JP2004117709A - Positive photosensitive resin composition, method for manufacturing pattern, and electronic component - Google Patents

Positive photosensitive resin composition, method for manufacturing pattern, and electronic component Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive photosensitive resin composition containing a heat resistant resin having photosensitivity, a method for manufacturing patterns using the same, and electronic components. <P>SOLUTION: The positive photosensitive resin composition contains (A) a polymeric compound having at least one phenolic hydroxyl group or carboxyl group in the molecule, (B) a compound generating an acid by irradiation with active rays, and (C) a compound having an organic group convertible to carboxylic acid by an acid catalyst effect, and has excellent sensitivity and resolution. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は感光性を有する耐熱性樹脂を含有するポジ型感光性樹脂組成物、これを用いたパターンの製造法及び電子部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体素子の表面保護膜層、層間絶縁膜層には優れた耐熱性と電気特性、機械特性等を併せ持つポリイミド樹脂が用いられている。しかし近年半導体素子の高集積化、大型化が進む中、封止樹脂パッケージの薄型化小型化の要求がありLOC(リード・オン・チップ)や半田リフローによる表面実装などの方式が取られてきており、これまで以上に機械特性、耐熱性等に優れた樹脂が必要とされるようになってきた。
【0003】
一方、樹脂自身に感光特性を付与した感光性ポリイミドが用いられてきているが、これを用いるとパターン作成工程が簡略化でき、煩雑な製造工程の短縮が行えるという特徴を有する。
従来から感光性ポリイミド又はその前駆体を用いてなる耐熱性フォトレジストや、その用途については良く知られている。
例えばネガ型の感光性樹脂組成物では、例えば、▲1▼ポリイミド前駆体にエステル結合又はイオン結合を介してメタクリロイル基を導入する方法(例えば、特許文献1,2,3,4参照)、▲2▼光重合性オレフィンを有する可溶性ポリイミド(例えば、特許文献7,8,9,10参照)や、▲3▼ベンゾフェノン骨格を有し、かつ窒素原子が結合する芳香環のオルソ位にアルキル基を有する自己増感型ポリイミド(例えば、特許文献11,12参照)などが提案されている。
【0004】
前記のネガ型感光性樹脂組成物では、現像の際にN−メチルピロリドン等の有機溶剤を必要とするため、最近では、アルカリ水溶液で現像ができるポジ型の感光性樹脂の提案がなされている。
一方、ポジ型感光性樹脂組成物では、例えば、▲1▼ポリイミド前駆体にエステル結合を介してo−ニトロベンジル基を導入する方法(例えば、非特許文献1参照)、▲2▼可溶性ヒドロキシルイミド又はポリオキサゾール前駆体にナフトキノンジアジド化合物を混合する方法(例えば、特許文献13,14参照)、▲3▼可溶性ポリイミドにエステル結合を介してナフトキノンジアジドを導入する方法(例えば、非特許文献2参照)や、▲4▼ポリイミド前駆体にナフトキノンジアジドを混合するもの(例えば、特許文献15参照)などが提案されている。
【0005】
しかしながら、前記のネガ型感光性樹脂組成物ではその機能上、解像度に問題があったり、また用途によっては製造時の歩留まり低下を招くなどの問題がある。
また、前記のものでは用いるポリマーの構造が限定されるために、最終的に得られる被膜の物性が限定されてしまい多目的用途には不向きなものである。
一方、ポジ型の感光性樹脂組成物においても前記のように、感光剤の吸収波長に伴う問題から感度や解像度が低かったり、また構造が限定され、同様の問題を有する。
【0006】
また、ポリベンゾオキサゾール前駆体にジアゾナフトキノン化合物を混合したもの(例えば、特許文献16参照)や、ポリアミド酸にエステル結合を介してフェノール部位を導入したもの(例えば、特許文献17参照)等、カルボン酸の代わりにフェノール性水酸基を導入したものが提案されているが、これらのものは現像性が不十分であり未露光部の膜減りや樹脂の基材からの剥離が起こる、という問題がある。
また、こうした現像性や接着の改良を目的に、シロキサン部位をポリマー骨格中に有するポリアミド酸を混合したもの(例えば、特許文献18,19参照)が提案されているが、上述のごとくポリアミド酸を用いるため保存安定性が悪化する、という問題がある。
加えて保存安定性や接着の改良を目的に、アミン末端基を重合性基で封止したもの(例えば、特許文献20,21,22参照)も提案されているが、これらのものは、酸発生剤として芳香環を多数含むジアゾキノン化合物を用いるため、熱硬化後の機械物性を著しく低下させるうえ、感度が低いと言う問題があり、実用レベルの材料とは言い難いものである。
【0007】
前記ジアゾキノン化合物の問題点の改良を目的に種々の化学増幅システムを適用したものも提案されている。例えば、▲1▼化学増幅型のポリイミド(例えば、特許文献23参照)、▲2▼化学増幅型のポリイミドあるいはポリベンゾオキサゾール前駆体(例えば、特許文献24,25,26,27,28参照)などが挙げられるが、これらは高感度のものは低分子量が招く膜特性の低下が、膜特性に優れるものは高分子量が招く溶解性不十分による感度の低下が見られ、いずれも実用レベルの材料とは言い難いものである。
従って、いずれも未だ実用化レベルで充分なものはないのが実状である。
【0008】
【特許文献1】
特開昭49−11541号公報
【特許文献2】
特開昭50−40922号公報
【特許文献3】
特開昭54−145794号公報
【特許文献4】
特開昭56−38038号公報
【特許文献5】
特開昭59−108031号公報
【特許文献6】
特開昭59−220730号公報
【特許文献7】
特開昭59−232122号公報
【特許文献8】
特開昭60−6729号公報
【特許文献9】
特開昭60−72925号公報
【特許文献10】
特開昭61−57620号公報
【特許文献11】
特開昭59−219330号公報
【特許文献12】
特開昭23−1533号公報
【特許文献13】
特公昭64−60630号公報
【特許文献14】
米国特許4395482号明細書
【特許文献15】
特開昭52−13315号公報
【特許文献16】
特開平1−46862号公報
【特許文献17】
特開平10−307393号公報
【特許文献18】
特開平4−31861号公報
【特許文献19】
特開平4−46345号公報
【特許文献20】
特開平5−197153号公報
【特許文献21】
特開平9−183846号公報
【特許文献22】
特開2001−183835号公報
【特許文献23】
特開平3−763号公報
【特許文献24】
特開平7−219228号公報
【特許文献25】
特開平10−186664号公報
【特許文献26】
特開平11−202489号公報
【特許文献27】
特開2000−56559号公報
【特許文献28】
特開2001−194791号公報
【非特許文献1】
J. Macromol. Sci. Chem., A24, 10, 1407, 1987
【非特許文献2】
Macromolecules, 23, 1990
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、酸条件下で脱離可能な保護基にてアルカリ可溶性基を保護した溶解性変換剤を用いることで、感度、解像度に優れるうえ、感光性を付与する耐熱性樹脂がいかなる構造であっても充分に対応でき、かつこれらの耐熱性樹脂に、活性光線の照射により前記、溶解性変換剤中の保護基の脱離反応を誘発できる化合物を配合することによって、従来からのフォトレジストが有する前記問題を解決し、しかも接着性、耐熱性に富んだポジ型感光性樹脂組成物を提供するものである。
【0010】
また本発明は、前記組成物の使用により、アルカリ水溶液で現像可能であり、感度、解像度および耐熱性に優れ、良好な形状のパターンが得られるパターンの製造法を提供するものである。
また、本発明は、良好な形状と特性のパターンを有することにより、信頼性の高い電子部品を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する第1の発明は、(A)分子中に少なくとも一つのフェノール性水酸基あるいはカルボキシル基を有する高分子化合物、(B)活性光線照射により酸を発生する化合物、(C)酸触媒作用でカルボン酸に変換し得る有機基を有する化合物を含有してなることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物にある。
【0012】
第2の発明は、第1の発明において、前記(A)成分が、ポリイミド、ポリオキサゾール、ポリチアゾール、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリアミド酸、ポリヒドロキシアミド、ポリメルカプトアミド、ポリフェニレンオキシドのいずれか一から選ばれる高分子化合物であることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物にある。
【0013】
第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記(A)の高分子化合物100重量部に対して、前記(B)の活性光線照射により酸を発生する化合物0.01〜50重量部を含有することを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物にある。
【0014】
第4の発明は、第1乃至3のいずれか一の発明において、前記(B)の活性光線照射により酸を発生する化合物が、オニウム塩であることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物にある。
【0015】
第5の発明は、第1乃至4のいずれか一の発明において、前記(C)の酸触媒の作用でカルボン酸に変換し得る化合物が、分子中に−COOR(但しRは酸の作用で分解し水素原子に変換し得る一価の有機基を示す。)で示される基を有する化合物であることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物にある。
【0016】
第6の発明は、第1乃至5いずれか一の発明において、前記(A)の高分子化合物100重量部に対して、前記(C)の酸触媒作用でカルボン酸に変換し得る有機基を有する化合物1〜100重量部を含有することを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物にある。
【0017】
第7の発明は、第1乃至6の発明のいずれか一に記載のポジ型感光性樹脂組成物を用い、支持基板上に塗布し乾燥する工程と、露光する工程と、アルカリ水溶液を用いて現像する工程と、加熱処理する工程とを含むことを特徴とするパターンの製造法にある。
【0018】
第8の発明は、第7の発明において、前記露光工程の後に、乾燥工程を含むことを特徴とするパターンの製造法にある。
【0019】
第9の発明は、第7又は8の発明に記載の製造法により得られるパターンを表面保護膜層又は層間絶縁膜層として有してなることを特徴とする電子部品にある。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内容を実施形態により詳細に説明する。
【0021】
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、(A)分子中に少なくとも一つのフェノール性水酸基あるいはカルボキシル基を有する高分子化合物と、(B)活性光線照射により酸を発生する化合物と、(C)酸触媒作用でカルボン酸に変換し得る有機基を有する化合物とを含有してなるものである。
【0022】
すなわち、本発明では、前記(A),(B),(C)の各化合物成分を有するようなポジ型感光性樹脂組成物としたので、感度、解像度に優れるうえ、感光性を付与する耐熱性樹脂がいかなる構造であっても充分に対応でき、かつ、従来からのフォトレジストが有する問題を解決し、しかも接着性、耐熱性に富んだものを提供することができる。
【0023】
本発明において、前記(A)成分は、分子中に少なくとも一つのフェノール性水酸基あるいはカルボキシル基を有する必要がある。これらの存在により、現像液に対する適度な溶解性と基板への接着性を与えることになる。
【0024】
ここで、前記(A)成分の構造としては特に制限はないが、例えばポリイミド、ポリオキサゾール、ポリチアゾール、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリアミド酸、ポリヒドロキシアミド、ポリメルカプトアミド、ポリフェニレンオキシドなどから選ばれる高分子化合物であることが、例えば加工性、耐熱性の点で好ましい。またこれらの二種類以上の共重合体や混合物として用いることもできる。
【0025】
前記(A)成分の高分子化合物の分子量に特に制限はないが、一般に平均分子量で4,000〜200,000であることが好ましい。なお、分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)で測定し、ポリスチレン換算で算出することができる。
【0026】
本発明の組成物においては、(A)成分として用いる高分子化合物とともに、(B)成分として活性光線照射により酸を発生する化合物(以下、「酸発生剤」という。)を用いている。
ここで、前記(B)成分の量は、感光時の感度、解像度を良好とするために、(A)成分100重量部に対して、0.01〜50重量部とすることが好ましく、0.01〜20重量部とすることがより好ましく、0.5〜15重量部とすることがさらに好ましい。
【0027】
本発明に使用する酸発生剤(B)は、例えば紫外線の如き活性光線の照射によって酸性を呈すると共に、(C)成分である酸触媒作用でカルボン酸に変換し得る有機基を有する化合物(具体的には溶解性変換剤)の前記変換作用を有する。
このような(B)成分の化合物としては、例えばジアリールスルホニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、ジアルキルフェナシルスルホニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、アリールジアゾニウム塩、芳香族テトラカルボン酸エステル、芳香族スルホン酸エステル、ニトロベンジルエステル、芳香族N−オキシイミドスルフォネート、芳香族スルファミド、ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステルなどが用いられる。このような化合物は必要に応じて2種類以上併用したり、他の増感剤と組合せて使用することができる。
なかでもジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩などのオニウム塩は溶解阻止効果が期待でき、かつ(C)成分である酸触媒作用でカルボン酸に変換し得る有機基を有する化合物との組み合わせにより高コントラスト化が図れるので特に好ましい。
ここで、前記活性光線としては上述した紫外線のほかに、例えばX線、電子線、可視光線などが使用できる。特に、200nm〜500nmの波長のものが好ましい。また、g線、i線などの単色光を用いることもできる。
【0028】
ここで、本発明で使用する(C)成分は、酸触媒作用でカルボン酸に変換し得る有機基を有する必要がある。これにより未露光部では溶解抑止効果が、露光部においては溶解促進効果が期待され、適切なコントラストを発現することができる。
また本発明に使用する(C)成分は、その構造としては特に制限はないが、分子中に−COOR(但しRは酸の作用で分解し水素原子に変換し得る一価の有機基を示す)で示される基を有する化合物であることが、変換効率の点で好ましい。
【0029】
本発明において、(C)成分として好ましいものを以下に示すが、下記のものに限定されるものではない。
【0030】
【化1】

Figure 2004117709
ここで、前記構造中のYは、具体的にはジフェニル、ジフェニルエーテル、ジフェニルチオエーテル、ベンゾフェノン、ジフェニルメタン、ジフェニルプロパン、ジフェニルヘキサフルオロプロパン、ジフェニルスルホキシド、ジフェニルスルホン、ベンゼン、ナフタレン、ペリレンなどの骨格を有する芳香族炭化水素残基や、ブタン、シクロブタン、シクロヘキサン、アダマンタンなどの骨格を有する脂肪族炭化水素残基、あるいは次の構造を有するものが挙げられる。なお、pはポリマーを示す。
【0031】
【化2】
Figure 2004117709
(式中、Z、Z’はアルキル基あるいはアルキル置換又は無置換のヘテロ原子を示す。)またRは酸の作用で分解し水素原子に変換し得る一価の有機基を示す。
【0032】
この酸触媒作用で分解し水素原子に変換し得る一価の基Rとしては、例えば次の構造を有するアセタール若しくはケタールを構成するものが好ましいものとして挙げられる。
【0033】
【化3】
Figure 2004117709
(式中、R’、R”及びR’’’は各々独立に炭素数5以下のアルキル基であり、Xは炭素数3以上(好ましくは20以下)の2価のアルキレン基(側鎖を有していてもよい)である。)
具体的には、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、アルキル置換テトラヒドロピラニル基、アルキル置換テトラヒドロフラニル基、アルコキシ置換テトラヒドロピラニル基、アルコキシ置換テトラヒドロフラニル基などが典型的な例として例示されるが、これらに限定されるものではない。
最も好ましい基はテトラヒドロピラニル基である。
【0034】
また酸の作用で分解し水素原子に変換し得る一価の基として、一価のアルコキシアルキル基又はアルキルシリル基、アルコキシカルボニル基なども挙げられる。これらに特に制限はないが、好ましい炭素数としてはアルコキシアルキル基では2〜5、アルキルシリル基では1〜20、アルコキシカルボニル基では2〜15である。
【0035】
具体的には、メトキシメチル基、エトキシメチル基、イソプロポキシメチル基、t−ブトキシメチル基、エトキシエチル基、メチルシリル基、エチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブトキシカルボニル基などが典型的な例として例示されるが、これらに限定されるものではない。
好ましい基はメトキシメチル基、1−エトキシメチル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブトキシカルボニル基である。
【0036】
また、前記−COORで示される基中のRに関しては一価のアルキル基を用いることもできる。これらに特に制限はないが、好ましい炭素数としては1〜10である。
【0037】
具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、アミル基などが典型的な例として例示されるが、これらに限定されるものではない。
最も好ましい基はt−ブチル基である。
【0038】
(C)成分の量は、感度と硬化後の膜質の観点から(C)成分がオリゴマーあるいはポリマーの場合に(A)成分100重量部に対して1〜100重量部とすることが好ましく、10〜100重量部とすることがより好ましい。それ以外の場合は(A)成分100重量部に対して1〜50重量部とすることが好ましく、1〜25重量部とすることがより好ましい。
【0039】
本発明におけるポジ型感光性樹脂組成物には、必要により密着性付与のための有機ケイ素化合物、シランカップリング剤、レベリング剤等の密着性付与剤を添加してもよい。
これらの例としては、例えば、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、尿素プロピルトリエトキシシラン、トリス(アセチルアセトネート)アルミニウム、アセチルアセテートアルミニウムジイソプロピレートなどが挙げられる。
密着性付与剤を用いる場合は、(A)成分100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。
【0040】
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ことができる。
溶剤としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン、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、2−メトキシエタノール、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アセテート、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などがあり、単独でも混合して用いても良い。
溶剤の量に特に制限はないが、一般に組成物中溶剤の割合が40〜75重量%となるように用いられる。
【0041】
本発明のポジ型感光性樹脂組成物を使用し、パターンを製造する方法について、以下に説明する。
(1)まず該組成物を適当な支持体、例えば、シリコンウエハ、セラミック、アルミ基板などに塗布する。
ここで、塗布方法としてはスピンナーを用いた回転塗布法、スプレーコータを用いた噴霧塗布法、浸漬法、印刷法、ロールコーティング法などが挙げられるが、特に限定されるものではない。
(2)次に好ましくは60〜120℃でプリベークして塗膜を乾燥する。
(3)その後、所望のパターン形状に活性光線を照射する。
(4)次に、好ましくは50〜150℃で加熱を行う。ここで活性光線を照射した後に加熱を行うのは、この加熱により、照射部表層部に発生した酸を底部にまで拡散させることができ、好ましいからである。
(5)次に現像して照射部を溶解除去することによりパターンを得る。
【0042】
ここで、現像に用いる現像液としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、アンモニアなどの無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミンなどの一級アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミンなどの二級アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミンなどの三級アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミンなど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などの、四級アンモニウム塩などのアルカリ水溶液などを挙げることができる。また、これに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。
【0043】
現像方法としては例えば、スプレー法、パドル法、浸漬法、超音波法などの公知の方式が可能である。次に現像によって形成したパターンをリンスすることができる。リンス液としては蒸留水を使用することができる。
次に加熱処理を行い、耐熱性に富む最終パターンを得ることができる。加熱温度は一般に150〜450℃とされる。
【0044】
本発明の感光性樹脂組成物は、半導体装置や多層配線板などの電子部品に使用することができ、具体的には、半導体装置の表面保護膜層や層間絶縁膜層、多層配線板の層間絶縁膜層などの形成に使用することができる。本発明の半導体装置は、前記組成物を用いて形成される表面保護膜層や層間絶縁膜層を有すること以外は特に制限されず、様々な構造をとることができる。
【0045】
本発明の半導体装置製造工程の一例を図面を参照して以下に説明する。
図1は多層配線構造の半導体装置の製造工程図である。
図1において、回路素子を有するSi基板などの半導体基板1は、回路素子の所定部分を除いてシリコン酸化膜などの保護膜層2などで被覆され、露出した回路素子上に第1導体層3が形成されている。その後、前記半導体基板1上にスピンコート法などで層間絶縁膜層4が形成される(工程(a))。
【0046】
次に塩化ゴム系、フェノールノボラック系等の感光性樹脂層5が前記層間絶縁膜層4上にスピンコート法で形成され、公知の写真食刻技術によって所定部分の層間絶縁膜層4が露出する様に窓6Aが設けられている(工程(b))。
前記窓6Aの層間絶縁膜層4は、酸素、四フッ化炭素などのガスを用いるドライエッチング手段によって選択的にエッチングされ、窓6Bがあけられている。ついで窓6Bから露出した第1導体層3を腐食することなく、感光樹脂層5のみを腐食するようなエッチング溶液を用いて感光樹脂層5が完全に除去される(工程(c))。
【0047】
さらに公知の写真食刻技術を用いて、第二導体層7を形成させ、第1導体層3との電気的接続が完全に行われる(工程(d))。
3層以上の多層配線構造を形成する場合には、前記の工程を繰り返して行い各層を形成することができる。
【0048】
次に表面保護膜層8が形成される。
この図1の例では、この表面保護膜層8に対し、前記感光性樹脂組成物をスピンコート法にて塗布、乾燥し、所定部分に窓6Cを形成するパターンを描いたマスク上から光を照射した後アルカリ水溶液にて現像してパターンを形成し、加熱して樹脂膜層とする。この樹脂膜層は、導体層を外部からの応力、α線などから保護するものであり、得られる半導体装置は信頼性に優れる。
なお、前記例において、層間絶縁膜層を本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成することも可能である。
【0049】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【0050】
本実施例では、(A)成分(下記「化4」に示す)を100重量部に対し、(B)成分(酸発生剤(下記「化5」に示す))、(C)成分(下記「化6」に示す)、および必要に応じて増感剤(下記「化7」に示す)を「表1」に示した所定量にて配合し、γ−ブチロラクトンに溶解させ、得られた溶液を用いて塗膜を形成し、感光特性評価を行った。
【0051】
[実施例1]
本実施例では、表1に示すように、(A)成分(ポリアミドフェノール(A1))100重量部に対し、(B)成分(酸発生剤(DIAS))、(C)成分(C1)を「表1」に示した所定量にて配合しγ−ブチロラクトンに溶解させた。
【0052】
前記溶液をシリコンウエハ上にスピンコートして、乾燥膜厚2〜3μmの塗膜を形成し、そののち干渉フィルターを介して、超高圧水銀灯を用いてi線(365nm)露光を行った。
露光後、120℃で3分間加熱し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38%水溶液にて露光部のシリコンウエハが露出するまで現像した後、水でリンスしパターン形成に必要な最小露光量と解像度を求めた。
その結果を「表2」に記す。
【0053】
[実施例2]
実施例1において、表1に示すように、(C)成分を(C2)に変更した以外は実施例1と同様に操作し、同様な評価を行った。
その結果を「表2」に記す。
【0054】
[実施例3]
実施例1において、表1に示すように、(C)成分を(C3)に変更した以外は実施例1と同様に操作し、同様な評価を行った。
その結果を「表2」に記す。
【0055】
[実施例4]
実施例1において、表1に示すように、(C)成分を(C4)に変更した以外は実施例1と同様に操作し、同様な評価を行った。
その結果を「表2」に記す。
【0056】
[実施例5]
実施例1において、表1に示すように、(C)成分をポリマータイプの(C5)に変更した以外は実施例1と同様に操作し、同様な評価を行った。
その結果を「表2」に記す。
【0057】
[実施例6]
実施例1において、表1に示すように、酸発生剤成分をDPIに変更すると共に増感剤(9MeAn)を添加した以外は実施例1と同様に操作し、同様な評価を行った。
その結果を「表2」に記す。
【0058】
[実施例7]
実施例6において、表1に示すように、酸発生剤成分をMPIに変更した以外は実施例1と同様に操作し、同様な評価を行った。
その結果を「表2」に記す。
【0059】
[実施例8]
実施例6において、表1に示すように、(A)成分を(A2)に変更した以外は実施例1と同様に操作し、同様な評価を行った。
その結果を「表2」に記す。
【0060】
[実施例9]
実施例6において、表1に示すように、(A)成分を(A3)に変更した以外は実施例1と同様に操作し、同様な評価を行った。
その結果を「表2」に記す。
【0061】
[実施例10]
実施例6において、表1に示すように、(A)成分を(A4)に変更した以外は実施例1と同様に操作し、同様な評価を行った。
その結果を「表2」に記す。
【0062】
[実施例11]
実施例6において、表1に示すように、(A)成分を(A5)に変更した以外は実施例1と同様に操作し、同様な評価を行った。
その結果を「表2」に記す。
【0063】
【表1】
Figure 2004117709
【0064】
【化4】
Figure 2004117709
【0065】
【化5】
Figure 2004117709
【0066】
【化6】
Figure 2004117709
【0067】
【化7】
Figure 2004117709
【0068】
【表2】
Figure 2004117709
【0069】
[比較例1]
実施例1において(C)成分を用いずに、ポリアミドフェノールの水酸基を酸活性基であるt−ブトキシカルボニル基にて保護した(A6)を用い、以下同様に感光特性評価を行った。
その結果、解像度が30μm、露光量が400mJ/cmであり、膨潤による解像度の低下、剥離が見られたうえ感度も低かった。
【0070】
[比較例2]
実施例1においてC成分として保護基を導入していないフタル酸を用いて以下同様に感光特性評価を行った。
その結果、パターンは全く得られなかった。
【0071】
[比較例3]
実施例1においてC成分として酸触媒作用にてフェノールを生ずる(C6)を用いて以下同様に感光特性評価を行った。
その結果、露光部の溶解速度が遅く、未露光部との間に良好な溶解速度差を得ることができず、露光量1000 mJ/cmにて解像度50 μmであった。
【0072】
[比較例4]
実施例1においてB成分としてオニウム塩ではないNBASを用いて以下同様に感光特性評価を行った。
その結果、未露光部の溶解阻止効果が不十分で、パターン形成に十分なコントラストが得られなかった。
【0073】
【化8】
Figure 2004117709
【0074】
【化9】
Figure 2004117709
【0075】
【化10】
Figure 2004117709
【0076】
本実施例のものは、すべて露光量が少なくて済むと共に、解像度がいずれも良好であった。これに対し、比較例のものはいずれも解像度の低下がみられたり、パターンが得られなかったり、露光量が高く良好なものではなかった。
【0077】
【発明の効果】
本発明では、(A)分子中に少なくとも一つのフェノール性水酸基あるいはカルボキシル基を有する高分子化合物、(B)活性光線照射により酸を発生する化合物、(C)酸触媒作用でカルボン酸に変換し得る有機基を有する化合物を含有したポジ型感光性樹脂組成物としたので、感度、解像度に優れるうえ、感光性を付与する耐熱性樹脂がいかなる構造であっても充分に対応でき、かつ、従来からのフォトレジストが有する問題を解決し、しかも接着性、耐熱性に富むという、効果を奏する。
【0078】
また本発明のパターンの製造法によれば、前記組成物の使用により、機械特性、感度、解像度および耐熱性に優れ、良好な形状のパターンが得られる。
【0079】
また、本発明の電子部品は、良好な形状と特性のパターンを有することにより、信頼性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】多層配線構造の半導体装置の製造工程図である。
【符号の説明】
1…半導体基板
2…保護膜層
3…第1導体層
4…層間絶縁膜層
5…感光樹脂層
6A、6B、6C…窓
7…第2導体層
8…表面保護膜層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a positive photosensitive resin composition containing a heat-resistant resin having photosensitivity, a method for producing a pattern using the same, and an electronic component.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a polyimide resin having excellent heat resistance, electrical characteristics, mechanical characteristics, and the like has been used for a surface protective film layer and an interlayer insulating film layer of a semiconductor element. However, in recent years, as semiconductor elements have become more highly integrated and larger, there has been a demand for thinner and smaller sealing resin packages, and methods such as LOC (lead-on-chip) and surface mounting by solder reflow have been adopted. Therefore, a resin having more excellent mechanical properties, heat resistance and the like than before has been required.
[0003]
On the other hand, photosensitive polyimide in which photosensitive properties are imparted to the resin itself has been used. However, the use of such a polyimide has a feature that a pattern forming process can be simplified and a complicated manufacturing process can be shortened.
Conventionally, heat-resistant photoresists using a photosensitive polyimide or a precursor thereof, and uses thereof are well known.
For example, in a negative photosensitive resin composition, for example, (1) a method of introducing a methacryloyl group into a polyimide precursor via an ester bond or an ionic bond (for example, see Patent Documents 1, 2, 3, and 4); 2) a soluble polyimide having a photopolymerizable olefin (for example, see Patent Documents 7, 8, 9, and 10); and 3) an alkyl group at the ortho position of an aromatic ring having a benzophenone skeleton and a nitrogen atom bonded thereto. Self-sensitizing polyimides (for example, see Patent Documents 11 and 12) have been proposed.
[0004]
In the negative photosensitive resin composition, since an organic solvent such as N-methylpyrrolidone is required for development, a positive photosensitive resin that can be developed with an alkaline aqueous solution has recently been proposed. .
On the other hand, in a positive photosensitive resin composition, for example, (1) a method of introducing an o-nitrobenzyl group into a polyimide precursor via an ester bond (for example, see Non-Patent Document 1), (2) a soluble hydroxylimide Alternatively, a method of mixing a naphthoquinonediazide compound with a polyoxazole precursor (for example, see Patent Documents 13 and 14), and a method of introducing naphthoquinonediazide into a soluble polyimide via an ester bond (for example, see Non-Patent Document 2). And (4) a mixture of naphthoquinonediazide and a polyimide precursor (for example, see Patent Document 15).
[0005]
However, the above-mentioned negative photosensitive resin composition has problems in terms of its function, such as resolution, and also, depending on the application, causes a decrease in the yield during production.
Further, in the above-mentioned ones, since the structure of the polymer used is limited, the physical properties of the finally obtained coating are limited, which is not suitable for multipurpose use.
On the other hand, the positive photosensitive resin composition also has the same problem as described above, because of the problem associated with the absorption wavelength of the photosensitive agent, the sensitivity and resolution are low, and the structure is limited.
[0006]
In addition, a compound obtained by mixing a diazonaphthoquinone compound with a polybenzoxazole precursor (see, for example, Patent Document 16), a compound in which a phenol moiety is introduced into a polyamic acid via an ester bond (see, for example, Patent Document 17), and the like. Although those in which a phenolic hydroxyl group is introduced instead of an acid have been proposed, these have a problem in that the developability is insufficient and the film loss of an unexposed portion and peeling of the resin from the base material occur. .
For the purpose of improving such developability and adhesion, a mixture of a polyamic acid having a siloxane moiety in a polymer skeleton (for example, see Patent Documents 18 and 19) has been proposed. There is a problem that storage stability deteriorates due to use.
In addition, for the purpose of improving storage stability and adhesion, those in which an amine terminal group is sealed with a polymerizable group (for example, see Patent Documents 20, 21, and 22) have been proposed. Since a diazoquinone compound containing a large number of aromatic rings is used as a generator, mechanical properties after thermosetting are remarkably reduced, and there is a problem that sensitivity is low, so that it is hard to say that the material is of a practical level.
[0007]
Various chemical amplification systems have been proposed for the purpose of improving the problems of the diazoquinone compounds. For example, (1) chemically amplified polyimide (for example, see Patent Document 23), (2) chemically amplified polyimide or polybenzoxazole precursor (for example, see Patent Documents 24, 25, 26, 27, and 28) Among these, those with high sensitivity show a decrease in film properties caused by low molecular weight, and those with excellent film properties show a decrease in sensitivity due to insufficient solubility caused by high molecular weight. It is hard to say.
Therefore, in reality, none of them are sufficient at a practical level.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-49-11541
[Patent Document 2]
JP-A-50-40922
[Patent Document 3]
JP-A-54-145794
[Patent Document 4]
JP-A-56-38038
[Patent Document 5]
JP-A-59-108031
[Patent Document 6]
JP-A-59-220730
[Patent Document 7]
JP-A-59-232122
[Patent Document 8]
JP-A-60-6729
[Patent Document 9]
JP-A-60-72925
[Patent Document 10]
JP-A-61-57620
[Patent Document 11]
JP-A-59-219330
[Patent Document 12]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 23-1533
[Patent Document 13]
JP-B-64-60630
[Patent Document 14]
U.S. Pat. No. 4,395,482
[Patent Document 15]
JP-A-52-13315
[Patent Document 16]
JP-A-1-46862
[Patent Document 17]
JP-A-10-307393
[Patent Document 18]
JP-A-4-31861
[Patent Document 19]
JP-A-4-46345
[Patent Document 20]
JP-A-5-197153
[Patent Document 21]
JP-A-9-183846
[Patent Document 22]
JP 2001-183835 A
[Patent Document 23]
JP-A-3-763
[Patent Document 24]
JP-A-7-219228
[Patent Document 25]
JP-A-10-186664
[Patent Document 26]
JP-A-11-202489
[Patent Document 27]
JP-A-2000-56559
[Patent Document 28]
JP 2001-194791 A
[Non-patent document 1]
J. Macromol. Sci. Chem. , A24, 10, 1407, 1987
[Non-patent document 2]
Macromolecules, 23, 1990
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention uses a solubility-converting agent in which an alkali-soluble group is protected by a protecting group that can be removed under acid conditions, so that the sensitivity and the resolution are excellent, and the heat-resistant resin that imparts photosensitivity has any structure. A conventional photoresist can be prepared by blending a compound capable of sufficiently responding to the heat-resistant resin and capable of inducing the elimination reaction of the protective group in the solubility-converting agent by irradiation with actinic rays. It is an object of the present invention to provide a positive photosensitive resin composition which solves the above-mentioned problems and has excellent adhesiveness and heat resistance.
[0010]
The present invention also provides a method for producing a pattern which can be developed with an aqueous alkali solution, is excellent in sensitivity, resolution and heat resistance, and provides a pattern having a good shape by using the composition.
Further, the present invention provides a highly reliable electronic component by having a pattern having a good shape and characteristics.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A first invention for solving the above-mentioned problems is (A) a polymer compound having at least one phenolic hydroxyl group or carboxyl group in a molecule, (B) a compound which generates an acid upon irradiation with actinic rays, and (C) an acid catalyst. A positive photosensitive resin composition comprising a compound having an organic group which can be converted into a carboxylic acid by an action.
[0012]
In a second aspect based on the first aspect, the component (A) is selected from the group consisting of polyimide, polyoxazole, polythiazole, polyamideimide, polyamide, polyamic acid, polyhydroxyamide, polymercaptoamide, and polyphenylene oxide. The positive photosensitive resin composition is a polymer compound selected.
[0013]
In a third aspect, in the first or the second aspect, 0.01 to 50 parts by weight of the compound capable of generating an acid by irradiation with actinic rays of the above (B) is added to 100 parts by weight of the polymer compound of the above (A). And a positive photosensitive resin composition comprising
[0014]
A fourth invention is the positive photosensitive resin composition according to any one of the first to third inventions, wherein the compound (B) that generates an acid upon irradiation with actinic rays is an onium salt. It is in.
[0015]
According to a fifth aspect, in any one of the first to fourth aspects, the compound (C) which can be converted into a carboxylic acid by the action of an acid catalyst contains -COOR (where R is an action of an acid) in a molecule. And a monovalent organic group which can be decomposed and converted to a hydrogen atom.)
[0016]
According to a sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, an organic group capable of being converted into a carboxylic acid by the acid catalyst of the above (C) is added to 100 parts by weight of the polymer compound of the above (A). 1 to 100 parts by weight of a compound having a positive photosensitive resin composition.
[0017]
A seventh invention uses the positive photosensitive resin composition according to any one of the first to sixth inventions, and coats and dries on a supporting substrate, exposes, and uses an alkaline aqueous solution. A method for producing a pattern, comprising a step of developing and a step of heat treatment.
[0018]
An eighth invention is the method for producing a pattern according to the seventh invention, further comprising a drying step after the exposure step.
[0019]
A ninth aspect of the present invention resides in an electronic component having a pattern obtained by the manufacturing method according to the seventh or eighth aspect as a surface protective film layer or an interlayer insulating film layer.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail by embodiments.
[0021]
The positive photosensitive resin composition of the present invention comprises: (A) a polymer compound having at least one phenolic hydroxyl group or carboxyl group in a molecule; (B) a compound which generates an acid upon irradiation with actinic rays; A) a compound having an organic group that can be converted into a carboxylic acid by an acid catalyst.
[0022]
That is, in the present invention, since the positive photosensitive resin composition having each of the compound components (A), (B) and (C) is used, the composition is excellent in sensitivity and resolution and heat resistance for imparting photosensitivity. The present invention can sufficiently cope with any structure of the conductive resin, can solve the problems of the conventional photoresist, and can provide a resin having excellent adhesiveness and heat resistance.
[0023]
In the present invention, the component (A) needs to have at least one phenolic hydroxyl group or carboxyl group in the molecule. Due to their presence, appropriate solubility in a developing solution and adhesion to a substrate are provided.
[0024]
Here, the structure of the component (A) is not particularly limited, but may be selected from, for example, polyimide, polyoxazole, polythiazole, polyamideimide, polyamide, polyamic acid, polyhydroxyamide, polymercaptoamide, and polyphenylene oxide. A molecular compound is preferable, for example, in terms of processability and heat resistance. Further, they can be used as a copolymer or a mixture of two or more of these.
[0025]
Although the molecular weight of the polymer compound of the component (A) is not particularly limited, it is generally preferable that the average molecular weight is 4,000 to 200,000. The molecular weight can be measured by GPC (gel permeation chromatography) and calculated in terms of polystyrene.
[0026]
In the composition of the present invention, a compound capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays (hereinafter referred to as “acid generator”) is used as the component (B) together with the polymer compound used as the component (A).
Here, the amount of the component (B) is preferably 0.01 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (A) in order to improve the sensitivity and resolution at the time of exposure. 0.01 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 15 parts by weight.
[0027]
The acid generator (B) used in the present invention is a compound having an organic group which can be converted into a carboxylic acid by an acid catalyst, which is a component (C), while exhibiting acidity by irradiation with actinic rays such as ultraviolet rays (specifically, (A solubility converter).
Examples of the compound of the component (B) include diarylsulfonium salts, triarylsulfonium salts, dialkylphenacylsulfonium salts, diaryliodonium salts, aryldiazonium salts, aromatic tetracarboxylic acid esters, aromatic sulfonic acid esters, and nitro compounds. Benzyl ester, aromatic N-oxyimidosulfonate, aromatic sulfamide, naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester and the like are used. Such compounds can be used in combination of two or more, if necessary, or in combination with other sensitizers.
Of these, onium salts such as diaryliodonium salts and triarylsulfonium salts can be expected to have a dissolution inhibiting effect, and have high contrast when combined with a compound having an organic group which can be converted to a carboxylic acid by an acid catalyst as the component (C). It is particularly preferable because the conversion can be achieved.
Here, in addition to the above-mentioned ultraviolet rays, for example, X-rays, electron beams, visible rays, and the like can be used as the actinic rays. In particular, those having a wavelength of 200 nm to 500 nm are preferable. Further, monochromatic light such as g-line and i-line can also be used.
[0028]
Here, the component (C) used in the present invention needs to have an organic group that can be converted into a carboxylic acid by an acid catalyst. Accordingly, a dissolution inhibiting effect is expected in an unexposed portion, and a dissolution promoting effect is expected in an exposed portion, so that an appropriate contrast can be exhibited.
The component (C) used in the present invention is not particularly limited in its structure, but has a structure of -COOR (where R represents a monovalent organic group which can be decomposed by an action of an acid and converted into a hydrogen atom). The compound having the group represented by the formula (1) is preferable from the viewpoint of conversion efficiency.
[0029]
In the present invention, preferable examples of the component (C) are shown below, but are not limited to the following.
[0030]
Embedded image
Figure 2004117709
Here, Y in the above structure is specifically an aromatic compound having a skeleton such as diphenyl, diphenyl ether, diphenylthioether, benzophenone, diphenylmethane, diphenylpropane, diphenylhexafluoropropane, diphenylsulfoxide, diphenylsulfone, benzene, naphthalene, and perylene. And aliphatic hydrocarbon residues having a skeleton such as butane, cyclobutane, cyclohexane, and adamantane, and those having the following structures. Here, p represents a polymer.
[0031]
Embedded image
Figure 2004117709
(In the formula, Z and Z ′ each represent an alkyl group or an alkyl-substituted or unsubstituted heteroatom.) R represents a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom.
[0032]
Preferred examples of the monovalent group R which can be decomposed by an acid catalyst and converted into a hydrogen atom include those constituting an acetal or ketal having the following structure.
[0033]
Embedded image
Figure 2004117709
(Wherein R ′, R ″ and R ′ ″ are each independently an alkyl group having 5 or less carbon atoms, and X is a divalent alkylene group having 3 or more carbon atoms (preferably 20 or less) May be included).)
Specific examples include a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group, an alkyl-substituted tetrahydropyranyl group, an alkyl-substituted tetrahydrofuranyl group, an alkoxy-substituted tetrahydropyranyl group, and an alkoxy-substituted tetrahydrofuranyl group. However, the present invention is not limited to these.
The most preferred group is a tetrahydropyranyl group.
[0034]
Examples of the monovalent group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom include a monovalent alkoxyalkyl group, an alkylsilyl group, and an alkoxycarbonyl group. Although there is no particular limitation, the preferred number of carbon atoms is 2 to 5 for an alkoxyalkyl group, 1 to 20 for an alkylsilyl group, and 2 to 15 for an alkoxycarbonyl group.
[0035]
Specifically, a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, an isopropoxymethyl group, a t-butoxymethyl group, an ethoxyethyl group, a methylsilyl group, an ethylsilyl group, a t-butyldimethylsilyl group, a t-butoxycarbonyl group and the like are typical. However, the present invention is not limited thereto.
Preferred groups are a methoxymethyl group, a 1-ethoxymethyl group, a t-butyldimethylsilyl group, and a t-butoxycarbonyl group.
[0036]
Further, as for R in the group represented by -COOR, a monovalent alkyl group can be used. Although there is no particular limitation on these, the preferred number of carbon atoms is 1 to 10.
[0037]
Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, t-butyl group, amyl group and the like are exemplified as typical examples, but are not limited thereto. Absent.
The most preferred group is a t-butyl group.
[0038]
When the component (C) is an oligomer or a polymer, the amount of the component (C) is preferably 1 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the component (A) from the viewpoint of sensitivity and film quality after curing. More preferably, the amount is set to 100 parts by weight. In other cases, the amount is preferably 1 to 50 parts by weight, more preferably 1 to 25 parts by weight, per 100 parts by weight of the component (A).
[0039]
The positive photosensitive resin composition of the present invention may optionally contain an adhesion imparting agent such as an organosilicon compound for imparting adhesion, a silane coupling agent, or a leveling agent.
Examples of these include, for example, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, ureapropyl Examples thereof include triethoxysilane, aluminum tris (acetylacetonate), and aluminum acetylacetate diisopropylate.
When the adhesion imparting agent is used, it is preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the component (A).
[0040]
In the present invention, these components can be 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, dimethyl sulfoxide, 2-methoxyethanol, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and 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 acetate, cyclohexanone, cyclopentanone, tetrahydrofuran, and the like. May be used.
The amount of the solvent is not particularly limited, but is generally used such that the proportion of the solvent in the composition is 40 to 75% by weight.
[0041]
The method for producing a pattern using the positive photosensitive resin composition of the present invention will be described below.
(1) First, the composition is applied to a suitable support, for example, a silicon wafer, ceramic, or aluminum substrate.
Here, examples of the coating method include a spin coating method using a spinner, a spray coating method using a spray coater, an immersion method, a printing method, and a roll coating method, but are not particularly limited.
(2) Next, the coating film is dried by pre-baking preferably at 60 to 120 ° C.
(3) Thereafter, the desired pattern shape is irradiated with actinic rays.
(4) Next, heating is preferably performed at 50 to 150 ° C. Here, the reason why heating is performed after irradiation with actinic rays is that this heating is preferable because the acid generated in the surface layer portion of the irradiated portion can be diffused to the bottom.
(5) Next, a pattern is obtained by developing and dissolving and removing the irradiated portion.
[0042]
Here, examples of the developer used for development include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, inorganic alkalis such as ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, and diethylamine. , Secondary amines such as di-n-propylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcoholamines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and the like. And alkaline aqueous solutions such as quaternary ammonium salts. Further, an aqueous solution to which an appropriate amount of a water-soluble organic solvent or a surfactant is added can be suitably used.
[0043]
As the developing method, for example, known methods such as a spray method, a paddle method, an immersion method, and an ultrasonic method can be used. Next, the pattern formed by development can be rinsed. Distilled water can be used as the rinsing liquid.
Next, heat treatment is performed to obtain a final pattern having high heat resistance. The heating temperature is generally from 150 to 450 ° C.
[0044]
The photosensitive resin composition of the present invention can be used for electronic components such as a semiconductor device and a multilayer wiring board. Specifically, a surface protective film layer and an interlayer insulating film layer of a semiconductor device and an interlayer of a multilayer wiring board can be used. It can be used for forming an insulating film layer and the like. The semiconductor device of the present invention is not particularly limited except that it has a surface protective film layer and an interlayer insulating film layer formed using the composition, and can have various structures.
[0045]
One example of the semiconductor device manufacturing process of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device having a multilayer wiring structure.
In FIG. 1, a semiconductor substrate 1 such as a Si substrate having circuit elements is covered with a protective film layer 2 such as a silicon oxide film except for a predetermined portion of the circuit elements, and a first conductor layer 3 is formed on the exposed circuit elements. Is formed. Thereafter, an interlayer insulating film layer 4 is formed on the semiconductor substrate 1 by a spin coating method or the like (step (a)).
[0046]
Next, a photosensitive resin layer 5 of a chlorinated rubber type, a phenol novolak type or the like is formed on the interlayer insulating film layer 4 by a spin coating method, and a predetermined portion of the interlayer insulating film layer 4 is exposed by a known photolithography technique. Window 6A is provided as described above (step (b)).
The interlayer insulating film layer 4 of the window 6A is selectively etched by a dry etching means using a gas such as oxygen or carbon tetrafluoride, and a window 6B is opened. Next, the photosensitive resin layer 5 is completely removed by using an etching solution that does not corrode the first conductor layer 3 exposed from the window 6B, but corrodes only the photosensitive resin layer 5 (step (c)).
[0047]
Further, the second conductor layer 7 is formed by using a known photolithography technique, and the electrical connection with the first conductor layer 3 is completely performed (step (d)).
When a multilayer wiring structure having three or more layers is formed, the above steps are repeated to form each layer.
[0048]
Next, a surface protective film layer 8 is formed.
In the example of FIG. 1, the photosensitive resin composition is applied to the surface protective film layer 8 by a spin coating method and dried, and light is irradiated from a mask on which a pattern for forming a window 6C in a predetermined portion is drawn. After irradiation, the pattern is formed by developing with an aqueous alkali solution, and heated to form a resin film layer. This resin film layer protects the conductor layer from external stress, α-rays, and the like, and the obtained semiconductor device has excellent reliability.
In the above example, the interlayer insulating film layer can be formed using the photosensitive resin composition of the present invention.
[0049]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
[0050]
In this example, the component (B) (acid generator (shown in the following "Chemical Formula 5") and the component (C) (the following "Chemical Formula 5") were added to 100 parts by weight of the component (A) (shown in the following "Chemical Formula 4"). (Chemical formula 6)) and, if necessary, a sensitizer (Chemical formula 7 below) were blended in the predetermined amounts shown in "Table 1", and dissolved in γ-butyrolactone. A coating film was formed using the solution, and the photosensitive characteristics were evaluated.
[0051]
[Example 1]
In this example, as shown in Table 1, component (B) (acid generator (DIAS)) and component (C) (C1) were added to 100 parts by weight of component (A) (polyamide phenol (A1)). It was blended in a predetermined amount shown in Table 1 and dissolved in γ-butyrolactone.
[0052]
The solution was spin-coated on a silicon wafer to form a coating film having a dry film thickness of 2 to 3 μm, and then exposed to i-line (365 nm) using an ultra-high pressure mercury lamp through an interference filter.
After the exposure, the substrate is heated at 120 ° C. for 3 minutes, developed with a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide until the silicon wafer at the exposed portion is exposed, and then rinsed with water to obtain a minimum exposure amount necessary for pattern formation. The resolution was determined.
The results are shown in Table 2.
[0053]
[Example 2]
In Example 1, as shown in Table 1, the same operation was performed as in Example 1 except that the component (C) was changed to (C2), and the same evaluation was performed.
The results are shown in Table 2.
[0054]
[Example 3]
In Example 1, as shown in Table 1, the same operation was performed as in Example 1 except that the component (C) was changed to (C3), and the same evaluation was performed.
The results are shown in Table 2.
[0055]
[Example 4]
In Example 1, as shown in Table 1, the same operation was performed as in Example 1 except that the component (C) was changed to (C4), and the same evaluation was performed.
The results are shown in Table 2.
[0056]
[Example 5]
In Example 1, as shown in Table 1, the same operation was performed as in Example 1 except that the component (C) was changed to the polymer type (C5), and the same evaluation was performed.
The results are shown in Table 2.
[0057]
[Example 6]
In Example 1, as shown in Table 1, the same operation was performed as in Example 1 except that the acid generator component was changed to DPI and a sensitizer (9MeAn) was added, and the same evaluation was performed.
The results are shown in Table 2.
[0058]
[Example 7]
In Example 6, as shown in Table 1, the same operation was performed as in Example 1 except that the acid generator component was changed to MPI, and the same evaluation was performed.
The results are shown in Table 2.
[0059]
Example 8
In Example 6, as shown in Table 1, the same operation was performed as in Example 1 except that the component (A) was changed to (A2), and the same evaluation was performed.
The results are shown in Table 2.
[0060]
[Example 9]
In Example 6, as shown in Table 1, the same operation was performed as in Example 1 except that the component (A) was changed to (A3), and the same evaluation was performed.
The results are shown in Table 2.
[0061]
[Example 10]
In Example 6, as shown in Table 1, the same operation was performed as in Example 1 except that the component (A) was changed to (A4), and the same evaluation was performed.
The results are shown in Table 2.
[0062]
[Example 11]
In Example 6, as shown in Table 1, the same operation was performed as in Example 1 except that the component (A) was changed to (A5), and the same evaluation was performed.
The results are shown in Table 2.
[0063]
[Table 1]
Figure 2004117709
[0064]
Embedded image
Figure 2004117709
[0065]
Embedded image
Figure 2004117709
[0066]
Embedded image
Figure 2004117709
[0067]
Embedded image
Figure 2004117709
[0068]
[Table 2]
Figure 2004117709
[0069]
[Comparative Example 1]
In Example 1, (A6) in which the hydroxyl group of polyamide phenol was protected by a t-butoxycarbonyl group, which is an acid active group, without using the component (C), the photosensitive characteristics were evaluated in the same manner.
As a result, the resolution was 30 μm and the exposure amount was 400 mJ / cm. 2 In addition, a decrease in resolution and peeling due to swelling were observed, and the sensitivity was low.
[0070]
[Comparative Example 2]
The evaluation of the photosensitive properties was carried out in the same manner as in Example 1 except that phthalic acid having no protecting group introduced therein was used as the C component.
As a result, no pattern was obtained.
[0071]
[Comparative Example 3]
The photosensitive characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1 except that (C6), which produces phenol by acid catalysis as the C component, was used.
As a result, the dissolution rate of the exposed part was low, and a good dissolution rate difference between the exposed part and the unexposed part could not be obtained. 2 And the resolution was 50 μm.
[0072]
[Comparative Example 4]
In Example 1, NBAS which is not an onium salt was used as the B component, and the photosensitive characteristics were evaluated in the same manner as described below.
As a result, the dissolution inhibiting effect of the unexposed portions was insufficient, and sufficient contrast for pattern formation could not be obtained.
[0073]
Embedded image
Figure 2004117709
[0074]
Embedded image
Figure 2004117709
[0075]
Embedded image
Figure 2004117709
[0076]
In the case of this embodiment, the exposure amount was small and the resolution was good. On the other hand, in each of the comparative examples, the resolution was reduced, no pattern was obtained, and the exposure amount was high, which was not good.
[0077]
【The invention's effect】
In the present invention, (A) a polymer compound having at least one phenolic hydroxyl group or carboxyl group in a molecule, (B) a compound which generates an acid upon irradiation with actinic rays, and (C) a compound which is converted into a carboxylic acid by an acid catalyst. The positive photosensitive resin composition containing a compound having an organic group to be obtained is excellent in sensitivity and resolution, and can sufficiently cope with any structure of a heat-resistant resin for imparting photosensitivity, and is conventionally used. This has the effect of solving the problems of photoresists from the United States, as well as having excellent adhesiveness and heat resistance.
[0078]
Further, according to the method for producing a pattern of the present invention, a pattern having a good shape with excellent mechanical properties, sensitivity, resolution and heat resistance can be obtained by using the composition.
[0079]
Further, the electronic component of the present invention has high reliability by having a pattern having a good shape and characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device having a multilayer wiring structure.
[Explanation of symbols]
1 .... Semiconductor substrate
2 ... Protective film layer
3. First conductor layer
4: Interlayer insulating film layer
5. Photosensitive resin layer
6A, 6B, 6C… Window
7 Second conductor layer
8: Surface protective film layer

Claims (9)

(A)分子中に少なくとも一つのフェノール性水酸基あるいはカルボキシル基を有する高分子化合物、(B)活性光線照射により酸を発生する化合物、(C)酸触媒作用でカルボン酸に変換し得る有機基を有する化合物を含有してなることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。(A) a polymer compound having at least one phenolic hydroxyl group or carboxyl group in the molecule, (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays, and (C) an organic group that can be converted into a carboxylic acid by an acid catalyst. A positive photosensitive resin composition comprising a compound having the same. 請求項1において、前記(A)成分が、ポリイミド、ポリオキサゾール、ポリチアゾール、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリアミド酸、ポリヒドロキシアミド、ポリメルカプトアミド、ポリフェニレンオキシドのいずれか一から選ばれる高分子化合物であることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。2. The composition according to claim 1, wherein the component (A) is a polymer selected from the group consisting of polyimide, polyoxazole, polythiazole, polyamideimide, polyamide, polyamic acid, polyhydroxyamide, polymercaptoamide, and polyphenylene oxide. A positive photosensitive resin composition, characterized in that: 請求項1又は2において、前記(A)の高分子化合物100重量部に対して、前記(B)の活性光線照射により酸を発生する化合物0.01〜50重量部を含有することを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。3. The method according to claim 1, wherein the polymer (B) contains 0.01 to 50 parts by weight of a compound capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays, based on 100 parts by weight of the polymer compound (A). 4. Positive photosensitive resin composition. 請求項1乃至3のいずれか一において、
前記(B)の活性光線照射により酸を発生する化合物が、オニウム塩であることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。
In any one of claims 1 to 3,
The positive photosensitive resin composition according to (B), wherein the compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays is an onium salt.
請求項1乃至4のいずれか一において、前記(C)の酸触媒の作用でカルボン酸に変換し得る化合物が、分子中に−COOR(但しRは酸の作用で分解し水素原子に変換し得る一価の有機基を示す)で示される基を有する化合物であることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。The compound according to any one of claims 1 to 4, wherein the compound (C) which can be converted into a carboxylic acid by the action of an acid catalyst contains -COOR (where R is decomposed into a hydrogen atom by the action of an acid) in the molecule. (Indicating a monovalent organic group to be obtained). 請求項1乃至5のいずれか一において、前記(A)の高分子化合物100重量部に対して、前記(C)の酸触媒作用でカルボン酸に変換し得る有機基を有する化合物1〜100重量部を含有することを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。The compound according to any one of claims 1 to 5, wherein 100 parts by weight of the polymer compound (A) has 1 to 100 parts by weight of a compound having an organic group that can be converted into a carboxylic acid by the acid catalysis of (C). A positive photosensitive resin composition comprising: 請求項1乃至6のいずれか一に記載のポジ型感光性樹脂組成物を用い、支持基板上に塗布し乾燥する工程と、
露光する工程と、
アルカリ水溶液を用いて現像する工程と、
加熱処理する工程とを含むことを特徴とするパターンの製造法。
A step of applying and drying the positive photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 6 on a support substrate, and
Exposing;
Developing with an aqueous alkaline solution,
And b. Performing a heat treatment.
請求項7において、前記露光工程の後に、加熱工程を含むことを特徴とするパターンの製造法。8. The method according to claim 7, further comprising a heating step after the exposing step. 請求項7又は8記載の製造法により得られるパターンを表面保護膜層又は層間絶縁膜層として有してなることを特徴とする電子部品。An electronic component comprising a pattern obtained by the method according to claim 7 or 8 as a surface protective film layer or an interlayer insulating film layer.
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