JPH0418450A - 感光性耐熱樹脂組成物とそれを用いたパターン形成方法 - Google Patents

感光性耐熱樹脂組成物とそれを用いたパターン形成方法

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JPH0418450A
JPH0418450A JP27908890A JP27908890A JPH0418450A JP H0418450 A JPH0418450 A JP H0418450A JP 27908890 A JP27908890 A JP 27908890A JP 27908890 A JP27908890 A JP 27908890A JP H0418450 A JPH0418450 A JP H0418450A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要] フィルム形成性感光性耐熱樹脂組成物に関し、マルチチ
ップモジュールなどを含む高密度実装用の印刷回路、プ
リント板、配線板、電子部品などの回路基板や半導体装
置の製造において有用であり、成膜時に膜減りが少なく
、かつ低コストなフィルム形成性感光性耐熱樹脂組成物
を提供することを目的とし、 自体感光性を有しないポリイミド前駆体のワニスと、該
ワニスと相溶可能でありかつ得られる重合体が耐熱性の
良い重合性モノマ又はオリゴマと、該モノマ又はオリゴ
マの重合開始側とを含んでなり、そして、重合プロセス
として、前記モノマ又はオリゴマが最初に重合せしめら
れかつ、この重合と同時かもしくはそれに続けて、前記
ポリイミド前駆体が熱処理により重合せしめられるよう
に設計されているように、構成する。
[産業上の利用分野] 本発明は、フィルム形成性感光性耐熱樹脂組成物、そし
て該組成物を用いて耐熱絶縁樹脂パターンを形成する方
法に関する。本発明の感光性耐熱樹脂組成物から形成さ
れるフィルム(本願明細書では、種々のコーティング、
被膜、薄膜等を指す広義な語としてこの“′フィルムパ
なる語を用いる)は、基材との密着性にすぐれ、耐熱性
、耐湿性、絶縁性、靭性、耐摩耗性、耐候性等が良好で
あるばかりでな(、低コストで成膜できる。また、本発
明のパターン形成方法はマスキング用のフォトレジスト
の助けを借りなくても済むばかりか、この方法によって
形成される耐熱絶縁樹脂フィルムのパターンは回路基板
、半導体装置等の1成分として有用であり、例えば、高
密度実装用の印刷回路、プリント板、配線板、電子部品
などにおける保護膜、絶縁膜(層間絶縁膜、他)などと
して利用することができる。したがって、本願明細書に
おいて“基材パあるいは”被処理基材゛なる語を用いた
場合、その語は半導体基板、セラミック基板、金属基板
、各種の層膜、配線などを含めた下地一般を意味する。
[従来の技術] マルチチップモジュール(−例を第1図、第2図に示す
)などを含む高密度実装用の印刷回路、プリント板、配
線板、電子部品などでは、ICチップの搭載のために半
田接合を利用している。そのため、かかる回路基板に用
いる絶縁膜には半田耐熱が必要とされる。また、大量の
情報を迅速に処理する必要から、情報処理装置は小型化
と大容量化が行われており、この装置の主体を構成する
半導体装置は単位素子の小型化による集積化が進んで、
LSIやνLSIが実用化されている。また、このよう
な単位素子の集積化と共に、半導体装置から放出される
熱量(発熱量)も急激に増加する傾向にあり、LSIの
場合、チップの発熱量は10W程度にまで達している。
こ\で、集積化は回路の多層化により行われており、半
導体集積回路素子の形成に当たっては層間絶縁や表面保
護のために絶縁物が必要であり、燐硅酸ガラス(略称P
SG)、二酸化硅素(SiOz)、窒化硅素(StiN
a)のような無機絶縁物が使用されている。
然し、これらの無機絶縁物は絶縁耐力、耐熱性などの物
性は優れているもの\、絶縁膜は気相成長法(略称CV
D法)で形成されるために厚(形成することは困難であ
る。
また、絶縁膜が被着されるべき半導体基板面は多層化に
伴ってアスペクト比の大きな微細な凹凸が多く、これら
の無機絶縁膜は基板面上と相似形に膜形成されることか
ら平坦化は不可能であり、また表面被覆性(Cover
age)も充分でないと云う問題がある。
そこで、スピンコード法で被覆でき、且つ耐熱性の優れ
たポリイミドが注目され、半導体集積回路素子の表面保
護膜だけに止まらず、層間絶縁膜としても実用化が進ん
でいる。この表面保護膜又は眉間絶縁膜としてのポリイ
ミド膜は、ビスマレイミドやポリアミド酸、ジアミンの
ようなポリイミド前駆体をN−メチル・2ピロリドン(
略称NMP)のような溶剤に溶解し、これを半導体基板
上にスピンコードなどの方法で塗布した葎、150〜4
00゛Cの温度に加熱し、脱水閉環反応を起こさせ硬化
させることにより作ることができる。しかし、ここで用
いられるポリイミド前駆体は本来自体感光性をもたない
ので、ポリイミドの微細パターンの形成には、ポリイミ
ド前駆体膜の上にフォトレジストを被覆し、写真蝕刻技
術(フォトリソグラフィ)によりレジストパターンを作
り、さらにこのレジストパターンをウェットエツチング
やプラズマエツチングなどにより下層に転写してポリイ
ミド前駆体からなるパターンを作り、これを熱処理して
脱水閉環反応を行わせることによりポリイミドパターン
を作ることが行われていた。
一方、このような煩雑な処理を削減し、任意の形状にポ
リイミド膜をパターン形成する方法を可能にするものと
して、自体感光性を有するポリイミドが開発され、各メ
ーカーから市販されている。
すなわち、この感光性ポリイミドは、ポリイミド前駆体
の分子内5二感光性の官能基を導入し、露光された部分
だけを光反応させ、重合させることにより、未露光部分
と露光部分との間の溶解性を変え、溶媒を用いて現像す
ることにより露光部分だけを残して溶解除去しようとす
るものである。
そして、熱処理を行うと、耐熱性の劣る感光性の基は熱
分解して除去され、一方、脱水閉環反応が進行すること
から、耐熱性の良いポリイミド部分だけが残るものであ
る。こ−で、ポリイミド前駆体への感光性の官能基の導
入方法には共有結合タイプやイオン結合タイプなどがあ
り、各種の感光性ポリイミドが市販されている。
然し、このような感光性ポリイミドを使用すると感光性
の基の分解により膜減りが大きい以外に、感光性ポリイ
ミド自体のコストが高いことが問題であった。また、非
感光性ポリイミド、感光性ポリイミドのどちらも耐湿性
が悪い等の問題もあった。
参考までに、ポリイミドを用いたパターン形成方法につ
いて記載した特許文献の一例として、次のようなものを
あげることができる: 特開昭56−22428号公報・・・(1)基板上に感
光性ポリイミド前駆体の膜を形成する; (2)パター
ン状の光を照射し、ついで現像する; (3)現像して
得たポリイミド前駆体のパターンを加熱することにより
ポリイミドのパターンに変換する;(4)得られたポリ
イミドパターンをポリイミドのエツチング剤で処理する
;の各工程からなることを特徴とするポリイミドパター
ンの形成方法9感光性ポリイミド前駆体として、感光性
基を化学結合を介して結合したか、あるいは感光性化合
物(重、クロム酸塩など)を混合したポリイミド前駆体
が用いられる。この方法では、未露光部の現像残渣を容
易に除去することが可能で、不良のないスルーホールが
得られる。
特開昭59−107346号公報・・・次式で表される
構造単位を含む感光性ポリイミド前駆体からなる耐熱性
悪光材料。
−千QC−R,−CONH−Rz−N■−(COOR:
+)z (但し、式中R+ 、 R2は芳香族環基を示し、R3
はチエタン環を示す。また、C0OR:lはアミド基に
対してオルト位に結合している)。この感光材料をパタ
ーン形成に用いると、半導体基板への接着性にすぐれた
絶縁性、耐熱性ポリイミドパターンが得られる。
〔発明が解決しようとする課題〕
使用時にかなりの発熱を伴う集積回路の製造において、
層間絶縁膜として感光性ポリイミドの使用が望まれてい
る。然し、この感光性ポリイミドは、前記したように、
感光性ポリイミド前駆体を熱処理してポリイミドとする
段階で感光性の基の分解による膜減りがあり、これによ
るパターンの精度低下が問題であり、また、これ以外に
材料自体のコストが高いことが問題であった。
本発明の目的は、したがって、マルチチ・ノブモジュー
ルなどを含む高密度実装用の印刷回路、ブリント板、配
線板、電子部品などの回路基板や半導体装置の製造にお
いて有用であり、成膜時に膜減りが少なく、かつ低コス
トなフィルム形成性感光性耐熱樹脂組成物を提供するこ
とにある。
本発明のもう1つの目的は、本発明の感光性耐熱樹脂組
成物を使用して、但しフォトレジストの助けを借りない
で、耐熱絶縁樹脂パターンを形成するための改良された
パターン形成方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段] 本発明者らは、上記した目的を達成すべく鋭意研究の結
果、自体感光性を有しないポリイミド前駆体を特定の重
合性モノマ又はオリゴマと組み合わせて使用すると、従
来の感光性ポリイミドのもつ問題点を解消するとともに
、従来の方法よりもはるかに低コストで表面保護膜、眉
間絶縁膜等用のポリイミド膜を形成し得るということを
見い出した。
本発明は、その1つの面において、自体感光性を存しな
いポリイミド前駆体のワニスと、該ワニスと相溶可能で
ありかつ得られる重合体が耐熱性の良い重合性モノマ又
はオリゴマと、該モノマ又はオリゴマの重合開始剤とを
含んでなり、そして、重合プロセスとして、前記モノマ
又はオリゴマが最初に重合せしめられかつ、この重合と
同時かもしくはそれに続けて、前記ポリイミド前駆体が
熱処理により重合せしめられるように設計されているこ
とを特徴とするフィルム形成性悪光性耐熱樹脂組成物に
ある。
本発明は、そのもう1つの面において、自体感光性を有
しないポリイミド前駆体のワニスと、該ワニスと相溶可
能でありかつ得られる重合体が耐熱性の良い重合性モノ
マ又はオリゴマと、該モノマ又はオリゴマの重合開始剤
とを含んでなる感光性耐熱樹脂組成物を被処理基材上に
塗布し、形成された感光性耐熱樹脂組成物の塗膜を、所
定のパターンで、前記重合性モノマ又はオリゴマの重合
を惹起し得る条件にさらして前記モノマ又はオリゴマを
選択的に重合させ、 前記塗膜のうち前記モノマ又はオリゴマの重合体が形成
された以外の領域を選択的に除去し、そして 残留せる塗膜を熱処理してその塗膜中に含まれる前記ポ
リイミド前駆体を重合させること、を特徴とする耐熱絶
縁樹脂パターンの形成方法にある。
〔作 用〕
本発明では、自体感光性を有しないポリイミド前駆体に
、例えばアクリル系又はメタクリル系のモノマ又はオリ
ゴマ、ホスファゼン系のモノマ又はオリゴマ、その他の
重合性モノマ又はオリゴマ、そして重合開始剤を組み合
わせてフィルム形成性感光性耐熱樹脂組成物を調製する
。ここで、重合性モノマ又はオリゴマが光重合性である
ものを例にとって本発明の詳細な説明すると、次の通り
である: 本発明者等は、上記した通り、感光性ポリイミドのもつ
問題点を解消すると共に、これよりも遥かに廉価な方法
で層間絶縁層用ポリイミド膜を作る方法について研究し
た。その結果、耐熱性の優れた光重合性モノマまたはオ
リゴマとポリイミド前駆体ワニスを混合した材料を被処
理基材上に被覆し、マスクなどを用いて選択露光を行っ
て現像すると、非露光部のポリイミド前駆体ワニスはモ
ノマまたはオリゴマと共に溶解除去されるが、露光部の
ポリイミド前駆体ワニスはモノマまたはオリゴマからの
重合体と共に残留していることを見出した。
露光部に残留したポリイミド前駆体ワニスとモノマ又は
オリゴマからの重合体は、次いでこれを熱処理すると、
ポリイミド前駆体の脱水閉環反応が進行してポリイミド
に変化させることができる。
但し、このようにして生じたポリイミド樹脂パターンは
、ポリイミドと重合体との混合物であるかもしくは共重
合体であるため、耐熱性はポリイミド単独より劣ってい
る。しかし、もしも光重合性モノマまたはオリゴマとし
て耐熱性に優れた光重合性モノマを使用すれば、電子部
品が必要とする耐熱性および絶縁性などの電気的特性は
充分保持することができる。
すなわち、電子部品の耐熱性としてJIS規格では27
0℃の半田耐熱性が決められているが、本発明に係る感
光性耐熱樹脂組成物から導かれる感光性耐熱樹脂は、こ
の程度の耐熱性は充分に保持することができる。
本発明者等は、実験の結果、本発明に係る感光性耐熱樹
脂の特性はポリイミド前験体ワニスよりも、むしろ光重
合性モノマまたはオリゴマや光重合開始剤の特性に負う
という知見を得た。
〔実施例〕
本発明の実施において、ポリイミド前駆体としては、各
種のポリイミド(変性物を含む)の前駆体を任意に用い
ることができる。本発明者らの知見によると、かかるポ
リイミド前駆体は必要に応じて調製しても、あるいは市
販のものを入手してもよいけれども、いずれの前駆体に
も有意差は認められない。適当なポリイミド前駆体は、
ポリイミドの前駆体、変性ポリイミドの前駆体、ポリビ
スマレイミドの前駆体及び変性ポリビスマレイミドの前
駆体からなる群から選ばれたものである。
ポリイミド系エンジニアリングプラスチックも同様に使
用できる。これらの前駆体は、単独で使用しても、混合
物として使用してもよい。
ポリイミド前駆体のワニスと相溶可能でありかつ得られ
る重合体が耐熱性の良い重合性モノマ又はオリゴマは、
好ましくは、アクリル系又はメタクリル系のモノマ又は
オリゴマ、例えばその分子中に少なくとも2個の官能性
を有しているもの、イソシアヌル酸エステル構造を有す
るもの、その分子の末端及び/又は側鎖にアクリロイル
又はメタアクリロイル基を含有するもの、又はオリゴエ
ステルアクリレート、ホスファゼン系のモノマ又はオリ
ゴマ、その他である。これらの重合性モノマ又はオリゴ
マは、通常、光、熱、その他の作用を受けて重合可能で
あり、好ましくは光重合性又は熱重合性である。
本発明者らは、ポリイミド前験体ワニスと相溶性が良く
、かつ重合後に耐熱性の良い光重合性モノマまたはオリ
ゴマについて検討した結果、紫外線硬化型の接着剤とし
てよく用いられているアクリル系又はメタクリル系のモ
ノマまたはオリゴマが適していることを見い出した。
具体的には、ポリエステルアクリレート系、エポキシア
クリレート系、ウレタンアクリレート系、シリコンアク
リレート系などのものがアクリル系又はメタクリル系モ
ノマ又はオリゴマとして有効であり、特にイソシアヌル
酸エステル構造を有する多官能アクリレートモノマまた
はオリゴマ、例えばトリス(アクリロイルオキシエチル
)イソシアヌレート、イソシアヌル酸EO(n = 3
)・ε−カプトラクトン変性トリアクリレート、また、
枝状の多官能アクリレートモノマまたはオリゴマ、例え
ばトリメチロールプロパントリアクリレート、EO変性
トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリ
スリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテ
トラアクリレート、ペンタエリスリトールへキサアクリ
レートなどが有効であり、また、メタクリル系モノマま
たはオリゴマも光感度はや\低下するもの一同様に使用
できる。
特に、絶縁膜の誘電率の低下を目的とする場合には、弗
素含有のアクリル系又はメタクリル系モノマまたはオリ
ゴマ、例えばパーフロロオクチルアクリレートなどを混
合すると良いことが判った。
本発明者らは、さらに、紫外線硬化型のコーテイング材
に用いられている無機の重合前駆体、なかんずくホスフ
ァゼン系のモノマ又はオリゴマやシリコン含有重合体の
前駆体(モノマ又はオリゴマ)も重合体モノマ又はオリ
ゴマとして適していることを見い出した。
ホスファゼン化合物については、それが耐熱性の良いコ
ーテイング材であることが既に知られている(特開昭6
3−241075号公報)、シかしながら、この公報に
記載されている発明は、化粧板、木材、プラスチック、
紙、布などの表面の保護をするコーテイング材としての
用途を目的としている。そのため、このホスファゼン化
合物を仮に充填材として用いるとしても、充填材は無機
フィラーやシリカなどの無機物に限られており、有機物
と複合して用いることとは無関係である。さらに、この
公Wtは、本発明のようにこのボスファゼン化合物をポ
リイミド前駆体と組み合わせて感光性ポリイミドと同じ
ように選択的にパターンを形成する感光性絶縁膜として
用いる用途には全く触れていない。
ホスファゼン系モノマとしては以下に示す、ヘキサクロ
ルシクロトリホスファゼン(3PNC]のクロル部分が
例えば、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基
、およびアリル基などで置換されたものが望ましい。
具体的な例としては、2−ヒドロキシエチルメタクリレ
ート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒ
ドロキシメチルメタクリレートなどのメタクリレート類
中の水酸基から水素原子を除いた残基(ヒドロキシアル
キルメタクリレート残基)、ならびに2−ヒドロキシエ
チルアクリレ−l−12−ヒドロキシブチルアクリレー
ト、3ヒドロキシ−2−t−ブチルプロピルアクリレー
トなどのアクリレート類中の水酸基から水素原子を除い
た残基(ヒドロキシアルキルアクリレート残基)を挙げ
ることができる。
特に好ましい基は、2−ヒドロキシエチルメタクリレー
トのその水酸基から水素原子を除いた残基および2−ヒ
ドロキシエチルアクリレートのその水酸基から水素原子
を除いた残基である。もっとも、前記した各種のヒドロ
キシアルキルメタクリレート残基とヒドロキシアルキル
アクリレート残基とを比較した場合、ヒドロキシアルキ
ルアクリレート残基のほうが好ましいと考えられる。架
橋速度が大きくなるからである。また、硬化後耐熱性の
良い多官能のアクリレート系、メタクリレート系の無機
系材料を含有していないモノマと混合して用いても良い
本発明者らは、さらにまた、紫外線硬化型の接着剤とし
て用いられている以下に説明するアクリル系オリゴマも
重合性オリゴマとして適していることを見い出した。
アクリル系オリゴマとしては、なかんずく、分子の末端
や側鎖にメタアクリロイル基を持つオリゴマまたはオリ
ゴエステルアクリレートが有効であることがわかった。
特殊な場合を除いて通常はメタアクリロイル基よりアク
リロイル基を持つオリゴマの方が反応性が良くなり、感
度も向上した。
さらに詳しくは、以下に示す構造をもつ3官能以上のア
クリル系オリゴマが特に有効であることがわかった。
上式において、 Aはアクリル酸、例えばアクリル酸、メタクリル酸など
であり、 Bは多価アルコール、例えば2−エチル−2=ヒドロキ
シメチル−1,3−プロパンジオール、ペンタエリスリ
トールなどであり、そしてCは多塩基酸、例えば3−シ
クロヘキセン−12−ジカルボン酸、4−シクロヘキセ
ン−1,2ジカルボン酸などである。
以上に列挙したような重合性モノマ又はオリゴマの重合
は、重合開始剤の存在下、光、熱などの作用によって惹
起せしめられ、かつ進行する。すなわち、用いられる重
合開始剤に光を照射したり加熱を行ったりすると、該重
合開始剤からラジカルが発生せしめられ、このラジカル
がモノマ又はオリゴマの重合を誘起する。本発明者らは
、本発明の実施に有効な重合開始剤を見い出すべく研究
の結果、光によりラジカルを発生し得る化合物としてよ
く知られている化合物、例えばベンゾインエーテル化合
物、ケタールインエーテル系化合物、ケタール系化合物
、アセトフェノン系化合物、ヘンシフエノン系化合物、
チオキサントン系化合物、有機過酸化物、N−フェニル
グリシン、トリアジン系化合物、アレン鉄錯体などが通
していることを見い出した。以下に、これらの重合開始
剤の典型側を示す(これらの例に限定されないことを理
解されたい)。
ヘンジインエーテル系化合物: イソプロビルベンゾインエーテル、イソブチルヘンジイ
ンエーテルなど。
ケタール系化合物: 1−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン、ベンジ
ルジメチルケタールなど。
アセトフェノン系化合物: アセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオ
フェノン、4−イソプロピル−2−ヒドロキシ−2−メ
チルプロピオフェノンなど。
ベンゾフェノン系化合物: ベンゾフェノン、O−ヘンジイル安息香酸メチルなど。
チオキサントン系化合物: 2−メチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン
など。
有機過酸化物: ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ノ\イト
ロバ−オキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシ
ルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキシジ
カーボネートなど。
トリアジン系化合物: 2.4.6−トリス(トリクロロメチル)−1゜3.5
−1−リアジン、2.4−ビス(トリクロロメチル)−
6−フェニル−1,3,5−4リアジンなどのように、
1,3.5−)リアジン構造と少なくとも1個のトリク
ロロメチル基を分子中に有する化合物。
アレン鉄錯体: (η6−ヘンゼン)(η5−シクロペンタジェニル)鉄
(n)へキサフルオロホスフェイト、(η6ピレン)(
η5−シクロペンタジェニル)鉄(II)ヘキサフルオ
ロアンチモネイト)、(η6−ナフタレン)(η5−シ
クロペンタジェニル)鉄(n)へキサフルオロホスフェ
イトなど。
これらの重合開始剤は、単独で使用しても混合物として
使用してもよく、また、それぞれの最適波長で露光する
ことにより高感度化をはかることが可能である。
さらに、上記した重合開始剤に増感剤を併用することが
効果の面で推奨される。適当な増感剤としては、ジ−n
ブチルアミン、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、
トリエチレンテトラアミンなど、また、ケトクマリン系
色素、クマリン系色素、チオキサンチン系色素、キサン
チン系色素、チオピリリウム塩系色素などをあげること
ができる。
本発明による感光性耐熱樹脂組成物において、含まれる
ポリイミド前駆体、重合性モノマ又はオリゴマ及び重合
開始剤の混合割合は、それぞれ、所望とする結果等のフ
ァクタに応じて広く変更することが可能である。本発明
者らの知見によれば、ポリイミド前駆体(ワニスに含ま
れるポリイミド前駆体の重量)に対する上記アクリル系
モノマまたはオリゴマの添加量は10〜500重量%、
また重合開始剤はモノマ又はオリゴマに対して0.1〜
50重量%が有効であることが判った。こ\で、重合性
モノマまたはオリゴマはポリイミド前駆体より低価格な
のでモノマまたはオリゴマの添加量が増大するにつれて
得られる感光性耐熱樹脂膜又はそのパターン自体のコス
トは低下する。また、モノマまたはオリゴマ及び光重合
開始剤の添加量が増大するに従って光怒度が上昇する。
本発明による耐熱絶縁樹脂パターンの形成は、上記した
ような感光性耐熱樹脂組成物を被処理基材上に塗布する
ことによってスタートする。この塗布は、感光液等の形
をした樹脂組成物をスピンコード法、デイツプコート法
、ドクタブレード法等の常用の塗布法を使用して、選ば
れた基材、例えばマルチチップモジュールなどを含む高
密度実装用の回路基板、プリント板、配線板用にはアル
ミナ(A1203)などのセラミック基板、又は金属基
板、半導体基板(例えばシリコン基板又はサファイヤ基
板)などの表面に均一に塗布することによって行う。こ
のようにして形成された感光性耐熱樹脂組成物の塗膜は
、通常、含まれる溶剤をある程度蒸発させるために(ポ
リイミド前駆体ワニスには通常約80重量%以上のN−
メチル−2−ピロリドンが溶剤として含まれている)適
度に高められた温度でブリヘークする。
ブリヘーク後、得られた塗膜を、所定のパターン(目的
とする耐熱絶縁樹脂膜のパターンに対応)で、重合性モ
ノマ又はオリゴマの重合を惹起して得る条件にさらす。
好ましくは、同時に用いられている重合開始剤からラジ
カルを発生させるのに必要な光のパターンを塗膜に照射
するかもしくはそのようなラジカルを発生させるのに必
要な熱のパターンを塗膜に適用する。具体的には、マス
クを介して、紫外線等の光を選択的に照射することがあ
げられる。結果として、露光部(あるいは加熱部等)に
含まれる重合性モノマ又はオリゴマのみが選択的に重合
せしめられる。
次いで、塗膜のうちモノマ又はオリゴマから重合体が形
成された以外の領域を選択的に除去する。
この除去処理のため、ポリイミド前駆体と重合性モノマ
又はオリゴマを溶解し得る溶剤からなる現像液を用いた
現像を有利に行うことができる。
引き続いて、現像により溶解除去されなかった塗膜を熱
処理してその塗膜中のポリイミド前駆体を重合させる。
この工程における熱処理温度(加2 温度) は、それ
により重合性モノマ又はオリゴマの重合体が熱分解せず
にポリイミド前駆体がポリイミドに変換される限り特に
限定されるものではないが、好ましくは一般に約250
〜350″Cの温度が用いられる。
本発明方法によれば、以上のような一連の工程を経て、
満足すべき特性を有する耐熱絶縁樹脂のパターンを低コ
ストで得ることができる。また、この方法を使用してパ
ターン化されていない感光性耐熱樹脂膜を有利に形成す
ることもできる。
本発明は、前記したように、マルチチップモジュールの
製造に有利に使用することができる。ここで、マルチチ
ップモジュールの一例を示すと、第1図(外観)及び第
2図(断面)の通りである。
すなわち、図示のマルチチップモジュールは、基板1上
にLSIチップ2が搭載されており、かつフレキシブル
プリント板3を有している。また、このマルチチップモ
ジュールは、第2図に示されるように、例えばシリコン
ウェハ、セラミック基板等の基板10上に、本発明の層
間絶縁膜II、接地層12、信号層13、電源層14、
そして表面電極層15が順次積層された層構成を有して
いる。
次に、本発明のさらなる理解のため、本発明による感光
性耐熱樹脂組成物とそれを用いたパターン形成を実例を
あげて説明する。
斑−上 本例では、異なるポリイミド前駆体の使用について説明
する。
ポリイミド前躯体ワニス: (ワニス中の前駆体含量1
4.5重量%) ・・・50.0g 光重合性モノマ:[トリス(アクリロイルオキシエチル
)イソシアヌレート] ・・・10.0g 光重合開始剤:ベンゾフェノン    ・・・1.○g
ポリイミド前駆体フワニ及びポリビスマレイミド前躯体
ワニスについて、その前駆体の含有量を14.5重量%
とじたものを用意し、モノマと光重合開始剤を一定とし
て前駆体相互の有意差を調べた。
上述の組成の怒光液を前処理を施した直径3インチのS
i ウェハー上にスピンコードして90″Cで1時間に
亙ってブリヘークした。ブリヘーク後の膜厚は5廂であ
った。
この乾板の上に最小パターン幅30trmのネガ型のガ
ラスマスクを設置し、波長250nmの紫外線を露光量
480mJ/cfflの条件で照射した。
次に、N−メチル−2−ピロリドン液で超音波現像し、
その後エチルアルコール液でリンスすることにより乾板
を現像した。露光されたパターン領域のみを残し未露光
領域は溶出した。
次に、残存しているポリイミド前駆体をポリイミド樹脂
にするために270″Cで30分間に亙って加熱した。
その結果、パターン領域は、や\黄色を増したが、他に
変化は見られなかった。
このパターンを顕微鏡で観察したところ、総ての試料に
ついて断線部分は発見されなかった。また、パターン領
域の樹脂の熱分解温度を測定したところ、前駆体ワニス
がちがっても350″C付近まで安定であった。
班−呈 本例では、異なった光重合性モノマの使用について説明
する。
ポリイミド前躯体ワニスと光重合開始剤の種類を前記例
1のように固定し、一方、光重合性モノマの種類を下記
の4種類に変え、それぞれ適当な露光量で波長25On
+gの紫外線を照射し、前記例1と同様な実験を行った
第1表は光重合性モノマの種類と露光量、熱分解温度を
示している。なお、光重合性モノマの種類と添加量につ
いては1IIQ、1〜5の略号で示した(klは例1と
同一材料である)。
No、1:)リス(アクリロイルオキシエチル)イソシ
アヌレート(添加量10g) Nl12ニゲリシジルアクリレート(添加量5g)阻3
:ペンタエリスリトールトリアクリレート(添加量20
g) Nl14ニジペンタエリスリトールへキサアクリレート
(添加量15g) 隘5ニドリス(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌ
レート(添加f6g)とトリメチロールプロパントリア
クリレートの混合物(添加量4g) 結果として、このパターンを顕微鏡で観察したところ総
ての試料について断線部分は発見されなかった。また、
パターン領域の樹脂の熱分解温度を測定したところ、2
80°C〜400″Cの耐熱性を示した。
本例では、異なる光重合開始剤の使用について説明する
ポリイミド前躯体ワニスと光重合性モノマの種類を前記
例1のように固定し、光重合開始剤の種類を下記の6種
類に変え、それぞれ適当な露光量で波長250nmの紫
外線を照射し、前記例Iと同様な実験を行った。
第2表は光重合開始剤の種類とパターン形成可能な露光
量を示している。なお、光重合開始剤の種類と添加量に
ついては階1〜6の略号で示した(阻1は例1と同じベ
ンゾフェノンである)。
漱1:ペンゾフェノン(添加量1.0g)胤2:3.3
’−4.4’−テトラ−(t−ブチルパーオキシカルボ
ニル)ベンゾフェノン(添加量0.80 g ) Nα3:イソプロビルベンゾインエーテル(添加量2.
0 g ) k4 : 2−ヒドロキシ−メチル−プロピオフェノン
(添加量0.50 g ) 隘5:2−メチルチオキサントン(添加量0.20g) 隘6:2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−フェニ
ル−1,3,5−トリアジン (添加量1.50 g ) 結果として、このパターンを顕微鏡で観察したところ、
総ての試料について断線部分は発見されなかった。
この結果は前記例1と同様な現像条件で現像した場合の
結果であり、光重合開始剤の感度とは等しくはない。そ
れで、光重合開始剤の添加量や現像条件を変えると感度
が違ってくることが判った。
本例では、変性したポリイミド前駆体の使用について説
明する。
ポリイミド前駆体ワニス:シリコーン変性ポリイミド(
ワニス中の前駆 体含量13.5重量%) ・・・50.0g 光重合性モノマ:ペンタエリスリトールテトラアクリレ
ート      ・・・12.0 g光重合開始剤:過
酸化ベンゾイル   ・・・2.0gこの組成の感光液
を前処理を施した直径3インチのSi ウェハー上にス
ピンコードして120″Cで1時間ブリヘークした。プ
リベーク後の膜厚は6−であった。
この乾板の上に最小パターン幅30廂のネガ型のガラス
マスクを設置し、高圧水銀ランプで20秒間照射した。
次に、N−メチル−2−ピロリドン−メチルセロソルブ
混合液で超音波現像し、その後イソプロピルアルコール
液でリンスすることにより乾板を現像した。露光された
パターン領域のみを残し未露光領域は溶出した。
次に、残存しているポリイミド前駆体をポリイミド樹脂
にするために300″Cで30分間加熱した。
その結果、パターン領域は、や\黄色を増したのみで他
に変化は見られなかった。
このパターンを顕微鏡で観察したところ、断線部分は発
見されなかった。また、パターン領域の樹脂の熱分解温
度を測定したところ、300°C付近まで安定であった
±−立 ポリイミド前駆体ワニス:ポリイミド前駆体(14,5
重量%)  ・・・50.0 g ホスファゼンモノマ: 3PNC−HEMA6置換体(
2ヒドロキシエチルメタクリ レート6置換体)・・・10.0 g 光重合開始剤:2.2−ジメトキシ−2−フェニルアセ
トフェノン   ・・・1.00g溶剤:メチルエチル
ケトン      ・・・10.0gこの組成の感光液
を前処理を施した直径3インチのSi ウェハー上にス
ピンコードして90°Cで1時間ブリヘークした。プリ
ベーク後の膜厚は3ρであった。
この乾板の上に最小パターン幅30如のネガ型のガラス
マスクを設置し、高圧水銀ランプ(波長250〜400
nm)の紫外線を露光量500mJ/ crl+ (波
長365nm換算)照射した。
次に、N−メチル−2−ピロリドン液で超音波現像し、
その後エチルアルコール液でリンスすることにより乾板
を現像した。露光されたパターン領域のみを残し未露光
領域は溶出した。
次に、残存しているポリイミド前駆体をポリイミド−樹
脂にするために260″Cで30分間加熱した。
その結果、パターン領域は、やや黄色を増したのみで他
に変化は見られなかった。
このパターンを顕微鏡で観察したところ、断線部分は発
見されなかった。また、パターン領域の樹脂の熱分解温
度を測定したところ、350’C付近まで安定であった
拠l二拠且 前記例5における3PNC−HEMA6置換体に代わり
、3PNC−HEA6置換体(2−ヒドロキシエチルア
クリレート6置換体)または3PNC−11EMA6置
換体と1−リメチロールプロパントリアクリレートの混
合物または3PNC−)IEMA6置換体とペンタエリ
スリトールトリアクリレートとイソシアヌル酸EO変性
(n−3)  トリアクリレートを用い、他は前記例5
と同様にしてパターンを形成した。外観の顕微鏡観察で
は異常部分は発見されなかった。パターン領域の樹脂の
熱分解温度を測定した結果を次の第3表に示す。
V」どd汁μs 前記例5における2、2−ジメトキシ−2−フェニルア
セトフェノンに代わり、3.3’−4゜4′−テトラ−
(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノンま
たはイソプロビルヘンジインエーテルまたは2−ヒドロ
キシ−2−メチル−プロピオフェノンまたは2−メチル
チオキサントンまたは2,4−ビス(トリクロロメチル
)−6フエニルー1,3.5−トリアジンを用い、パタ
ーンを形成可能な適当な露光量を調べた。結果を次の第
4表に示す。この結果は、前記例5と同様な現像条件で
現像した場合の結果であり、光重合開始剤の感度と全(
は同一ではない。光重合開始剤の添加量や現像条件を変
化させると感度が異なってくることもわかった。
以下余白 1−)L−表 シリコーン変性ポリイミド前駆体ワニス:シリコーン変
性ポリイミド前駆体(13,5重量%)・・・50.0
g ホスファゼンモノマ: 3PNC−HEA6置換体(2
−ヒドロキシエチルアクリレート6 置換体)    ・・・12゜Og 光重合開始剤:過酸化ベンゾイル   ・・・2.OO
gこの組成の感光液を前処理を施した70X70X 1
陥のガラス基板上にスピンコードして120°Cで1時
間プリベークした。ブリベータ後の膜厚は5ハであった
この乾板の上に最小パターン幅30卿のネガ型のガラス
マスクを設置し、高圧水銀ランプで60秒間照射した。
次に、N−メチル−2−ピロリドン−メチルセロソルブ
混合液で超音波現像し、その後イソプロピルアルコール
液でリンスすることにより乾板を現像した。露光された
パターン領域のみを残し未露光領域は溶出した。
次に、残存しているポリイミド前駆体をポリイミド樹脂
にするために250℃で50分間加熱した。
その結果、パターン領域は、やや黄色を増したのみで他
に変化は見られなかった。
このパターンを顕微鏡で観察したところ、断線部分は発
見されなかった。また、パターン領域の樹脂の熱分解温
度を測定したところ、300°C付近まで安定であった
±−長 ポリイミド前駆体ワニス:ポリイミド前駆体(14,5
重量%)  ・・・50.0g アクリル系オリゴマ:次式のオリゴマ■・・・10.0
 gA       A A −+ B −C+VB −A Aニアクリル酸 B:2−エチル−2−ヒドロキシメチル−13−プロパ
ンジオール C:3−シクロヘキセン−L 2−ジカルボン酸:4−
シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸光重合開始剤:
2.2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン  
 ・・・1.00gこの組成の感光液を前処理を施した
直径3インチのSi ウェハー上にスピンコードして1
20″Cで1時間プリベークした。プリベーク後の膜厚
は9ρであった。
この乾板の上に最小パターン幅30pのネガ型のガラス
マスクを設置し、紫外線露光機で紫外線を露光量600
mJ / ctA (365nm)照射した。
次に、N−メチル−2−ピロリドン液で超音波現像し、
その後エチルアルコール液でリンスすることにより乾板
を現像した。露光されたパターン領域のみを残し未露光
領域は溶出した。
次に、残存しているポリイミド前駆体をポリイミド樹脂
にするために300’Cで30分間加熱した。
その結果、パターン領域は、やや黄色を増したのみで他
に変化は見られなかった。
このパターンを顕微鏡で観察したところ、断線部分は発
見されなかった。また、パターン領域の樹脂の熱分解温
度を測定したところ、350’C付近まで安定であった
l二炭毅 前記例工5におけるアクリル系オリゴマ■に代わり、以
下に示すオリゴマ■またはオリゴマ■またはオリゴマ■
とペンタエリスリトールトリアクリレートの混合物また
はオリゴマ■とトリメチロールプロパントリアクリレー
トの混合物またはオリコマ■とイソシアヌル酸E○変性
(n=3)  トリアクリレートの混合物を用い、他は
前記例15と同様にしてパターンを形成した。外観の顕
微鏡観察では異常部分は発見されなかった。パターン領
域の樹脂の熱分解温度を測定した結果を次の第5表に示
す。
アクリル系オリゴマ■ A     A A −+ B −C+−VB −A A:メタクリル酸 B:2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1゜3−プロ
パンジオール C:4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸アクリ
ル系オリゴマ■ A     A A −+B−C+V−B −A Aニアクリル酸 B:2−エチル−2−ヒドロキシメチル−13−プロパ
ンジオール :ペンタエリスリトール C:3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸:4−
シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸4′−テトラ−
(L−ブチルパーオキシカルボニル)ヘンシフエノンま
たはイソブチルヘンジインエーテルまたはヘンシルメチ
ルケタールまたは2メチルチオキサントンまたは2,4
.6−トリス(トリクロロメチル)−1,3,5−1−
リアジンまたは過酸化ヘンヅイルまたは、2.4−ビス
(トリクロロメチル)−6−フェニル−1,3゜5−ト
リアジンまたは(ηb−ヘンゼン)(η5−シクロペン
タジェニル)(’II)へキサフルオロホスフェイトま
たはN−フェニルグリシンを用い、パターンを形成可能
な適当な露光量を調べた。結果を次の第6表に示す。こ
の結果は、前記例15と同様な現像条件で現像した場合
の結果であり、光重合開始剤の感度と全くは同一ではな
い。光重合開始剤の添加量や現像条件を変化させると感
度が異なってくることもわかった。
以下余白 前記例15における2、2−ジメトキシェニルアセトフ
ェノンに代ワリ、3.3′2−フ 4 。
】−」L−表 シリコーン変性ポリイミド前駆体ワニス:シリコーン変
性ポリイミド前駆体(13,5重量%)・・・50.0
g アクリル系オリゴマ:オリゴマ■   ・・・5.0g
モノマ:イソシアヌル酸EO(n = 3)ε−カプロ
ラクトン変性トリアクリレート  ・・・5.0g光重
合開始剤:2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェ
ノン    ・・・1.50gこの組成の感光液を前処
理を施した直径3インチのSi ウェハー上にスピンコ
ードして100°Cで1時間プリベークした。プリベー
タ後の膜厚は8−であった。
この乾板の上に最小パターン幅30μのネガ型のガラス
マスクを設置し、高圧水銀ランプで40秒間照射した。
次に、N−メチル−2−ピロリドン−メチルセロソルブ
混合液で超音波現像し、その後イソプロピルアルコール
液でリンスすることにより乾板を現像した。露光された
パターン領域のみを残し未露光領域は溶出した。
次に、残存しているポリイミド前駆体をポリイミド樹脂
にするために280℃で30分間加熱した。
その結果、パターン領域は、やや黄色を増したのみで他
に変化は見られなかった。
このパターンを顕微鏡で観察したところ、断線部分は発
見されなかった。また、パターン領域の樹脂の熱分解温
度を測定したところ、330°C付近まで安定であった
■−訂 前記例30と同じ組成の感光液を用いて、3インチのS
iウェハーに代わり、前処理を施したベルサイズのセラ
ミック基板(A 1 z03)、又は、前処理を施した
70X70X 1 tmのガラス基板、又は、前処理を
施した70X70X2閣のアルミニウム板、又は、前処
理を施した70X70x 1 mmの銅板を用い、最小
ピアホールφ50−のネガ型のガラスマスクを用いて、
他は例30と同様にしてピアホールを形成した。
キュア後の顕微鏡観察では、φ50I1mのピアホール
まで形成できていることがわかった。
〔発明の効果〕
本発明の実施により、低コストの感光性耐熱樹脂を提供
することができ、また、この樹脂はマルチチップモジュ
ールなどを含む高密度実装用の回路基板、プリント板、
配線板用の眉間絶縁膜または表面保護膜等として必要な
耐熱性は勿論、半田温度以上の耐熱性を備えており、ま
た従来のように感光性基による膜減りがないので、寸法
精度のよいパターン形成が可能である。
さらに、本発明によれば、従来の絶縁膜より基材との密
着性に優れ、耐湿性が良好で、ホスファゼン化合物など
の無機高分子材料の特長である硬度、耐摩耗性、耐薬品
性などの緒特性に優れ、しかも感光性を有し、半田温度
以上の耐熱性を持ち、ポリイミド樹脂よりかなり低価格
で有用な耐熱絶縁膜を提供することができる。本発明の
その他の効果は先の詳細な説明から容易に理解し得るで
あろう。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、それぞれ、本発明を適用し得るマ
ルチチップモジュールの一構成例を示した斜視図及び断
面図である。 図中、1は基板、2はLSIチップ、そして3はフレキ
シブルプリント板である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、自体感光性を有しないポリイミド前駆体のワニスと
    、該ワニスと相溶可能でありかつ得られる重合体が耐熱
    性の良い重合性モノマ又はオリゴマと、該モノマ又はオ
    リゴマの重合開始剤とを含んでなり、そして、重合プロ
    セスとして、前記モノマ又はオリゴマが最初に重合せし
    められかつ、この重合と同時かもしくはそれに続けて、
    前記ポリイミド前駆体が熱処理により重合せしめられる
    ように設計されていることを特徴とするフィルム形成性
    感光性耐熱樹脂組成物。 2、前記ポリイミド前駆体が、ポリイミドの前駆体、変
    性ポリイミドの前駆体、ポリビスマレイミドの前駆体及
    び変性ポリビスマレイミドの前駆体からなる群から選ば
    れたものであることを特徴とする請求項1に記載の感光
    性耐熱樹脂組成物。 3、前記重合性モノマ又はオリゴマがアクリル系又はメ
    タクリル系のモノマ又はオリゴマであることを特徴とす
    る請求項1に記載の感光性耐熱樹脂組成物。 4、前記モノマ又はオリゴマがその分子中に少なくとも
    2個の官能基を有することを特徴とする請求項3に記載
    の感光性耐熱樹脂組成物。 5、前記重合性モノマ又はオリゴマがイソシアヌル酸エ
    ステル構造を有するモノマ又はオリゴマであることを特
    徴とする請求項1に記載の感光性耐熱樹脂組成物。 6、前記重合性モノマ又はオリゴマがホスファゼン系の
    モノマ又はオリゴマであることを特徴とする請求項1に
    記載の感光性耐熱樹脂組成物。 7、前記重合性モノマ又はオリゴマがアクリル系又はメ
    タクリル系のモノマ又はオリゴマとホスファゼン系のモ
    ノマ又はオリゴマの混合物であることを特徴とする請求
    項1に記載の感光性耐熱樹脂組成物。 8、前記アクリル系オリゴマがその分子の末端及び/又
    は側鎖にアクリロイル基又はメタアクリロイル基を含有
    するオリゴマであることを特徴とする請求項3に記載の
    感光性耐熱樹脂組成物。 9、前記アクリル系オリゴマがオリゴエステルアクリレ
    ートであることを特徴とする請求項3に記載の感光性耐
    熱樹脂組成物。 10、前記重合開始剤が、ベンゾインエーテル系化合物
    、ケタール系化合物、アセトフェノン系化合物、ベンゾ
    フェノン系化合物、チオキサントン系化合物、有機過酸
    化物、N−フェニルグリシン、トリアジン系化合物及び
    アレン鉄錯体からなる群から選ばれたものであることを
    特徴とする請求項1に記載の感光性耐熱樹脂組成物。 11、自体感光性を有しないポリイミド前駆体のワニス
    と、該ワニスと相溶可能でありかつ得られる重合体が耐
    熱性の良い重合性モノマ又はオリゴマと、該モノマ又は
    オリゴマの重合開始剤とを含んでなる感光性耐熱樹脂組
    成物を被処理基材上に塗布し、 形成された感光性耐熱樹脂組成物の塗膜を、所定のパタ
    ーンで、前記重合性モノマ又はオリゴマの重合を惹起し
    得る条件にさらして前記モノマ又はオリゴマを選択的に
    重合させ、 前記塗膜のうち前記モノマ又はオリゴマの重合体が形成
    された以外の領域を選択的に除去し、そして 残留せる塗膜を熱処理してその塗膜中に含まれる前記ポ
    リイミド前駆体を重合させること、を特徴とする耐熱絶
    縁樹脂パターンの形成方法。 12、前記重合開始剤が光重合開始剤であり、前記感光
    性耐熱樹脂組成物の塗膜を光のパターンに露光して該光
    重合開始剤から発生せしめられたラジカルの作用により
    前記重合性モノマ又はオリゴマの重合を惹起し、進行さ
    せることを特徴とする請求項11に記載のパターン形成
    方法。 13、前記重合開始剤が熱重合開始剤であり、前記感光
    性耐熱樹脂組成物の塗膜をパターン状に加熱して該熱重
    合開始剤から発生せしめられたラジカルの作用により前
    記重合性モノマ又はオリゴマの重合を惹起し、進行させ
    ることを特徴とする請求項11に記載のパターン形成方
    法。 14、前記ポリイミド前駆体が、ポリイミドの前駆体、
    変性ポリイミドの前駆体、ポリビスマレイミドの前駆体
    及び変性ポリビスマレイミドの前駆体からなる群から選
    ばれたものであることを特徴とする請求項11に記載の
    パターン形成方法。 15、前記重合性モノマ又はオリゴマがアクリル系又は
    メタクリル系のモノマ又はオリゴマであることを特徴と
    する請求項11に記載のパターン形成方法。 16、前記モノマ又はオリゴマがその分子中に少なくと
    も2個の官能基を有することを特徴とする請求項15に
    記載のパターン形成方法。 17、前記重合性モノマ又はオリゴマがイソシアヌル酸
    エステル構造を有するモノマ又はオリゴマであることを
    特徴とする請求項11に記載のパターン形成方法。 18、前記重合性モノマ又はオリゴマがホスファゼン系
    のモノマ又はオリゴマであることを特徴とする請求項1
    1に記載のパターン形成方法。 19、前記重合性モノマ又はオリゴマがアクリル系又は
    メタクリル系のモノマ又はオリゴマとホスファゼン系の
    モノマ又はオリゴマの混合物であることを特徴とする請
    求項11に記載のパターン形成方法。 20、前記アクリル系オリゴマがその分子の末端及び/
    又は側鎖にアクリロイル基又はメタアクリロイル基を含
    有するオリゴマであることを特徴とする請求項15に記
    載のパターン形成方法。 21、前記アクリル系オリゴマがオリゴエステルアクリ
    レートであることを特徴とする請求項15に記載のパタ
    ーン形成方法。 22、前記重合開始剤が、ベンゾインエーテル系化合物
    、ケタール系化合物、アセトフェノン系化合物、ベンゾ
    フェノン系化合物、チオキサントン系化合物、有機過酸
    化物、N−フェニルグリシン、トリアジン系化合物及び
    アレン鉄錯体からなる群から選ばれたものであることを
    特徴とする請求項11に記載のパターン形成方法。 23、高密度実装用の印刷回路、プリント板、配線板、
    電子部品などの回路基板の製造において用いられること
    を特徴とする請求項11に記載のパターン形成方法。
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