JP2003015290A - Photosensitive resin composition and positive type pattern forming method - Google Patents

Photosensitive resin composition and positive type pattern forming method

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JP2003015290A
JP2003015290A JP2001195991A JP2001195991A JP2003015290A JP 2003015290 A JP2003015290 A JP 2003015290A JP 2001195991 A JP2001195991 A JP 2001195991A JP 2001195991 A JP2001195991 A JP 2001195991A JP 2003015290 A JP2003015290 A JP 2003015290A
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coating film
pattern
resin composition
positive
photosensitive resin
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Yuichi Noguchi
有一 野口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photosensitive resin composition developable with an aqueous alkali solution and having positive type pattern forming ability and to provide a new positive type pattern forming method. SOLUTION: The positive type photosensitive resin composition comprises (A) a photosensitive polymer of formula (1) (where R<1> is a tetravalent aromatic group; R<2> is a divalent aromatic group; and (k), (m) and (n) are each an integer of >=1), (B) a bior higher functional vinyl ether compound, (C) a photo-acid generator which changes into an acidic compound under active light such as UV and (D) a solvent. The positive type pattern forming method uses the composition.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ水溶液で
パターン形成が可能で、かつポジ型の感光性を有するポ
リイミド系耐熱性樹脂組成物と、その感光性樹脂組成物
を用いてなる耐熱性パターン形成方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polyimide-type heat-resistant resin composition capable of forming a pattern with an alkaline aqueous solution and having positive-type photosensitivity, and a heat-resistant pattern using the photosensitive resin composition. The present invention relates to a forming method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、感光性を有する耐熱性重合体組成
物としてポリイミドの前駆体であるポリアミド酸に対し
て、アクリルもしくはメタクリル基を有する三級アミン
化合物をイオン結合にて導入したタイプ(特開昭54−
145794)やアクリルもしくはメタクリル基を有す
る化合物をエステル結合にて導入したタイプ(特開昭4
9−115541)などがあった。これらは、いずれも
ネガ型のパターン形成能を有しており、半導体を中心と
した電子材料用途の保護膜として利用されている。しか
し、上記感光性樹脂は、パターン形成時に極性の高い有
機溶剤を用いなければならず、、産業廃棄物、環境問題
の点で好ましくなく、さらにこれらの樹脂は、上記有機
溶剤に対する膨潤性が高いため、微細なパターンを形成
することが不可能であった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a heat-resistant polymer composition having photosensitivity, a type in which a tertiary amine compound having an acryl or methacryl group is introduced by ionic bond to polyamic acid which is a precursor of polyimide ( Kaisho 54-
145794) or a compound having an acryl or methacryl group introduced through an ester bond (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 4).
9-115541). All of them have a negative pattern forming ability and are used as a protective film for electronic materials such as semiconductors. However, the photosensitive resin must use an organic solvent having a high polarity at the time of pattern formation, and is not preferable in terms of industrial waste and environmental problems. Furthermore, these resins have a high swelling property with respect to the organic solvent. Therefore, it is impossible to form a fine pattern.

【0003】これらの問題に対してポリイミド樹脂と同
等の耐熱性を有するポリベンゾオキサゾールに感光剤と
してジアゾナフトキノン化合物を添加したポジ型感光性
樹脂が提案されている(特開昭56−27140)。こ
のポジ型感光性樹脂は、アルカリ水溶液にてパターン形
成が可能であるため有機溶剤を使用しないで済むという
メリットを有しており、さらにこの樹脂は、アルカリ水
溶液に対する膨潤性が低いため、比較的に微細なパター
ンか得られる。しかし、このポジ型感光性樹脂は、露光
部と未露光部の溶解度差が低いため、大型ウェハにおけ
るパターンでは、パターンの寸法制御が悪いという欠点
をもっていた。
To address these problems, a positive type photosensitive resin has been proposed in which a diazonaphthoquinone compound is added as a photosensitizer to polybenzoxazole having heat resistance equivalent to that of a polyimide resin (JP-A-56-27140). This positive-type photosensitive resin has the advantage that it is possible to form a pattern in an alkaline aqueous solution and therefore does not require the use of an organic solvent. Furthermore, since this resin has a low swelling property in an alkaline aqueous solution, it is relatively A fine pattern can be obtained. However, this positive-type photosensitive resin has a drawback that the dimensional control of the pattern is poor in the pattern on a large wafer because the difference in solubility between the exposed portion and the unexposed portion is low.

【0004】しかしながら、近年の半導体技術の急速な
発展に伴い、その関連材料、とりわけパターン形成材料
に対する要求特性は厳しいものとなっている。半導体保
護膜用途の材料としては、すでに一般的となっているポ
リイミド樹脂と同等の膜特性を有していながら、更には
レジスト材料並の解像度が要求されており、その意味で
は高解像度が可能なポジ型の感光性樹脂組成物の開発が
強く待たれている。
However, with the rapid development of semiconductor technology in recent years, the required characteristics of the related materials, especially the pattern forming material, have become severe. As a material for semiconductor protective film, while it has film characteristics equivalent to those of polyimide resin that is already popular, it is required to have a resolution comparable to that of resist materials, and in that sense, high resolution is possible. The development of positive-type photosensitive resin compositions is strongly awaited.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
した従来の欠点を解消し、アルカリ水溶液にてパターン
形成が可能で、かつポジ型の感光性を有する耐熱性樹脂
組成物と、その感光性樹脂組成物を用いてなる耐熱性パ
ターン形成方法を提供するものである。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional drawbacks, to enable pattern formation with an alkaline aqueous solution, and to provide a heat-resistant resin composition having positive photosensitivity, and The present invention provides a method for forming a heat resistant pattern using a photosensitive resin composition.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を進めた結果、後述する組成の
新規なポジ型感光性樹脂組成物と、そのポジ型パターン
形成方法を採用することによって、上記目的を達成でき
ることを見いだし、本発明を完成したものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION As a result of earnest studies to achieve the above object, the present inventor has found a novel positive photosensitive resin composition having a composition described below and a method for forming a positive pattern thereof. The present invention has been completed by finding that the above object can be achieved by adopting the method.

【0007】即ち、本発明は、(A)次の一般式で示さ
れる感光性重合体、
That is, the present invention provides (A) a photosensitive polymer represented by the following general formula:

【化2】 (但し、式中、R1 は、4価の芳香族基、R2 は、2価
の芳香族基であり、k、m、nは1以上の整数をそれぞ
れ表す)(B)二官能以上のビニルエーテル化合物、
(C)紫外線等活性光線によって酸性化合物に変化する
光酸発生剤および(D)溶剤からなることを特徴とする
ポジ型感光性樹脂組成物である。また、この組成物を、
基板上にコーティングし、90〜130℃で乾燥させて
アルカリ水溶液に対する不溶化塗膜を形成する不溶化塗
膜形成工程と、得られた不溶化塗膜に対しポジ型マスク
パターンを透して活性紫外線を露光した後、90〜13
0℃で加熱して不溶化塗膜の露光部分のみを分解する露
光塗膜分解工程と、アルカリ水溶液を使用して露光塗膜
の露光分解部分のみを溶解してポジ型パターンに現像す
るポジ型パターン現像工程と、現像したポジ型パターン
を熱処理してポリイミドのポジ型パターンを形成するイ
ミド化熱処理工程とを含むことを特徴とするポジ型パタ
ーン形成方法である。
[Chemical 2] (However, in the formula, R 1 is a tetravalent aromatic group, R 2 is a divalent aromatic group, and k, m, and n each represent an integer of 1 or more.) (B) Bifunctional or more Vinyl ether compound,
A positive-type photosensitive resin composition comprising (C) a photo-acid generator capable of being converted into an acidic compound by actinic rays such as ultraviolet rays and (D) a solvent. In addition, this composition,
An insolubilized coating film forming step of coating on a substrate and drying at 90 to 130 ° C. to form an insolubilized coating film against an alkaline aqueous solution, and the obtained insolubilized coating film is exposed to active ultraviolet rays through a positive mask pattern. After that, 90 ~ 13
An exposure coating film decomposition step of heating only at 0 ° C. to decompose only the exposed portion of the insolubilized coating film, and a positive pattern for dissolving only the exposed decomposition portion of the exposed coating film using an alkaline aqueous solution to develop a positive pattern The positive type pattern forming method is characterized by including a developing step and an imidization heat treatment step of heat-treating the developed positive type pattern to form a polyimide positive type pattern.

【0008】以下、本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0009】本発明に用いる(A)感光性重合体組成物
の合成方法は、次の手順で行われる。
The method for synthesizing the photosensitive polymer composition (A) used in the present invention is carried out by the following procedure.

【0010】(1)前記化2の一般式中に示されるR1
骨格をもつ酸二無水物とフェノール化合物とのエステル
化反応工程、(2)脱水縮合剤添加のもとで、(1)の
エステル化反応物と、前記化2の一般式中のR2 骨格を
もつジアミン化合物との重縮合反応工程、(3)重縮合
反応した組成物の精製工程および(4)感光剤を含む樹
脂溶剤の調製工程。
(1) R 1 shown in the general formula of the above chemical formula 2
Esterification reaction step of acid dianhydride having a skeleton and a phenol compound, (2) under the addition of a dehydration condensation agent, the esterification reaction product of (1) and R 2 skeleton in the general formula of the above Chemical formula 2 A polycondensation reaction step with a diamine compound having (1), (3) a purification step of a composition subjected to a polycondensation reaction, and (4) a preparation step of a resin solvent containing a photosensitizer.

【0011】まず、上記合成方法を、(1)〜(4)の
工程順に説明する。
First, the above synthesis method will be described in the order of steps (1) to (4).

【0012】(1)化2の式中のR1 骨格をもつ酸二無
水物とフェノール化合物とのエステル化反応工程 本発明に用いるR1 骨格となる酸成分としては、例え
ば、ピロメリット酸、3,3′,4,4′−ビフェニル
テトラカルボン酸、2,3,3′,4′−ビフェニルテ
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、4,4′−オキシジフタル酸、3,
3′,4,4′−ジフェニルスルホンテトラカルボン
酸、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、2,3,6,7−ナフタレンテ
トラカルボン酸、1,2,5,6−ナフタレンテトラカ
ルボン酸、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン
酸、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸、
1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、1,2,
4,5−シクロペンタンテトラカルボン酸、1,2,
4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸、3,3′,
4,4′−ビシクロヘキシルテトラカルボン酸、2,
3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸、3,4−
ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレ
ン−1−コハク酸等とその無水物が挙げられ、これらは
単独又は混合して使用することができる。
(1) Step of esterification reaction of acid dianhydride having R 1 skeleton in the formula (2) with phenolic compound The acid component to be the R 1 skeleton used in the present invention is, for example, pyromellitic acid, 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, 2,3,3', 4'-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, 4,4'- Oxydiphthalic acid, 3,
3 ', 4,4'-diphenylsulfone tetracarboxylic acid, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, 2,3,6,7-naphthalene tetracarboxylic acid, 1,2,5 , 6-naphthalene tetracarboxylic acid, 1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic acid, 1,2,3,4-cyclobutane tetracarboxylic acid,
1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, 1,2,
4,5-cyclopentane tetracarboxylic acid, 1,2,
4,5-cyclohexanetetracarboxylic acid, 3,3 ',
4,4'-bicyclohexyl tetracarboxylic acid, 2,
3,5-tricarboxycyclopentyl acetic acid, 3,4-
Examples thereof include dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-1-succinic acid and the anhydrides thereof, and these can be used alone or in combination.

【0013】さらに、上記R1 骨格となる酸成分にエス
テル結合で導入するフェノール化合物としては、例え
ば、
Further, examples of the phenol compound introduced into the above-mentioned R 1 skeleton acid component by an ester bond include:

【化3】 等が挙げられる。[Chemical 3] Etc.

【0014】上記R1 骨格となる酸成分と上記フェノー
ル化合物とのエステル化反応は、例えばR1 骨格をもつ
酸二水物とフェノール骨格をもつアルコールで、反応溶
媒としてはポリイミド前駆体合成に良好な非プロトン性
極性溶媒、例えばN−メチル−2−ピロリドン等を用
い、反応を円滑に行うための塩基性触媒、例えばトリエ
チルアミン、ピリジン、トリエタノールアミン等の存在
下、常温で行うのが好ましい。この塩基性触媒は上記酸
成分に対して1.5〜3.0倍モル、好ましくは2.0
〜2.5倍モルの範囲で使用することができる。
The esterification reaction between the above-mentioned R 1 skeleton acid component and the above-mentioned phenol compound is carried out, for example, with an acid dihydrate having an R 1 skeleton and an alcohol having a phenol skeleton. It is preferable to carry out the reaction at room temperature in the presence of a basic aprotic polar solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone or the like and a basic catalyst such as triethylamine, pyridine or triethanolamine to facilitate the reaction. This basic catalyst is used in an amount of 1.5 to 3.0 times, preferably 2.0 times that of the acid component.
It can be used in the range of up to 2.5 times mol.

【0015】また、前記化2式中におけるm、nについ
ては、任意の比率で組み合わせることができるが、m/
nが0.1〜1.0の範囲で使用するのが望ましい。m
/nが0.1未満であるとポリマーのアルカリ水溶液溶
解数が低下し、その結果、紫外線に対する感度が低下す
る。また、m/nが1.0を超えると組成物の貯蔵安定
性が悪化し好ましくない。
Further, m and n in the above formula (2) can be combined in any ratio, but m / n
It is desirable to use n in the range of 0.1 to 1.0. m
When / n is less than 0.1, the number of polymers dissolved in an alkaline aqueous solution decreases, and as a result, the sensitivity to ultraviolet rays decreases. Further, when m / n exceeds 1.0, the storage stability of the composition is deteriorated, which is not preferable.

【0016】(2)上記エステル化反応物と化2式中の
2 骨格となるジアミン化合物との重縮合反応 本発明に用いる(A)重合体組成物のR2 骨格となるジ
アミン成分としては、例えば、m−フェニレンジアミ
ン、p−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエ
ン、2,5−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトル
エン、3,5−ジアミノトルエン、1−メトキシ−2,
4−ジアミノベンゼン、1,4−ジアミノ−2−メトキ
シ−5−メチルベンゼン、1,3−ジアミノ−4,6−
ジメチルベンゼン、3,5−ジアミノ安息香酸、2,5
−ジアミノ安息香酸、1,2−ジアミノナフタレン、
1,4−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタ
レン、1,6−ジアミノナフタレン、1,7−ジアミノ
ナフタレン、1,8−ジアミノナフタレン、2,3−ジ
アミノナフタレン、2,6−ジアミノナフタレン、1,
4−ジアミノ−2−メチルナフタレン、1,5−ジアミ
ノ−2−メチルナフタレン、1,3−ジアミノ−2−フ
ェニルナフタレン、2,2−ビス(4−アミノフェニ
ル)プロパン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)エ
タン、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、3,3′
−ジメチル−4,4′−ジアミノジフェニルメタン、
3,3′,5,5′−テトラメチル−4,4′−ジアミ
ノジフェニルメタン、3,3′−ジメチル−5,5′−
ジエチル−4,4′−ジアミノジフェニルメタン、3,
3′,5,5′−テトラエチル−4,4′−ジアミノジ
フェニルメタン、4,4′−メチレンビス(シクロヘキ
シルアミン)、4,4′−メチレンビス(3,3−ジメ
チル−シクロヘキシルアミン)、2,4′−ジアミノジ
フェニルスルフィド、4,4′−ジアミノジフェニルス
ルフィド、3,3′−ジアミノジフェニルスルフォン、
4,4′−ジアミノジフェニルスルフォン、4,4′−
ジアミノベンズアニリド、3,3′−ジアミノジフェニ
ルエーテル、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル、
4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(4−ア
ミノフェニル)ジエチルシラン、ビス(4−アミノフェ
ニル)ジフェニルシラン、ビス(4−アミノフェニル)
−N−メチルアミン、ビス(4−アミノフェニル)−N
−フェニルアミン、3,3′−ジアミノベンゾフェノ
ン、4,4′−ジアミノベンゾフェノン、2,6−ジア
ミノピリジン、3,5−ジアミノピリジン、4,4′−
ジアミノビフェニル、3,3′−ジアミノビフェニル、
3,3′−ジメチル−4,4′−ジアミノビフェニル、
3,3′−ジメトキシ−4,4′−ジアミノビフェニ
ル、3,3′−ジヒドロキシ−4,4′−ジアミノビフ
ェニル、o−トルイジンスルフォン、4,4′−ビス
(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、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]エーテ
ル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ス
ルフォン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニ
ル]スルフォン、1,4−ビス(4−アミノフェノキ
シ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)
ベンゼン、9,10−ビス(4−アミノフェニル)アン
トラセン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオ
レン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフル
オロプロパン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)ヘ
キサフルオロプロパン、1,1−ビス(4−アミノフェ
ニル)−1−フェニル−2,2,2−トリフルオロエタ
ン、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、2,2−ビス(3−アミ
ノ−4−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、
2,2−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等が挙げられ、これらは単
独又は2種以上混合して使用することができる。また、
これらの化合物は、上記エステル化合物に対して等モル
で使用するのが好ましいが、使用目的や最終粘度、分子
量に合わせて0.5〜1.5倍モルの範囲で使用するこ
とができる。
[0016] (2) as the diamine component comprising a R 2 backbone of the polycondensation reaction used in the present invention (A) polymer composition of the esterified diamine compound comprising a R 2 backbone reactants and of 2 where the , For example, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, 3,5-diaminotoluene, 1-methoxy-2,
4-diaminobenzene, 1,4-diamino-2-methoxy-5-methylbenzene, 1,3-diamino-4,6-
Dimethylbenzene, 3,5-diaminobenzoic acid, 2,5
-Diaminobenzoic acid, 1,2-diaminonaphthalene,
1,4-diaminonaphthalene, 1,5-diaminonaphthalene, 1,6-diaminonaphthalene, 1,7-diaminonaphthalene, 1,8-diaminonaphthalene, 2,3-diaminonaphthalene, 2,6-diaminonaphthalene, 1 ,
4-diamino-2-methylnaphthalene, 1,5-diamino-2-methylnaphthalene, 1,3-diamino-2-phenylnaphthalene, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 1,1-bis ( 4-aminophenyl) ethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3 '
-Dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane,
3,3 ', 5,5'-tetramethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-dimethyl-5,5'-
Diethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,
3 ', 5,5'-tetraethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-methylenebis (cyclohexylamine), 4,4'-methylenebis (3,3-dimethyl-cyclohexylamine), 2,4' -Diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone,
4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-
Diaminobenzanilide, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether,
4,4'-diaminodiphenyl ether, bis (4-aminophenyl) diethylsilane, bis (4-aminophenyl) diphenylsilane, bis (4-aminophenyl)
-N-methylamine, bis (4-aminophenyl) -N
-Phenylamine, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, 2,6-diaminopyridine, 3,5-diaminopyridine, 4,4'-
Diaminobiphenyl, 3,3'-diaminobiphenyl,
3,3'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl,
3,3'-dimethoxy-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dihydroxy-4,4'-diaminobiphenyl, o-toluidine sulfone, 4,4'-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, 2 , 2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane,
Bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 1,4-bis (4- Aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy)
Benzene, 9,10-bis (4-aminophenyl) anthracene, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3 -Aminophenyl) hexafluoropropane, 1,1-bis (4-aminophenyl) -1-phenyl-2,2,2-trifluoroethane, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexa Fluoropropane, 2,2-bis (3-amino-4-methylphenyl) hexafluoropropane,
2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more. Also,
These compounds are preferably used in an equimolar amount with respect to the above ester compound, but can be used in a range of 0.5 to 1.5 times the molar amount depending on the purpose of use, final viscosity and molecular weight.

【0017】次に本発明において、前記式化2の中、n
で示させる構造を有する、エステル化合物とジアミン成
分の脱水縮合剤について説明する。
Next, in the present invention, n in the above formula 2
The dehydration condensing agent of the ester compound and the diamine component, which has the structure shown in, will be described.

【0018】上記エステル化合物とジアミン成分とを重
縮合法によって反応させる場合、通常は、酸クロライド
を用いて行われるが、半導体デバイスを含む電気、電子
分野においては、遊離したクロルイオンが製品信頼性不
良の原因となるため、酸クロライド法による重合を行う
場合には、重縮合後に純水にて十分洗浄する必要があ
る。また、脱水縮合剤として用いられるDCC(ジシク
ロヘキシルカルボジイミド)等のカルボジイミド誘導体
は、副反応の併発、ポリイミド前駆体のゲル化、
毒性等の問題があり、さらには副生成物として発生する
ウレアの完全な除去が困難である。そのため、反応系を
冷却したり、脱水縮合剤を数回に分けて添加したり、酸
成分とジアミン成分のモルバランスを崩すなどして使用
されている。また、他の方法として近年、本発明者らが
特許申請をしている脱水縮合剤としてジフェニル(2,
3−ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベンゾオキサゾー
ル)ホスホナートおよびその誘導体、ジフェニル(2,
3−ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベンゾチアゾール)
ホスホナートおよびその誘導体による重縮合法が挙げら
れ、この方法では、穏和な条件で安定した製造が可能で
あるため、高い解像度をもち、かつ高膜特性を有するポ
リイミド前駆体を得ることができる。これらは単独又は
2種以上混合して使用することができる。これらの添加
量は、上記エステル化合物に対して1〜3倍モルの範囲
で、好ましくは2〜2.5倍モルの範囲で使用すること
ができる。
When the above-mentioned ester compound and diamine component are reacted by a polycondensation method, usually an acid chloride is used, but in the electric and electronic fields including semiconductor devices, the released chlorine ion is product reliability. In the case of carrying out the polymerization by the acid chloride method, it is necessary to sufficiently wash with pure water after polycondensation because it causes a defect. In addition, carbodiimide derivatives such as DCC (dicyclohexylcarbodiimide) used as a dehydration condensing agent are accompanied by side reactions, gelation of a polyimide precursor,
There are problems such as toxicity, and it is difficult to completely remove urea generated as a by-product. Therefore, it is used by cooling the reaction system, adding the dehydration condensing agent in several times, breaking the molar balance of the acid component and the diamine component, and the like. As another method, diphenyl (2,2) has been recently used as a dehydration condensing agent for which the present inventors have applied for a patent.
3-dihydro-2-thioxo-3-benzoxazole) phosphonate and its derivatives, diphenyl (2,
3-dihydro-2-thioxo-3-benzothiazole)
A polycondensation method using phosphonate and a derivative thereof can be mentioned. In this method, stable production can be performed under mild conditions, so that a polyimide precursor having high resolution and high film characteristics can be obtained. These may be used alone or in combination of two or more. These can be used in an amount of 1 to 3 times, preferably 2 to 2.5 times the molar amount of the above ester compound.

【0019】また、前記式化2の中、mで示させる構造
を有する重縮合反応は、前述したエステル化合物とジア
ミン成分の脱水縮合反応が終了後に、(1)工程で示さ
れる酸成分の二無水物を上記ジアミン化合物に混合する
ことで反応させることができる。
In the polycondensation reaction having a structure represented by m in the above formula 2, the polycondensation reaction of the acid component shown in step (1) is carried out after the dehydration condensation reaction of the ester compound and the diamine component described above is completed. It is possible to react by mixing an anhydride with the above diamine compound.

【0020】本発明に用いる樹脂組成物の重合溶剤とし
ては、例えば、N−メチルピロリドン、N,N′−ジメ
チルアセトアミド、N,N′−ジメチルホルムアミド等
の非プロトン性極性溶剤や、シクロヘキサノン、シクロ
ペンタノン等が用いられ、これらは単独又は2種以上混
合して使用することができる。
Examples of the polymerization solvent for the resin composition used in the present invention include aprotic polar solvents such as N-methylpyrrolidone, N, N'-dimethylacetamide and N, N'-dimethylformamide, cyclohexanone and cyclohexanone. Pentanone and the like are used, and these can be used alone or in combination of two or more.

【0021】(3)重縮合反応した組成物の精製 得られたスラリー状物をメタノール、エタノール、イソ
プロピルアルコール、水等の貧溶剤中で攪拌、洗浄した
後、析出した物を減圧乾燥して化2で示される樹脂骨格
をもつ化合物が得られる。
(3) Purification of composition subjected to polycondensation reaction The obtained slurry is stirred and washed in a poor solvent such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol and water, and the deposited product is dried under reduced pressure to form a solid. A compound having a resin skeleton represented by 2 is obtained.

【0022】(4)感光剤を含む樹脂溶剤の調製 前述によって製造された重合体組成物は、この組成物の
精製後にN−メチル−2−ピロリドン、ジメチルアセト
アミド、ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、
γ−バレロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタ
ノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の極性溶剤に
溶解させ、ワニス状で使用される。
(4) Preparation of Resin Solvent Containing Photosensitizer The polymer composition produced as described above has N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylacetamide, dimethylformamide, γ-butyrolactone,
It is dissolved in a polar solvent such as γ-valerolactone, cyclohexanone, cyclopentanone, tetrahydrofuran, dioxane and used in the form of varnish.

【0023】本発明に用いる(B)二官能以上のビニル
エーテル化合物は、前記化2で示される重合体組成物と
アセタール結合を介して架橋反応を起こさせるための化
合物である。そのため、二官能以上のビニルエーテル基
を有していることが必要である。この二官能以上のビニ
ルエーテル化合物としては、例えば、
The (B) bifunctional or higher functional vinyl ether compound used in the present invention is a compound for causing a cross-linking reaction with the polymer composition represented by the chemical formula 2 through an acetal bond. Therefore, it is necessary to have a bifunctional or higher functional vinyl ether group. Examples of the bifunctional or higher vinyl ether compound include:

【化4】 [Chemical 4]

【化5】 が挙げられ、これらは単独又は2種以上混合して使用す
ることができる。その添加量は、重合体樹脂組成物10
0重量部に対して1〜30重量部が好ましい。添加量が
1重量部未満であるとその効果がなく、また30重量部
を超えると得られる塗膜の特性が低下する。
[Chemical 5] These may be used alone or in admixture of two or more. The amount of addition is the polymer resin composition 10
1 to 30 parts by weight is preferable with respect to 0 parts by weight. If the addition amount is less than 1 part by weight, the effect is not obtained, and if it exceeds 30 parts by weight, the properties of the obtained coating film deteriorate.

【0024】本発明に用いる(C)光酸発生剤は、紫外
線等活性光線によってルイス酸やカチオン種を生成する
物質で、近年では半導体集積回路の微細パターン形成用
レジスト(通称:化学増幅レジスト)によく用いられて
いる。この光酸発生剤としては、例えば下記化6〜化1
3に示される化合物が挙げられる。
The photoacid generator (C) used in the present invention is a substance which produces a Lewis acid or a cation species by an actinic ray such as ultraviolet rays, and in recent years, it is a resist for forming a fine pattern of a semiconductor integrated circuit (commonly called a chemically amplified resist). Is often used in. Examples of the photo-acid generator include the following chemical formulas 6 to 1.
The compound shown in 3 is mentioned.

【0025】[0025]

【化6】 [Chemical 6]

【化7】 [Chemical 7]

【化8】 [Chemical 8]

【化9】 [Chemical 9]

【化10】 [Chemical 10]

【化11】 [Chemical 11]

【化12】 [Chemical 12]

【化13】 これらの化合物は、本発明においてより好ましいもので
あるが、活性紫外線の照射によって分解し、効率よく酸
を発生するものであれば上記構造に限定されるものでは
ない。これらは単独又は混合して使用することができ、
その添加量は、感光性樹脂組成物100重量部に対して
0.1〜20重量部が好ましい。0.1重量部未満では
紫外線に対する感度が低く、20重量部を超えると得ら
れる塗膜の特性が低下するのでこの範囲がよい。また、
光酸発生剤として効率よくルイス酸もしくはカチオン種
を生成するものであれば、上記化合物に限定されるもの
ではない。さらに、上記光酸発生剤を使用する場合は、
用いる露光光源の光波長に合わせて選択するのが好まし
い。
[Chemical 13] These compounds are more preferable in the present invention, but are not limited to the above structure as long as they are decomposed by irradiation with active ultraviolet rays and efficiently generate an acid. These can be used alone or in combination,
The addition amount is preferably 0.1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the photosensitive resin composition. If it is less than 0.1 parts by weight, the sensitivity to ultraviolet rays is low, and if it exceeds 20 parts by weight, the properties of the coating film obtained are deteriorated, so this range is preferable. Also,
The photoacid generator is not limited to the above compounds as long as it can efficiently generate a Lewis acid or a cationic species. Furthermore, when using the photoacid generator,
It is preferably selected according to the light wavelength of the exposure light source used.

【0026】また、本発明によって得られる樹脂組成物
は、溶剤に溶解した性状で使用されるが、使用する
(D)溶剤としては、例えば、N−メチルピロリドン、
N,N′−ジメチルアセトアミド、N,N′−ジメチル
ホルムアミド等の非プロトン性極性溶剤や、シクロヘキ
サノン、シクロペンタノン、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アセテー
ト、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等が挙げら
れ、これらは単独又は2種以上混合して使用することが
できる。
The resin composition obtained according to the present invention is used in a state of being dissolved in a solvent. Examples of the solvent (D) to be used include N-methylpyrrolidone,
Aprotic polar solvents such as N, N'-dimethylacetamide, N, N'-dimethylformamide, cyclohexanone, cyclopentanone, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, Butyl lactate and the like can be mentioned, and these can be used alone or in admixture of two or more.

【0027】次に、本発明によって得られた感光性樹脂
組成物によるポジ型パターン形成方法について説明す
る。
Next, a method for forming a positive pattern using the photosensitive resin composition obtained according to the present invention will be described.

【0028】半導体デバイスへの適用を考えた場合、ま
ず、この樹脂組成物を対象とするウェーハ上にスピンコ
ーターを用いてコーティングし、次に90〜130℃で
塗膜を乾燥させる。得られた塗膜上にパターンが描画さ
れているマスクを透過させて365nm、436nmと
いった活性紫外線を照射する。次に、90〜130℃で
再度塗膜を加熱し、続けて塗膜をアルカリ水溶液、例え
ば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム、アンモニア等の無機アルカリ水溶液
やエチルアミン、n−プロピルアミン等の一級アミン、
ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン等の二級アミ
ン、トリエチルアミン、メチルジメチルアミン等の三級
アミン、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、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
等の四級アミンの水溶液を使用して活性光線照射部のみ
を溶解現像し、純水によってリンス洗浄する。現像方式
としては、スプレー、パドル、浸漬、超音波等の方式が
考えられる。これによって、対象とするウェーハ上には
所望するポジ型パターンを得ることができる。さらに、
この塗膜を例えば150℃で1時間、250℃で1時
間、350℃で1時間の熱処理をすることによってこの
樹脂組成物をイミド化し、膜特性に優れるポリイミド膜
を形成することができる。
Considering application to a semiconductor device, first, this resin composition is coated on a target wafer using a spin coater, and then the coating film is dried at 90 to 130 ° C. A mask having a pattern drawn on the obtained coating film is transmitted to irradiate active ultraviolet rays of 365 nm and 436 nm. Next, the coating film is heated again at 90 to 130 ° C., and subsequently the coating film is treated with an alkaline aqueous solution, for example, an inorganic alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate or ammonia, ethylamine or n-propyl. Primary amines such as amines,
Secondary amines such as diethylamine and di-n-propylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldimethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and the like. Only the portion irradiated with actinic light is dissolved and developed using an aqueous solution of a primary amine, and rinsed with pure water. As a developing method, a method such as spraying, paddle, dipping, and ultrasonic wave can be considered. As a result, a desired positive pattern can be obtained on the target wafer. further,
By heat-treating this coating film at 150 ° C. for 1 hour, at 250 ° C. for 1 hour, and at 350 ° C. for 1 hour, the resin composition can be imidized to form a polyimide film having excellent film characteristics.

【0029】即ち、本発明における最大の特徴は、本発
明者が鋭意研究を重ねた結果、以下に説明するポジ型パ
ターン形成メカニズムを発見したことにある。本樹脂組
成物は、上記ポジ型パターン形成方法において、基板上
にスピンコートした後の乾燥する不溶化塗膜乾燥工程
で、R1 、R2 骨格を有する化3のポリイミド前躯体の
カルボン酸部位がR3 骨格を有するビニルオキシ基含有
化合物と化学的に反応し、アルカリ水溶液に対して不溶
化する。次いでこの不溶化塗膜に紫外線等の活性光線を
照射することによって活性光線露光部の光酸発生感光剤
が分解し、酸が発生する。更に、次いで加熱する露光塗
膜分解工程で、発生した酸が上記ポリイミド前躯体とビ
ニルオキシ基含有化合物の化学結合を分解させ、再度R
1 、R2 骨格を有するポリイミド前躯体のポリマーに戻
り、カルボン酸を再生する。このポリマーのカルボン酸
は、アルカリ水溶液に対して高い溶解性をもっており、
この結果、紫外線等の活性光線を照射した部分のみがア
ルカリ水溶液に高い溶解性を示し、未照射部は不溶化し
ているため一切溶けない。この高いコントラストのため
に、本発明における感光性樹脂組成物は、高解像度で寸
法制御性の良いポジ型パターンを形成することが可能と
なった。
That is, the greatest feature of the present invention is that, as a result of intensive research conducted by the present inventor, a positive pattern formation mechanism described below was discovered. In the positive pattern forming method, the resin composition has a carboxylic acid moiety of the polyimide precursor of Chemical formula 3 having R 1 and R 2 skeletons in the insolubilizing coating film drying step of drying after spin coating on the substrate. It chemically reacts with a vinyloxy group-containing compound having an R 3 skeleton and becomes insoluble in an alkaline aqueous solution. Then, by irradiating the insolubilized coating film with an actinic ray such as an ultraviolet ray, the photoacid generating photosensitizer in the actinic ray exposed portion is decomposed to generate an acid. Further, in the subsequent exposure coating decomposition step of heating, the generated acid decomposes the chemical bond between the polyimide precursor and the vinyloxy group-containing compound, and R
Return to the polymer of the polyimide precursor having the 1 , R 2 skeleton to regenerate the carboxylic acid. The carboxylic acid of this polymer has a high solubility in an alkaline aqueous solution,
As a result, only a portion irradiated with an actinic ray such as an ultraviolet ray has a high solubility in an alkaline aqueous solution, and a non-irradiated portion is insolubilized and is not dissolved at all. Due to this high contrast, the photosensitive resin composition of the present invention can form a positive pattern having high resolution and good dimensional controllability.

【0030】更に、これまで提案されているジアゾナフ
トキノン化合物を含有する樹脂組成物では、活性光線へ
の低感度が課題とされてきた。主原因は、ジアゾナフト
キノン化合物に由来している。つまり、ジアゾナフトキ
ノン化合物は大量の添加によって活性光線の透過率を落
とすため、感度が低下する。本発明の感光性樹脂組成物
では、ジアゾナフトキノン化合物を使用しないでポジ型
パターンを形成するため、良好な活性光線透過率を有す
るばかりでなく、光酸発生感光剤より生成する酸を繰り
返し使用することができるため、低い活性光線量におい
ても十分なパターン形成能を発揮できる。この反応機構
は、増幅的に化学反応を起こすことが可能であるため、
本発明において高感度な感光性樹脂組成物を提供するこ
とが可能となった。
Further, in the resin compositions containing the diazonaphthoquinone compound proposed so far, low sensitivity to actinic rays has been a problem. The main cause is derived from the diazonaphthoquinone compound. In other words, the diazonaphthoquinone compound reduces the transmittance of actinic rays when added in a large amount, resulting in a decrease in sensitivity. In the photosensitive resin composition of the present invention, since a positive type pattern is formed without using a diazonaphthoquinone compound, not only has a good actinic ray transmittance, but also an acid generated from a photoacid generating photosensitizer is repeatedly used. Therefore, a sufficient pattern forming ability can be exhibited even with a low amount of actinic rays. Since this reaction mechanism is capable of causing a chemical reaction in an amplified manner,
In the present invention, it has become possible to provide a highly sensitive photosensitive resin composition.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づいて
具体的に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically described below based on Examples.

【0032】実施例1 まず、窒素導入管、攪拌翼を備えた反応フラスコに4−
ヒドロキシベンジルアルコールとトリエチルアミン各
1.0molを2.0LのN−メチル−2−ピロリドン
に加えて攪拌し溶解させる。続けて3,3′,4,4′
−ベゾフェノンテトラカルボン酸二無水物を0.5mo
l加え、3時間攪拌しエステル化反応させる。反応終了
後、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル1.0mo
l加えて攪拌溶解させ、溶解終了後に1.0molのジ
フェニル(2,3−ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベン
ゾオキサゾール)ホスホナートを加え3時間攪拌する。
さらに、この反応溶液に3,3′,4,4′−ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸二無水物を0.5mol加え攪
拌し3時間反応させる。得られたスラリー状の混合物を
大量のメタノール中に投入して洗浄し、析出した固形樹
脂を真空乾燥機によって12時間乾燥する。乾燥した固
形樹脂20gとトリエチレングリコールジビニルエーテ
ル10gと1,8−ナフタリミジルトリフレート2.0
gを80gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させ、
得られた感光性樹脂組成物を1μmのテフロン性フィル
ターで濾過してサンプル1を得た。
Example 1 First, a reaction flask equipped with a nitrogen introducing tube and a stirring blade was placed in a 4-
Hydroxybenzyl alcohol and triethylamine (1.0 mol each) are added to 2.0 L of N-methyl-2-pyrrolidone and stirred to dissolve. Continue 3,3 ', 4,4'
-Bezophenone tetracarboxylic acid dianhydride 0.5mo
1, and stirred for 3 hours to carry out an esterification reaction. After completion of the reaction, 4,4'-diaminodiphenyl ether 1.0mo
Then, 1.0 mol of diphenyl (2,3-dihydro-2-thioxo-3-benzoxazole) phosphonate is added and stirred for 3 hours.
Further, 0.5 mol of 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride is added to this reaction solution, and the mixture is stirred and reacted for 3 hours. The obtained slurry-like mixture is put into a large amount of methanol for washing, and the precipitated solid resin is dried by a vacuum dryer for 12 hours. 20 g of dried solid resin, 10 g of triethylene glycol divinyl ether, and 2.0 of 1,8-naphthalimidyl triflate.
g in 80 g of N-methyl-2-pyrrolidone,
The photosensitive resin composition thus obtained was filtered through a 1 μm Teflon filter to obtain Sample 1.

【0033】このサンプル1をスピンコーターを用いて
6インチシリコンウェーハ上にコートし、ベーク板上に
て120℃で4分間加熱乾燥することによって膜厚10
μmの塗膜を得た。この塗膜に対して365nmのみを
透過させるバンドパスフィルターを使用した紫外線露光
機によって10〜1000mj/cm2 のエネルギーで
テストパターンを照射し、続けて120℃で1分間加熱
した。次に2.38%のTMAH(テトラメチルアンモ
ニウムハイドライド)水溶液にて60秒間の静止パドル
現像を行った。
A 6-inch silicon wafer was coated with this sample 1 by using a spin coater, and dried on a bake plate at 120 ° C. for 4 minutes to obtain a film thickness of 10
A coating film of μm was obtained. This coating film was irradiated with a test pattern with an energy of 10 to 1000 mj / cm 2 by an ultraviolet exposure device using a bandpass filter that transmits only 365 nm, and subsequently heated at 120 ° C. for 1 minute. Next, static paddle development was performed for 60 seconds with a 2.38% TMAH (tetramethylammonium hydride) aqueous solution.

【0034】このとき、100mJ/cm2 以上で露光
した塗膜は、完全に塗膜が溶解しており、かつ、得られ
たレリーフパターンは3.0μmのラインアンドスペー
スパターンがシャープに形成されていることが確認でき
た。更にこのレリーフパターンを150℃で1時間、2
50℃で1時間、350℃で1時間の加熱処理を行い、
塗膜のイミド化を完結させた。このイミドパターンは、
上記加熱処理において樹脂パターン崩れ、剥がれ等は観
察されなかった。
At this time, in the coating film exposed at 100 mJ / cm 2 or more, the coating film was completely dissolved, and the obtained relief pattern had a sharp line and space pattern of 3.0 μm. I was able to confirm that Further, this relief pattern is applied at 150 ° C. for 1 hour, 2
Heat treatment at 50 ℃ for 1 hour, 350 ℃ for 1 hour,
The imidization of the coating film was completed. This imide pattern is
No resin pattern collapse, peeling, or the like was observed in the heat treatment.

【0035】実施例2 まず、窒素導入管、攪拌翼を備えた反応フラスコに3−
ヒドロキシベンジルアルコールとトリエチルアミン各
1.0molを2.0LのN−メチル−2−ピロリドン
に加えて攪拌し溶解させる。続けて3,3′,4,4′
−ベゾフェノンテトラカルボン酸二無水物を0.5mo
l加え、3時間攪拌しエステル化反応させる。反応終了
後、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル1.0mo
l加えて攪拌溶解させ、溶解終了後に1.0molのジ
フェニル(2,3−ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベン
ゾオキサゾール)ホスホナートを加え3時間攪拌する。
さらに、この反応溶液に3,3′,4,4′−ベゾフェ
ノンテトラカルボン酸二無水物を0.5mol加え攪拌
し3時間反応させる。得られたスラリー状の混合物を大
量のメタノール中に投入して洗浄し、析出した固形樹脂
を真空乾燥機によって12時間乾燥する。乾燥した固形
樹脂20gとトリエチレングリコールジビニルエーテル
10gと1,8−ナフタリミジルトリフレート2.0g
を80gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させ、得
られた感光性樹脂組成物を1μmのテフロン性フィルタ
ーで濾過してサンプル2を得た。
Example 2 First, a reaction flask equipped with a nitrogen inlet tube and a stirring blade was placed in a 3-
Hydroxybenzyl alcohol and triethylamine (1.0 mol each) are added to 2.0 L of N-methyl-2-pyrrolidone and stirred to dissolve. Continue 3,3 ', 4,4'
-Bezophenone tetracarboxylic acid dianhydride 0.5mo
1, and stirred for 3 hours to carry out an esterification reaction. After completion of the reaction, 4,4'-diaminodiphenyl ether 1.0mo
Then, 1.0 mol of diphenyl (2,3-dihydro-2-thioxo-3-benzoxazole) phosphonate is added and stirred for 3 hours.
Further, 0.5 mol of 3,3 ', 4,4'-bezophenone tetracarboxylic acid dianhydride was added to this reaction solution, and the mixture was stirred and reacted for 3 hours. The obtained slurry-like mixture is put into a large amount of methanol for washing, and the precipitated solid resin is dried by a vacuum dryer for 12 hours. 20 g of dried solid resin, 10 g of triethylene glycol divinyl ether and 2.0 g of 1,8-naphthalimidyl triflate.
Was dissolved in 80 g of N-methyl-2-pyrrolidone, and the obtained photosensitive resin composition was filtered through a 1 μm Teflon filter to obtain Sample 2.

【0036】このサンプル2をスピンコーターを用いて
6インチシリコンウェーハ上にコートし、ベーク板上に
て120℃で4分間加熱乾燥することによって膜厚10
μmの塗膜を得た。この塗膜に対して365nmのみを
透過させるバンドパスフィルターを使用した紫外線露光
機によって10〜1000mJ/cm2 のエネルギーで
テストパターンを照射し、続けて120℃で1分間加熱
した。次に2.38%のTMAH(テトラメチルアンモ
ニウムハイドライド)水溶液にて60秒間の静止パドル
現像を行った。
A 6-inch silicon wafer was coated with this sample 2 using a spin coater, and dried on a bake plate at 120 ° C. for 4 minutes to give a film thickness of 10
A coating film of μm was obtained. This coating film was irradiated with a test pattern with an energy of 10 to 1000 mJ / cm 2 by an ultraviolet exposure device using a bandpass filter that transmits only 365 nm, and subsequently heated at 120 ° C. for 1 minute. Next, static paddle development was performed for 60 seconds with a 2.38% TMAH (tetramethylammonium hydride) aqueous solution.

【0037】このとき、200mJ/cm2 以上で露光
した塗膜は、完全に塗膜が溶解しており、かつ、得られ
たレリーフパターンは3.0μmのラインアンドスペー
スパターンがシャープに形成されていることが確認でき
た。更にこのレリーフパターンを150℃で1時間、2
50℃で1時間、350℃で1時間の加熱処理を行い、
塗膜のイミド化を完結させた。このイミドパターンは、
上記加熱処理において樹脂パターン崩れ、剥がれ等は観
察されなかった。
At this time, in the coating film exposed at 200 mJ / cm 2 or more, the coating film was completely dissolved, and the obtained relief pattern had 3.0 μm line and space pattern sharply formed. I was able to confirm that Further, this relief pattern is applied at 150 ° C. for 1 hour, 2
Heat treatment at 50 ℃ for 1 hour, 350 ℃ for 1 hour,
The imidization of the coating film was completed. This imide pattern is
No resin pattern collapse, peeling, or the like was observed in the heat treatment.

【0038】実施例3 まず、窒素導入管、攪拌翼を備えた反応フラスコに2−
ヒドロキシベンジルアルコールとトリエチルアミン各
1.0molを2.0LのN−メチル−2−ピロリドン
に加えて攪拌し溶解させる。続けて3,3′,4,4′
−ベゾフェノンテトラカルボン酸二無水物を0.5mo
l加え、3時間攪拌しエステル化反応させる。反応終了
後、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル1.0mo
l加えて攪拌溶解させ、溶解終了後に1.0molのジ
フェニル(2,3−ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベン
ゾオキサゾール)ホスホナートを加え3時間攪拌する。
さらに、この反応溶液に3,3′,4,4′−ベゾフェ
ノンテトラカルボン酸二無水物を0.5mol加え攪拌
し3時間反応させる。得られたスラリー状の混合物を大
量のメタノール中に投入して洗浄し、析出した固形樹脂
を真空乾燥機によって12時間乾燥する。乾燥した固形
樹脂20gとトリエチレングリコールジビニルエーテル
10gと1,8−ナフタリミジルトリフレート2.0g
を80gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させ、得
られた感光性樹脂組成物を1μmのテフロン性フィルタ
ーで濾過してサンプル3を得た。
Example 3 First, a reaction flask equipped with a nitrogen inlet tube and a stirring blade was placed in a 2-
Hydroxybenzyl alcohol and triethylamine (1.0 mol each) are added to 2.0 L of N-methyl-2-pyrrolidone and stirred to dissolve. Continue 3,3 ', 4,4'
-Bezophenone tetracarboxylic acid dianhydride 0.5mo
1, and stirred for 3 hours to carry out an esterification reaction. After completion of the reaction, 4,4'-diaminodiphenyl ether 1.0mo
Then, 1.0 mol of diphenyl (2,3-dihydro-2-thioxo-3-benzoxazole) phosphonate is added and stirred for 3 hours.
Further, 0.5 mol of 3,3 ', 4,4'-bezophenone tetracarboxylic acid dianhydride was added to this reaction solution, and the mixture was stirred and reacted for 3 hours. The obtained slurry-like mixture is put into a large amount of methanol for washing, and the precipitated solid resin is dried by a vacuum dryer for 12 hours. 20 g of dried solid resin, 10 g of triethylene glycol divinyl ether and 2.0 g of 1,8-naphthalimidyl triflate.
Was dissolved in 80 g of N-methyl-2-pyrrolidone, and the obtained photosensitive resin composition was filtered through a 1 μm Teflon filter to obtain Sample 3.

【0039】このサンプル3をスピンコーターを用いて
6インチシリコンウェーハ上にコートし、ベーク板上に
て120℃で4分間加熱乾燥することによって膜厚10
μmの塗膜を得た。この塗膜に対して365nmのみを
透過させるバンドパスフィルターを使用した紫外線露光
機によって10〜1000mJ/cm2 のエネルギーで
テストパターンを照射し、続けて120℃で1分間加熱
した。次に2.38%のTMAH(テトラメチルアンモ
ニウムハイドライド)水溶液にて60秒間の静止パドル
現像を行った。
A 6-inch silicon wafer was coated with this sample 3 using a spin coater, and was heated and dried at 120 ° C. for 4 minutes on a bake plate to obtain a film thickness of 10
A coating film of μm was obtained. This coating film was irradiated with a test pattern with an energy of 10 to 1000 mJ / cm 2 by an ultraviolet exposure device using a bandpass filter that transmits only 365 nm, and subsequently heated at 120 ° C. for 1 minute. Next, static paddle development was performed for 60 seconds with a 2.38% TMAH (tetramethylammonium hydride) aqueous solution.

【0040】このとき、140mJ/cm2 以上で露光
した塗膜は、完全に塗膜が溶解しており、かつ、得られ
たレリーフパターンは3.0μmのラインアンドスペー
スパターンがシャープに形成されていることが確認でき
た。更にこのレリーフパターンを150℃で1時間、2
50℃で1時間、350℃で1時間の加熱処理を行い、
塗膜のイミド化を完結させた。このイミドパターンは、
上記加熱処理において樹脂パターン崩れ、剥がれ等は観
察されなかった。
At this time, in the coating film exposed at 140 mJ / cm 2 or more, the coating film was completely dissolved, and the obtained relief pattern had a sharp line and space pattern of 3.0 μm. I was able to confirm that Further, this relief pattern is applied at 150 ° C. for 1 hour, 2
Heat treatment at 50 ℃ for 1 hour, 350 ℃ for 1 hour,
The imidization of the coating film was completed. This imide pattern is
No resin pattern collapse, peeling, or the like was observed in the heat treatment.

【0041】実施例4 まず、窒素導入管、攪拌翼を備えた反応フラスコに4−
ヒドロキシベンジルアルコールとトリエチルアミン各
1.0molを2.0LのN−メチル−2−ピロリドン
に加えて攪拌し溶解させる。続けてヘキサフルオロプロ
ピリデン−2,2−ビスフタル酸無水物を0.5mol
加え、3時間攪拌しエステル化反応させる。反応終了
後、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル1.0mo
l加えて攪拌溶解させ、溶解終了後に1.0molのジ
フェニル(2,3−ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベン
ゾオキサゾール)ホスホナートを加え3時間攪拌する。
さらに、この反応溶液にヘキサフルオロプロピリデン−
2,2−ビスフタル酸無水物を0.5mol加え攪拌し
3時間反応させる。得られたスラリー状の混合物を大量
のメタノール中に投入して洗浄し、析出した固形樹脂を
真空乾燥機によって12時間乾燥する。乾燥した固形樹
脂20gとトリエチレングリコールジビニルエーテル1
0gと1,8−ナフタリミジルトリフレート2.0gを
80gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させ、得ら
れた感光性樹脂組成物を1μmのテフロン(登録商標)
性フィルターで濾過してサンプル4を得た。
Example 4 First, a reaction flask equipped with a nitrogen inlet tube and a stirring blade was placed in a 4-
Hydroxybenzyl alcohol and triethylamine (1.0 mol each) are added to 2.0 L of N-methyl-2-pyrrolidone and stirred to dissolve. Then, 0.5 mol of hexafluoropropylidene-2,2-bisphthalic anhydride was added.
Addition is continued for 3 hours with esterification reaction. After completion of the reaction, 4,4'-diaminodiphenyl ether 1.0mo
Then, 1.0 mol of diphenyl (2,3-dihydro-2-thioxo-3-benzoxazole) phosphonate is added and stirred for 3 hours.
Furthermore, hexafluoropropylidene- was added to this reaction solution.
0.5 mol of 2,2-bisphthalic anhydride is added and stirred and reacted for 3 hours. The obtained slurry-like mixture is put into a large amount of methanol for washing, and the precipitated solid resin is dried by a vacuum dryer for 12 hours. 20 g of dried solid resin and triethylene glycol divinyl ether 1
0 g and 2.0 g of 1,8-naphthalimidyl triflate were dissolved in 80 g of N-methyl-2-pyrrolidone, and the resulting photosensitive resin composition was mixed with 1 μm of Teflon (registered trademark).
It filtered with the property filter and obtained sample 4.

【0042】このサンプル4をスピンコーターを用いて
6インチシリコンウェーハ上にコートし、ベーク板上に
て120℃で4分間加熱乾燥することによって膜厚10
μmの塗膜を得た。この塗膜に対して365nmのみを
透過させるバンドパスフィルターを使用した紫外線露光
機によって10〜1000mJ/cm2 のエネルギーで
テストパターンを照射し、続けて120℃で1分間加熱
した。次に2.38%のTMAH(テトラメチルアンモ
ニウムハイドライド)水溶液にて60秒間の静止パドル
現像を行った。
A 6-inch silicon wafer was coated with this sample 4 using a spin coater, and dried on a bake plate at 120 ° C. for 4 minutes to give a film thickness of 10
A coating film of μm was obtained. This coating film was irradiated with a test pattern with an energy of 10 to 1000 mJ / cm 2 by an ultraviolet exposure device using a bandpass filter that transmits only 365 nm, and subsequently heated at 120 ° C. for 1 minute. Next, static paddle development was performed for 60 seconds with a 2.38% TMAH (tetramethylammonium hydride) aqueous solution.

【0043】このとき、100mJ/cm2 以上で露光
した塗膜は、完全に塗膜が溶解しており、かつ、得られ
たレリーフパターンは3.0μmのラインアンドスペー
スパターンがシャープに形成されていることが確認でき
た。更にこのレリーフパターンを150℃で1時間、2
50℃で1時間、350℃で1時間の加熱処理を行い、
塗膜のイミド化を完結させた。このイミドパターンは、
上記加熱処理において樹脂パターン崩れ、剥がれ等は観
察されなかった。
At this time, in the coating film exposed at 100 mJ / cm 2 or more, the coating film was completely dissolved, and the obtained relief pattern had a sharp line and space pattern of 3.0 μm. I was able to confirm that Further, this relief pattern is applied at 150 ° C. for 1 hour, 2
Heat treatment at 50 ℃ for 1 hour, 350 ℃ for 1 hour,
The imidization of the coating film was completed. This imide pattern is
No resin pattern collapse, peeling, or the like was observed in the heat treatment.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明の感光性重合体組成物は、半導体
素子の耐湿保護膜として用いることが可能で、かつ、高
解像なポジ型パターンを得ることができることにより、
従来では展開が困難とされてきたデバイスの実用化が可
能となったばかりでなく、アルカリ性水溶液でのパター
ン形成が可能であるため、これまで莫大に使用されてい
た有機溶剤の撤廃が可能となった。また、本発明の感光
性重合体樹脂組成物は、新規な感光性システムを用いる
ことで、これまで以上の高解像度、高コントラスト化が
可能となった。
EFFECT OF THE INVENTION The photosensitive polymer composition of the present invention can be used as a moisture resistant protective film of a semiconductor device and can obtain a high resolution positive pattern,
Not only has it become possible to put the device into practical use, which has been difficult to develop in the past, but it is also possible to eliminate the organic solvent, which has been used enormously, because it is possible to form a pattern with an alkaline aqueous solution. . In addition, the photosensitive polymer resin composition of the present invention can achieve higher resolution and higher contrast than ever by using a novel photosensitive system.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/027 H01L 21/30 502R Fターム(参考) 2H025 AA02 AA04 AA10 AB16 AB17 AC08 AD03 BG00 CB25 CB41 CB45 CC17 CC20 FA17 2H096 AA25 BA11 DA01 EA05 FA01 GA08 4J043 PA02 PA04 PA19 QB15 QB24 QB25 QB31 QB34 RA35 RA39 SA06 SA42 SA43 SA44 SA47 SA62 SA71 SA72 SB01 SB02 TA01 TA02 TA12 TA32 TA71 TB01 TB02 UA022 UA032 UA041 UA042 UA121 UA122 UA131 UA132 UA141 UA151 UA221 UA231 UA251 UA261 UA262 UA361 UA662 UA672 UA762 UB011 UB021 UB061 UB062 UB121 UB122 UB131 UB141 UB151 UB152 UB211 UB221 UB281 UB301 UB302 UB311 UB401 UB402 VA011 VA012 VA021 VA022 VA031 VA041 VA061 VA062 VA081 VA091 VA092 XA16 XA19 YA23 ZB22 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 21/027 H01L 21/30 502R F term (reference) 2H025 AA02 AA04 AA10 AB16 AB17 AC08 AD03 BG00 CB25 CB41 CB45 CC17 CC20 FA17 2H096 AA25 BA11 DA01 EA05 FA01 GA08 4J043 PA02 PA04 PA19 QB15 QB24 QB25 QB31 QB34 RA35 RA39 SA06 SA42 SA43 SA44 SA47 SA62 SA71 SA72 SB01 SB02 TA01 TA02 TA12 TA32 TA71 TB01 TB02 UA022 UA032 UA041 UA042 UA121 UA122 UA131 UA132 UA141 UA151 UA221 UA231 UA251 UA261 UA262 UA361 UA662 UA672 UA762 UB011 UB021 UB061 UB062 UB121 UB122 UB131 UB141 UB151 UB152 UB211 UB221 UB281 UB301 UB302 UB311 UB401 UB402 VA011 VA012 VA021 VA022 VA031 VA041 VA061 VA062 VA081 VA091 VA092 XA16 XA19 YA23 ZB22

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)次の一般式で示される感光性重合
体、 【化1】 (但し、式中、R1 は、4価の芳香族基、R2 は、2価
の芳香族基であり、k、m、nは1以上の整数をそれぞ
れ表す)(B)二官能以上のビニルエーテル化合物、
(C)紫外線等活性光線によって酸性化合物に変化する
光酸発生剤および(D)溶剤からなることを特徴とする
ポジ型感光性樹脂組成物。
1. A photosensitive polymer represented by the following general formula (A): (However, in the formula, R 1 is a tetravalent aromatic group, R 2 is a divalent aromatic group, and k, m, and n each represent an integer of 1 or more.) (B) Bifunctional or more Vinyl ether compound,
A positive photosensitive resin composition comprising (C) a photo-acid generator which is converted into an acidic compound by actinic rays such as ultraviolet rays and (D) a solvent.
【請求項2】 請求項1記載のポジ型感光性樹脂組成物
を基板上にコーティングし、90〜130℃で乾燥させ
てアルカリ水溶液に対する不溶化塗膜を形成する不溶化
塗膜形成工程と、得られた不溶化塗膜に対しポジ型マス
クパターンを透して活性紫外線を露光した後、90〜1
30℃で加熱して不溶化塗膜の露光部分のみを分解する
露光塗膜分解工程と、アルカリ水溶液を使用して露光塗
膜の露光分解部分のみを溶解してポジ型パターンに現像
するポジ型パターン現像工程と、現像したポジ型パター
ンを熱処理してポリイミドのポジ型パターンを形成する
イミド化熱処理工程とを含むことを特徴とするポジ型パ
ターン形成方法。
2. An insolubilized coating film forming step of coating the positive photosensitive resin composition according to claim 1 on a substrate and drying at 90 to 130 ° C. to form an insolubilized coating film in an alkaline aqueous solution. After exposing the insolubilized coating film through a positive mask pattern with active ultraviolet rays, 90 to 1
An exposed coating film decomposition step of heating only at 30 ° C. to decompose only the exposed portion of the insolubilized coating film, and a positive pattern for dissolving only the exposed and decomposed portion of the exposed coating film using an alkaline aqueous solution to develop into a positive pattern A positive pattern forming method comprising: a developing step; and an imidization heat treatment step of heat-treating the developed positive pattern to form a polyimide positive pattern.
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