JPS5952823B2 - 耐熱性感光材料 - Google Patents

耐熱性感光材料

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JPS5952823B2
JPS5952823B2 JP2203478A JP2203478A JPS5952823B2 JP S5952823 B2 JPS5952823 B2 JP S5952823B2 JP 2203478 A JP2203478 A JP 2203478A JP 2203478 A JP2203478 A JP 2203478A JP S5952823 B2 JPS5952823 B2 JP S5952823B2
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JP
Japan
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heat
group
resistant
photosensitive material
polymer
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JP2203478A
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叔 平本
益市 江口
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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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)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
  • Polyamides (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐熱性物質を与える新規な感光材料に関する
ものである。
本発明の耐熱性物質を与える新規な感光材料は、とくに
半導体工業における固体素子の絶縁層やパッシベーショ
ン層として有用である。
半導体工業に於いて固体素子の絶縁層或いはパッシベー
ション層としては一般に無機物質が用いられる。
これらの無機物質からなる層は熱的に安定であり、化学
的にも不活性であるので、半導体素子の製造時及び使用
時に要求される条件を満たしているが、こわれやすいと
いう欠点がある。例えば、これらの層と素子を構成する
他の部品との熱膨張係数は異なると、応力原因によるひ
び割れが生ずる。近年、無機物質の代わりに、有機物質
の使用が試みられており、一部の分野で成功している。
当該用途では加工工程の制約から、耐熱性の有機物質の
使用が必須であり、耐熱性の評価の高いポリイミドの適
用が広く検討されている。通常、ポリイミドの前駆体(
ポリアミド酸)を塗布し、ついで熱処理により環化反応
を起させ、不溶性のポリイミドをえている。これらの用
途では、通常、上下の導体層の導通或いは外部リードと
の導通のため、絶縁膜に穴をあける必要がある。
つまり、ポリイミドの如き耐熱性の有機物質の均一な膜
の状態で使用されるのではなく、穴のあいたレリーフ構
造体として用いられる。例えば、EpifanoとJo
rdan(ドイツ公開公報第1、764、977号公報
)は可溶性ポリイミド前駆体(ポリアミド酸)から成る
層の上にポジ型レジストを形成し、通常の光化学的手法
によつてパターンを作つたあと、レジストがなくなつた
部分のポリイミド前駆体の溶出、レジスト剥離、ポリイ
ミド前駆体の熱処理を行なつて、ポリイミドのレリーフ
、パターンをえている。
又、Jones(J、PolymerScl、Pavt
C7、聾、773、1969)とAgnih0tri(
Pr0C、SPEReginalTech、Conf、
74、1976)はポリイミド層の上にフォトレジスト
・パターンを形成し、各々ヒドラジン、エチレンジアミ
ンをエッチング剤として用い、ポリイミドのレリーフ・
パターンをえている。レリーフ、パターンを間接的に作
るこれらの方;法イま、フォトレジスト膜の形成とその
剥離という2つの余分な工程を必要とするため、方法と
しては複雑になる。
又、これらの方法に於いては、ポ・ウーりイミド層ある
いはポリイミド前駆体層は各々全体としてエツチング液
に対して同じ溶解性を有するので、溶解部と残存部の境
界が不明確になりやすい。
これらの欠点は、耐熱性フオトレジストを用いて直接、
耐熱性の有機物質からなるレリーフ・パターンを形成す
る方法で容易に解決できるが、公知の一般のフオトレジ
ストは耐熱性の面で限界がある。
耐熱性フオトレジストとして、KevwinとGOld
vjck(POlymerEng.&Sci.ll、4
26、1971)はポリイミド前駆体と重クロム酸塩か
らなる系を見い出している。
この系は感光性を有するので、通常の光化学的手法を用
いて直接的にレリーフ・パターンの作製に使用できる。
又、レリーフ・パターンを形成するポリイミド前駆体自
体がパターン露光により、可溶部と不溶部を生ずるため
、浴解部と残存部の境界が明確になる。しかしながら、
この系は安定性が著しく悪く、ポリイミド前駆体と重ク
ロム酸塩の混合後ただちに使用する必要があり、工業的
な応用には大きな制約となつている。又、この系では、
架橋された層中に無機イオンが存在するために、無機イ
オンの存在が信頼性に悪影響を及ぼす半導体用途には不
適である。耐熱性フオトレジストの他の例として、 Kleebergら(USP3、957、512、US
P4、040、861)の公表した、で例示されるよう
な構造のエステル基で感光性基を導入したポリイミド前
駆体がある。
これらのポリマは、主として感光性基と2酸塩化物基を
有する化合物とジアミンとを反応させることによつてえ
られている。これらの系では脱塩酸により生じた塩素イ
オンがそのままレジスト中に残り、半導体用途では信頼
性に悪影響を及ぼす可能性があり、好ましくない。本発
明は新規な耐熱性フオトレジスト作成用材料に関するも
のであり、該材料より作成されるフオトレジストは優れ
た耐熱性:工業的な応用可能な保存安定性を有し、かつ
、半導体の信頼性に悪影響を及ぼす無機塩を含有しない
ものである。
以下、本発明について詳細に説明する。本発明は、 〜 (ただし、R,,R2は芳香族環状基を、R3は化学線
で2量化又は重合可能な二重結合を有する基を表わす。
)なる構造単位山を含有するポリマから成る耐熱性感光
材料に関するものである。
本発明の耐熱性感光材料は上述の構造単位〔1〕を含有
するポリマを基本の成分とするが、このポリマは上述の
構造単位山の単独重合体であつてもよいし、又、感光性
を有しない耐熱ポリマを与える成分との共重合体であつ
てもよい。
共重合に使用される感光性を有しない耐熱ポリマを与え
る成分は公知のものが使用できる。それらの例は、原う
「耐熱性高分子の現状及び最近の動向」(右油学会誌L
ヱ、111〜120、1974)に示されている。共重
合成分は共重合によつて、構造単位〔1〕中の感光性基
の感光性に悪影響を及ぼさず、かつポリマの溶解性を著
しく損なわないものを選択すべきである。共重合体は構
造単位σ〕を与えるモノマと感光性を有しないポリマを
与えるモノマとを完全に混合してえられるランダム共重
合体であつてもよいし、いずれか又は双方をあらかじめ
プレポリマ化させ、その末端基を用いて重合を進めてえ
られるプロツク共重合体であつてもよい。もつとも単純
な例として、が挙げられ、例えば構造単位σ〕を与える
モノマ成分であるR,NH2−R2−NH2と感光性を
有しないポリマを与/一ー\/一ー\えるモノマ成分で
ある0.7R1、OとNH2−R2−NH2(共通)を
混合して重合することによりえられる。
構造単位〔1〕と感光性を有しない単位との比率は用い
るモノマ、えられるポリマの重合度などにより異なり一
概に規定できない。
ポリマ自体が感光性を有し、かつ未露光部と露光部の溶
解性の差があつて、耐熱ポリマのレリーフがえられるも
のであればどのような共重合比でもよい。構造単位0〕
が多い程、感光性が良くなり好ましいが、分子量が大き
い場合、構造単位σ〕が全体の1割位でも充分な感光性
を有している。R1は芳香族環であつて、構造単位〔1
〕で示した四つのカルボニル基が環状核のオルト関係に
ある炭素原子2組に結合しうるものが望ましい。
同様な結合をしうる芳香族性複素環であつてもよい。フ
エニル基、ナフタレン基、ペリレン基、ジフエニル基、
ジフエニルエーテル基、ジフエニルスルホン基、2,2
−ジフエニルプロパン基、ベンゾフエノン基などが典型
的な例として挙げられるが、これらには限定されない。
とくに望ましいのはフエニル基、ベンゾフエノン基およ
びナフタレン基である。R2は芳香族環又は芳香族性複
素環である。
フエニレン基、2,2−ジフエニルプロパン基、ジフエ
ニルメタン基、ナフタレン基などが典型的な例として挙
げられるが、これらに限定されない。とくに望ましく用
いられるのはジフエニルエーテル基、ジフエニルスルホ
ン基である。R3は化学線照射により2量化又は重合し
うる二重結合を有する基で、などが典型的な例として挙
げられる。
とくに など炭化水素基(−CH2コ=C−、=C(CH3トな
ど)を通してポリマの−CONHCO−と結合しうるも
のが好ましく用いられる。
構造単位0〕のみからなるポリマは、たとえば、とジア
ミン(NH2−R2−NH2踏ポリマの溶媒中で重合す
ることによOえられる。
この場合、モノマα〕、ジアミン、溶媒ともあらかじめ
精製しておくことが可能で、かつ反応中にも無機イオン
は発生しないので、半導体に悪影響を与える無機イオン
を含まないものを製造することが可能である。反応自体
は通常発熱的に比較的容易に進行するので、冷却しなが
ら進めるのが望ましい。反応溶媒および感光材料として
使用する時の溶媒は、ポリマの溶解性の面から主として
極性溶媒が用いられる。
極性溶媒の例として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−メチルビロリ
ドン、ヘキサメチルホスホロアミドなどが好ましく用い
られる。本発明の感光材料は、通常溶液の形で実用に供
せられる。この溶液は構造単位0〕を含有するポリマの
他に、光開始剤、増感剤、共重合モノマあるいは基板と
の接着剤改良剤などを含んでいてもよい。増感剤、光開
始剤はJ.KOsar[LightSensitive
Systems」(JOhnWiley&SOnsll
nc.NewYOrkl965)のPl43〜146、
Pl6O〜188に記載されているものから適宜選択で
きる。増感剤および開始剤として、ミヒラ・ケトン、ベ
ンゾインエーテル、2−t−ブチル−9,10−アント
ラキノン、1,2−ペンソー9,10−アントラキノン
、4,1−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフエノンなど
が好例として用いられる。本発明の新規な耐熱性感光材
料は、通常のフオトレジスト技術でパターン加工できる
基板への塗布は、例えば、高速回転塗布機(スピンナ一
)で行なうことが出来る。基板への塗布は通常一回塗り
で行なわれるが、均一な膜厚の厚膜形成あるいはピンホ
ールの少ない薄膜形成などを目的とする場合は二回以上
の多数回塗りが好ましく用いられる。この塗布膜にネガ
マスクを置き、化学線を照射する。化学線としてはX線
、電子線、紫外線、可視光線などが例として挙げられる
が、紫外線がとくに望ましい。ついで未露光部を現像剤
で溶解除去することにより、レリーフ・パターンをうる
。現像剤はポリマの構造に合せて適当なものを選択する
必要がある。現像剤は通常、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、ヘキサメチルホスホロアミドなどの感光
材料の溶媒とメタノール、エタノール、その他の感光材
料の非溶媒の混合系が好ましく用いられる。現像後、え
られたパターンを熱処理することにより、耐熱性のレリ
ーフ・パターンに変換しうる。現像により形成されたレ
リーフ・パターンのポリマは耐熱ポリマの前駆体の形で
あり、熱処理によりイミド環や、その他の環状構造を有
する耐熱ポリマとなる。本発明の感光材料を用いたこと
により耐熱性にすぐれ、かつシヤープの端面のパターン
をうることが出来る。
又、このパターンは半導体に悪影響を及ぼす無機イオン
を有していない。さらに又、通常用いられているフオト
レジストに比戦して、すぐれた耐薬品性、絶縁特性、機
械特性を有している。本発明の感光材料の種々の基板へ
の接着性を向上させるために、接着助剤を用いることも
可能である。
接着助剤として、ビニルトリエトキシシラン、ビニルト
リメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロビルトリ
メトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ
−アミノプロピルトリエトキシシランなど有機ケイ素化
合物、アルミニウムアセチルアセトネートなどのアルミ
ニウム・キレート化合物が例として挙げられる。本発明
の感光材料の塗膜を形成させた後、不要部を除去したい
場合は適当な剥離剤によることが可能である。熱処理前
の塗膜の場合は露光部にかかわらず、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−メチルピロリドンのような極性溶媒、アルカリ水洛
液などが剥離剤として用いられる。熱処理をしてイミド
閉環をした場合は、ヒドラジン・ヒトラード、ヒドラジ
ン・ヒトラードとエチレンジアミンの混合溶媒、強アル
カリ水溶液、その他の公知のポリイミド・エツチング剤
が用いられる。いずれも通常温度が高い方が剥離速度が
速い。本発明の感光材料は、半導体のパツシベーシヨン
膜、集積回路の多層配線の絶縁膜、集積回路のイオン注
入の保護膜、半田付けの境界を画する半田ダム、集積回
路のアイソレーシヨン用溝を埋める樹脂、集積回路のフ
アイン・パターン形成時に用いられるリフト・オフ法用
のリフト・オフ材あるいはプリント回路の半田付保護膜
などの形成に適用される。
さらに、高耐熱性のフオトレジストとして金属付着やド
ライ・エツチング・プロセスへの応用も可能である。さ
らに又、耐薬品性などの特長を生かして一般のフオトレ
ジストの分野への応用も可能である。実施例 1 ピロメリツトジイミド(粉末)0.1モル、トリエチル
アミン0.3モル及びアセトン250tを反応容器に仕
込み、撹拌してスラリ状とする。
アイスバス中で冷却しながら、250rのアセトンに溶
解したケイ皮酸クロライド0.2モルを10分かけて添
加した。4時間反応を継続した後、メタノール1000
cc加えて沈澱させ、沢過、メタノ一ル洗浄後60℃で
真空乾燥した。
ついで、この生成物をメチルエチルケトン1000cc
に40℃で溶解し、ろ過後、戸液をバキユーム・エバボ
レータで300ccに濃縮した。この濃縮液に冷水を加
えて再沈し、ろ過後メタノールで洗浄し、60℃で真空
乾燥することにより、N,N−ジシンナモイルピロメリ
ツトジイミド(モノマA)を合成した。この化合物は赤
外線吸収曲線で確認された(ピメリツトジイミドの32
00cm−10)NH伸縮振動の消失;5員環イミドの
カルボニル基の吸収1775CT11−1、1720C
TIL−1:ケイ皮酸クロライド残基のカルボニル基の
吸収1695?−1;不飽和二重結合の吸収1635c
m.m1、980CTrL−1)1モノマA2.728
7とジアミノジフエニルエーテル1。
146tをN−メチルピロリドン9.1tに溶解し、2
0℃で4時間撹拌を続け、構造単位σ〕のみからなる対
数粘度0.3(溶媒N−メチルピロリドン、濃度0.5
f/100m11温度30℃)のポリマ(ポリマA)を
えた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ▲数式、化学式、表等があります▼〔 I 〕(ただし、
    R_1、R_2は芳香族環状基を、R_3は化学線で2
    量化又は重合可能な二重結合を有する基を表わす)なる
    構造単位〔 I 〕を含有するポリマから成る耐熱性感光
    材料。
JP2203478A 1978-03-01 1978-03-01 耐熱性感光材料 Expired JPS5952823B2 (ja)

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JPS54116216A JPS54116216A (en) 1979-09-10
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JP2906637B2 (ja) 1989-10-27 1999-06-21 日産化学工業株式会社 ポジ型感光性ポリイミド樹脂組成物
WO2001040873A1 (fr) 1999-11-30 2001-06-07 Nissan Chemical Industries, Ltd. Composition de resine de polyimide photosensible de type positif
JP4390028B2 (ja) 2000-10-04 2009-12-24 日産化学工業株式会社 ポジ型感光性ポリイミド樹脂組成物

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