JPH0456975B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は新規な感光性耐熱材料に関する。 ［従来の技術］ 従来半導体の製造において、固体素子の絶縁層
やパツシベーシヨン層には、酸化ケイ素、窒化ケ
イ素などの無機材料をCVD法などによつて形成
されたものが、使用されている。しかしこれらの
ものはピンホールが生じやすく、また平滑性に劣
るため層を厚くする必要があるが層を厚くすると
内部応力が発生するため、半導体の信頼性が低く
なる。 そこで無機材料と比較して残留応力が小さく、
平滑性が良好で、しかも純度が高いなどの点で優
れた高分子材料を回転塗布して固体素子の絶縁層
やパツシベーシヨン層として使用する技術が開発
され、一部の半導体素子の製造に実用化されてき
ているが、該高分子材料はダイボンデイングなど
の作業工程上では450℃以上の耐熱性を有するも
のを使用する必要があり、通常耐熱性に優れたポ
リイミド樹脂やオルガノラダーポリシロキサンな
どの熱硬化性樹脂の開発が検討されている。 ［発明が解決しようとする問題点］ 上記のようなポリイミド樹脂やオルガノラダー
ポリシロキサンなどの熱硬化性樹脂を固体素子の
絶縁層やパツシベーシヨン層として使用するばあ
いには、上下の導体層の通風部や外部リード線と
の接続のためのスルーホール孔などの微細加工を
ほどこす工程が必要であるが、一般にこれらの工
程はフオトレジストをマスクとして用いた熱硬化
性樹脂のエツチング処理により行なわれる。しか
し上記工程における熱硬化性樹脂のパターン化に
は、特公昭51−44871号公報、特開昭56−125855
号公報、同56−125856号公報あるいは同56−
125857号公報に記載されているようにフオトレジ
ストの塗布や剥離などの工程が必要であり、プロ
セス自体が非常に煩雑である。 そこで本発明は前記プロセスの簡略化をはかる
ために直接光で微細加工可能な感光性耐熱材料を
提供するためになされたものである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は側鎖に一般式（Ｉ）： （式中、Ｘは水素原子、メチル基、エチル基ま
たはフエニル基、ｍは０〜４の整数を示す）で表
わされる感光基を１分子中に少なくとも２個以上
含有する末端ヒドロキシフエニルラダーポリシロ
キサンと光増感剤とからなる感光性耐熱材料に関
する。 ［実施例］ 本発明において、末端ヒドロキシフエニルラダ
ーポリシロキサンは側鎖に一般式（Ｉ）： （式中、Ｘは水素原子、メチル基、エチル基ま
たはフエニル基、ｍは０〜４の整数を示す）で表
わされる感光基を１分子中に少なくとも２個以上
含有するものが用いられる。 前記一般式（Ｉ）で表わされる感光基中のＸは
感光させたばあい、光重合性にすぐれている水素
原子、メチル基、エチル基またはフエニル基など
を用いる。また、ｍは５以上の整数であるばあい
耐熱性がわるくなるので好ましくない。 前記末端ヒドロキシフエニルラダーポリシロキ
サンは、前記感光基が１個のみ含まれるばあい、
光硬化性がわるくなるので２個以上含まれるもの
を用いる。 また前記感光基は前記末端ヒドロキシフエニル
ラダーポリシロキサンに含まれるフエニル基１モ
ルに対して0.1モル以上含まれるのが感度の点か
ら好ましい。 前記末端ヒドロキシフエニルラダーポリシロキ
サンは、たとえばフエニル基を有するトリクロロ
シランと一般式（）： （式中、Ｘは水素原子、メチル基、エチル基ま
たはフエニル基、ｍは０〜４の整数を示す）で表
わされる化合物とを共加水分解し、さらに脱水縮
合触媒として水酸化カリウム、カルボジイミド
類、クロロギ酸エステル類などを必要に応じて添
加することにより、任意の分子量のものをうるこ
とができる。 本発明に用いられる光増感剤は前記感光性末端
ヒドロキシオルガノラダーポリシロキサンに対し
て0.01〜20重量％添加して用いられるが、0.01重
量％未満のばあい感度が低く、また20重量％をこ
えると耐熱性に劣るので好ましくない。 前記光増感剤の具体例としてベンゾインとその
誘導体、ベンゾインメチルエーテルなどのベンゾ
インエーテル類、ベンジルとその誘導体、ベンゾ
フエノンとその誘導体、アントラキノンとその誘
導体、アセトフエノンとその誘導体などがあげら
れるが、これらのみに限定されるものではない。
また、これらの光増感剤は単独で用いてもよく、
２種以上混合して用いてもよい。 該感光性耐熱材料は有機溶剤に溶解して用いら
れが、有機溶媒としてはトルエン、キシレン、ベ
ンゼンなどの芳香族炭化水素、メチルエチルケト
ン、アセトンなどのケトン系、テトラヒドロフラ
ン、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテルな
どのエーテル系、さらにはエチルセルソルブ、Ｎ
−メチルピロリドンなどを用いることができる。 上記のようにしてえられた感光性耐熱材料をガ
ラス板またはシリコンウエハー上などにスピンナ
ーを用いた回転塗布法などにより塗布し、50〜90
℃でプレキユアしたのち所定のパターンを有する
マスクを通して光または放射線を照射し、ついで
メチルエチルケトンなどのケトン系溶剤、トルエ
ンなどの芳香族炭化水素系溶剤、あるいはテトラ
ヒドロフランなどのエーテル系溶剤などで現象す
ることにより、未露光部が洗い流された端面がシ
ヤープなレリーフパターンがえられる。えられた
レリーフパターンをさらに200〜400℃で熱処理す
ると耐熱性、耐薬品性、電気的性質あるいは基板
との密着性などにすぐれた良好なパターンを有す
る硬化物がえられる。 また、上記えられた感光性耐熱材料は、半導体
の層間絶縁層やパツシベーシヨン層、さらにはバ
ツフアコート層、磁気ヘツドの絶縁層として有用
であるばかりではなく、プリント回路の半田レジ
スト、高耐熱性のフオトレジスト、リフトオフ材
料などにも適用することができる。 つぎに本発明の感光性耐熱材料を実施例にもと
づいて詳細に説明するが、本発明はかかる実施例
のみに限定されるものではない。 参考例 １ フエニルトリクロロシラン（C₆H₅SiC₃）
105.8ｇ（0.50モル）およびビニルトリクロロシ
ラン（CH₂＝CH−SiC₃）8.1ｇ（0.050モル）
をジエチルエーテル200mlに溶解させた溶液を攪
拌機および温度計を取付け、氷浴で冷却された２
の４つの口フラスコ内のイオン交換水1000mlの
中に攪拌しながら温度を10℃以下に保持して約３
時間かけて徐々に滴下して加水分解を行なつた。
そののち液温を室温にもどし、さらに30分間攪拌
し、加水分解反応を完結させた。 えられた２層に分離した反応液からエーテル層
を分取して、イオン交換水で中性になるまで数回
水洗した。該中間体は低分子量のため、適当な沈
殿剤がないので減圧下で溶剤を留去して、白色粉
末として回収した。 えられた白色粉末を赤外分光法で分析したとこ
ろ、3400cm^-1にSi−OHの吸収ピークが、さらに
ジヤーナル・オブ・ポリマー・サイエンス（1963
年刊）Ｃ−１巻、83頁に記載されているようなSi
−Ｏ−Siの逆対称伸縮振動に帰属する吸収ピーク
が1135cm^-1と1045cm^-1に、またビニル基にもとづ
く吸収ピークが1270cm^-1に観測された。 これらの結果からえられた白色粉末が側鎖にビ
ニル基を有する末端ヒドロキシフエニルラダー型
シロキサンであることを確認した。 また該粉末は溶融温度が約90℃で、分子量が約
1500のものであつた。 参考例 ２〜５ 第１表に示す配合比で参考例１と同じ方法で中
間体を作製した。えられた中間体は、赤外分光法
によつて側鎖に感光基を有する末端ヒドロキシフ
エニルラダー型シロキサンであることを確認し
た。 えられた中間体はいずれも約90℃で溶融し、分
子量は約1500であつた。 参考例 ６ 還流冷却器、攪拌機、温度計を取付けた４つ口
フラスコに参考例１でえられた中間体10ｇとキシ
レン30mlを入れて溶解し、クロロギ酸エチル４ｇ
を加え、その均一層を約130℃で３時間反応させ
た。反応終了後溶液を冷却し、10倍体積量のメタ
ノール中に注いで白色沈殿をえた。えられた白色
沈殿はアスピレーター、ついでロータリーポンプ
を用いて減圧乾燥し、収量を測定したところ約９
ｇであつた。 えられた白色粉末を赤外分光法で分析したとこ
ろ、3400cm^-1にSi−OHの吸収ピークが、またSi
−Ｏ−Siの逆対称伸縮振動に帰属する吸収ピーク
が1135cm^-1と1045cm^-1に、またCH₂＝CH−にも
とづく吸収ピークが1270cm^-1に観測された。参考
例１でえられた白色粉末に比較して3400cm^-1の吸
収ピークの相対的強度は減少し、1135cm^-1と1045
cm^-1の二つの吸収ピークのくびれは深くなつた
が、1270cm^-1の吸収ピークの変化は認められなか
つた。これらの結果により、えられた白色粉末が
側鎖にビニル基を有する末端ヒドロキシフエニル
ラダーポリシロキサンであることを確認した。 また該ポリマーの分子量は約150000であつた。 参考例 ７〜10 第２表に示すシリコーン化合物を用いて参考例
６の方法にしたがつて高分子量のシリコーン化合
物を製造した。これらの化合物は赤外分光法によ
り、側鎖に感光基を有する末端ヒドロキシフエニ
ルラダーポリシロキサンであることを確認した。
これらのシリコーン化合物の分子量を第２表に示
す。 実施例 １〜10 第３表に示す配合比となるように側鎖に感光基
を有する末端ヒドロキシフエニルラダーポリシロ
キサンおよび光増感剤を調合し、トルエン85ｇに
溶解して溶液を調製した。この溶液の粘度は比較
的低粘度で20cP以下であつた。この溶液をアル
ミニウム板上にスピンナーを用いて回転数
2000rpmで均一に回転塗布し、60℃30分間乾燥さ
せたのち、所定のマスクを通して超高圧水銀灯
（500W）を用い、30cmはなして第３表に示す時間
照射した。照射後第３表に示す現象液に60〜120
秒間浸漬し、未露光部を洗い流し、パターンを形
成させた。 えられたパターンの状態を観察したのち、つぎ
に試料を150℃で60分間、さらに400℃で30分間熱
処理してパターンのぼやけおよび基板との密着性
を評価し、さらにえられた硬化物の熱重量測定を
行なつた。また耐熱性感光材料（溶剤を含む）の
室温暗室下、３カ月後の保存安定性を評価した。
その結果を第３表に併記する。 なお、上記評価は以下の方法により求めた。 熱重量測定は、熱天秤を用い、窒素雰囲気下、
昇温速度10℃／分の条件で行なつた。 また熱処理後のパターンのぼやけは走査型電子
顕微鏡の観察により判定し、ぼやけがないばあい
を良とし、熱処理後のパターンと基板との密着性
は被膜にナイフを用いて１mm角の傷を碁盤目状に
つけ、スコツチテープを用いてピーリングにより
判定し、はがれないばあいを良とし、また保存安
定性は保存後実施例と同様の方法によりパターン
ニング性を判定し、製造直後と差のないばあいを
良としてそれぞれ判定した。

【表】

【表】 比較例 １ 耐熱性高分子材料であるポリイミドに感光性を
付与した感光性耐熱材料を以下のようにして製造
した。 温度計、攪拌機、窒素導入管、塩化カルシウム
管を配置した100mlの４つ口フラスコに４，4′−
ジアミノジフエニルエーテル２ｇ（0.01モル）と
乾燥したＮ−メチル−２−ピロリドン（以下、
NMPと略す）15ｇを入れてよく混合した。つぎ
にこの溶液に３，3′，４，4′−ベンゾフエノンテ
トラカルボン酸二無水物の3.22ｇ（0.01ｇモル）
を一度に添加し、25℃で４時間攪拌することによ
りポリアミド酸溶液をえた。 えられたポリアミド酸溶液に２−（アジリジニ
ル）エチルメタクリレート3.1ｇ（0.02モル）を
添加し、30℃で４時間反応させた。つぎに２，６
−ビス（Ｐ−アジドベンザル）−４−メチルシク
ロヘキサノン0.74ｇ（0.02モル）を添加して感光
性耐熱材料を作製した。 この感光性耐熱材料を実施例１〜10と同様にし
てアルミニウム板上にスピンナーを用いて均一に
塗布し、乾燥させたのち、所定のマスクを通して
紫外線を５秒間照射し、つぎにNMPに60秒間浸
漬して未露光部分を洗い流し、レリーフパターン
を形成させた。えられたレリーフパターンを実施
例１〜10と同じ条件で処理したのち、該レリーフ
パターンのぼやけおよび基板との密着性を評価し
たがレリーフパターンのぼやけおよび基板との密
着性はいずれも不良であつた。 また紫外線硬化物の熱分解開始温度は400℃で
あつた。

【表】 ［発明の効果］ 上記のように本発明の感光性耐熱材料を用いる
と直接光で固体素子の絶縁層や、パツシベーシヨ
ン層のスルーホール孔などを微細加工することが
できるので半導体製造プロセスを簡略化しうると
いう効果を奏する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 側鎖に一般式（Ｉ）： （式中、Ｘは水素原子、メチル基、エチル基ま
   たはフエニル基、ｍは０〜４の整数を示す）で表
   わされる感光基を１分子中に少なくとも２個以上
   含有する末端ヒドロキシフエニルラダーポリシロ
   キサンと光増感剤とからなる感光性耐熱材料。