JPS59107346A - 耐熱性感光材料 - Google Patents

耐熱性感光材料

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JPS59107346A
JPS59107346A JP21808782A JP21808782A JPS59107346A JP S59107346 A JPS59107346 A JP S59107346A JP 21808782 A JP21808782 A JP 21808782A JP 21808782 A JP21808782 A JP 21808782A JP S59107346 A JPS59107346 A JP S59107346A
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polyimide precursor
heat
photosensitive material
precursor
sensitizer
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Tsunetomo Nakano
中野 常朝
Hiroshi Yasuno
安野 弘
Tetsutsugu Katsube
哲嗣 勝部
Hiroshi Watanabe
洋 渡辺
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/038Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • G03F7/0387Polyamides or polyimides

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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、感光性ポリイミド前駆体からなる耐熱性感光
材料、詳しくは、増感剤等と混合して使用することによ
り、絶縁性、耐熱性を有し、且つシリコンウェーハ等の
半導体素子に対し接着性の良い耐熱性感光材料組成物を
提供し得る耐熱性感光材料に関する。
半導体]−業における固体素子の絶縁膜やバンシヘーシ
ョン膜としては、現在、無機物質で形成した膜(例えば
シリコン酸化膜、アルミナ膜)が用いられているが、こ
のような無機物質からなる膜はもろ−くてこわれやすい
という欠点がある。
また、上記のような欠点を補うものとして、上記の膜形
成材料として無機物質の代わりに有機物質(ポリマー)
を用いることが広く検討されており、耐熱性に優れたポ
リイミドが使用されている。
しかし、このポリイミドは、耐熱性の点では問題ないが
、それ自身感光性がないために、ポリイミドを用いる場
合、フォトレジスト(光硬化性物質)の助りを借りて、
パターン形成がなされてお゛す、フォトレジスト塗布や
フォトレジスト剥離といった余分の工程を要する。
そこで、ポリアミック酸に感光性を持たせたものが提案
されている(例えば、特開昭49−115541号公報
、特開昭54−109828号公報参照)が、これらは
、何れも半導体素子への接着性が不充分であるという問
題を内抱している。
本発明者等は、上述の点に鑑み、絶縁性及び耐熱性に優
れ、且つシリコンウェーハなどの半導体素子への接着性
が良好な耐熱性感光材料を提供することを目的として種
々研究した結果、芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボ
ン酸またはその酸二無水物との重合でできるポリイミド
前駆体であって、アミド結合に対しオルト位にあるカル
ボキシル基に、チェクン基がエステルに結合した感光性
ポリイミド前駆体と、増感剤又は光開始剤と、必要に応
じて加えらねる光重合可能な基を含む単量体とからなる
耐熱性感光材料組成物が上記目的を達成し得ることを知
見した。
即ち、本”発明は、上記知見に基づきなされたもので、
下記式で表される構造単位を含むポリイミド前駆体から
なる、耐熱性感光材料を提供するも(但し、式中R1,
R2は芳香族環基を示し、R3はチェクン環を示す。ま
た、COOR3はアミド基に対してオルト位に結合して
いる。) 以下に本発明の耐熱性感光材料について詳述する。
本発明の耐熱性感光材料である、上記一般式で表される
構造単位を含む感光性ポリイミド前駆体は、通常、常法
により、芳香族テトラカルボン酸二無水物とチェタノー
ルとを反応させ、次いで得られた反応物と芳香族ジアミ
ンとを重合反応させることによって製造されるが、芳香
族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを重合
反応させ1.得られたボリアミンク酸にチェタノールを
反応させて製造することもできる。
本発明の感光性ポリイミド前駆体の製造に用いられる芳
香族テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット
酸、3.3’ 、4.4’−ベンゾフェノンテトラカル
ポン酸、2,3.3’ 、4’ −ビフェニルテトラカ
ルボン酸、2,3,6.7−ナフタリンテトラカルボン
酸、4.4′−スルホニルテトラカルボン酸、及び3.
3’ 、4.4’−ジフェニルエーテルテトラカルポン
酸の二無水物などをあげることができる。
また、本発明の感光性ポリイミド前駆体の製造に用いら
れる芳香族ジアミンとしては、p−キシレンジアミン、
m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4
.4′−ジアミノジフェニルプロパン、4.4”−ジア
ミノジフェニルメタン、4,4“−ジアミノジフェニル
エーテル、4.4”−ジアミノジフェニルスルポン、3
,3゜−ジメチル−4,4′−ジアミノジフェニルメタ
ン、4,4゛−ジアミノジフェニル、1.5−ジアミノ
ナフタリン、■、4−ジアミノアントラキノン、2,6
−シアミツアントラキノン、O−アニシジン、2,6−
シアミツピリジン、及び4゜6−ジアミツー2−メルカ
プトピリミジンなどをあげることができる。
尚、本発明の感光性ポリイミド前駆体の製造に用いられ
るチェタノールは、チェクン環を有する化合物で、例え
ば、ボー・ラムの ^cta、 Chem。
5cand、、 B 28 (1974) m6.70
1〜703頁に記載されている方法、即ち、下記反応式
に示す如く、エピクロルヒドリンを、硫化水素で飽和し
た水酸化カリウム水溶液の中に同時に硫化水素を通しな
がら滴下して製造することができる。
3−チェタノール 本発明の耐熱性感光材料である、前記一般式で表される
構造単位を含む感光性ポリイミド前駆体は、使用に際し
て、該感光性ポリイミド前駆体100重量部に対し、増
感剤又は光開始剤0.1〜10重量部、及び必要に応じ
て光重合可能な基を含む単量体5〜50重量部を添加し
、有機溶媒に熔解したポリイミド前駆体溶液(耐熱性感
光材料組成物)として用いられる。
上記有機溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド
、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−
メチルピロリドン(NMP) 、ヘキサメチルホスホロ
アミドなどを用いることができ、上記溶液の濃度は、5
〜30%程度に調整するのが、後述するレリーフパター
ンの形成上好ましい。
また、前記感光性ポリイミド前駆体溶液(耐熱性感光材
料組成物)の形成に際して添加される前記増感剤及び光
開始剤としては、ミヒラーズケトン、ヘンジイン、ヘン
ジ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、z−t−ブチルアント
ラキノン、アセトフェノン、ベンゾフェノン、チオキサ
ントン及びフルオレセインなどをあげることができる。
また、前記の光重合可能な基を含む単量体としては、2
−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチ
ルメチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリ
レート、ジエチレングリコ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、トリメチロールプ
ロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリア
クリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート
、ジメチルアミノメチルアクリレート、ジメチルアミノ
エチルアクリレートなどのアクリレートやメタクリレー
ト類、ペンタエリスリトールテトラチオプロピオネート
などのポリチオニル、及び2.6−ビス(4゛−アジド
ベンザル)4−メチルシクロヘキ号ノンなどのビスアジ
ドなどをあげることができるが、これらに限定されない
本宛−明の耐熱性感光材料である、ポリイミド前駆体は
、前記の如くポリイミド前駆体溶液(耐熱性感光材料組
成物)として使用することにより、従来のフォトレジス
ト技術でレリーフパターンを形成できる。以下にこのレ
リーフパターンの形成方法について説明する。
まず、前記の如く門整したポリイミド前駆体溶液を基板
に塗布する。この基板への塗布は、例えばスピンナーで
行うことがでのる。次いで、これを圧力1〜59mm1
1gの減圧下、温度10〜100℃、好ましくは40〜
70℃で1〜20時間乾燥して、有機溶媒を蒸発させ、
残存溶媒を10%以下、好ましくは5%以下にする。乾
燥後、塗布膜にネガ型のフォトマスクチャートを置き、
紫外線、電子線、X線などの活性光線を照射させるが、
活性光線として紫外線が特に望ましい。次いで、未露光
の部分を現像液で洗い出すことによりレリーフパターン
を得る。上記現像液としては、ジメチルホルムアミド′
、ジメチルアセトアミド、N−メチルアセ1−アミド、
N−メチルピロリドン、ヘキサメチルホスホロアミドな
どの溶剤とメタノール、エタノールとの混合系が好まし
い。現像処理後、レリーフパターンの加熱処理が施され
、この熱処理により、レリーフパターンはポリイミド環
構造を有する耐熱ポリマーとなる。
このようにして得られる本発明の耐熱性感光材料を用い
て形成したレリーフパターンは、絶縁性及び耐熱性にす
ぐれ、且つ基板への接着性が良好なものである。
本発明の耐熱性感光材料である、感光性ポリイミド前駆
体は、上述の如くポリイミド前駆体溶液としてレリーフ
パターンの形成に用いられるもので、絶縁性及び耐熱性
に優れ、且つシリコンウェーハなどの半導体素子への接
着性が良好であるため、半導体工業における固体素子の
絶縁膜やバンシヘーション膜の形成材料として特に有効
であり、そればかりでな(、ハイブリッド回路やプリン
ト回路の多層配線構造の絶縁膜の形成材料やソルダーレ
ジストとして用いることもできる。
以下に、本発明の感光性ポリイミド前駆体について実−
施例を挙げて説明する。
実施例1 3.3’ 、4.4’−ビフェニルテトラカルボン酸二
無水物29.4gを100m1のN−メチルピロリドン
(NMP)に熔解し、氷で冷却しながら攪拌下で18g
の3−チェタノールを滴下し、これを30℃下に4日間
連続して攪拌した。次いで、得られた溶液と24gの塩
化チオニルとを一り℃±2℃下に混合し、さらに2時間
反応を続けた。これにジメチルアセトアミド100m1
に溶解した19.8gのジアミノジフェニルエーテルを
滴下し、滴下終了後2時間反応を続けた。
このように反応して得られた溶液を200 On+1の
水に滴下しポリマーを析出させた。再びポリマーをジメ
チルアセI・アミドに溶解した後、2000m1の水に
滴下しポリマーを析出させた。この操作を更に一回繰返
した後、析出ポリマーを水とエタノールで洗浄した。
上記のポリマー3gとミヒラースケ1−ン0.05gを
15m1のNMPに熔解し、感光性ポリイミド前駆体溶
液を得た。
この感光性ポリイミド前駆体溶液を酸化ケイ素イ」シリ
コンウェーハ上に塗布し、これを圧力1mm11gの減
圧下、温度55℃で5時間乾燥して厚さ1μの塗膜を形
成した。この塗膜を2に一超高圧水鏡灯(オーク製作所
製)で8 ml’l/ cl (オーク製作所製UVメ
ータUV3.−365 mμ)の照射量で凸版印刷■製
ネガ型フォトマスクチャート(トソパンテストチャート
N、最小線中0.98±0.25μ)を通して90秒間
露光した。次いで、これをN−メチルピロリドンとメタ
ノールの2:1混合溶媒に浸漬して現像した後、135
℃、200℃、300℃及び400°Cで各々30分間
ずつ段階昇温方式で熱処理して、ネガ型のポリイミドの
良好なレリーフパターンを得た。
また、フォトマスクチャートを通さない以外は」二記と
同様にして形成した塗膜の耐熱性を、熱天秤〔理学電機
■製差動熱量天秤(TG−DSC)〕により窒素気流下
10℃/分の昇温速度で重量減少を測定したところ、4
50℃まで顕著な重量減少は認められなかった。
さらに、酸化ケイ素付シリコンウェーハ上に上記と同様
にして形成した塗膜の接着性を塗膜に2mm角の基盤目
をカッターナイフで作成し、これに接着テープ(スコッ
チテープ)を貼り付け、このテープを180°方向に5
0mm/分の速度で剥離し、基盤目の剥離具合を観たと
ころ、塗膜のシリコンウェーハへの接着性は良好であっ
た。
実施例2 実施例1で得られたポリマー3g、テトラメチロールメ
タンテトラアクリレ−1−1g及びベンゾインイソプロ
ピルエーテル0.2gを15m1のNMPに熔解し、感
光性ポリイミド前駆体溶液を得た。
この感光性ポリイミド前駆体溶液を用いて実施例1と同
様にしてレリーフパターンを形成したところ、ネガ型の
ポリイミドの良好なレリーフパターンが得られた。
また、実施例1と同様の耐熱性テストを行ったところ、
420℃まで顕著な重量減少は認められなかった。
さらに、実施例1と同様の接着性テストを行ったところ
、シリコンウェーハへの接着性は良好であった。
実施例3 実施例1で得られたポリマー3g、ペンタエリスリ1−
一ルテトラチオプロピオネート1g及びベンゾインイソ
プロピルエーテルの2gを15m1のNMPに熔解し、
感光性ポリイミド前駆体溶液を得た。
この感光性ポリイミド前駆体溶液を用いて実施例1と同
様にレリーフパターンを形成したところ、ネガ型の良好
なレリーフパターンが得られた。
また、実施例1と同様の耐熱性テストを行ったところ、
440℃まで顕著な重量減少は認められなかった。
さらに、実施例1と同様の接着性テストを行ったところ
ソリコンウェーハへの接着性は良好であった。
比較例 3、j’ 、4,4”−ビフェニルテトラカルボン酸二
無水物29.4gを100m1のNMPに溶解し、氷で
冷却しながら攪拌下で260gのメタクリル酸−2−ヒ
ドロキシエチルエステルを滴下し、次いで室温で4日間
攪拌した。得られた溶液と24gの塩化チオニルとを一
5°c〜−10℃で混合し、さらに2時間反応を続けた
。この溶液に100m1のNMPに溶解した1、9.8
gのジアミノジフェニルエーテルを滴下し、滴下終了後
2時間反応をつづけた。
このようにして得られた反応溶液を実施例1と同様に操
作してポリマーを得た。
得られたポリマーを用いて実施例1と同様に接着性を測
定したところ、シリコンウェーハへの接着性がなかった
特許出願人 宇 部 興 産 株式会社 手続?ili正書(方式) ■、事件の表示 特願昭57−218087月 2、発明の名称 耐熱性感光祠料 3、補正をする者 事件との関係 特 許 出 願 人 宇部興産株式会社 4、代理人 東京都港区赤坂九丁目6番29号 パシフィック乃木坂601号 5、補正命令の日付

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 下記式で表される構造単位を含むポリイミド前(但し、
    式中R1,R2は芳香族環基を示し、R3はチェクン環
    を示す。また、COOR3はアミド基に対してオルト位
    に結合している。)
JP21808782A 1982-12-13 1982-12-13 耐熱性感光材料 Granted JPS59107346A (ja)

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JPH0153770B2 JPH0153770B2 (ja) 1989-11-15

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0194470A2 (en) * 1985-03-11 1986-09-17 International Business Machines Corporation Method and composition of matter for improving conductor resolution of microelectronic circuits
JP2007107633A (ja) * 2005-10-14 2007-04-26 Jtekt Corp オルタネータ用プーリ装置
JP2007107636A (ja) * 2005-10-14 2007-04-26 Jtekt Corp クランクプーリ装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0194470A2 (en) * 1985-03-11 1986-09-17 International Business Machines Corporation Method and composition of matter for improving conductor resolution of microelectronic circuits
JP2007107633A (ja) * 2005-10-14 2007-04-26 Jtekt Corp オルタネータ用プーリ装置
JP2007107636A (ja) * 2005-10-14 2007-04-26 Jtekt Corp クランクプーリ装置

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