JPH06282081A - パターンを形成する方法 - Google Patents

パターンを形成する方法

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JPH06282081A
JPH06282081A JP5068211A JP6821193A JPH06282081A JP H06282081 A JPH06282081 A JP H06282081A JP 5068211 A JP5068211 A JP 5068211A JP 6821193 A JP6821193 A JP 6821193A JP H06282081 A JPH06282081 A JP H06282081A
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JP
Japan
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pattern
group
carbon
solution
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JP5068211A
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English (en)
Inventor
Yoko Tanizaki
洋子 谷崎
Satoshi Ogiya
聡 扇谷
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ポリイミド前駆体を含む光架橋性重合体組成
物からのパターン形成方法において、現像液で未露光部
を除去した後に10容量%以上の下記式〔II〕で示さ
れる常温で液体の化合物を含むリンス液で洗浄すること
を特徴とするパターン形成方法。 【効果】 従来問題であった残渣及び表面ダメージのな
い、しかも極めて高解像度なパターンを提供することが
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体工業において、層
間絶縁膜などを形成する際に、ポリイミド前駆体として
使用する光架橋重合組成物から所定のパターンを形成す
る方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】近年、半導体工業において、固体素子にお
ける絶縁膜やパッシベーション膜として、あるいは集積
回路や多層プリント配線板の層間絶縁膜として、耐熱性
が高く無機物質と比較して段差形成に優れたポリイミド
樹脂などの複素環を有する樹脂が用いられるようになっ
た。層間絶縁膜を形成する場合には、上下層の導通をと
るためのバイアホールを設ける必要があるが、そのため
の方法としてプロセス性に優れた感光性ポリイミドなど
を用いたパターン形成方法が提案されている。これらパ
ターン形成に用いられる材料の中で、式〔I〕で示され
る繰り返し単位を有する光架橋性重合体組成物は、厚膜
形成に優れ、また、現像時に露光部の膜べりが全く無い
などの優れた特徴を有するものである。該組成物を用い
るパターン形成方法は、例えば、以下の工程順で行われ
る。
【0003】1 塗布 :該前駆体組成物ワニスを所定
の基板上に塗布する。 2 乾燥 :溶媒を蒸発させて、該前駆体組成物の塗膜
とする。 3 露光 :所定のフォトマスクを用いて露光する。 4 現像 :未露光部を可溶な現像液で未露光部を溶解
除去し、さらにリンス液によってリンス洗浄する。
【0004】5 熱硬化:加熱することにより、ポリイ
ミド樹脂に転化させ、所定のパターンを得る。 一連の工程で従来現像・リンス液としては、該前駆体の
良溶媒単独または良溶媒と貧溶媒からなる混合物の現像
液と該前駆体の貧溶媒単独または貧溶媒の混合物のリン
ス液が用いられる。例えばジメチルアセトアミド単独の
現像液、あるいはジメチルホルムアミドとキシレンの
1:1(容量比)混合の現像液、イソプロピルアルコー
ル単独またはイソプロピルアルコールとキシレンの1:
1(容量比)混合のリンス液が用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の様な方法でパタ
ーンを形成する場合、現像液とリンス液の組み合わせや
バランスによって、パターンがだれたり、現像後バイア
ホール低部に薄膜が残ったり、また貧溶媒であるリンス
液によってリンスショックが起こり、基板全面または一
部分に残渣が癒着したり、表面が荒れたりする事があ
る。また、貧溶媒としてしばしば用いられるキシレンは
環境衛生上の問題点から近年使用量減少の方向にある。
【0006】
【課題を解決する為の手段】本発明者らは以上述べたよ
うな従来技術の問題点を解決するための鋭意研究を重ね
た結果、以下に述べるリンス液で洗浄することにより、
パターンがだれたり、現像後バイアホール底部に薄膜の
残らない、リンスショックによるスカムの無い、露光部
にダメージの無い良好なパターンを得ることができた。
すなわち、本発明は(1)式〔I〕で示される繰り返し単
位を有する光架橋性重合体を含む感光性組成物から露光
工程、現像工程を経て所定のパターンを形成する方法に
おいて、現像液で未露光部を除去した後に、10容量パ
ーセント以上の下記式〔II〕で示される常温で液体の
化合物を含むリンス液で洗浄することを特徴とするパタ
ーン形成方法である。
【0007】 (式中のXは(2+n)価の炭素環式または複素環式、
Yは(2+m)価の炭素 Rは炭素−炭素二重結合を有する基、Wは熱処理により
−CORのカルボニル基と反応して環を形成しうる基、
nは1または2、mは0、1または2であり、かつCO
RとZは互いにオルト位またはペリ位の関係にある。) (R1 、R2 及びR3 はHまたは炭素数1から8までの
アルキル基である。) 本発明で用いられる式〔I〕のXは芳香族テトラカルボ
ン酸のカルボキシル基を除いた化学構造を示すものであ
り、例としてピロメリッド酸無水物、ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸無水物等の酸無水物がある。またYは芳
香族ジアミンのアミノ基を除いた化学構造を示すもので
あり、例として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ホン等のジアミ
ンがある。即ち、式〔I〕の重合体は酸無水物とジアミ
ンとの重縮合により生成される繰り返し単位の側鎖に感
光基を有するポリイミド前駆体が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。
【0008】該前駆体に導入される感光基としては、光
により二量化または重合可能な炭素−炭素二重結合を有
する基で、ビニル基、アリル基、アクリル基、メタクリ
ル基、シンナミル基、マレイミド基を有する基が好まし
い。感光基の結合形式としては、一般的にエステル結
合、アミド結合等の共有結合とイオン結合がある。式
〔I〕で示される繰り返し単位を有する光架橋性重合体
の感光性を向上させる目的で混合される添加剤として
は、光重合開始剤、増感剤、感光性モノマー等が挙げら
れる。
【0009】光重合開始剤、増感剤としては、例えば、
ベゾフェノン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベン
ゾフェノン等のベンゾフェノン類、ベンゾインエーテル
またはアントラキノンまたは、チオキサントン誘導体、
2,6−ビス−(4’−ジエチルアミノベンザル)−シ
クロヘキサノン等のビスアジド類、1−フェニル−5−
メルカプトテトラゾール等のメルカプト化合物、1−フ
ェニル−1,2−プロパンジオン−2−(O−エトキシ
カルボニル)−オキシム等のオキシム類、2,4,5−
トリフェニルイミダゾール二量体などのイミダゾール類
である。
【0010】また、感光性モノマーとしては、例えば、
トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロ
ールプロパントリメタクリレート、ジメチルアミノエチ
ルメタクリレート等の(メタ)アクリレート類、チオグ
リコールなどメルカプト化合物、フェニルスルホニルマ
レイミド等のマレイミド類、メタクリル酸エチルイソシ
アネート等のイソシアネート類などである。
【0011】これら添加剤を光架橋性重合体100重量
部に対して、0.1から50重量部添加することが好ま
しい。溶媒としてはN,N’−ジメチルホルムアミド、
N,N’−ジメチルアセトアミト゛、γ−ブチロラクト
ン、N−メチルピロリドン等が好ましいがこれに限定さ
れるものではない。式〔II〕で示される化合物として
は、好ましくはR1 がH、R2がCH3、R 3が炭素数1
から4までのアルキル基である乳酸エステル類が挙げら
れ、さらに環境衛生上から乳酸エチルが好ましいがこれ
らに限定される物ではない。また混合溶媒を用いる場
合、リンス後に残渣が残らないのならば混合量の限定は
なく任意に選択できる。
【0012】基板上への塗布法としては、スピナー、ロ
ールコーター等によるものが代表的であり、基板として
はシリコンウェハー、セラミックス、銅板等が挙げられ
る。乾燥方法としは、ホットプレートや循環式オーブン
等が好例として挙げられ、乾燥温度は50〜140℃、
さらに好ましくは、60〜100℃が良い。乾燥時間は
厚みや乾燥方法によって異なるが、ホットプレートで好
ましくは約1分から5分が好ましいと考えられる。
【0013】露光方法としては、通常のフォトレジスト
工程に用いる露光機によりフォトマスクを通して紫外線
を照射するのが好ましい。露光時間は、光架橋重合体の
種類、添加剤の種類及び露光機の光強度によって異なる
が、一般的には0.1秒から10分の間で最適な時間を
選べば良い。また露光後に熱処理を加えることなどの処
理は使用するワニスの性能に合わせて実施すればなんら
問題はないし、特に限定されない。
【0014】現像液は、該重合体の良溶媒単独に対し
て、あるいは良溶媒と貧溶媒とを組み合わせた混合溶媒
などが挙げらる。良溶媒としては、N,N’−ジメチル
ホルムアミド、N,N’ジメチルアセトアミド、シクロ
ペンタノン、N−メチルピロリドン、γ−ブチロラクト
ン等が挙げられるが該重合体を溶解するものであれば、
これらに限定されない。また、これらは2種以上の混合
系でも良い。貧溶媒としては、トルエン、キシレン、ア
セトン、エチルベンゼン、メチルセロソルブ、酢酸エチ
ル、イソプロピルベンゼン、イソプロピルアルコール、
イソブチルアルコール、水等が挙げられるがこれらに限
定されない。また、これらは、該重合体を溶解するもの
であればその量比に制約はない。
【0015】現像された該重合体組成物のパターン画像
は現像液を取り除くために直ちにリンス液で洗浄する。
リンス液としては、式〔II〕で示される化合物を10
容量以上100容量以下、更に好ましくは50容量以上
100容量以下を含む溶媒を用いる。混合する場合に
は、該重合体に対する貧溶媒を用いることが好ましく、
例として、トルエン、キシレン、アセトン、エチルベン
ゼン、メチルセロソルブ、酢酸エチル、イソプロピルベ
ンゼン、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコー
ル、水等が挙げられるがこれらに限定されない。
【0016】現像方法としては、スプレー現像、浸漬現
像、超音波現像が好例として挙げられるが、もっとも高
解像度が得られるのはスプレー現像である。また、この
方法を選択した場合には、現像液、リンス液の発火点、
引火点は高い方が好ましい。得られたポリイミド前駆体
パターンのポリイミドへの転化は200℃〜500℃で
5分〜3時間熱硬化することにより行われる。方法とし
ては循環式オーブン、縦型熱硬化炉、ホットプレード等
が挙げられるがこれらに限定されない。
【0017】
【実施例】次に、本発明及びその効果を実施例により説
明する。
【0018】
【参考例1】100mlのγブチロラクトンにピロメリ
ット酸無水物27.0g、2− ヒドロキシエチルメタ
クリレート27.0gを溶解し、15時間室温で攪拌し
た。次に攪拌しながらチオニルクロライド23.8gを
滴下した。さらに4,4’−ジアミノジフェニルエーテ
ル16gをγブチロラクトン50mlでスラリー状にし
たものを氷冷下で滴下し、2時間攪拌した後、10lの
イオン交換水中に攪拌しながら滴下し、沈澱物を濾過、
洗浄風乾し、淡黄色の粉末を得た。この粉末10g、ト
リメチロールプロパントリアクリレート1.5g、ミヒ
ラーズケトン0.6gをn−メチルピロリドン15ml
に加え、均一溶液を得た。この溶液を以下S−1と称す
る。
【0019】
【参考例2】ジアミノジフェニルエーテル110gをN
−メチルピロリドン278gに溶解し、アミン溶液とし
た。ピロメリッド酸無水物120gをジメチルアセトア
ミド308gに分散させ、次いでN−メチルピロリドン
184gを加えて溶解させ、酸溶液とした。60℃のア
ミン溶液に酸溶液を加えて、3時間反応させ均一な溶液
を得た。この溶液50g、ミヒラーズケトン1.15g
を30gのジメチルアセトアミドに溶解した溶液及びジ
エチルアミノエチルメタクリレート0.2gを10gの
ジメチルアセトアミドに溶解した溶液を混合、濾過し
た。この溶液を以下S−2と称する。
【0020】
【実施例1】シリコンウェハー上にスピナーを用いてS
−1を塗布し、70℃の循環式オーブンで約2時間乾燥
した。膜厚は20μmであった。この塗膜に5〜100
μm角(5μm刻み)のスルーホールテストパターンが
印刷されたフォトマスクを密着させ、ミカサ(株)製M
A−10露光機を用いて30秒露光した。次に、大日本
スクリーン製造(株)製Dスピン636現像機を用い
て、スプレー現像を実施した。現像条件は、NMP/イ
ソプロピルアルコール/水(70/25/5,容量比)
の現像液で、30秒間現像し、引続き乳酸エチル/イソ
プロピルアルコール(80/20)のリンス液で15秒
間リンスを行った。得られたパターンの解像度(最少バ
イアホール径)は20μmであり、残渣が全く存在しな
い良好なパターンが得られた。
【0021】
【比較例1】シリコンウェハー上にスピナーを用いてS
−1を塗布し、70℃の循環式オーブンで約2時間乾燥
した。膜厚は20μmであった。この塗膜に5〜100
μm角(5μm刻み)のスルーホールテストパターンが
印刷されたフォトマスクを密着させ、ミカサ(株)製M
A−10露光機を用いて30秒間露光した。次に、大日
本スクリーン製造(株)製Dスピン636現像機を用い
て、スプレー現像を実施した。現像条件は、NMP/イ
ソプロピルアルコール/水(70/25/5,容量比)
の現像液で、30秒間現像し、引続きキシレンのリンス
液で15秒間リンスを行った。得られたパターンの解像
度(最少バイアホール径)は25μmであり、残渣が少
量確認された。
【0022】実施例2,3及び比較例2,3はそれぞれ
実施例1及び比較例1と同様な機器を用いて現像条件を
変えて実験を行った結果である。その実験条件を表−1
に、現像・リンス液組成を表−2に、実験結果を表−3
に示す。
【0023】
【実施例4】シリコンウェハー上にスピナーを用いてS
−2を塗布し、60℃の循環式オーブンで約2.5時間
乾燥した。膜厚は20μmであった。この塗膜に5〜1
00μm角(5μm刻み)のスルーホールテストパター
ンが印刷されたフォトマスクを密着させ、ミカサ(株)
製MA−10露光機を用いて60秒間露光した。次に、
ビーカーに現像液を入れて浸漬現像を実施した。NMP
/乳酸/水(70/25/5,容量比)の現像液に70
秒間浸漬現像し、引続き乳酸エチルのリンス液に15秒
間浸漬させ風乾した。得られたパターンの解像度(最少
バイアホール径)は、20μmであり、残渣が全く存在
しない良好なパターンが得られた。
【0024】
【比較例4】シリコンウェハー上にスピナーを用いてS
−2を塗布し、60℃の循環式オーブンで約2.5時間
乾燥した。膜厚は20μmであった。この塗膜に5〜1
00μm角(5μm刻み)のスルーホールテストパター
ンが印刷されたフォトマスクを密着させ、ミカサ(株)
製MA−10露光機を用いて40秒間露光した。次に、
ビーカーに現像液を入れて浸漬現像を実施した。NMP
/イソプロピルアルコール/水(70/25/5,容量
比)の現像液に60秒間浸漬現像し、引続きn−酢酸ブ
チルのリンス液に15秒間浸漬させ風乾した。得られた
パターンの解像度(最少バイアホール径)は、25μm
であり、残渣が少量確認された。られた。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】
【発明の効果】本発明の方法により、光架橋重合体組成
物を用いてパターン形成を行えば、従来問題であった残
渣及び表面ダメージのない、しかも極めて高解像度なパ
ターンを提供することが可能となった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式〔I〕で示される繰り返し単位を
    有する光架橋性重合体を含む感光性組成物から露光工
    程、現像工程を経て所定のパターンを形成する方法にお
    いて、現像液で未露光部を除去した後に10容量パーセ
    ント以上の下記式〔II〕で示される常温で液体の化合
    物を含むリンス液で洗浄することを特徴とするパターン
    形成方法。 (式中のXは(2+n)価の炭素環式または複素環式、
    Yは(2+m)価の炭素 Rは炭素−炭素二重結合を有する基、Wは熱処理により
    −CORのカルボニル基と反応して環を形成しうる基、
    nは1または2、mは0、1または2であり、かつCO
    RとZは互いにオルト位またはペリ位の関係にある。) (R1 、R2 及びR3 はHまたは炭素数1から8までの
    アルキル基である。)
JP5068211A 1993-03-26 1993-03-26 パターンを形成する方法 Withdrawn JPH06282081A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014084362A1 (ja) * 2012-11-30 2014-06-05 日産化学工業株式会社 液晶配向膜の製造方法、液晶配向膜、及び液晶表示素子
WO2014084364A1 (ja) * 2012-11-30 2014-06-05 日産化学工業株式会社 液晶配向膜の製造方法、液晶配向膜、及び液晶表示素子

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WO2014084362A1 (ja) * 2012-11-30 2014-06-05 日産化学工業株式会社 液晶配向膜の製造方法、液晶配向膜、及び液晶表示素子
WO2014084364A1 (ja) * 2012-11-30 2014-06-05 日産化学工業株式会社 液晶配向膜の製造方法、液晶配向膜、及び液晶表示素子
JPWO2014084364A1 (ja) * 2012-11-30 2017-01-05 日産化学工業株式会社 液晶配向膜の製造方法、液晶配向膜、及び液晶表示素子

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