JP5142918B2 - 感光性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
具体的には、本発明は次の[1]〜[7]である:
また、上記ポリマーを含有する感光性樹脂組成物は、感度が高く、得られる硬化レリーフパターンは、解像度に優れるという効果を奏する。さらに、シリコンウエハ基板上に、該硬化レリーフパターンを有する半導体装置は、良好な形状と低残留応力のパターンを有することにより、信頼性の高いものとなる。
感光性樹脂組成物に用いられるポリマーは、前記式(1)で表される繰り返し単位、及び前記式(2)で表される繰り返し単位を含有し、前記式(1)で表される繰り返し単位/前記式(2)で表される繰り返し単位のモル比は、0.1〜20である。低残留応力と感光特性を両立させるため、式(1)で表される繰り返し単位/式(2)で表される繰り返し単位のモル比は、0.1〜20であり、好ましくは0.5〜10であり、より好ましくは0.8〜5である。前述モル比は硬化膜の残留応力を充分に下げるという観点から、0.1以上が好ましく、該ポリマーを感光性樹脂組成物中に用いた場合の感度の観点から、20以下が好ましい。
第一に、下記式(8):
上記式(11)で示す、4価の芳香族基R4を含むジヒドロキシジアミンとして好適に用いられる化合物としては、例えば、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、ビス−(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス−(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス−(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス−(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス−(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス−(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)プロパン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−3,3’−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エーテル、1,4−ジアミノ−2,5−ジヒドロキシベンゼン、1,3−ジアミノ−2,4−ジヒドロキシベンゼン、1,3−ジアミノ−4,6−ジヒドロキシベンゼン等が挙げられる。これらのジヒドロキシジアミンは単独あるいは混合して使用してもよい。
感光性樹脂組成物に用いられる耐熱性ポリマーは、上記合成法による合成されるポリマー単独で使用されても又は他の耐熱性ポリマーと混合して使用されてもよい。本発明の上記ポリマーを他の耐熱性ポリマーと混合して使用する場合、上記ポリマーの使用量は、ポリマー全体重量の20質量%以上であることが好ましい。硬化膜の残留応力を充分に低下させるという観点から、20質量%以上が好ましい。他の耐熱性ポリマーとしては、例えば、ポリイミド、ポリオキサゾール、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリヒドロキシアミド、これらの共重合体等が挙げられる。
本発明に使用される(B)活性光線照射により酸を発生する化合物は、活性光線照射により酸を発生する化合物であり、このような化合物としては例えば、以下の化合物が挙げられる。
i)トリクロロメチル−s−トリアジン類
トリス(2,4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−フェニル−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3−クロロフェニル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(2−クロロフェニル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3−メトキシフェニル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(2−メトキシフェニル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メチルチオフェニル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3−メチルチオフェニル)ビス(4,6−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(2−メチルチオフェニル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシナフチル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3−メトキシナフチル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(2−メトキシナフチル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3,4,5−トリメトキシ−β−スチリル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メチルチオ−β―スチリル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3−メチルチオ−β―スチリル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(2−メチルチオ−β−スチリル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン等。
ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホナート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスホナート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホナート、ビス(4−ter−ブチルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(4−ter−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ビス(4−ter−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ビス(4−ter−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロアセテート、ビス(4−ter−ブチルフェニル)ヨードニウム−p−トルエンスルホナート等。
トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルスルホニウムメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムメタンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホナート、4−フェニルチオフェニルジフェニルテトラフルオロボレート、4−フェニルチオフェニルジフェニルヘキサフルオロホスホネート、4−フェニルチオフェニルジフェニルヘキサフルオロアルセネート、4−フェニルチオフェニルジフェニルトリフルオロメタンスルホナート、4−フェニルチオフェニルジフェニルトリフルオロアセテート、4−フェニルチオフェニルジフェニルーp−トルエンスルホナート等。
(1)ジアゾケトン化合物
ジアゾケトン化合物として、例えば、1,3−ジケト−2−ジアゾ化合物、ジアゾベンゾキノン化合物、ジアゾナフトキノン化合物等を挙げることができ、具体例としてはフェノール類の1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル化合物を挙げることができる。
スルホン化合物として、例えば、β−ケトスルホン化合物、β−スルホニルスルホン化合物及びこれらの化合物のα−ジアゾ化合物を挙げることができ、具体例として、4−トリスフェナシルスルホン、メシチルフェナシルスルホン、ビス(フェナシルスルホニル)メタン等を挙げることができる。
スルホン酸化合物として、例えば、アルキルスルホン酸エステル類、ハロアルキルスルホン酸エステル類、アリールスルホン酸エステル類、イミノスルホネート類等を挙げることができる。好ましい具体例としては、ベンゾイントシレート、ピロガロールトリストリフルオロメタンスルホネート、o−ニトロベンジルトリフルオロメタンスルホネート、o−ニトロベンジルp−トルエンスルホネート等を挙げることができる。
スルホンイミド化合物の具体例として、例えば、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ナフチルイミド等を挙げることができる。
2−[2−(4−メチルフェニルスルホニルオキシイミノ)]−2,3−ジヒドロチオフェン−3−イリデン]−2−(2−メチルフェニル)アセトニトリル(チバスペシャルティケミカルズ社商品名「イルガキュアPAG121」)、[2−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−2,3−ジヒドロチオフェン−3−イリデン]−2−(2−メチルフェニル)アセトニトリル(チバスペシャルティケミカルズ社商品名「イルガキュアPAG103」)等を挙げることができる。
ジアゾメタン化合物の具体例として、例えば、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン等を挙げることができる。
とりわけ、感度の観点から、上記(5)オキシムエステル化合物が好ましい。
以下、(C)酸の作用により上記(A)耐熱性ポリマーを架橋し得る化合物について説明する。この酸の作用により該ポリマー架橋し得る化合物を添加すると、塗膜を加熱硬化する際に、上記(A)耐熱性ポリマーを架橋しうるか又はそれ自身が架橋ネットワークを形成しうるので、耐熱性を強化することができる。
(C)酸の作用により該ポリマーを架橋し得る化合物成分は、N位がメチロール基又はアルコキシメチル基で置換されたメラミン樹脂及びその単量体、並びに尿素樹脂及びその単量体から選ばれることが好ましい。これらの例として、アルコキシメチル化メラミン樹脂、アルコキシメチル化ベンゾグアナミン樹脂、アルコキシメチル化グリコールウリル樹脂、アルコキシメチル化尿素樹脂、及びこれらの単量体を挙げることができる。これらの内、アルコキシメチル化メラミン樹脂、アルコキシメチル化ベンゾグアナミン樹脂、アルコキシメチル化グリコールウリル樹脂、アルコキシメチル化尿素樹脂、及びこれらの単量体は、対応する公知のメチロール化メラミン樹脂、メチロール化ベンゾグアナミン樹脂、メチロール化尿素樹脂、及びその単量体のメチロール基をアルコキシメチル基に変換することにより得られる。
感光性樹脂組成物には、任意に溶媒を添加して粘度を調整することが好ましい。好適な溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、ピリジン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン、テトラメチル尿素、1,3−ジメチル−2−イミダゾリノン、N−シクロヘキシル−2−ピロリドン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、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等が挙げられ、これらは単独で又は二種以上の組合せで用いることができる。これらの中でも、N−メチル−2−ピロリドンやγ−ブチロラクトンが特に好ましい。
これらの溶媒は、塗布膜厚、粘度に応じて、本発明のネガ型感光性樹脂組成物に適宜添加することができるが、ポリマー100質量部に対し、溶媒0〜1000質量部の範囲で用いることが好ましい。
これらのアルコール類として、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t−ブチルアルコール、ベンジルアルコール、乳酸エチル、乳酸ブチル、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エチルエーテル、プロピレングリコールモノ(n−プロピル)エーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ(n−プロピル)エーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、等のモノアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール等のジアルコール類を挙げることができる。これらの中でも、ベンジルアルコール、エチレングリコールモノフェニルエーテルが特に好ましい。
これらのアルコール類が溶媒中に占める含量が50質量%以下であると、ポリマーの溶解性が良好であるため好ましい。
感光性樹脂組成物には、必要に応じ、光感度向上のための増感剤を添加することができる。
このような増感剤としては、例えば、ミヒラーズケトン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,5−ビス(4’−ジエチルアミノベンジリデン)シクロペンタノン、2,6−ビス(4’−ジエチルアミノベンジリデン)シクロヘキサノン、2,6−ビス(4’−ジメチルアミノベンジリデン)−4−メチルシクロヘキサノン、2,6−ビス(4’−ジエチルアミノベンジリデン)−4−メチルシクロヘキサノン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)カルコン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)カルコン、2−(4’−ジメチルアミノシンナミリデン)インダノン、2−(4’−ジメチルアミノベンジリデン)インダノン、2−(p−4’−ジメチルアミノビフェニル)ベンゾチアゾール、1,3−ビス(4−ジメチルアミノベンジリデン)アセトン、1,3−ビス(4−ジエチルアミノベンジリデン)アセトン、3,3’−カルボニル−ビス(7−ジエチルアミノクマリン)、3−アセチル−7−ジメチルアミノクマリン、3−エトキシカルボニル−7−ジメチルアミノクマリン、3−ベンジロキシカルボニル−7−ジメチルアミノクマリン、3−メトキシカルボニル−7−ジエチルアミノクマリン、3−エトキシカルボニル−7−ジエチルアミノクマリン、N−フェニル−N−エチルエタノールアミン、N−フェニルジエタノールアミン、N−p−トリルジエタノールアミン、N−フェニルエタノールアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アニリン、4−モルホリノベンゾフェノン、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、4−ジエチルアミノ安息香酸イソアミル、ベンズトリアゾール、2−メルカプトベンズイミダゾール、1−フェニル−5−メルカプト−1,2,3,4−テトラゾール、1−シクロヘキシル−5−メルカプト−1,2,3,4−テトラゾール、1−(tert−ブチル)−5−メルカプト−1,2,3,4−テトラゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−(p−ジメチルアミノスチリル)ベンズオキサゾール、2−(p−ジメチルアミノスチリル)ベンズチアゾール、2−(p−ジメチルアミノスチリル)ナフト(1,2−p)チアゾール、2−(p−ジメチルアミノベンゾイル)スチレン等が挙げられる。これらの内、ベンズトリアゾール、2−メルカプトベンズイミダゾール、1−フェニル−5−メルカプト−1,2,3,4−テトラゾール、1−シクロヘキシル−5−メルカプト−1,2,3,4−テトラゾール、及び1−(tert−ブチル)−5−メルカプト−1,2,3,4−テトラゾール、3−位及び/又は7−位に置換基を持つクマリン類、フラボン類、ジベンザルアセトン類、ジベンザルシクロヘキサン類、カルコン類、キサントン類、チオキサントン類、ポルフィリン類、フタロシアニン類、アクリジン類、及び9−位に置換基を有するアントラセン類から成る群から選ばれる1つ以上の増感剤を添加することが好ましい。また、使用にあたっては、単独でも2種以上の混合物でもかまわない。
増感剤の添加量は、(A)耐熱性ポリマー100質量部に対して0〜15質量部であることが好ましく、1〜10質量部であることがより好ましい。
感光性樹脂組成物には、必要に応じ、保存時の組成物溶液の粘度や光感度の安定性を向上させるために重合禁止剤を添加することができる。
このような重合禁止剤としては、例えば、ヒドロキノン、N−ニトロソジフェニルアミン、p−tert−ブチルカテコール、フェノチアジン、N−フェニルナフチルアミン、エチレンジアミン四酢酸、1,2−シクロヘキサンジアミン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、2,6−ジ−tert−ブチル−p−メチルフェノール、5−ニトロソ−8−ヒドロキシキノリン、1−ニトロソ−2−ナフトール、2−ニトロソ−1−ナフトール、2−ニトロソ−5−(N−エチル−N−スルフォプロピルアミノ)フェノール、N−ニトロソ−N−フェニルヒドロキシアミンアンモニウム塩、N−ニトロソ−N−フェニルヒドロキシルアミンアンモニウム塩、N−ニトロソ−N−(1−ナフチル)ヒドロキシルアミンアンモニウム塩、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジtert−ブチル)フェニルメタン等を用いることができる。
重合禁止剤の添加量は、(A)耐熱性ポリマー100質量部に対して、0〜5質量部であることが好ましく、0.01〜1質量部であることがより好ましい。
感光性樹脂組成物には、必要に応じ、シランカップリング剤を添加することができる。シランカップリング剤の具体例としては、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製:商品名 KBM803、チッソ株式会社製:商品名 サイラエースS810)、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン(アズマックス株式会社製:商品名 SIM6475.0)、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン(信越化学工業株式会社製:商品名 LS1375、アズマックス株式会社製:商品名 SIM6474.0)、メルカプトメチルトリメトキシシラン(アズマックス株式会社製:商品名 SIM6473.5C)、メルカプトメチルメチルジメトキシシラン(アズマックス株式会社製:商品名 SIM6473.0)、3−メルカプトプロピルジエトキシメトキシシラン、3−メルカプトプロピルエトキシジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリプロポキシシラン、3−メルカプトプロピルジエトキシプロポキシシラン、3−メルカプトプロピルエトキシジプロポキシシラン、3−メルカプトプロピルジメトキシプロポキシシラン、3−メルカプトプロピルメトキシジプロポキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルジエトキシメトキシシラン、2−メルカプトエチルエトキシジメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリプロポキシシラン、2−メルカプトエチルトリプロポキシシラン、2−メルカプトエチルエトキシジプロポキシシラン、2−メルカプトエチルジメトキシプロポキシシラン、2−メルカプトエチルメトキシジプロポキシシラン、4−メルカプトブチルトリメトキシシラン、4−メルカプトブチルトリエトキシシラン、4−メルカプトブチルトリプロポキシシラン、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)ウレア(信越化学工業株式会社製:商品名 LS3610、アズマックス株式会社製:商品名 SIU9055.0)、N−(3−トリメトキシシリルプロピル)ウレア(アズマックス株式会社製:商品名 SIU9058.0)、N−(3−ジエトキシメトキシシリルプロピル)ウレア、N−(3−エトキシジメトキシシリルプロピル)ウレア、N−(3−トリプロポキシシリルプロピル)ウレア、N−(3−ジエトキシプロポキシシリルプロピル)ウレア、N−(3−エトキシジプロポキシシリルプロピル)ウレア、N−(3−ジメトキシプロポキシシリルプロピル)ウレア、N−(3−メトキシジプロポキシシリルプロピル)ウレア、N−(3−トリメトキシシリルエチル)ウレア、N−(3−エトキシジメトキシシリルエチル)ウレア、N−(3−トリプロポキシシリルエチル)ウレア、N−(3−トリプロポキシシリルエチル)ウレア、N−(3−エトキシジプロポキシシリルエチル)ウレア、N−(3−ジメトキシプロポキシシリルエチル)ウレア、N−(3−メトキシジプロポキシシリルエチル)ウレア、N−(3−トリメトキシシリルブチル)ウレア、N−(3−トリエトキシシリルブチル)ウレア、N−(3−トリプロポキシシリルブチル)ウレア、3−(m−アミノフェノキシ)プロピルトリメトキシシラン(アズマックス株式会社製:商品名 SLA0598.0)、m−アミノフェニルトリメトキシシラン(アズマックス株式会社製:商品名 SLA0599.0)、p−アミノフェニルトリメトキシシラン(アズマックス株式会社製:商品名 SLA0599.1)、アミノフェニルトリメトキシシラン(アズマックス株式会社製:商品名 SLA0599.2)、2−(トリメトキシシリルエチル)ピリジン(アズマックス株式会社製:商品名 SIT8396.0)、2−(トリエトキシシリルエチル)ピリジン、2−(ジメトキシシリルメチルエチル)ピリジン、2−(ジエトキシシリルメチルエチル)ピリジン、N−[3−(トリエトキシシリル)プロピル]フタルアミド酸、3−(トリエトキシシリル)−N−(t−ブトキシカルボニル)プロピルアミン等が挙げられる。
シランカップリング剤の添加量は、(A)耐熱性ポリマー100質量部に対して、0〜20質量部であることが好ましく、1〜15質量部であることがより好ましい。
以上の他にも、感光性樹脂組成物には、散乱光吸収剤、及び塗膜平滑性付与剤など、必要に応じて種々の添加剤を適宜配合することが出来る。
以下、上記感光性樹脂組成物を用いて画像を形成する方法の一例を示す。まず、この組成物を基材上に乾燥後の膜厚が1〜50μm、好ましくは5〜30μmとなるように塗布する。この時、基材上にシランカップリング剤等の接着助剤を予め処理しておくこともできる。塗布した塗膜を乾燥した後、通常のフォトマスクを通して露光を行ない、その後加熱処理(PEB)を行う。このPEB工程は、感光性樹脂組成物の感度を増感するための処理であり、本発明の目的を達成するためには必要不可欠である。
(1)重量平均分子量
重量平均分子量(Mw)をゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(以下、「GPC」ともいう。)(標準ポリスチレン(昭和電工(株)製Shodex STANDARD SM−105))換算)で測定した。GPCの分析条件を以下に記す。
カラム:昭和電工社製 商標名 Shodex 805M/806M直列
容離液:N−メチル−2−ピロリドン 40℃
流速 :1.0ml/分
検出器:昭和電工製 商標名 Shodex RI−930
6インチシリコンウエハーに実施例及び比較例で得られたネガ型感光性樹脂組成物を硬化後の膜厚が約7〜9μmとなるように回転塗布し、300℃で2時間加熱して、樹脂硬化膜を得た。樹脂硬化膜による基板の曲率半径の変化を薄膜ストレス測定装置(ケーエルエー・テンコール株式会社製、FLX−2320)を用いて測定した。下記計算式(1)を用いて基板の曲率半径から樹脂硬化膜の残留応力を求めた:
δ=Eh2/{(1−v)6RT}・・・計算式(1)
δ:薄膜の平均ストレス
E:ヤング率
v:ポアソン比
h:基板の厚さ
R:基板の曲率半径
T:膜厚。
伸度測定用サンプルの作成は、最表面にアルミ蒸着層を設ける6インチシリコンウエハーを使用する以外、上記(2)と同様にして得られた樹脂硬化膜を希塩酸によりウエハーから剥がして樹脂硬化膜のテープを作り、得られた樹脂硬化膜のテープを用い、ASTMD−882−88を用い、伸度を測定した。
以下、発明の具体的な実施の形態を実施例に基づいて説明する。
攪拌機、温度計センサー、窒素ガス導入管、水分分離トラップを備えた玉付冷却管を取り付けた2Lのセパラブルフラスコ中に、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(以下「6FAP」ともいう)109.9g(0.30モル)とN−メチル−2−ピロリドン(以下「NMP」ともいう)600gを仕込み、窒素ガスを流速約100ml/minでパージしながら攪拌溶解し、6FAPは完全溶解した後、溶液を0℃以下冷却した。ここに0℃下で、ビシクロ[2,2,2]オクタ−2−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物(以下「BCD」ともいう)37.2g(0.15モル)を、反応溶液の温度は5℃を超えないように少量ずつ添加した。その後、反応溶液は室温まで戻し、トルエン100gを仕込み、続いて、油浴中で185℃に昇温して3時間撹拌して反応させた。185℃下での反応の最後に、生成した水及び共沸より出たトルエンをできるだけ除去した。反応溶液は室温まで冷却した後、ピリジン10g(0.13モル)を加え、再び、反応溶液を0℃以下に冷却した。反応溶液温度は5℃を超えないように、100gNMP中に溶解した4,4’−ジカルボキシジフェニルエーテル酸クロリド(以下、「DEDC」ともいう)36.9g(0.125モル)溶液を滴下添加した。滴下完了後、室温に戻し、反応液温度が10℃に達したら、更にピリジン9.8g(0.12モル)を加えた。室温下で4時間攪拌を続けた。得られた反応液をイオン交換水に、攪拌しながら滴下し、ポリマーを沈降させ、析出した共重合体をろ過し、ろ液のpH値が7になるまで、イオン交換水で洗浄した。その後、共重合体を50℃下、48時間真空乾燥して、共重合体(P−1)を得た。この共重合体の重量平均分子量は17,800であった。
以下実施例2及び3、比較例1で合成されたポリマーにおける式(1)と式(2)のモル比を、上記と同様方法で計算した。結果を以下の表1に示す。
実施例1に、DEDCを加え、室温下で4時間反応した後、続いて、以下のように末端封止を行った。上記反応液に、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(以下、「NA」ともいう)16.4g(0.1モル)を加え、50℃下で、18時間攪拌反応し続けた。その後、実施例1と同様にポリマーの後処理を行い、末端封止の共重合体(P−2)を得た。この共重合体の重量平均分子量は19,200であった。
DEDCの使用量を40.2g(0.136モル)とした以外、実施例1と同様に共重合体を合成した。得られた共重合体(P−3)の重量平均分子量は24,400であった。
実施例1において、BCDを添加せず、6FAPとDEDCのみ反応させた後、続いて、NAによる末端封止を行った。具体的には、攪拌機、温度計センサー、窒素ガス導入管を取り付けた2Lのセパラブルフラスコ中に、6FAP109.9g(0.30モル)、ピリジン43.5g(0.55モル)とNMP400gを仕込み、窒素ガスを流速約100ml/minでパージしながら攪拌溶解した。6FAPは完全溶解した後、溶液を0℃以下冷却し、反応溶液温度は5℃を超えないように、240gNMP中に溶解したDEDC79.68g(0.27モル)溶液を滴下添加した。滴下完了後、室温に戻し、4時間攪拌を続けた。その後、NA16.4g(0.1モル)、ピリジン10gを加え、50℃下で、12時間攪拌反応し続けた。その後、実施例2と同様にポリマーの後処理を行い、ポリベンゾオキサゾール前駆体(P−4)を得た。重量平均分子量は18,700であった。
共重合体(P−1)100質量部、活性光線照射により酸を発生する化合物として、2−[2−(4−メチルフェニルスルホニルオキシイミノ)−2,3−ジヒドロチオフェン−3−イリデン]−2−(2−メチルフェニル)アセトニトリル(Irgacure PAG121、チバ・ジャパン社製)5質量部、酸の作用により架橋し得る化合物として、アルコキシメチル化尿素樹脂(品番MX−270、三和ケミカル社製、商標名ニカラック、単量体95%以上)30質量部、3−(トリエトキシシリル)−N−(t−ブトキシカルボニル)プロピルアミン(SUR)2質量部をGBL150質量部に溶解した後、0.2μmのテフロン(登録商標)フィルターで濾過して感光性ワニスを得た。
共重合体P−2を用いた以外は、実施例4と同じように調合し感光性ワニスを得た。
共重合体P−1とP−4との質量混合比50/50の混合ポリマーを用いた以外は、実施例4と同じように調合し感光性ワニスを得た。
共重合体P−3とP−4との質量混合比50/50の混合ポリマーを用いた以外は、実施例4と同じように調合し感光性ワニスを得た。
共重合体P−4を用いた以外は、実施例4と同じように調合し感光性ワニスを得た。
上記実施例4〜7、及び比較例2の組成一覧を以下の表2に示す。
リソ特性の比較は、以下のようにして行った。上記実施例4〜7、及び比較例2から得られたネガ型感光性樹脂組成物を使って、シリコンウエハー上にスピンコートしそしてホットプレート上で110℃で3分間ベーキングして厚さ約8μmのフィルムを得た。このフィルムにi線ステッパー露光機(ニコン社製、NSR2005i8A)によりレチクルを通して露光量を段階的に変化させて露光した。露光されたウエハーを120℃で3分間露光後ベーキングし、2.38%のTMAH水溶液(クラリアントジャパン社製 AZ300MIF)を使用して現像し、次いで脱イオン水でリンスしてレリーフパターンを得た。このレリーフパターンを顕微鏡下で観察し、露光領域でのフィルム厚さの約90%が保持された部分の露光量を感度とし、未露光部の正方形レリーフパターンが完全に溶解除去したビアサイズを解像度とし定義した。結果を以下の表3に示す。
比較例2は、高伸度、高感度と高解像度を示したが、膜の残留応力が高かった。
Claims (6)
- 以下の:
(A)下記式(1):
(B)活性光線照射により酸を発生する化合物0.5〜20質量部;並びに
(C)酸の作用により上記(A)耐熱性ポリマーを架橋し得る化合物:3〜50質量部;を含有することを特徴とする感光性樹脂組成物。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂層を基板上に形成する形成工程、該感光性樹脂層を活性光線で露光する露光工程、加熱する熱処理工程、現像する現像工程、及び得られたレリーフパターンを加熱する加熱工程を含む、硬化レリーフパターンの形成方法。
- シリコンウエハ基板上に、請求項4に記載の硬化レリーフパターンの形成方法により形成された硬化レリーフパターンを有する半導体装置。
- 請求項4に記載の硬化レリーフパターンの形成方法を工程の一部として含む、半導体装置の製造方法。
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