), and ultraviolet rays were irradiated at various exposure amounts using a high-pressure mercury lamp. Next, the substrate was immersed in a 0.79% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 30 seconds to dissolve and remove the exposure amount, and then rinsed with pure water for 30 seconds. As a result, the exposed portion was completely dissolved by irradiation at an exposure of 180 mJ / cm 2 (the sensitivity was 180 mJ / cm 2 ).
cm 2 ), and a good pattern was formed. At this time, the film thickness after development was 4.3 μm, and the residual film ratio was 86.0%.
(Film thickness after development / film thickness before development × 100 = 4.3 μm /
(5.0 μm × 100 = 86.0%).
Separately, a photosensitive varnish was similarly coated on a silicon wafer, prebaked, and then placed in an oven for 30 minutes / 150 minutes.
° C, 30 minutes / 250 ° C, 30 minutes / 350 ° C,
The resin was cured. The obtained coating film was cut into 100 squares of 1 mm square, a cellophane tape was stuck and peeled off, and the coating film was to be peeled off from the silicon wafer. (Referred to as “film adhesion”) was 0, and it was confirmed that the adhesion of the cured film to the wafer was excellent.

【0026】実施例2 実施例1における感光性ジアゾキノンの合成において
1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリ
ドを72.5重量部から32.2重量部(0.12モ
ル)にして同様の操作を行い、感光性ジアゾキノン(こ
の感光剤を感光剤(II)とする)を得た。実施例1と同
様の評価を行った結果を表1に示す。 実施例3 実施例1における感光性ジアゾキノンの合成において
1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリ
ドを72.5重量部から91.9重量部(0.34モ
ル)にして同様の操作を行い、感光性ジアゾキノン(こ
の感光剤を感光剤III とする)を得た。実施例1と同様
の評価を行った結果を表1に示す。 実施例4〜5 実施例1におけるジアゾキノンの添加量を18重量部か
ら32重量部に変えて(実施例4)、また、実施例1に
おけるポリアミド酸の添加量を16重量部から28重量
部に変えて評価を行った(実施例5)。結果を表1に示
す。 実施例6 実施例1におけるポリアミド酸を構成するジアミンの
1,3−ビス(3−アミノプロピル)1,1,3,3−
テトラメチルジシロキサンの50モル%を4,4′−ジ
アミノジフェニルエーテルに変えて同様の評価を行っ
た。結果を表1に示す。 実施例7 実施例1におけるポリアミド酸を構成する酸二無水物の
3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物を4,4′−オキシジフタル酸二無水物に変え
て同様の評価を行った。結果を表1に示す。
Example 2 In the synthesis of the photosensitive diazoquinone in Example 1, 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride was changed from 72.5 parts by weight to 32.2 parts by weight (0.12 mol) in the same manner. The operation was performed to obtain a photosensitive diazoquinone (this photosensitive agent was designated as photosensitive agent (II)). Table 1 shows the results of the same evaluation as in Example 1. Example 3 In the synthesis of the photosensitive diazoquinone in Example 1, the same operation was performed by changing 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride from 72.5 parts by weight to 91.9 parts by weight (0.34 mol). Thus, photosensitive diazoquinone (this photosensitive agent is referred to as photosensitive agent III) was obtained. Table 1 shows the results of the same evaluation as in Example 1. Examples 4 to 5 The amount of diazoquinone added in Example 1 was changed from 18 parts by weight to 32 parts by weight (Example 4), and the amount of polyamic acid added in Example 1 was changed from 16 parts by weight to 28 parts by weight. The evaluation was carried out while changing (Example 5). Table 1 shows the results. Example 6 1,3-bis (3-aminopropyl) 1,1,3,3-diamine of the diamine constituting the polyamic acid in Example 1
The same evaluation was performed by changing 50 mol% of tetramethyldisiloxane to 4,4'-diaminodiphenyl ether. Table 1 shows the results. Example 7 The same procedure was repeated except that the 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride constituting the polyamic acid in Example 1 was changed to 4,4'-oxydiphthalic dianhydride. An evaluation was performed. Table 1 shows the results.

【0027】比較例1 実施例1におけるキノンジアジドの合成において、1,
1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン3
6.8重量部(0.12モル)を2,3,4−トリヒド
ロキシベンゾフェノン27.6重量部(0.12モル)
に変え、同様の操作を行い、下記の構造の感光剤IVを
合成し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に
示す。
Comparative Example 1 In the synthesis of quinonediazide in Example 1,
1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane 3
6.8 parts by weight (0.12 mol) is converted to 2,3,4-trihydroxybenzophenone 27.6 parts by weight (0.12 mol)
And the same operation was performed to synthesize a photosensitive agent IV having the following structure, and the same evaluation as in Example 1 was performed. Table 1 shows the results.

【0028】[0028]

【化12】 Embedded image

【0029】比較例2 実施例1におけるキノンジアジドの合成において、1,
1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン3
6.8重量部(0.12モル)を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44.0重量部(0.12モル)に変えて同様の操作
を行い、下記の構造の感光剤Vを合成し、実施例1と同
様の評価を行った。結果を表1に示す。
Comparative Example 2 In the synthesis of quinonediazide in Example 1,
1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane 3
The same operation was performed by changing 6.8 parts by weight (0.12 mol) to 44.0 parts by weight (0.12 mol) of 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, A photosensitive agent V having the following structure was synthesized and evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0030】[0030]

【化13】 Embedded image

【0031】比較例3、4 実施例1におけるポリアミド酸の添加量を0.5重量部
(比較例3)、またジアゾキノンの添加量を0.5重量
部(比較例4)にして同様の評価を行った。結果は表1
に示す。
Comparative Examples 3 and 4 The same evaluation as in Example 1 was carried out except that the addition amount of the polyamic acid was 0.5 parts by weight (Comparative Example 3) and the addition amount of diazoquinone was 0.5 parts by weight (Comparative Example 4). Was done. Table 1 shows the results
Shown in

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の樹脂組成物はシリコンウェハー
等の基板との密着性に優れ、かつ現像時において高残膜
率のパターンを得ることができる。
The resin composition of the present invention has excellent adhesion to a substrate such as a silicon wafer and can provide a pattern having a high residual film ratio during development.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−31860(JP,A) 特開 平5−11451(JP,A) 特開 平4−46345(JP,A) 特開 平3−158856(JP,A) 特開 平4−60548(JP,A) 特開 平4−211255(JP,A) 特開 平4−284454(JP,A) 特開 平4−293050(JP,A) 特開 平5−88362(JP,A) 特開 平5−224411(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 7/00 - 7/42 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-31860 (JP, A) JP-A-5-11451 (JP, A) JP-A-4-46345 (JP, A) JP-A-3-31 158856 (JP, A) JP-A-4-60548 (JP, A) JP-A-4-211255 (JP, A) JP-A-4-284454 (JP, A) JP-A-4-293050 (JP, A) JP-A-5-88362 (JP, A) JP-A-5-224411 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G03F 7/ 00-7/42

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ポリベンゾオキサゾール前駆体(A)、
一般式(1)で表される構造のジアミンを全ジアミンの
30モル%以上を含むポリアミド酸(B)および一般式
(2)で表される感光性ジアゾキノン(C)を必須成分
とするポジ型感光性樹脂組成物において、該ポリアミド
酸(B)を構成する酸二無水物が、3,3’,4,4’
−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物および/ま
たは4,4’−オキシジフタル酸二無水物であり、該感
光性ジアゾキノン(C)が、1,1,1−トリス(4−
ヒドロキシフェニル)エタン1モルに1,2−ナフトキ
ノンジアジドスルホン酸クロリドを0.6モルから3.
0モル反応させてなるエステル化物であり、各成分の配
合割合が重量比で(B)/(A)=(1〜100)/1
00、(C)/(A)=(1〜100)/100である
ことを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。 【化1】 【化2】
1. A polybenzoxazole precursor (A),
Positive type containing, as essential components, a polyamic acid (B) containing at least 30 mol% of a diamine having a structure represented by the general formula (1) based on the total diamine and a photosensitive diazoquinone (C) represented by the general formula (2) In a photosensitive resin composition, the polyamide
The acid dianhydride constituting the acid (B) is 3,3 ′, 4,4 ′
-Benzophenonetetracarboxylic dianhydride and / or
Or 4,4'-oxydiphthalic dianhydride.
Light-sensitive diazoquinone (C) is 1,1,1-tris (4-
1,2-Naphthoki per mole of (hydroxyphenyl) ethane
2. Non-diazide sulfonic acid chloride is added in an amount of 0.6 mol to 3.
It is an esterified product obtained by reacting 0 mol, and the mixing ratio of each component is (B) / (A) = (1-100) / 1 by weight ratio.
00, (C) / (A) = (1-100) / 100, wherein the positive photosensitive resin composition is characterized in that: Embedded image Embedded image
【請求項2】 1,2−ナフトキノンジアジドスルホン
酸クロリドが1,2ナフトキノンジアジド−4−スルホ
ン酸クロリドまたは1,2−ナフトキノンジアジド−5
−スルホン酸クロリドである請求項記載のポジ型感光
性樹脂組成物。
2. The method of claim 1, wherein the 1,2-naphthoquinonediazidesulfonic acid chloride is 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid chloride or 1,2-naphthoquinonediazide-5.
- positive photosensitive resin composition of claim 1 wherein the acid chloride.
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