JP4698356B2 - 感光性樹脂組成物 - Google Patents
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1.(A)一般式(1)の構造を有するポリアミド100質量部、(B)光酸発生剤1〜50質量部、および、(C)有機溶媒300〜5000質量部を含む組成物であって、(C)有機溶媒中に占めるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの含有量が(C)有機溶媒全量に対して10重量%以上60重量%以下であることを特徴とする感光性樹脂組成物。
に式(3)で表される2価の芳香族基を示し、X 3 は2価の有機基を示す。また、a,b
はモル分率を表し、a+b=100モル%、a=60〜100モル%、及びb=0〜40モル%を満たす。)
である。
以下、本発明の感光性樹脂組成物の成分について説明する。
(A)ポリアミド
本発明の組成物におけるポリアミドは、下式(1)で表されるポリアミドである。
該ポリアミドは、ジカルボン酸を塩化チオニル等を用いて酸クロライド化しジヒドロキシジアミンと縮合させる方法や、ジカルボン酸とジヒドロキシジアミンをジシクロヘキシルカルボジイミド等の縮合剤により縮合する方法により得ることができる。
これら縮合の際、ジカルボン酸に対して、ジヒドロキシジアミンを小過剰量を使用して縮合することによって末端がアミンのポリアミドを生成させ、引き続いて酸無水物等を利用して末端のアミンを酸アミド化することもできる。このポリアミドを約250〜400℃で加熱すると脱水閉環し、ポリベンゾオキサゾールという耐熱性樹脂に変化する。
前述の酸アミド化するために使用できる酸無水物等の例としては、無水マレイン酸、cis−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、等が挙げられる。
具体的には、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、3,3’−ジフェニルジカルボン酸、3,4’−ジフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、3,3’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、3,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、2,2−ビス(4−カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3’−ベンゾフェノンジカルボン酸、3,4’−ベンゾフェノンジカルボン酸、4,4’−ベンゾフェノンジカルボン酸、3,3’−ジフェニルスルホンジカルボン酸、3,4’−ジフェニルスルホン−ジカルボン酸、4,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸等が挙げられる。また使用にあたっては、1種類でも2種類以上の混合物でもかまわない。
具体的には、例えば、2,4−ジヒドロキシ−m−フェニレンジアミン、2,5−ジヒドロキシ−p−フェニレンジアミン、4,6−ジアミノレゾルシノール、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニル、3,4’−ジアミノ−3’,4−ジヒドロキシジフェニル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノ−3’,4−ジヒドロキシジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルヘキサフルオロプロパン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルヘキサフルオロプロパン、3,4’−ジアミノ−3’,4−ジヒドロキシジフェニルヘキサフルオロプロパン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−3’,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフォン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルスルフォン、3,4’−ジアミノ−3’,4−ジヒドロキシジフェニルスルフォン等が挙げられる。また使用にあたっては、1種類でも2種類以上の混合物でもかまわない。
次に本発明における光酸発生剤としては、オニウム塩、またはハロゲン含有化合物、なども用いることができるが、ナフトキノンジアジド構造を有する化合物(以下、「ナフトキノンジアジド化合物」ともいう。)が好ましい。
上記オニウム塩としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホシホニウム塩、ホスホニウム塩、アンモニウム塩、及びジアゾニウム塩からなる群から選ばれるオニウム塩が好ましい。
上記ハロゲン化合物としては、ハロアルキル基含有炭化水素化合物などがあり、トリクロロメチルトリアジンが好ましい。
上記ナフトキノンジアジド化合物は、一般にポジレジストに使用される、フェノール性水酸基を有するヒドロキシ化合物の1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルフォン酸エステルおよび1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルフォン酸エステルからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含むキノンジアジド系感光剤である。
(C)有機溶媒
本発明においては上述のポリアミド及び光酸発生剤を有機溶媒に溶解し、ワニス状の組成物にして使用する。該有機溶媒は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートもしくは乳酸エチルまたは両者の混合物を必須成分とし、その含有量は有機溶媒全量に対して10重量%以上60重量%以下であることが好ましい。該含有量が10重量%未満の場合、薄膜形成時の膜厚均一性が悪化して放射状のスジ引きが発生したり、基板エッジ部の被覆性が低下して基板面が露出する恐れがある。また、60重量%を超えると溶媒に対するポリアミド樹脂やその他添加剤の溶解性が低下するため異物の析出等の問題が発生する恐れがある。
また、本発明の組成物においては、ポリアミド100質量部に対して、有機溶媒150〜5000質量部を含む組成物であることが好ましく、300〜5000質量部であることがより好ましい。ポリアミド100質量部に対して有機溶媒が5000質量部より多い場合には、塗布膜厚が極めて薄くなり塗膜にピンホール等の欠点が発生する恐れがある。また、150質量部より少ない場合には、感光性樹脂組成物の粘度が高くなりすぎるため薄膜形成が困難になる恐れがある。
(D)その他の成分
本発明の感光性樹脂組成物には、必要に応じて、従来感光性樹脂組成物の添加剤として用いられている染料、界面活性剤、安定剤、溶解促進剤、基板との密着性を高めるための接着助剤等を添加することも可能である。
<硬化レリーフパターンの製造方法、および半導体装置>
本発明の感光性樹脂組成物を用いて硬化レリーフパターンを製造する方法を説明する
第一に、本発明の組成物を適当な基板、例えばシリコンウェハー、セラミック基板、またはアルミ基板等に、スピナーを用いた回転塗布やロールコーターによる塗布を行う。これをオーブンやホットプレートを用いて50〜140℃で乾燥し感光性樹脂膜を形成する。
感光性樹脂膜の膜厚は、組成物の粘度及び塗布条件によって制御できる。本発明の硬化レリーフパターンの製造方法においては、0.04〜3μmの厚さの薄膜において、すじひきがなくエッジ被覆性に優れた感光性樹脂膜を形成することができる。
第三に、照射部を現像液で溶解除去し、引き続きリンス液によるリンスを行うことで所望のレリーフパターンを得る。現像方法としてはスプレー、パドル、ディップ、超音波等の方式が可能である。
上述の硬化レリーフパターンの製造方法によって、シリコンウエハ等の半導体装置を作りこむ基板上に耐熱性を有する硬化レリーフパターンを保護膜または層間絶縁膜として形成することで、半導体装置を製造することができる。
(1)ポリアミドの合成
(参考例1)
撹拌機、滴下ロート及び温度計を付した2lセパラブルフラスコ中で、2,2−ビス(3−アミノー4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパン197.8g(0.54mol)、ピリジン75.9g(0.96mol)、N,N−ジメチルアセトアミド692gを室温(25℃)で混合攪拌し溶解させた。これに、別途ジエチレングリコールジメチルエーテル88g中に5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物19.7g(0.12mol)を溶解させたものを、滴下ロートより滴下した。滴下に要した時間は40分、反応液温は最大で28℃であった。滴下終了後、湯浴により50℃に加温し18時間攪拌した。
カラム:昭和電工社製、商標名;Shodex 805/804/803直列
溶離液:テトラヒドロフラン 40℃
流速 :1.0ml/分
検出器:昭和電工社製、商標名;Shodex RI SE−61
(参考例2)
容量1lのセパラブルフラスコに2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル−ヘキサフルオロプロパン109.9g(0.3mol)、テトラヒドロフラン330g、ピリジン47.5g(0.6mol)を入れ、これに室温下で5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物98.5g(0.6mol)を粉体のまま加えた。そのまま室温で3日間攪拌反応を行ったあと、HPLCにて反応を確認したところ、原料は全く検出されず、生成物が単一ピークとして純度99%で検出された。この反応液をそのまま1lのイオン交換水中に攪拌下で滴下し、析出物を濾別した後、これにテトラヒドロフラン500mlを加え攪拌溶解し、この均一溶液を陽イオン交換樹脂:アンバーリスト15(オルガノ社製)100gが充填されたガラスカラムを通し残留するピリジンを除去した。次にこの溶液を3lのイオン交換水中に高速攪拌下で滴下することにより生成物を析出させ、これを濾別した後、真空乾燥した。
上記参考例1にて得られたポリアミド(P−1)10g、上記参考例2にて得られたナフトキノンジアジド化合物(Q−1)2gを、表1に示す溶媒に溶解攪拌した後、0.0
5μmのフィルターで濾過して感光性樹脂組成物W−1、2、3(実施例1,参考実施例2,実施例3)及びW−4、5(比較例1,2)を調製した。
上記実施例、及び比較例の感光性樹脂組成物をスピンコーター(東京エレクトロン社製、Mark7)にて、5インチシリコンウェハーにスピン塗布し、ホットプレートにて135℃、3分間プリベークを行い、膜厚2000オングストローム(0.2μm)の感光性樹脂膜を形成した。
浸漬現像した後、純水にてリンスを行い、レリーフパターンを形成し、ウェハーエッジの被覆性と塗布ムラ(スジ引きの有無)を目視にて観察した。膜厚は膜厚測定装置(大日本スクリーン製造社製、ラムダエース)にて測定した。
結果を表2に示す。本発明の組成物は、薄膜形成性において良好な特性を示した。
上記実施例、及び比較例の感光性樹脂組成物をスピンコーター(東京エレクトロン社製、Mark7)にて、5インチシリコンウェハーにスピン塗布し、ホットプレートにて135℃、3分間プリベークを行い、膜厚8000オングストローム(0.8μm)の感光性樹脂膜を形成した。
結果を表2に示す。本発明の組成物は、薄膜形成性において良好な特性を示した。
Claims (3)
- (A)一般式(1)の構造を有するポリアミド100質量部、(B)光酸発生剤1〜50質量部、および、(C)有機溶媒300〜5000質量部を含む組成物であって、
(C)有機溶媒中に占めるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの含有量が(C)有機溶媒全量に対して10重量%以上60重量%以下であることを特徴とする感光性樹脂組成物。
- 光酸発生剤がナフトキノンジアジド構造を有する化合物であることを特徴とする請求項1記載の感光性樹脂組成物。
- (1)請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物を層またはフィルムの形で基板上に塗布して感光性樹脂膜を形成し、(2)マスクを介して化学線で感光性樹脂膜を露光するか、光線、電子線またはイオン線を直接感光性樹脂膜に照射し、(3)感光性樹脂膜を現像し、(4)得られたレリーフパターンを加熱処理することを特徴とする硬化レリーフパターンの製造方法。
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