JP3064579B2 - Pattern formation method - Google Patents

Pattern formation method

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JP3064579B2
JP3064579B2 JP3283385A JP28338591A JP3064579B2 JP 3064579 B2 JP3064579 B2 JP 3064579B2 JP 3283385 A JP3283385 A JP 3283385A JP 28338591 A JP28338591 A JP 28338591A JP 3064579 B2 JP3064579 B2 JP 3064579B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はパタ―ン形成方法に関
し、さらに詳しくは、微細なポリイミド膜パタ―ンを得
ることが可能なパタ―ン形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern forming method, and more particularly, to a pattern forming method capable of obtaining a fine polyimide film pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置において、デバイスを外部環
境の影響から保護しその信頼性を高める目的で、デバイ
ス表面に保護膜(パッシベ―ション膜)を設ける処理が
なされている。一般的に、前記保護膜の材料としては絶
縁性等の電気特性、及び耐熱性に優れたポリイミド樹脂
が広く用いられている。また、半導体装置の多層配線構
造における層間絶縁膜としても、ポリイミド樹脂が広く
使用されている。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device, a process of providing a protective film (passivation film) on a device surface has been performed for the purpose of protecting the device from the influence of an external environment and improving its reliability. In general, as a material of the protective film, a polyimide resin excellent in electrical properties such as insulating properties and heat resistance is widely used. Polyimide resin is also widely used as an interlayer insulating film in a multilayer wiring structure of a semiconductor device.

【0003】上記のようなポリイミド樹脂によるパッシ
ベ―ション膜または層間絶縁膜の形成は、例えば以下に
示す手順によって行なわれる。すなわち該ポリイミド樹
脂の前駆体であるポリアミド酸のワニスを、所定の半導
体デバイス表面上に塗布する。これを加熱処理すること
により、前記ポリアミド酸の環化反応に伴なう熱硬化
(イミド化)が生じ、ポリイミド膜が成膜される。次い
でポリイミド膜表面上にフォトレジスト膜を設け、該フ
ォトレジスト膜を耐エッチングマスクとして、下地のポ
リイミド膜の選択エッチングを行なうことにより、所望
のパタ―ンを有するポリイミド樹脂のパッシベ―ション
膜または層間絶縁膜を形成する。而るに、このようなプ
ロセスでは、ポリイミド膜の形成、及びパタ―ン形成の
ためのエッチングを独立した2つの工程で行なうことが
必要となり、工程の複雑化が問題となる。
The formation of a passivation film or an interlayer insulating film using a polyimide resin as described above is performed, for example, by the following procedure. That is, a varnish of polyamic acid, which is a precursor of the polyimide resin, is applied on a predetermined semiconductor device surface. By subjecting this to heat treatment, thermosetting (imidization) accompanying the cyclization reaction of the polyamic acid occurs, and a polyimide film is formed. Next, a photoresist film is provided on the surface of the polyimide film, and the underlying polyimide film is selectively etched using the photoresist film as an etching-resistant mask, thereby forming a passivation film or interlayer of a polyimide resin having a desired pattern. An insulating film is formed. However, in such a process, it is necessary to perform the formation of the polyimide film and the etching for forming the pattern in two independent steps, which causes a problem of complication of the steps.

【0004】さらに近年、フォトレジストとしての感光
性を備えたポリイミドを用いて前述したような工程を簡
略化しようとする試みが、数多く行なわれている。例え
ば特開昭52− 13315号には、ポリアミド酸のアルカリ可
溶性を利用して、これに溶解抑止剤としてのナフトキノ
ンジアジド化合物を添加したアルカリ現像の可能な感光
性のポリイミドが示されている。係る感光性のポリイミ
ドによれば成膜、露光、現像という簡略な工程でパタ―
ンの形成を行なうことができる。しかしながら現像工程
において、露光部と未露光部との間のアルカリ現像液に
対する溶解性の差が充分でなく、微細なパタ―ン形成は
困難であった。また特開昭62 -135824号には、このよう
な感光性のポリイミドを成膜した後、露光前に90℃程度
に加熱して解像度を高めるプロセスが開示されている
が、このようなプロセスを適用しても前述したような感
光性のポリアミドでは未だ解像度が不充分であった。
[0004] In recent years, many attempts have been made to simplify the above-described steps by using photosensitive polyimide as a photoresist. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-13315 discloses a photosensitive polyimide which can be alkali-developed by utilizing the alkali solubility of polyamic acid and adding a naphthoquinonediazide compound as a dissolution inhibitor thereto. According to the photosensitive polyimide, patterning is performed in a simple process of film formation, exposure, and development.
Can be formed. However, in the developing step, the difference in solubility in the alkali developing solution between the exposed portion and the unexposed portion was not sufficient, and it was difficult to form a fine pattern. Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-135824 discloses a process in which such a photosensitive polyimide is formed into a film and then heated to about 90 ° C. before exposure to increase the resolution. Even when applied, the resolution was still insufficient with the photosensitive polyamide as described above.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、近年
になり感光性のポリイミドの開発が活発に行なわれてき
だが、これまではアルカリ現像により解像度の高いパタ
―ンを得ることはできなかった。
As described above, photosensitive polyimide has been actively developed in recent years, but it has not been possible to obtain a high-resolution pattern by alkali development. .

【0006】本発明はこのような問題を解決して、アル
カリ現像によって解像度の高いポリイミド膜パタ―ンが
実現できるパタ―ン形成方法を提供することを目的とし
ている。
An object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of solving such a problem and realizing a high-resolution polyimide film pattern by alkali development.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明のパタ―
ン形成方法は、基板上に下記一般式[1]で表される反
復単位を有するポリアミド酸と、1,2−ナフトキノン
ジアジド−4−スルホン酸誘導体を主成分とする樹脂層
を形成する工程と、前記樹脂層の所望領域を露光する工
程と、露光後樹脂層に130〜200℃の熱処理を施す
工程と、前記熱処理後に樹脂層を現像する工程と、現像
された樹脂層を加熱して樹脂層中のポリアミド酸をイミ
ド化する工程とを具備しネガパターンを得ることを特徴
とする。
Means and Action for Solving the Problems The pattern of the present invention
A polyamic acid having a repeating unit represented by the following general formula [1] on a substrate: 1,2-naphthoquinone
Forming a resin layer containing a diazido-4-sulfonic acid derivative as a main component, exposing a desired region of the resin layer, subjecting the exposed resin layer to a heat treatment at 130 to 200 ° C., A negative pattern is obtained by providing a step of developing the resin layer later and a step of heating the developed resin layer to imidize the polyamic acid in the resin layer.

【0008】[0008]

【化2】 Embedded image

【0009】本発明で用いられるポリアミド酸として
は、一般式[1]で表される反復単位を有するものであ
れば特に限定されず、ポリイミド樹脂の製造に用い得る
どのようなポリアミド酸を使用してもよい。また、部分
的にエステル化されたポリアミド酸単位を含むものやポ
リアミド酸とエステル化されたポリアミド酸との共重合
体、ポリアミド酸とエステル化されたポリアミド酸との
混合物等も許容される。ただし、上記エステル化された
ポリアミド酸単位の含有量は、ポリアミド酸中多くとも
70重量%以下程度であることが望ましい。これは、70重
量%を越えると、ポリアミド酸のアルカリ可溶性が低下
するおそれがあるからである。さらに、好ましいポリア
ミド酸と、その合成方法について説明すれば次の通りで
ある。
The polyamic acid used in the present invention is not particularly limited as long as it has a repeating unit represented by the general formula [1], and any polyamic acid that can be used for producing a polyimide resin is used. You may. Further, those containing partially esterified polyamic acid units, copolymers of polyamic acid and esterified polyamic acid, and mixtures of polyamic acid and esterified polyamic acid are also acceptable. However, the content of the esterified polyamic acid unit is at most in the polyamic acid.
It is desirably about 70% by weight or less. This is because if it exceeds 70% by weight, the alkali solubility of the polyamic acid may decrease. Further, a preferred polyamic acid and a method of synthesizing the same are described below.

【0010】本発明における好ましいポリアミド酸は、
下記一般式で表されるモノアミン[2]またはジカルボ
ン酸無水物[3]のいずれか一方と、テトラカルボン酸
二無水物[4]及びジアミン[5]とを、有機溶媒の存
在下で重縮合させることによって合成される。
The preferred polyamic acid in the present invention is
Polycondensation of either monoamine [2] or dicarboxylic anhydride [3] represented by the following general formula with tetracarboxylic dianhydride [4] and diamine [5] in the presence of an organic solvent It is synthesized by having

【0011】[0011]

【化3】 Embedded image

【0012】上記において、例えば、前記モノアミン
[2]、テトラカルボン酸二無水物[4]及びジアミン
[5]を使用した場合は、下記一般式[6]のポリアミ
ド酸が合成される。
In the above, for example, when the above monoamine [2], tetracarboxylic dianhydride [4] and diamine [5] are used, a polyamic acid represented by the following general formula [6] is synthesized.

【0013】[0013]

【化4】 Embedded image

【0014】また、前記ジカルボン酸無水物[3]、テ
トラカルボン酸二無水物[4]及びジアミン[5]を使
用した場合は、下記一般式[7]のポリアミド酸がそれ
ぞれ合成される。
When the dicarboxylic anhydride [3], tetracarboxylic dianhydride [4] and diamine [5] are used, a polyamic acid represented by the following general formula [7] is synthesized.

【0015】[0015]

【化5】 Embedded image

【0016】前記一般式[2]で表されるモノアミンに
は、m−アミノジフェニル、p−アミノジフェニル、m
−アミノジフェニルエ―テル、p−アミノジフェニルエ
―テル、アニリン、o−アニシジン、m−アニシジン、
p−アニシジン、p−アミノベンズアルデヒド、o−ト
ルイジン、m−トルイジン、p−トルイジンを含む群よ
り選ばれた少なくとも1種のモノアミンが使用され得
る。
The monoamine represented by the general formula [2] includes m-aminodiphenyl, p-aminodiphenyl, m-aminodiphenyl,
-Aminodiphenyl ether, p-aminodiphenyl ether, aniline, o-anisidine, m-anisidine,
At least one monoamine selected from the group including p-anisidine, p-aminobenzaldehyde, o-toluidine, m-toluidine, and p-toluidine may be used.

【0017】前記一般式[3]で表されるジカルボン酸
無水物には、無水フタル酸、無水ヘキサヒドロフタル
酸、無水メチルナジック酸、4−メチルヘキサヒドロフ
タル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水マレイ
ン酸を含む群より選ばれた少なくとも1種のジカルボン
酸無水物が使用され得る。
The dicarboxylic anhydride represented by the general formula [3] includes phthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, 4-methylhexahydrophthalic acid, methyltetrahydrophthalic anhydride, At least one dicarboxylic anhydride selected from the group containing maleic acid may be used.

【0018】前記一般式[4]で表されるテトラカルボ
ン酸二無水物には、ピロメリット酸二無水物、3,
3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物、2,3,3′,4′−ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸二無水物、3,3′,4,4′−ビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフ
ェニル)メタン二無水物、2,2−(3′,4′−ジカ
ルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4−
ジカルボキシフェニル)スルホン酸二無水物、ビス
(3,4−ジカルボキシフェニル)ジメチルシラン二無
水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)テトラメ
チルジシロキサン二無水物、1,4,5,8−ナフタリ
ンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタ
リンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン
酸二無水物を含む群より選ばれた少なくとも1種のテト
ラカルボン酸二無水物が使用され得る。
The tetracarboxylic dianhydride represented by the general formula [4] includes pyromellitic dianhydride, 3,
3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 2,3,3', 4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride Product, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,2- (3 ', 4'-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, bis (3,4-
Dicarboxyphenyl) sulfonic anhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) dimethylsilane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) tetramethyldisiloxane dianhydride, 1,4,5 At least one tetracarboxylic dianhydride selected from the group including 8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride and butanetetracarboxylic dianhydride Can be used.

【0019】前記一般式[5]で示されるジアミンに
は、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミ
ン、2,4−トリレンジアミン、3,3′−ジアミノジ
フェニルエ―テル、4,4′−ジアミノジフェニルエ―
テル、3,4′−ジアミノジフェニルエ―テル、3,
3′−ジアミノジフェニルスルホン、4,4′−ジアミ
ノジフェニルスルホン、3,3′−ジアミノジフェニル
メタン、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、3,
4′−ジアミノジフェニルメタン、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
ケトン、4,4′−ジアミノジフェニルケトン、3,
4′−ジアミノジフェニルケトン、2,2′−ビス(p
−アミノフェニル)プロパン、2,2′−ビス(p−ア
ミノフェニル)ヘキサフロロプロパン、1,3−ビス
(p−アミノフェノキシベンゼン)、1,4−ビス(p
−アミノフェノキシベンゼン)、4−メチル−2,4−
ビス(p−アミノフェニル)−1−ペンテン、1,4−
ビス(α,α′−ジメチル−p−アミノベンジル)ベン
ゼン、イミノ−ジ−p−フェニレンジアミン、1,5−
ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノナフタレン、4
−メチル−2,4−ビス(p−アミノフェニルペンタ
ン)、5(または6)−アミノ−1−(p−アミノフェ
ニル)−1,3,3−トリメチルインダン、ビス(p−
アミノフェニル)ホスフィンオキシド、4,4′−ジア
ミノアゾベンゼン、4,4′−ジアミノジフェニル尿
素、4,4′−ビス(p−アミノフェノキシ)ビフェニ
ル、2,2−ビス[p−(p′−アミノフェノキシ)フ
ェニル]プロパン、2,2−ビス[p−(m−アミノフ
ェノキシ)フェニル]ベンゾフェノン、4,4′−ビス
(p−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,
4′−ビス[p−(α,α−ジメチル−p−アミノベン
ジル)フェノキシ]ジフェニルスルホンビス(4−アミ
ノフェニル)ジメチルシラン、ビス(4−アミノフェニ
ル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p−アミノフェ
ニル)テトラメチルジシロキサンを含む群より選ばれた
少なくとも一種の芳香族ジアミンが使用され得る。
The diamines represented by the general formula [5] include m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 2,4-tolylenediamine, 3,3'-diaminodiphenylether, and 4,4'-diamine. Diaminodiphenyl-
Ter, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 3,
3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,
4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl ketone, 4,4'-diaminodiphenyl ketone, 3,
4'-diaminodiphenyl ketone, 2,2'-bis (p
-Aminophenyl) propane, 2,2'-bis (p-aminophenyl) hexafluoropropane, 1,3-bis (p-aminophenoxybenzene), 1,4-bis (p
-Aminophenoxybenzene), 4-methyl-2,4-
Bis (p-aminophenyl) -1-pentene, 1,4-
Bis (α, α′-dimethyl-p-aminobenzyl) benzene, imino-di-p-phenylenediamine, 1,5-
Diaminonaphthalene, 2,6-diaminonaphthalene, 4
-Methyl-2,4-bis (p-aminophenylpentane), 5 (or 6) -amino-1- (p-aminophenyl) -1,3,3-trimethylindane, bis (p-
Aminophenyl) phosphine oxide, 4,4'-diaminoazobenzene, 4,4'-diaminodiphenylurea, 4,4'-bis (p-aminophenoxy) biphenyl, 2,2-bis [p- (p'-amino Phenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [p- (m-aminophenoxy) phenyl] benzophenone, 4,4′-bis (p-aminophenoxy) diphenylsulfone,
4'-bis [p- (α, α-dimethyl-p-aminobenzyl) phenoxy] diphenylsulfonebis (4-aminophenyl) dimethylsilane, bis (4-aminophenyl) tetramethyldisiloxane, bis (p-amino At least one aromatic diamine selected from the group comprising phenyl) tetramethyldisiloxane may be used.

【0020】尚、上記芳香族ジアミンにおいて、その芳
香環の水素原子が、塩素原子、フッ素原子、水素原子、
メチル基、メトキシ基、フェニル基を含む群より選ばれ
た少なくとも一種の原子または基で置換されたものであ
ってもよい。
In the above aromatic diamine, the hydrogen atom of the aromatic ring is a chlorine atom, a fluorine atom, a hydrogen atom,
It may be substituted with at least one atom or group selected from the group including a methyl group, a methoxy group and a phenyl group.

【0021】また、前記一般式[5]で示されるジアミ
ンには、上記のような芳香族ジアミンの他に、ビス(γ
−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、1,4
−ビス(γ−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼ
ン、ビス(4−アミノブチル)テトラメチルジシロキサ
ン、ビス(γ−アミノプロピル)テトラフェニルジシロ
キサン、
The diamine represented by the general formula [5] includes bis (γ) in addition to the above-mentioned aromatic diamine.
-Aminopropyl) tetramethyldisiloxane, 1,4
-Bis (γ-aminopropyldimethylsilyl) benzene, bis (4-aminobutyl) tetramethyldisiloxane, bis (γ-aminopropyl) tetraphenyldisiloxane,

【0022】[0022]

【化6】 を含む群より選ばれた少なくとも一種のシロキサン化合
物が使用される場合もあり得る。これらシロキサン化合
物は、最終的にポリイミド膜と基板との密着性を向上さ
せるのに効果があり、本発明において好ましいジアミン
である。
Embedded image In some cases, at least one siloxane compound selected from the group including is used. These siloxane compounds are effective in ultimately improving the adhesion between the polyimide film and the substrate, and are preferred diamines in the present invention.

【0023】また、上記物質の反応に用いる前記有機溶
媒には、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメ
チルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−
メチル−ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン、ス
ルホラン、N,N,N′,N′−テトラメチル尿素、ヘ
キサメチルホスホアミド等が使用され得る。
The organic solvents used for the reaction of the above substances include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone,
Methyl-ε-caprolactam, γ-butyrolactone, sulfolane, N, N, N ′, N′-tetramethylurea, hexamethylphosphamide, and the like can be used.

【0024】上記物質を使用したポリアミド酸の合成反
応において、使用されるモノアミン[2]およびアミン
[5]の合計量と、ジカルボン酸無水物[3]およびテ
トラカルボン酸二無水物[4]の合計量との比は、アミ
ノ基と酸無水物基との当量比が約 100: 100となる比で
ある。また、この反応条件は反応温度−15℃〜30℃、反
応時間10分〜20時間の範囲である。
In the synthesis reaction of the polyamic acid using the above substances, the total amount of the monoamine [2] and the amine [5] to be used and the total amount of the dicarboxylic anhydride [3] and the tetracarboxylic dianhydride [4] are determined. The ratio to the total amount is such that the equivalent ratio of the amino group to the acid anhydride group is about 100: 100. The reaction conditions are a reaction temperature of −15 ° C. to 30 ° C. and a reaction time of 10 minutes to 20 hours.

【0025】こうして合成されるポリアミド酸の対数粘
度(N−メチル−2−ピロリドン溶媒中において、ポリ
マ―濃度 0.5g/dl、30℃で測定)は、前記ポリアミド酸
の半導体基板上への塗布性を向上させるために、 0.4〜
1.0dl/gであることが望ましく、 0.5〜 0.9dl/gであれ
ば特に好ましい。前記ポリアミド酸の対数粘度を上記範
囲に調整するには、前記各原料の使用比率を以下のよう
に調整する。
The logarithmic viscosity of the polyamic acid thus synthesized (measured in an N-methyl-2-pyrrolidone solvent at a polymer concentration of 0.5 g / dl at 30 ° C.) is determined based on the coating property of the polyamic acid on a semiconductor substrate. 0.4 to improve
It is desirably 1.0 dl / g, and particularly preferably 0.5 to 0.9 dl / g. In order to adjust the logarithmic viscosity of the polyamic acid to the above range, the usage ratio of each raw material is adjusted as follows.

【0026】まず、ポリアミド酸[6]を合成する場
合、モノアミン[2]とジアミン[5]との使用比率
は、モル比で 0.01 〜 0.2: 0.9〜 0.995が好ましく、
0.02 〜0.06 : 0.97 〜 0.99 の範囲であれば特に好
ましい。この理由は、モノアミン[2]が多すぎると前
記ポリアミド酸[6]の対数粘度が低下し、硬化膜を形
成したときに平滑な膜面が得られにくくなる。逆に、モ
ノアミン[2]が少なすぎると、ポリアミド酸[6]の
分子末端処理の効果が少なく、作業性に難点が出てくる
からである。
First, when synthesizing the polyamic acid [6], the monoamine [2] and the diamine [5] are preferably used in a molar ratio of 0.01 to 0.2: 0.9 to 0.995,
0.02 to 0.06: particularly preferably in the range of 0.97 to 0.99. The reason for this is that if the amount of the monoamine [2] is too large, the logarithmic viscosity of the polyamic acid [6] decreases, and it becomes difficult to obtain a smooth film surface when a cured film is formed. Conversely, if the amount of the monoamine [2] is too small, the effect of the molecular terminal treatment of the polyamic acid [6] is small, and workability becomes difficult.

【0027】また、ポリアミド酸[7]を合成する場
合、ジカルボン酸無水物[3]とテトラカルボン酸二無
水物[4]との使用比率は、モル比で 0.01〜 0.2: 0.
9〜 0.995が好ましく、 0.02 〜 0.06 : 0.97 〜 0.99
の範囲であれば特に好ましい。何となれば、ジカルボ
ン酸無水物[3]が多すぎると、ポリアミド酸[7]の
対数粘度が低下し、硬化膜を形成したときに平滑な膜面
が得られにくく、逆にジカルボン酸無水物[3]が少な
すぎると、ポリアミド酸[7]の分子末端処理の効果が
少なく、作業性に難点が出てくるからである。
When synthesizing the polyamic acid [7], the molar ratio of the dicarboxylic anhydride [3] to the tetracarboxylic dianhydride [4] is 0.01 to 0.2: 0.
9 to 0.995 is preferable, and 0.02 to 0.06: 0.97 to 0.99
It is particularly preferable if it is in the range of If the amount of the dicarboxylic anhydride [3] is too large, the logarithmic viscosity of the polyamic acid [7] decreases, and it is difficult to obtain a smooth film surface when a cured film is formed. If the amount of [3] is too small, the effect of the molecular terminal treatment of the polyamic acid [7] is small, and workability becomes difficult.

【0028】ジアミン[5]として、前記シロキサン化
合物が使用される場合は、その使用量は全アミン量に対
して(モノアミンはジアミンに換算)、 0.01 〜20モル
%とすることが好ましい。ここで、シロキサン化合物の
使用量が20モル%を越えると、最終的に得られるポリア
ミド酸の耐熱性が低下するおそれがあり、シロキサン化
合物の使用量が 0.01 モル%未満だと、前述したような
ポリイミド膜と半導体基板との密着性向上の効果が得ら
れなくなる。
When the siloxane compound is used as the diamine [5], the amount of the siloxane compound used is preferably 0.01 to 20 mol% based on the total amount of amine (monoamine is converted to diamine). Here, if the use amount of the siloxane compound exceeds 20 mol%, the heat resistance of the finally obtained polyamic acid may decrease. If the use amount of the siloxane compound is less than 0.01 mol%, as described above. The effect of improving the adhesion between the polyimide film and the semiconductor substrate cannot be obtained.

【0029】一方、本発明において用いられるナフトキ
ノンジアジド化合物としては特に限定されず、例えば
1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸、2,
1−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸、およびこ
れらの塩,エステル,アミド等の誘導体が挙げられる。
これらのなかでも1,2−ナフトキノンジアジド−4−
スルホン酸誘導体は好ましく、1,2−ナフトキノンジ
アジド−4−スルホン酸エステルは特に好ましい。以下
に、本発明において好適に用いられる1,2−ナフトキ
ノンジアジド−4−スルホン酸エステルを具体的に示
す。
On the other hand, it is not particularly restricted but includes naphthoquinonediazide compounds used in the present invention, for example,
1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid, 2,
1-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid and derivatives thereof such as salts, esters, and amides.
Among these, 1,2-naphthoquinonediazide-4-
Sulfonic acid derivatives are preferred, and 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester is particularly preferred. Hereinafter, 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester suitably used in the present invention will be specifically described.

【0030】[0030]

【化7】 Embedded image

【0031】[0031]

【化8】 Embedded image

【0032】[0032]

【化9】 Embedded image

【0033】[0033]

【化10】 Embedded image

【0034】尚上記したようなナフトキノンジアジド化
合物は、以下に示した構造式で表されるナフトキノンジ
アジドスルホン酸クロライドとアルコ―ル類、フェノ―
ル類、アミン類とを反応させて、脱HCl化することに
より、容易に得ることができる。
The naphthoquinonediazide compound as described above comprises naphthoquinonediazidesulfonic acid chloride represented by the following structural formula and alcohols, phenol-
The compound can be easily obtained by reacting the compound with an amine or an amine to remove HCl.

【0035】[0035]

【化11】 Embedded image

【0036】本発明おいて、前記ナフトキノンジアジド
化合物の配合量はポリアミド酸 100重量部に対して5〜
70重量部が好ましく、25〜45重量部がより好ましい。何
となれば、ナフトキノンジアジド化合物の配合量が多す
ぎると、イミド硬化の工程での加熱時における膜厚の減
少が大きく、パタ―ンを損なう原因となる。逆に、ナフ
トキノンジアジド化合物の配合量が少なすぎると、露光
の工程での樹脂層の感光性が低下し、解像度が低下する
おそれがある。また本発明において、ナフトキノンジア
ジド化合物は、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、
アセテ―トセロソルブ、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、N−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチルホスホ
アミド等の有機溶媒に溶解させてから配合してもよい。
In the present invention, the compounding amount of the naphthoquinonediazide compound is 5 to 100 parts by weight of the polyamic acid.
70 parts by weight is preferred, and 25 to 45 parts by weight is more preferred. What is more, if the amount of the naphthoquinonediazide compound is too large, the film thickness during heating in the imide curing step is greatly reduced, and the pattern is impaired. Conversely, if the amount of the naphthoquinonediazide compound is too small, the photosensitivity of the resin layer in the exposure step may be reduced, and the resolution may be reduced. In the present invention, naphthoquinonediazide compound is methyl ethyl ketone, cyclohexane,
It may be blended after being dissolved in an organic solvent such as acetate cellosolve, N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, hexamethylphosphamide.

【0037】本発明のパタ―ン形成方法では、感光剤と
してのナフトキノンジアジド化合物の種類等を選択する
ことにより、ポジ型及びネガ型のいずれのパタ―ン形成
も可能となる。この理由は明らかではないが、例えば感
光剤として1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホ
ン酸エステルを用いた場合を例にとると、露光、及び熱
処理の工程の際に、露光部及び未露光部においてそれぞ
れ次に示すような反応が生じているものと考えられる。
In the pattern forming method of the present invention, both positive and negative patterns can be formed by selecting the type of the naphthoquinonediazide compound as a photosensitive agent. Although the reason for this is not clear, for example, in the case of using 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester as a photosensitizer, the exposed portion and the unexposed portion are exposed during the exposure and heat treatment steps. Are considered to have caused the following reactions.

【0038】すなわちまず露光部では、下記(a)式に
示したように、露光時に1,2−ナフトキノンジアジド
−4−スルホン酸エステルがインデンカルボン酸を生成
すると同時に、上記インデンカルボン酸のスルホン酸と
骨格部分に分解する。
That is, in the exposed portion, as shown in the following formula (a), 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester generates indenecarboxylic acid at the same time as the exposure, and And decompose into skeleton parts.

【0039】[0039]

【化12】 さらに露光部では、続く熱処理の工程の際に、以下の
(b)〜(d)の反応が生じる。 (b)露光時に生じたインデンカルボン酸のスルホン酸
の関与により、ポリアミド酸の一部がイミド化する。 (c)前記インデンカルボン酸が脱カルボキシ化してイ
ンデン誘導体となる。
Embedded image Further, in the exposed portion, the following reactions (b) to (d) occur during the subsequent heat treatment step. (B) Part of the polyamic acid is imidized due to the involvement of sulfonic acid of indene carboxylic acid generated at the time of exposure. (C) The indene carboxylic acid is decarboxylated to form an indene derivative.

【0040】(d)感光剤として多官能性の1,2−ナ
フトキノンジアジド−4−スルホン酸エステルを用いた
場合、露光時に未反応の1,2−ナフトキノンジアジド
−4−スルホン酸エステルが架橋する。一方未露光部で
は、熱処理の工程の際に、以下の(e),(f)の反応
が生じ得る。 (e)1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸
エステルが熱により分解して、インデンカルボン酸を生
成する。
(D) When a polyfunctional 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester is used as a photosensitive agent, unreacted 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester is crosslinked at the time of exposure. . On the other hand, in the unexposed portion, the following reactions (e) and (f) may occur during the heat treatment process. (E) 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester is decomposed by heat to produce indenecarboxylic acid.

【0041】(f)感光剤として多官能性の1,2−ナ
フトキノンジアジド−4−スルホン酸エステルを用いた
場合、この1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホ
ン酸エステルが架橋する。
(F) When a polyfunctional 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester is used as a photosensitizer, the 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester is crosslinked.

【0042】このうち露光部については、上記(a)の
反応によりアルカリ現像液に対する溶解度が高められ、
逆に上記(b)〜(d)の反応によりアルカリ現像液に
対する溶解度が低減される。また未露光部については、
(e)の反応によりアルカリ現像液に対する溶解度が高
められ、(f)の反応によりアルカリ現像液に対する溶
解度が低減される。本発明のパタ―ン形成方法において
は、(a)の反応の寄与が大きい場合にはポジ型のパタ
―ンが形成され、(b)〜(d)の反応の寄与が大きい
場合にはネガ型のパタ―ンが形成されるものと考えられ
る。従って本発明では、感光剤である1,2−ナフトキ
ノンジアジド−4−スルホン酸エステルの種類や、さら
に露光条件、熱処理条件を適宜選択することにより、ポ
ジ型及びネガ型のいずれのパタ―ンも形成され得る。次
に、本発明のパタ―ン形成方法について各工程を詳細に
説明する。
Of the exposed portions, the solubility in an alkali developing solution is increased by the reaction (a),
Conversely, the above reactions (b) to (d) reduce the solubility in an alkali developing solution. For unexposed parts,
The solubility in an alkali developer is increased by the reaction (e), and the solubility in an alkali developer is reduced by the reaction (f). In the pattern forming method of the present invention, a positive pattern is formed when the contribution of the reaction (a) is large, and a negative pattern is formed when the contribution of the reactions (b) to (d) is large. It is considered that a pattern of the mold is formed. Therefore, in the present invention, both positive and negative patterns can be obtained by appropriately selecting the type of 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester as a photosensitizer, and further, exposure conditions and heat treatment conditions. Can be formed. Next, each step of the pattern forming method of the present invention will be described in detail.

【0043】まず、前記ポリアミド酸およびナフトキノ
ンジアジド化合物を適当な有機溶剤に溶解し、所望によ
り濾過等の方法で微細な不純物を除去してレジスト液を
調製する。次いで、前記レジスト液を例えば回転塗布法
により半導体基板等の基板上に塗布した後、これを乾燥
して本発明に係る樹脂層を形成する。
First, the polyamic acid and the naphthoquinonediazide compound are dissolved in an appropriate organic solvent, and if necessary, fine impurities are removed by a method such as filtration to prepare a resist solution. Next, the resist liquid is applied on a substrate such as a semiconductor substrate by, for example, a spin coating method, and then dried to form a resin layer according to the present invention.

【0044】次に、所望のパタ―ンを有するフォトマス
クを介して樹脂層に可視光、赤外光、紫外光、EB、X
線等のエネルギ―線を照射し、前記樹脂層の所望領域を
露光する。なおこのとき、密着、投影のいずれの露光方
式も可能である。
Next, visible light, infrared light, ultraviolet light, EB, X-ray are applied to the resin layer through a photomask having a desired pattern.
A desired region of the resin layer is exposed by irradiating an energy beam such as a beam. At this time, both exposure methods of contact and projection are possible.

【0045】続いて、樹脂層を例えばホットプレ―トを
用いて 130〜200℃の温度で熱処理を施した後、放冷す
る。このとき、熱処理の温度が低すぎると得られるパタ
―ンの解像度が不充分となり、逆に熱処理の温度が高す
ぎると樹脂層のアルカリ溶液に対する溶解性が低下し、
現像が困難となってしまう。さらに好ましい熱処理の温
度は、 140〜 160℃である。また熱処理の時間は、熱処
理温度にもよるが、通常 0.5〜60分程度、より好ましく
は1〜5分程度が望ましい。熱処理の時間が短すぎる
と、得られるパタ―ンの解像度が不充分となり、逆に熱
処理の時間が長すぎると、樹脂層の現像が困難となって
しまう。
Subsequently, the resin layer is subjected to a heat treatment at a temperature of 130 to 200 ° C. by using, for example, a hot plate, and then left to cool. At this time, if the temperature of the heat treatment is too low, the resolution of the obtained pattern becomes insufficient, and if the temperature of the heat treatment is too high, the solubility of the resin layer in the alkali solution decreases,
Development becomes difficult. A more preferred heat treatment temperature is 140 to 160 ° C. The time for the heat treatment depends on the heat treatment temperature, but is usually preferably about 0.5 to 60 minutes, more preferably about 1 to 5 minutes. If the heat treatment time is too short, the resolution of the resulting pattern will be insufficient, and if the heat treatment time is too long, development of the resin layer will be difficult.

【0046】この後、アルカリ溶液を用いて熱処理の行
なわれた樹脂層を現像する。このとき、樹脂層の露光部
または未露光部が溶解除去され、所望のポジ型またはネ
ガ型のパタ―ンが形成される。このアルカリ溶液として
は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液等の
有機アルカリ水溶液、または水酸化カリウム、水酸化ナ
トリウム等の無機アルカリ水溶液を使用することができ
る。また現像は、浸漬法、スプレ―現像法等によって行
なわれる。
Thereafter, the heat-treated resin layer is developed using an alkaline solution. At this time, the exposed or unexposed portions of the resin layer are dissolved and removed, and a desired positive or negative pattern is formed. As the alkali solution, an organic alkali aqueous solution such as a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution or an inorganic alkali aqueous solution such as potassium hydroxide or sodium hydroxide can be used. The development is performed by an immersion method, a spray development method, or the like.

【0047】さらに、上記したような現像により所望の
パタ―ンが形成された樹脂層を、一定温度で加熱する。
これによって樹脂層中のポリアミド酸の閉環(イミド
化)が起こり、前記一般式[1]で示される反復単位を
有するポリイミドが生成する。なお、加熱の際は90℃か
ら 400℃まで徐々に温度を上げて加熱することが好まし
い。これは、前記イミド化の工程の際急激に昇温すると
ポリアミド酸が閉環せず一部残存し、熱安定性が損なわ
れるおそれがあるからである。
Further, the resin layer on which the desired pattern has been formed by the above-described development is heated at a constant temperature.
As a result, the polyamic acid in the resin layer is ring-closed (imidized), and a polyimide having a repeating unit represented by the general formula [1] is generated. It is preferable that the heating is performed by gradually increasing the temperature from 90 ° C. to 400 ° C. This is because if the temperature rises abruptly during the imidization step, the polyamic acid may remain partially without ring closure, and thermal stability may be impaired.

【0048】上述したような本発明のパタ―ン形成方法
により得られるポリイミド膜パタ―ンは、優れた電気絶
縁性および耐熱性を示し、半導体装置におけるパッシベ
―ション膜または層間絶縁膜として好適に機能する。ま
た、PEP (Photo EngravingProcess )におけるエッチ
ングマスクとして用いることもできる。
The polyimide film pattern obtained by the above-described pattern forming method of the present invention exhibits excellent electric insulation and heat resistance, and is suitable as a passivation film or an interlayer insulating film in a semiconductor device. Function. It can also be used as an etching mask in PEP (Photo Engraving Process).

【0049】[0049]

【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。比較例5
The present invention will be described below in detail with reference to examples. Comparative Example 5

【0050】撹拌棒、温度計、滴下ロ―トを取り付けた
反応フラスコ中に、五酸化リンによって乾燥した窒素ガ
スを通し、ピロメリット酸二無水物 4.635g ( 0.21 モ
ル)、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸二無水物19.993g ( 0.062モル)、無水マレイン
酸 0.333g ( 0.003モル)、およびN−メチル−2−ピ
ロリドン100gを注入した。そして、これらを充分に撹拌
および混合して−5℃まで冷却した。
A nitrogen gas dried with phosphorus pentoxide was passed through a reaction flask equipped with a stir bar, a thermometer, and a dropping funnel, and 4.635 g (0.21 mol) of pyromellitic dianhydride, 3,3 ', 19.993 g (0.062 mol) of 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 0.333 g (0.003 mol) of maleic anhydride and 100 g of N-methyl-2-pyrrolidone were injected. These were sufficiently stirred and mixed, and cooled to -5 ° C.

【0051】次に4,4′−ジアミノジフェニルエ―テ
ル15.996g ( 0.081モル)およびビス(γ−アミノプロ
ピル)テトラメチルジシロキサン 1.199g ( 0.003モ
ル)を、N−メチル−2−ピロリドン69g に溶解させ、
この溶液を前記反応フラスコ中に徐々に滴下した。こう
して得られた混合液を、−5℃〜0℃にて4時間保持し
た後、さらに室温(20℃)で4時間反応させ、ポリアミ
ド酸を合成した。このポリアミド酸/N−メチル−2−
ピロリドン混合液を調整し、30℃において対数粘度を測
定したところ、 0.83dl/g であった。
Next, 15.996 g (0.081 mol) of 4,4'-diaminodiphenyl ether and 1.199 g (0.003 mol) of bis (γ-aminopropyl) tetramethyldisiloxane were added to 69 g of N-methyl-2-pyrrolidone. Dissolve,
This solution was slowly dropped into the reaction flask. The thus obtained mixture was kept at -5 ° C to 0 ° C for 4 hours, and further reacted at room temperature (20 ° C) for 4 hours to synthesize polyamic acid. This polyamic acid / N-methyl-2-
The logarithmic viscosity of the pyrrolidone mixture was measured at 30 ° C. and found to be 0.83 dl / g.

【0052】次いで、このポリアミド酸溶液と下記一般
式で表されるナフトキノンジアジド化合物を、ポリアミ
ド酸10g およびナフトキノンジアジド化合物 2.5g が配
合されるように秤量して、室温(20℃)において均一に
なるまで撹拌混合した。これを細孔寸法 0.5μmのメン
ブランフィルタ―で濾過することによって、ポリアミド
酸とナフトキノンジアジド化合物を主成分とするレジス
ト液を調製した。
Next, this polyamic acid solution and a naphthoquinonediazide compound represented by the following general formula are weighed so that 10 g of the polyamic acid and 2.5 g of the naphthoquinonediazide compound are blended, and become uniform at room temperature (20 ° C.). And mixed until stirring. This was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 μm to prepare a resist solution containing a polyamic acid and a naphthoquinonediazide compound as main components.

【0053】[0053]

【化2】 上記のように調製されたレジスト液について、本発明の
パタ―ン形成方法によりパタ―ンを形成して、各特性の
評価を行なった。 (1)特性試験C5−a(解像性評価)
Embedded image With respect to the resist solution prepared as described above, a pattern was formed by the pattern forming method of the present invention, and each characteristic was evaluated. (1) Characteristic test C5- a (resolution evaluation)

【0054】前記レジスト液を、径3インチのシリコン
ウェハ―上にスピンナ―を用いて塗布し、これを90℃の
ホットプレ―ト上で10分間加熱して、厚さ 4.2μmの樹
脂層を形成した。次に、コンタクト露光機(キャノン社
製:CA 800)により、前記樹脂層の表面上を解像力テ
スト用石英マスクを介して露光した。このとき、光照射
量は、365nm で65mJ/cm2 であった。露光後、樹脂層に
150℃、2分の加熱処理を施し、続いてシリコンウェハ
―ごとレジスト用現像液(テトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド、 2.38 wt%水溶液)中に60秒間浸漬し、さ
らに20秒間水洗することにより、ネガ型のパタ―ンが形
成された。
The resist solution was coated on a silicon wafer having a diameter of 3 inches by using a spinner and heated on a hot plate at 90 ° C. for 10 minutes to form a resin layer having a thickness of 4.2 μm. did. Next, the surface of the resin layer was exposed through a quartz mask for a resolving power test using a contact exposure machine (CA 800, manufactured by Canon Inc.). At this time, the light irradiation amount is 65 mJ / cm 2 at 365 nm. Met. After exposure, the resin layer
Heat treatment at 150 ° C for 2 minutes, then immerse the silicon wafer together with the resist developer (tetramethylammonium hydroxide, 2.38 wt% aqueous solution) for 60 seconds, and wash with water for 20 seconds to obtain a negative type Pattern was formed.

【0055】前記パタ―ンの断面を電子顕微鏡により観
察したところ、30μmのラインおよびスペ―スが解像
されていた。さらにこの後、得られたパタ―ンを320
℃まで加熱することにより、良好なポリイミド膜パタ―
ンが形された。 (2)特性試験C5−b(密着性評価)
When the cross section of the pattern was observed with an electron microscope, a line and space of 30 μm were resolved. After this, the obtained pattern was changed to 320
By heating to ℃, good polyimide film pattern
Ngakatachi has been formed. (2) Characteristic test C5- b (adhesion evaluation)

【0056】前記レジスト液を、径3インチのシリコン
ウェハ―上にスピンナ―を用いて塗布し、これを90℃
のホットプレ―ト上で10分間加熱して、厚さ5.0μ
mの樹脂層を形成した。次に、このウェハ―を恒温乾燥
機中において、150℃にて1時間、250℃にて1時
間、320℃にて1時間と順次温度を上げ、前記樹脂層
中のポリアミド酸をイミド化させた。さらにこのウェハ
―を、2気圧の飽和水蒸気中において、120℃で24
時間加熱した後、ゴバン目試験法により密着性を評価し
た。この結果、樹脂層は100/100剥離せず、前記
樹脂層とウェハ―との密着性は良好であることが確認さ
れた。 (3)特性試験C5−c(耐熱性評価)
The resist solution was applied on a silicon wafer having a diameter of 3 inches by using a spinner, and this was applied at 90 ° C.
Heated on a hot plate for 10 minutes to a thickness of 5.0μ
m of the resin layer was formed. Next, the temperature of the wafer is sequentially increased in a thermostatic dryer at 150 ° C. for 1 hour, 250 ° C. for 1 hour, and 320 ° C. for 1 hour to imidize the polyamic acid in the resin layer. Was. Further, the wafer is immersed in saturated steam at 2 atm at 120 ° C. for 24 hours.
After heating for an hour, the adhesion was evaluated by the Goban test method. As a result, the resin layer did not peel 100/100, and it was confirmed that the adhesion between the resin layer and the wafer was good. (3) Characteristic test C5- c (heat resistance evaluation)

【0057】前記レジスト液を、径3インチのシリコン
ウェハ―上にスピンナ―を用いて塗布し、これを90℃の
ホットプレ―ト上で10分間加熱して、厚さ 5.0μmの樹
脂層を形成した。次に、このウェハ―を恒温乾燥機中に
おいて、 150℃にて1時間、250℃にて1時間、 320℃
にて1時間と順次温度を上げ、前記樹脂層中のポリアミ
ド酸をイミド化させた。加熱後、このウェハ―から前記
樹脂層を剃刀で剥がし、熱重量分析法(TGA)で測定
したところ、 400℃まで熱分解による重量の減少が認め
られなかった。 比較例1
The resist solution was coated on a silicon wafer having a diameter of 3 inches using a spinner, and heated on a hot plate at 90 ° C. for 10 minutes to form a resin layer having a thickness of 5.0 μm. did. Next, the wafer is placed in a thermostatic dryer at 150 ° C. for 1 hour, at 250 ° C. for 1 hour, at 320 ° C.
, The temperature was sequentially increased for 1 hour to imidize the polyamic acid in the resin layer. After heating, the resin layer was peeled off from the wafer with a razor and measured by thermogravimetric analysis (TGA). As a result, no decrease in weight due to thermal decomposition was observed up to 400 ° C. Comparative Example 1

【0058】比較例5と同様のレジスト液を、径3イン
チのシリコンウェハ―上にスピンナ―を用いて塗布し、
これを90℃のホットプレ―ト上で10分間加熱して、
厚さ5.0μmの樹脂層を形成した。次に、コンタクト
露光機(キャノン社製:CA800)により、前記樹脂
層の表面上を解像力テスト用石英マスクを介して露光し
た。このとき、光照射量は、365nmで70mJ/c
2であった。露光後、直ちにシリコンウェハ―ごとレ
ジスト用現像液(テトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド、2.38wt%水溶液)中に60秒間浸漬したとこ
ろ、パタ―ンが現像された。しかしながら、シリコンウ
ェハ―を現像液から引き上げさらに20秒間水洗した際
に、樹脂層残存部が溶解してしまい、良好なパタ―ンを
形成することができなかった。 比較例2
The same resist solution as in Comparative Example 5 was applied on a silicon wafer having a diameter of 3 inches using a spinner.
This is heated on a hot plate at 90 ° C for 10 minutes,
A resin layer having a thickness of 5.0 μm was formed. Next, the surface of the resin layer was exposed through a quartz mask for a resolving power test using a contact exposure machine (CA800, manufactured by Canon Inc.). At this time, the light irradiation amount was 70 mJ / c at 365 nm.
m 2 . Immediately after the exposure, the entire silicon wafer was immersed in a resist developing solution (tetramethylammonium hydroxide, 2.38 wt% aqueous solution) for 60 seconds, whereby the pattern was developed. However, when the silicon wafer was pulled up from the developer and washed with water for 20 seconds, the remaining portion of the resin layer was dissolved, and a good pattern could not be formed. Comparative Example 2

【0059】比較例5と同様のレジスト液を、径3イン
チのシリコンウェハ―上にスピンナ―を用いて塗布し、
これを90℃のホットプレ―ト上で10分間加熱して、
厚さ5.0μmの樹脂層を形成した。
The same resist solution as in Comparative Example 5 was applied to a 3-inch diameter silicon wafer using a spinner.
This is heated on a hot plate at 90 ° C for 10 minutes,
A resin layer having a thickness of 5.0 μm was formed.

【0060】次に、前記樹脂層に150℃、2分の熱処
理を施し、続いてコンタクト露光機(キャノン社製:C
A 800)により、前記樹脂層の表面上を解像力テス
ト用石英マスクを介して露光した。このとき、光照射量
は、365nmで70mJ/cm2であった。露光後、
直ちにシリコンウェハ―ごとレジスト用現像液(テトラ
メチルアンモニウムヒドロキシド、2.38wt%水溶
液)中に60秒間浸漬したがパタ―ンを形成することが
できなかった。この理由は、露光前の熱処理の際に、樹
脂層中のナフトキノンジアジド化合物が分解したためで
あると考えられる。比較例6 実施例1〜7
Next, the resin layer is subjected to a heat treatment at 150 ° C. for 2 minutes, followed by a contact exposure device (C: manufactured by Canon Inc.).
A 800), the surface of the resin layer was exposed through a quartz mask for resolution test. At this time, the light irradiation amount was 70 mJ / cm 2 at 365 nm. After exposure,
The silicon wafer was immediately immersed in a resist developing solution (tetramethylammonium hydroxide, 2.38 wt% aqueous solution) for 60 seconds, but no pattern could be formed. This is considered to be because the naphthoquinonediazide compound in the resin layer was decomposed during the heat treatment before exposure. Comparative Example 6 Examples 1 to 7

【0061】表1に示す原料組成で、前記比較例5と同
様の方法により、比較例6、実施例1〜7に使用するポ
リアミド酸を合成した(得られたポリアミド酸溶液の対
数粘度を表1に併記した)。更に、ポリアミド酸溶液お
よびナフトキノンジアジド化合物をそれぞれ表1に示し
た所定量混合し、比較例6、実施例1〜7のレジスト液
を調製した。尚、表1中で用いる略号は、それぞれ以下
に示す酸無水物、アミンおよびナフトキノンジアジド化
合物を表す。 BPDA:3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカル
ボン酸二無水物 BTDA:3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物 PMDA:ピロメリット酸二無水物 DPE :4,4′−ジアミノジフェニルエ―テル DAM :4,4′−ジアミノジフェニルメタン ASi−a:ビス(γ−アミノプロピル)テトラメチル
ジシロキサン ASi−b:
Using the raw material composition shown in Table 1, the polyamic acid used in Comparative Example 6 and Examples 1 to 7 was synthesized in the same manner as in Comparative Example 5 (the logarithmic viscosity of the obtained polyamic acid solution was shown in Table 1). 1). Further, the polyamic acid solution and the naphthoquinonediazide compound were mixed in respective predetermined amounts shown in Table 1 to prepare resist solutions of Comparative Example 6 and Examples 1 to 7 . The abbreviations used in Table 1 represent the following acid anhydrides, amines and naphthoquinonediazide compounds, respectively. BPDA: 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride BTDA: 3,3', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride PMDA: pyromellitic dianhydride DPE: 4 4'-diaminodiphenyl ether DAM: 4,4'-diaminodiphenylmethane ASi-a: bis (γ-aminopropyl) tetramethyldisiloxane ASi-b:

【0062】[0062]

【化14】 A :アニリン T :o−トルイジン A−a :無水フタル酸 A−b :無水ヘキサヒドロフタル酸 A−c :無水メチルナジック酸 A−d :4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸 A−e :無水マレイン酸Embedded image A: aniline T: o-toluidine A-a: phthalic anhydride Ab: hexahydrophthalic anhydride Ac: methylnadic anhydride Ad: 4-methylhexahydrophthalic anhydride Ae: maleic anhydride acid

【0063】[0063]

【化3】 上記のように調製されたレジスト液について、以下に示
すとおり比較例5と同様にパタ―ンを形成して、各特性
の評価を行なった。 (1)特性試験C6−a、1−a〜7−a(解像性評
価)
Embedded image With respect to the resist solution prepared as described above, a pattern was formed in the same manner as in Comparative Example 5 as described below, and each characteristic was evaluated. (1) Characteristic test C6-a, 1-a to 7-a (resolution evaluation)

【0064】比較例6、実施例1〜7のレジスト液に関
して、比較例5の特性試験C5−aと同様の方法で、シ
リコンウェハ―上において露光、熱処理、現像を行ない
パタ―ンを形成した。得られた各パタ―ンについて、電
子顕微鏡により断面を観察して解像度を測定し、その結
果を表2に示した。 (2)特性試験C6−b、1−b〜7−b(密着性評
価)
With respect to the resist solutions of Comparative Example 6 and Examples 1 to 7 , exposure, heat treatment and development were performed on a silicon wafer in the same manner as in the characteristic test C5- a of Comparative Example 5 to form patterns. . For each of the obtained patterns, the cross section was observed with an electron microscope to measure the resolution, and the results are shown in Table 2. (2) Characteristic test C6-b, 1-b to 7-b (adhesion evaluation)

【0065】比較例6、実施例1〜7のレジスト液に関
して、比較例5の特性試験C5−bと同様の方法で、シ
リコンウェハ―との密着性についての評価を行なった。
その結果を表2に併記した。 (3)特性試験C6−c、1−c〜7−c(耐熱性評
価)比較例6、実施例1〜7 のレジスト液に関して、比較例
の特性試験C5−cと同様の方法で、シリコンウェハ
―上での耐熱性についての評価を行なった。その結果を
表2に併記した。
The resist solutions of Comparative Example 6 and Examples 1 to 7 were evaluated for adhesion to a silicon wafer in the same manner as in the characteristic test C5- b of Comparative Example 5 .
The results are shown in Table 2. (3) Characteristics Test C6-c, 1-c~7- c ( Evaluation of Heat Resistance) Comparative Example 6, with respect to the resist solutions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples
The heat resistance on a silicon wafer was evaluated in the same manner as in the characteristic test C5- c of No. 5 . The results are shown in Table 2.

【0066】表2に示したごとく、いずれにおいてもネ
ガ型のパタ―ンが形成され、特に実施例1〜5で得られ
たパタ―ンは解像度が高く、また基板とパタ―ンとの密
着性、耐熱性も充分であった。尚、ナフトキノンジアジ
ド化合物の配合量が多い実施例では、イミド硬化時の
樹脂層の重量減少が大きく、得られるポリイミド膜の基
板に対する密着性も低下している。一方、ナフトキノン
ジアジド化合物の配合量が少ない実施例では、現像時
に露光部、未露光部ともアルカリ溶解性が比較的大きい
ため、得られるパタ―ンの解像度がやや低下しており、
パタ―ニング特性が他のものより劣っていることが確認
された。
As shown in Table 2, a negative pattern was formed in each case. In particular, the patterns obtained in Examples 1 to 5 had high resolution and showed a close contact between the substrate and the pattern. And heat resistance were also sufficient. In Example 6 , where the amount of the naphthoquinonediazide compound was large, the weight of the resin layer was greatly reduced during imide curing, and the adhesion of the obtained polyimide film to the substrate was also reduced. On the other hand, in Example 7 , in which the amount of the naphthoquinonediazide compound was small, the alkali solubility in the exposed and unexposed areas was relatively large during development, so that the resolution of the obtained pattern was slightly reduced.
It was confirmed that the patterning characteristics were inferior to the others.

【0067】[0067]

【表1】 [Table 1]

【0068】[0068]

【表2】 * 密着ゴバン目評価(密着性評価):2気圧の飽和
水蒸気中で24時間加熱後のシリコンウェハ―との密着
性。 * 10%減量温度(℃)(耐熱性評価):320℃
の熱硬化後のTGA測定による。実施例8〜11
[Table 2] * Adhesion evaluation (adhesion evaluation): Adhesion with a silicon wafer after heating in saturated steam at 2 atm for 24 hours. * 10% weight loss temperature (° C) (heat resistance evaluation): 320 ° C
Is measured by TGA after heat curing. Examples 8 to 11

【0069】表3に示す原料組成で、前記比較例5と同
様の方法により、実施例8〜11に使用するポリアミド
酸を合成した(得られたポリアミド酸溶液の対数粘度を
表3に併記した)。更に、ポリアミド酸溶液およびナフ
トキノンジアジド化合物をそれぞれ表3に示した所定量
混合し、実施例8〜11のレジスト液を調製した。尚、
表3中で新たに用いた略号は、それぞれ以下に示すナフ
トキノンジアジド化合物を表す。
The polyamic acids used in Examples 8 to 11 were synthesized using the raw material compositions shown in Table 3 in the same manner as in Comparative Example 5 (the logarithmic viscosities of the obtained polyamic acid solutions are also shown in Table 3). ). Further, the polyamic acid solution and the naphthoquinonediazide compound were mixed in respective predetermined amounts shown in Table 3 to prepare resist solutions of Examples 8 to 11 . still,
The abbreviations newly used in Table 3 represent the naphthoquinonediazide compounds shown below.

【0070】[0070]

【化16】 Embedded image

【0071】上記のように調製されたレジスト液につい
て、以下に示すとおり本発明のパタ―ン形成方法により
パタ―ンを形成して、実施例1と同様に各特性の評価を
行なった。 (1)特性試験8−a〜11−a(解像性評価)
With respect to the resist solution prepared as described above, a pattern was formed by the pattern forming method of the present invention as described below, and each characteristic was evaluated in the same manner as in Example 1. (1) Characteristic tests 8-a to 11-a (resolution evaluation)

【0072】実施例8〜11のレジスト液に関して、
較例5の特性試験C5−aと同様の方法で、シリコンウ
ェハ―上において露光、熱処理、現像を行ないパタ―ン
を形成した。ただし、本実施例では光照射量は365n
mで150mJ/cm2とし、現像はテトラメチルアン
モニウムヒドロキシドの1.19wt%水溶液を用い
て、シリコンウェハ―を浸漬してさらに水洗したとこ
ろ、ネガ型のパタ―ンが形成された。得られた各パタ―
ンについて、電子顕微鏡により断面を観察して解像度を
測定し、その結果を表4に示した。 (2)特性試験8−b〜11−b(密着性評価)
With respect to the resist solutions of Examples 8 to 11 , the ratio
Exposure, heat treatment, and development were performed on a silicon wafer to form a pattern in the same manner as in the characteristic test C5- a of Comparative Example 5 . However, in this embodiment, the light irradiation amount is 365 n.
m and 150 mJ / cm 2, and a 1.19 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide was used for development, and the silicon wafer was immersed and further washed with water. As a result, a negative pattern was formed. Each pattern obtained
The resolution was measured by observing the cross section of the film by an electron microscope, and the results are shown in Table 4. (2) Property test 8-b to 11-b (adhesion evaluation)

【0073】実施例8〜11のレジスト液に関して、
較例5の特性試験C5−bと同様の方法で、シリコンウ
ェハ―との密着性についての評価を行なった。その結果
を表4に併記した。 (3)特性試験8−c〜11−c(耐熱性評価)
With respect to the resist solutions of Examples 8 to 11 , the ratio
The adhesion to the silicon wafer was evaluated in the same manner as in the characteristic test C5- b of Comparative Example 5 . The results are shown in Table 4. (3) Characteristic test 8-c to 11-c (heat resistance evaluation)

【0074】実施例8〜11のレジスト液に関して、
較例5の特性試験C5−cと同様の方法で、シリコンウ
ェハ―上での耐熱性についての評価を行なった。その結
果を表4に併記した。
With respect to the resist solutions of Examples 8 to 11 , the ratio
The heat resistance on a silicon wafer was evaluated in the same manner as in the characteristic test C5- c of Comparative Example 5 . The results are shown in Table 4.

【0075】表4に示したごとく、いずれにおいてもネ
ガ型の微細なパタ―ンが形成され、基板とパタ―ンとの
密着性、耐熱性も充分であった。特に実施例8〜10
は、密着性評価試験において、120℃で62時間加熱
した後も100/100剥離せず、極めて優れた密着性
を有していた。これに対し実施例11では、120℃で
24時間加熱後には100/100剥離しなかったが、
62時間加熱後には10/100剥離が発生した。この
理由は、実施例11のように感光剤として多官能性のナ
フトキノンジアジドスルホン酸エステルを用いた場合、
熱処理の際に未反応のナフトキノンジアジドスルホン酸
エステルが架橋するので、樹脂層の柔軟性が低減される
ためであるものと考えられる。逆に、実施例8〜10
ように感光剤として1官能性のナフトキノンジアジドス
ルホン酸エステルを用いた場合には、上記したような架
橋が生じ得ないため、特に優れた密着性が達成されてい
る。
As shown in Table 4, a negative fine pattern was formed in each case, and the adhesion between the substrate and the pattern and the heat resistance were sufficient. In particular, in Examples 8 to 10 , in the adhesion evaluation test, 100/100 peeling did not occur even after heating at 120 ° C for 62 hours, and the adhesion was extremely excellent. In contrast, in Example 11 , 100/100 peeling did not occur after heating at 120 ° C. for 24 hours.
After heating for 62 hours, 10/100 peeling occurred. The reason for this is that when a polyfunctional naphthoquinonediazidesulfonic acid ester is used as a photosensitizer as in Example 11 ,
It is considered that the unreacted naphthoquinonediazidosulfonic acid ester is crosslinked during the heat treatment, so that the flexibility of the resin layer is reduced. Conversely, when a monofunctional naphthoquinonediazidesulfonic acid ester is used as a photosensitizer as in Examples 8 to 10 , particularly excellent adhesion is achieved because the above-described crosslinking cannot occur. I have.

【0076】[0076]

【表3】 [Table 3]

【0077】[0077]

【表4】 * 密着ゴバン目評価(密着性評価):2気圧の飽和
水蒸気中で62時間加熱後のシリコンウェハ―との密着
性。 * 10%減量温度(℃)(耐熱性評価):320℃
の熱硬化後のTGA測定による。 比較例3
[Table 4] * Adhesion evaluation (adhesion evaluation): Adhesion with a silicon wafer after heating in saturated steam at 2 atm for 62 hours. * 10% weight loss temperature (° C) (heat resistance evaluation): 320 ° C
Is measured by TGA after heat curing. Comparative Example 3

【0078】実施例8のレジスト液に関して、実施例8
と同様の方法でシリコンウェハ―上に樹脂層を形成し
た。次いで、前記樹脂層を実施例8と同様の条件で露光
した後、直ちにレジスト用現像液(テトラメチルアンモ
ニウムヒドロキシドの1.19wt%水溶液)に50秒
間浸漬したところ、パタ―ンが現像された。しかしなが
ら、シリコンウェハ―を現像液から引き上げさらに30
秒間水洗した際に、樹脂層残存部が溶解してしまい、良
好なパタ―ンを形成することができなかった。実施例12〜18
[0078] With respect to the resist solution of Example 8, Example 8
A resin layer was formed on a silicon wafer in the same manner as described above. Next, the resin layer was exposed under the same conditions as in Example 8, and immediately immersed in a resist developing solution (a 1.19 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide) for 50 seconds, whereby the pattern was developed. . However, the silicon wafer is pulled out of the developer and further 30
When washed with water for 2 seconds, the remaining portion of the resin layer was dissolved, and a good pattern could not be formed. Examples 12 to 18

【0079】表5に示す原料組成で、前記比較例5と同
様の方法により、実施例12〜18に使用するポリアミ
ド酸を合成した(得られたポリアミド酸溶液の対数粘度
を表5に併記した)。更に、ポリアミド酸溶液およびナ
フトキノンジアジド化合物をそれぞれ表5に示した所定
量混合し、実施例12〜18のレジスト液を調製した。
尚、表5中で新たに用いた略号は、それぞれ以下に示す
ナフトキノンジアジド化合物を表す。
Using the raw material compositions shown in Table 5, polyamic acids used in Examples 12 to 18 were synthesized in the same manner as in Comparative Example 5 (the logarithmic viscosities of the obtained polyamic acid solutions are also shown in Table 5). ). Further, the polyamic acid solution and the naphthoquinonediazide compound were mixed in respective predetermined amounts shown in Table 5 to prepare resist solutions of Examples 12 to 18 .
The abbreviations newly used in Table 5 represent the following naphthoquinonediazide compounds.

【0080】[0080]

【化17】 Embedded image

【0081】上記のように調製されたレジスト液につい
て、以下に示すとおり本発明のパタ―ン形成方法により
パタ―ンを形成して、比較例5と同様に各特性の評価を
行なった。 (1)特性試験12−a〜18−a(解像性評価)
Using the resist solution prepared as described above, a pattern was formed by the pattern forming method of the present invention as described below, and each characteristic was evaluated in the same manner as in Comparative Example 5 . (1) Characteristic test 12-a to 18-a (resolution evaluation)

【0082】実施例12〜18のレジスト液に関して、
比較例5の特性試験C5−aと同様な方法で、シリコン
ウエハ―上において露光、熱処理、現像を行ないパタ―
ンを形成しした。ただし、本実施例では光照射量は36
5nmで170mJ/cm2とし、現像はテトラメチル
アンモニウムヒドロキシドの1.19wt%水溶液を用
いて、シリコンウェハ―を浸漬してさらに水洗したとこ
ろ、ネガ型のパタ―ンが形成された。得られた各パタ―
ンについて、電子顕微鏡により断面を観察して解像度を
測定し、その結果を表6に示した。 (2)特性試験12−b〜18−b(密着性評価)
With respect to the resist solutions of Examples 12 to 18 ,
Exposure, heat treatment, and development were performed on a silicon wafer in the same manner as in the characteristic test C5- a of Comparative Example 5 to obtain a pattern.
Formed. However, in this embodiment, the light irradiation amount is 36.
And 170 mJ / cm 2 at 5 nm, development using 1.19Wt% aqueous solution of tetramethyl ammonium hydroxide, silicon wafers - was further washed by immersing, negative type pattern - down is formed. Each pattern obtained
The resolution was measured by observing the cross section of the sample with an electron microscope, and the results are shown in Table 6. (2) Characteristic tests 12-b to 18-b (adhesion evaluation)

【0083】実施例12〜18のレジスト液に関して、
比較例5の特性試験C5−bと同様の方法で、シリコン
ウエハ―との密着性についての評価を行なった。その結
果を表6に併記した。 (3)特性試験12−c〜18−c(耐熱性評価)
With respect to the resist solutions of Examples 12 to 18 ,
The adhesion to the silicon wafer was evaluated in the same manner as in the characteristic test C5- b of Comparative Example 5 . The results are shown in Table 6. (3) Characteristic tests 12-c to 18-c (heat resistance evaluation)

【0084】実施例12〜18のレジスト液に関して、
比較例5の特性試験C5−cと同様の方法で、シリコン
ウエハ―上での耐熱性についての評価を行なった。その
結果を表6に併記した。表6に示したごとく、いずれに
おいてもネガ型のパタ―ンが形成され、基板とパタ―ン
との密着性、耐熱性も充分であった。
Regarding the resist solutions of Examples 12 to 18 ,
The heat resistance on the silicon wafer was evaluated in the same manner as in the characteristic test C5- c of Comparative Example 5 . The results are shown in Table 6. As shown in Table 6, a negative pattern was formed in each case, and the adhesion between the substrate and the pattern and the heat resistance were sufficient.

【0085】また実施例12〜18では、感光剤として
多官能性のナフトキノンジアジドスルホン酸エステルを
用いたものの、密着性評価試験において120℃で62
時間加熱した後も100/100剥離せず、極めて優れ
た密着性が得られている。これは、実施例12〜18
用いられたナフトキノンジアジドスルホン酸エステルで
は、主鎖中に脂肪族炭化水素構造、ポリシロキサン構造
のようなソフトセグメントを有するので、熱処理時に前
記ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルの架橋が生
じても、樹脂層の柔軟性の低減が抑制されるためである
と考えられる。すなわち、主鎖中に脂肪族炭化水素構
造、ポリシロキサン構造、ポリシラン構造のようなソフ
トセグメントを有するナフトキノンジアジドスルホン酸
エステルを感光剤として用いれば、特に優れた密着性を
達成することができる。
In Examples 12 to 18 , although a polyfunctional naphthoquinonediazidesulfonic acid ester was used as a photosensitizing agent, the adhesion was evaluated at 120.degree.
Even after being heated for 100 hours, 100/100 peeling did not occur, and extremely excellent adhesion was obtained. This is because the naphthoquinone diazide sulfonic acid ester used in Examples 12 to 18 has a soft segment such as an aliphatic hydrocarbon structure and a polysiloxane structure in the main chain. This is presumably because, even if crosslinking occurs, the reduction in flexibility of the resin layer is suppressed. That is, when a naphthoquinonediazidosulfonic acid ester having a soft segment such as an aliphatic hydrocarbon structure, a polysiloxane structure, or a polysilane structure in a main chain is used as a photosensitive agent, particularly excellent adhesion can be achieved.

【0086】[0086]

【表5】 [Table 5]

【0087】[0087]

【表6】 * 密着ゴバン目評価(密着性評価):2気圧の飽和
水蒸気中で62時間加熱後のシリコンウェハ―との密着
性。 * 10%減量温度(℃)(耐熱性評価):320℃
の熱硬化後のTGA測定による。 比較例4
[Table 6] * Adhesion evaluation (adhesion evaluation): Adhesion with a silicon wafer after heating in saturated steam at 2 atm for 62 hours. * 10% weight loss temperature (° C) (heat resistance evaluation): 320 ° C
Is measured by TGA after heat curing. Comparative Example 4

【0088】実施例12のレジスト液に関して、実施例
12と同様の方法でシリコンウェハ―上に樹脂層を形成
した。次いで、前記樹脂層を実施例12と同様の条件で
露光した後、直ちにレジスト用現像液(テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシドの1.19wt%水溶液)に3
0秒間浸漬したところ、パタ―ンが現像された。しかし
ながら、シリコンウェハ―を現像液から引き上げさらに
30秒間水洗した際に、樹脂層残存部が溶解してしま
い、良好なパタ―ンを形成することができなかった。実施例19〜23
With respect to the resist solution of the twelfth embodiment,
A resin layer was formed on a silicon wafer in the same manner as in No. 12 . Next, the resin layer was exposed under the same conditions as in Example 12, and immediately added to a developing solution for resist (a 1.19 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide).
After immersion for 0 seconds, the pattern was developed. However, when the silicon wafer was pulled up from the developer and washed with water for 30 seconds, the remaining portion of the resin layer was dissolved, and a good pattern could not be formed. Examples 19 to 23

【0089】表7に示す原料組成で、前記比較例5と同
様の方法により、実施例19〜23に使用するポリアミ
ド酸を合成した(得られたポリアミド酸溶液の対数粘度
を表7に併記した)。更に、ポリアミド酸溶液およびナ
フトキノンジアジド化合物をそれぞれ表7に示した所定
量混合し、実施例19〜23のレジスト液を調製した。
尚、表7中で新たに用いた略号は、それぞれ以下に示す
ナフトキノンジアジド化合物を表す。
The polyamic acids used in Examples 19 to 23 were synthesized using the raw material compositions shown in Table 7 in the same manner as in Comparative Example 5 (the logarithmic viscosities of the obtained polyamic acid solutions are also shown in Table 7). ). Further, the polyamic acid solution and the naphthoquinonediazide compound were mixed in respective predetermined amounts shown in Table 7 to prepare resist solutions of Examples 19 to 23 .
The abbreviations newly used in Table 7 represent the following naphthoquinonediazide compounds.

【0090】[0090]

【化4】 上記のように調製されたレジスト液について、以下に示
すとおり比較例5と同様にパタ―ンを形成して、各特性
の評価を行なった。 (1)特性試験19−a〜23−a(解像性評価)
Embedded image With respect to the resist solution prepared as described above, a pattern was formed in the same manner as in Comparative Example 5 as described below, and each characteristic was evaluated. (1) Characteristic tests 19-a to 23-a (resolution evaluation)

【0091】実施例19〜23のレジスト液に関して、
比較例5の特性試験C5−aと同様の方法で、シリコン
ウェハ―上において露光、熱処理、現像を行ないパタ―
ンを形成した。得られた各パタ―ンについて、電子顕微
鏡により断面を観察して解像度を測定し、その結果を表
8に示した。 (2)特性試験19−b〜23−b(密着性評価)
Regarding the resist solutions of Examples 19 to 23 ,
Exposure, heat treatment, and development were performed on a silicon wafer in the same manner as in the characteristic test C5- a of Comparative Example 5 to obtain a pattern.
Formed. For each of the obtained patterns, the cross section was observed with an electron microscope to measure the resolution. The results are shown in Table 8. (2) Characteristic tests 19-b to 23-b (adhesion evaluation)

【0092】実施例19〜23のレジスト液に関して、
比較例5の特性試験C5−bと同様の方法で、シリコン
ウェハ―との密着性についての評価を行なった。その結
果を表8に併記した。 (3)特性試験19−c〜23−c(耐熱性評価)実施例19〜23 のレジスト液に関して、比較例5の特
性試験C5−cと同様の方法で、シリコンウェハ―上で
の耐熱性についての評価を行なった。その結果を表8に
併記した。表8に示したごとく、いずれにおいてもポジ
型又はネガ型の微細なパタ―ンが形成され、基板とパタ
―ンとの密着性、耐熱性も充分であった。
Regarding the resist solutions of Examples 19 to 23,
The adhesion to the silicon wafer was evaluated in the same manner as in the characteristic test C5- b of Comparative Example 5 . The results are shown in Table 8. (3) Characteristic tests 19-c to 23-c (Evaluation of heat resistance) The resist solutions of Examples 19 to 23 were subjected to heat resistance on a silicon wafer in the same manner as in the characteristic test C5- c of Comparative Example 5. Was evaluated. The results are shown in Table 8. As shown in Table 8, in each case, a positive or negative fine pattern was formed, and the adhesion between the substrate and the pattern and the heat resistance were sufficient.

【0093】[0093]

【表7】 [Table 7]

【0094】[0094]

【表8】 * 密着ゴバン目評価(密着性評価):2気圧の飽和
水蒸気中で62時間加熱後のシリコンウェハ―との密着
性。 * 10%減量温度(℃)(耐熱性評価):320℃
の熱硬化後のTGA測定による。
[Table 8] * Adhesion evaluation (adhesion evaluation): Adhesion with a silicon wafer after heating in saturated steam at 2 atm for 62 hours. * 10% weight loss temperature (° C) (heat resistance evaluation): 320 ° C
Is measured by TGA after heat curing.

【0095】[0095]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のパタ―ン
形成方法によれば、アルカリ現像による解像度の高いパ
タ―ン形成が可能となるため、密着性、耐熱性の優れた
微細なポリイミド膜パタ―ンを簡略に実現でき、その工
業的価値は大なるものがある。
As described above in detail, according to the pattern forming method of the present invention, it is possible to form a pattern with high resolution by alkali development, so that a fine pattern having excellent adhesion and heat resistance can be obtained. A polyimide film pattern can be simply realized, and its industrial value is great.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/312 H01L 21/30 502R (72)発明者 中野 義彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝 総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−135824(JP,A) 特開 平4−120171(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 7/022 G03F 7/037 G03F 7/038 G03F 7/38 H01L 21/027 H01L 21/312 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H01L 21/312 H01L 21/30 502R (72) Inventor Yoshihiko Nakano 1 Kosuka Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa TOSHIBA CORPORATION (56) References JP-A-62-135824 (JP, A) JP-A-4-120171 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G03F 7/022 G03F 7/037 G03F 7/038 G03F 7/38 H01L 21/027 H01L 21/312

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に下記一般式[1]で表される反
復単位を有するポリアミド酸と、1,2−ナフトキノン
ジアジド−4−スルホン酸誘導体を主成分とする樹脂層
を形成する工程と、前記樹脂層の所望領域を露光する工
程と、露光後樹脂層に130〜200℃の熱処理を施す
工程と、前記熱処理後に樹脂層を現像する工程と、現像
された樹脂層を加熱して樹脂層中のポリアミド酸をイミ
ド化する工程とを具備しネガパターンを得ることを特徴
とするパターン形成方法 【化1】
1. A polyamic acid having a repeating unit represented by the following general formula [1] on a substrate: 1,2-naphthoquinone
Forming a resin layer containing a diazido-4-sulfonic acid derivative as a main component, exposing a desired region of the resin layer, subjecting the exposed resin layer to a heat treatment at 130 to 200 ° C., A pattern forming method comprising a step of developing the resin layer and a step of heating the developed resin layer to imidize the polyamic acid in the resin layer to obtain a negative pattern.
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