JP3313012B2 - 感光性樹脂組成物のパターン加工方法 - Google Patents
感光性樹脂組成物のパターン加工方法Info
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Description
度のパターンを得るための感光性樹脂組成物のパターン
加工方法に関するものである。
I等の超微細回路の作成、あるいは加工の必要なパッケ
ージ中の絶縁膜や保護膜にフォトレジストや感光性ポリ
イミド等の感光性樹脂が多用されている。感光性樹脂の
特徴は、比較的簡便な装置で高精度の樹脂パターンを得
ることができる点である。特に、ジアゾキノン等を感光
剤に用いたフェノールノボラック樹脂をベースとしたポ
ジ型のフォトレジストは、現像時に膨潤を起こさないた
め解像度に優れたパターンの形成が可能である。また現
像液がアルカリ性水溶液であるため安全面においても優
れるといった数々の特徴を有しているため、上記半導体
の微細回路等の製造に多用されている。一方、半導体の
絶縁膜や保護膜に用いる感光性ポリイミドのような感光
性耐熱性樹脂においても、高解像度や現像液の無公害性
等の特徴を有するポジ型の感光性耐熱性樹脂が、フォト
レジストと同様に開発され(例えば、特開昭64−60
630号公報、特公平1−46862号公報等)、高集
積化された半導体の絶縁膜や保護膜用樹脂として注目さ
れている。
カリ可溶性ポリマーに上述のようなジアゾキノン化合物
を感光剤として組み合わせることよりなる。未露光部に
おいては、これらジアゾキノン化合物はアルカリ性水溶
液に不溶であるが、露光によって化学変化を起こしアル
カリ性水溶液に可溶となる。従って、この露光/未露光
での溶解度差を利用し、露光部をアルカリ性水溶液で除
去することにより、未露光部のみの塗膜パターンの作成
が可能となる。現像液として用いるアリカリ性水溶液と
しては、一般的にはテトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド(以下、TMAHという)の水溶液である。通常の
フェノールノボラック樹脂をベースとしたフォトレジス
トを現像する場合、このTMAHの水溶液で良好に現像
できるが、例えば、特公平1−46862号公報に示さ
れているようなポリベンゾオキサゾール前駆体をベース
にした感光性樹脂組成物の場合、本来完全に溶解し除去
されるはずの露光部に現像残り(スカム)が発生し、解
像度が悪くなるという欠点があった。
工工程におけるスカムをなくし、高解像度が得られる感
光性樹脂組成物のパターン加工方法を提供するものであ
る。
で示されるポリアミド、
樹脂組成物を基板等に塗布し、プリベークを行い、光照
射を行った後、アルキルベンゼンスルホン酸を含むアル
カリ性水溶液で露光部を溶解除去して、パターンを得る
ことを特徴とする感光性樹脂組成物のパターン加工方法
である。
スアミノフェノールとYの構造を有するジカルボン酸か
らなり、このポリアミドを約300〜400℃で加熱す
ると閉環し、ポリベンゾオキサゾールという耐熱性樹脂
へと変化する。一般的にポジ型感光性樹脂組成物は、ア
ルカリ水溶液で現像を行う。例えばフォトレジストは、
そのベースのフェノールノボラック樹脂にフェノール性
の水酸基を有しているため現像が可能となる。同様に式
(1)で表わされるポリアミドをベースとしたポジ型感
光性樹脂もXの構造を有するビスアミノフェノールにお
けるフェノール性の水酸基によって現像が可能となる
が、フェノールノボラック樹脂をベースにしたフォトレ
ジストより、その現像性は劣り露光部にスカムが発生し
解像度が悪くなる。これは、ベンゼン環1個に対し、水
酸基が1個含まれるフェノールノボラック樹脂に対し
て、式(1)に示されるポリアミドにおいて、水酸基が
アミン成分にしかないためと考えられる。Xの構造を有
するビスアミノフェノールの一部を密着性改良のため、
式(1)のZの構造を有するシリコーンジアミンに置き
換えたポリアミド等は樹脂の溶解性が、更に低くなるた
め、より多くのスカムが発生し、解像度が非常に悪くな
る。しかし、本発明のアルキルベンゼンスルホン酸を含
むアルカリ水溶液で加工するとこのスカムは全く発生し
ない。原因については明らかでないが、アルキルベンゼ
ンスルホン酸によって樹脂と現像液との親和性が向上す
るためと考えられる。
ば、
ない。また、式(1)のYは、例えば
ない。更に、式(1)のZは、例えば
ない。式(1)のZは、例えばシリコンウェハーのよう
な基板に対して、密着性が必要な時に用いるが、その使
用割合bについては最大40.0モル%まで使用するこ
とができる。40.0モル%を越えると樹脂の溶解性が
極めて低下し、本発明であるパターン加工方法を用いて
もスカムが発生し、パターン加工ができない。なお、こ
れらX、Y、Zの使用にあたっては、それぞれ1種類で
あっても2種類以上の混合物であってもかまわない。本
発明では、アルキルベンゼンスルホン酸を用いる。具体
的な例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸、ドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウム等が挙げられるが、こ
れらに限定されるものではない。本発明の現像液である
アルカリ性水溶液中のアルキルベンゼンスルホン酸の含
有量は、全アルカリ性水溶液中に0.1〜10重量%で
あることが好ましい。0.1重量%未満だとスカムが発
生し易くなり、逆に10重量%を越えると未露光部の膜
減りが大きくなり、良好なパターンが得られない。
溶性ポリマーを溶解除去するものであり、アルカリ化合
物を溶解した水溶液であることが必須である。アルカリ
化合物としては、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、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミ
ン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルア
ミン、ジ−n−プロピルアミン等の第二アミン類、トリ
エチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン
類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン
等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等
の第四級アンモニウム塩等が挙げるられる。
アミド及びキノンジアジド化合物の他溶剤を主成分とす
るが、必要に応じてポリアミド酸を添加してもよい。ポ
リアミド酸は、カルボキシル基を有しているため、溶解
性が増し現像時間の短縮化が可能となる。
ベンゾキノンジアジドあるいは1,2−ナフトキノンジ
アジド構造を有する化合物であり、米国特許明細書第
2,772,972号、第2,797,213号、第
3,669,658号により公知の物質である。例え
ば、
法は、まず該組成物を適当な支持体、例えばシリコンウ
エハーやセラミック、アルミ基板等に塗布する。塗布方
法は、スピンナーを用いた回転塗布、スプレーコーター
を用いた噴霧塗布、浸漬、印刷、ロールコーティング等
で行う。次に60〜180℃程度の温度で塗膜を乾燥す
る。乾燥法としてはオーブン、赤外炉、熱盤等があるが
効率面及び温度制御のし易すさから熱盤が好ましい。こ
の熱盤で乾燥する場合、80〜130℃で乾燥すること
が好ましい。80℃未満では、乾燥が不充分で好ましく
ない。又、130℃を越えると、乾燥が過度になるため
好ましくない。より好ましいのは、100〜120℃で
2〜4分である。次に所望のパターン形状に化学線を用
いて光照射する。化学線としては、X線、電子線、紫外
線、可視光線等を使用できるが、特に200〜500n
mの波長のものが好ましい。より高解像度のパターンを
得るためには、365nmの波長を利用したi線ステッ
パー又は436nmの波長を利用したg線ステッパーを
用いることがより好ましい。
する。 実施例1 ポリアミドの合成 ヘキサフルオロ−2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒド
ロキシフェニル)プロパン33.6重量部(0.100
モル)をN,N−ジメチルアセトアミド150重量部及
びピリジン33.2(0.420モル)重量部に溶解し
た。次にシクロヘキサノン100重量部に溶解したテレ
フタル酸クロリド21.3重量部(0.105モル)を
−10〜−15℃で30分かけて滴下し、その後室温で
4時間撹拌し反応を終了した。反応混合物を濾過した
後、溶液を水中に投入し目的のポリマー(A)を沈殿さ
せた。沈殿物を濾集し水で充分洗浄した後、真空下80
℃で1昼夜乾燥させた。
するジアゾキノン(D)25重量部をN−メチル−2−
ピロリドン(以下、NMPという)200重量部に溶解
した後、0.2μmのテフロンフィルターで濾過し感光
性樹脂組成物を得た。
ートし、ホットプレート上において、120℃で3分加
熱し溶剤を蒸発させて、膜厚5μmの塗膜を形成した。
この塗膜上に凸版印刷(株)・製マスク(テストチャート
No1;幅50〜0.88μmの残しパターン及び抜き
パターンが描かれている。)を通して高圧水銀灯からの
紫外線を200mJ/cm2照射した。得られた塗膜をテ
トラメチルアンモニウムヒドロキシド1.20重量部、
純水98.30重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸、
0.50重量部からなる現像液を用いて30秒間パドル
法により現像し、露光部の塗膜を溶解除去した後に水で
10秒間現像液を洗い流した。その結果、2.5μmま
で解像したスカムのないパターンが得られた。現像時の
膜減り率(現像による厚み減少÷現像前の厚み×100
(%);この値の小さい方が好ましい)は、10%で良
好であった。
ロキシフェニル)プロパン33.0重量部(0.090
モル)と1,3−ビス(3−アミノプロピル)−1,
1,3,3−テトラメチルジシロキサン2.5重量部
(0.010モル)とN,N−ジメチルアセトアミド1
50重量部に溶解した。次にシクロヘキサノン100重
量部に溶解したテレフタル酸クロリド21.3重量部
(0.105モル)を−10〜−15℃で30分かけて
滴下し、その後室温で4時間撹拌し反応を終了した。反
応混合物を濾過した後、溶液を水中に投入し目的のポリ
マー(B)を沈殿させた。沈殿物を濾集し水で充分洗浄
した後、真空下80℃で1昼夜乾燥させた。
するジアゾキノン(D)25重量部をNMP200重量
部に溶解した後、0.2μmのテフロンフィルターで濾
過し感光性樹脂組成物を得た。 感光性評価 実施例1と同様の条件で、スピンコート、プリベーク露
光まで行った後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド1.20重量部、純水93.80重量部、ドデシルベ
ンゼンスルホン酸5.00重量部よりなる現像液を用い
て60秒間パドル法により現像し、露光部の塗膜を溶解
除去した後に水によって10秒間現像液を洗い流した。
その結果、5μmまで解像したスカムのないパターンが
得られた。この時の膜減り率は8%で良好であった。 実施例3 ポリアミド酸の合成 1,3−ビス(γ−アミノプロピル)−1,1,3,3
−テトラメチルジシロキサン43.6重量部(0.17
5モル)とベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物5
7.5重量部(0.178モル)をNMP400重量部
に溶解し、室温で7時間撹拌した。反応溶液を水に投入
し沈殿を得、80℃で真空乾燥し下記構造のポリアミド
酸(C)を得た。
とポリアミド酸(C)20重量部にキノンジアジド
(D)30重量部を加え、溶解した後0.2μmのテフ
ロンフィルターで濾過し、感光性樹脂組成物を得た。 感光性評価 実施例1と同様の条件で、スピンコート、プリベーク、
露光まで行った後、テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド1.20重量部、純水98.50重量部、ドデシル
ベンゼンスルホン酸0.30重量部よりなる現像液を用
いて20秒間パドル法により現像し、露光部の塗膜を溶
解除去した後に水によって10秒間現像液を洗い流し
た。その結果、2μmまで解像したスカムのないパター
ンが得られた。この時の膜減り率は13%で良好であっ
た。 実施例4 実施例1のキノンジアジド(D)の替わりに、下記構造
のキノンジアジド(E)を用いて、実施例1と同様の評
価を行ったところ、3μmまで解像したスカムのないパ
ターンが得られた。この時の膜減り率は9%で良好であ
った。
ヒドロキシド1.20重量部、純水98.80重量部の
みよりなるドデシルベンゼンスルホン酸を含まないもの
に変更して同様の評価を行った。 比較例2 実施例2において現像液をテトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド2.00重量部、98.00重量部のみより
なるドデシルベンゼンスルホン酸を含まないものに変更
して同様の評価を行った。 比較例3 実施例1においての現像液をテトラメチルアンモニウム
ヒドロキシド1.20重量部、純水86.80重量部、
ドデシルベンゼンスルホン酸12.00重量部よりなる
現像液に変更して同様の評価を行った。 比較例4 実施例1において現像液をテトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド1.20重量部、純水98.75重量部、ド
デシルベンゼンスルホン酸0.05重量部よりなる現像
液に変更して同様の評価を行った。実施例、比較例の結
果を表1に示す。
を含むアルカリ水溶液で現像すると、現像残り(スカ
ム)が発生しない。従って、ポリアミドとキノンジアジ
ド化合物からなる感光性樹脂組成物は、非常に高解像度
のパターン加工が可能となる。
Claims (2)
- 【請求項1】 下記式(1)で示されるポリアミド、 【化1】 ジアゾキノン化合物からなるポジ型感光性樹脂組成物を
基板等に塗布し、プリベークを行い、光照射を行った
後、アルキルベンゼンスルホン酸を含むアルカリ性水溶
液で露光部を溶解除去して、パターンを得ることを特徴
とする感光性樹脂組成物のパターン加工方法。 - 【請求項2】 全アルカリ性水溶液中のアルキルベンゼ
ンスルホン酸の含有量が、0.1〜10重量%である請
求項1記載の感光性樹脂組成物のパターン加工方法。
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- 1995-07-07 JP JP17247895A patent/JP3313012B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1996-12-23 TW TW085115887A patent/TW338770B/zh not_active IP Right Cessation
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