JP2000321770A - 感光性ポリイミド前駆体組成物 - Google Patents

感光性ポリイミド前駆体組成物

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JP2000321770A
JP2000321770A JP13390899A JP13390899A JP2000321770A JP 2000321770 A JP2000321770 A JP 2000321770A JP 13390899 A JP13390899 A JP 13390899A JP 13390899 A JP13390899 A JP 13390899A JP 2000321770 A JP2000321770 A JP 2000321770A
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Tomoyuki Yumiba
智之 弓場
Toshio Yoshimura
利夫 吉村
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高解像度を有し、かつ、加熱硬化後の膜につい
ては基材等との密着性、特に加熱加湿処理後の密着性に
優れた感光性ポリイミド前駆体組成物を得ることができ
る。 【解決手段】ポリイミド前駆体を主成分とする組成物の
うち、光架橋性基が含まれている感光性ポリイミド前駆
体組成物であって、該ポリイミド前駆体が一般式(1)
で表される構造単位を有し、かつ、R1の1〜45モル
%が一般式(2)で表される構造からなり、組成物に含
まれる全ての光架橋性基が、一般式(1)で表される構
造単位に対して40〜450モル%であることを特徴と
する感光性ポリイミド前駆体組成物。 【化1】 (R1は少なくとも2個以上の炭素原子を有する4価の
有機基、R2は少なくとも2個以上の炭素原子を有する
2価の有機基、R3は水素、アルカリ金属イオン、アン
モニウムイオン、または、炭素数1〜30の有機基より
選ばれた少なくとも1種の構造を表す。) 【化2】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス、
多層配線基板などの電気、電子材料の製造に有用なポリ
イミド前駆体組成物に関するものであり、さらに詳しく
は、高解像度を有し、かつ、加熱硬化後の膜については
基材等との密着性、特に加熱加湿処理後の密着性に優れ
た感光性ポリイミド前駆体組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリイミドはその優れた耐熱性、電気特
性、機械特性のため、半導体チップや配線の保護膜、多
層配線基板の層間絶縁膜、ストレスバッファーコートな
どに広く実用化されている。さらに、感光性ポリイミド
については自身がパターン加工性を有するため、通常の
非感光性ポリイミドをレジスト等を用いてパターン加工
する場合と比べて、プロセスの簡略化が可能である。近
年、デバイスの高集積化、小型化に伴って、ポリイミド
パターンにも微細化が要求されており、高解像度の感光
性ポリイミドが必要とされている。また、ポリイミドは
レジストなどとは異なり、デバイスの部材も兼ねている
ため、最終製品中に残存する。このため、膜の強度、伸
度はもとより、下層基材や上層基材との密着性が高いこ
とが要求されている。ポリイミドの密着性は初期に良好
なものでも、加熱加湿処理によって低下する傾向がある
ことが知られている。よって、素子の信頼性を確保する
ためには加熱加湿処理後の密着性能が特に重要である。
ポリイミド前駆体主鎖中の酸二無水物残基がジフェニル
エーテル基である場合、加熱閉環したポリイミドの密着
性能は向上する。ジフェニルエーテル基を酸二無水物残
基として含んだ感光性ポリイミド前駆体組成物として
は、特開平7−5688号公報、特開平7−12092
1号公報などが挙げられる。しかし、これら公知例で
は、酸二無水物残基の50モル%以上がジフェニルエー
テル基であることが必要とされており、その場合、露
光、現像後のパターンにスカムが出やすく、解像度が低
いという欠点が生じる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の諸欠点に鑑み創案されたもので、本発明の目的は、
高解像度を有し、かつ、加熱硬化後の膜については基材
等との密着性、特に加熱加湿処理後の密着性に優れた感
光性ポリイミド前駆体組成物を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、すなわち、ポ
リイミド前駆体を主成分とし、光架橋性基を含んでいる
感光性ポリイミド前駆体組成物であって、該ポリイミド
前駆体が一般式(1)で表される構造単位を有し、か
つ、一般式(1)のR1が一般式(2)で表される構造
を1〜45モル%含有し、前記組成物に含まれる全ての
光架橋性基が、一般式(1)で表される構造単位に対し
て40〜450モル%であることを特徴とする感光性ポ
リイミド前駆体組成物である。
【0005】
【化4】
【0006】(R1は少なくとも2個以上の炭素原子を
有する4価の有機基、R2は少なくとも2個以上の炭素
原子を有する2価の有機基、R3は水素、アルカリ金属
イオン、アンモニウムイオン、または、炭素数1〜30
の有機基より選ばれた少なくとも1種の構造を表す。)
【0007】
【化5】
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、ポリイミド前駆体主鎖
の酸二無水物残基中のジフェニルエーテル基を1〜45
モル%に制御し、かつ、組成物中への光架橋性基の導入
量をある範囲内に制御することで、高い解像度と、加熱
加湿後における基材との高い密着性能の双方を満足する
感光性ポリイミド前駆体組成物を発明するに至ったもの
である。本発明が、前述した2つの公知例と大きく異な
る点は、基材との高い密着性能を保持しつつ、高解像性
能を達成し、結果として今後のデバイスの小型化、高精
細化に耐えうる感光性組成物にまで高めた点である。
【0009】本発明における感光性ポリイミド前駆体組
成物とは、組成物中に光架橋性基を含ませたネガ型感光
性組成物である。その手法としては、主成分であるポリ
イミド前駆体構造中に光架橋性基を共有結合で導入する
方法、ポリイミド前駆体に光架橋性基を持つ化合物を添
加する方法などがある。ポリイミド前駆体は一般式
(1)で表される構造単位を有し、加熱あるいは適当な
触媒によりイミド環や、その他環状構造を有するポリマ
ー(以後、「ポリイミド系ポリマー」と呼ぶ)となり得
るものをあげることができる。
【0010】上記一般式(1)中、R1は少なくとも2
個以上の炭素原子を有する4価の有機基であり、ポリイ
ミド系ポリマーの耐熱性から、芳香族環または芳香族複
素環を含有し、かつ炭素数6〜30の3価または4価の
基が好ましい。R1の好ましい具体的な例としては、
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、
3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボ
ン酸、3,3’,4,4’−ジフェニルヘキサフルオロ
プロパンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ジ
フェニルスルホンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、
ブタンテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボ
ン酸などの残基が挙げられるが、これらに限定されな
い。ポリイミド系ポリマーの耐熱性の点から、特に好ま
しい具体例としては、3,3’,4,4’−ビフェニル
テトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ジフェニルエ
ーテルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ジフェ
ニルヘキサフルオロプロパンテトラカルボン酸、3,
3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、
3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボ
ン酸、ピロメリット酸、などの残基が挙げられる。
【0011】本発明におけるポリイミド前駆体は、R1
が2種以上から構成される共重合体であり、ポリイミド
膜と基材との密着性、特に加熱加湿後の密着性が良好で
あるために、R1の1〜45モル%が一般式(2)で示
される3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラ
カルボン酸残基であることが必要である。この範囲より
小さいと、ポリイミド膜が十分な密着性を持たず、逆に
この範囲を越えてしまうと、パターン解像性の低下を招
くので注意を要する。より好ましい範囲としては10〜
40モル%、さらに好ましくは20〜40モル%であ
る。この範囲内にあれば、密着性、パターン解像性の双
方において更なる性能の向上が認められる。
【0012】さらにR1の10〜60モル%が3,
3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、ピロメ
リット酸残基から選ばれる少なくとも1種の有機基であ
ることが好ましい。上記有機基が共重合されることによ
り、現像後の膜厚保持率が上昇する。
【0013】上記一般式(1)中、R2は少なくとも2
個以上の炭素原子を有する2価の有機基である。ポリイ
ミド系ポリマーの耐熱性の点から、R2は芳香族環また
は芳香族複素環を含有し、かつ炭素数6〜30の2価の
基が好ましい。R2の好ましい具体的な例としては、パ
ラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、メチ
ルパラフェニレンジアミン、メチルメタフェニレンジア
ミン、ジメチルパラフェニレンジアミン、ジメチルメタ
フェニレンジアミン、トリメチルパラフェニレンジアミ
ン、トリメチルメタフェニレンジアミン、テトラメチル
パラフェニレンジアミン、テトラメチルメタフェニレン
ジアミン、トリフルオロメチルパラフェニレンジアミ
ン、トリフルオロメチルメタフェニレンジアミン、ビス
(トリフルオロ)メチルパラフェニレンジアミン、ビス
(トリフルオロ)メチルメタフェニレンジアミン、メト
キシパラフェニレンジアミン、メトキシメタフェニレン
ジアミン、トリフルオロメトキシパラフェニレンジアミ
ン、トリフルオロメトキシメタフェニレンジアミン、フ
ルオロパラフェニレンジアミン、フルオロメタフェニレ
ンジアミン、クロロパラフェニレンジアミン、クロロメ
タフェニレンジアミン、ブロモパラフェニレンジアミ
ン、ブロモメタフェニレンジアミン、カルボキシパラフ
ェニレンジアミン、カルボキシメタフェニレンジアミ
ン、メトキシカルボニルパラフェニレンジアミン、メト
キシカルボニルメタフェニレンジアミン、ジアミノジフ
ェニルメタン、ビス(アミノメチルフェニル)メタン、
ビス(アミノトリフルオロメチルフェニル)メタン、ビ
ス(アミノエチルフェニル)メタン、ビス(アミノクロ
ロフェニル)メタン、ビス(アミノジメチルフェニル)
メタン、ビス(アミノジエチルフェニル)メタン、ジア
ミノジフェニルプロパン、ビス(アミノメチルフェニ
ル)プロパン、ビス(アミノトリフルオロメチルフェニ
ル)プロパン、ビス(アミノエチルフェニル)プロパ
ン、ビス(アミノクロロフェニル)プロパン、ビス(ア
ミノジメチルフェニル)プロパン、ビス(アミノジエチ
ルフェニル)プロパン、ジアミノジフェニルヘキサフル
オロプロパン、ビス(アミノメチルフェニル)ヘキサフ
ルオロプロパン、ビス(アミノトリフルオロメチルフェ
ニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(アミノエチルフ
ェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(アミノクロロ
フェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(アミノジメ
チルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(アミノ
ジエチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ジアミノ
ジフェニルスルホン、ビス(アミノメチルフェニル)ス
ルホン、ビス(アミノエチルフェニル)スルホン、ビス
(アミノトリフルオロメチルフェニル)スルホン、ビス
(アミノジメチルフェニル)スルホン、ビス(アミノジ
エチルフェニル)スルホン、ジアミノジフェニルエーテ
ル、ビス(アミノメチルフェニル)エーテル、ビス(ア
ミノトリフルオロメチルフェニル)エーテル、ビス(ア
ミノエチルフェニル)エーテル、ビス(アミノジメチル
フェニル)エーテル、ビス(アミノジエチルフェニル)
エーテル、ジメチルベンジジン、ビス(トリフルオロメ
チル)ベンジジン、ジクロロベンジジン、ビス(アミノ
フェノキシ)ベンゼン、ビス(アミノフェノキシフェニ
ル)プロパン、ビス(アミノフェノキシフェニル)ヘキ
サフルオロプロパン、ビス(アミノフェノキシフェニ
ル)エーテル、ビス(アミノフェノキシフェニル)メタ
ン、ビス(アミノフェノキシフェニル)スルホン、3,
5−ジアミノ安息香酸メタクロイルエチルエステル、
3,5−ジアミノ安息香酸アクロイルエチルエステル、
2,4−ジアミノ安息香酸メタクロイルエチルエステ
ル、2,4−ジアミノ安息香酸アクロイルエチルエステ
ルなどの残基及びその水添化合物の残基などが挙げられ
るが、これらに限定されない。
【0014】本発明におけるポリイミド前駆体は、R2
がこれらのうち1種から構成されていても良いし、2種
以上から構成される共重合体であっても構わない。
【0015】さらに、ポリイミド系ポリマーの接着性を
向上させるため、耐熱性を低下させない範囲でR2とし
て、シロキサン結合を有する脂肪族性の基を共重合する
ことも可能である。好ましい具体例としては、ビス(3
−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンなどが挙
げられるが、これに限定されない。
【0016】上記一般式(1)中、R3は水素、アルカ
リ金属イオン、アンモニウムイオン、または、炭素数1
〜30の有機基より選ばれた少なくとも1種の構造を表
す。炭素数1〜30の有機基としては脂肪族有機基が好
ましく、含有される有機基としては、炭化水素基、水酸
基、カルボニル基、カルボキシル基、ウレタン基、ウレ
ア基、アミド基などが挙げられるがこれらに限定されな
い。好ましい具体例としては、メチル基、エチル基、イ
ソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基、メタクリル酸
エチル基、アクリル酸エチル基、メタクリル酸プロピル
基、アクリル酸プロピル基、エチルメタクリルアミド
基、プロピルメタクリルアミド基、エチルアクリルアミ
ド基、プロピルアクリルアミド基などが挙げられるがこ
れらに限定されない。R3の50〜100モル%が水素
であることが好ましく、80〜100モル%であること
がさらに好ましい。水素の割合が増えるほど硬化膜中に
おける脱離基の残存が少なく、ポリイミドへの転化も速
やかに行われる利点がある。また上記R3はそれぞれ単
独種であってもよいし、2種以上の混合であってもよ
い。
【0017】本発明におけるポリイミド前駆体は、一般
式(1)で表される構造単位のみから成るものであって
も良いし、他の構造単位との共重合体あるいはブレンド
体であっても良い。その際、一般式(1)で表される構
造単位を80%以上含有していることが好ましい。共重
合またはブレンドに用いられる構造単位の種類、量は最
終加熱処理によって得られるポリイミド系ポリマーの耐
熱性を著しく損なわない範囲で選択するのが好ましい。
【0018】これらのポリイミド前駆体は公知の方法に
よって合成される。すなわちR3が水素である場合はテ
トラカルボン酸二無水物とジアミンとを選択的に組み合
わせ、これらをN−メチル−2−ピロリドン、N,N−
ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホロトリ
アミドなどを主成分とする極性溶媒や、γ−ブチロラク
トンを主成分とする溶媒中で反応させるなど、公知の方
法によって合成される。
【0019】R3がアルキル基である場合はテトラカル
ボン酸二無水物とアルコール化合物と反応させた後、塩
化チオニル等を用いて酸塩化物を合成した後に適当なジ
アミンとを選択的に組み合わせるか、ジシクロヘキシル
カルボジイミド等の適当な脱水剤を用いてジアミンとを
選択的に組み合わせ、これらをN−メチル−2−ピロリ
ドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチル
ホスホロトリアミドなどを主成分とする極性溶媒や、γ
−ブチロラクトンを主成分とする溶媒中で反応させるな
ど、公知の方法によって合成される。
【0020】本発明における感光性ポリイミド前駆体組
成物において、良好な感光性能を得るために、組成物中
の全光架橋性基の含有量は一般式(1)の構造単位に対
して40〜450モル%であることが好ましい。この範
囲より小さいと現像後の膜厚保持率の低下を招き、この
範囲を越えると解像度の低下、加熱硬化後のポリイミド
膜の伸度低下を招くので注意を要する。より好ましくは
100〜300モル%の範囲にあり、さらに好ましくは
200〜300モル%の範囲にあることである。ポリイ
ミド前駆体に光架橋性基を持つ化合物を添加して感光性
ポリイミド前駆体組成物を作製する場合、添加される化
合物の好ましい具体的な例としては、アクリル酸ジメチ
ルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、メ
タクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチ
ルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノプロピ
ル、メタクリル酸ジメチルアミノブチル、メタクリル酸
ジメチルアミノヘキシル、N−(2−ジメチルアミノエ
チル)メタクリルアミド、N−(3−ジメチルアミノプ
ロピル)メタクリルアミド、N−(2−ジエチルアミノ
エチル)メタクリルアミド、N−(3−ジエチルアミノ
プロピル)アクリルアミド、N−(2−ジメチルアミノ
エチル)アクリルアミド、N−(3−ジメチルアミノプ
ロピル)アクリルアミド、N−(2−ジエチルアミノエ
チル)アクリルアミド、N−(3−ジエチルアミノプロ
ピル)アクリルアミド、アクリロイルモルホリン、メタ
クリロイルモルホリン、アクリロイルピペリジン、メタ
クリロイルピペリジン、アリルアミン、ジアリルアミ
ン、トリアリルアミン、メタリルアミン、ビニルピリジ
ン、メタクリル酸エチルトリメチルアンモニウム塩、メ
タクリル酸−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモ
ニウム塩、パラ(またはメタ)アジド安息香酸ジメチル
アミノエチルエステル、パラ(またはメタ)アジド安息
香酸ジエチルアミノエチルエステル、パラ(またはメ
タ)アジド安息香酸ジメチルアミノプロピルエステル、
パラ(またはメタ)アジド安息香酸ジエチルアミノプロ
ピルエステル、パラ(またはメタ)アジドスルホニル安
息香酸ジメチルアミノエチルエステル、パラ(またはメ
タ)アジドスルホニル安息香酸ジエチルアミノエチルエ
ステル、パラ(またはメタ)アジドスルホニル安息香酸
ジメチルアミノプロピルエステル、パラ(またはメタ)
アジドスルホニル安息香酸ジエチルアミノプロピルエス
テル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、トリメチ
ロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプ
ロパントリアクリレート、エチレングリコールジメタク
リレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ト
リエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレ
ングリコールジメタクリレート、プロピレングリコール
ジメタクリレート、メチレンビスメタクリルアミド、メ
チレンビスアクリルアミドに示される化合物などが挙げ
られるが、これらに限定されない。上記添加化合物は単
独種であっても良いし、2種以上の混合であっても良
い。
【0021】さらに現像後の膜厚保持率、パターン解像
度を向上させる点から、感光性ポリイミド前駆体組成物
は一般式(1)で表されるポリイミド前駆体に一般式
(3)で表されるアミン化合物を添加してなることが好
ましい。このとき、アミン化合物に含まれる光架橋性基
が全光架橋性基の50〜100モル%ならばより好まし
く、80〜100モル%ならば、上記感光性能は最も向
上するため、最も好ましい。
【0022】一般式(3)のR4、R5、R6は炭素数1
〜30の有機基であり、うち、少なくとも1つはエチレ
ン性不飽和結合を含む有機基である。炭素数1〜30の
有機基としては脂肪族有機基が好ましく、含有される有
機基としては、炭化水素基、水酸基、カルボニル基、カ
ルボキシル基、ウレタン基、ウレア基、アミド基などが
挙げられるがこれらに限定されない。
【0023】エチレン性不飽和結合を含む有機基として
はメタクリル酸エチル基、アクリル酸エチル基、メタク
リル酸プロピル基、アクリル酸プロピル基、エチルメタ
クリルアミド基、プロピルメタクリルアミド基、エチル
アクリルアミド基、プロピルアクリルアミド基などが挙
げられるがこれらに限定されない。一般式(3)の好ま
しい具体例として、アクリル酸ジメチルアミノエチル、
アクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチ
ルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、
メタクリル酸ジメチルアミノプロピル、メタクリル酸ジ
メチルアミノブチル、メタクリル酸ジメチルアミノヘキ
シル、N−(2−ジメチルアミノエチル)メタクリルア
ミド、N−(3−ジメチルアミノプロピル)メタクリル
アミド、N−(2−ジエチルアミノエチル)メタクリル
アミド、N−(3−ジエチルアミノプロピル)アクリル
アミド、N−(2−ジメチルアミノエチル)アクリルア
ミド、N−(3−ジメチルアミノプロピル)アクリルア
ミド、N−(2−ジエチルアミノエチル)アクリルアミ
ド、N−(3−ジエチルアミノプロピル)アクリルアミ
ド、アクリロイルモルホリン、メタクリロイルモルホリ
ン、アクリロイルピペリジン、メタクリロイルピペリジ
ン、アリルアミン、ジアリルアミン、トリアリルアミ
ン、メタリルアミン、ビニルピリジンなどが挙げられる
がこれらに限定されない。また一般式(3)で表される
化合物は単独種であってもよいし、2種以上の混合であ
ってもよい。
【0024】現像後のパターンにおいてさらに高い感
度、高い解像度を得るために、光開始剤、光増感剤を含
有するのが好ましい。これら2つを各々用いる、あるい
は2つのいずれも同時に用いるなど、用いる方法は限定
されない。
【0025】本発明に適した光開始剤としては、N−フ
ェニルジエタノールアミン、N−フェニルグリシン、ミ
ヒラーズケトンなどの芳香族アミン、3−フェニル−5
−イソオキサゾロンに代表される環状オキシム化合物、
1−フェニルプロパンジオン−2−(O−エトキシカル
ボニル)オキシムに代表される鎖状オキシム化合物、ベ
ンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、ジベン
ジルケトン、フルオレノンなどのベンゾフェノン誘導
体、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−
イソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン誘導
体などが挙げられるがこれらに限定されない。
【0026】本発明に適した増感剤としては、アジドア
ントラキノン、アジドベンザルアセトフェノンなどの芳
香族モノアジド、3,3’−カルボニルビス(ジエチル
アミノクマリン)などのクマリン化合物、ベンズアント
ロン、フェナントレンキノンなどの芳香族ケトンなど一
般に光硬化性樹脂に使用されるようなもの、その他電子
写真の電荷移動剤として使用されるものであれば好まし
く使用できることもある。
【0027】光開始剤や増感剤はポリマーに対して0.
01〜30重量%、さらに好ましくは0.1〜20重量
%添加するのが好ましい。この範囲を外れると感光性が
低下したり、ポリマーの機械特性が低下したりするので
注意を要する。これらの光開始剤や増感剤は、単独で、
あるいは2種以上混合して用いることができる。
【0028】本発明の組成物の塗膜または加熱処理後の
ポリイミド被膜と支持体との接着性を向上させるために
適宜接着助剤を用いることもできる。
【0029】接着助剤としては、オキシプロピルトリメ
トキシシラン、γ−グリシドキシ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、γ−
メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランなどの有
機珪素化合物、あるいはアルミニウムモノエチルアセト
アセテートジイソプロピレート、アルミニウムトリス
(アセチルアセトネート)などのアルミニウムキレート
化合物あるいはチタニウムビス(アセチルアセトネー
ト)などのチタニウムキレート化合物などが好ましく用
いられる。さらに、他の添加剤が基板との接着性、感
度、耐熱性が大幅に低下しない範囲で含んでいても良
い。
【0030】次に本発明の組成物の使用方法について説
明をする。本発明の組成物は化学線を用いた周知の微細
加工技術でパターン加工が可能である。
【0031】まず、本発明の組成物を適当な支持体の上
に塗布する。支持体の材質としては、例えば、金属、ガ
ラス、半導体、金属酸化絶縁膜、窒化ケイ素などが挙げ
られるが、これらに限定されない。
【0032】塗布方法としては、スピンナーを用いた回
転塗布、スプレーコーターを用いた噴霧塗布、浸漬、印
刷、ロールコーティングなどの手段が可能である。塗布
膜厚は塗布手段、組成物の固形分濃度、粘度によって調
節することができるが、通常0.1〜150μmの範囲
になるように塗布される。
【0033】次にポリイミド前駆体を塗布した基板を乾
燥して、ポリイミド前駆体組成物被膜を得る。乾燥は、
オーブン、ホットプレート、赤外線などを利用し、50
〜180℃の範囲で行うのが好ましく、60〜150℃
の範囲で行うのがより好ましい。乾燥時間は1分〜数時
間行うのが好ましい。
【0034】次に、所望のパターンを有するマスクを用
い、露光を行う。露光量としては50〜1000mJ/
cm2の範囲が好ましい。特に好ましい範囲は100〜
600mJ/cm2である。適当な増感剤を用いること
によって、i線ステッパー、g線ステッパー、マスクア
ライナー、ミラープロジェクションなどの露光機を用い
て露光が可能である。
【0035】現像時のパターンの解像度が向上したり、
現像条件の許容幅が増大する場合には、現像前にベーク
処理をする工程を取り入れても差し支えない。この温度
としては50〜180℃の範囲が好ましく、特に60〜
150℃の範囲がより好ましい。時間は10秒〜数時間
が好ましい。この範囲を外れると、反応が進行しなかっ
たり、全ての領域が溶解しなくなるなどの恐れがあるの
で注意を要する。
【0036】ついで未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。現像液はポリイミド
前駆体の構造に合わせて適当なものを選択することがで
きるが、アンモニア、テトラメチルアンモニウムハイド
ロオキサイド、ジエタノールアミンなどのアルカリ水溶
液などを好ましく使用することができる。また、本組成
物の溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン、N−アセ
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トリアミドなどを単独ある
いはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコー
ル、水、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ト
ルエン、キシレン、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、プ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メ
チル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エト
キシプロピオネート、2−ヘプタノン、酢酸エチルな
ど、組成物の貧溶媒との混合液も好ましく使用すること
ができる。
【0037】現像は上記の現像液を塗膜面にそのまま、
あるいは、霧状にして放射する、現像液中に浸漬する、
あるいは浸漬しながら超音波をかけるなどの方法によっ
て行うことができる。
【0038】ついでリンス液により、現像によって形成
したレリーフパターンを洗浄することが好ましい。リン
ス液としては有機溶媒でリンスをする場合、現像液との
混和性の良いメタノール、エタノール、イソプロピルア
ルコール、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、プロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート、メチル−3
−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロ
ピオネート、2−ヘプタノン、酢酸エチルなどが好まし
く用いられる。
【0039】上記の処理によって得られたレリーフパタ
ーンのポリマーは耐熱性を有するポリイミド系ポリマー
の前駆体であり、加熱処理によりイミド環やその他の環
状構造を有する耐熱性ポリマーとなる。熱処理温度とし
ては、135〜500℃で行うのが好ましく、300〜
450℃で行うのがより好ましい。熱処理は通常、段階
的にあるいは連続的に昇温しながら行われる。
【0040】
【実施例】以下に実施例を示すが、本発明はこれら実施
例に限定されない。評価については以下の(1)〜
(3)の項目について行った。 (1)現像後の膜厚保持率 厚さ12μmのプリベーク膜を作製し、露光、現像後の
膜厚がプリベーク膜厚の75%以上ならば良好である。 (2)解像度 厚さ12μmのプリベーク膜を作製し、露光、現像後に
光学顕微鏡を用いたパターン観察を行った。15μm以
下のビアホールが解像していれば高解像度の特性が得ら
れたとみなし、多量のスカムが認められたり、15μm
が開口していなければ不良とした。 (3)基材との密着性 厚さ約3000オングストロームの窒化膜を表面に有す
るシリコンウエハー上に各実施例に示した手順でポリイ
ミド膜を形成させた。剃刀を用い、ポリイミド膜に1m
m間隔で碁盤目状に切り込みを入れ、セロファンテープ
で引き剥がし試験を行った。この試料をプレッシャーク
ッカー(2.1気圧、121℃、100%RH、以下P
CTと略称)にて100時間加熱加湿処理処理し、上記
と同様の引き剥がし試験を行った。PCT100時間後
についてはがれがないものを高密着性の特性が得られた
とみなし、はがれが認められるものを不良とした。
【0041】また、上記3種類の評価のいずれにも良好
であると認められた組成物が、本発明の目的とする組成
物である。
【0042】合成例、実施例においてポリイミド原料の
略号を下記の要領で使用する。
【0043】TFMB:2,2’−ビス(トリフルオロ
メチル)−4,4’−ジアミノビフェニル DAE :4,4’−ジアミノジフェニルエーテル PDA :パラフェニレンジアミン BAPS:ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル]スルホン SiDA:ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジ
シロキサン HFBAPP:ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フ
ェニル]ヘキサフルオロプロパン 3,4’−DAE:3,4’−ジアミノジフェニルエー
テル PMDA:無水ピロメリット酸 BTDA:3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物 BPDA:3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカル
ボン酸二無水物 ODPA: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 NPG :N−フェニルグリシン BOX :ビス(α−イソニトロソプロピオフェノンオ
キシム)イソフタル CmA :7−ジエチルアミノ−3−ベンゾイルクマリ
ン NNAP:1−ニトロソ−2−ナフトール DMAPMA:N−(3−ジメチルアミノプロピル)メ
タクリルアミド DAAA:ジアセトンアクリルアミド DEM :メタクリル酸ジエチルアミノエチル PEGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテ
ルアセテート BEM :3,5−ジアミノ安息香酸メタクロイルエス
テル。
【0044】合成例1 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でDA
E9.01g(0.045モル)、BAPS17.3g
(0.04モル)、SiDA1.24g(0.005モ
ル)をN−メチル−2−ピロリドン136gに20℃で
溶解させた。その後、PMDA6.54g(0.03モ
ル)、BTDA9.67g(0.03モル)、ODPA
12.4g(0.04モル)を加え、55℃で2時間反
応させた。2時間後にエタノール2.3gを添加し、更
に55℃で2時間攪拌後、DAE2g(0.01モル)
を加えた。DAE添加後55℃で2時間反応させ、得ら
れたポリイミド前駆体組成物をワニスAとした。
【0045】合成例2 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内で3,
4’−DAE17g(0.085モル)、SiDA1.
24g(0.005モル)をN−メチル−2−ピロリド
ン114gに20℃で溶解させた。その後、PMDA
6.54g(0.03モル)、BTDA9.67g
(0.03モル)、ODPA12.4g(0.04モ
ル)を加え、55℃で2時間反応させた。2時間後にエ
タノール2.30gを添加し、更に55℃で2時間攪拌
後、3,4’−DAE2g(0.01モル)を加えた。
3,4’−DAE添加後55℃で2時間反応させ、得ら
れたポリイミド前駆体組成物をワニスBとした。
【0046】合成例3 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でDA
E17g(0.085モル)、SiDA1.24g
(0.005モル)をN−メチル−2−ピロリドン11
4gに20℃で溶解させた。その後、PMDA6.54
g(0.03モル)、BTDA9.67g(0.03モ
ル)、ODPA12.4g(0.04モル)を加え、5
5℃で2時間反応させた。2時間後にエタノール2.3
gを添加し、更に55℃で2時間攪拌後、DAE2g
(0.01モル)を加えた。DAE添加後55℃で2時
間反応させ、得られたポリイミド前駆体組成物をワニス
Cとした。
【0047】合成例4 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でPD
A3.24g(0.030モル)、DAE11g(0.
055モル)、SiDA1.24g(0.005モル)
をN−メチル−2−ピロリドン109gに20℃で溶解
させた。その後、BPDA29.4g(0.1モル)を
加え、55℃で2時間反応させた。2時間後にエタノー
ル2.3gを添加し、更に55℃で2時間攪拌後、DA
E2g(0.01モル)を加えた。DAE添加後55℃
で2時間反応させ、得られたポリイミド前駆体組成物を
ワニスDとした。
【0048】合成例5 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でPD
A3.24g(0.03モル)、DAE11g(0.0
55モル)、SiDA1.24g(0.005モル)を
N−メチル−2−ピロリドン111gに20℃で溶解さ
せた。その後、BPDA17.7g(0.06モル)、
ODPA12.4g(0.04モル)を加え、55℃で
2時間反応させた。2時間後にエタノール2.3gを添
加し、更に55℃で2時間攪拌後、DAE2g(0.0
1モル)を加えた。DAE添加後55℃で2時間反応さ
せ、得られたポリイミド前駆体組成物をワニスEとし
た。
【0049】合成例6 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でDA
E9.01g(0.045モル)、BAPS17.3g
(0.04モル)、SiDA1.24g(0.005モ
ル)をN−メチル−2−ピロリドン120gに20℃で
溶解させた。その後、PMDA21.8g(0.1モ
ル)を加え、55℃で2時間反応させた。2時間後にエ
タノール2.3gを添加し、更に55℃で2時間攪拌
後、DAE2g(0.01モル)を加えた。DAE添加
後55℃で2時間反応させ、得られたポリイミド前駆体
組成物をワニスFとした。
【0050】合成例7 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でDA
E9.01g(0.045モル)、BAPS17.3g
(0.04モル)、SiDA1.24g(0.005モ
ル)をN−メチル−2−ピロリドン132gに20℃で
溶解させた。その後、PMDA10.9g(0.05モ
ル)、BTDA16.1g(0.05モル)を加え、5
5℃で2時間反応させた。2時間後にエタノール2.3
gを添加し、更に55℃で2時間攪拌後、DAE2g
(0.01モル)を加えた。DAE添加後55℃で2時
間反応させ、得られたポリイミド前駆体組成物をワニス
Gとした。
【0051】合成例8 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でDA
E17g(0.085モル)、SiDA1.24g
(0.005モル)をN−メチル−2−ピロリドン9
8.1gに20℃で溶解させた。その後、PMDA2
1.8g(0.1モル)を加え、55℃で2時間反応さ
せた。2時間後にエタノール2.30gを添加し、更に
55℃で2時間攪拌後、DAE2g(0.01モル)を
加えた。DAE添加後55℃で2時間反応させ、得られ
たポリイミド前駆体組成物をワニスHとした。
【0052】合成例9 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でDA
E17g(0.085モル)、SiDA1.24g
(0.005モル)をN−メチル−2−ピロリドン10
7gに20℃で溶解させた。その後、PMDA13.1
g(0.06モル)、ODPA12.4g(0.04モ
ル)を加え、55℃で2時間反応させた。2時間後にエ
タノール2.3gを添加し、更に55℃で2時間攪拌
後、DAE2g(0.01モル)を加えた。DAE添加
後55℃で2時間反応させ、得られたポリイミド前駆体
組成物をワニスIとした。
【0053】合成例10 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でDA
E17g(0.085モル)、SiDA1.24g
(0.005モル)をN−メチル−2−ピロリドン12
0gに20℃で溶解させた。その後、ODPA31g
(0.1モル)を加え、55℃で2時間反応させた。2
時間後にエタノール2.3gを添加し、更に55℃で2
時間攪拌後、DAE2g(0.01モル)を加えた。D
AE添加後55℃で2時間反応させ、得られたポリイミ
ド前駆体組成物をワニスJとした。
【0054】合成例11 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でHF
BAPP10.4g(0.02モル)、3,4’−DA
E13g(0.065モル)、SiDA1.24g
(0.005モル)をN−メチル−2−ピロリドン12
9gに20℃で溶解させた。その後、PMDA6.54
g(0.03モル)、BTDA9.67g(0.03モ
ル)、ODPA12.4g(0.04モル)を加え、5
5℃で2時間反応させた。2時間後にエタノール2.3
gを添加し、更に55℃で2時間攪拌後、DAE2g
(0.01モル)を加えた。DAE添加後55℃で2時
間反応させ、得られたポリイミド前駆体組成物をワニス
Kとした。
【0055】合成例12 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でHF
BAPP10.4g(0.02モル)、DAE13g
(0.065モル)、SiDA1.24g(0.005
モル)をN−メチル−2−ピロリドン132gに20℃
で溶解させた。その後、BPDA17.7g(0.06
モル)、ODPA12.4g(0.04モル)を加え、
55℃で2時間反応させた。2時間後にエタノール2.
3gを添加し、更に55℃で2時間攪拌後、DAE2g
(0.01モル)を加えた。DAE添加後55℃で2時
間反応させ、得られたポリイミド前駆体組成物をワニス
Lとした。
【0056】合成例13 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でTF
MB9.6g(0.030モル)、3,4’−DAE1
1g(0.055モル)、SiDA1.24g(0.0
05モル)をN−メチル−2−ピロリドン122gに2
0℃で溶解させた。その後、PMDA6.54g(0.
03モル)、BTDA9.67g(0.03モル)、O
DPA12.4g(0.04モル)を加え、55℃で2
時間反応させた。2時間後にエタノール2.3gを添加
し、更に55℃で2時間攪拌後、DAE2g(0.01
モル)を加えた。DAE添加後55℃で2時間反応さ
せ、得られたポリイミド前駆体組成物をワニスMとし
た。
【0057】合成例14 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でTF
MB9.6g(0.03モル)、3,4’−DAE11
g(0.055モル)、SiDA1.24g(0.00
5モル)をN−メチル−2−ピロリドン120gに20
℃で溶解させた。その後、PMDA6.54g(0.0
3モル)、BTDA19.3g(0.06モル)、OD
PA3.1g(0.01モル)を加え、55℃で2時間
反応させた。2時間後にエタノール2.3gを添加し、
更に55℃で2時間攪拌後、DAE2g(0.01モ
ル)を加えた。DAE添加後55℃で2時間反応させ、
得られたポリイミド前駆体組成物をワニスNとした。
【0058】合成例15 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でTF
MB9.6g(0.030モル)、3,4’−DAE1
1g(0.055モル)、SiDA1.24g(0.0
05モル)をN−メチル−2−ピロリドン121gに2
0℃で溶解させた。その後、PMDA6.54g(0.
03モル)、BTDA16.1g(0.05モル)、O
DPA6.2g(0.02モル)を加え、55℃で2時
間反応させた。2時間後にエタノール2.3gを添加
し、更に55℃で2時間攪拌後、DAE2g(0.01
モル)を加えた。DAE添加後55℃で2時間反応さ
せ、得られたポリイミド前駆体組成物をワニスOとし
た。
【0059】合成例16 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でTF
MB9.6g(0.03モル)、3,4’−DAE11
g(0.055モル)、SiDA1.24g(0.00
5モル)をN−メチル−2−ピロリドン119gに20
℃で溶解させた。その後、PMDA6.54g(0.0
3モル)、BTDA1.61g(0.005モル)、O
DPA20.2g(0.065モル)を加え、55℃で
2時間反応させた。2時間後にエタノール2.3gを添
加し、更に55℃で2時間攪拌後、DAE2g(0.0
1モル)を加えた。DAE添加後55℃で2時間反応さ
せ、得られたポリイミド前駆体組成物をワニスPとし
た。
【0060】合成例17 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でTF
MB9.6g(0.03モル)、3,4’−DAE11
g(0.065モル)、SiDA1.24g(0.00
5モル)をN−メチル−2−ピロリドン121gに20
℃で溶解させた。その後、PMDA4.36g(0.0
2モル)、ODPA24.8g(0.08モル)を加
え、55℃で2時間反応させた。2時間後にエタノール
2.3gを添加し、更に55℃で2時間攪拌後、DAE
2g(0.01モル)を加えた。DAE添加後55℃で
2時間反応させ、得られたポリイミド前駆体組成物をワ
ニスQとした。
【0061】合成例18 乾燥空気気流下、1リットルの4つ口フラスコ内でBE
M13.2g(0.05モル)、DAE7.01g
(0.035モル)、SiDA1.24g(0.005
モル)をN−メチル−2−ピロリドン119gに20℃
で溶解させた。その後、PMDA6.54g(0.03
モル)、BTDA9.67g(0.03モル)、ODP
A12.4g(0.04モル)を加え、55℃で2時間
反応させた。2時間後にエタノール2.3gを添加し、
更に55℃で2時間攪拌後、DAE2g(0.01モ
ル)を加えた。DAE添加後55℃で2時間反応させ、
得られたポリイミド前駆体組成物をワニスRとした。
【0062】合成例19 乾燥空気気流下、2リットルの4つ口フラスコにPMD
A52.3g(0.261モル)、ODPA49.6g
(0.16モル)、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチ
ル62.4g(0.48モル)、エタノール14.7g
(0.32モル)、γ−ブチロラクトン320gを入
れ、氷冷下、かきまぜながらピリジン64.2gを加え
た。発熱終了後室温まで放冷し16時間放置した後、ジ
シクロヘキシルカルボジイミド166gをγ−ブチロラ
クトン120gに溶かした溶液を氷冷下、かきまぜなが
ら40分間で加え、続いてDAE74.5g(0.37
2モル)をγ−ブチロラクトン150gに懸濁したもの
を氷冷下、かきまぜながら60分間で加えた。室温で2
時間かきまぜた後、エタノール30gを加えて1時間か
きまぜ、ジメチルアセトアミド250gとテトラヒドロ
フラン400gを加えた後、沈殿を濾過により除いて得
られた反応液を15リットルのエタノールに加え、生成
した沈殿を濾別した後、真空乾燥してポリマー粉末を得
た。これをNMPに溶解させて、ポリマー濃度が30重
量%になるように調製し、得られたポリイミド前駆体組
成物をワニスSとした。
【0063】実施例1 ワニスAのポリマー重量に対して、NPG、BOX、C
mA、NNAP、DMAPMA、DAAA、プロノン2
04(日本油脂製)をそれぞれ5、1、0.5、0.0
5、10、2、0.008重量%添加し、さらにDEM
をポリマーの構造単位にたいして200モル%添加して
感光化し、さらにワニス粘度が50ポイズ程度になるよ
うNMPで希釈した。感光化後の光架橋性基の量はポリ
マーの構造単位に対して241モル%であった。スピン
ナーでシリコンウエハー上に回転塗布し、次いで真空吸
着式のホットプレート(大日本スクリーン(株)製SC
W636型)を用いて80℃で3分、100℃で3分乾
燥を行いプリベーク膜を作成した。このプリベーク膜の
膜厚は12μmであった。この膜をマスクアライナー
(PLA501;キヤノン製)にて100mJ/cm2
の露光量にて全波長露光し、露光後に上記ホットプレー
トを用いて80℃で2分ベークした。ベーク後の膜をN
MP/PEGMEA/水=9/1/1(重量比)の溶剤
で現像、ついでイソプロピルアルコールでリンスしたと
ころ、現像後の膜厚保持率が90%、解像度7μmのパ
ターンを得ることができた。この後、窒素雰囲気下で1
40℃で30分、350℃で60分の熱処理をした。得
られたポリイミド膜の基材に対する密着性はPCT20
0時間処理後も良好であった。
【0064】実施例2〜5 ワニスB、ワニスC、ワニスE、ワニスIをそれぞれ実
施例1と同様の組成で感光化し、実施例1と同様に露
光、現像、密着性評価を行った。感光化後の光架橋性基
の量、現像後の膜厚保持率、解像度、ポリイミド膜の基
材に対する密着性は表1に示した。
【0065】実施例6 ワニスKを実施例1と同様の組成で感光化した。感光化
後の光架橋性基の量はポリマーの構造単位に対して23
9モル%であった。露光をi線ステッパー(DSW−8
000;GCA社製)を用いて350mJ/cm2で行
った以外実施例1と同様に現像まで行ったところ、現像
後の膜厚保持率が87%、解像度6μmのパターンを得
ることができた。この後、窒素雰囲気下で140℃で3
0分、350℃で60分の熱処理をした。得られたポリ
イミド膜の基材に対する密着性はPCT200時間処理
後も良好であった。
【0066】実施例7〜10 ワニスL、ワニスM、ワニスN、ワニスO、を実施例1
と同様の組成で感光化し、実施例6と同様に現像、露
光、密着性評価を行った。感光化後の光架橋性基の量、
現像後の膜厚保持率、解像度、ポリイミド膜の基材に対
する密着性は表1に示した。
【0067】実施例11 ワニスAを、DEM200モル%添加をDMAPMA3
0モル%添加に変更した以外は実施例1と同様の組成で
感光化した。感光化後の光架橋性基の量はポリマーの構
造単位に対して71モル%であった。実施例1と同様に
現像まで行ったところ、現像後の膜厚保持率が81%、
解像度10μmのパターンを得ることができた。この
後、窒素雰囲気下で140℃で30分、350℃で60
分の熱処理をした。得られたポリイミド膜の基材に対す
る密着性はPCT200時間処理後も良好であった。
【0068】実施例12 ワニスAを、DEM200モル%添加をDMAPMA6
モル%添加に変更し、DAAAを添加しなかった以外は
実施例1と同様の組成で感光化した。感光化後の光架橋
性基の量はポリマーの構造単位に対して40モル%であ
った。実施例1と同様に現像まで行ったところ、現像後
の膜厚保持率が77%、解像度8μmのパターンを得る
ことができた。この後、窒素雰囲気下で140℃で30
分、350℃で60分の熱処理をした。得られたポリイ
ミド膜の基材に対する密着性はPCT200時間処理後
も良好であった。
【0069】実施例13 ワニスAを、DEM200モル%添加を150モル%添
加に変更し、新たにメタクリル酸−2−ヒドロキシエチ
ルをポリマーの構造単位に対して50モル%添加した以
外は実施例1と同様の組成で感光化した。感光化後の光
架橋性基の量はポリマーの構造単位に対して241モル
%であった。実施例1と同様に現像まで行ったところ、
現像後の膜厚保持率が78%、解像度15μmのパター
ンを得ることができた。この後、窒素雰囲気下で140
℃で30分、350℃で60分の熱処理をした。得られ
たポリイミド膜の基材に対する密着性はPCT200時
間処理後も良好であった。
【0070】実施例14 ワニスAを、DEM200モル%添加を400モル%添
加に変更した以外は実施例1と同様の組成で感光化し
た。感光化後の光架橋性基の量はポリマーの構造単位に
対して441モル%であった。実施例1と同様に現像ま
で行ったところ、現像後の膜厚保持率が78%、解像度
12μmのパターンを得ることができた。この後、窒素
雰囲気下で140℃で30分、350℃で60分の熱処
理をした。得られたポリイミド膜の基材に対する密着性
はPCT200時間処理後も良好であった。
【0071】実施例15 ワニスRのポリマー重量に対して、NPG、BOX、C
mA、NNAP、DMAPMA、DAAA、プロノン2
04(日本油脂製)をそれぞれ5、0.5、0.5、
0.05、10、2、0.008重量%添加し、さらに
DEMをポリマーの構造単位にたいして100モル%添
加して感光化し、さらにワニス粘度が50ポイズ程度に
なるようNMPで希釈した。感光化後の光架橋性基の量
はポリマーの構造単位に対して187モル%であった。
実施例1と同様に現像まで行ったところ、現像後の膜厚
保持率が85%、解像度10μmのパターンを得ること
ができた。この後、窒素雰囲気下で140℃で30分、
350℃で60分の熱処理をした。得られたポリイミド
膜の基材に対する密着性はPCT200時間処理後も良
好であった。
【0072】実施例16 ワニスSのポリマー重量に対して、NPG、BOX、N
NAP、プロノン204(日本油脂製)をそれぞれ2、
0.5、0.05、0.008重量%添加し、さらにワ
ニス粘度が10ポイズ程度になるようNMPで希釈し
た。感光化後の光架橋性基の量はポリマーの構造単位に
対して200モル%であった。スピンナーでシリコンウ
エハー上に回転塗布し、次いで真空吸着式のホットプレ
ート(大日本スクリーン(株)製SCW636型)を用
いて80℃で2分、100℃で2分乾燥を行いプリベー
ク膜を作成した。このプリベーク膜の膜厚は12μmで
あった。この膜をマスクアライナー(PLA501;キ
ヤノン製)にて100mJ/cm2の露光量にて全波長
露光し、露光後の膜をシクロヘキサノン/メタノール=
49/1(体積比)の溶剤で現像、ついでイソプロピル
アルコールでリンスしたところ、現像後の膜厚保持率が
95%、解像度10μmのパターンを得ることができ
た。この後、窒素雰囲気下で140℃で30分、350
℃で60分の熱処理をした。得られたポリイミド膜の基
材に対する密着性はPCT200時間処理後も良好であ
った。
【0073】比較例1 ワニスAを、DEMとDMAPMAを添加しない以外は
実施例1と同様の組成で感光化した。感光化後の光架橋
性基の量はポリマー主鎖の構造単位に対して7モル%で
あった。ワニスAを感光化後、実施例1と同様に現像ま
で行ったがパターン像が残存しなかった。
【0074】比較例2 ワニスAをDEMの添加量を600モル%に変更した以
外は実施例1と同様の組成で感光化した。感光化後の光
架橋性基の量はポリマーの構造単位に対して641モル
%であった。感光化後、実施例1と同様に現像まで行っ
たところ、現像後の膜厚保持率が40%しかなく、解像
度についても最小で30μmのパターンしか得ることが
できなかった。この後、窒素雰囲気下で140℃で30
分、350℃で60分の熱処理をした。得られたポリイ
ミド膜の基材に対する密着性についてはPCT200時
間処理後も良好であった。
【0075】比較例3〜6 ワニスD、ワニスF、ワニスG、ワニスHを実施例1と
同様の方法により感光化し、実施例1と同様に現像、露
光、密着性評価を行った。感光化後の光架橋性基の量、
現像後の膜厚保持率、解像度、ポリイミド膜の基材に対
する密着性は表1に示した。膜厚保持率、解像度は良好
であったが、基材との密着性は低く、目的とする組成物
は得られなかった。
【0076】比較例7〜9 ワニスJ、ワニスP、ワニスQを実施例1と同様の方法
により感光化し、実施例6と同様に現像、露光、密着性
評価を行った。感光化後の光架橋性基の量、現像後の膜
厚保持率、解像度、ポリイミド膜の基材に対する密着性
は表1に示した。膜厚保持率、基材との密着性は良好で
あったが、解像度が悪く、スカム(パターンエッジに現
れるギザギザの残差)の発生も認められた。
【0077】
【表1】
【0078】
【発明の効果】本発明によれば、高解像度を有し、か
つ、加熱硬化後の膜については、基材等との密着性、特
に加熱加湿処理後の密着性に優れた感光性ポリイミド前
駆体組成物を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H025 AA02 AA14 AB15 AB16 AB17 AC01 AD01 BA06 BC12 BC14 BC15 BC19 BC31 BC34 BC35 BC38 BC43 BC46 BC49 BC69 BC83 BC87 CB25 CB41 4J043 PA19 PC015 PC035 PC065 PC115 PC135 PC145 QB15 QB26 QB31 RA06 SA06 SB01 TA14 TA22 TB01 UA042 UA121 UA122 UA131 UA132 UA141 UA151 UA762 UB011 UB021 UB061 UB062 UB121 UB122 UB131 UB141 UB152 UB301 UB302 UB402 XA16 XA19 ZA60 ZB22

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリイミド前駆体を主成分とし、光架橋性
    基を含んでいる感光性ポリイミド前駆体組成物であっ
    て、該ポリイミド前駆体が一般式(1)で表される構造
    単位を有し、かつ、一般式(1)のR1が一般式(2)
    で表される構造を1〜45モル%含有し、前記組成物に
    含まれる全ての光架橋性基が一般式(1)で表される構
    造単位に対して40〜450モル%であることを特徴と
    する感光性ポリイミド前駆体組成物。 【化1】 (R1は少なくとも2個以上の炭素原子を有する4価の
    有機基、R2は少なくとも2個以上の炭素原子を有する
    2価の有機基、R3は水素、アルカリ金属イオン、アン
    モニウムイオン、または、炭素数1〜30の有機基より
    選ばれた少なくとも1種の構造を表す。) 【化2】
  2. 【請求項2】一般式(1)で表されるポリイミド前駆体
    と下記一般式(3)で表されるアミン化合物を含んでい
    ることを特徴とする請求項1記載の感光性ポリイミド前
    駆体組成物。 【化3】 (R4、R5、R6は炭素数1〜30の有機基であり、う
    ち、少なくとも1つはエチレン性不飽和結合を含む。)
  3. 【請求項3】一般式(3)で表されるアミン化合物に含
    まれる光架橋性基が、前記組成物に含まれる全ての光架
    橋性基の50〜100モル%であることを特徴とする請
    求項1または2記載の感光性ポリイミド前駆体組成物。
  4. 【請求項4】一般式(1)においてR3の50〜100
    モル%が水素からなることを特徴とする請求項1記載の
    感光性ポリイミド前駆体組成物。
  5. 【請求項5】R1の10〜60モル%が無水ピロメリト
    酸または3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボ
    ン酸二無水物の残基からなることを特徴とする請求項1
    記載の感光性ポリイミド前駆体組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015219491A (ja) * 2014-05-21 2015-12-07 日立化成デュポンマイクロシステムズ株式会社 ポリイミド前駆体、該ポリイミド前駆体を含む感光性樹脂組成物、それを用いたパターン硬化膜の製造方法及び半導体装置

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JP2015219491A (ja) * 2014-05-21 2015-12-07 日立化成デュポンマイクロシステムズ株式会社 ポリイミド前駆体、該ポリイミド前駆体を含む感光性樹脂組成物、それを用いたパターン硬化膜の製造方法及び半導体装置

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