JP3449856B2 - ポジ型感光性樹脂組成物 - Google Patents
ポジ型感光性樹脂組成物Info
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Description
優れたポジ型感光性樹脂組成物に関するものである。
縁膜等には、耐熱性が優れ、又卓越した電気的特性、機
械的特性等を有するポリイミド樹脂が用いられている
が、近年半導体素子の高集積化、大型化、封止樹脂パッ
ケージの薄型化、小型化、半田リフローによる表面実装
方式への移行等により耐熱サイクル性、耐熱ショック性
等の著しい向上の要求があり、更に高性能のポリイミド
樹脂が必要とされるようになってきた。一方、ポリイミ
ド樹脂自身に感光性を付与する技術が最近注目を集めて
きており、例えば感光性ポリイミド樹脂として、下記式
(3)等がある。
簡略化でき、工程短縮の効果はあるが、現像の際にN−
メチル−2−ピロリドン等の溶剤が必要となるため、安
全、取扱いにおいて問題がある。そこで最近では、アル
カリ水溶液で現像ができるポジ型の感光性樹脂が開発さ
れている。例えば、特公平1−46862号公報におい
てはポリベンゾオキサゾール前駆体とジアゾキノン化合
物からなるポジ型感光性樹脂が開示されている。これは
高い耐熱性、易加工性に加え、低誘電率等の優れた電気
特性、微細加工性、感度を有し、ウェハーコート用途の
みならず、層間絶縁用樹脂としての可能性も有してい
る。このポジ型の感光性樹脂は、ビァホール部の除去を
アルカリ性水溶液を用いて行うため、従来の他の感光性
ポリイミド樹脂のように有機溶剤を必要とせず作業の安
全性は更に向上している。しかし、この感光性ポリベン
ゾオキサゾール前駆体は、基板、特にシリコンウェハー
との密着性に劣り、硬化後の高温吸湿処理によって樹脂
が基板から剥離するという重大な欠陥をも有している。
そこで密着性改良のため市販されているシランカップリ
ング剤等を添加しても完全に解決できず、その用途も強
く制限されているのが現状である。
れた密着性を有する新規なポジ型感光性樹脂を提供する
ことを目的とする。
で示されるポリアミド(A)100重量部と感光性ジア
ゾキノン化合物(B)1〜100重量部と一般式(2)
で表わされる有機ケイ素化合物(C)0.1〜20重量
部からなることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物で
ある。
るビスアミノフェノールとYの構造を有するジカルボン
酸からなり、このポリアミドを約300〜400℃で加
熱すると閉環し、ポリベンゾオキサゾールという耐熱性
樹脂に変化する。本発明のポリアミド(1)のXは、例
えば、
ーのような基板に対して、特に密着性が必要な場合に用
いるが、その使用割合bについては最大40.0モル%
まで使用することができる。40.0モル%を越えると
樹脂の溶解性が極めて低下し、スカムが発生し、パター
ン加工ができない。なお、これらX、Y、Zの使用にあ
たっては、それぞれ1種類であっても2種類以上の混合
物であっても構わない。
は、1,2−ベンゾキノンジアジドあるいは1,2−ナ
フトキノンジアジド構造を有する化合物であり、米国特
許明細書第2,772,972号、第2,797,21
3号、第3,669,658号により公知の物質であ
る。例えば、下記のものが挙げられる。
記のものがある。
アミド(A)への配合量は、ポリアミド100重量部に
対し、1〜100重量部で、配合量が1重量部未満だと
樹脂のパターニング性が不良であり、逆に100重量部
を越えるとフィルムの引張り伸び率が著しく低下する。
要により感光特性を高めるためにジヒドロキシピリジン
誘導体を加えることができる。ジヒドロキシピリジン誘
導体としては、例えば2,6−ジメチル−3,5−ジア
セチル−4−(2′−ニトロフェニル)−1,4−ジヒ
ドロピリジン、4−(2′−ニトロフェニル)−2,6
−ジメチル−3,5−ジカルボエトキシ−1,4−ジヒ
ドロピリジン、4−(2′,4′−ジニトロフェニル)
−2,6−ジメチル−3,5−ジカルボメトキシ−1,
4−ジヒドロピリジン等を挙げることができる。
は、更に一般式(2)で表わされる有機ケイ素化合物を
含有させることが重要である。
は、米国特許第3755354号及び第4460739
号明細書に開示されており、公知物質であるが本発明で
は、この有機ケイ素化合物を特公平1−46862号公
報に示されているような感光性ポリベンゾオキサゾール
前駆体に加えるとシリコンウェハーに対して従来のシラ
ンカップリング剤等では得られないような高い密着性が
発現できることを見いだした。一般式(2)で示される
有機ケイ素化合物はアミノ基を有するケイ素化合物を酸
無水物に反応させて得ることができる。アミノ基を有す
るケイ素化合物としては例えば、3−アミノプロピルト
リメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−ア
ミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピル
メチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−
3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。また酸無水
物としては例えば、無水マレイン酸、クロロ無水マレイ
ン酸、シアノ無水マレイン酸、シトコン酸、無水フタル
酸等を挙げることができ、これらの1種類を単独で又は
2種類以上を併用して使用することができる。一般式
(2)で示される有機ケイ素化合物のポジ型感光性樹脂
組成物への配合量はポリアミド(A)100重量部に対
して0.1〜20重量部である。配合量が0.1重量部
未満だと基板に対して充分な密着性が得られず、また2
0重量部を超えると現像時の膜減りが大きくなり好まし
くない。
は、必要によりレベリング剤、シランカップリング剤等
の添加剤を添加することができる。本発明においてはこ
れらの成分を溶剤に溶解し、ワニス状にして使用する。
溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチ
ロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチル
スルホキシド、ジ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エチルエーテル、ジエチレ
ングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコール
モノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチ
ルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル
アセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メ
チル−1,3−ブチレングリコールアセテート、1,3
−ブチレングリコール−3−モノメチルエーテル、ピル
ビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メチル−3−メトキ
シプロピオネート等を単独でも混合して用いてもよい。
法は、まず該組成物を適当な支持体、例えば、シリコン
ウェハー、セラミック、アルミ基板等に塗布する。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
ィング等がある。次に、60〜120℃でプリベークし
て塗膜を乾燥後、所望のパターン形状に化学線を照射す
る。化学線としては、X線、電子線、紫外線、可視光線
等が使用できるが、200〜500nmの波長のものが
好ましい。次に照射部を現像液で溶解除去することによ
りレリーフパターンを得る。現像液としては、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナ
トリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無
機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の
第1アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミ
ン等の第2アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチ
ルアミン等の第3アミン類、ジメチルエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テ
トラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルア
ンモニウムヒドロキシド等の第4級アンモニウム塩等の
アルカリ類の水溶液、及びこれにメタノール、エタノー
ルのごときアルコール類等の水溶性有機溶媒や界面活性
剤を適当量添加した水溶液を好適に使用することができ
る。現像方法としては、スプレー、パドル、浸漬、超音
波等の方式が可能である。次に、現像によって形成した
レリーフパターンをリンスする。リンス液としては、蒸
留水を使用する。次に加熱処理を行い、オキサゾール環
を形成し、耐熱性に富む最終パターンを得る。本発明に
よるポジ型感光性樹脂組成物は、半導体用途のみなら
ず、多層回路の層間絶縁やフレキシブル銅張板のカバー
コート、ソルダーレジスト膜や液晶配向膜等としても有
用である。
る。 《実施例1》 *ポリアミドの合成 2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)
ヘキサフルオロプロパン36.6重量部(0.100モ
ル)をN,N−ジメチルアセトアミド150重量部及び
ピリジン33.2(0.420モル)重量部に溶解し
た。次にシクロヘキサノン100重量部に溶解したテレ
フタル酸クロリド17.0重量部(0.084モル)と
イソフタル酸クロリド4.3重量部(0.021モル)
を−10〜−15℃で30分かけて滴下し、その後室温
で4時間撹拌し反応を終了した。反応混合物を濾過した
後、溶液を水中に投入し目的の一般式(I)で示され、
Xが下記式X−1、Yが下記式Y−1及びY−2の混合
で、a=100、b=0からなるポリアミド(A1)を
沈殿させた。沈殿物を濾集し水で充分洗浄した後、真空
下80℃で1昼夜乾燥させた。
造を有するジアゾキノン(Q1)25重量部、下記式の
構造を有する有機ケイ素化合物(S−1)5重量部をN
−メチル−2−ピロリドン200重量部に溶解した後、
0.2μmのテフロンフィルターで濾過し感光性樹脂組
成物を得た。
ーを用いて塗布した後、オーブン中70℃で1時間乾燥
し、膜厚約6μmの塗膜を得た。この塗膜に凸版印刷
(株)製マスク(テストチャートNo.1;幅50〜0.
88μmの残しパターン及び抜きパターンが描かれてい
る)を通して高圧水銀灯からの紫外光線を照射した後、
0.79%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水
溶液に60秒浸漬することによって露光部を溶解除去し
た後、純水で30秒間現像液を洗い流した(リンス)。
その結果、シリコンウェハー上に5μmの抜きパターン
が解像しているのが確認できた。この時の現像後膜厚は
5.1μmで、残膜率(現像の膜厚/現像前膜厚×10
0)は85.0%であった。また、別に感光性ワニスを
同様にシリコンウェハー上に塗布し、プリベークした
後、オーブン中30分/150℃、30分/250℃、
30分/350℃の順序で加熱し、樹脂を硬化させた。
得られた塗膜1mm角に100個基盤目にカットし、セ
ロハンテープを貼りつけ、引き剥がして、塗膜をシリコ
ンウェハー上より剥がそうとしたが、剥がれた塗膜の数
(これを「硬化後剥がれ数」と称する)は0であり、硬
化膜のウェハーへの密着性も優れていることが確認され
た。更にこのシリコンウェハーを125℃、2.3at
mのプレシャークッカー(PCT)処理100時間を施
した後、同様にセロハンテープを貼り付け、引き剥がし
て評価したところ、剥がれた塗膜の数(これを「高温高
湿処理後剥がれ数」と称する)は0であり、高温湿度処
理後の密着性も優れていることが確認された。
化合物を下記式S−2に替えて評価を行った。 《実施例3》実施例1における有機ケイ素化合物を下記
式S−3に替えて評価を行った。 《実施例4》実施例1における有機ケイ素化合物(S−
1)の添加量を1重量部して評価を行った。 《実施例5》実施例1におけるポリアミドの合成におい
て、テレフタル酸クロリド、イソフタル酸クロリドの替
わりにジフェニルエーテル−4,4′−ジカルボン酸ク
ロリドに替え、一般式(1)で示され、Xが下記式X−
1、Yが下記式Y−3で、a=100、b=0からなる
ポリアミド(A2)を合成し、その他は実施例1と同様
の評価を行った。
の合成において、テレフタル酸クロリド、イソフタル酸
クロリドの替わりに、ジフェニルエーテル−4,4′−
ジカルボン酸クロリドを用い、また、2,2−ビス(3
−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプ
ロパンの替わりに、3,3′−ジアミノ−4,4′−ジ
ヒドロキシジフェニルスルホンを用いて、一般式(1)
で示され、Xが下記式X−2、Yが下記式Y−3で、a
=100、b=0からなるポリアミド(A3)の合成を
し、その他は実施例1と同様の評価を行った。 《実施例7》実施例1におけるポリアミドの合成におい
て、テレフタル酸クロリド、イソフタル酸クロリドの替
わりに、ジフェニルエーテル−4,4′−ジカルボン酸
クロリドを用い、又2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒ
ドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンの替わり
に、3,3′−ジアミノ−4,4′−ジヒドロキシジフ
ェニルエーテルを用いて、一般式(1)で示され、Xが
下記式X−3、Yが下記式Y−3で、a=100、b=
0からなるポリアミド(A4)の合成をし、更にジアゾ
キノンとして下記式構造のジアゾキノン(Q2)を使用
し、感光性樹脂組成物を得、その他は実施例1と同様の
評価を行った。 《実施例8》実施例1におけるポリアミドの合成におい
て2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニ
ル)ヘキサフルオロプロパンを34.8重量部(0.0
95モル)に減らし、替わりに1,3−ビス(3−アミ
ノプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキ
サン1.24重量部(0.005モル)を加え、一般式
(1)で示され、Xが下記式X−1、Yが下記式Y−1
及びY−2の混合、Zが下記式Z−1で、a=95、b
=5からなるポリアミド(A5)を合成し、その他は実
施例1と同様の評価を行った。
化合物を添加しないで評価を行った。 《比較例2》実施例5において有機ケイ素化合物を添加
しないで評価を行った。 《比較例3》実施例6において有機ケイ素化合物を添加
しないで評価を行った。 《比較例4》実施例1においての有機ケイ素化合物の添
加量を0.5重量部に減らして評価を行った。 《比較例5》実施例1における有機ケイ素化合物の添加
量を50重量部に増して評価を行った。 《比較例6》実施例1における有機ケイ素化合物をS−
4に替えて評価を行った。 《比較例7》実施例1における有機ケイ素化合物をS−
5に替えて評価を行った。 《比較例8》実施例1における有機ケイ素化合物をS−
6に替えて評価を行った。以上実施例1〜8、比較例1
〜8の評価結果を表1に示す。
るポジ型感光性樹脂組成物を得ることができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 一般式(1)で示されるポリアミド
(A)100重量部と感光性ジアゾキノン化合物(B)
1〜100重量部と一般式(2)で表わされる有機ケイ
素化合物(C)0.1〜20重量部からなることを特徴
とするポジ型感光性樹脂組成物。 【化1】 【化2】 - 【請求項2】 一般式(2)で表される有機ケイ素化合
物(C)におけるR5 が、−CH=CH− である請求
項1記載のポジ型感光性樹脂組成物。 - 【請求項3】 一般式(1)のポリアミドにおけるX
が、下記より選ばれてなる請求項1又は2記載のポジ型
感光性樹脂組成物。 【化3】 - 【請求項4】 一般式(1)のポリアミドにおけるY
が、下記より選ばれてなる請求項1、2又は3記載のポ
ジ型感光性樹脂組成物。 【化4】 - 【請求項5】 感光性ジアゾキノン化合物(B)が、下
記より選ばれてなる請求項1、2、3又は4記載のポジ
型感光性樹脂組成物。 【化5】
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-
1996
- 1996-06-20 JP JP15967996A patent/JP3449856B2/ja not_active Expired - Lifetime
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