JP2001192573A - ナフトール構造を有するイオン形光酸発生剤及びこれを用いた感光性ポリイミド組成物 - Google Patents
ナフトール構造を有するイオン形光酸発生剤及びこれを用いた感光性ポリイミド組成物Info
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Abstract
と低い熱安定性、高い吸収度などの問題点を解決する。 【解決手段】 本発明の光酸発生剤はナフトール構造を
導入して熱安定性が向上しれ、ナフトールのヒドロキシ
基の影響で溶解特性が優れ、かつ低い吸収度を持ちなが
ら高い酸発生効率を有する。結局、紫外線領域で吸収度
が低く酸発生効率が高いため、感光性ポリイミド前駆体
組成物に10質量部以上多量添加しても全体組成物の透
過度低下が大きくなく、結果的に10μm以上の高いフ
ィルム厚さでも高解像度のパタン形成が安定的に形成で
きる。また、全体組成物をフィルム化して熱処理した
時、熱的、電気的、機械的特性が優れて高解像度のパタ
ン形成を必要とする半導体、回路基板などの保護膜、絶
縁膜として適合する。
Description
びこれを用いた感光性ポリイミド組成物に関するもので
ある。より具体的に本発明はナフトール構造を有するイ
オン形光酸発生剤、これを用いた感光性ポリイミド組成
物、及びこの組成物を適用したそれぞれの応用物に関す
るものである。
る半導体素子分野では電子装置の高集積化、高密度化、
高信頼化、高速化などの動きが急激に拡散することによ
り、加工性と高純度化などが容易な有機材料が有する長
所を用いる研究が活発に進行している。しかしこれら分
野で有機高分子が用いられるためには素子製造時200
℃以上が要求される工程で熱的に安定すべきである。ポ
リイミド樹脂は高耐熱性、優れる機械的強度、低誘電率
及び高絶縁性などの優れる電気特性以外にもコーティン
グ表面の平坦化特性がよく、素子の信頼性を低下させる
不純物の含有量が非常に低く、微細形象を容易に形成で
きて前記の目的に最も適合する樹脂である。
階縮重合として、ジアミン成分とジアンヒドリド(dian
hydride)成分をNMP、DMAc、DMFのような極
性有機溶媒で重合させてポリイミド前駆体溶液を得て、
これをシリコンウエファー(silicone wafer)やガラス
などにコーティングした後、熱処理により硬化させてポ
リイミドフィルムを得ることになる。商業化された電子
材料用ポリイミド製品はポリイミド前駆体溶液またはポ
リイミドフィルム形態で供給され、半導体素子分野では
主にポリイミド前駆体溶液状態で供給される。
バファコーティングフィルム(buffer coating film)
として適用された半導体素子の概略的な断面図である。
樹脂袋LSIにおいて、封止後の樹脂の体積収縮及びチ
ップと樹脂の熱膨張係数の差による熱応力でチップのパ
シベーション(passivation)膜にクラック(crack)が
発生したり金属配線が損傷を受けたりする。このような
問題はチップと封止剤間のポリイミドを緩衝層として用
いることにより解決されるが、この時ポリイミド膜の厚
さが10μm以上になるべき緩衝層の役割を果たし、コ
ーティング膜の厚さが厚いほど緩衝効果がよくて半導体
製品の収率が向上できる。図1のように、ポリイミドに
は電極間連結及びワイヤボンディングパード(wire bon
ding pad)のような微細パタン(via hole)の形成が要
求される。ポリイミドの微細パタン形成のため既存のポ
リイミドにフォトレジストをコーティングしてエッチン
グする方法がたくさん用いられているが、最近ポリイミ
ドに感光機能を付与した感光性ポリイミドを適用しよう
とする試みがたくさんなされている。
ワイヤ−ボンディング及び金属配線間の連結のため別の
フォトレジストを用いてホール(hole)を加工するため
のエッチッグ工程が必要であるが、感光性ポリイミドを
用いるとフォトレジストによるリソグラフィー(lithog
raphy)工程が省略できるため、バファコーティング工
程が約50%程度減少して生産性の向上及び製造原価を
大きく節減できる。そして組立工程の最終段階で工程を
短縮させて生産収率の向上にも大きく寄与するなどのい
ろいろな長所で半導体製造業体を中心に感光性ポリイミ
ドを適用しようとする検討が積極的に行われている。
s社のRubnerなどにより開発された(US 395751
2)。これはポリイミド前駆体であるポリアミド酸(pol
yamicacid)に感光基がエステル結合を通じて結合した
形態である。感光性ポリイミド前駆体溶液を基板にコー
ティングして皮膜を形成し、紫外線を露光すると露光部
分に光重合が起こって架橋構造になる。この状態で有機
溶剤で現像すると未露光部が除去され、最終加熱処理に
よりイミド化反応と同時にエステル結合された感光成分
が分解除去されてポリイミドのみの望むパタンを得るこ
とができる。反面日本東レ(Toray)社はポリアミド酸
に感光基とアミノ成分を有する化合物がイオン結合され
た感光性ポリイミドを開発した(US 4243743)。このよ
うな感光性ポリイミドは既存の感光性ポリイミドに比べ
製造が容易で、有害副産物の発生が少ない長所がある。
光性ポリイミドと比較してより優れる特性を有するポジ
ティブ方式の感光性ポリイミドに関する研究が活発にな
されているが、ポジティブ方式の感光性ポリイミドはネ
ガティブ方式と比較してより優れる解像力を有する。そ
して相対的に光照射面積が小さいため不良発生の可能性
が低く、またネガティブ方式が現像液としてNMP、D
MAcのような有機溶媒を用いるため費用と廃水処理な
どの環境的な側面でたくさんの問題点を有している反
面、アルカリ水溶液を用いるポジティブ方式は環境的側
面でも多くの長所を有している。しかしポジティブ方式
が有する多くの長所にもかかわらず克服すべき技術的難
易度が非常に高いため現在まで商品化が本格的になされ
ていない。
しては、ポリイミド前駆体としてポリアミド酸と溶解抑
制剤のナフトキノンジアザイド(naphthoquinonediazid
e)化合物とを混合して露光部と非露光部の溶解速度差
によりパタンを製造する方法(JP-A-4-204945、JP-A-6-7
3003)、ヒドロキシ基を有する可溶性ポリイミドとナフ
トキノンジアザイド化合物とを混合する方法(Macromol
ecules, 23, p. 4796-4802, 1990)、ポリイミド前駆体
に感光基のo−ニトロベンジルエステル基をエステル結
合させる方法(JP-A-60-37550)などがある。しかしこ
のような技術はいろいろな問題点を有しているが、各問
題点を具体的に羅列すると、高解像度のパタンが形成で
きるほど溶解速度の差が大きくなく(JP-A-4-20495、JP-
A-6-73003)、ポリイミド前駆体の構造が限定され、透
過度が低く、かつ物性が脆弱な問題点(Macromolecule
s, 23, p. 4796-4802, 1990)、低い感度によりフィル
ム厚さの向上が難しく(JP-A-60-37550)、かつ感光剤
の添加量が多いにもかかわらず添加剤の吸収度が非常に
高くてフィルムの透過度が低いため高解像度のパタン形
成に限界があるなどの問題点がある。
重要な成分である。光酸発生剤はイオン形と非イオン形
に大別されるが、イオン形の光酸発生剤としては、ヨー
ドニウム塩(JP-A-3-154059)、スルホニウム塩(Polym
er J.、17、1985)、アンモニウム塩(US 4069055)など
に分類され、非イオン形光酸発生剤と比較して酸発生効
率が優れるが、大体溶解度が低く安定性が不良な短所が
ある。非イオン形光酸発生剤の代表的な構造は有機スル
ホン酸エステル形として大体安定性は優れるが、イオン
形と比較して酸発生効率が非常に劣る問題点がある。
用いるi線(i-line)用レジストに適用する場合より優
れる特性を表すが、このようなi線用レジストに適用可
能な光酸発生剤関連の代表的な先行技術としてはジメト
キシアントラセン構造を導入したJP-A-3-154059などが
ある。このようなジメトキシアントラセン構造を有する
光酸発生剤を含む既存のi線用光酸発生剤は溶解度がよ
くなく、光酸発生剤自体のUV吸収度が非常に高くて多
量添加する場合に透過度を大きく低下させる問題点を有
する。このような問題点により10μm以上の厚いフィ
ルム上で解像度が1以上の高解像度が要求される半導体
パシベーションレーヤー(passivationlayer)またはバ
ファコートレーヤー(buffer coat layer)用感光性ポ
リイミド組成物、感光性ポリベンゾキサゾール組成物、
ビルドアップ PCB(Printed Circuit Board)用フォ
トレジスト組成物などに既存の光酸発生剤を適用する場
合、要求される解像度のパタン製造が容易ではない。
酸発生剤が有する低い溶解度と低い熱安定性、高い吸収
度などの問題点を解決するため、光酸発生剤にナフトー
ル構造を導入して熱安定性が向上され、ナフトールのヒ
ドロキシ基の影響で溶解特性が優れ、かつ低い吸収度を
有しながら高い酸発生効率を有する光酸発生剤を製造
し、これをポジティブタイプ化学増幅形感光性樹脂組成
物に適用して高解像度のパタンを形成することができる
感光性ポリイミド組成物を開発することに至る。
のi線用光酸発生剤が有する低い溶解度と低い熱安定
性、高い吸収度などの問題点を解決するため、光酸発生
剤にナフトール構造を導入して熱安定性が向上し、ナフ
トールのヒドロキシ基の影響で特性が優れ、かつ低い吸
収度を有しながら高い酸発生効率を有する光酸発生剤を
提供することにある。
入された光酸発生剤を用いて高解像度のパタンを形成す
るポジティブ−タイプ化学増幅形感光性樹脂組成物を提
供することにある。
剤と比較して高純度で容易に合成され、また合成原料の
値段が安くため経済的に大量生産ができる光酸発生剤を
提供することにある。
ブ形感光性ポリイミド組成物が有する低い透過度の問題
点を解決するため、低い吸収度を有しながら高い酸発生
効率を有する光酸発生剤を製造し、これを感光性ポリイ
ミド組成物に適用して結果的に10μm以上の厚いフィ
ルムでも高解像度(解像度が2以上)のパタン制作が可
能な感光性ポリイミド組成物を提供することにある。
の目的は下記で説明される本発明によって全て達成され
る。以下、本発明の内容を下記に詳細に説明する。
生する光酸発生剤及びこれを用いた感光性ポリイミド組
成物に関するものである。
有する有機塩の形態として化学式(1)で表される:
たは炭素数5以下の有機基で同一または異なり、nは1
〜3の整数であり、Ar1はナフタリンである。
形態として構造は陽イオン部と陰イオン部に分かれる
が、陰イオン部である(HO)n−Ar1−SO3 -の具体
的な例は次のようである。
部の具体的な例は次のようである。
タリン構造の導入により熱安定性が向上し、ナフトール
のヒドロキシ基の影響で優れる溶解特性を有し、また3
65nm領域で低い吸収度を有しながら高い酸発生効率
を表す。本発明の光酸発生剤がレジストに適用時、全体
組成物に添加される比率は樹脂固形分含量基準で広くは
1〜40質量%、より狭くは5〜30質量%である。光
酸発生剤の添加量が非常に少ないと組成物の光感度が低
下し、非常に多いと全体組成物の透過度が低下してパタ
ン形成が難しくなる。
ホン酸ナトリウム塩類とジフェニルヨードニウムクロラ
イド類の一般的なイオン交換反応により蒸留水で比較的
容易に高純度で合成される。
ルスルホン酸ナトリウム塩(naphtholsulfonic acid so
dium salt)類の具体的な例としては、1−ナフトール
−5−硫酸ナトリウム塩(1-naphthol-5-sulfuric acid
sodium salt)、1−ナフトール−3−硫酸ナトリウム
塩(1-naphthol-3-sulfuric acid sodium salt)、1−
ナフトール−6−硫酸ナトリウム塩(1-naphthol-6-sul
furic acid sodium salt)、1−ナフトール−8−硫酸
ナトリウム塩(1-naphthol-8-sulfuric acid sodium sa
lt)、2−ナフトール−8−硫酸ナトリウム塩(2-naph
thol-8-sulfuric acid sodium salt)、2−ナフトール
−7−硫酸ナトリウム塩(2-naphthol-7-sulfuric acid
sodium salt)、1−ナフトール−4−硫酸ナトリウム
塩(1-naphthol-4-sulfuric acid sodium salt)、1,
7−ジヒドロキシナフタリン−3−硫酸ナトリウム塩、
及び2,3−ジヒドロキシナフタリン−6−硫酸ナトリ
ウム塩などがある。
ニルヨードニウムクロライド、ジヒドロキシフェニルヨ
ードニウムクロライドなどが用いられる。
加工用フォトレジスト、半導体パシベーションレーヤー
(passivation layer)またはバファコートレーヤー(b
uffer coat layer)として用いられる感光性ポリイミ
ド、感光性ポリベンゾキサゾール、ビルドアップ PC
B(Printed Circuit Board)用フォトレジストなどの
感光性樹脂組成物などに適用できる。ここでは前記光酸
発生剤を感光性ポリイミド組成物に適用した例について
説明する。
種以上の組合により用いる。
ポリイミド組成物は下記化学式(2)で示される:
脂肪族有機基であり、Yは2価の芳香族または脂肪族有
機基であり、R3及びR4はそれぞれ独立に水素原子また
は酸により脱離可能な1価の脂肪族有機基である。
族有機基の代表的な例は次のようである:
(3)の一般的構造を有するテトラカルボキシジアンヒド
リド類により誘導される。
な例としては、ピロメリトジアンヒドリド、3,3,
4,4−バイフェニルテトラカルボキシジアンヒドリ
ド、4,4−オキシジフタルジアンヒドリド、3,
3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボキシジア
ンヒドリド、2,2−ビス(3,4−ベンゼンジカルボ
キシアンヒドリド)パフルオロプロパン、4,4−スル
ホニルジフタルジアンヒドリドなどがあり、この中でピ
ロメリトジアンヒドリド、3,3,4,4−バイフェニ
ルテトラカルボキシジアンヒドリド、4,4−オキシジ
フタルジアンヒドリドが主に好ましく用いられ、これら
化合物は単独または2種以上が同時に用いられる。
脂肪族有機基として、化学式(4)で表された構造のジア
ミン類により誘導される。
芳香族環を有する化合物としては、m−フェニレンジア
ミン、p−フェニレンジアミン、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エーテ
ル、2,2′−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、
4,4′−ジアミノジフェニルスルホン、3,3′,
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、1,4−ビス(3−アミ
ノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフ
ェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(p−アミノフェニ
ルスルホニル)ベンゼン、1,4−ビス(m−アミノフ
ェニルスルホニル)ベンゼン、2,2−ビス[4−(4
−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス
[3,5−ジメチル−4−(4−アミノフェノキシ)フ
ェニル]メタン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)
フェニル]スルホン、2,2′−ビス[4−(4−アミ
ノフェノキシ)フェニル]パフルオロプロパンなどがあ
る。これら化合物の中でまず用いられるものは4,4′
−ジアミノジフェニルエーテル、2,2′−ビス(4−
アミノフェニル)プロパン、及び4,4′−ジアミノジ
フェニルスルホンであり、このような化合物は単独また
は2種以上が同時に用いられる。
独立に水素原子またはカルボキシ基に結合した保護基と
して酸により解離可能な作用基であり、これの具体的な
例としてはt−ブトキシカルボニルグループ、テトラヒ
ドロピラニルグループ(tetrahydropyranyl group)、
トリメチルシリルグループ(trimethylsilyl group)、
メチルエチルエーテルグループなどがある。ここで水素
原子の数をa、保護基の数をbとする時、b/(a+
b)の値は0.3〜0.8の範囲の値を有する。このよ
うな作用基の比率により、現像時に現像液として用いら
れるテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液でポ
リイミド前駆体の溶解速度が調節される。
は前記のポリアミド酸エステルとナフタリン構造を有す
る光酸発生剤が混合され、光酸発生剤が全体組成物に添
加される比率はポリイミド前駆体固形分含量基準で好ま
しくは5〜40質量%、より好ましくは10〜30質量
%である。光酸発生剤の添加量が5質量%未満では組成
物の光感度が低下し、40質量%以上では最終硬化後の
フィルムの機械的物性がよくない。
前記の比率で極性溶媒に溶解させてフォトレジスト組成
物に製造される。全体組成物で固形分の濃度、即ちポリ
アミド酸エステルと光酸発生剤の濃度は形成しようとす
るフィルムの厚さによって決定されるが、一般的に固形
分の濃度は5〜45%の範囲で調節され、45%を超え
ると高い粘度によりスピン−コーティングなどの工程に
難しさがある。ここで極性溶媒としては、N−メチル−
2−ピロリドン、N,N′−ジメチルアセトアミド、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニ
トリル、ジグライム(diglyme)、γ−ブチロラクト
ン、フェノール、トルエン、シクロヘキサノンなどがあ
り、この中でN−メチル−2−ピロリドンが最も広く用
いられる。
現像液としてアルカリ水溶液を用い、アルカリ現像液は
有機溶剤と比較してより環境親和的、より経済的であ
る。アルカリ現像液としては、テトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド(tetramethylammoniumhydroxide)、テ
トラエチルアンモニウムヒドロキシド(tetraethylammo
niumhydroxide)などの水酸化4級アンモニウム水溶液
とエタノールアミン、プロピルアミンなどのアミン系水
溶液がある。この中で一般的にテトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド2.38%水溶液が最も多く用いられ
る。
ス、シリコンウエファーなどの基板上にパタン化された
耐熱性ポリイミド膜を形成する。塗布する方法としてス
ピン−コーティング(spin-coating)、バーコーター
(bar coater)、スクリーンプリンティング(screen p
rinting)などの技術を用い、本発明の組成物が適用し
ようとするバファコーティング膜形成のためにはスピン
コーティングが主に用いられる。塗布される膜の厚さは
0.5〜20μm程度で、膜の厚さが厚いほど解像度は
低下する。
予熱(prebake)し、溶媒を揮発させて予熱膜を形成す
る。続けて加工しようとするパタンが形成されたフォト
マスクを用いて紫外線を照射する。照射時の露光量は2
00〜1000mJ/cm2程度になり、露光後60〜
120℃の温度で30〜600秒間PEB(post expos
ure baking)工程を進行させる。このような工程により
露光部では光酸発生剤により生成された酸で保護基が脱
離して前記のアルカリ現像液で現像時、溶解速度が非露
光部と比較して著しく増加し、このような溶解速度の差
により露光部が現像液により除去されてパタンを形成す
ることになる。現像液による現像工程後、形成されたパ
タンを蒸留水、またはアルコール類で洗浄し、乾燥過程
を経て最終的にポリイミド前駆体のパタンが形成され
る。
ンの厚さ(a)に対する線幅(b)の比率である解像度
(=a/b)で表現されるが、本発明の感光性ポリイミ
ド組成物は化学式(1)構造の光酸発生剤の優れる特性
により解像度が3.0水準の高解像力が具現できる。即
ち、フィルム厚さ15μmで最小線幅5μmのパタンが
製造できる。前記の方法で得られたポリイミド前駆体の
パタンは熱処理によりポリイミドパタンに転換される。
熱処理は真空下または窒素気流下、150〜450℃の
温度で0.5〜5時間の間段階別または連続的に処理さ
れる。この段階でポリイミド前駆体であるポリアミド酸
またはポリアミド酸エステルが硬化して相対的に低分子
のポリイミドに転換される。
ポリイミド膜は半導体素子の層間絶縁膜、バファコーテ
ィングフィルム、パシベーションフィルム、多層PCB
の絶縁膜など各種電子装置の絶縁膜として適用できる。
るが、下記の実施例は本発明の具体的な実施様態の例示
目的だけで、本発明の保護範囲を制限または限定するも
のではない。
トリウム塩10.83gと蒸留水500mlとを投入
し、固形分が完全に溶解するまで80℃以上に加熱しな
がら攪拌する。同じ方法でジフェニルヨードニウムクロ
ライド12.66gを他の三角フラスコで蒸留水500
mlに80℃以上に加熱して完全に溶解させる。完全に
溶解されたジフェニルヨードニウムクロライド水溶液を
1−ナフトール−5−硫酸ナトリウム塩水溶液と徐々に
混合すると、混合後すぐ粉末が形成し、反応物を減圧ろ
過して生成された粉末を分離し、蒸留水で洗浄し、常温
で48時間真空乾燥して光酸発生剤(DINS−1)を
製造した。
に1−ナフトール−4−硫酸ナトリウム塩を用いて同じ
過程により光酸発生剤(DINS−2)を製造した。 感光性ポリイミド前駆体の合成: (1)感光性ポリイミド前駆体(PAE−1)の合成 温度計、攪拌機、窒素導入管、及び冷却器を付着した5
00ml4枝付フラスコに窒素気流下でN−メチル−2
−ピロリドン(NMP)150mlにオキシジアニリン
(ODA)14.01g(0.07mole)を溶解さ
せ、ここにオキシジフタルアンヒドリド(ODPA)2
1.72gを投入し、常温で5時間重合してポリアミド
酸を製造した。続けてNMP150mlを追加して反応
物を希釈し−10℃に冷却した。ここにトリエチルアミ
ン11.33gを滴下し、続けてクロロメチルエチルエ
ーテル11.91gを徐々に滴下した。反応は−10℃
に維持しながら2時間進行し、反応終了後反応物を減圧
ろ過して生成した塩(salt)を除去し、塩が除去さ
れたろ過液を3リットルの蒸留水に徐々に投入して反応
物を沈殿させた。沈殿物をろ過して40℃で24時間乾
燥し、最終的に感光性ポリイミド前駆体粉末(PAE−
1)を製造した。
2)の合成 前記においてジアンヒドリド成分であるODPA21.
72gの代わりにODPA13.03gとバイフタルア
ンヒドリド(BPDA)12.36gに代替して前記と
同一な方法で感光性ポリイミド前駆体(PAE−2)を
合成した。
−1)10gをN−メチル−2−ピロリドン(NMP)
40gと光酸発生剤として前記で合成したDINS−1
8gとを混合して溶解させ、0.2μmフィルターで
ろ過して感光性ポリイミド組成物を製造した。
ーに前記感光性組成物をスピン−コーティングし、ホッ
トプレート(hot plate)を用いて80℃で6分間、1
00℃で2分間加熱して感光性ポリイミド前駆体のフィ
ルムを15μm厚さでシリコンウエファーにコーティン
グした。フォトマスクにコーティングされたシリコンウ
エファーを真空密着させて高圧水銀ランプで365nm
の紫外線を1000mJ/cm2照射した。露光後再び
ホットプレートを用いて100℃で3分間PEB(post
exposure baking)し、現像液として2.38wt%テ
トラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶
液で3分間現像し、蒸留水で洗浄して未露光部が鮮明に
残っているパタンを形成した。このパタン化されたシリ
コンウエファーを窒素気流下、ホットプレートで80℃
で10分、120℃で60分、350℃で60分熱処理
して最小線幅5μm、厚さ10μmのパタン化されたフ
ィルムを形成した。
体組成物をガラス板の上にスピン−コーティングし、シ
リコンウエファーを窒素気流下、ホットプレートで80
℃で10分、120℃で60分、350℃で60分熱処
理して厚さ10μmのポリイミドフィルムを形成し、オ
ートクレーブで1時間、125℃、2.3atmの条件
でPCT(pressure cooking treatment)してフィルム
をガラス板から剥離し、幅1cmのフィルムで引張試験
機で引張特性を測定した。測定結果引張強度は100M
Pa、モジュラス(modulus)は2.6GPa、伸率は
6%を表した。
−2)10gをN−メチル−2−ピロリドン(NMP)
40gと光酸発生剤として前記で合成したDINS−2
8gとを混合して溶解させ、0.2μmフィルターで
ろ過して感光性ポリイミド組成物を製造した。
な方法で評価を実施して最小線幅6μm、厚さ10μm
のパタン化されたフィルムを形成した。
性評価と同一な方法で評価を実施して測定した結果、引
張強度は130MPa、モジュラスは3.0GPa、伸
率は10%を表した。
評価するため、前記感光性ポリイミド前駆体(PAE−
1)にそれぞれ10及び20wt%に組成し、1000
mJづつ露光して各組成物の透過特性と溶解特性を評価
し、その結果を下記表1に表した。光酸発生剤添加前の
PAE−1の透過度は62%であった。
られた光酸発生剤は紫外線領域で吸収度が低く酸発生効
率が高いため、感光性ポリイミド前駆体組成物に10質
量部以上多量添加しても全体組成物の透過度低下が大き
くなく、結果的に10μm以上の高いフィルム厚さでも
高解像度のパタン形成を安定的に形成することが可能で
ある。また、全体組成物をフィルム化して熱処理した
時、熱的、電気的、機械的特性が優れて高解像度のパタ
ン形成を必要とする半導体、回路基板などの保護膜、絶
縁膜として適合する材料である。
の分野の通常の知識を有する者により容易に実施でき、
かかる変形や変更は全て本発明の領域に含まれる。
ーティングフィルムとして適用された半導体素子の概略
的な断面図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 感光性基礎樹脂;及び下記化学式(1)
で表された光酸発生剤; 【化1】 (前記式において、R1及びR2はH、OHまたは炭素数
5以下の有機基で同一または異なり、nは1〜3の整数
であり、Ar1はナフタリンである)を含むことを特徴と
する感光性樹脂組成物。 - 【請求項2】 前記感光性基礎樹脂は下記化学式(2)で
表されるポリイミド前駆体であることを特徴とする請求
項1記載の感光性樹脂組成物: 【化2】 前記式において、Xは4価の芳香族または脂肪族有機基
であり、Yは2価の芳香族または脂肪族有機基であり、
R3及びR4はそれぞれ独立に水素原子または酸により脱
離可能な1価の脂肪族有機基である。 - 【請求項3】 前記4価の芳香族有機基は次に表示され
た化学式から選択されることを特徴とする請求項2記載
の感光性樹脂組成物。 【化3】 - 【請求項4】 前記4価の芳香族有機基は下記化学式
(3)の一般的構造を有するテトラカルボキシジアンヒド
リド(tetra carboxylic dianhydride)類により誘導さ
れることを特徴とする請求項2記載の感光性樹脂組成
物。 【化4】 - 【請求項5】 前記化学式(3)の一般的構造を有するテ
トラカルボキシジアンヒドリドは、ピロメリトジアンヒ
ドリド(pyromellitic dianhydride)、3,3,4,4
−バイフェニルテトラカルボキシジアンヒドリド(3,3,
4,4-biphenyltetracarboxylic dianhydride)、4,4
−オキシジフタルジアンヒドリド(4,4-oxydiphthalic
dianhydride)、3,3′,4,4′−ベンゾフェノン
テトラカルボキシジアンヒドリド(3,3′,4,4′-benzop
henone tetracarboxylic dianhydride)、2,2−ビス
(3,4−ベンゼンジカルボキシアンヒドロド)パフル
オロプロパン(2,2-bis(3,4-benzenedicarboxylic anhy
dride)perfluoropropane)及び4,4−スルホニルジフ
タルジアンヒドリド(4,4-sulfonyldiphthalic dianhyd
ride)よりなる群から選択される少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項4記載の感光性樹脂組成物。 - 【請求項6】 前記Yは下記化学式(4)で表された構
造のジアミン類により誘導されることを特徴とする請求
項2記載の感光性樹脂組成物。 H2N−Y−NH2 (4) - 【請求項7】 前記ジアミン類は、m−フェニレンジア
ミン(m-phenylenediamine)、p−フェニレンジアミン
(p-phenylenediamine)、4,4′−ジアミノジフェニ
ルメタン(4,4′-diaminodiphenylmethane)、4,4′
−ジアミノジフェニルエーテル(4,4′-diaminodipheny
lether)、2,2′−ビス(4−アミノフェニル)プロ
パン(2,2′-bis(4-aminophenyl)propane)、4,4′
−ジアミノジフェニルスルホン(4,4′-diaminodipheny
lsulfone)、3,3′,4,4′−ジアミノジフェニル
スルホン(3,3′,4,4′-diaminodiphenylsulfone)、
4,4′−ジアミノジフェニルスルフィド(4,4′-diam
inodiphenylsulfide)、1,4−ビス(3−アミノフェ
ノキシ)ベンゼン(1,4-bis(3-aminophenoxy)benzen
e)、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン
(1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene)、1,4−ビス
(p−アミノフェニルスルホニル)ベンゼン(1,4-bis
(p-aminophenylsulfonyl)benzene)、1,4−ビス(m
−アミノフェニルスルホニル)ベンゼン(1,4-bis(m-am
inophenylsulfonyl)benzene)、2,2−ビス[4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(2,2-bi
s[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane)、ビス[4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン(bis[4-(4
-aminophenoxy)phenyl]methane)、ビス[3,5−ジメ
チル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン
(bis[3,5-dimethyl-4-(4-aminophenoxy)phenyl]methan
e)、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]
スルホン(bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]sulfone)及
び2,2′−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェ
ニル]パフルオロプロパン(2,2′-bis[4-(4-aminophen
oxy)phenyl]perfluoropropane)よりなる群から選択さ
れる少なくとも一つであることを特徴とする請求項6記
載の感光性樹脂組成物。 - 【請求項8】 前記感光性基礎樹脂と前記光酸発生剤は
極性溶媒に溶解させてフォトレジスト組成物に製造さ
れ、前記光酸発生剤は前記基礎樹脂固形分含量基準で5
〜40質量%であることを特徴とする請求項1記載の感
光性樹脂組成物。 - 【請求項9】 前記極性溶媒は、N−メチル−2−ピロ
リドン(N-methyl-2-pyrrolidone)、N,N′−ジメチ
ルアセトアミド(N,N′-dimethylacetamide)、ジメチ
ルホルムアミド(dimethylformamide)、ジメチルスル
ホキシド(dimethylsulfoxide)、アセトニトリル(ace
tonitrile)、ジグライム(diglyme)、γ−ブチロラ
クトン(γ-butyrolactone)、フェノール(phenol)、
トルエン(toluene)及びシクロヘキサノン(cyclohexa
none)よりなる群から選択される少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項8記載の感光性樹脂組成物。 - 【請求項10】 感光性基礎樹脂とともに用いられて感
光性樹脂組成物を製造するため用いられる下記化学式
(1)で表されることを特徴とする光酸発生剤: 【化5】 前記式において、R1及びR2はH、OHまたは炭素数5
以下の有機基で同一または異なり、nは1〜3の整数で
あり、Ar1はナフタリンである。 - 【請求項11】 前記化学式(1)構造の光酸発生剤の
陰イオン部である(HO)n−Ar1−SO3 -が下記構造
式から選択されることを特徴とする請求項10記載の光
酸発生剤。 【化6】 - 【請求項12】 前記化学式(1)構造の光酸発生剤の
陽イオン部が下記構造式から選択されることを特徴とす
る請求項10記載の光酸発生剤。 【化7】 - 【請求項13】 請求項10ないし請求項12のいずれ
一項の光酸発生剤が適用された半導体微細回路加工用フ
ォトレジスト、半導体パシベーションレーヤー(passiv
ation layer)またはバファコートレーヤー(buffer co
at layer)として用いられる感光性ポリイミド、感光性
ポリベンゾキサゾール(polybenzoxazole)、またはビ
ルドアップ(Build-Up) PCB(Printed Circuit Boa
rd)用フォトレジスト組成物。
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