JPH0675380A - Polyimide pattern forming method - Google Patents

Polyimide pattern forming method

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JPH0675380A
JPH0675380A JP22880292A JP22880292A JPH0675380A JP H0675380 A JPH0675380 A JP H0675380A JP 22880292 A JP22880292 A JP 22880292A JP 22880292 A JP22880292 A JP 22880292A JP H0675380 A JPH0675380 A JP H0675380A
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JP
Japan
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substrate
polymer
polyimide
carbon atoms
pattern
Prior art date
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Application number
JP22880292A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Tomikawa
真佐夫 富川
Masaya Asano
昌也 浅野
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To facilitate the pattern forming without requiring the photolithographic technique by applying a polymer solution comprising a polymer and a compound contg. an unsaturated bond and an amino group or a quaternized salt on a substrate. CONSTITUTION:The polymer solution comprising the polymer having the structural unit represented by the formula and the compound contg. an unsaturated bond and an amino group or a quaternized salt is applied on the substrate. This substrate is pre-baked, then coated on its prescribed part with an electron donor and developed by using a solvent. Thereafter the substrate is heat-treated to convert the pattern material into polyimide. In the formula, R<1> is a trivalent or quadrivalent organic group having at least 2 carbon atoms; R<2> is a divalent organic group having at least 2 carbon atoms; R<3> is hydrogen, an alkali metal ion or an ammonium ion; (n) is 1 or 2.

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、ポリイミドのパターン
形成方法に関するものであり、さらに詳しくは、フォト
リソグラフィーの手法を用いずにポリイミドのパターン
形成を行う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 a polyimide pattern, and more particularly to a method for forming a polyimide pattern without using a photolithography technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリイミドは優れた電気特性、耐熱性を
有するため、電気業界において、半導体素子やそれらを
実装する基板の表面保護膜、層間絶縁膜として広く使わ
れている。このような用途に使用する場合、ポリイミド
をパターン加工して必要な電気配線を行えるようにする
のが常である。
2. Description of the Related Art Since polyimide has excellent electrical characteristics and heat resistance, it is widely used in the electrical industry as a surface protective film and an interlayer insulating film for semiconductor elements and substrates on which they are mounted. When used for such purposes, the polyimide is usually patterned to provide the required electrical wiring.

【0003】このためのポリイミドのパターン形成方法
については、ネガレジストをマスクとしてポリイミドを
ヒドラジンなどの有機の強アルカリによりエッチングす
る方法(例えば、特開昭53−49701号公報)、ポ
ジレジストをマスクとして完全にポリイミドになってい
ない膜をポジレジストの現像と同時に弱い有機アルカリ
によりエッチングする方法(例えば、R.A.Dine-Hart,他
Br.Polym.J.3,222(1971) )、ポリイミドに感光性を付
与してそれ自体に光照射を行いパターンを得る方法(例
えば、特公昭59−52822号公報)などが知られて
いる。
As a method for forming a pattern of polyimide for this purpose, a method of etching polyimide with a strong organic alkali such as hydrazine using a negative resist as a mask (for example, JP-A-53-49701) and a positive resist as a mask are used. A method of etching a film that is not completely polyimide with a weak organic alkali at the same time as developing a positive resist (eg, RADine-Hart, et al.
Br.Polym.J.3,222 (1971)), a method of imparting photosensitivity to polyimide and irradiating the polyimide itself with light to obtain a pattern (for example, Japanese Patent Publication No. 59-52822).

【0004】しかしながら、従来のパターン形成方法に
おいては、高価なフォトリソグラフィーの装置が必要で
ある。したがって、微細なパターン加工を要求されてい
ない場合には不経済となるため、ポリイミドを適用する
範囲が限られ、ポリイミドの利用促進の妨げとなってい
た。
However, the conventional pattern forming method requires an expensive photolithography apparatus. Therefore, when fine pattern processing is not required, it is uneconomical, so that the range of application of polyimide is limited, which hinders the promotion of use of polyimide.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、上記欠点、すなわち、フォトリソグラフィーに
よる手法を必要とせず、容易にパターン加工を行うこと
の出来るポリイミドのパターン形成方法を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a polyimide pattern forming method which can easily perform pattern processing without the above-mentioned drawback, that is, the method by photolithography. is there.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
(1)一般式[1]で表される構造単位を有するポリマ
(A)と、
The object of the present invention is as follows.
(1) A polymer (A) having a structural unit represented by the general formula [1],

【化2】 (ただし、R1 は少なくとも2個以上の炭素原子を有す
る3価または4価の有機基、R2 は少なくとも2個以上
の炭素原子を有する2価の有機基、R3 は水素、アリカ
リ金属イオンまたはアンモニウムイオンを表す。nは1
または2である。) 不飽和結合およびアミノ基またはその4級化塩を含む化
合物(B)とを含むポリマ溶液を基板上に塗布する工
程、(2)該基板をプリベークする工程、(3)上記基
板上の所定の部分に電子供与剤を塗布する工程、(4)
溶剤により現像する工程、および(5)上記基板に熱処
理を行い、イミド化する工程、とを含むことを特徴とす
るポリイミドのパターン形成方法により達成される。
[Chemical 2] (However, R 1 is a trivalent or tetravalent organic group having at least 2 or more carbon atoms, R 2 is a divalent organic group having at least 2 or more carbon atoms, R 3 is hydrogen or an alkaline metal ion. Or represents an ammonium ion, n is 1
Or 2. ) A step of applying a polymer solution containing an unsaturated bond and a compound (B) containing an amino group or a quaternized salt thereof on a substrate, (2) a step of prebaking the substrate, (3) a predetermined on the substrate A step of applying an electron donor to the portion of (4)
And a step (5) of subjecting the substrate to heat treatment to imidize the substrate, and a step of developing with a solvent.

【0007】本発明における一般式[1]で表される構
造単位を有するポリマ(A)としては、前記一般式
[1]で示される構造を有し、加熱あるいは適当な触媒
によりイミド環や、その他環状構造を有するポリマ(以
後、ポリイミド系ポリマと呼ぶ)となり得るものを挙げ
ることができる。
The polymer (A) having the structural unit represented by the general formula [1] in the present invention has the structure represented by the general formula [1], and has an imide ring or the like by heating or an appropriate catalyst. Other examples include polymers that can be a polymer having a ring structure (hereinafter referred to as a polyimide-based polymer).

【0008】上記一般式[1]中、R1 は少なくとも2
個以上の炭素原子を有する3価または4価の有機基であ
る。ポリイミド系ポリマの耐熱性から、R1 はポリマ主
鎖のカルボニル基との結合が芳香族複素環から直接行わ
れる構造を有するものが好ましい。したがって、R1
しては、芳香環または芳香族複素環を含有し、かつ炭素
数6〜30の3価または4価の基が好ましい。
In the above general formula [1], R 1 is at least 2
It is a trivalent or tetravalent organic group having one or more carbon atoms. From the heat resistance of the polyimide-based polymer, R 1 preferably has a structure in which the bond with the carbonyl group of the polymer main chain is directly formed from the aromatic heterocycle. Therefore, R 1 is preferably a trivalent or tetravalent group containing an aromatic ring or an aromatic heterocycle and having 6 to 30 carbon atoms.

【0009】R1 の好ましい具体的な例としては、ピロ
メリット酸残基、3,3´,4,4´−ベンゾフェノン
テトラカルボン酸残基、3,3´,4,4´−ビフェニ
ルテトラカルボン酸残基、2,2−ビス(3,4−ジカ
ルボキシルフェニル)ヘキサフルオロプロパン残基、
3,3´,4,4´−ジフェニルエーテルテトラカルボ
ン酸残基などが挙げられるが、これらに限定されない。
Specific preferred examples of R 1 include pyromellitic acid residue, 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid residue, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid residue. Acid residue, 2,2-bis (3,4-dicarboxylphenyl) hexafluoropropane residue,
Examples thereof include, but are not limited to, 3,3 ′, 4,4′-diphenyl ether tetracarboxylic acid residue and the like.

【0010】ポリマ(A)は、R1 がこれらのうちの1
種から構成されていても良いし、2種以上から構成され
る共重合体であっても構わない。
In the polymer (A), R 1 is one of these
It may be composed of one kind or a copolymer composed of two or more kinds.

【0011】上記一般式[1]中、R2 は少なくとも2
個以上の炭素原子を有する2価の有機基である。R1
同様、ポリイミド系ポリマの耐熱性から、R2 はポリマ
主鎖のカルボニル基との結合が芳香族環から直接行われ
る構造を有するものが好ましい。したがって、R2 とし
ては、芳香族環または芳香族複素環を含有し、かつ炭素
数6〜30の2価の基が好ましい。
In the above general formula [1], R 2 is at least 2
It is a divalent organic group having one or more carbon atoms. Similar to R 1 , in view of the heat resistance of the polyimide-based polymer, R 2 preferably has a structure in which the bond with the carbonyl group of the polymer main chain is directly formed from the aromatic ring. Therefore, R 2 is preferably a divalent group containing an aromatic ring or an aromatic heterocycle and having 6 to 30 carbon atoms.

【0012】R2 の好ましい具体的な例としては、4,
4´−ジアミノジフェニルエーテル残基、4,4´−ジ
アミノジフェニルメタン残基、4,4´−ジアミノジフ
ェニルスルフィド残基、4,4´−ジアミノジフェニル
スルホン残基、パラフェニレンジアミン残基、メタフェ
ニレンジアミン残基、ベンチジン残基などが挙げられる
が、これらに限定されない。
Preferred specific examples of R 2 are 4,
4'-diaminodiphenyl ether residue, 4,4'-diaminodiphenylmethane residue, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide residue, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone residue, paraphenylenediamine residue, metaphenylenediamine residue Groups, benzidine residues and the like, but are not limited thereto.

【0013】ポリマ(A)は、R2 がこれらのうちの1
種から構成されていても良いし、2種以上から構成され
る共重合体であっても構わない。
The polymer (A) has R 2 of 1 of these.
It may be composed of one kind or a copolymer composed of two or more kinds.

【0014】さらに、ポリイミド系ポリマの接着性を向
上させるために、耐熱性を低下させない範囲でR2 とし
て、シロキサン結合を有する脂肪族性の基を共重合する
ことも可能である。好ましい具体例としては、1,3−
ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン
残基が挙げられる。
Further, in order to improve the adhesiveness of the polyimide polymer, it is possible to copolymerize an aliphatic group having a siloxane bond as R 2 within a range that does not lower the heat resistance. Preferred specific examples include 1,3-
A bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane residue may be mentioned.

【0015】上記一般式[1]中、R3 は水素、アルカ
リ金属イオンまたはアンモニウムイオンであり、nは1
または2である。
In the above general formula [1], R 3 is hydrogen, an alkali metal ion or an ammonium ion, and n is 1
Or 2.

【0016】ポリマ(A)は、一般式[1]で表される
構造単位のみから成るものであっても良いし、他の構造
単位との共重合体あるいはブレンド体であっても良い。
その際、一般式[1]で表される構造単位を90モル%
以上含有していることが好ましい。共重合に用いられる
構造単位の種類、量としては、最終加熱処理によって得
られるポリイミド系ポリマの耐熱性を著しく損なわない
範囲で選択するのが好ましい。
The polymer (A) may be composed of only the structural unit represented by the general formula [1], or may be a copolymer or blend with another structural unit.
In that case, 90 mol% of the structural unit represented by the general formula [1]
It is preferable to contain the above. The kind and amount of the structural unit used for the copolymerization are preferably selected within a range that does not significantly impair the heat resistance of the polyimide-based polymer obtained by the final heat treatment.

【0017】ポリマ(A)の具体的な例として、ピロメ
リット酸2無水物と4,4´−ジアミノジフェニルエー
テル、3,3´,4,4´−ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸2無水物と4,4´−ジアミノジフェニルエーテ
ル、3,3´,4,4´−ビフェニルテトラカルボン酸
2無水物と4,4´−ジアミノジフェニルエーテル、ピ
ロメリット酸2無水物と3,3´−(または4,4´)
ジアミノジフェニルスルホン、ピロメリット酸2無水物
および3,3´,4,4´−ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸2無水物と3,3´−(または4,4´)ジアミ
ノジフェニルスルホン、3,3´,4,4´−ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸2無水物と3,3´−(または
4,4´)ジアミノジフェニルスルホン、3,3´,
4,4´−ビフェニルテトラカルボン酸2無水物と3,
3´−(または4,4´)ジアミノジフェニルスルホ
ン、ピロメリット酸2無水物と4、4´−ジアミノジフ
ェニルスルフィド、3,3´,4,4´−ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸2無水物と4,4´−ジアミノジフ
ェニルスルフィド、3,3´,4,4´−ビフェニルテ
トラカルボン酸2無水物と4、4´−ジアミノジフェニ
ルスルフィド、3,3´,4,4´−ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸2無水物とパラフェニレンジアミン、
3,3´,4,4´−ビフェニルテトラカルボン酸2無
水物とパラフェニレンジアミン、ピロメリット酸2無水
物および3,3´,4,4´−ベンゾフェノンテトラカ
ルボン酸2無水物とパラフェニレンジアミン、ピロメリ
ット酸2無水物および3,3´,4,4´−ビフェニル
テトラカルボン酸2無水物とパラフェニレンジアミン、
3,3´,4,4´−ジフェニルエーテルテトラカルボ
ン酸2無水物と4,4´−ジアミノジフェニルエーテ
ル、3,3´,4,4´−ジフェニルエーテルテトラカ
ルボン酸2無水物とパラフェニレンジアミン、ピロメリ
ット酸2無水物と4,4´−ジアミノジフェニルエーテ
ルおよびビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシ
ロキサン、などから合成されたポリアミド酸が好ましく
用いられる。
Specific examples of the polymer (A) include pyromellitic dianhydride and 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride and 4,4'. ′ -Diaminodiphenyl ether, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 4,4′-diaminodiphenyl ether, pyromellitic dianhydride and 3,3′- (or 4,4 ′)
Diaminodiphenyl sulfone, pyromellitic dianhydride and 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride and 3,3 ′-(or 4,4 ′) diaminodiphenyl sulfone, 3,3 ′, 4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride and 3,3 '-(or 4,4') diaminodiphenyl sulfone, 3,3 ',
4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride and 3,
3 ′-(or 4,4 ′) diaminodiphenyl sulfone, pyromellitic dianhydride and 4,4′-diaminodiphenyl sulfide, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride and 4, 4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride Thing and paraphenylenediamine,
3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and paraphenylenediamine, pyromellitic dianhydride and 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride and paraphenylenediamine , Pyromellitic dianhydride and 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and paraphenylenediamine,
3,3 ', 4,4'-diphenyl ether tetracarboxylic acid dianhydride and 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3', 4,4'-diphenyl ether tetracarboxylic acid dianhydride and paraphenylenediamine, pyromerit Polyamic acid synthesized from acid dianhydride, 4,4′-diaminodiphenyl ether, bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, etc. is preferably used.

【0018】不飽和結合およびアミノ基またはその4級
化塩を含む化合物(B)としては、1分子中に炭素−炭
素2重結合とアミノ基または4級化したアミノ基を含む
化合物が用いられる。あるいはこれらの4級化塩などが
好ましく用いられる。
As the compound (B) containing an unsaturated bond and an amino group or a quaternized salt thereof, a compound containing a carbon-carbon double bond and an amino group or a quaternized amino group in one molecule is used. . Alternatively, these quaternized salts and the like are preferably used.

【0019】好ましい具体的な例として、ジメチルアミ
ノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリ
レート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジエチ
ルアミノエチルアクリレート、ビニルピリジン、ジメチ
ルアミノプロピルメタクリルアミド、N−メチロールア
クリルアミド、ジメチルアリルアミンなどが挙げられる
が、これらに限定されない。
Preferred specific examples include dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl acrylate, vinyl pyridine, dimethylaminopropyl methacrylamide, N-methylol acrylamide and dimethylallylamine. It is not limited to these.

【0020】性能面から、特に不飽和基としてアクリル
基またはメタクリル基を有するアミノ化合物が望まし
い。
From the viewpoint of performance, an amino compound having an acrylic group or a methacrylic group as an unsaturated group is particularly desirable.

【0021】化合物(B)において、アミノ基が4級化
されていない場合は一般式[1]のR3 が水素のポリマ
(A)と組合わせるのが好ましい。アミノ基が4級化さ
れている場合は一般式[1]のR3 がアルカリ金属イオ
ンまたはアンモニウムイオンのポリマ(A)と組合わせ
るのが好ましい。
In the compound (B), when the amino group is not quaternized, R 3 in the general formula [1] is preferably combined with the hydrogen polymer (A). When the amino group is quaternized, it is preferable to combine R 3 of the general formula [1] with a polymer (A) of an alkali metal ion or an ammonium ion.

【0022】化合物(B)はポリマ(A)の全カルボキ
シル基(またはその塩)の0.05倍当量以上で、ポリ
マ(A)と混合されていることが好ましく、より好まし
くは、0.3〜2倍当量である。化合物(B)が少なす
ぎると、パターンの保持特性が悪くなりやすく、多すぎ
ると、現像時間、温度などの現像条件の許容幅が狭くな
ることなどの恐れがある。
The compound (B) is preferably mixed with the polymer (A) in an amount of 0.05 times the equivalent of all the carboxyl groups (or salts thereof) of the polymer (A), more preferably 0.3. ~ 2 equivalents. If the amount of the compound (B) is too small, the pattern holding property tends to deteriorate, and if it is too large, the allowable range of development conditions such as development time and temperature may be narrowed.

【0023】本発明におけるポリマ溶液は、上記のポリ
マ(A)と化合物(B)とを含むものである。ポリマ溶
液に使用される溶媒としては、ポリマの溶解性の面から
極性溶媒が好ましく、特に非プロトン性極性溶媒が好ま
しい。非プロトン性極性溶媒としては、N−メチル−2
−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N
−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキ
サメチルホスホロトリアミド、γ−ブチロラクトン、ジ
メチルアミノアクリルアミドなどが好ましく用いられ
る。
The polymer solution in the present invention contains the above-mentioned polymer (A) and compound (B). The solvent used for the polymer solution is preferably a polar solvent from the viewpoint of polymer solubility, and particularly preferably an aprotic polar solvent. As the aprotic polar solvent, N-methyl-2
-Pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N
-Dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, hexamethylphosphorotriamide, γ-butyrolactone, dimethylaminoacrylamide and the like are preferably used.

【0024】また、本発明のポリマ(A)と化合物
(B)を混合することで感光性ポリイミド前駆体の溶液
となるので、本発明の作業は、暗所あるいは黄色灯、赤
色灯のもとで行うのが好ましい。
Since the solution of the photosensitive polyimide precursor is prepared by mixing the polymer (A) and the compound (B) of the present invention, the work of the present invention is performed in a dark place or under a yellow light or a red light. It is preferable to carry out.

【0025】本発明においては、まず上記ポリマ溶液を
基板上に塗布する。基板としては、シリコンウェハーな
どの半導体基板、アルミナなどのセラミックス基板、ア
ルミニウム、鉄、クロムなどの金属基板、ガラス基板、
プラスチック基板などが用いられる。
In the present invention, first, the polymer solution is applied onto a substrate. As the substrate, a semiconductor substrate such as a silicon wafer, a ceramics substrate such as alumina, a metal substrate such as aluminum, iron and chromium, a glass substrate,
A plastic substrate or the like is used.

【0026】塗布方法としては、スピンナーを用いた回
転塗布、スプレーコーターを用いた噴霧塗布、浸漬、印
刷、ロールコーティングなどの手段が可能である。塗布
膜厚は、塗布手段、溶液の固形分濃度、粘度などによっ
て調節することができるが、通常、乾燥後の膜厚が、1
〜100μmの範囲になるように塗布される。
As a coating method, spin coating using a spinner, spray coating using a spray coater, dipping, printing, roll coating and the like can be used. The coating film thickness can be adjusted by the coating means, the solid content concentration of the solution, the viscosity, etc., but usually the film thickness after drying is 1
It is applied so as to be in the range of ˜100 μm.

【0027】上記ポリマ溶液を塗布した基板に、プリベ
ークを行い、溶剤を乾燥させる。このプリベークは、循
環式オーブンあるいはホットプレートなどを用いる公知
の方法によって行うことができる。本工程の温度範囲と
しては、50〜120℃が好ましく、循環式オーブンの
場合は50〜100℃で10分〜3時間の範囲、ホット
プレートの場合は60〜120℃で1〜30分の範囲で
行うのがより好ましい。この範囲を外れると現像処理の
際に、全てが溶解、あるいは全てが溶解しない恐れがあ
る。
The substrate coated with the polymer solution is prebaked to dry the solvent. This prebaking can be performed by a known method using a circulating oven, a hot plate, or the like. As the temperature range of this step, 50 to 120 ° C. is preferable, in the case of a circulation oven, a range of 50 to 100 ° C. for 10 minutes to 3 hours, and in the case of a hot plate, a range of 60 to 120 ° C. and 1 to 30 minutes. Is more preferable. If the amount is out of this range, there is a possibility that all may be dissolved or all may not be dissolved during development processing.

【0028】次に、上記の乾燥後の基板上の所定部分に
電子供与剤の溶液を塗布する。所定の部分とは、最終的
にポリイミドとして残存させるべき部分のことであり、
例えば、基板、半導体素子などの電子部品の絶縁、保護
を行う必要がある部分である。この該所定部分の解像度
は、10μmより大きな線幅の直線、曲線、三角形、四
角形、円などのパターンあるいはこれらの組み合わせに
より構成されることが好ましい。線幅がこれより狭い場
合、それぞれが解像できないなどの問題が起こり好まし
くない。本発明では、最低の線幅は10μmであること
が好ましく、より好ましくは50μm、さらに好ましく
は100μm以上のサイズであるものが良い。
Next, a solution of the electron donor is applied to a predetermined portion on the substrate after the above drying. The predetermined portion is a portion that should be finally left as polyimide,
For example, it is a portion where it is necessary to insulate and protect electronic components such as a substrate and a semiconductor element. It is preferable that the resolution of the predetermined portion is configured by a pattern such as a straight line, a curved line, a triangle, a quadrangle, a circle having a line width larger than 10 μm, or a combination thereof. If the line width is narrower than this, problems such as inability to resolve each line occur, which is not preferable. In the present invention, the minimum line width is preferably 10 μm, more preferably 50 μm, and further preferably 100 μm or more.

【0029】電子供与剤としては、電子供与体として作
用するものであれば公知のものが使用しうる。例えば、
ビス(エチレンジチオ)テトラチアフルバレン、テトラ
キス(ジメチルアミノ)エチレン、テトラキス(メチル
チオ)テトラチアフルバレン、テトラチアフルバレンな
どが好ましく使用される。本発明では、上記電子供与剤
をテトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶
媒あるいはメタノール、エタノールなどのアルコール系
溶媒、クロロホルム、塩化メチレンなどの含ハロゲン炭
化水素溶媒などの溶媒に溶解して使用することが好まし
い。電子供与剤の溶液の塗布方法としては、所定の部分
に印刷、刷毛塗りなどの方法で塗布、あるいはマスクで
必要な部分を露出させスプレー噴霧するなどの方法が挙
げられる。
As the electron donor, known ones can be used as long as they act as an electron donor. For example,
Bis (ethylenedithio) tetrathiafulvalene, tetrakis (dimethylamino) ethylene, tetrakis (methylthio) tetrathiafulvalene and tetrathiafulvalene are preferably used. In the present invention, it is preferable that the electron donor is dissolved in an ether solvent such as tetrahydrofuran or dioxane, an alcohol solvent such as methanol or ethanol, a halogen-containing hydrocarbon solvent such as chloroform or methylene chloride, and used. . Examples of the method of applying the solution of the electron donating agent include a method of printing on a predetermined portion, coating with a brush or the like, or a method of exposing a necessary portion with a mask and spraying.

【0030】この電子供与剤による処理の後に必要に応
じて、熱処理を行い、電子供与剤の効果をさらに高める
こともできる。このときの温度範囲としては、50〜1
20℃が好ましい。
After the treatment with the electron donating agent, if necessary, a heat treatment may be performed to further enhance the effect of the electron donating agent. The temperature range at this time is 50 to 1
20 ° C. is preferred.

【0031】この後、溶剤によって、現像を行い、不必
要な部分を洗い流す。溶剤としては、ポリマの良溶剤で
あるN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルア
セトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドなどの溶媒
を単独であるいはメタノール、エタノール、イソプロパ
ノール、酢酸ブチル、酢酸エチル、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン、アセトニトリルなどの溶媒と混合したも
のを好ましく使用することができる。このような溶剤と
しては、感光性ポリイミドの現像液として一般に市販さ
れているものも使用できる。具体的には、東レ(株)製
DV−145、DV−505、DV−605、旭化成
(株)製A−145などが挙げられる。
After that, development is carried out with a solvent to wash away unnecessary portions. As the solvent, a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, which is a good solvent for polymers, alone or in methanol, ethanol, isopropanol, butyl acetate, ethyl acetate, A mixture of solvents such as benzene, toluene, xylene and acetonitrile can be preferably used. As such a solvent, those commercially available as a photosensitive polyimide developer can be used. Specific examples thereof include DV-145, DV-505, DV-605 manufactured by Toray Industries, Inc. and A-145 manufactured by Asahi Kasei Corporation.

【0032】不必要な部分を洗い流す現像工程は、上記
溶液の中に浸漬する、超音波を加えながら浸漬する、ス
プレーで噴霧するなどの方法により行える。以上で、必
要なポリイミド前駆体のパターンを得ることができる。
The developing step for washing away unnecessary portions can be carried out by a method such as immersing in the above solution, immersing while applying ultrasonic waves, or spraying. As described above, the required pattern of the polyimide precursor can be obtained.

【0033】この後に、基板に熱処理を行い、ポリイミ
ド前駆体を完全なポリイミドに変換し、ポリイミドのパ
ターンを得る。本工程は通常、オーブン、ホットプレー
ト、炉中などで行われる。温度範囲としては、200〜
500℃が好ましい。
After that, the substrate is heat-treated to convert the polyimide precursor into a perfect polyimide to obtain a polyimide pattern. This step is usually performed in an oven, a hot plate, a furnace, or the like. The temperature range is from 200 to
500 ° C. is preferred.

【0034】本発明のポリイミドのパターン形成方法
は、半導体素子、実装基板、液晶表示素子、ラインセン
サーの表面保護膜、絶縁膜、航空機、自動車などの保護
構造体など、ポリイミドを使用する公知の用途に使用す
ることができる。
The method for forming a pattern of polyimide of the present invention is a known application using polyimide such as a semiconductor element, a mounting substrate, a liquid crystal display element, a surface protective film for a line sensor, an insulating film, a protective structure for an aircraft or an automobile. Can be used for

【0035】[0035]

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.

【0036】実施例1〜6、比較例1、2 <ポリマの重合>温度計、窒素流入管を取り付けた4つ
口フラスコに4、4´−ジアミノジフェニルエーテル2
0.0gを入れ、N−メチル−2−ピロリドン150g
に溶解させる。ここに無水ピロメリット酸21.0gを
N−メチル−2−ピロリドン30gとともに一度に加
え、氷浴中で激しく1時間攪拌した。その後、50℃に
浴の温度を上昇し3時間反応を行いポリイミド前駆体
(a)の溶液を得た。
Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 <Polymerization of polymer>4,4'-diaminodiphenyl ether 2 was placed in a four-necked flask equipped with a thermometer and a nitrogen inlet tube.
Add 0.0g, N-methyl-2-pyrrolidone 150g
Dissolve in. 21.0 g of pyromellitic dianhydride was added thereto together with 30 g of N-methyl-2-pyrrolidone at once, and the mixture was vigorously stirred for 1 hour in an ice bath. Then, the temperature of the bath was raised to 50 ° C. and the reaction was carried out for 3 hours to obtain a solution of the polyimide precursor (a).

【0037】温度計、窒素流入管を取り付けた4つ口フ
ラスコに4、4´−ジアミノジフェニルスルフィド2
1.6gを入れ、N−メチル−2−ピロリドン180g
に溶解させる。ここにベンゾフェノンテトラカルボン酸
2無水物32.0gをN−メチル−2−ピロリドン50
gとともに一度に加え、氷浴中で激しく1時間攪拌し
た。その後、50℃に浴の温度を上昇し3時間反応を行
いポリイミド前駆体(b)の溶液を得た。
4,4'-diaminodiphenyl sulfide 2 was placed in a 4-necked flask equipped with a thermometer and a nitrogen inlet tube.
Put 1.6g, 180g N-methyl-2-pyrrolidone
Dissolve in. 32.0 g of benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride was added to N-methyl-2-pyrrolidone 50
g at once and stirred vigorously in an ice bath for 1 hour. Then, the temperature of the bath was raised to 50 ° C. and the reaction was carried out for 3 hours to obtain a solution of the polyimide precursor (b).

【0038】<パターン加工溶液の作成>ポリイミド前
駆体(a)または(b)の溶液100gに、ポリイミド
前駆体のカルボキシル基と当量の不飽和結合を有するア
ミノ化合物を添加し、パターン加工溶液を得た。使用し
たアミノ化合物を表1に示す。
<Preparation of Pattern Processing Solution> To 100 g of the polyimide precursor (a) or (b) solution, an amino compound having an unsaturated bond equivalent to the carboxyl group of the polyimide precursor was added to obtain a pattern processing solution. It was The amino compounds used are shown in Table 1.

【0039】<パターン加工>上記パターン加工溶液を
4インチシリコンウエハー上に大日本スクリーン製造
(株)製SCW−636型を用いてスピン塗布した。こ
れを80℃のオーブン中に1時間入れ、乾燥を行った。
この時の膜厚は10μmであった。
<Pattern Processing> The above pattern processing solution was spin-coated on a 4-inch silicon wafer by using SCW-636 type manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. This was placed in an oven at 80 ° C. for 1 hour and dried.
The film thickness at this time was 10 μm.

【0040】これにアルミ箔で作成した線幅100μm
の直線のパターンを貼り付け、その上から電子供与剤の
3%イソプロパノール溶液を霧吹きを用いて噴霧処理し
た。使用した電子供与剤を表2に示す。この後、80℃
のオーブンで10分間処理を行った。
A line width of 100 μm made of aluminum foil
Was applied, and a 3% isopropanol solution of an electron donor was spray-treated using a sprayer. The electron donor used is shown in Table 2. After this, 80 ℃
Was processed in the oven for 10 minutes.

【0041】処理終了後、東レ(株)製感光性ポリイミ
ド用現像液DV−605を用いて未処理部分を溶解させ
た。この後の処理部分の膜厚を測定し、初期の膜厚で割
ることで残膜率を算出した。この残膜率が高いほど性能
がよい。また、同時にパターンの線幅を測定した。この
値は100μmに近いほど良い。
After the completion of the treatment, the untreated portion was dissolved using a developer for photosensitive polyimide DV-605 manufactured by Toray Industries, Inc. After this, the film thickness of the treated portion was measured and divided by the initial film thickness to calculate the residual film rate. The higher the residual film rate, the better the performance. At the same time, the line width of the pattern was measured. The closer this value is to 100 μm, the better.

【0042】次に、200℃、400℃で各1時間づつ
処理を行いポリイミドのパターンを得た。結果を表3に
示す。
Next, treatment was carried out at 200 ° C. and 400 ° C. for 1 hour each to obtain a polyimide pattern. The results are shown in Table 3.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【表3】 実施例7 ポリイミド前駆体溶液(a)100gにジメチルアミノ
エチルメタクエリレート15gを加えよく攪拌し、パタ
ーン加工溶液を得た。
[Table 3] Example 7 To 100 g of the polyimide precursor solution (a), 15 g of dimethylaminoethyl methacrylate was added and well stirred to obtain a pattern processing solution.

【0044】上記パターン加工溶液を4インチシリコン
ウエハー上に大日本スクリーン製造(株)製SCW−6
36型を用いてスピン塗布した。これを80℃のオーブ
ン中に1時間入れ、乾燥を行った。この時の膜厚は10
μmであった。
SCW-6 manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. was applied with the above pattern processing solution on a 4-inch silicon wafer.
Spin coating was performed using a 36 type. This was placed in an oven at 80 ° C. for 1 hour and dried. The film thickness at this time is 10
was μm.

【0045】つづいて、テトラチアフルバレンの3%イ
ソプロパノール溶液を線幅1mmの直線状に筆を用いて
塗布した。
Subsequently, a 3% isopropanol solution of tetrathiafulvalene was applied in a straight line with a line width of 1 mm using a brush.

【0046】塗布後、東レ(株)製感光性ポリイミド用
現像液DV−605を用いて未処理部分を溶解させた。
この後の処理部分の膜厚を測定し、初期の膜厚で割るこ
とで残膜率を算出したところ、80%であった。また、
線幅は1mmであった。
After coating, the untreated portion was dissolved using a developer for photosensitive polyimide DV-605 manufactured by Toray Industries, Inc.
After that, the film thickness of the treated portion was measured and divided by the initial film thickness to calculate the residual film ratio, which was 80%. Also,
The line width was 1 mm.

【0047】次に、200℃、400℃で各1時間づつ
処理を行いポリイミドのパターンを得た。
Next, treatment was carried out at 200 ° C. and 400 ° C. for 1 hour each to obtain a polyimide pattern.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(1)一般式[1]で表される構造単位を
有するポリマ(A)と、 【化1】 (ただし、R1 は少なくとも2個以上の炭素原子を有す
る3価または4価の有機基、R2 は少なくとも2個以上
の炭素原子を有する2価の有機基、R3 は水素、アリカ
リ金属イオンまたはアンモニウムイオンを表す。nは1
または2である。) 不飽和結合およびアミノ基またはその4級化塩を含む化
合物(B)とを含むポリマ溶液を基板上に塗布する工
程、(2)該基板をプリベークする工程、(3)上記基
板上の所定の部分に電子供与剤を塗布する工程、(4)
溶剤により現像する工程、および(5)上記基板に熱処
理を行い、イミド化する工程、とを含むことを特徴とす
るポリイミドのパターン形成方法。
1. A polymer (A) having a structural unit represented by the general formula [1]: (However, R 1 is a trivalent or tetravalent organic group having at least 2 or more carbon atoms, R 2 is a divalent organic group having at least 2 or more carbon atoms, R 3 is hydrogen or an alkaline metal ion. Or represents an ammonium ion, n is 1
Or 2. ) A step of applying a polymer solution containing an unsaturated bond and a compound (B) containing an amino group or a quaternized salt thereof on a substrate, (2) a step of prebaking the substrate, (3) a predetermined on the substrate A step of applying an electron donor to the portion of (4)
A method of forming a pattern of polyimide, comprising: a step of developing with a solvent; and (5) a step of subjecting the substrate to a heat treatment to imidize.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6159654A (en) * 1996-03-04 2000-12-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Negative photosensitive polymer composition of a thermosetting polymer precursor curable by cyclodehydration upon heating

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6159654A (en) * 1996-03-04 2000-12-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Negative photosensitive polymer composition of a thermosetting polymer precursor curable by cyclodehydration upon heating

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