JPH10326011A - Photosensitive resin composition, production of polyimide pattern and production of semiconductor element - Google Patents

Photosensitive resin composition, production of polyimide pattern and production of semiconductor element

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JPH10326011A
JPH10326011A JP9134918A JP13491897A JPH10326011A JP H10326011 A JPH10326011 A JP H10326011A JP 9134918 A JP9134918 A JP 9134918A JP 13491897 A JP13491897 A JP 13491897A JP H10326011 A JPH10326011 A JP H10326011A
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JP
Japan
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polyimide
photosensitive resin
group
resin composition
pattern
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JP9134918A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Sasaki
顕浩 佐々木
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photosensitive resin compsn. which has excellent i line transmittability and the adhesiveness to a substrate, a process for producing polyimide patterns having high adhesiveness, dry etching resistance, good resolution and dimensional accuracy and a process for producing semiconductor elements. SOLUTION: This photosensitive resin compsn. contains a polyimide precursor which has the repeating unit expressed by formula (where X denotes a quadrivalent org. group contg. a silicon atom, Y denotes a bivalent org. group and R<1> and R<2> denote photosensitive groups) and has transparency to the extent of not hindering the curing reaction by light of a wavelength 365 nm. The coefft. of thermal expansion of the film after polyimidation is specified to <=20 ppm/ deg.C. This process for producing the compsn. consists in applying such photosensitive resin compsn. on a base material, drying the coating, exposing the coating to a pattern form and removing the unexposed parts by development to obtain relief patterns, then heating the relief patterns. The semiconductor elements are produced by forming the polyimide patterns on the base material by this process for production.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、感光性樹脂組成
物、ポリイミドパターンの製造法及び半導体素子の製造
法に関する。
The present invention relates to a photosensitive resin composition, a method for producing a polyimide pattern, and a method for producing a semiconductor element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体工業にあっては、従来より
無機材料を用いて行われていた層間絶縁材料として、ポ
リイミド樹脂等のような耐熱性に優れた有機物が、その
特性を活かして使用されてきている。しかし、半導体集
積回路やプリント基板上の回路パターン形成は、基材表
面へのレジスト材の造膜、所定箇所への露光、エッチン
グ等により不要箇所の除去、基板表面の洗浄作業等の煩
雑で多岐に亘工程を経てパターン形成が行われることか
ら、露光、現像によるパターン形成後も必要な部分のレ
ジストを絶縁材料としてそのまま残して用いることがで
きる耐熱感光材料の開発が望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the semiconductor industry, an organic material having excellent heat resistance, such as a polyimide resin, has been used as an interlayer insulating material, which has conventionally been formed using an inorganic material, taking advantage of its characteristics. Have been. However, formation of a circuit pattern on a semiconductor integrated circuit or a printed circuit board is complicated and diversified, such as forming a resist material on the base material surface, removing unnecessary portions by exposing and etching predetermined portions, and cleaning the substrate surface. Therefore, development of a heat-resistant photosensitive material that can use a necessary portion of a resist as an insulating material as it is even after pattern formation by exposure and development is desired.

【0003】これらの材料として、例えば、感光性ポリ
イミド、環化ポリブタジエン等をベースポリマとした耐
熱感光材料が提案されており、特に感光性ポリイミド
は、その耐熱性が優れていることや不純物の排除が容易
であること等の点から特に注目されている。また、この
ような感光性ポリイミドとしては、ポリイミド前駆体と
重クロム酸塩からなる系(特公昭49−17374号公
報)が最初に提案されたが、この材料は、実用的な光感
度を有するとともに膜形成能が高い等の長所を有する反
面、保存安定性に欠け、ポリイミド中にクロムイオンが
残存すること等の欠点があり、実用には至らなかった。
As these materials, for example, heat-resistant photosensitive materials using photosensitive polyimide, cyclized polybutadiene or the like as a base polymer have been proposed. Particularly, photosensitive polyimide has excellent heat resistance and elimination of impurities. Has attracted particular attention because of its ease of use. As such a photosensitive polyimide, a system comprising a polyimide precursor and a dichromate (Japanese Patent Publication No. 49-17374) was first proposed, but this material has practical photosensitivity. In addition, it has advantages such as high film-forming ability, but has disadvantages such as lack of storage stability and chromium ions remaining in polyimide, and thus has not been put to practical use.

【0004】このような問題を回避するために、例え
ば、ポリイミド前駆体に感光基を有する化合物を混合す
る方法(特開昭54−109828号公報)、ポリイミ
ド前駆体中の官能基と感光基を有する化合物の官能基と
を反応させて感光基を付与させる方法(特開昭56−2
4343号公報、特開昭60−100143号公報等)
などが提案されている。しかし、これらの感光性ポリイ
ミド前駆体は耐熱性、機械特性に優れる芳香族系モノマ
に基本骨格を用いており、そのポリイミド前駆体自体の
吸収のため、紫外領域での透光性が低く、露光部におけ
る光化学反応を充分効果的に行うことができず、低感度
であったり、パターンの形状が悪化するという問題があ
った。また、最近では、半導体の高集積化に伴い、加工
ルールが益々小さくなり、より高い解像度が求められる
傾向にある。
[0004] In order to avoid such a problem, for example, a method of mixing a compound having a photosensitive group with a polyimide precursor (Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-109828) discloses a method in which a functional group and a photosensitive group in the polyimide precursor are mixed. A method of reacting with a functional group of a compound having a compound to give a photosensitive group (JP-A-56-2
No. 4343, Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-100143)
And so on. However, these photosensitive polyimide precursors use a basic skeleton for an aromatic monomer having excellent heat resistance and mechanical properties.Because of the absorption of the polyimide precursor itself, the light transmittance in the ultraviolet region is low and the exposure is low. However, the photochemical reaction in the portion cannot be performed sufficiently effectively, resulting in a problem that the sensitivity is low and the shape of the pattern is deteriorated. In recent years, with the increasing integration of semiconductors, processing rules have become increasingly smaller, and higher resolutions have been required.

【0005】そのため、従来の平行光線を用いるコンタ
クト/プロキシミテイ露光機から、ミラープロジェクシ
ョンと呼ばれる1:1投影露光機、さらにステッパと呼
ばれる縮小投影露光機が用いられるようになってきてい
る。ステッパは、超高圧水銀灯の高出力発振線、エキシ
マレーザのような単色光を利用するものである。これま
でステッパとしては、超高圧水銀灯のg−lineと呼ばれ
る可視光(波長:435nm)を使ったg線ステッパが主
流であったが、さらに加工ルール微細化の要求に対応す
るため、使用するステッパの波長を短くすることが必要
となっている。そのため、使用する露光機は、g線ステ
ッパ(波長:435nm)からi線ステッパ(波長:36
5nm)に移行しつつある。
For this reason, a conventional contact / proximity exposure apparatus using parallel rays has been replaced by a 1: 1 projection exposure apparatus called a mirror projection and a reduction projection exposure apparatus called a stepper. The stepper utilizes a monochromatic light such as an excimer laser and a high-power oscillation line of an ultra-high pressure mercury lamp. Until now, g-line steppers using visible light (wavelength: 435 nm) called g-line of ultra-high pressure mercury lamps have been the mainstream stepper. However, in order to respond to the demand for finer processing rules, the stepper used has been used. Needs to be shortened. Therefore, the exposure machine used is from a g-line stepper (wavelength: 435 nm) to an i-line stepper (wavelength: 36 nm).
5 nm).

【0006】しかし、コンタクト/プロキシミテイ露光
機、ミラープロジェクション投影露光機、g線ステッパ
用に設計された従来の感光性ポリイミドのベースポリマ
では、先に述べた理由により透明性が低く、特にi線
(波長:365nm)での透過率はほとんどないため、i
線ステッパでは、まともなパターンが得られない。ま
た、半導体素子の高密度実装方式であるLOC(リード
オンチップ)に対応して表面保護用ポリイミド膜はさら
に厚膜のものが求められているが、厚膜の場合には、透
過性が低い問題はさらに深刻になる。このため、i線透
過率の高く、i線ステッパにより良好なパターン形状を
有するポリイミドパターンの得られる感光性ポリイミド
が強く求められている。i線ステッパに適した感光性ポ
リイミドとしては、特開平6−342211号公報、特
開平8−36264号公報、特開平8−234433号
公報等に記載のものが知られている。
However, conventional photosensitive polyimide base polymers designed for contact / proximity exposure machines, mirror projection projection exposure machines, and g-line steppers have low transparency due to the above-mentioned reasons, especially i-line. (Wavelength: 365 nm) because there is almost no transmittance.
With a line stepper, a decent pattern cannot be obtained. In addition, a polyimide film for surface protection is required to be a thicker film corresponding to LOC (lead-on-chip), which is a high-density mounting method of a semiconductor element. The problem gets worse. Therefore, there is a strong demand for a photosensitive polyimide having a high i-line transmittance and a polyimide pattern having a good pattern shape by an i-line stepper. As photosensitive polyimides suitable for an i-line stepper, those described in JP-A-6-342411, JP-A-8-36264, JP-A-8-234433, and the like are known.

【0007】一方、基板となるシリコンウエハの径は、
年々大きくなり、逆にシリコンウエハの厚さは薄くなる
傾向にある。そして、上記実装方式のためポリイミドの
膜厚は厚くなっている。このような状況から、ポリイミ
ドとシリコンウエハの熱膨張係数差により、表面保護膜
としてのポリイミドを形成したシリコンウエハの反りが
以前より大きくなるという問題が発生している。そのた
め、従来のポリイミドよりも更に低熱膨張性を有する感
光性ポリイミドが強く求められている。一般に分子構造
を剛直にすることにより低熱膨張性は達成できるが、剛
直構造の場合、i線をほとんど透過しないため、感光特
性が低下する。また、素子の動作速度が早くなるにつ
れ、誘電率の平方根に比例する信号遅延が問題となって
くるため、より誘電率の低い感光性ポリイミドが強く求
められている。
On the other hand, the diameter of a silicon wafer serving as a substrate is
Each year, silicon wafers tend to be thinner. The thickness of the polyimide is large due to the above mounting method. Under such circumstances, there is a problem that the warpage of the silicon wafer on which the polyimide as the surface protective film is formed becomes larger than before due to the difference in thermal expansion coefficient between the polyimide and the silicon wafer. Therefore, there is a strong demand for a photosensitive polyimide having a lower thermal expansion property than conventional polyimides. Generally, low thermal expansion can be achieved by making the molecular structure rigid. However, in the case of the rigid structure, i-line is hardly transmitted, so that the photosensitive characteristics deteriorate. In addition, as the operation speed of the element increases, a signal delay proportional to the square root of the dielectric constant becomes a problem. Therefore, a photosensitive polyimide having a lower dielectric constant is strongly demanded.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】請求項1記載の発明
は、優れたi線透過性、基板への接着性及びイミド化後
の低熱膨張性を有する感光性樹脂組成物を提供するもの
である。請求項2記載の発明は、優れたi線透過性、基
板への接着性及びイミド化後の低熱膨張性を有し、か
つ、低露光量でも良好なパターンが得られる感光性樹脂
組成物を提供するものである。請求項3記載の発明は、
請求項1記載の発明の効果を奏し、特に基板への接着性
に優れる感光性樹脂組成物を提供するものである。請求
項4記載の発明は、請求項1記載の発明の効果を奏し、
特にi線透過性に優れる感光性樹脂組成物を提供するも
のである。請求項5記載の発明は、請求項1記載の発明
の効果を奏し、特に低熱膨張性に優れる感光性樹脂組成
物を提供するものである。
The object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition having excellent i-line transmittance, adhesion to a substrate, and low thermal expansion after imidization. . The invention according to claim 2 provides a photosensitive resin composition having excellent i-line transmittance, adhesiveness to a substrate, low thermal expansion after imidization, and obtaining a good pattern even at a low exposure dose. To provide. The invention according to claim 3 is
An object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition having the effects of the invention described in claim 1 and having particularly excellent adhesion to a substrate. The invention according to claim 4 has the effect of the invention according to claim 1,
Particularly, the present invention provides a photosensitive resin composition having excellent i-line transmittance. The invention described in claim 5 has the effects of the invention described in claim 1 and provides a photosensitive resin composition that is particularly excellent in low thermal expansion.

【0009】請求項6記載の発明は、機械特性、耐熱性
が高く、また熱膨張性が小さく熱応力を低減でき、高い
接着性、耐ドライエッチング性を有するポリイミドパタ
ーンを、良好な解像度、寸法精度及びパターン形状で与
えるポリイミドパターンの製造法を提供するものであ
る。請求項7記載の発明は、請求項6記載の発明の効果
を奏するポリイミドパターンを有する半導体素子の製造
法を提供するものである。
According to a sixth aspect of the present invention, a polyimide pattern having high mechanical properties, high heat resistance, low thermal expansion, low thermal stress, high adhesiveness and dry etching resistance can be obtained with good resolution and size. An object of the present invention is to provide a method for producing a polyimide pattern having accuracy and a pattern shape. According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having a polyimide pattern having the effects of the sixth aspect of the invention.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、一般式(I)The present invention provides a compound represented by the general formula (I):

【化5】 (式中、Xは珪素原子を含む4価の有機基を示し、Yは
2価の有機基を示し、R1及びR2は感光性基を示す)で
表される繰り返し単位を有し、波長365nmの光による
硬化反応を阻害しない程度の透明性を有するポリイミド
前駆体を含有してなり、ポリイミド化後のフィルムの熱
膨張係数が20ppm/℃以下である感光性樹脂組成物に関
する。
Embedded image (Wherein, X represents a tetravalent organic group containing a silicon atom, Y represents a divalent organic group, and R 1 and R 2 represent a photosensitive group). The present invention relates to a photosensitive resin composition containing a polyimide precursor having a degree of transparency that does not hinder the curing reaction caused by light having a wavelength of 365 nm and having a coefficient of thermal expansion of 20 ppm / ° C. or less after the polyimide treatment.

【0011】また本発明は、前記一般式(I)で表され
る繰り返し単位を有し、そのフィルムの波長365nmに
おける膜厚10μm当りの光線透過率が5%以上である
ポリイミド前駆体を含有してなり、ポリイミド化後のフ
ィルムの熱膨張係数が20ppm/℃以下である感光性樹脂
組成物に関する。また本発明は、前記一般式(I)にお
けるXが、次式X1
The present invention also includes a polyimide precursor having a repeating unit represented by the general formula (I) and having a light transmittance of 5% or more per 10 μm of film thickness at a wavelength of 365 nm of the film. The present invention relates to a photosensitive resin composition comprising a polyimide film having a coefficient of thermal expansion of 20 ppm / ° C. or less. In the present invention, X in the general formula (I) is represented by the following formula X 1 :

【化6】 (式中、R3及びR4は一価の炭化水素基を示し、それぞ
れ同一でも異なっていてもよく、nは0又は1以上の整
数である)で表されるものである感光性樹脂組成物に関
する。
Embedded image (Wherein, R 3 and R 4 represent a monovalent hydrocarbon group and may be the same or different, and n is 0 or an integer of 1 or more). About things.

【0012】また本発明は、前記一般式(I)中のYで
表される2価の有機基が、フッ素原子を含むものである
感光性樹脂組成物に関する。また本発明は、前記一般式
(I)中のYで表される2価の有機基が、次式Y1
Further, the present invention relates to a photosensitive resin composition wherein the divalent organic group represented by Y in the general formula (I) contains a fluorine atom. Further, the present invention provides a compound represented by the following formula Y 1 , wherein the divalent organic group represented by Y in the general formula (I) is:

【化7】 から選択されるものである感光性樹脂組成物に関する。Embedded image A photosensitive resin composition selected from the group consisting of:

【0013】また本発明は、前記感光性樹脂組成物を基
材上に塗布乾燥し、パターン状に露光し、未露光部を現
像により除去し、レリーフパターンを得、次いで加熱す
ることを特徴とするポリイミドパターンの製造法に関す
る。さらに本発明は、前記の製造法により、基材上にポ
リイミドパターンを形成することを特徴とする半導体素
子の製造法に関する。
Further, the present invention is characterized in that the photosensitive resin composition is coated on a substrate, dried, exposed in a pattern, an unexposed portion is removed by development, a relief pattern is obtained, and then heating is performed. To a method for producing a polyimide pattern. Furthermore, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, wherein a polyimide pattern is formed on a substrate by the above-described method.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の感光性樹脂組成物におい
て用いられるポリイミド前駆体は、前記一般式(I)で
表される繰り返し単位を有するものである。一般式
(I)のポリイミド前駆体は、珪素原子を含むテトラカ
ルボン酸若しくはその誘導体を含むテトラカルボン酸と
ジアミンとを、必要に応じて用いる有機溶媒中で反応さ
せ、さらに感光性基を導入するか、又は予め反応性基を
導入したテトラカルボン酸誘導体とジアミンとを、必要
に応じて用いる有機溶媒中で、反応させることにより合
成することができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The polyimide precursor used in the photosensitive resin composition of the present invention has a repeating unit represented by the above general formula (I). The polyimide precursor of the general formula (I) is obtained by reacting a tetracarboxylic acid containing a silicon atom or a tetracarboxylic acid containing a derivative thereof with a diamine in an organic solvent used as required, and further introducing a photosensitive group. Alternatively, it can be synthesized by reacting a tetracarboxylic acid derivative into which a reactive group has been introduced in advance with a diamine in an organic solvent used as required.

【0015】一般式(I)におけるXは、4価の有機基
であり、珪素原子を含むテトラカルボン酸又はその誘導
体の残基であるが、前記式X1で示される基を有するも
のであることが接着性とその他の特性のバランスに優れ
るので好ましい。R3及びR4は一価の炭化水素基として
は、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、
フェニル基、ナフチル基等のアリール基等があるが、炭
素原子数が1〜10のものが好ましく、中でもアルキル
基のものが好ましく、メチル基のものが特に好ましい。
また、繰り返し数を示すnは、0または1のものが、接
着性とその他の特性のバランスに優れるので好ましい。
[0015] X in the general formula (I) is a tetravalent organic group, is a residue of a tetracarboxylic acid or its derivative containing a silicon atom and has a group represented by the formula X 1 Is preferable because the balance between the adhesiveness and other properties is excellent. R 3 and R 4 are monovalent hydrocarbon groups such as an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, and a propyl group;
There are aryl groups such as a phenyl group and a naphthyl group, etc., preferably having 1 to 10 carbon atoms, particularly preferably an alkyl group, and particularly preferably a methyl group.
Further, n representing the number of repetitions is preferably 0 or 1, because it is excellent in the balance between adhesiveness and other properties.

【0016】本発明に用いられるポリイミド前駆体は、
前記Xのほかに、珪素原子を含まない4価の有機基を含
む繰り返し単位を有することが好ましい。前記4価の有
機基としては、4価の芳香族基又は脂肪族基が好まし
く、4価の芳香族基がより好ましい。炭素原子数の面か
らは4〜24のものが好ましく、6〜12のものがより
好ましい。4価の芳香族基としては、芳香環(ベンゼン
環、ナフタレン環等)を含み、4個の結合部位はいずれ
も芳香環からでているものであることが好ましい。これ
らの結合部位は、2個ずつの2組に分けられ、各組の2
個の結合部位が芳香環の隣り合う炭素に存在する(即
ち、オルト位又はペリ位に位置する)であることが好ま
しい。前記の2組は同一の芳香環からでていてもよい
し、各種結合を介して結合している別々の芳香環からで
ていてもよい。
The polyimide precursor used in the present invention comprises:
In addition to X, it is preferable to have a repeating unit containing a tetravalent organic group containing no silicon atom. As the tetravalent organic group, a tetravalent aromatic group or an aliphatic group is preferable, and a tetravalent aromatic group is more preferable. From the viewpoint of the number of carbon atoms, those having 4 to 24 are preferable, and those having 6 to 12 are more preferable. The tetravalent aromatic group preferably includes an aromatic ring (a benzene ring, a naphthalene ring, etc.), and all four binding sites are formed from an aromatic ring. These binding sites are divided into two sets of two,
It is preferred that the two binding sites are located on adjacent carbons of the aromatic ring (ie, located at the ortho or peri position). The two sets may be from the same aromatic ring, or may be from separate aromatic rings linked through various bonds.

【0017】中でも膜の機械特性等の面でIn particular, in terms of the mechanical properties of the film,

【化8】 が好ましく、Embedded image Is preferred,

【化9】 がより好ましく、Embedded image Is more preferable,

【化10】 が特に好ましいものとして挙げられる。Embedded image Are particularly preferred.

【0018】一般式(I)におけるYは2価の有機基で
あり、ジアミン化合物の残基であって、芳香族基、脂肪
族基、脂環を含む基、シロキサン結合を含む基などが挙
げられ、芳香族基、脂肪族基及び脂環を含む基の場合は
炭素原子数が6〜18のものが好ましく、前記炭素原子
数を有する芳香族基がより好ましい。ここで、芳香族基
としては、芳香環(ベンゼン環、ナフタレン環等)を含
み、その2個の結合部位が芳香環から直接でているもの
が好ましく、この場合その2個の結合部位は同一の芳香
環からでていても異なった芳香環から出ていてもよい。
Y in the general formula (I) is a divalent organic group and is a residue of a diamine compound, and examples thereof include an aromatic group, an aliphatic group, a group containing an alicyclic ring, and a group containing a siloxane bond. In the case of a group containing an aromatic group, an aliphatic group, and an alicyclic ring, those having 6 to 18 carbon atoms are preferable, and an aromatic group having the above carbon number is more preferable. Here, the aromatic group preferably contains an aromatic ring (benzene ring, naphthalene ring, etc.), and its two bonding sites are directly from the aromatic ring. In this case, the two bonding sites are the same. Or from different aromatic rings.

【0019】一般式(I)におけるR1及びR2は感光性
基であり、共有結合又はイオン結合を介して末端に不飽
和二重結合を有する有機基が好ましく、
In the general formula (I), R 1 and R 2 are photosensitive groups, preferably an organic group having an unsaturated double bond at a terminal through a covalent bond or an ionic bond.

【化11】 (式中、R5は2価の有機基である)で示される基がよ
り好ましい。R5としては、アルキレン基、アリーレン
基等が挙げられ、炭素原子数1〜10のものが好まし
い。
Embedded image (Wherein, R 5 is a divalent organic group). Examples of R 5 include an alkylene group and an arylene group, and those having 1 to 10 carbon atoms are preferable.

【0020】本発明で用いるポリイミド前駆体におい
て、一般式(I)で示される繰り返し単位は、接着性、
透明性、機械強度等の点から、全繰り返し単位中1〜8
0モル%が好ましく、5〜70モル%がより好ましく、
10〜60モル%がさらに好ましく、20〜60モル%
が特に好ましい。
In the polyimide precursor used in the present invention, the repeating unit represented by the general formula (I) has an adhesive property,
From the viewpoint of transparency, mechanical strength, etc., 1 to 8 of all repeating units
0 mol% is preferable, and 5 to 70 mol% is more preferable,
10 to 60 mol% is more preferable, and 20 to 60 mol%.
Is particularly preferred.

【0021】本発明の感光性樹脂組成物において用いら
れるポリイミド前駆体は、また、波長365nmの光(i
線)における透明性の良好なものであり、かつ、この前
駆体を含む感光性樹脂組成物のポリイミド化後のフィル
ムの熱膨張係数が20ppm/℃以下となるようなポリイミ
ド前駆体であることである。ポリイミド前駆体は、波長
365nmの光(i線)による硬化反応を阻害しない程度
の透明性を有することが必要である。前記の透明性を有
しないものを用いると良好なパターンが形成できる感光
性樹脂組成物は得られない。
The polyimide precursor used in the photosensitive resin composition of the present invention may also have a light (i.
Line), and a polyimide precursor having a thermal expansion coefficient of 20 ppm / ° C. or less after the polyimide film of the photosensitive resin composition containing the precursor is obtained. is there. It is necessary that the polyimide precursor has such a degree of transparency that does not hinder the curing reaction by light (i-line) having a wavelength of 365 nm. If the above-mentioned resin having no transparency is used, a photosensitive resin composition capable of forming a good pattern cannot be obtained.

【0022】透明性の1つの指針として、ポリイミド前
駆体のフィルムの、波長365nmにおける膜厚10μm
当りの光線透過率を基準とすることが可能であり、前記
光線透過率が5%以上であることが好ましく、10%以
上であることがより好ましく、20%以上であることが
さらに好ましく、30%以上であることが特に好まし
い。透過率が5%未満の場合、ポリイミド前駆体自体の
i線透過率が低いため、感光性樹脂組成物の感光特性が
低下し、特に厚膜を形成した際の解像度やパターン性が
劣る傾向にある。また、波長365nmにおける光線透過
率が10%以上、特に20%以上であると、例えば、膜
厚20μmのフィルムにおいて300mJ/cm2程度の低露
光量でも良好なパターンを形成することができるという
効果を奏する。
As one guideline of transparency, a polyimide precursor film having a thickness of 10 μm at a wavelength of 365 nm is used.
It is possible to use the light transmittance per unit as a reference, and the light transmittance is preferably 5% or more, more preferably 10% or more, still more preferably 20% or more, and 30% or more. % Is particularly preferable. When the transmittance is less than 5%, the i-line transmittance of the polyimide precursor itself is low, so that the photosensitive characteristics of the photosensitive resin composition are reduced, and the resolution and patternability particularly when a thick film is formed tend to be inferior. is there. When the light transmittance at a wavelength of 365 nm is 10% or more, particularly 20% or more, for example, a good pattern can be formed on a film having a thickness of 20 μm even at a low exposure dose of about 300 mJ / cm 2. To play.

【0023】光線透過率を測定する前記フィルムは、ポ
リイミド前駆体の樹脂溶液をシリコンウエハ等の基材の
上に、スピンコーター等で塗布し、乾燥して溶媒を除去
することにより得ることができる。光線透過率を測定す
るための溶媒の除去条件は150℃で1〜3分乾燥する
ことが好ましい。この測定における乾燥膜厚は10μm
とするが、その調整はスピン速度、ポリイミド前駆体の
濃度などで行うことができる。
The film for measuring the light transmittance can be obtained by applying a resin solution of a polyimide precursor on a substrate such as a silicon wafer with a spin coater or the like, and drying it to remove the solvent. . The solvent removal conditions for measuring the light transmittance are preferably drying at 150 ° C. for 1 to 3 minutes. The dry film thickness in this measurement is 10 μm
However, the adjustment can be performed by adjusting the spin speed, the concentration of the polyimide precursor, and the like.

【0024】また、本発明で用いるポリイミド前駆体
は、感光性樹脂組成物をイミド化したフィルムの熱膨張
係数が20ppm/℃以下であるように選択する必要があ
り、18ppm/℃以下になるように選択することが好まし
く、15ppm/℃以下になるように選択することがより好
ましい。このためには、ポリイミド前駆体として、ポリ
イミド前駆体のみをフィルム化し、次いでポリイミド化
したときの熱膨張係数が、20ppm/℃以下のものを選択
することが好ましく、18ppm/℃以下のものを選択する
ことがより好ましく、15ppm/℃以下になるように選択
することがさらに好ましい。感光性樹脂組成物をイミド
化したポリイミドフィルムの熱膨張係数が20ppm/℃を
超える場合、シリコンウエハとの熱膨張係数の差から応
力が発生し、半導体素子としての信頼性が劣る。熱膨張
係数を測定するための、イミド化したフィルムは、ポリ
イミド前駆体の樹脂溶液または感光性樹脂組成物をシリ
コンウエハ等の基材の上に、スピンコーター等で塗布
し、乾燥して溶媒を除去した後、加熱してポリイミド化
して得ることができる。上記熱膨張係数は、最終的に基
材の上に膜として残存させるための加熱条件と同一条件
でイミド化したフィルムについて測定される。加熱条件
は300〜400℃で60〜120分が好ましい。熱膨
張係数の測定は熱物理分析計(Thermo Mechanical Anal
yzer, TMA)により行うことができる。
The polyimide precursor used in the present invention must be selected so that the film obtained by imidizing the photosensitive resin composition has a coefficient of thermal expansion of 20 ppm / ° C. or less. And more preferably 15 ppm / ° C. or less. For this purpose, as the polyimide precursor, it is preferable to select a polyimide precursor having a thermal expansion coefficient of 20 ppm / ° C. or less, and 18 ppm / ° C. or less. More preferably, it is more preferable to select so as to be 15 ppm / ° C. or less. When the coefficient of thermal expansion of the polyimide film obtained by imidizing the photosensitive resin composition exceeds 20 ppm / ° C., stress is generated due to the difference in the coefficient of thermal expansion from the silicon wafer, and the reliability as a semiconductor element is poor. For measuring the coefficient of thermal expansion, the imidized film is coated with a resin solution of a polyimide precursor or a photosensitive resin composition on a substrate such as a silicon wafer by a spin coater or the like, dried, and dried to remove the solvent. After removal, it can be obtained by heating to polyimide. The coefficient of thermal expansion is measured for a film that has been imidized under the same heating conditions as those for finally leaving the film on the substrate. The heating conditions are preferably from 300 to 400 ° C. for 60 to 120 minutes. The measurement of the coefficient of thermal expansion is performed using a thermophysical analyzer (Thermo Mechanical Anal
yzer, TMA).

【0025】本発明で用いるポリイミド前駆体は、一般
式(I)で表される繰り返し単位を有し、上記の光線透
過率を有し、感光性樹脂組成物のポリイミド化後の上記
熱膨張係数を与えるものであれば制限されない。
The polyimide precursor used in the present invention has a repeating unit represented by the general formula (I), has the above light transmittance, and has the above coefficient of thermal expansion after polyimide of the photosensitive resin composition. Is not limited as long as it gives

【0026】本発明で用いるポリイミド前駆体の材料と
なる珪素原子を有するテトラカルボン酸としては、
The tetracarboxylic acid having a silicon atom, which is used as a material of the polyimide precursor in the present invention, includes:

【化12】 (式中、R3、R4及びnは前記と同様である)で表され
るテトラカルボン酸またはその無水物が好ましく、特
に、ビス(3,4―ジカルボキシフェニル)ジメチルシ
ランまたはその二無水物、1,3−ビス(3,4―ジカ
ルボキシフェニル)テトラメチルシランまたはその二無
水物等がより好ましい。その他のテトラカルボン酸とし
ては、例えば、オキシジフタル酸、ピロメリット酸、
3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン
酸、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、
2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸、1,
4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,
5,6−ピリジンテトラカルボン酸、3,4,9,10
−ペリレンテトラカルボン酸、スルホニルジフタル酸、
m−ターフェニル−3,3′,4,4′−テトラカルボ
ン酸、p−ターフェニル−3,3′,4,4′−テトラ
カルボン酸、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ
−2,2−ビス(2,3−又は3,4−ジカルボキシフ
ェニル)プロパン、2,2−ビス(2,3−又は3,4
−ジカルボキシフェニル)プロパン、2,2−ビス
{4′−(2,3−又は3,4−ジカルボキシフェノキ
シ)フェニル}プロパン、1,1,1,3,3,3−ヘ
キサフルオロ−2,2−ビス{4′−(2,3−又は
3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル}プロパン
等が挙げられる。これらは単独で又は2種類以上を組み
合わせて使用される。
Embedded image (Wherein R 3 , R 4 and n are the same as those described above), and bis (3,4-dicarboxyphenyl) dimethylsilane or dianhydride thereof is particularly preferable. And 1,3-bis (3,4-dicarboxyphenyl) tetramethylsilane or a dianhydride thereof are more preferred. Other tetracarboxylic acids, for example, oxydiphthalic acid, pyromellitic acid,
3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid,
2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,
4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid, 2,3
5,6-pyridinetetracarboxylic acid, 3,4,9,10
-Perylene tetracarboxylic acid, sulfonyl diphthalic acid,
m-terphenyl-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic acid, p-terphenyl-3,3', 4,4'-tetracarboxylic acid, 1,1,1,3,3,3- Hexafluoro-2,2-bis (2,3- or 3,4-dicarboxyphenyl) propane, 2,2-bis (2,3- or 3,4
-Dicarboxyphenyl) propane, 2,2-bis {4 '-(2,3- or 3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl} propane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2 , 2-bis {4 '-(2,3- or 3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl} propane and the like. These are used alone or in combination of two or more.

【0027】これらの、その他のテトラカルボン酸の中
で、光線透過率と熱膨張係数を調整しやすいことから、
オキシジフタル酸、ピロメリット酸、3,3′,4,
4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸及び3,3′,
4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸が好ましく、オ
キシジフタル酸、ピロメリット酸及び3,3′,4,
4′−ビフェニルテトラカルボン酸がより好ましく、オ
キシジフタル酸が特に好ましい。テトラカルボン酸の誘
導体としては、例えば、テトラカルボン酸二無水物、テ
トラカルボン酸塩化物等が挙げられる。ジアミンの反応
の相手としては、反応性等の点から、テトラカルボン酸
二無水物が好ましい。珪素原子を有するテトラカルボン
酸と、その他のテトラカルボン酸の配合比としては、接
着性とその他の特性のバランスの面から、前者/後者の
モル比で1/99〜80/20が好ましく、5/95〜
70/30がより好ましく、10/90〜60/40が
さらに好ましい。
Among these other tetracarboxylic acids, since the light transmittance and the coefficient of thermal expansion are easily adjusted,
Oxydiphthalic acid, pyromellitic acid, 3,3 ', 4
4'-benzophenonetetracarboxylic acid and 3,3 ',
4,4'-biphenyltetracarboxylic acid is preferred, oxydiphthalic acid, pyromellitic acid and 3,3 ', 4,4
4'-biphenyltetracarboxylic acid is more preferred, and oxydiphthalic acid is particularly preferred. Examples of the derivative of tetracarboxylic acid include tetracarboxylic dianhydride, tetracarboxylic acid chloride and the like. As a reaction partner of the diamine, tetracarboxylic dianhydride is preferable from the viewpoint of reactivity and the like. The mixing ratio of the tetracarboxylic acid having a silicon atom to the other tetracarboxylic acid is preferably from 1/99 to 80/20 in terms of the former / the latter molar ratio, from the viewpoint of the balance between adhesion and other properties. / 95-
70/30 is more preferred, and 10/90 to 60/40 is even more preferred.

【0028】ジアミンとしては、2,2′−ジフルオロ
−4,4′―ジアミノビフェニル、2,2′,6,6′
−テトラフルオロ−4,4′―ジアミノビフェニル、
3,3′,5,5′−テトラフルオロ−4,4′―ジア
ミノビフェニル、2,2′,3,3′,5,5′,6,
6′−オクタフルオロ−4,4′―ジアミノビフェニ
ル、2,2′−ジ(パーフルオロメチル)−4,4′―
ジアミノビフェニル、2,2′,6,6′−テトラ(パ
ーフルオロメチル)−4,4′―ジアミノビフェニル等
のフッ素原子を含むジアミン、4,4′−(又は3,
4′−、3,3′−、2,4′−若しくは2,2′−)
ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−(又は3,
4′−、3,3′−、2,4′−若しくは、2,2′
−)ジアミノジフェニルメタン、4,4′−(又は3,
4′−、3,3′−、2,4′−若しくは、2,2′
−)ジアミノジフェニルスルホン、4,4′−(又は
3,4′−、3,3′−、2,4′−若しくは、2,
2′−)ジアミノジフェニルスルフィド、パラフェニレ
ンジアミン、メタフェニレンジアミン、p−キシリレン
ジアミン、m−キシリレンジアミン、o−トリジン、o
−トリジンスルホン、4,4′−メチレン−ビス−
(2,6−ジエチルアニリン)、4,4′−メチレン−
ビス−(2,6−ジイソプロピルアニリン)、2,4−
ジアミノメシチレン、1,5−ジアミノナフタレン、
4,4′−ベンゾフェノンジアミン、ビス−{4−
(4′−アミノフェノキシ)フェニル}スルホン、1,
1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス
(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス{4−
(4′−アミノフェノキシ)フェニル}プロパン、3,
3′−ジメチル−4,4′−ジアミノジフェニルメタ
ン、3,3′,5,5′−テトラメチル−4,4′−ジ
アミノジフェニルメタン、ビス{4−(3′−アミノフ
ェノキシ)フェニル}スルホン、2,2−ビス(4−ア
ミノフェニル)プロパンなどが挙げられ、これらは単独
で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
As the diamine, 2,2'-difluoro-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2 ', 6,6'
-Tetrafluoro-4,4'-diaminobiphenyl,
3,3 ', 5,5'-tetrafluoro-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2', 3,3 ', 5,5', 6
6'-octafluoro-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-di (perfluoromethyl) -4,4'-
Diamines containing a fluorine atom such as diaminobiphenyl, 2,2 ', 6,6'-tetra (perfluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-(or 3,
4'-, 3,3'-, 2,4'- or 2,2'-)
Diaminodiphenyl ether, 4,4 '-(or 3,
4'-, 3,3'-, 2,4'- or 2,2 '
-) Diaminodiphenylmethane, 4,4'- (or 3,
4'-, 3,3'-, 2,4'- or 2,2 '
-) Diaminodiphenyl sulfone, 4,4'- (or 3,4'-, 3,3'-, 2,4'- or 2,
2'-) diaminodiphenyl sulfide, paraphenylenediamine, metaphenylenediamine, p-xylylenediamine, m-xylylenediamine, o-tolidine, o
-Tolidine sulfone, 4,4'-methylene-bis-
(2,6-diethylaniline), 4,4'-methylene-
Bis- (2,6-diisopropylaniline), 2,4-
Diaminomesitylene, 1,5-diaminonaphthalene,
4,4'-benzophenonediamine, bis- {4-
(4'-aminophenoxy) phenyl} sulfone, 1,
1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 2,2-bis {4-
(4'-aminophenoxy) phenyl @ propane, 3,
3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3 ', 5,5'-tetramethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, bis {4- (3'-aminophenoxy) phenyl} sulfone, , 2-bis (4-aminophenyl) propane and the like, which are used alone or in combination of two or more.

【0029】これらの中で、フッ素原子を含むジアミン
を用いるのが、前記の光透過率と熱膨張係数の調整が容
易であり、そのバランスに優れるので好ましく、2,
2′−ジフルオロ−4,4′―ジアミノビフェニル、
2,2′,6,6′−テトラフルオロー4,4′―ジア
ミノビフェニル、3,3′,5,5′−テトラフルオロ
−4,4′―ジアミノビフェニル、2,2′,3,
3′,5,5′,6,6′−オクタフルオロ−4,4′
―ジアミノビフェニル、2,2′−ジ(パーフルオロメ
チル)−4,4′―ジアミノビフェニル及び2,2′,
6,6′−テトラ(パーフルオロメチル)−4,4′―
ジアミノビフェニルがより好ましく、2,2′−ジフル
オロ−4,4′−ジアミノビフェニル、2,2′,6,
6′−テトラフルオロ−4,4′−ジアミノビフェニル
が特に好ましい。即ち、一般式(I)中のYで表される
2価の有機基が、前記式Y1で示される基から選択され
るものであることが好ましい。
Of these, the use of a diamine containing a fluorine atom is preferred because the light transmittance and the coefficient of thermal expansion are easily adjusted and the balance is excellent.
2'-difluoro-4,4'-diaminobiphenyl,
2,2 ', 6,6'-tetrafluoro-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3', 5,5'-tetrafluoro-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2 ', 3
3 ', 5,5', 6,6'-octafluoro-4,4 '
-Diaminobiphenyl, 2,2'-di (perfluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl and 2,2 ',
6,6'-tetra (perfluoromethyl) -4,4'-
Diaminobiphenyl is more preferred, and 2,2'-difluoro-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2 ', 6
6'-tetrafluoro-4,4'-diaminobiphenyl is particularly preferred. That is, the divalent organic group represented by Y in the general formula (I) is preferably one selected from the group represented by the formula Y 1.

【0030】フッ素原子を含むジアミンの量は、全ジア
ミン総量の10〜100モル%の範囲とすることが好ま
しく、30〜100モル%とすることがより好ましく、
50〜100モル%とすることがさらに好ましい。この
使用量が10モル%未満では、透過率が低下する傾向に
あり、また、ポリイミド膜の機械特性及び熱特性が低下
する傾向にある。
The amount of the diamine containing a fluorine atom is preferably in the range of 10 to 100 mol%, more preferably 30 to 100 mol% of the total amount of the diamine.
More preferably, it is 50 to 100 mol%. If the amount is less than 10 mol%, the transmittance tends to decrease, and the mechanical and thermal properties of the polyimide film tend to decrease.

【0031】上記ジアミンとしては、その他、接着性向
上のために、下記一般式(IV)
The above-mentioned diamines may also have the following general formula (IV) for improving adhesion:

【化13】 (式中、R6及びR7は二価の炭化水素基を示し、それぞ
れ同一でも異なっていてもよく、R8及びR9は一価の炭
化水素基を示し、それぞれ同一でも異なっていてもよ
く、tは1以上の整数である)で表されるジアミノポリ
シロキサン等の脂肪族ジアミンを使用することもでき
る。R6及びR7としては、メチレン基、エチレン基、プ
ロピレン基等のアルキレン基、フェニレン基等のアリー
レン基、それらの結合基などが挙げられ、R8及びR9
しては、メチル基、エチル基等のアルキル基、フェニル
基等のアリール基などが挙げられる。R6、R7、R8
びR9で示される基は、総炭素数が1〜10のものが好
ましい。併用する場合、これらはジアミン化合物の総量
中、20モル%以下で使用することが好ましく、10モ
ル%以下の範囲で使用することがより好ましい。
Embedded image (Wherein, R 6 and R 7 each represent a divalent hydrocarbon group and may be the same or different, and R 8 and R 9 each represent a monovalent hydrocarbon group, and may each be the same or different. Often, t is an integer of 1 or more.) It is also possible to use an aliphatic diamine such as diaminopolysiloxane. Examples of R 6 and R 7 include an alkylene group such as a methylene group, an ethylene group and a propylene group, an arylene group such as a phenylene group, a bonding group thereof, and the like. As R 8 and R 9 , a methyl group, an ethyl group And an aryl group such as a phenyl group. The groups represented by R 6 , R 7 , R 8 and R 9 preferably have a total carbon number of 1 to 10. When used in combination, these are preferably used in an amount of 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or less, based on the total amount of the diamine compound.

【0032】また、耐熱性向上のために、4,4′−ジ
アミノジフェニルエーテル−3−スルホンアミド、3,
4′−ジアミノジフェニルエーテル−4−スルホンアミ
ド、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル−3′−ス
ルホンアミド、3,3′−ジアミノジフェニルエーテル
−4−スルホンアミド、4,4′−ジアミノジフェニル
エーテル−3−カルボキサミド、3,4′−ジアミノジ
フェニルエーテル−4−カルボキサミド、3,4′−ジ
アミノジフェニルエーテル−3′−カルボキサミド、
3,3′−ジアミノジフェニルエーテル−4−カルボキ
サミド等のスルホンアミド基又はカルボキサミド基を有
するジアミン化合物を単独で又は2種以上併用すること
もできる。併用する場合、これらはジアミン化合物の総
量中、20モル%以下で使用することが好ましく、10
モル%以下の範囲で使用することがより好ましい。
In order to improve heat resistance, 4,4'-diaminodiphenyl ether-3-sulfonamide,
4'-diaminodiphenylether-4-sulfonamide, 3,4'-diaminodiphenylether-3'-sulfonamide, 3,3'-diaminodiphenylether-4-sulfonamide, 4,4'-diaminodiphenylether-3-carboxamide, 3,4'-diaminodiphenyl ether-4-carboxamide, 3,4'-diaminodiphenyl ether-3'-carboxamide,
Diamine compounds having a sulfonamide group or a carboxamide group such as 3,3'-diaminodiphenyl ether-4-carboxamide can be used alone or in combination of two or more. When used in combination, they are preferably used in an amount of not more than 20 mol% based on the total amount of the diamine compounds.
More preferably, it is used in a range of not more than mol%.

【0033】テトラカルボン酸又はその誘導体及びジア
ミンの反応に使用する有機溶媒としては、生成するポリ
イミド前駆体を完全に溶解する極性溶媒が好ましく、例
えば、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、ジメチ
ルスルホキシド、テトラメチル尿素、ヘキサメチルリン
酸トリアミド、γ−ブチロラクトン等が好ましいものと
して挙げられる。
The organic solvent used for the reaction of the tetracarboxylic acid or its derivative and the diamine is preferably a polar solvent which completely dissolves the polyimide precursor to be produced, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N- Dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, tetramethylurea, hexamethylphosphoric triamide, and γ-butyrolactone are preferred.

【0034】また、この極性溶媒以外に、ケトン類、エ
ステル類、ラクトン類、エーテル類、ハロゲン化炭化水
素類、炭化水素類等も使用することができ、例えば、ア
セトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢
酸エチル、酢酸ブチル、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジ
エチル、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチ
ルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、
テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、1,2−ジクロ
ロエタン、1,4−ジクロロブタン、トリクロロエタ
ン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、ヘキサ
ン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン等が挙げられる。これらの有機溶媒は、単独で又は2
種類以上を組み合わせて使用される。
In addition to the polar solvent, ketones, esters, lactones, ethers, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons and the like can also be used. For example, acetone, diethyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl Isobutyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, diethyl oxalate, diethyl malonate, diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether,
Examples include tetrahydrofuran, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, 1,4-dichlorobutane, trichloroethane, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, hexane, heptane, octane, benzene, toluene, xylene and the like. These organic solvents can be used alone or
Used in combination of more than one type.

【0035】テトラカルボン酸又はその誘導体及びジア
ミンの反応においては、両者を、一方の量に対し他方を
90〜110モル%で配合することが好ましく、特に等
モルで配合することが好ましい。また溶媒量は、テトラ
カルボン酸又はその誘導体及びジアミンの合計量に対し
て、3〜9倍の重量で用いることが好ましい。反応は、
酸無水物とジアミンの場合は、室温で10〜50時間行
うことが好ましい。
In the reaction of the tetracarboxylic acid or a derivative thereof and the diamine, it is preferable to mix both of them in an amount of 90 to 110 mol%, particularly preferably in an equimolar amount. The amount of the solvent is preferably 3 to 9 times the weight of the total amount of the tetracarboxylic acid or its derivative and the diamine. The reaction is
In the case of an acid anhydride and a diamine, the reaction is preferably performed at room temperature for 10 to 50 hours.

【0036】ポリイミド前駆体に感光性基を導入する方
法としては、例えば、ポリイミド前駆体の側鎖(例え
ば、カルボキシル基等)に、エステル結合、アミド結
合、尿素結合等の共有結合により、ビニル基、アクリロ
イル基、メタクリロイル基等を導入する方法、ポリイミ
ド前駆体のカルボキシル基にアミノ基を有するアクリロ
イル基又はメタクリロイル基を有する化合物をイオン結
合で導入する方法など既知の方法が挙げられる。熱イミ
ド閉環時の感光基の揮散し易さ、感光性組成物の製造し
易さ等の点からは、ポリイミド前駆体のカルボン酸基に
アミノ基を有する化合物をイオン結合で導入する方法が
好ましい。
As a method for introducing a photosensitive group into the polyimide precursor, for example, a vinyl group is added to a side chain (for example, a carboxyl group) of the polyimide precursor by a covalent bond such as an ester bond, an amide bond or a urea bond. And acryloyl groups, methacryloyl groups, and the like, and a method of introducing a compound having an acryloyl group or a methacryloyl group having an amino group in a carboxyl group of a polyimide precursor by ionic bonding. From the viewpoint of easy volatilization of the photosensitive group at the time of ring closure of the thermal imide, ease of production of the photosensitive composition, etc., a method of introducing a compound having an amino group to the carboxylic acid group of the polyimide precursor by an ionic bond is preferable. .

【0037】イオン結合を導入するために用いられるア
ミノ基を有するアクリロイル基又はメタクリロイル基を
有する化合物としては、例えば、N,N−ジメチルアミ
ノエチルメタクリレート、N,N−ジエチルアミノエチ
ルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルメ
タクリレート、N,N−ジエチルアミノプロピルメタク
リレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレー
ト、N,N−ジエチルアミノエチルアクリレート、N,
N−ジメチルアミノプロピルアクリレート、N,N−ジ
エチルアミノプロピルアクリレート、N,N−ジメチル
アミノエチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノ
エチルアクリルアミド等が挙げられる。これらは単独で
又は2種類以上を組み合わせて使用される。
Examples of compounds having an acryloyl group having an amino group or a methacryloyl group used for introducing ionic bonds include, for example, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, N, N-diethylaminoethyl methacrylate, N, N- Dimethylaminopropyl methacrylate, N, N-diethylaminopropyl methacrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, N, N-diethylaminoethyl acrylate,
Examples include N-dimethylaminopropyl acrylate, N, N-diethylaminopropyl acrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylamide, N, N-dimethylaminoethyl acrylamide and the like. These are used alone or in combination of two or more.

【0038】前記アミノ基を有するアクリロイル基又は
メタクリロイル基を有する化合物の使用量は、感光性基
を導入する前のポリイミド前駆体の量に対して、1〜2
00重量%とすることが好ましく、5〜150重量%と
することがより好ましい。この使用量が、1重量%未満
であると、光感度が劣る傾向があり、200重量%を超
えると、耐熱性、フィルムの機械特性等が劣る傾向があ
る。以上のようにして、本発明に用いられるポリイミド
前駆体が得られる。
The amount of the compound having an acryloyl group having an amino group or the compound having a methacryloyl group may be 1 to 2 with respect to the amount of the polyimide precursor before introducing a photosensitive group.
It is preferably set to 00% by weight, more preferably 5 to 150% by weight. If the amount is less than 1% by weight, the photosensitivity tends to be inferior, and if it exceeds 200% by weight, the heat resistance and the mechanical properties of the film tend to be inferior. As described above, the polyimide precursor used in the present invention is obtained.

【0039】以上のようにして得られるポリイミド前駆
体は、必要に応じて、光開始剤等を混合し、感光性樹脂
組成物とすることができる。光開始剤としては、例え
ば、ミヒラーズケトン、ベンゾインメチルエーテル、ベ
ンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエー
テル、2−t−ブチルアントラキノン、2−エチルアン
トラキノン、4,4,−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾ
フェノン、アセトフェノン、ベンゾフェノン、チオキサ
ントン、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トン、
2−メチル−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モ
ルフォリノ−1−プロパノン、ベンジル、ジフェニルジ
スルフィド、フェナンスレンキノン、2−イソプロピル
チオキサントン、リボフラビンテトラブチレート、2,
6−ビス(p−ジエチルアミノベンザル)−4−メチル
−4−アザシクロヘキサノン、N−エチル−N−(p−
クロロフェニル)グリシン、N−フェニルジエタノール
アミン、2−(o−エトキシカルボニル)オキシイミノ
−1,3−ジフェニルプロパンジオン、1−フェニル−
2−(o−エトキシカルボニル)オキシイミノプロパン
−1−オン、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、3,3,−カル
ボニルビス(7−ジエチルアミノクマリン)、ビス(シ
クロペンタジエニル)−ビス−[2,6−ジフルオロ−
3−(ピリ−1−イル)フェニル]チタン等が挙げられ
る。これらは単独で又は2種類以上を組み合わせて使用
される。
The polyimide precursor obtained as described above can be mixed with a photoinitiator, if necessary, to form a photosensitive resin composition. Examples of the photoinitiator include Michler's ketone, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, 2-t-butylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 4,4, -bis (diethylamino) benzophenone, acetophenone, benzophenone, and thioxanthone 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone,
2-methyl- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-1-propanone, benzyl, diphenyl disulfide, phenanthrenequinone, 2-isopropylthioxanthone, riboflavin tetrabutyrate, 2,
6-bis (p-diethylaminobenzal) -4-methyl-4-azacyclohexanone, N-ethyl-N- (p-
(Chlorophenyl) glycine, N-phenyldiethanolamine, 2- (o-ethoxycarbonyl) oxyimino-1,3-diphenylpropanedione, 1-phenyl-
2- (o-ethoxycarbonyl) oxyiminopropan-1-one, 3,3,4,4, -tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,3, -carbonylbis (7-diethylaminocoumarin), Bis (cyclopentadienyl) -bis- [2,6-difluoro-
3- (pyrid-1-yl) phenyl] titanium and the like. These are used alone or in combination of two or more.

【0040】光開始剤の使用量は、ポリイミド前駆体の
量に対して、0.01〜30重量%とすることが好まし
く、0.05〜10重量%とすることがより好ましい。
この使用量が0.01重量%未満では、光感度が劣る傾
向があり、30重量%を超えると、フィルムの機械特性
が劣る傾向がある。
The amount of the photoinitiator used is preferably 0.01 to 30% by weight, more preferably 0.05 to 10% by weight, based on the amount of the polyimide precursor.
If the amount is less than 0.01% by weight, the photosensitivity tends to be inferior, and if it exceeds 30% by weight, the mechanical properties of the film tend to be inferior.

【0041】また、本発明の感光性樹脂組成物には、必
要に応じて、付加重合性化合物を含有することができ
る。付加重合性化合物としては、例えば、ジエチレング
リコールジアクリレート、トリエチレングリコールジア
クリレート、テトラ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、トリエチ
レングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリ
コールジメタクリレート、トリメチロールプロパンジア
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ジメタクリレート、トリメ
チロールプロパントリメタクリレート、1,4−ブタン
ジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ
アクリレート、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トリメタ
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、スチレン、ジビニルベンゼン、4−ビニルトルエ
ン、4−ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン、2−
ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチル
メタクリレート、1,3−アクリロイルオキシ−2−ヒ
ドロキシプロパン、1,3−メタクリロイルオキシ−2
−ヒドロキシプロパン、メチレンビスアクリルアミド、
N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチロールアク
リルアミド等が挙げられる。これらは単独で又は2種類
以上を組み合わせて使用される。
Further, the photosensitive resin composition of the present invention may contain an addition polymerizable compound, if necessary. Examples of the addition polymerizable compound include diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane diacrylate, and trimethylolpropane. Triacrylate, trimethylolpropane dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol methacrylate, Pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, Data pentaerythritol trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, styrene, divinylbenzene, 4-vinyl toluene, 4-vinyl pyridine, N- vinylpyrrolidone, 2-
Hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 1,3-acryloyloxy-2-hydroxypropane, 1,3-methacryloyloxy-2
-Hydroxypropane, methylenebisacrylamide,
N, N-dimethylacrylamide, N-methylolacrylamide and the like can be mentioned. These are used alone or in combination of two or more.

【0042】付加重合性化合物の使用量は、ポリイミド
前駆体の量に対して、1〜200重量%とすることが好
ましく、5〜100重量%とすることがより好ましい。
この使用量が、1重量%未満では、現像液への溶解性も
含んだ感光特性が劣る傾向があり、200重量%を超え
ると、フィルムの機械特性が劣る傾向がある。
The amount of the addition polymerizable compound used is preferably 1 to 200% by weight, more preferably 5 to 100% by weight, based on the amount of the polyimide precursor.
When the amount is less than 1% by weight, the photosensitive characteristics including solubility in a developer tend to be inferior, and when it exceeds 200% by weight, the mechanical characteristics of the film tend to be inferior.

【0043】また、本発明の感光性樹脂組成物には、必
要に応じて、アジド化合物を含有させることができる。
The photosensitive resin composition of the present invention may contain an azide compound, if necessary.

【0044】アジド化合物としては、例えば、As the azide compound, for example,

【化14】 Embedded image

【化15】 等が挙げられる。これらは単独で又は2種類以上を組み
合わせて使用される。
Embedded image And the like. These are used alone or in combination of two or more.

【0045】アジド化合物の使用量は、ポリイミド前駆
体の量に対して、0.01〜30重量%とすることが好
ましく、0.05〜10重量%とすることがより好まし
い。この使用量が、0.01重量%未満では、光感度が
劣る傾向があり、30重量%を超えると、フィルムの機
械特性が劣る傾向がある。
The amount of the azide compound to be used is preferably 0.01 to 30% by weight, more preferably 0.05 to 10% by weight, based on the amount of the polyimide precursor. If the amount is less than 0.01% by weight, the photosensitivity tends to be poor, and if it exceeds 30% by weight, the mechanical properties of the film tend to be inferior.

【0046】また、本発明の感光性樹脂組成物には、保
存時の安定性を高めるために、ラジカル重合禁止剤又は
ラジカル重合抑制剤を含有することができる。ラジカル
重合禁止剤又はラジカル重合抑制剤としては、例えば、
p−メトキシフェノール、ジフェニル−p−ベンゾキノ
ン、ベンゾキノン、ハイドロキノン、ピロガロール、フ
ェノチアジン、レソルシノール、オルトジニトロベンゼ
ン、パラジニトロベンゼン、メタジニトロベンゼン、フ
ェナントラキノン、N−フェニル−1−ナフチルアミ
ン、N−フェニル−2−ナフチルアミン、クペロン、フ
ェノチアジン、2,5−トルキノン、タンニン酸、パラ
ベンジルアミノフェノール、ニトロソアミン類等が挙げ
られる。これらは単独で又は2種類以上を組み合わせて
使用される。
Further, the photosensitive resin composition of the present invention may contain a radical polymerization inhibitor or a radical polymerization inhibitor in order to enhance the stability during storage. As the radical polymerization inhibitor or the radical polymerization inhibitor, for example,
p-methoxyphenol, diphenyl-p-benzoquinone, benzoquinone, hydroquinone, pyrogallol, phenothiazine, resorcinol, orthodinitrobenzene, paradinitrobenzene, metadinitrobenzene, phenanthraquinone, N-phenyl-1-naphthylamine, N-phenyl-2- Examples include naphthylamine, cuperon, phenothiazine, 2,5-toluquinone, tannic acid, parabenzylaminophenol, nitrosamines and the like. These are used alone or in combination of two or more.

【0047】ラジカル重合禁止剤又はラジカル重合抑制
剤の使用量は、ポリイミド前駆体の量に対して、0.0
1〜30重量%とすることが好ましく、0.05〜10
重量%とすることがより好ましい。この使用量が、0.
01重量%未満であると、保存時の安定性が劣る傾向が
あり、30重量%を超えると、光感度及びフィルムの機
械特性が劣る傾向がある。
The amount of the radical polymerization inhibitor or the radical polymerization inhibitor to be used is 0.0 to the amount of the polyimide precursor.
1 to 30% by weight, preferably 0.05 to 10% by weight.
It is more preferable to set the weight%. This usage amount is 0.
If it is less than 01% by weight, stability during storage tends to be poor, and if it exceeds 30% by weight, photosensitivity and mechanical properties of the film tend to be inferior.

【0048】以上の各材料は、必要に応じて有機溶媒に
溶解又は分散して感光性樹脂組成物とする。有機溶媒と
しては、ポリイミド前駆体を完全に溶解する極性溶媒が
好ましく、例えば、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、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ヘキ
サメチルリン酸トリアミド、γ−ブチロラクトン等が好
ましいものとして挙げられ、これらの極性溶媒以外に、
ケトン類、エステル類、ラクトン類、エーテル類、ハロ
ゲン化炭化水素類、炭化水素類等も使用することがで
き、例えば、アセトン、ジエチルケトン、メチルエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、シュウ酸ジエチ
ル、マロン酸ジエチル、ジエチルエーテル、エチレング
リコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメ
チルエーテル、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、
1,2−ジクロロエタン、1,4−ジクロロブタン、ト
リクロロエタン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼ
ン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン等が挙げられる。これらの有機溶媒は、単
独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。使用量
は特に制限されないが、ポリイミド前駆体重量の1〜1
0倍量溶媒を用いることが好ましい。
Each of the above-mentioned materials is dissolved or dispersed in an organic solvent as necessary to form a photosensitive resin composition. As the organic solvent, a polar solvent that completely dissolves the polyimide precursor is preferable. For example, N-methyl-2-pyrrolidone, N,
N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, tetramethylurea, hexamethylphosphoric triamide, γ-butyrolactone, and the like are preferred. In addition to these polar solvents,
Ketones, esters, lactones, ethers, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons and the like can also be used, for example, acetone, diethyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone,
Methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, diethyl oxalate, diethyl malonate, diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, dichloromethane,
Examples thereof include 1,2-dichloroethane, 1,4-dichlorobutane, trichloroethane, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, hexane, heptane, octane, benzene, toluene, and xylene. These organic solvents are used alone or in combination of two or more. The amount used is not particularly limited, but may be 1 to 1% by weight of the polyimide precursor.
It is preferable to use a 0-fold solvent.

【0049】得られる本発明の感光性樹脂組成物は、浸
漬法、スプレー法、スクリーン印刷法、回転塗布法等に
よってシリコンウエハー、金属基板、セラミック基板等
の基材上に塗布され、溶剤の大部分を加熱乾燥すること
により粘着性のない塗膜とすることができる。この塗膜
の膜厚には特に制限はないが、回路特性等の点から、4
〜50μmであることが好ましく、6〜40μmである
ことがより好ましく、10〜40μmであることが特に
好ましく、20〜35μmであることが極めて好まし
い。この塗膜上に、所望のパターンが描かれたマスクを
通して活性光線又は化学線を照射する等してパターン状
に露光後、未露光部を適当な現像液で現像して溶解し、
除去することにより、所望のレリーフパターンを得るこ
とができる。
The obtained photosensitive resin composition of the present invention is applied onto a base material such as a silicon wafer, a metal substrate, a ceramic substrate or the like by a dipping method, a spray method, a screen printing method, a spin coating method or the like. By heating and drying the portion, a coating film having no tackiness can be obtained. There is no particular limitation on the thickness of this coating film.
The thickness is preferably from 50 to 50 μm, more preferably from 6 to 40 μm, particularly preferably from 10 to 40 μm, and most preferably from 20 to 35 μm. On this coating film, after exposure to a pattern by irradiating actinic rays or actinic rays through a mask on which a desired pattern is drawn, the unexposed portion is developed and dissolved with an appropriate developing solution,
By removing, a desired relief pattern can be obtained.

【0050】本発明の感光性樹脂組成物は、i−線ステ
ッパでの露光に好適なものとして設計されたものである
が、照射する活性光線又は化学線としては、i−線ステ
ッパ以外に、例えば、超高圧水銀灯を用いるコンタクト
/プロキシミテイ露光機、ミラープロジェクション露光
機、g−線ステッパ、その他の紫外線、可視光源、X
線、電子線等も使用することができる。現像液として
は、例えば、良溶媒(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−メチル−2−ピロ
リドン等)、前記良溶媒と貧溶媒(低級アルコール、ケ
トン、水、芳香族炭化水素等)との混合溶媒、塩基性溶
液(水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、トリエタ
ノールアミン水溶液等)が挙げられる。
The photosensitive resin composition of the present invention is designed to be suitable for exposure with an i-line stepper. For example, a contact / proximity exposure machine using an ultra-high pressure mercury lamp, a mirror projection exposure machine, a g-ray stepper, other ultraviolet rays, a visible light source, X
Wires, electron beams and the like can also be used. As the developer, for example, a good solvent (N, N-dimethylformamide,
N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, etc.), a mixed solvent of the above good solvent and a poor solvent (lower alcohol, ketone, water, aromatic hydrocarbon, etc.), and a basic solution (tetramethyl hydroxide) Aqueous ammonium solution, aqueous triethanolamine solution).

【0051】現像後は、必要に応じて、水又は貧溶媒で
洗浄し、100℃前後で乾燥し、パターンを安定なもの
とすることが好ましい。また、このレリーフパターン
を、加熱することによりイミド閉環し、パターン化され
た高耐熱性ポリイミド膜を形成することができる。この
ときの加熱温度は、150〜500℃とすることが好ま
しく、200〜400℃とすることがより好ましい。こ
の加熱温度が、150℃未満であると、ポリイミド膜の
機械特性及び熱特性が低下する傾向があり、500℃を
超えると、ポリイミド膜の機械特性及び熱特性が低下す
る傾向がある。また、このときの加熱時間は、0.05
〜10時間とすることが好ましい。この加熱時間が、
0.05時間未満であると、ポリイミド膜の機械特性及
び熱特性が低下する傾向があり、10時間を超えると、
ポリイミド膜の機械特性及び熱特性が低下する傾向があ
る。
After the development, if necessary, it is preferable to wash with water or a poor solvent and dry at about 100 ° C. to make the pattern stable. In addition, the relief pattern is heated to close the imide ring by heating to form a patterned highly heat-resistant polyimide film. The heating temperature at this time is preferably from 150 to 500 ° C, more preferably from 200 to 400 ° C. If the heating temperature is lower than 150 ° C., the mechanical and thermal properties of the polyimide film tend to decrease, and if it exceeds 500 ° C., the mechanical and thermal properties of the polyimide film tend to decrease. The heating time at this time is 0.05
It is preferably set to 10 to 10 hours. This heating time
If less than 0.05 hours, the mechanical properties and thermal properties of the polyimide film tend to decrease, and if more than 10 hours,
The mechanical and thermal properties of the polyimide film tend to decrease.

【0052】このようにして本発明の感光性樹脂組成物
は、半導体素子の表面保護膜、多層配線板の層間絶縁膜
等に使用することができる。特に、上記の方法で、パッ
シベーション膜を形成した基材の上にポリイミドパター
ンを得、さらにこれをマスクとして用いて、前記パッシ
ベーション膜をエッチングして加工する、いわゆるワン
マスクプロセスに好適に使用することができる。
As described above, the photosensitive resin composition of the present invention can be used for a surface protective film of a semiconductor element, an interlayer insulating film of a multilayer wiring board, and the like. In particular, a polyimide pattern is obtained on a base material on which a passivation film is formed by the above method, and the passivation film is etched and processed using the polyimide pattern as a mask. Can be.

【0053】ここでパッシベーション膜の加工とは、通
常、外部からの化学的な影響を防ぐために、SiO、S
iN等の無機物を用いて形成されているパッシベーショ
ン膜の導通部開口を行う加工のことである。なお、この
パッシベーション膜の上に残存するポリイミドパターン
は、封止剤からの物理的影響を防ぎ、表面保護膜として
機能する。また、前記パッシベーション膜の加工は、ボ
ンディングパットの上と補償回路の上のパッシベーショ
ン膜をドライエッチング等で除去する加工であること
が、歩留向上等の点から好ましい。
Here, the processing of the passivation film usually means that SiO, S
This is a process for opening a conduction portion of a passivation film formed using an inorganic substance such as iN. Note that the polyimide pattern remaining on the passivation film prevents physical influence from the sealing agent and functions as a surface protection film. In addition, the processing of the passivation film is preferably a processing of removing the passivation film on the bonding pad and on the compensation circuit by dry etching or the like, from the viewpoint of improving yield.

【0054】[0054]

【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。 実施例1〜7及び比較例1〜3 攪拌機及び温度計を備えた100mlのフラスコに、表1
に示したジアミン成分及びN−メチル−2−ピロリドン
を加え、室温で攪拌溶解し、この溶液に表1に示した酸
成分を添加し、30時間攪拌し、粘稠なポリイミド前駆
体の溶液を得た。さらに、この溶液を、70℃で5時間
加熱し、粘度を80ポイズ(固形分25重量%)に調節
し、ポリイミド前駆体の溶液(PI−1〜PI−10)
とした。なお、ジアミン成分、酸成分及びN−メチル−
2−ピロリドンの各使用量は、表1に合わせて示した。
The present invention will be described below with reference to examples. Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 In a 100 ml flask equipped with a stirrer and a thermometer, Table 1 was added.
The diamine component and N-methyl-2-pyrrolidone shown in (1) were added, and the mixture was stirred and dissolved at room temperature. The acid component shown in Table 1 was added to this solution, and the mixture was stirred for 30 hours to give a viscous polyimide precursor solution. Obtained. Further, this solution was heated at 70 ° C. for 5 hours, the viscosity was adjusted to 80 poise (solid content: 25% by weight), and the polyimide precursor solution (PI-1 to PI-10)
And In addition, a diamine component, an acid component and N-methyl-
The amounts of 2-pyrrolidone used are shown in Table 1.

【0055】なお、粘度は、E型粘度計(東機産業(株)
製、EHD型)を使用し、温度が25℃、回転数が2.
5rpmで測定した。また、得られたポリイミド前駆体の
溶液(PI−1〜PI−10)を乾燥させたものを、K
Br法により、赤外吸収スペクトル(日本電子(株)製、
JIR−100型)を測定したところ、いずれも、16
00cm-1付近にアミド基のC=Oの吸収と、3300cm
-1付近にN−Hの吸収が確認された。
The viscosity was measured using an E-type viscometer (Toki Sangyo Co., Ltd.)
, EHD type) at a temperature of 25 ° C and a rotation speed of 2.
It was measured at 5 rpm. The dried polyimide precursor solution (PI-1 to PI-10) was dried with K
By the Br method, an infrared absorption spectrum (manufactured by JEOL Ltd.,
(JIR-100 type) were measured.
The absorption of C = O of the amide group around 00 cm-1 and 3300 cm
The absorption of NH was confirmed near -1 .

【0056】[0056]

【表1】 [Table 1]

【0057】*略号 ODPA:オキシジフタル酸二無水物、PMDA:ピロ
メリット酸二無水物 s−BPDA:ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、
SIDA:ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジメ
チルシラン二無水物 SXDA:1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェニ
ル)テトラメチルジシロキサン二無水物 DFAP:2,2′−ジフルオロ−4,4′−ジアミノ
ビフェニル TFAP:2,2′,5,5′−テトラフルオロ−4,
4′−ジアミノビフェニル TFDB:2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−
4,4′−ジアミノビフェニル DDE:ジアミノジフェニルエーテル PPD:p−フェニレンジアミン
* Abbreviations ODPA: oxydiphthalic dianhydride, PMDA: pyromellitic dianhydride s-BPDA: biphenyltetracarboxylic dianhydride,
SIDA: bis (3,4-dicarboxyphenyl) dimethylsilane dianhydride SXDA: 1,3-bis (3,4-dicarboxyphenyl) tetramethyldisiloxane dianhydride DFAP: 2,2'-difluoro-4 , 4'-Diaminobiphenyl TFAP: 2,2 ', 5,5'-tetrafluoro-4,
4'-diaminobiphenyl TFDB: 2,2'-bis (trifluoromethyl)-
4,4'-diaminobiphenyl DDE: diaminodiphenyl ether PPD: p-phenylenediamine

【0058】以上により得られた各ポリイミド前駆体
(PAA−1〜PAA−10)の溶液10gに対して、
2,6−ビス(4′−アジドベンザル)−4−カルボキ
シシクロヘキサノン(CA)0.027g、4,4′−
ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン(EAB)0.
027g及び1−フェニル−2−(o−エトキシカルボ
ニル)オキシイミノプロパン−1−オン(PDO)0.
054gを加え、さらに、ポリイミド前駆体のカルボキ
シル基と当量のジメチルアミノプロピルメタクリレート
(MDAP)を加え、攪拌混合して、実施例1〜7及び
比較例1〜3に供する均一な感光性樹脂組成物溶液を得
た。
With respect to 10 g of the solution of each of the polyimide precursors (PAA-1 to PAA-10) obtained above,
0.027 g of 2,6-bis (4'-azidobenzal) -4-carboxycyclohexanone (CA), 4,4'-
Bis (diethylamino) benzophenone (EAB)
027 g and 1-phenyl-2- (o-ethoxycarbonyl) oxyiminopropan-1-one (PDO).
054 g was added, and further, dimethylaminopropyl methacrylate (MDAP) equivalent to the carboxyl group of the polyimide precursor was added, followed by stirring and mixing to provide a uniform photosensitive resin composition to be used in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3. A solution was obtained.

【0059】[0059]

【化16】 Embedded image

【0060】得られた感光性樹脂組成物溶液を、フィル
タ濾過し、それぞれシリコンウエハ上に滴下スピンコー
トした。次いで、ホットプレートを用いて、100℃で
150秒間加熱し、23μmの塗膜を形成した後、パタ
ーンマスクし、i線ステッパで200mJ/cm2の露光量で
露光した。これを、さらに100℃で60秒間加熱し、
N−メチル−2−ピロリドン/水(75/25(重量
比))の混合溶液を用いて、パドル現像し、これを、1
00℃で30分間、200℃で30分間、350℃で6
0分間加熱して、ポリイミドのレリーフパターンを得
た。得られたポリイミドのレリーフパターンの一部につ
いて、KBr法により、赤外吸収スペクトルを測定した
ところ、1780cm-1付近にイミドの特性吸収が確認さ
れた。
The obtained photosensitive resin composition solution was filtered through a filter, and each solution was spin-coated on a silicon wafer. Next, the coating was heated at 100 ° C. for 150 seconds using a hot plate to form a coating film of 23 μm, followed by pattern masking and exposure with an i-line stepper at an exposure of 200 mJ / cm 2 . This is further heated at 100 ° C. for 60 seconds,
Paddle development was performed using a mixed solution of N-methyl-2-pyrrolidone / water (75/25 (weight ratio)).
00 ° C for 30 minutes, 200 ° C for 30 minutes, 350 ° C for 6 minutes
After heating for 0 minutes, a polyimide relief pattern was obtained. An infrared absorption spectrum of a part of the obtained polyimide relief pattern was measured by the KBr method. As a result, characteristic absorption of the imide was confirmed at around 1780 cm -1 .

【0061】得られた各ポリイミド前駆体(PAA−1
〜PAA−10)の光透過率と、前記で得られたポリイ
ミドフィルムの熱膨張係数、シリコンウエハ上の残留応
力、接着率及びレリーフパターンの解像度を以下の方法
により評価し、これらの評価結果を表2に示した。透過
率は、得られた、感光性基を付与した各ポリイミド前駆
体の樹脂溶液をスピンコートし、85℃で3分間、さら
に105℃で3分間乾燥して得られた塗膜(10μm)
を、分光光度計で測定した。熱膨張係数は、膜厚10μ
mのポリイミドフィルムを昇温速度10℃/分、荷重1
0gの条件でTMAで測定した。残留応力は6インチシ
リコンウエハ上にポリイミド膜を形成し、テンコール社
製応力測定装置(FLX-2320型)で測定した。接
着率はシリコンウエハ上にポリイミド膜を形成し、セロ
ハンテープによる碁盤目はく離試験を行った後の残存率
を接着率として評価した。解像度は、スルホールテスト
パターンを用いて、現像可能なスルホールの最小の大き
さとして評価した。
Each of the obtained polyimide precursors (PAA-1)
To PAA-10), the coefficient of thermal expansion of the polyimide film obtained above, the residual stress on the silicon wafer, the adhesion rate, and the resolution of the relief pattern were evaluated by the following methods. The results are shown in Table 2. The transmittance was measured by spin-coating the obtained resin solution of each polyimide precursor having a photosensitive group and drying at 85 ° C. for 3 minutes and further at 105 ° C. for 3 minutes to obtain a coating film (10 μm).
Was measured with a spectrophotometer. Thermal expansion coefficient is 10μ
m polyimide film at a heating rate of 10 ° C./min.
It was measured by TMA under the condition of 0 g. The residual stress was measured by forming a polyimide film on a 6-inch silicon wafer and using a stress measuring device (type FLX-2320) manufactured by Tencor Corporation. The adhesion rate was determined by forming a polyimide film on a silicon wafer and performing a grid-peeling test using a cellophane tape to evaluate the remaining rate as the adhesion rate. The resolution was evaluated as the minimum size of a developable through hole using a through hole test pattern.

【0062】次に、上記の実施例1〜7及び比較例1〜
3で得られたレリーフパターンを100℃で30分間、
200℃で30分間、窒素雰囲気下350℃で60分間
加熱してポリイミドパターンを得た。実施例1〜7のレ
リーフパターンから得られたポリイミドパターンは、レ
リーフパターンのパターン形状が矩形状で解像度が良好
であることを反映して台形状の良好なパターン形状を有
していたが、比較例1〜3のレリーフパターンから得ら
れたポリイミドパターンは、レリーフパターンのパター
ン形状が逆台形状で解像度が不良であることを反映して
逆台形状の好ましくないパターン形状を有していた。
Next, the above Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to
The relief pattern obtained in 3 at 100 ° C. for 30 minutes,
The polyimide pattern was obtained by heating at 200 ° C. for 30 minutes and under a nitrogen atmosphere at 350 ° C. for 60 minutes. The polyimide patterns obtained from the relief patterns of Examples 1 to 7 had a good trapezoidal pattern shape reflecting that the pattern shape of the relief pattern was rectangular and had good resolution. The polyimide patterns obtained from the relief patterns of Examples 1 to 3 had an undesired inverted trapezoidal pattern shape reflecting that the pattern shape of the relief pattern was inverted trapezoidal and the resolution was poor.

【0063】[0063]

【表2】 [Table 2]

【0064】なお、感光性基を付与した各ポリイミド前
駆体の樹脂溶液のみを用いて作成した膜厚10μmのポ
リイミドフィルムを昇温速度10℃/分、荷重10gの
条件でTMAで熱膨張係数を測定したところ、それぞれ
表2の値と同一の値が得られた。
A 10 μm-thick polyimide film prepared using only a resin solution of each polyimide precursor to which a photosensitive group was provided was subjected to a thermal expansion coefficient measurement using TMA at a temperature rising rate of 10 ° C./min and a load of 10 g. As a result of the measurement, the same values as those in Table 2 were obtained.

【0065】実施例8 2,6−ビス(4′−アジドベンザル)−4−カルボキ
シシクロヘキサノンを使用しなかった以外は、実施例1
と同様に行い評価したところ、実施例1とほぼ同等の良
好な結果を得た。
Example 8 Example 1 except that 2,6-bis (4'-azidobenzal) -4-carboxycyclohexanone was not used.
As a result, the same good results as in Example 1 were obtained.

【0066】実施例9 2,6−ビス(4′−アジドベンザル)−4−カルボキ
シシクロヘキサノンを使用しなかった以外は、実施例4
と同様に行い評価したところ、実施例4とほぼ同等の良
好な結果を得た。
Example 9 Example 4 except that 2,6-bis (4'-azidobenzal) -4-carboxycyclohexanone was not used.
As a result, the same good results as in Example 4 were obtained.

【0067】[0067]

【発明の効果】請求項1記載の感光性樹脂組成物は、優
れたi線透過性、基板への接着性及びイミド化後の低熱
膨張性を有する。請求項2記載の感光性樹脂組成物は、
優れたi線透過性、基板への接着性及びイミド化後の低
熱膨張性を有し、かつ、低露光量でも良好なパターンが
得られる。請求項3記載の感光性樹脂組成物は、請求項
1記載の発明の効果を奏し、特に基板への接着性に優れ
る。請求項4記載の感光性樹脂組成物は、請求項1記載
の発明の効果を奏し、特にi線透過性に優れる。請求項
5記載の感光性樹脂組成物は、請求項1記載の発明の効
果を奏し、特に低熱膨張性に優れる。
The photosensitive resin composition according to claim 1 has excellent i-line transmittance, adhesiveness to a substrate, and low thermal expansion after imidization. The photosensitive resin composition according to claim 2,
It has excellent i-line transmittance, adhesiveness to a substrate, and low thermal expansion after imidization, and a good pattern can be obtained even at a low exposure dose. The photosensitive resin composition according to the third aspect has the effects of the invention according to the first aspect, and is particularly excellent in adhesiveness to a substrate. The photosensitive resin composition according to the fourth aspect has the effects of the invention according to the first aspect, and is particularly excellent in i-line transmittance. The photosensitive resin composition according to the fifth aspect has the effects of the invention according to the first aspect, and is particularly excellent in low thermal expansion.

【0068】請求項6記載のポリイミドパターンの製造
法は、機械特性、耐熱性が高く、また熱膨張性が小さく
熱応力を低減でき、高い接着性、耐ドライエッチング性
を有するポリイミドパターンを、良好な解像度、寸法精
度及びパターン形状のポリイミドパターンを与える。請
求項7記載の半導体素子の製造法によれば、請求項6記
載の発明の効果を奏するポリイミドパターンを有する半
導体素子が得られる。
According to the method for producing a polyimide pattern of the present invention, a polyimide pattern having high mechanical properties, high heat resistance, low thermal expansion, low thermal stress, and high adhesiveness and dry etching resistance can be obtained. It provides a polyimide pattern with high resolution, dimensional accuracy and pattern shape. According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the seventh aspect, a semiconductor device having a polyimide pattern exhibiting the effects of the invention described in the sixth aspect is obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/027 H01L 21/312 B 21/312 21/30 502R ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 21/027 H01L 21/312 B 21/312 21/30 502R

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 (式中、Xは珪素原子を含む4価の有機基を示し、Yは
2価の有機基を示し、R1及びR2は感光性基を示す)で
表される繰り返し単位を有し、波長365nmの光による
硬化反応を阻害しない程度の透明性を有するポリイミド
前駆体を含有してなり、ポリイミド化後のフィルムの熱
膨張係数が20ppm/℃以下である感光性樹脂組成物。
1. A compound of the general formula (I) (Wherein, X represents a tetravalent organic group containing a silicon atom, Y represents a divalent organic group, and R 1 and R 2 represent a photosensitive group). A photosensitive resin composition containing a polyimide precursor having a degree of transparency that does not inhibit the curing reaction by light having a wavelength of 365 nm, and having a coefficient of thermal expansion of 20 ppm / ° C. or less after the polyimide treatment.
【請求項2】 一般式(I) 【化2】 (式中、Xは珪素原子を含む4価の有機基を示し、Yは
2価の有機基を示し、R1及びR2は感光性基を示す)で
表される繰り返し単位を有し、そのフィルムの波長36
5nmにおける膜厚10μm当りの光線透過率が5%以上
であるポリイミド前駆体を含有してなり、ポリイミド化
後のフィルムの熱膨張係数が20ppm/℃以下である感光
性樹脂組成物。
2. A compound of the general formula (I) (Wherein, X represents a tetravalent organic group containing a silicon atom, Y represents a divalent organic group, and R 1 and R 2 represent a photosensitive group). Wavelength of the film 36
A photosensitive resin composition comprising a polyimide precursor having a light transmittance of 5% or more per 10 μm of film thickness at 5 nm, and having a coefficient of thermal expansion of 20 ppm / ° C. or less after the polyimide treatment.
【請求項3】 一般式(I)におけるXが、次式X1: 【化3】 (式中、R3及びR4は一価の炭化水素基を示し、それぞ
れ同一でも異なっていてもよく、nは0又は1以上の整
数である)で表されるものである請求項1又は2記載の
感光性樹脂組成物。
3. X in the general formula (I) is the following formula X 1 : (Wherein, R 3 and R 4 each represent a monovalent hydrocarbon group and may be the same or different, and n is 0 or an integer of 1 or more). 3. The photosensitive resin composition according to 2.
【請求項4】 一般式(I)中のYで表される2価の有
機基が、フッ素原子を含むものである請求項1、2又は
3記載の感光性樹脂組成物。
4. The photosensitive resin composition according to claim 1, wherein the divalent organic group represented by Y in the general formula (I) contains a fluorine atom.
【請求項5】 一般式(I)中のYで表される2価の有
機基が、次式Y1: 【化4】 から選択されるものである請求項1、2又は3記載の感
光性樹脂組成物。
5. The divalent organic group represented by Y in the general formula (I) is represented by the following formula Y 1 : The photosensitive resin composition according to claim 1, which is selected from the group consisting of:
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の感光性
樹脂組成物を基材上に塗布乾燥し、パターン状に露光
し、未露光部を現像により除去し、レリーフパターンを
得、次いで加熱することを特徴とするポリイミドパター
ンの製造法。
6. A photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 5, which is coated on a substrate, dried, exposed in a pattern, and unexposed portions are removed by development to obtain a relief pattern. A method for producing a polyimide pattern, which is followed by heating.
【請求項7】 請求項6記載の製造法により、基材上に
ポリイミドパターンを形成することを特徴とする半導体
素子の製造法。
7. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a polyimide pattern on a substrate by the method according to claim 6.
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