JPH04240856A - Pattern forming method using photosensitive resin composition - Google Patents

Pattern forming method using photosensitive resin composition

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JPH04240856A
JPH04240856A JP3085689A JP8568991A JPH04240856A JP H04240856 A JPH04240856 A JP H04240856A JP 3085689 A JP3085689 A JP 3085689A JP 8568991 A JP8568991 A JP 8568991A JP H04240856 A JPH04240856 A JP H04240856A
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JP
Japan
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resin composition
photosensitive resin
resolution
photosensitive
pattern
Prior art date
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JP3085689A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshimasa Eguchi
敏正 江口
Toshiro Takeda
敏郎 竹田
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the photosensitive resin composition capable of forming a relief pattern high in resolution and low in elastic modulus and superior in heat resistance and electric characteristics by incorporating a polymer comprising repeating units of tetracarboxylic acid dihydrate or its derivative having siloxane group as main components. CONSTITUTION:This photosensitive resin composition comprises (A) 100 pts.wt. of the polymer comprising repeating units represented by general formula I, and (B) 0.1-200 pts.wt. of a photopolymerization initiator, a photocross-linking agent, and a sensitizer, and an organic solvent, and a base plate is coated with the composition, dried, exposed, and then, the unexposed area is developed with an aqueous basic solution. Since the resin of formula I has 2 carboxylic groups per each repeating unit, the unexposed area can be developed with the basic solution, and at that time, this unexposed area is reduced in tendency to be dissolved or swelled by the basic solution, and accordingly, the relief pattern high in resolution is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子、多層配線板
、マイクロエレクトロニクス素子等に用いられる新規感
光性樹脂組成物を用いてパターンを形成する方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming patterns using a novel photosensitive resin composition used for semiconductor devices, multilayer wiring boards, microelectronic devices, etc.

【0002】0002

【従来の技術】従来、半導体素子の表面保護膜、層間絶
縁膜などには、耐熱性が優れ、また卓越した電気的特性
、機械的特性などを有するポリイミド樹脂が用いられて
いるが、最近ポリイミド樹脂自身に感光性を付与する技
術が注目を集めてきた。これらの感光性を付与したポリ
イミド樹脂を使用すると、付与していないポリイミド樹
脂に比較してパターン作成工程の簡素化効果があるだけ
でなく、毒性の強いエッチング液を使用しなくてすむの
で、安全、公害上の面からも優れており、ポリイミド樹
脂の感光性化は今後一層重要な技術となることが期待さ
れている。
[Prior Art] Conventionally, polyimide resins, which have excellent heat resistance and excellent electrical and mechanical properties, have been used for surface protection films and interlayer insulation films of semiconductor devices. Technology that imparts photosensitivity to resin itself has been attracting attention. Using polyimide resins that have been given these photosensitizers not only simplifies the pattern creation process compared to polyimide resins that have not been given photosensitivity, but also eliminates the need to use highly toxic etching solutions, making them safer. It is also superior in terms of pollution, and photosensitization of polyimide resin is expected to become an even more important technology in the future.

【0003】感光性ポリイミド樹脂としては、例えば下
[0003] As a photosensitive polyimide resin, for example, the following formula is used.

【0004】0004

【化2】[Case 2]

【0005】で示されるような構造のエステル基で感光
性基を付与したポリイミド前駆体組成物(特公昭55−
30207号公報、特公昭55−41422号公報)あ
るいは下式
A polyimide precursor composition having a photosensitive group provided with an ester group having the structure shown in
30207, Japanese Patent Publication No. 55-41422) or the following formula

【0006】[0006]

【化3】[Chemical formula 3]

【0007】で示されるような構造のポリアミック酸に
化学線により2量化、または重合可能な炭素−炭素二重
結合およびアミノ基または、その四級化塩を含む化合物
を添加した組成物(例えば特開昭54−145794号
公報)などが知られている。
A composition in which a compound containing a carbon-carbon double bond and an amino group or a quaternized salt thereof that can be dimerized or polymerized by actinic radiation is added to a polyamic acid having a structure as shown in (Japanese Patent Publication No. 145794/1983) are known.

【0008】これらは、いずれも適当な有機溶剤に溶解
し、ワニス状態で塗布、乾燥した後、フォトマスクを介
して紫外線照射し、現像、リンス処理して所望のパター
ンを得、さらに加熱処理することによりポリイミド被膜
としている。
Each of these is dissolved in a suitable organic solvent, applied in the form of a varnish, dried, irradiated with ultraviolet light through a photomask, developed and rinsed to obtain a desired pattern, and further heat-treated. This makes it a polyimide coating.

【0009】しかし、かかる従来の感光化技術をポリイ
ミド樹脂成分にシロキサン基を導入した低弾性率のポリ
イミド樹脂に適用すると、紫外線を照射してもパターニ
ングすることは難しいか、または著しく感度が低く、半
導体工業で通常用いられている露光装置で処理するには
不充分であった。更には、特公昭55−30207号公
報、特公昭55−41422号公報で代表されるエステ
ル結合型の感光性ポリイミド前駆体並びに特開昭54−
145794号公報で代表されるイオン結合型の感光性
ポリイミド前駆体は、何れも現像液に有機溶剤を使用し
ているので、現像時に露光部の膨潤が起こり易く、アス
ペクト比(解像度/膜厚)1.0以下の高解像度のパタ
ーンを得ることは困難であった。特に層間絶縁膜用途な
ど1μmスルーホールを形成する必要がある場合には、
従来の感光性ポリイミド前駆体では必ずしも充分とはい
えなかった。
However, when such conventional photosensitization techniques are applied to a polyimide resin with a low elastic modulus in which a siloxane group is introduced into the polyimide resin component, it is difficult to pattern even when irradiated with ultraviolet rays, or the sensitivity is extremely low. The exposure equipment commonly used in the semiconductor industry was insufficient for processing. Furthermore, ester bond type photosensitive polyimide precursors typified by Japanese Patent Publication No. 55-30207 and Japanese Patent Publication No. 55-41422, and Japanese Patent Application Laid-open No. 54-1989
Since all of the ionic bond type photosensitive polyimide precursors typified by Publication No. 145794 use an organic solvent in the developer, swelling of the exposed area tends to occur during development, and the aspect ratio (resolution/film thickness) It was difficult to obtain a pattern with a high resolution of 1.0 or less. Especially when it is necessary to form 1 μm through holes such as for interlayer insulation film applications,
Conventional photosensitive polyimide precursors have not always been sufficient.

【0010】0010

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころは、前述した従来の感光性ポリイミド樹脂の欠点を
改良し、低弾性率で、耐熱性、及び電気的特性に優れた
高解像度のレリーフパターンを容易に形成し得る感光性
樹脂組成物を用いてパターン形成する方法を提供するに
ある。
[Problems to be Solved by the Invention] It is an object of the present invention to improve the drawbacks of the conventional photosensitive polyimide resins mentioned above, and to develop a high-resolution resin with a low elastic modulus, excellent heat resistance, and electrical properties. An object of the present invention is to provide a method for forming a pattern using a photosensitive resin composition that can easily form a relief pattern.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、(A)一般式
〔I〕で示される繰り返し単位を主成分とする重合体1
00重量部と、(B)光重合開始剤、光架橋剤、増感剤
を合せて0.1〜200重量部及び有機溶媒とからなる
感光性樹脂組成物を基板に塗布、乾燥、露光後、塩基性
水溶液にて未露光部を現像することを特徴とするパター
ン形成方法である。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides (A) a polymer 1 whose main component is a repeating unit represented by the general formula [I].
0.00 parts by weight, (B) 0.1 to 200 parts by weight of a photopolymerization initiator, a photocrosslinking agent, a sensitizer in total, and an organic solvent is coated on a substrate, dried, and after exposure. , is a pattern forming method characterized by developing unexposed areas with a basic aqueous solution.

【0012】0012

【化4】[C4]

【0013】[0013]

【作用】本発明の感光性樹脂組成物のベース樹脂の構造
は一般式〔I〕に示されているが、これに添加剤として
光重合開始剤、光架橋剤、増感剤及び有機溶媒を加えて
感光性樹脂組成物としている。本発明で得られる高解像
度のレリーフパターンは現像液に塩基性の水溶液を使用
しているのが大きな理由の一つである。前述した従来の
感光性ポリイミド前駆体の場合は、現像液に有機溶媒を
1種あるいは2種以上を組合せて用いているが、何れの
場合も露光部の膨潤或いは溶解が生じ、このために高解
像度のパターンを得ることが難しかった。一般式〔I〕
に示した本発明のベース樹脂は繰返し単位当たり2個の
カルボン酸を有しており、この2つのカルボン酸が存在
するために未露光部分の光反応していない部分を塩基性
水溶液で現像することが可能となった。塩基性水溶液に
よる現像では露光部分の膨潤、溶解は何れも起こり難く
、これによって高解像度のレリーフパターンの形成を可
能ならしめたものである。
[Function] The structure of the base resin of the photosensitive resin composition of the present invention is shown in the general formula [I]. In addition, it is a photosensitive resin composition. One of the major reasons for the high-resolution relief pattern obtained in the present invention is that a basic aqueous solution is used as the developer. In the case of the conventional photosensitive polyimide precursor mentioned above, one type or a combination of two or more organic solvents are used in the developer, but in either case, swelling or dissolution occurs in the exposed area, resulting in high It was difficult to obtain patterns of resolution. General formula [I]
The base resin of the present invention shown in 1 has two carboxylic acids per repeating unit, and due to the presence of these two carboxylic acids, the unexposed and non-photoreacted areas are developed with a basic aqueous solution. It became possible. In development with a basic aqueous solution, neither swelling nor dissolution of the exposed area occurs easily, making it possible to form a relief pattern with high resolution.

【0014】一般式〔I〕の繰返し単位で表わされるボ
リマーのAr1として好ましいものの例を挙げると
Preferred examples of Ar1 in the polymer represented by the repeating unit of general formula [I] are:

【0
015】
0
015]

【化5】[C5]

【0016】等であるが、特にこれらに限定されるもの
ではない。また2種以上を併用しても差し支えない。A
r2として好ましいものの例を挙げると
[0016] etc., but are not particularly limited to these. Moreover, two or more types may be used in combination. A
An example of what is preferable as r2 is

【0017】[0017]

【化6】[C6]

【0018】等であるが、何等これらに限定されるもの
ではない。本発明のR1は感光性不飽和二重結合を2個
以上有する基であるが、好ましい例としては、以下の構
造が具体的に挙げられる。
[0018] etc., but the invention is not limited to these in any way. R1 in the present invention is a group having two or more photosensitive unsaturated double bonds, and preferred examples include the following structures.

【0019】[0019]

【化7】[C7]

【0020】等である。[0020] etc.

【0021】R2、R3は、1価の脂肪族基または芳香
族基を示し、互に同じであっても異なっていてもよい。 nは1〜100の整数である。
R2 and R3 represent a monovalent aliphatic group or an aromatic group, and may be the same or different. n is an integer from 1 to 100.

【0022】シロキサン含有酸二無水物は、ポリイミド
被膜の弾性率を低下させる効果を有する。その効果はテ
トラカルボン酸二無水物中5mol%未満では発揮され
ないので、5mol%以上であることが望ましい。また
60%を越えると、耐熱性が著しく低下し、ポリイミド
樹脂本来の特徴が得られなくなるので好ましくない。シ
ロキサンの重合度nは1〜100であることが必要であ
り、nが1未満であると、弾性率を低下させる効果が得
られず、また100を越える長鎖ポリシロキサン含有酸
二無水物を使用するとジアミンとの反応が定量的に進行
しにくくなり、未反応物として残存し、分子量が大きく
ならないばかりか柔軟性を低下させ、クラックを発生し
易くなるので好ましくない。
The siloxane-containing acid dianhydride has the effect of lowering the elastic modulus of the polyimide coating. The effect is not exhibited when the amount is less than 5 mol% in the tetracarboxylic dianhydride, so it is desirable that the amount is 5 mol% or more. Moreover, if it exceeds 60%, the heat resistance will drop significantly and the characteristics inherent to polyimide resins will no longer be obtained, which is not preferable. The degree of polymerization n of the siloxane must be 1 to 100. If n is less than 1, the effect of lowering the elastic modulus cannot be obtained, and acid dianhydrides containing long chain polysiloxanes exceeding 100 cannot be used. If used, it becomes difficult for the reaction with the diamine to proceed quantitatively, and it remains as an unreacted substance, which not only does not increase the molecular weight but also reduces flexibility and makes cracks more likely to occur, which is not preferable.

【0023】また本発明の重合体においては、繰返し単
位〔I〕で示されるR1が感光性不飽和二重結合を2個
以上有していない芳香族ジアミンを用いて得られる単位
のものも感光性に悪影響を及ぼさない範囲で用いること
ができる。例えば、4,4´−ジアミノジフェニルエー
テル、パラフェニレンジアミンなどのように感光性不飽
和二重結合を有さない芳香族ジアミンと芳香族テトラカ
ルボン酸二無水物からなる単位や3,5−ジアミノ−安
息香酸エチルケイ皮酸エステル、3,5−ジアミノ(2
´−メタクリロイルオキシエチル)ベンゾエートなどの
ように感光性不飽和二重結合を1個含有する芳香族ジア
ミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物からなる単位な
どを挙げることができる。
In addition, in the polymer of the present invention, units obtained by using an aromatic diamine in which R1 represented by the repeating unit [I] does not have two or more photosensitive unsaturated double bonds are also photosensitive. It can be used as long as it does not adversely affect sex. For example, units consisting of aromatic diamines and aromatic tetracarboxylic dianhydrides that do not have a photosensitive unsaturated double bond, such as 4,4'-diaminodiphenyl ether and paraphenylenediamine, and 3,5-diamino- Ethyl benzoate cinnamate, 3,5-diamino(2
Examples include units consisting of an aromatic diamine containing one photosensitive unsaturated double bond and an aromatic tetracarboxylic dianhydride, such as '-methacryloyloxyethyl) benzoate.

【0024】さらに本発明の重合体においては、シロキ
サン成分を有していない芳香族テトラカルボン酸二無水
物を用いて得られる単位のものも、弾性率に影響を及ぼ
さない範囲で用いることができる。例えば、オキシジフ
タル酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物、ピロメリット酸二無水物などのような芳香族テト
ラカルボン酸と芳香族ジアミンからなる単位などを挙げ
ることができる。
Furthermore, in the polymer of the present invention, units obtained using an aromatic tetracarboxylic dianhydride that does not have a siloxane component can also be used as long as they do not affect the elastic modulus. . Examples include units consisting of an aromatic tetracarboxylic acid and an aromatic diamine such as oxydiphthalic dianhydride, benzophenone tetracarboxylic dianhydride, and pyromellitic dianhydride.

【0025】一般式〔I〕の繰り返し単位で示されるポ
リマーは、シロキサン含有テトラカルボン酸二無水物あ
るいはその誘導体(エステル誘導体、酸ハライド誘導体
を含む)と感光基を有する芳香族ジアミン化合物の縮重
合反応によって合成される。
The polymer represented by the repeating unit of general formula [I] is a condensation polymerization of a siloxane-containing tetracarboxylic dianhydride or its derivatives (including ester derivatives and acid halide derivatives) and an aromatic diamine compound having a photosensitive group. Synthesized by reaction.

【0026】本発明の感光性樹脂組成物は光重合開始剤
または光架橋剤または増感剤の添加が必須である。
The photosensitive resin composition of the present invention requires the addition of a photopolymerization initiator, a photocrosslinking agent, or a sensitizer.

【0027】感光性樹脂組成物に用いられる開始剤とし
ては2,2−ジメトキシ−2−フェニル−アセトフェノ
ン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケ卜ン
、2−メチル−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−
モルフォリノ−1−プロパン、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、ベンジル、ベンゾイン−イソプロピルエーテル、
ベンゾイン−イソブチルエーテル、4,4´−ジメトキ
シベンジル、1,4−ジベンゾイルベンゼン、4−ベン
ゾイルビフェニル、2−ベンゾイルナフタレン、メチル
−o−ベンゾイルベンゾエート、2,2´−ビス(o−
クロロフェニル)−4,4´,5,5´−テトラフェニ
ル−1,2´−ビイミダゾール、10−ブチル−2−ク
ロロアクリドン、エチル−4−ジメチルアミノベンゾエ
ート、ジベンゾイルメタン、2,4−ジエチルチオキサ
ントン、3,3−ジメチル−4−メトキシ−ベンゾフェ
ノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロ
パン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−
2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−
(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチ
ルプロパン−1−オン、1−フェニル−1,2−ブタン
ジオン−2−(o−メトキシカルボニル)オキシム、1
−フェニル−プロパンブタンジオン−2−(o−ベンゾ
イル)オキシム、1,2−ジフェニル−エタンジオン−
1−(o−ベンゾイル)オキシム、1,3−ジフェニル
−プロパントリオン−2−(o−ベンゾイル)オキシム
、1−フェニル−3−エトキシ−プロパントリオン−2
−(o−ベゾイル)オキシム、オキサゾロン化合物など
が挙げられる。二種以上を併用しても勿論差し支えない
Initiators used in the photosensitive resin composition include 2,2-dimethoxy-2-phenyl-acetophenone, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenylkene, 2-methyl-[4-(methylthio)phenyl]- 2-
Morpholino-1-propane, 3,3',4,4'-tetra-(t-butylperoxycarbonyl)benzophenone, benzyl, benzoin-isopropyl ether,
Benzoin-isobutyl ether, 4,4'-dimethoxybenzyl, 1,4-dibenzoylbenzene, 4-benzoylbiphenyl, 2-benzoylnaphthalene, methyl-o-benzoylbenzoate, 2,2'-bis(o-
chlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 10-butyl-2-chloroacridone, ethyl-4-dimethylaminobenzoate, dibenzoylmethane, 2,4- Diethylthioxanthone, 3,3-dimethyl-4-methoxy-benzophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-(4-isopropylphenyl)-
2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-
(4-dodecylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-phenyl-1,2-butanedione-2-(o-methoxycarbonyl)oxime, 1
-Phenyl-propanebutanedione-2-(o-benzoyl)oxime, 1,2-diphenyl-ethanedione-
1-(o-benzoyl)oxime, 1,3-diphenyl-propanetrione-2-(o-benzoyl)oxime, 1-phenyl-3-ethoxy-propanetrione-2
Examples include -(o-bezoyl)oxime and oxazolone compounds. Of course, two or more types may be used in combination.

【0028】本発明に用いられる光架橋剤は1分子中に
2個以上のアクリル基またはメタクル基を有する分子量
500以下のアクリル化合物である。1分子中にアクリ
ル基が1個である単官能アクリレートでは、光照射して
も架橋構造が得られないので、光パターニングできず、
好ましくない。また分子量が500以上であると均一に
溶解させることが困難であるばかりでなく、熱硬化のた
めの加熱処理でも熱飛散せずパターン中に残存し、耐熱
性が著しく低下するので好ましくない。例を挙げると、
エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコー
ルジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリ
レート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチ
レングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオ
ールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジア
クリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレー
ト、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペン
チルグリコールジメタクリレート、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テトラメタクリレート
、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチ
ロールプロパントリメタクリレート、ビスフェノールA
ジメタクリレートなどであるが、これらに限定されない
。勿論2種以上を併用することも何等差し支えない。
The photocrosslinking agent used in the present invention is an acrylic compound having a molecular weight of 500 or less and having two or more acrylic or methacryl groups in one molecule. Monofunctional acrylates, which have one acrylic group in one molecule, cannot be photopatterned because a crosslinked structure cannot be obtained even when irradiated with light.
Undesirable. Moreover, if the molecular weight is 500 or more, it is not only difficult to uniformly dissolve it, but also it remains in the pattern without being dissipated by heat even during heat treatment for thermosetting, resulting in a marked decrease in heat resistance, which is undesirable. For example:
Ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,6-hexane Diol dimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, bisphenol A
Examples include, but are not limited to, dimethacrylate. Of course, there is no problem in using two or more types together.

【0029】本発明に用いられる増感剤としては、ベン
ゾフェノン、アセトフェノン、アントロン、p,p´−
テトラメチルジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン
)、フェナントレン、2−ニトロフルオレン、5−ニト
ロアセナフテン、ベンゾキノン、N−アセチル−p−ニ
トロアニリン、p−ニトロアニリン、2−エチルアント
ラキノン、2−ターシャリーブチルアントラキノン、N
−アセチル−4−ニトロ−1−ナフチルアミン、ピクラ
ミド、1,2−ベンズアンスラキノン、3−メチル−1
,3−ジアザ−1,9−ベンズアンスロン、p,p´−
テトラエチルジアミノベンゾフェノン、2−クロロ−4
−ニトロアニリン、ジベンザルアセトン、1,2−ナフ
トキノン、2,5−ビス−(4´−ジエチルアミノベン
ザル)−シクロペンタン、2,6−ビス−(4´−ジエ
チルアミノベンザル)−シクロヘキサノン、2,6−ビ
ス−(4´−ジメチルアミノベンザル)−4−メチル−
シクロヘキサノン、2,6−ビス−(4´−ジエチルア
ミノベンザル)−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、p−ジメチル
アミノベンジリデンインダノン、1,3−ビス−(4´
−ジメチルアミノベンザル)−アセトン、1,3−ビス
−(4´−ジエチルアミノベンザル)−アセトン、N−
フェニル−ジエタノールアミン、N−p−トリル−ジエ
チルアミン、スチリル化合物などが挙げられるが、特に
これらに限定されるものではない。勿論二種以上を併用
して用いることも可能である。
Sensitizers used in the present invention include benzophenone, acetophenone, anthrone, p, p'-
Tetramethyldiaminobenzophenone (Michler's ketone), phenanthrene, 2-nitrofluorene, 5-nitroacenaphthene, benzoquinone, N-acetyl-p-nitroaniline, p-nitroaniline, 2-ethylanthraquinone, 2-tert-butylanthraquinone, N
-acetyl-4-nitro-1-naphthylamine, picramide, 1,2-benzanthraquinone, 3-methyl-1
,3-diaza-1,9-benzanthrone, p,p'-
Tetraethyldiaminobenzophenone, 2-chloro-4
-nitroaniline, dibenzalacetone, 1,2-naphthoquinone, 2,5-bis-(4'-diethylaminobenzal)-cyclopentane, 2,6-bis-(4'-diethylaminobenzal)-cyclohexanone, 2,6-bis-(4'-dimethylaminobenzal)-4-methyl-
Cyclohexanone, 2,6-bis-(4'-diethylaminobenzal)-4-methyl-cyclohexanone, 4,
4'-bis-(dimethylamino)-chalcone, 4,4'
-bis-(diethylamino)-chalcone, p-dimethylaminobenzylideneindanone, 1,3-bis-(4'
-dimethylaminobenzal)-acetone, 1,3-bis-(4'-diethylaminobenzal)-acetone, N-
Examples include phenyl-diethanolamine, N-p-tolyl-diethylamine, and styryl compounds, but are not particularly limited thereto. Of course, it is also possible to use two or more types in combination.

【0030】光重合開始剤、光架橋剤、増感剤の添加量
の合計は一般式〔I〕で示される繰返し単位を主成分と
する重合体100重量部に対して0.1〜200重量部
が好ましい。各々の添加量は使用する組合せによって適
正量が決定されるが、合計が0.1重部未満になると充
分な光架橋物が得られず、現像時に溶解してしまうので
好ましくない。また添加量の合計が200重量部を越え
ると、熱処理硬化後の皮膜特性が低下するので好ましく
ない。
The total amount of the photopolymerization initiator, photocrosslinking agent, and sensitizer added is 0.1 to 200 parts by weight per 100 parts by weight of the polymer whose main component is the repeating unit represented by the general formula [I]. part is preferred. The appropriate amount of each additive is determined depending on the combination used, but if the total is less than 0.1 parts by weight, a sufficient photocrosslinked product will not be obtained and will dissolve during development, which is not preferred. Moreover, if the total amount added exceeds 200 parts by weight, the properties of the film after heat treatment and curing will deteriorate, which is not preferable.

【0031】さらに本発明の感光性樹脂組成物に対して
重合禁止剤、平面平滑剤、密着性向上剤、染料等の各種
添加剤を適宜加えることも可能である。
Furthermore, various additives such as a polymerization inhibitor, a surface smoothing agent, an adhesion improver, and a dye can be appropriately added to the photosensitive resin composition of the present invention.

【0032】本発明による感光性樹脂組成物は、上記構
成成分を適当な有機溶剤に溶解した溶液状態で使用する
。この場合の溶媒としては非プロトン性の極性溶媒が好
ましい。この種の溶媒として代表的なものは、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,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジエチルア
セトアミド、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、
ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルフォスホアミド、
ジメチルスルホラン、テトラメチレンスルホン、ジメチ
ルテトラメチレンスルホン、γ−ブチルラクトン、ジエ
チレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリ
コールジメチルエーテルなどが挙げられる。これらは単
独で用いてもよく、混合系にすることも可能である。こ
の他にも溶媒として組合せて用いられるものとしてベン
ゼン、ベンゾニトリル、ジオキサン、キシレン、トルエ
ン、シクロヘキサノン等の溶媒が塗布性の改良を目的と
して、感光性樹脂組成物の溶解に悪影響を及ぼさない範
囲での使用が可能である。
The photosensitive resin composition according to the present invention is used in the form of a solution in which the above components are dissolved in a suitable organic solvent. The solvent in this case is preferably an aprotic polar solvent. Typical solvents of this type are N,N-
Dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N,N-diethylformamide, N,N-diethylacetamide, N,N-dimethylmethoxyacetamide,
dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoamide,
Examples include dimethylsulfolane, tetramethylene sulfone, dimethyltetramethylene sulfone, γ-butyl lactone, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, and the like. These may be used alone or in a mixed system. In addition, solvents such as benzene, benzonitrile, dioxane, xylene, toluene, and cyclohexanone may be used in combination as solvents for the purpose of improving coating properties, as long as they do not adversely affect the dissolution of the photosensitive resin composition. It is possible to use

【0033】本発明による感光性樹脂組成物は、通常の
微細加工技術でパターン加工が可能である。支持基板へ
の本組成物の塗布にはスピンナー等を用いての回転塗布
、浸漬、噴霧などの手段を適宜選ぶことができる。塗布
膜厚は使用する塗布装置、塗布条件、本組成物の固形分
濃度等で調節が可能である。本組成物を所望の厚みで支
持基板上に塗布した後、乾燥の目的でプリベークを行う
。プリベークは通常ホットプレートやオープンなどを用
いて行うことができるが、必要以上の加熱は不飽和二重
結合の熱重合を引起こし、後の現像工程で現像を速やか
に行うことができなくなるので好ましくない。乾燥に必
要な最低限度のベーキング条件を採用することが望まし
い。皮膜が乾燥した後、フォトマスクを介して紫外線を
照射し、次に未露光部を現像液で溶解除去する。この際
に用いる現像液は塩基性水溶液を用いることが解像度の
優れたパターンを形成するためには好ましい。従来の感
光性ポリイミド前駆体を用いた感光性組成物においては
現像液に有機溶剤を使用しているが、この場合現像時に
露光部の膨潤、溶解が起り易く、アスベクト比(解像/
膜厚)1.0以下の高解像を得ることが困難であった。 本発明の塩基性水溶液を現像液に用いると露光部の膨潤
も溶解も起り難く、アスベクト比1.0以下の高解像度
のパターンを形成することが可能である。本発明におい
て用いられる塩基性水溶液は無機の塩基性化合物、例え
ば珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム、水酸化リチウム、燐酸ナトリウム、燐
酸水素ナトリウム、燐酸アンモニウム、燐酸−水素アン
モニウム、メタ珪酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、ア
ンモニア等の水溶液或いは有機の塩基性化合物、例えば
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、β−ヒ
ドロキシエチル−トリメチルアンモニウムハイドロオキ
サイド、ピペリジン、トリエタノールアミン等の水溶液
である。これらは単独或いは2種以上混合して用いるこ
とも可能であり必要に応じて界面活性剤等も添加するこ
とができる。尚現像液の濃度は所望の現像時間を得るた
めに適宜選ぶことが可能である。さらに場合によっては
現像速度を調節する目的でメタノール、エタノール、イ
ソプロパノール等の有機溶剤も解像度の低下を招かない
程度の量を添加することができる。
The photosensitive resin composition according to the present invention can be patterned using ordinary microfabrication techniques. For applying the present composition to the support substrate, appropriate methods can be selected, such as spin coating using a spinner or the like, dipping, and spraying. The coating film thickness can be adjusted by the coating equipment used, coating conditions, solid content concentration of the composition, etc. After applying the composition to a desired thickness on a support substrate, prebaking is performed for drying purposes. Prebaking can normally be carried out using a hot plate or an open oven, but excessive heating is not recommended since it may cause thermal polymerization of unsaturated double bonds, making it impossible to perform development quickly in the subsequent development step. do not have. It is desirable to use the minimum baking conditions necessary for drying. After the film has dried, it is irradiated with ultraviolet rays through a photomask, and then the unexposed areas are dissolved and removed using a developer. As the developing solution used in this case, it is preferable to use a basic aqueous solution in order to form a pattern with excellent resolution. Conventional photosensitive compositions using photosensitive polyimide precursors use organic solvents in the developer, but in this case, the exposed areas tend to swell and dissolve during development, and the aspect ratio (resolution/
It was difficult to obtain a high resolution of 1.0 or less (film thickness). When the basic aqueous solution of the present invention is used as a developer, neither swelling nor dissolution of exposed areas occurs easily, and it is possible to form a high-resolution pattern with an aspect ratio of 1.0 or less. The basic aqueous solution used in the present invention is an inorganic basic compound such as sodium silicate, potassium silicate, sodium hydroxide,
Aqueous solutions such as potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium phosphate, sodium hydrogen phosphate, ammonium phosphate, ammonium hydrogen phosphate, sodium metasilicate, sodium bicarbonate, ammonia, or organic basic compounds such as tetramethylammonium hydroxide, β -Hydroxyethyl-trimethylammonium hydroxide, piperidine, triethanolamine, etc., in an aqueous solution. These can be used alone or in a mixture of two or more, and a surfactant or the like can also be added if necessary. Note that the concentration of the developer can be appropriately selected in order to obtain a desired development time. Furthermore, in some cases, an organic solvent such as methanol, ethanol, or isopropanol may be added in an amount that does not cause a decrease in resolution for the purpose of adjusting the development speed.

【0034】現像によって形成したレリーフパターンは
次にリンス液によって洗浄し現像液を完全に除去する。 リンス液には現像液との親和性から水を用いることが望
ましい。
The relief pattern formed by development is then washed with a rinsing solution to completely remove the developer. It is desirable to use water as the rinsing liquid because of its affinity with the developer.

【0035】上記の処理によって形成されたパターンは
、次にイミド化及び感光剤、各種添加剤を完全に飛散さ
せるために加熱硬化処理を施される。加熱硬化処理の条
件としては150℃〜400℃の範囲から選ばれた温度
を用い、処理雰囲気は空気中或いは窒素等不活性ガス中
を用いることにより、優れた耐熱性を有するポリマーの
パターンが得られる。以下実施例により本発明を説明す
る。
The pattern formed by the above treatment is then subjected to heat curing treatment to completely scatter the imidization, photosensitizer, and various additives. A polymer pattern with excellent heat resistance can be obtained by using a temperature selected from the range of 150°C to 400°C as the conditions for heat curing treatment, and using the processing atmosphere in air or an inert gas such as nitrogen. It will be done. The present invention will be explained below with reference to Examples.

【0036】[0036]

【実施例】(実施例1)温度計、攪拌機、原料投入口、
乾燥空気導入管を備えた四つ口のセパラブルフラスコに
3,5−ジアミノ−安息香酸〔(1,3−メタクリロイ
ル)グリセリル〕エステル36.24g、N−メチル−
2−ピロリドン200gを入れ、攪拌して内容物を溶解
させる。溶解後フラスコを水冷して冷却し、ピロメリッ
ト酸二無水物15.27gと次式
[Example] (Example 1) Thermometer, stirrer, raw material inlet,
36.24 g of 3,5-diamino-benzoic acid [(1,3-methacryloyl)glyceryl] ester, N-methyl-
Add 200 g of 2-pyrrolidone and stir to dissolve the contents. After dissolution, the flask was cooled with water, and 15.27 g of pyromellitic dianhydride and the following formula

【0037】[0037]

【化8】[Chemical formula 8]

【0038】で示す酸二無水物25.01gを徐々に加
え、系の温度を20℃に保つ。添加終了後20℃で8時
間攪拌を続けて反応を完結させる。この時ジアミン化合
物溶解時から反応終了後まで反応系には乾燥空気を導入
しておく。得られた感光性ポリイミド前駆体溶液は褐色
透明の粘稠の液体でありゲル状物の存在は認められなか
った。
25.01 g of the acid dianhydride shown below was gradually added, and the temperature of the system was maintained at 20°C. After the addition was completed, stirring was continued for 8 hours at 20°C to complete the reaction. At this time, dry air is introduced into the reaction system from the time the diamine compound is dissolved until the end of the reaction. The obtained photosensitive polyimide precursor solution was a brown transparent viscous liquid, and no gel-like substance was observed.

【0039】上記ポリイミド前駆体溶液にN−フェニル
−ジエタノールアミン4.0g、1−フェニル−1,2
−ブタンジオン−2−(0−メトキシカルボニル)オキ
シム2.0g、ハイドロキノン0.067gを添加し、
シリコンウェハ上に塗布して70℃で60分間プリベー
クして約20μm厚みの皮膜を得た。この塗膜にテスト
パターンを有するフォトマスクを介し500Wの高圧水
銀灯を用いて紫外線を照射した。露光面における紫外線
強度は365nmの波長で14mW/cm2であった。 露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド
2.38%水溶液の現像液を用い現像、さらに純水でリ
ンスしてパターンを得た。現像後膜厚を測定し、現像後
膜厚が塗布膜厚の1/2となる際の照射量を感度とした
時、65mJ/cm2であった。解像度は約12μmで
あった。次いで、このパターンを150℃、250℃、
350℃で各30分間空気中で加熱処理を施したところ
、パターンのぼやけも認められず良好であった。一方3
50℃までの加熱処理を施した塗膜の引張り試験を実施
したところ、強度は7.0kg/mm2、伸び率は20
%と良好であった。また弾性率は115kg/mm2と
良好な値を示した。
[0039] 4.0 g of N-phenyl-diethanolamine and 1-phenyl-1,2
-butanedione-2-(0-methoxycarbonyl)oxime 2.0g and hydroquinone 0.067g were added,
It was coated on a silicon wafer and prebaked at 70° C. for 60 minutes to obtain a film with a thickness of about 20 μm. This coating film was irradiated with ultraviolet rays using a 500 W high pressure mercury lamp through a photomask having a test pattern. The intensity of ultraviolet light on the exposed surface was 14 mW/cm2 at a wavelength of 365 nm. After exposure, development was performed using a developer containing a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, followed by rinsing with pure water to obtain a pattern. The film thickness after development was measured, and the sensitivity was 65 mJ/cm 2 when the radiation dose when the film thickness after development became 1/2 of the coating film thickness. The resolution was about 12 μm. Next, this pattern was heated to 150°C, 250°C,
When heat treatment was performed in air at 350° C. for 30 minutes each, no blurring of the pattern was observed and the result was good. On the other hand 3
When a tensile test was conducted on a coating film that had been heat-treated up to 50℃, the strength was 7.0kg/mm2 and the elongation rate was 20.
%, which was good. Further, the elastic modulus showed a good value of 115 kg/mm2.

【0040】(実施例2〜5)ポリイミド前駆体合成に
用いる反応成分以外は実施例1と全く同様の操作を行な
い表1の結果を得た。尚増感剤、開始剤、重合禁止剤の
添加量については実施例1のポリイミド前駆体に対する
各成分の添加量比と全く同一の割合となるよう調整した
(Examples 2 to 5) The same operations as in Example 1 were carried out except for the reaction components used for polyimide precursor synthesis, and the results shown in Table 1 were obtained. The amounts of the sensitizer, initiator, and polymerization inhibitor added were adjusted to be exactly the same as the ratio of each component added to the polyimide precursor in Example 1.

【0041】[0041]

【表1】[Table 1]

【0042】(比較例1)下記の構造式で示される感光
性ポリイミド前駆体のN−メチル−2−ピロリドン溶液
に、実施例1のポリイミド前駆体に対する各成分の添加
量比と全く同一となるように、増感剤、開始剤、重合禁
止剤を添加した。
(Comparative Example 1) A photosensitive polyimide precursor represented by the following structural formula was added to an N-methyl-2-pyrrolidone solution in exactly the same ratio as the amount of each component added to the polyimide precursor in Example 1. A sensitizer, an initiator, and a polymerization inhibitor were added.

【0043】[0043]

【化9】[Chemical formula 9]

【0044】この感光性樹脂組成物について、実施例1
と全く同様の取扱いによりパターンの形成を試みたが、
現像液にテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド
水溶液を用いた場合、現像することができず、N−メチ
ル−2−ピロリドンとキシレンの1対1混合溶剤に代表
される有機溶媒を用いた場合のみ現像が可能であった。
[0044] Regarding this photosensitive resin composition, Example 1
I tried to form a pattern using exactly the same treatment as above, but
It cannot be developed if an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide is used as the developer, and development is possible only by using an organic solvent such as a 1:1 mixed solvent of N-methyl-2-pyrrolidone and xylene. Met.

【0045】(比較例2)下記の構造式で示される感光
性ポリイミド前駆体のN−メチル−2−ピロリドン溶液
に、実施例1のポリイミド前駆体に対する各成分の添加
量比と全く同一となるように、増感剤、開始剤、重合禁
止剤を添加した。
(Comparative Example 2) A photosensitive polyimide precursor represented by the following structural formula was added to an N-methyl-2-pyrrolidone solution in exactly the same ratio as the amount of each component added to the polyimide precursor in Example 1. A sensitizer, an initiator, and a polymerization inhibitor were added.

【0046】[0046]

【化10】[Chemical formula 10]

【0047】この感光性樹脂組成物について、実施例1
と全く同様の取扱いによりパターンの形成を試みたが、
現像液にテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド
水溶液を用いた場合、パターンを得ることができなかっ
た。
[0047] Regarding this photosensitive resin composition, Example 1
I tried to form a pattern using exactly the same treatment as above, but
When a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was used as the developer, no pattern could be obtained.

【0048】(比較例3〜5)ポリイミド前駆体合成に
用いる反応成分以外は実施例1と全く同様にして表1の
結果を得た。尚、増感剤、開始剤、重合禁止剤の添加量
比は、実施例1と同じ割合になるように調整した。
(Comparative Examples 3 to 5) The results shown in Table 1 were obtained in exactly the same manner as in Example 1 except for the reaction components used for polyimide precursor synthesis. The ratios of the sensitizer, initiator, and polymerization inhibitor added were adjusted to be the same as in Example 1.

【0049】[0049]

【発明の効果】実施例1〜5では、解像度に優れ、加熱
処理後の弾性率が低い感光性樹脂組成物が得られ、良好
なパターンを形成することができた。一方比較例1〜2
では、塩基性水溶液で現像することができなかった。比
較例3では、シロキサン含有テトラカルボン酸二無水物
中のシロキサンの重合度が高すぎるため、充分な強度を
有する硬化物が得られなかった。比較例4では、感光性
基を有するジアミンである3,5´−ジアミノ安息香酸
[(1,3´−メタクリロイル)グリセリル]エステル
の含有量が充分でないため、1000mJ/cm2以上
の露光量でないとパターンは得られず、また解像度も5
0μm以上と低かった。比較例5では、シロキサン含有
テトラカルボン酸二無水物を用いていないため、加熱処
理後の弾性率が380kg/mm2と高いものであった
Effects of the Invention In Examples 1 to 5, photosensitive resin compositions with excellent resolution and low elastic modulus after heat treatment were obtained, and good patterns could be formed. On the other hand, Comparative Examples 1-2
However, it was not possible to develop with a basic aqueous solution. In Comparative Example 3, the degree of polymerization of siloxane in the siloxane-containing tetracarboxylic dianhydride was too high, so a cured product with sufficient strength could not be obtained. In Comparative Example 4, the content of 3,5'-diaminobenzoic acid [(1,3'-methacryloyl)glyceryl] ester, which is a diamine having a photosensitive group, was not sufficient, so the exposure amount was not more than 1000 mJ/cm2. No pattern is obtained and the resolution is 5
It was as low as 0 μm or more. In Comparative Example 5, since the siloxane-containing tetracarboxylic dianhydride was not used, the elastic modulus after heat treatment was as high as 380 kg/mm2.

【0050】従って以上の結果より、本発明により形成
したパターンは良好な感光特性並びに低弾性率であるこ
とが判る。
Therefore, from the above results, it can be seen that the pattern formed according to the present invention has good photosensitive characteristics and a low elastic modulus.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  (A)一般式〔I〕で示される繰り返
し単位を主成分とする重合体100重量部と、(B)光
重合開始剤、光架橋剤、増感剤0.1〜200重量部及
び有機溶媒とからなる感光性樹脂組成物を基板に塗布、
乾燥、露光後、塩基性水溶液にて未露光部を現像するこ
とを特徴とするパターン形成方法。 【化1】
Claim 1: (A) 100 parts by weight of a polymer whose main component is a repeating unit represented by general formula [I], and (B) 0.1 to 200 parts by weight of a photopolymerization initiator, a photocrosslinking agent, and a sensitizer. Applying a photosensitive resin composition consisting of parts by weight and an organic solvent to a substrate,
A pattern forming method characterized by developing unexposed areas with a basic aqueous solution after drying and exposure. [Chemical formula 1]
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024101193A1 (en) * 2022-11-09 2024-05-16 ダウ・東レ株式会社 Alkali-soluble uv-curable silicon-containing straight-chain polymer, uv-curable composition containing same, and use therefor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024101193A1 (en) * 2022-11-09 2024-05-16 ダウ・東レ株式会社 Alkali-soluble uv-curable silicon-containing straight-chain polymer, uv-curable composition containing same, and use therefor

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