JPH09134014A - 感光性樹脂組成物、その組成物を用いたパターン形成方法 - Google Patents

感光性樹脂組成物、その組成物を用いたパターン形成方法

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JPH09134014A
JPH09134014A JP7290840A JP29084095A JPH09134014A JP H09134014 A JPH09134014 A JP H09134014A JP 7290840 A JP7290840 A JP 7290840A JP 29084095 A JP29084095 A JP 29084095A JP H09134014 A JPH09134014 A JP H09134014A
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carbon atoms
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photosensitive resin
polymer
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Yasunari Maekawa
康成 前川
Takao Miwa
崇夫 三輪
Yoshiaki Okabe
義昭 岡部
Mina Ishida
美奈 石田
Toshinori Hirano
利則 平野
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Hitachi Ltd
Resonac Corp
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Hitachi Chemical Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高感度で、高膜厚加工可能な、水溶剤系ポジ型
感光性樹脂組成物を提供すること。 【解決手段】カルボキシル基を有する高分子、又は、塩
基触媒反応により分解する基で保護されたカルボキシル
基又は水酸基を有する高分子と、電磁波の照射により塩
基を発生する光塩基発生剤と、塩基により塩基が発生す
る塩基−塩基発生剤を含むことを特徴とする感光性樹脂
組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は新規な感光性樹脂組
成物及びそれを用いたパターン形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】感光性樹脂組成物は、電機電子産業の分
野で、配線形成工程を大幅に簡素化できる材料として広
く用いられている。これらの感光性樹脂材料は、露光し
た部分が主にエッチングされるポジ型と、露光されなか
った部分が主にエッチングされるネガ型に分類される。
ネガ型感光材料は、その現像液による露光部の膨潤が起
こるために高解像度の微細加工を行う上で不利となる。
又、プロセス上ポジ型の感光耐熱材料が必要となる場合
もあり、ポジ型の感光性耐熱材料が望まれていた。又環
境汚染防止の観点や作業環境改善の観点から、従来の塩
素系溶剤や有機溶剤を中心とする現像液を用いる感光性
樹脂組成物に代わる、水系溶剤で現像できる感光性樹脂
組成物が望まれていた。
【0003】半導体工業において固体素子の絶縁膜やパ
ッシベーション膜として、例えば酸化珪素などの無機材
料が広く使用されている。
【0004】一方、有機材料は無機材料に比較して低応
力性,平滑性に優れ、高純度であるなどの性質を保持し
ており、近年絶縁層やパッシベーション層として使用す
る技術が開発され、一部の半導体素子に実用化されてい
る。
【0005】有機材料を前記材料として用いる場合、ダ
イボンディングなどの作業工程を経るため、材料に熱安
定性が要求され、耐熱性有機材料を使用する必要があ
る。そのため、通常、耐熱性に優れたポリイミドが広く
検討されている。
【0006】例えば、ポリイミド前駆体であるポリアミ
ド酸を基板にコーティングし、熱処理を行ってポリイミ
ドに変換したのち、そのポリイミド膜上にフォトレジス
トのレリーフパターンを形成させ、ヒドラジン系エッチ
ング剤によりポリイミドを選択的にエッチングしてレリ
ーフパターンをポリイミドに転写させている。
【0007】しかし、前記工程におけるポリイミドのパ
ターン化には、フォトレジストの塗布や剥離などの工程
が含まれるため、プロセスが非常に煩雑となる。又、レ
リーフパターンをレジストを介して転写することによる
寸法精度の低下が起こる。従って、微細加工工程の簡略
化や高精度化を図るため、直接光で微細加工可能な耐熱
材料の開発が望まれていた。
【0008】前記目的のための材料として、ネガ型につ
いては既に種々の材料が開示されているが、プロセス上
ポジ型の感光耐熱材料が必要となる場合がある。ポジ型
の感光性耐熱材料としては、感光性ポリアミド酸ニトロ
ベンジルエステル(特公平1−59571 号公報),ポリア
ミド酸とジヒドロピリジン誘導体からなる感光性耐熱材
料(特開平6−43648号公報)などが開示されている。前
記のポジ型感光性耐熱材料を得るには、酸塩化物をモノ
マーとして用いる必要があるため、合成に際しては反応
温度、水分の除去など条件を厳密に制御する必要があっ
た。又、生成した前駆体についても塩素イオンの除去が
必要となるなど純度の点で問題があり、膜特性に悪影響
を与え、現像特性についても不十分であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前記問題を解決する目
的で、カルボキシル基を有する高分子と電磁波の照射に
より塩基を発生する光塩基発生剤を含むことを特徴とす
る水系溶剤で現像可能なポジ型感光性材料が考えられ
る。しかしながら、前記のポジ型感光性耐熱材料では、
パターンを得る為の照射量は比較的大きく、又、電磁波
照射による反応により着色が起こるため膜表面での吸収
が生じる。又、露光部と未露光部との現像時の溶解性の
差は、ポリアミド酸とポリアミド酸塩との溶解度差によ
っているため不十分であった。従って、現像可能な膜
厚,解像度,感度に制限がでてくる。
【0010】本発明の目的は、上記問題を解決しうる水
系溶剤で現像可能な極性変化型感光性樹脂組成物を提供
することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成するために、下記の技術的手段が用いられている。
【0012】第1の手段は、(化1)で表わされる分子
量10000以上1000000 以下のカルボン酸重合体
【0013】
【化19】
【0014】(式中、R1 は炭素数2〜40の有機基、
nは10から20000の間の正の整数で、R2 は炭素
数1〜20の有機基,水素原子,ハロゲン原子のいずれ
かである)を重量で全樹脂量に対して20%以上と、2
級、又は/及び、3級アミンを、前記カルボン酸重合体
のカルボキシル基に対して0.0〜2.0モル当量と、電
磁波の照射により塩基を発生する光塩基発生剤を、前記
カルボン酸重合体のカルボキシル基に対して0.01〜
0.5モル当量と、塩基により塩基を発生する塩基−塩
基発生剤を、前記カルボン酸重合体のカルボキシル基に
対して0.1〜2.0モル当量含む感光性樹脂組成物によ
るものである。
【0015】第2の手段は、塩基存在下塩基を発生し、
該塩基により自己分解反応を起こしうる塩基−塩基発生
剤と、該塩基の触媒反応により水系溶媒に対する溶解性
が向上する事を特徴とする高分子を含む感光性樹脂組成
物によるものである。
【0016】第3の手段は、塩基存在下塩基を発生し、
該塩基により自己分解反応を起こしうる塩基−塩基発生
剤と、該塩基の触媒反応により極性が変化する(化3)
で表わされる分子量10000以上1000000 以下のカル
ボン酸エステル重合体
【0017】
【化20】
【0018】(式中、R6 は炭素数2〜40の有機基、
nは10から20000の間の正の整数で、R7 は炭素
数1〜20の有機基,水素原子,ハロゲン原子のいずれ
か、R8 は炭素数1〜30の有機基)を含むことを特徴
とする感光性樹脂組成物によるものである。
【0019】第4の手段は、前記(化3)で表わされる分
子量10000以上1000000 以下のカルボン酸エステル
重合体を重量で全樹脂量に対して20%以上と、電磁波
の照射により塩基を発生する光塩基発生剤を、前記カル
ボン酸エステル重合体のエステル基に対して0.01〜
0.5モル当量と、塩基により塩基を発生する塩基−塩
基発生剤を、前記カルボン酸エステル重合体のエステル
基に対して0.1〜2.0モル当量含む感光性樹脂組成物
によるものである。
【0020】第5の手段は、(化7)で表わされる分子
量10000以上1000000 以下の水酸基保護フェノール
重合体
【0021】
【化21】
【0022】(式中、R16は炭素数2〜40の有機基、
nは10から20000の間の正の整数で、R17は炭素
数1〜20の有機基,水素原子,ハロゲン原子のいずれ
か、R18は、炭素数1〜30の有機基)を重量で全樹脂
量に対して20%以上と、電磁波の照射により塩基を発
生する光塩基発生剤を、前記水酸基保護フェノール重合
体の水酸基に対して0.01〜0.5モル当量と、塩基に
より塩基を発生する塩基−塩基発生剤を、前記カルボン
酸エステル重合体のエステル基に対して0.1〜2.0モ
ル当量含む感光性樹脂組成物によるものである。
【0023】第6の手段は、カルボキシル基を含む重合
体と、2級、又は/及び、3級アミンと、(化11)
【0024】
【化22】
【0025】(式中、R22は炭素数1〜10の有機基,
水素原子,ハロゲン原子のいずれかである。pは0〜4
の整数である。又、R23は水素又は炭素数1〜10の有
機基、R24,R25は水素原子又は炭素数1〜12の有機
基)で表わされる光塩基発生剤と、塩基−塩基発生剤を
含む感光性樹脂組成物によるものである。
【0026】第7の手段は、アルコキシカルボニル基を
含む重合体と、2級、又は/及び、3級アミンと、前記
(化11)で表わされる光塩基発生剤と、塩基−塩基発
生剤を含む感光性樹脂組成物によるものである。
【0027】第8の手段は、保護された水酸基を含む重
合体と、2級、又は/及び、3級アミンと、前記(化1
1)で表わされる光塩基発生剤と、塩基−塩基発生剤を
含む感光性樹脂組成物によるものである。
【0028】第9の手段は、カルボキシル基を含む重合
体と、2級、又は/及び、3級アミンと、光塩基発生剤
と、(化12)
【0029】
【化23】
【0030】(式中、R26は炭素数1〜20の有機基,
ハロゲン原子のいずれか、R27は炭素数1〜20の有機
基,水素,ハロゲン原子のいずれかである。又、R28
29は水素又は炭素数1〜12の有機基、R30,R31
水素又は炭素数1〜20の有機基)で表わされる塩基−
塩基発生剤を含む感光性樹脂組成物によるものである。
第10の手段は、アルコキシカルボニル基を含む重合体
と、2級、又は/及び、3級アミンと、光塩基発生剤
と、前記(化12)で表わされる塩基−塩基発生剤を含
む感光性樹脂組成物によるものである。
【0031】第11の手段は、保護された水酸基を含む
重合体と、2級、又は/及び、3級アミンと、光塩基発
生剤と、前記(化12)で表わされる塩基−塩基発生剤
を含む感光性樹脂組成物によるものである。
【0032】第12の手段は、カルボキシル基を含む重
合体と、2級、又は/及び、3級アミンと、光塩基発生
剤と、塩基−塩基発生剤を含み、電磁波照射によってパ
ターン形成可能な感光性樹脂組成物によるものである。
【0033】第13の手段は、アルコキシカルボニル基
を含む重合体と、光塩基発生剤と、塩基−塩基発生剤を
含み、電磁波照射によってパターン形成可能なことを特
徴とする感光性樹脂組成物によるものである。
【0034】第14の手段は、保護された水酸基を含む
重合体と、光塩基発生剤と、塩基−塩基発生剤を含み、
電磁波照射によってパターン形成可能なことを特徴とす
る感光性樹脂組成物によるものである。
【0035】第15の手段は、前記(化1)で表わされる
分子量10000以上1000000 以下のカルボン酸重合体
を重量で全樹脂量に対して20%以上と、2級、又は/
及び、3級アミンを、前記カルボン酸重合体のカルボキ
シル基に対して0.0〜1.0モル当量と、光塩基発生剤
を、前記カルボン酸重合体のカルボキシル基に対して
0.01〜0.5モル当量と、塩基−塩基発生剤を、前記
カルボン酸重合体のカルボキシル基に対して0.1〜2.
0モル当量含む感光性樹脂組成物を、基板上に塗布し乾
燥する工程,遮光性マスクを介して電磁波照射する工
程,現像する工程を含むパターン形成方法によるもので
ある。
【0036】第16の手段は、前記(化3)で表わされ
る分子量10000以上1000000 以下のカルボン酸エス
テル重合体を重量で全樹脂量に対して20%以上と、電
磁波の照射により塩基を発生する光塩基発生剤を、前記
カルボン酸エステル重合体のエステル基に対して0.0
1〜0.5モル当量と、塩基により塩基を発生する塩基
−塩基発生剤を、前記カルボン酸エステル重合体のエス
テル基に対して0.1 〜2.0 モル当量含む感光性樹脂
組成物を、基板上に塗布し乾燥する工程,遮光性マスク
を介して電磁波照射する工程,現像する工程を含むパタ
ーン形成方法によるものである。
【0037】第17の手段は、前記(化7)で表わされ
る分子量10000以上1000000 以下の水酸基保護フェ
ノール重合体を重量で全樹脂量に対して20%以上と、
電磁波の照射により塩基を発生する光塩基発生剤を、前
記水酸基保護フェノール重合体の水酸基に対して0.0
1〜0.5モル当量と、塩基により塩基を発生する塩基
−塩基発生剤を、前記カルボン酸エステル重合体のエス
テル基に対して0.1 〜2.0 モル当量含む感光性樹脂
組成物を、基板上に塗布し乾燥する工程,遮光性マスク
を介して電磁波照射する工程,現像する工程を含むパタ
ーン形成方法によるものである。
【0038】本発明において、塩基を発生させる手段と
しては、電磁波の照射,電子線の照射,アミン液の吹き
かけなどが挙げられる。
【0039】本発明において、前記(化1)の構造中の
カルボキシル基を有する分子の溶解度が、塩基の存在に
よって大きく変化することを利用し達成されたものであ
る。従って、構造中にカルボキシル基を有するものであ
れば適用可能である。但し、該カルボキシル基は現像以
前の工程で脱炭酸反応を起こさないものに限られる。カ
ルボキシル基を有する分子の分子量としては、現像液へ
の溶解性,レリーフパタンの機械特性を考慮した場合1
0000以上であることが望ましい、分子量の上限につ
いては特に制限はないが、溶剤への溶解性,感光剤ワニ
スの取り扱いやすさ、現像液への溶解性を考えた場合は
1000000 以下であることが望ましい。
【0040】連鎖重合によってカルボキシル基を有する
高分子構造を与える繰り返し単位としては、高分子デー
タハンドブック基礎編(高分子学会編,培風館,198
6)表9.1記載のポリアクリル酸及びポリアクリル酸
アルキル誘導体,表14.1記載のマレイン酸及びその
誘導体,マレイン酸フルオロアルキル及び酢酸ビニルな
どが挙げられる。具体例としては、アクリル酸,クロト
ン酸,イソクロトン酸,アンジェリカ酸,チグリン酸、
3−プロピルアクリル酸、3−イソプロピルアクリル
酸、α−アセトキシアクリル酸、α−トリフルオロメチ
ルアクリル酸,メタクリル酸,マレイン酸,メチルマレ
イン酸,フルオロマレイン酸,マレイン酸フルオロアル
キル,酢酸ビニルなどが挙げられる。ここに挙げたモノ
マ−の重合体及びここに挙げたモノマーを共重合成分と
する高分子であれば、そのまま本発明を適用することが
できる。又、重合時のモノマーにカルボキシル基を含ま
ない高分子であっても、化学修飾によってカルボキシル
基を導入することによって、本発明が適用可能になる。
【0041】前記(化1)の構造が、(化2)
【0042】
【化24】
【0043】である場合に、本発明の効果がより高く発
揮される。
【0044】例えば、縮重合型の高分子であるポリアミ
ド酸を本発明に適用した場合は、レリーフ像を形成した
後に、加熱又は化学的にイミド化しポリイミドに変換す
ることによって、耐熱性,耐薬品性に優れたレリーフ像
を得ることができるため、LSIの保護膜,配線基板の
絶縁膜などとして優れた性能を発揮する。本発明で用い
るポリアミド酸はジアミンあるいはジイソシアネート
と、テトラカルボン酸及びその誘導体の反応によって得
られる。テトラカルボン酸誘導体としては、酸無水物,
酸塩化物などがある。酸無水物を用いると、反応性や副
生成物などの点で好ましい。本発明で用いられるジアミ
ンと酸無水物誘導体としては、特開昭61−181829号公報
記載の物などが例として挙げられる。
【0045】本発明において、前記(化1)の構造中の
カルボキシル基を有する分子の水に対する溶解性が、塩
基の存在によって大きく向上することを利用し達成され
たものである。従って、本発明で用いるアミンとして
は、高分子中のカルボキシル基と反応して塩を形成して
も、その高分子が水溶性を示さないことが必要である。
具体的化合物としては、ほとんどの3級アルキルアミ
ン、又はジイソプロピルアミンやジフェニルアミンなど
の嵩高い2級アミンが挙げられる。又、添加量は、高分
子中のカルボキシル基に対して、0.6〜1.0モル当量
とした場合に良好なレリーフパターンが得られることが
分かった。
【0046】電磁波の照射、又は、塩基により発生した
塩基は、高分子中のカルボキシル基と反応し、高分子の
溶解性を変化させる。すなわち塩基とカルボキシル基が
反応し塩を形成した部分は水に対する溶解性が向上し、
有機溶剤に対する溶解性が低下する。これにより、極性
の高い水溶剤を現像液として用いた場合はポジ像が得ら
れ、有機溶剤を現像液として用いた場合はネガ像を得る
ことが可能になる。カルボキシル基と発生した塩基の結
合は弱いためイミド化過程で容易に脱離し、強靭で平坦
性に優れたレリーフパターンを与えることが可能とな
る。前記レリーフパタンは塩形成に基づくため、樹脂組
成物中のカルボキシル基と塩基発生剤の量が重要とな
る。これらの配合量について検討した結果、カルボキシ
ル基を含む高分子が全樹脂成分に対して20重量%以上
とした場合に良好なレリーフパターンが得られることが
分かった。
【0047】本発明において、前記(化3)の溶解度
は、該構造中のアルコキシカルボニル基が塩基存在下分
解しカルボキシル基になることにより、大きく変化す
る。従って、構造中にカルボキシル基を有するものの塩
基分解性エステル体であれば適用可能である。カルボキ
シル基を有する高分子の分子量としては、現像液への溶
解性,レリーフパタンの機械特性を考慮した場合100
00以上であることが望ましい、分子量の上限について
は特に制限はないが、溶剤への溶解性,感光剤ワニスの
取り扱いやすさ、現像液への溶解性を考えた場合は1000
000 以下であることが望ましい。
【0048】連鎖重合によってカルボキシル基を有する
高分子構造を与える繰り返し単位としては、高分子デー
タハンドブック基礎編(高分子学会編,培風館,198
6)表9.1記載のポリアクリル酸及びポリアクリル酸
アルキル誘導体,表14.1記載のマレイン酸及びその
誘導体,マレイン酸フルオロアルキル及び酢酸ビニルな
どが挙げられる。具体例としては、アクリル酸,クロト
ン酸,イソクロトン酸,アンジェリカ酸,チグリン酸、
3−プロピルアクリル酸、3−イソプロピルアクリル
酸、α−アセトキシアクリル酸、α−トリフルオロメチ
ルアクリル酸,メタクリル酸,マレイン酸,メチルマレ
イン酸,フルオロマレイン酸,マレイン酸フルオロアル
キル,酢酸ビニルなどが挙げられる。ここに挙げたモノ
マーの塩基分解性エステル体の重合体及び該モノマーを
共重合成分とする高分子であれば、そのまま本発明を適
用することができる。又、重合時のモノマーにカルボキ
シル基を含まない高分子であっても、化学修飾によって
アルコキシカルボキシル基を導入することによって、本
発明が適用可能になる。
【0049】前記(化3)の構造が、(化4)
【0050】
【化25】
【0051】である場合に、本発明の効果がより高く発
揮される。例えば、縮重合型の高分子であるポリアミド
酸エステルを本発明に適用した場合は、レリーフ像を形
成した後に、加熱又は化学的にイミド化しポリイミドに
変換することによって、耐熱性,耐薬品性に優れたレリ
ーフ像を得ることができるため、LSIの保護膜,配線
基板の絶縁膜などとして優れた性能を発揮する。
【0052】本発明において、(化5)
【0053】
【化26】
【0054】で表わされるカルボン酸エステル重合体の
アルコキシカルボニル基の分解の反応機構は、カルボキ
シル基のβ位の炭素上の水素が塩基により引き抜かれて
カルボアニオンが発生するというものである。従って、
構造式中、R14で表わされる基は該カルボアニオンを安
定化する電子吸引基又は芳香族基が望ましい。R12〜R
15で表わされる基はレリーフパタン形成時の膜べりの点
から、炭素数12以下の有機基であることが望ましい。
更に望ましくは炭素数1〜3の有機基がよい。又、本発
明で用いる保護基は前記の構造に拘らず、塩基存在下分
解し、カルボキシル基,水酸基を生成するものであれば
用いことができる。カルボン酸の具体的な保護基として
は、2−シアノ−1−メチルエチル基、2,2−ジシア
ノ−1−メチルエチル基、9−フルオレニルメチル基、
2−メチルスルフォニルエチル基、2−アセチル−1−
メチルエチル基、2−ベンゾイル−1−メチルエチル
基、2−シアノ−2−エトキシカルボニル−2−メチル
エチル基などが挙げられる。本発明で用いるポリアミド
酸エステルはジアミンあるいはジイソシアネートと、テ
トラカルボン酸ジエステルの反応によって、又は、ポリ
アミド酸とクロロギ酸エステル又はp−ニトロフェノキ
シギ酸エステルの反応によって得られる。
【0055】本発明において、前記(化7)の溶解度
は、該構造中のアルコキシカルボニロキシ基が塩基存在
下分解し水酸基になることにより、大きく変化する。従
って、構造中に水酸基を有するものの塩基分解性アルコ
キシカルボニロキシ体であれば適用可能である。水酸基
を有する分子の分子量としては、現像液への溶解性,レ
リーフパタンの機械特性を考慮した場合10000以上
であることが望ましい、分子量の上限については特に制
限はないが、溶剤への溶解性,感光剤ワニスの取り扱い
やすさ、現像液への溶解性を考えた場合は1000000 以下
であることが望ましい。
【0056】水酸基を有する高分子としては、多糖類,
フェノール樹脂などが挙げられる。具体例としては、セ
ルロース,アミロース,キチン,ノボラック,レゾール
などが挙げられる。連鎖重合によって水酸基を有する高
分子構造を与える繰り返し単位としては、高分子データ
ハンドブック基礎編(高分子学会編,培風館,1986)表
5.1 記載のスチレンおよびその誘導体の中で水酸基,
ヒドロキシアルキル基を有するものなどが挙げられる。
具体例としては、o−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロ
キシスチレン、p−ヒドロキシスチレン、2,4−ジヒ
ドロキシスチレン、2,5−ジヒドロキシスチレン、p
−ビニルベンジルアルコール,ビニルアルコールなどが
挙げられる。ここに挙げたモノマーの塩基分解性アルコ
キシカルボニロキシ体の重合体及び該モノマーを共重合
成分とする高分子であれば、そのまま本発明を適用する
ことができる。又、重合時のモノマーにアルコキシカル
ボニロキシ基を含まない高分子であっても、化学修飾に
よって塩基分解性アルコキシカルボニロキシ基を導入す
ることによって、本発明が適用可能になる。
【0057】前記(化7)の構造が、(化8)
【0058】
【化27】
【0059】である場合に、本発明の効果がより高く発
揮される。例えば、縮重合型の高分子であるポリベンズ
オキザゾール前駆体のアルコキシカルボニロキシ保護体
を本発明に適用した場合は、レリーフ像を形成した後
に、加熱又は化学的にオキサゾール化しポリベンズオキ
ザゾールに変換することによって、耐熱性,耐薬品性に
優れたレリーフ像を得ることができるため、LSIの保
護膜,配線基板の絶縁膜などとして優れた性能を発揮す
る。
【0060】本発明において、(化9)
【0061】
【化28】
【0062】で表わされる水酸基保護フェノール重合体
のアルコキシカルボニロキシ化された水酸基の分解の反
応機構は、カルボニロキシル基のβ位の炭素上の水素が
塩基により引き抜かれてカルボアニオンが発生するとい
うものである。従って、構造式中、R14で表わされる基
は該カルボアニオンを安定化する電子吸引基又は芳香族
基が望ましい。R12〜R15で表わされる基はレリーフパ
タン形成時の膜べりの点から、炭素数12以下の有機基
であることが望ましい。更に望ましくは炭素数1〜3の
有機基がよい。又、本発明で用いる保護基は前記の構造
に拘らず、塩基存在下分解し、カルボキシル基,水酸基
を生成するものであれば用いことができる。水酸基の具
体的な保護基としては、2−シアノ−1−メチルエトキ
シカルボニロキシル基、2,2−ジシアノ−1−メチル
エトキシカルボニロキシル基、9−フルオレニルメトキ
シカルボニロキシル基、2−メチルスルフォニルエトキ
シカルボニロキシル基、2−アセチル−1−メチルエト
キシカルボニロキシル基、2−ベンゾイル−1−メチル
エトキシカルボニロキシル基、2−シアノ−2−エトキ
シカルボニル−2−メチルエトキシカルボニロキシル基
などが挙げられる。本発明で用いるポリベンズオキザゾ
ール前駆体のアルコキシカルボニロキシ保護体はジカル
ボン酸又はジカルボン酸クロリドとジアミノジアルコキ
シカルボニロキシ化合物の反応によって、又は、ポリベ
ンズオキザゾール前駆体とクロロギ酸エステル又はp−
ニトロフェノキシギ酸エステルの反応によって得られ
る。
【0063】電磁波の照射、又は、塩基により発生した
塩基は、高分子中の保護基の分解反応の触媒として作用
し、高分子の溶解性を変化させる。すなわち極性の高い
水酸基とカルボキシル基が生成するため水系溶媒に対す
る溶解性が向上し、有機溶剤に対する溶解性が低下す
る。これにより、極性の高い水溶剤を現像液として用い
た場合はポジ像が得られ、有機溶剤を現像液として用い
た場合はネガ像を得ることが可能になる。カルボキシル
基と発生した塩基の結合は弱いためイミド化過程で容易
に脱離し、強靭で平坦性に優れたレリーフパターンを与
えることが可能となる。前記レリーフパターンは極性の
高いカルボキシル基,水酸基の生成に基づくため、樹脂
組成物中のカルボキシル基,水酸基と塩基発生剤の量が
重要となる。これらの配合量について検討した結果、カ
ルボキシル基,水酸基を含む高分子が全樹脂成分に対し
て20重量%以上とした場合に良好なレリーフパターン
が得られることが分かった。
【0064】本発明で用いる光塩基発生剤としては、ト
シルアミンやカルバメートなどの化合物が挙げられる。
具体的化合物としては、シクロヘキシルパラトルエンス
ルホニルアミン、N−[1−(3,5−ジメトキシフェ
ニル)−1−メチルエトキシカルボニル]シクロヘキシ
ルアミン、N−[(2,6−ジニトロフェニル)メトキ
シカルボニル]シクロヘキシルアミン、N−[1−
(2,6−ジニトロフェニル)エトキシカルボニル]シ
クロヘキシルアミン、N−[ビス(2,6−ジニトロフ
ェニル)メトキシカルボニル]シクロヘキシルアミン、
N−[ビス(2−ニトロフェニル)メトキシカルボニ
ル]オクタデシルアミン、N−[(2−ニトロフェニ
ル)メトキシカルボニル]オクタデシルアミン、N−
[1−(2ーニトロフェニル)エトキシカルボニル]オ
クタデシルアミン、N−[(2−ニトロフェニル)メト
キシカルボニル]ピペリジン、N,N′−ビス[(2−
ニトロフェニル)メトキシカルボニル]−1,6−ジア
ミノヘキサン、N−[1−(4,5ージメチル−2−ニ
トロフェニル)エトキシカルボニル]オクタデシルアミ
ン,N−[1−(4−メチル−2−ニトロフェニル)エ
トキシカルボニル]オクタデシルアミン、N−[1−
(6−メチル−2−ニトロフェニル)エトキシカルボニ
ル]オクタデシルアミンなどが挙げられる。これらの合
成法と構造については、J.Am.Chem.Soc.1991,
113,4303−4313,Fahey,J.T.and Frech
et,J. M. J.(1991)Proc.SPIE,1466,6
7,Frechet,J.M.J.,Stanciulescu,M.,Lizawa,
T.,and Willson,C.G.,(1989)Proc.ACS Div.Po
lym.Mater.Sci.Eng.,60,170.Graziano,K.
A.,Thompson,S.D.,and Winkle,M.R.(1990)
Proc.SPIE,1466,75.などに記載されており、
この分野の研究者であれば必要とする光塩基発生剤を容
易に合成可能である。これらの化合物はいずれも光照射
により分解し塩基を発生する。これらのうち、前記(化
11)で表わされる光塩基発生剤は、本発明中で用いた
場合、発生効率が高くすぐれた特性を得る。更に望まし
くは炭素数5〜10の有機基がよい。又、本発明で用い
る光塩基発生剤は前記の構造に拘らず、電磁波の照射に
よって水溶性の脂肪族アミンを発生するものであれば用
いることができる。光塩基発生剤の添加量は、現像液へ
の溶解性,レリーフパターンの膜べりを考慮した場合、
前記カルボン酸重合体のカルボキシル基、又は、水酸基
保護フェノール重合体のアルコキシカルボニロキシル基
に対して0.01〜0.5モル当量が望ましい。更に望ま
しくは0.05〜0.2モル当量がよい。
【0065】本発明において、前記(化11)で表わさ
れる塩基−塩基発生剤は、可視,紫外領域に吸収を有す
る。従って、波長が250〜600nmの電磁波が望ま
しい。樹脂化合物の吸収、及び、前記(化11)の吸光
係数を考慮すると、電磁波の波長は300〜450nm
が更に望ましい。
【0066】本発明は、前記方法によって合成されたカ
ルボン酸重合体,カルボン酸エステル重合体、又は、水
酸基保護フェノール重合体と光塩基発生剤を混合するこ
とによって容易に達成される。本発明において三重項増
感剤との併用、各種アミン化合物からなる密着向上剤,
界面活性剤などとの併用が可能であることは言うまでも
ない。
【0067】本発明において、前記(化12)で表わさ
れる塩基−塩基発生剤の塩基発生機構は、カーバモイル
基のβ位の炭素上の水素が塩基により引き抜かれてカル
ボアニオンが発生するというものである。従って、構造
式中、R26で表わされる基は該カルボアニオンを安定化
する電子吸引基又は芳香族基が望ましい。R27〜R29
表わされる基はレリーフパタン形成時の膜べりの点か
ら、炭素数12以下の有機基であることが望ましい。更
に望ましくは炭素数1〜3の有機基がよい。又、本発明
で用いる塩基−塩基発生剤は前記の構造に拘らず、塩基
存在下水溶性の脂肪族アミンを発生するものであれば用
いことができる。構造式中R30及びR31は、塩形成によ
って水溶性を得るためには、一般に炭素数12以下のア
ミンが望ましい。更に望ましくは炭素数1〜3の有機基
がよい。具体的化合物としては、2−シアノ−1−メチ
ルエチル−N−イソプロピルカーバメイト、2,2−ジ
シアノ−1−メチルエチル−N−イソプロピルカーバメ
イト、9−フルオレニルメチル−N−イソプロピルカー
バメイト、2−メチルスルフォニルエチル−N−イソプ
ロピルカーバメイト、2−アセチル−1−メチルエチル
−N−イソプロピルカーバメイト、2−ベンゾイル−1
−メチルエチル−N−イソプロピルカーバメイト、2−
シアノ−2−エトキシカルボニル−2−メチルエチル−
N−イソプロピルカーバメイトなどが挙げられる。これ
らは、触媒量のメチルリチウム存在下、対応するアルコ
ールとイソシアネートとの反応(J.Org.Chem.199
0,55,5919−5922,Cameron,J.F.and Freche
t,J.M.J.(1990))、又は、対応するアルコー
ルと塩化カーバミルとの反応により合成可能である。塩
基−塩基発生剤の添加量は、現像液への溶解性,レリー
フパターンの膜べりを考慮した場合、前記カルボン酸重
合体のカルボキシル基に対して0.1〜2.0モル当量が
望ましい。更に望ましくは0.5〜1.0モル当量がよ
い。
【0068】本発明で用いられる塩基−塩基発生剤の中
で、該分解反応により発生した塩基により、自己分解反
応を起こしうる塩基−塩基発生剤は、該触媒となる塩基
を新たに生ずるため、反応の進行と共に触媒濃度は増加
し反応は促進される(自己促進効果)。又、触媒の立場
から見ると、塩基性物質(触媒)は、電磁波照射による
光塩基発生剤の分解反応により発生し、塩基−塩基発生
剤の分解反応により自己増幅的に増加する。そのため反
応が途中で停止することはなく、これまでに知られてい
る化学増幅反応とは本質的に異なり、「自己増幅反応」
と定義できる。従って、触媒反応にしか適用できなかっ
た化学増幅反応とは異なり、本発明の酸塩基反応のよう
な非触媒反応にも適用できる。又、感光材料のような固
体中での反応において、化学増幅反応では、反応途中で
の触媒の失活、及び、触媒の拡散距離に限界があるた
め、反応が進行、又は、完結しない例が多かった。しか
し、自己増幅反応では、反応の進行と共に触媒濃度が増
加するために失活する事は少なく、又、電磁波により発
生した1つの触媒が、広い範囲に拡散する必要が無いの
で反応は速やかに、しかも、定量的に進行する。更に、
自己増幅反応を触媒反応と組み合わせると、触媒反応を
起こす物質が触媒的に発生するため2重化学増幅反応と
なり、より少ない照射量で目的の反応が達成される。
【0069】電磁波の照射によって発生した塩基により
更に多量の塩基が発生するため、露光部は自己増幅的に
塩基性に変化する。従って、少量の光塩基発生剤で少量
の照射により、多量の塩基を系中に発生させることがで
きる。カルボキシル基を含む高分子中では、発生した多
量の塩基と反応しカルボン酸塩となる。カルボン酸塩を
含む高分子は電解質としてふるまうため、水に対する溶
解性が上昇し、未露光部との間での水現像が可能とな
る。一方、カルボン酸エステル重合体,水酸基保護フェ
ノール重合体では、電磁波の照射、又は、塩基によって
発生した少量の塩基により、カンボキシル基,水酸基の
保護基を触媒的に分解し、極性の高いカルボニル基,水
酸基が生成するため、露光部のみ水系溶媒に対する溶解
性が向上する。
【0070】
【発明の実施の形態】
(実施例1)1−ヒドロキシ−1−メチル−2−ブタノ
ン20.4g(200mmol)のテトラヒドロフラン(T
HF)溶液(100ml)に、室温,窒素気流,攪拌
下、1.4規定メチルリチウムのエーテル溶液13.6m
l(19.0mmol)を滴下する。室温で5時間攪拌後、
2−プロピルイソシアネート17.1g(203mmol)の
THF溶液(30ml)をゆっくりと滴下する。10時
間加熱還流後、室温になるまで放置する。溶媒を留去
後、クロロホルムを加え、水及び塩水で洗浄後、硫酸マ
グネシウムで乾燥し、溶媒を留去する。ヘキサン溶液か
らの再結晶により、2−アセチル−1−メチルエチル−
N−イソプロピルカーバメイト15.0g(40%)を
得た。
【0071】オキシジフタル酸二無水物(ODPA)と
当量のジアミノジフェニルエーテル(DDE)をN−メ
チル−2−ピロリドン(NMP)中で反応させ、固形分
含量12重量%のポリアミド酸溶液を得た。このポリア
ミド酸溶液に、ODPAに対して2.0当量のトリエチ
ルアミンと、0.05当量のN−[1−(4,5−ジメ
チル−2−ニトロフェニル)エトキシカルボニル]イソ
プロピルアミンと、2.0当量の1,1−ジメチル−2
−フェニルエチル−N−イソプロピルカーバメイトを加
え感光性樹脂組成物を得た。この感光性樹脂組成物をス
ピンコート法によってガラス基板上に塗布し、80℃で
乾燥し、膜厚5〜20μの膜を得た。高圧水銀灯からの
光を365nmバンドパスフィルターを用い遮光性マス
クを介して100mJ/cm2 照射した。100℃で3分
間加熱した後、水中で現像したところ、未露後部をほと
んど侵触することなくレリーフパターンを得ることがで
きた。更に300℃で1時間熱処理することにより、熱
分解温度が450度以上で15kg/mm2 以上の引張り強
度を有するレリーフパターンを得ることができた。 (実施例2)実施例1の方法で、1−ヒドロキシ−1−
メチル−2−ブタノンの変わりに1,1−ジメチル−2
−シアノエタノールを用いることにより、1−ジメチル
−2−シアノエチル−N−イソプロピルカーバメイトを
合成した(37%)。
【0072】実施例1のポリアミド酸溶液に、ODPA
に対して2.0 当量のトリエチルアミンと、0.05 当
量のN−[1−(4,5−ジメチル−2−ニトロフェニ
ル)エトキシカルボニル]イソプロピルアミンと、2.
0 当量の1,1−ジメチル−2−シアノエチル−N−
イソプロピルカーバメイトを加え感光性樹脂組成物を得
た。この感光性樹脂組成物をスピンコート法によってガ
ラス基板上に塗布し、80℃で乾燥し、膜厚5〜20μ
の膜を得た。高圧水銀灯からの光を365nmバンドパ
スフィルターを用い遮光性マスクを介して100mJ/
cm2 照射した。100℃で3分間加熱した後、水中で現
像したところ、未露後部をほとんど侵触することなくレ
リーフパターンを得ることができた。更に300℃で1
時間熱処理することにより、熱分解温度が450度以上
で15kg/mm2 以上の引張り強度を有するレリーフパタ
ーンを得ることができた。
【0073】(実施例3)実施例1の方法で、1−ヒド
ロキシ−1−メチル−2−ブタノンの変わりに2−メチ
ルスルフォニルエタノールを用いることにより、2−メ
チルスルフォニルエチル−N−イソプロピルカーバメイ
トを合成した(29%)。
【0074】実施例1のポリアミド酸溶液に、ODPA
に対して2.0 当量のトリエチルアミンと、0.05 当
量のN−[1−(4,5−ジメチル−2−ニトロフェニ
ル)エトキシカルボニル]イソプロピルアミンと、2.
0 当量の2−メチルスルフォニルエチル−N−イソプ
ロピルカーバメイトを加え感光性樹脂組成物を得た。こ
の感光性樹脂組成物をスピンコート法によってガラス基
板上に塗布し、80℃で乾燥し、膜厚5〜20μの膜を
得た。高圧水銀灯からの光を365nmバンドパスフィ
ルターを用い遮光性マスクを介して100mJ/cm2
射した。100℃で3分間加熱した後、水中で現像した
ところ、未露後部をほとんど侵触することなくレリーフ
パターンを得ることができた。更に300℃で1時間熱
処理することにより、熱分解温度が450度以上で15
kg/mm2 以上の引張り強度を有するレリーフパターンを
得ることができた。
【0075】(実施例4)実施例1の方法で、1−ヒド
ロキシ−1−メチル−2−ブタノンの変わりに9−フル
オレニルメタノールを用いることにより、9−フルオレ
ニルメチル−N−イソプロピルカーバメイトを合成した
(56%)。
【0076】実施例1のポリアミド酸溶液に、ODPA
に対して2.0 当量のトリエチルアミンと、0.05 当
量のN−[1−(4,5−ジメチル−2−ニトロフェニ
ル)エトキシカルボニル]イソプロピルアミンと、2.
0 当量の9−フルオレニルメチル−N−イソプロピル
カーバメイトを加え感光性樹脂組成物を得た。この感光
性樹脂組成物をスピンコート法によってガラス基板上に
塗布し、80℃で乾燥し、膜厚5〜20μの膜を得た。
高圧水銀灯からの光を365nmバンドパスフィルター
を用い遮光性マスクを介して100mJ/cm2 照射し
た。100℃で3分間加熱した後、水中で現像したとこ
ろ、未露後部をほとんど侵触することなくレリーフパタ
ーンを得ることができた。更に300℃で1時間熱処理
することにより、熱分解温度が450度以上で15kg/
mm2 以上の引張り強度を有するレリーフパターンを得る
ことができた。
【0077】(実施例5)3,3′,4,4′−ビフェ
ニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)と当量のジ
アミノジフェニルエーテル(DDE)をN−メチル−2
−ピロリドン中で反応させ、固形分含量12重量%のポ
リアミド酸溶液を得た。このポリアミド酸溶液に、OD
PAに対して2.0当量のトリエチルアミンと、0.05
当量のN−[1−(4,5−ジメチル−2−ニトロフェ
ニル)エトキシカルボニル]イソプロピルアミンと2.
0 当量の9−フルオレニルメチル−N−イソプロピル
カーバメイトを加え感光性樹脂組成物を得た。この感光
性樹脂組成物をスピンコート法によってガラス基板上に
塗布し、80℃で乾燥し、膜厚5〜20μの膜を得た。
高圧水銀灯からの光を365nmバンドパスフィルター
を用い遮光性マスクを介して100mJ/cm2 照射し
た。100℃で3分間加熱した後、水中で現像したとこ
ろ、未露後部をほとんど侵触することなくレリーフパタ
ーンを得ることができた。更に300℃で1時間熱処理
することにより、熱分解温度が450度以上で15kg/
mm2 以上の引張り強度を有するレリーフパターンを得る
ことができた。
【0078】(実施例6)1,2,4,5−シクロペン
タンテトラカルボン酸二無水物(CPDA)と当量のジ
アミノジフェニルエーテル(DDE)をN−メチル−2
−ピロリドン中で反応させ、固形分含量12重量%のポ
リアミド酸溶液を得た。このポリアミド酸溶液に、CP
DAに対して2.0当量のトリエチルアミンと、0.05
当量のN−[1−(4,5−ジメチル−2−ニトロフェ
ニル)エトキシカルボニル]イソプロピルアミンと2.
0 当量の9−フルオレニルメチル−N−イソプロピル
カーバメイトを加え感光性樹脂組成物を得た。この感光
性樹脂組成物をスピンコート法によってガラス基板上に
塗布し、80℃で乾燥し、膜厚5〜20μの膜を得た。
高圧水銀灯からの光を365nmバンドパスフィルター
を用い遮光性マスクを介して100mJ/cm2 照射し
た。100Cで3分間加熱した後、水中で現像したとこ
ろ、未露後部をほとんど侵触することなくレリーフパタ
ーンを得ることができた。更に300℃で1時間熱処理
することにより、熱分解温度が450度以上で15kg/
mm2 以上の引張り強度を有するレリーフパターンを得る
ことができた。
【0079】(実施例7)オキシジフタル酸二無水物
(ODPA)と当量のフェニレンジアミン(PDA)をN
−メチル−2−ピロリドン中で反応させ、固形分含量1
2重量%のポリアミド酸溶液を得た。このポリアミド酸
溶液に、ODPAに対して2.0 当量のトリエチルアミ
ンと、0.05 当量のN−[1−(4,5−ジメチル−
2−ニトロフェニル)エトキシカルボニル]イソプロピ
ルアミンと2.0 当量の9−フルオレニルメチル−N−
イソプロピルカーバメイトを加え感光性樹脂組成物を得
た。この感光性樹脂組成物をスピンコート法によってガ
ラス基板上に塗布し、80℃で乾燥し、膜厚5〜20μ
の膜を得た。高圧水銀灯からの光を365nmバンドパ
スフィルターを用い遮光性マスクを介して100mJ/
cm2 照射した。100℃で3分間加熱した後、水中で現
像したところ、未露後部をほとんど侵触することなくレ
リーフパターンを得ることができた。更に300℃で1
時間熱処理することにより、熱分解温度が450度以上
で15kg/mm2 以上の引張り強度を有するレリーフパタ
ーンを得ることができた。
【0080】(実施例8)オキシジフタル酸二無水物
(ODPA)と当量のp−キシレンジアミン(XYDA)をN
−メチル−2−ピロリドン中で反応させ、固形分含量1
2重量%のポリアミド酸溶液を得た。このポリアミド酸
溶液に、ODPAに対して2.0 当量のトリエチルアミ
ンと、0.05 当量のN−[1−(4,5−ジメチル−
2−ニトロフェニル)エトキシカルボニル]イソプロピ
ルアミンと2.0 当量の9−フルオレニルメチル−N−
イソプロピルカーバメイトを加え感光性樹脂組成物を得
た。この感光性樹脂組成物をスピンコート法によってガ
ラス基板上に塗布し、80℃で乾燥し、膜厚5〜20μ
の膜を得た。高圧水銀灯からの光を365nmバンドパ
スフィルターを用い遮光性マスクを介して100mJ/
cm2 照射した。100℃で3分間加熱した後、水中で現
像したところ、未露後部をほとんど侵触することなくレ
リーフパターンを得ることができた。更に300℃で1
時間熱処理することにより、熱分解温度が450度以上
で15kg/mm2 以上の引張り強度を有するレリーフパタ
ーンを得ることができた。
【0081】(実施例9)実施例1のポリアミド酸溶液
に、ODPAに対して2.0 当量のジイソプロピルアミ
ンと、0.05 当量のN−[1−(4,5−ジメチル−
2−ニトロフェニル)エトキシカルボニル]イソプロピ
ルアミンと2.0 当量の9−フルオレニルメチル−N−
イソプロピルカーバメイトを加え感光性樹脂組成物を得
た。この感光性樹脂組成物をスピンコート法によってガ
ラス基板上に塗布し、80℃で乾燥し、膜厚5〜20μ
の膜を得た。高圧水銀灯からの光を365nmバンドパ
スフィルターを用い遮光性マスクを介して100mJ/
cm2 照射した。100℃で3分間加熱した後、水中で現
像したところ、未露後部をほとんど侵触することなくレ
リーフパターンを得ることができた。更に300℃で1
時間熱処理することにより、熱分解温度が450度以上
で15kg/mm2 以上の引張り強度を有するレリーフパタ
ーンを得ることができた。
【0082】(実施例10)現像液をNMPに替えて実
施例1と同様の実験を行った結果、露後部をほとんど侵
触することなくレリーフパターンを得ることができた。
更に300℃で1時間熱処理することにより、熱分解温
度が450度以上で15kg/mm2 以上の引張り強度を有
するレリーフパターンを得ることができた。
【0083】(実施例11)ピロメリット酸二無水物
4.36g(20mmol),トリエチルアミン6ml(4
3mmol)、4−(N,N−ジメチルアミノ)ピリジン
0.49g(4mmol)のテトラヒドロフラン(THF)
溶液10mlに、室温で1,1−ジメチル−2−シアノ
エタノール5.2ml(50mmol)を滴下し、3時間攪
拌後、THF100ml加え、濾過により結晶を得る。
THF100mlを加え、1N−HCl(30ml×3)
とbrine30ml×4で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾
燥し、溶媒を留去する。ヘキサン溶液からの再結晶によ
り、対応するp−ピロメリット酸ジアルキルエステル
(pPMDE)を2.55g(31%)を得た。
【0084】得られたpPMDE8.33g(20mmo
l)とジアミノジフェニルエーテル(DDE)4.00g
(20mmol)をN,N−ジシクロヘキシルカルボジイ
ミド(DCC)8.25g(40mmol)存在下、N,N
−ジメチルアセトアミド中で4時間撹拌した。濾過後、
濾液をエタノール3lに滴下することによりポリアミド
酸エステル固体を得た。固形分含量12重量%のポリア
ミド酸エステルのN−メチル−2−ピロリドン(NM
P)溶液を調製し、DDEに対して0.1 当量のN−
[1−(2−ニトロフェニル)エトキシカルボニル]オ
クタデシルアミンと、0.5 当量の1,1−ジメチル−
2−シアノエチル−N−オクタデシルカーバメイトを加
え感光性樹脂組成物を得た。この感光性樹脂組成物をス
ピンコート法によってガラス基板上に塗布し、80℃で
乾燥し、膜厚5〜20μの膜を得た。高圧水銀灯からの
光を365nmバンドパスフィルターを用い遮光性マス
クを介して100mJ/cm2 照射した。100℃で3分
間加熱した後、NMD3中で30秒現像したところ、未
露後部をほとんど侵触することなくレリーフパターンを
得ることができた。更に300℃で1時間熱処理するこ
とにより、熱分解温度が450度以上で15kg/mm2
上の引張り強度を有するレリーフパターンを得ることが
できた。
【0085】(実施例12)実施例11の方法で、1,
1−ジメチル−2−シアノエタノールの変わりに9−フ
ルオレニルメタノールを用いることにより、対応するポ
リアミド酸エステル固体を得た。固形分含量12重量%
のポリアミド酸エステルのN−メチル−2−ピロリドン
(NMP)溶液を調製し、DDEに対して0.1 当量の
N−[1−(2−ニトロフェニル)エトキシカルボニ
ル]オクタデシルアミンと、0.5 当量の1,1−ジメ
チル−2−シアノエチル−N−オクタデシルカーバメイ
トを加え感光性樹脂組成物を得た。この感光性樹脂組成
物をスピンコート法によってガラス基板上に塗布し、8
0℃で乾燥し、膜厚5〜20μの膜を得た。高圧水銀灯
からの光を365nmバンドパスフィルターを用い遮光
性マスクを介して100mJ/cm2 照射した。100℃
で3分間加熱した後、NMD3中で30秒現像したとこ
ろ、未露後部をほとんど侵触することなくレリーフパタ
ーンを得ることができた。更に300℃で1時間熱処理
することにより、熱分解温度が450度以上で15kg/
mm2 以上の引張り強度を有するレリーフパターンを得る
ことができた。
【0086】(実施例13)ポリヒドロキシスチレン
(PHS)(Mw=30,000)12g(100mmol)と
トリエチルアミン14ml(110mmol)のTHF溶液
10mlに、室温で、クロロギ酸9−フルオレニルメチ
ル25.9g(100mmol)のTHF溶液 (100m
l)を滴下し、10分間攪拌後、THF500ml加
え、濾過によりトリエチルアミン塩酸塩を除去し濾液を
メタノール5lに滴下することによりポリ−(9−フル
オレニルメトキシカルボニロキシスチレン)(FmocPST)
固体21.5g(63%)を得た。固形分含量20重量%の
FmocPST のジグリム溶液を調製し、DDEに対して0.
1 当量のビス(1−(2−ニトロフェニル)エトキシ
カルボニル)ヘキサンジアミンと、0.5 当量の1,1
−ジメチル−2−シアノエチル−N−オクタデシルカー
バメイトを加え感光性樹脂組成物を得た。この感光性樹
脂組成物をスピンコート法によってガラス基板上に塗布
し、80℃で乾燥し、膜厚5〜20μの膜を得た。高圧
水銀灯からの光を365nmバンドパスフィルターを用
い遮光性マスクを介して100mJ/cm2 照射した。1
00℃で3分間加熱した後、NMD3中で30秒現像し
たところ、未露後部をほとんど侵触することなくレリー
フパターンを得ることができた。更に300℃で1時間
熱処理することにより、熱分解温度が450度以上で1
5kg/mm2 以上の引張り強度を有するレリーフパターン
を得ることができた。
【0087】(実施例14)実施例13の方法で、クロ
ロギ酸9−フルオレニルメチルの変わりに1,1−ジメ
チル−2−シアノエチルギ酸−4−ニトロフェニルを用
いることにより、ポリ(1,1−ジメチル−2−シアノ
エトキシカルボニロキシスチレン)(CocPST)固体21.5
g(63%)を得た。固形分含量20重量%のCocPST
のジグリム溶液を調製し、DDEに対して0.1 当量の
ビス(1−(2−ニトロフェニル)エトキシカルボニ
ル)ヘキサンジアミンと、0.5 当量の1,1−ジメチ
ル−2−シアノエチル−N−オクタデシルカーバメイト
を加え感光性樹脂組成物を得た。この感光性樹脂組成物
をスピンコート法によってガラス基板上に塗布し、80
℃で乾燥し、膜厚5〜20μの膜を得た。高圧水銀灯か
らの光を365nmバンドパスフィルターを用い遮光性
マスクを介して100mJ/cm2 照射した。100℃で
3分間加熱した後、NMD3中で30秒現像したとこ
ろ、未露後部をほとんど侵触することなくレリーフパタ
ーンを得ることができた。更に300℃で1時間熱処理
することにより、熱分解温度が450度以上で15kg/
mm2 以上の引張り強度を有するレリーフパターンを得る
ことができた。
【0088】(実施例15)3,3′−ジヒドロキシ−
4,4′−ジアミノビフェニル(HAB)と当量のイソ
フタルサンクロリド(IPC)をDMAc中で4時間撹
拌し、濾過後、濾液をメタノール3lに滴下することに
より対応するポリベンズオキサゾ−ル前駆体を得た。
【0089】実施例3の方法で、PHSの変わりにポリ
ベンズオキサゾ−ル前駆体を用いることにより、ポリ
(9−フルオレニルメトキシカルボニロキベンズオキサ
ゾ−ル前駆体)(FmocPBO)固体を得た。固形分含量10
重量%のFmocPBO のNMP溶液を調製し、HABに対し
て0.1 当量のビス(1−(2−ニトロフェニル)エト
キシカルボニル)ヘキサンジアミンと、0.5 当量の
1,1−ジメチル−2−シアノエチル−N−オクタデシ
ルカーバメイトを加え感光性樹脂組成物を得た。この感
光性樹脂組成物をスピンコート法によってガラス基板上
に塗布し、80℃で乾燥し、膜厚5〜20μの膜を得
た。高圧水銀灯からの光を365nmバンドパスフィル
ターを用い遮光性マスクを介して100mJ/cm2 照射
した。100℃で3分間加熱した後、NMD3中で30
秒現像したところ、未露後部をほとんど侵触することな
くレリーフパターンを得ることができた。更に300℃
で1時間熱処理することにより、熱分解温度が450度
以上で15kg/mm2 以上の引張り強度を有するレリーフ
パターンを得ることができた。
【0090】(実施例16)実施例15の方法で、クロ
ロギ酸9−フルオレニルメチルの変わりに1,1−ジメ
チル−2−シアノエチルギ酸−4−ニトロフェニルを用
いることにより、ポリ(1,1−ジメチル−2−シアノ
エトキシカルボニロキシベンズオキサゾ−ル前駆体)(C
ocPBO)固体を得た。固形分含量10重量%のCocPBO の
NMP溶液を調製し、HABに対して0.1 当量のビス
(1−(2−ニトロフェニル)エトキシカルボニル)ヘ
キサンジアミンと、0.5 当量の1,1−ジメチル−2
−シアノエチル−N−オクタデシルカーバメイトを加え
感光性樹脂組成物を得た。この感光性樹脂組成物をスピ
ンコート法によってガラス基板上に塗布し、80℃で乾
燥し、膜厚5〜20μの膜を得た。高圧水銀灯からの光
を365nmバンドパスフィルターを用い遮光性マスク
を介して100mJ/cm2 照射した。100℃で3分間
加熱した後、NMD3中で30秒現像したところ、未露
後部をほとんど侵触することなくレリーフパターンを得
ることができた。更に300℃で1時間熱処理すること
により、熱分解温度が450度以上で15kg/mm2 以上
の引張り強度を有するレリーフパターンを得ることがで
きた。
【0091】
【発明の効果】本発明によれば、水系溶剤で現像可能な
ポジ型感光性樹脂組成物が実現でき、環境汚染,作業環
境に問題なく、高感度で高膜厚なレリーフパターンを有
するフィルムを得ることができた。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 101/06 C08L 101/06 101/08 KAY 101/08 KAY G03F 7/004 503 G03F 7/004 503 7/038 504 7/038 504 (72)発明者 岡部 義昭 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 石田 美奈 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 平野 利則 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(化1)で表わされる分子量10000以
    上1000000 以下のカルボン酸重合体 【化1】 (式中、R1 は炭素数2〜40の有機基、nは10から
    20000の間の正の整数で、R2 は炭素数1〜20の
    有機基,水素原子,ハロゲン原子のいずれかである)を
    重量で全樹脂量に対して20%以上と、2級、又は/及
    び、3級アミンを、前記カルボン酸重合体のカルボキシ
    ル基に対して0.0〜2.0モル当量と、電磁波の照射に
    より塩基を発生する光塩基発生剤を、前記カルボン酸重
    合体のカルボキシル基に対して0.01〜0.5モル当量
    と、塩基により塩基を発生する塩基−塩基発生剤を、前
    記カルボン酸重合体のカルボキシル基に対して0.1〜
    2.0モル当量含むことを特徴とする感光性樹脂組成
    物。
  2. 【請求項2】前記(化1)が、(化2) 【化2】 (式中、R3 は炭素数1〜20の有機基,水素原子,ハ
    ロゲン原子のいずれかである。R4 は炭素数2〜20の
    有機基、R4 は炭素数4〜20の有機基である)である
    ことを特徴とする請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
  3. 【請求項3】塩基存在下塩基を発生し、該塩基により自
    己分解反応する塩基−塩基発生剤と、該塩基の触媒反応
    により水系溶媒に対する溶解性が向上する事を特徴とす
    る高分子を含むことを特徴とする感光性樹脂組成物。
  4. 【請求項4】塩基存在下塩基を発生し、該塩基により自
    己分解反応する塩基−塩基発生剤と、該塩基の触媒反応
    により極性が変化する(化3)で表わされる分子量100
    00以上1000000 以下のカルボン酸エステル重合体 【化3】 (式中、R6 は炭素数2〜40の有機基、nは10から
    20000の間の正の整数で、R7 は炭素数1〜20の
    有機基,水素原子,ハロゲン原子のいずれか、R8 は炭
    素数1〜30の有機基)を含むことを特徴とする感光性
    樹脂組成物。
  5. 【請求項5】(化3)で表わされる分子量10000以
    上1000000 以下のカルボン酸エステル重合体 【化4】 (式中、R6 は炭素数2〜40の有機基、nは10から
    20000の間の正の整数で、R7 は炭素数1〜20の
    有機基,水素原子,ハロゲン原子のいずれか、R8 は炭
    素数1〜30の有機基である)を重量で全樹脂量に対し
    て20%以上と、電磁波の照射により塩基を発生する光
    塩基発生剤を、前記カルボン酸エステル重合体のエステ
    ル基に対して0.01〜0.5モル当量と、塩基により塩
    基を発生する塩基−塩基発生剤を、前記カルボン酸エス
    テル重合体のエステル基に対して0.1〜2.0モル当量
    含むことを特徴とする感光性樹脂組成物。
  6. 【請求項6】前記(化3)が、(化4) 【化5】 (式中、R9 は炭素数4〜20の有機基、R10は炭素数
    1〜20の有機基,水素原子,ハロゲン原子のいずれか
    である。R11は炭素数2〜20の有機基)であることを
    特徴とする請求項5に記載の感光性樹脂組成物。
  7. 【請求項7】前記(化3)が、(化5) 【化6】 (式中、R12,R13は炭素数1〜12の有機基,水素,
    ハロゲン原子のいずれかである。又、R14は炭素数1〜
    20の有機基,ハロゲン原子のいずれか、R15は炭素数
    1〜20の有機基,水素,ハロゲン原子のいずれかであ
    る)であることを特徴とする請求項5に記載の感光性樹
    脂組成物。
  8. 【請求項8】前記(化3)が、(化6)であることを特
    徴とする請求項5に記載の感光性樹脂組成物。 【化7】
  9. 【請求項9】(化7)で表わされる分子量10000以
    上1000000 以下の水酸基保護フェノール重合体 【化8】 (式中、R16は炭素数2〜40の有機基、nは10から
    20000の間の正の整数で、R17は炭素数1〜20の
    有機基,水素原子,ハロゲン原子のいずれか、R18は、
    炭素数1〜30の有機基)を重量で全樹脂量に対して2
    0%以上と、電磁波の照射により塩基を発生する光塩基
    発生剤を、前記水酸基保護フェノール重合体の水酸基に
    対して0.01〜0.5モル当量と、塩基により塩基を発
    生する塩基−塩基発生剤を、前記カルボン酸エステル重
    合体のエステル基に対して0.1〜2.0 モル当量含む
    ことを特徴とする感光性樹脂組成物。
  10. 【請求項10】前記(化7)が、(化8) 【化9】 (式中、R19は炭素数4〜20の有機基、R20は炭素数
    1〜20の有機基,水素原子,ハロゲン原子のいずれか
    である。R21は炭素数2〜20の有機基)であることを
    特徴とする請求項9に記載の感光性樹脂組成物。
  11. 【請求項11】前記(化7)が、(化9)であることを
    特徴とする請求項8に記載の感光性樹脂組成物。 【化10】
  12. 【請求項12】前記(化7)が、(化10)であること
    を特徴とする請求項8に記載の感光性樹脂組成物。 【化11】
  13. 【請求項13】カルボキシル基を含む重合体と、2級、
    又は/及び、3級アミンと、光塩基発生剤と、塩基−塩
    基発生剤を含み、電磁波照射によってパターン形成可能
    なことを特徴とする感光性樹脂組成物。
  14. 【請求項14】アルコキシカルボニル基を含む重合体
    と、光塩基発生剤と、塩基−塩基発生剤を含み、電磁波
    照射によってパターン形成可能なことを特徴とする感光
    性樹脂組成物。
  15. 【請求項15】保護された水酸基を含む重合体と、光塩
    基発生剤と、塩基−塩基発生剤を含み、電磁波照射によ
    ってパターン形成可能なことを特徴とする感光性樹脂組
    成物。
  16. 【請求項16】光塩基発生剤が、(化11) 【化12】 (式中、R22は炭素数1〜10の有機基,水素原子,ハ
    ロゲン原子のいずれかである。pは0〜4の整数であ
    る。又、R23は水素又は炭素数1〜10の有機基、
    24,R25は水素原子又は炭素数1〜12の有機基であ
    る)で表わされることを特徴とする請求項1〜15のい
    ずれかに記載の感光性樹脂組成物。
  17. 【請求項17】塩基−塩基発生剤が、(化12) 【化13】 (式中、R26は炭素数1〜20の有機基,ハロゲン原子
    のいずれか、R27は炭素数1〜20の有機基,水素,ハ
    ロゲン原子のいずれかである。又、R28,R29は水素又
    は炭素数1〜12の有機基、R30,R31は水素又は炭素
    数1〜20の有機基である)で表わされることを特徴と
    する請求項1〜15のいずれかに記載の感光性樹脂組成
    物。
  18. 【請求項18】(化1)で表わされる分子量10000
    以上1000000 以下のカルボン酸重合体 【化14】 (式中、R1 は炭素数2〜40の有機基、nは10から
    20000の間の正の整数で、R2 は炭素数1〜20の
    有機基,水素原子,ハロゲン原子のいずれか)を重量で
    全樹脂量に対して20%以上と、2級、又は/及び、3
    級アミンを、前記カルボン酸重合体のカルボキシル基に
    対して0.0〜2.0モル当量と、電磁波の照射により塩
    基を発生する光塩基発生剤を、前記カルボン酸重合体の
    カルボキシル基に対して0.01〜0.5モル当量と、塩
    基により塩基を発生する塩基−塩基発生剤を、前記カル
    ボン酸重合体のカルボキシル基に対して0.1〜2.0モ
    ル当量含む感光性樹脂組成物を、基板上に塗布し乾燥す
    る工程,遮光性マスクを介して電磁波照射する工程,現
    像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
  19. 【請求項19】(化3)で表わされる分子量10000
    以上1000000 以下のカルボン酸エステル重合体を 【化15】 重量で全樹脂量に対して20%以上と、電磁波の照射に
    より塩基を発生する光塩基発生剤を、前記カルボン酸エ
    ステル重合体のエステル基に対して0.01〜2.0モル当
    量と、塩基により塩基を発生する塩基−塩基発生剤を、
    前記カルボン酸エステル重合体のエステル基に対して
    0.1〜2.0モル当量含む感光性樹脂組成物を、基板上
    に塗布し乾燥する工程,遮光性マスクを介して電磁波照
    射する工程,現像する工程を含むことを特徴とするパタ
    ーン形成方法。
  20. 【請求項20】(化7)で表わされる分子量10000
    以上1000000 以下の水酸基保護フェノール重合体を 【化16】 重量で全樹脂量に対して20%以上と、電磁波の照射に
    より塩基を発生する光塩基発生剤を、前記水酸基保護フ
    ェノール重合体の水酸基に対して0.01〜2.0モル当
    量と、塩基により塩基を発生する塩基−塩基発生剤を、
    前記水酸基保護フェノール重合体の水酸基に対して0.
    1〜2.0モル当量含む感光性樹脂組成物を、基板上に
    塗布し乾燥する工程,遮光性マスクを介して電磁波照射
    する工程,現像する工程を含むことを特徴とするパター
    ン形成方法。
  21. 【請求項21】光塩基発生剤が、(化11) 【化17】 で表わされることを特徴とする請求項18〜20のいず
    れかに記載のパターン形成方法。
  22. 【請求項22】塩基−塩基発生剤が、(化12) 【化18】 で表わされる塩基−塩基発生剤を含むことを特徴とする
    請求項18〜23のいずれかに記載のパターン形成方
    法。
  23. 【請求項23】光塩基発生剤が、α−ケトカルボン酸ア
    ンモニウム塩,フェニルグリオキシ酸アンモニウム塩、
    4−メチルフェニルスルホンアミド、N−シクロヘキシ
    ル−4−メチルフェニルスルホンアミドの中の少なくと
    も1種を用いていることを特徴とする請求項1〜15の
    いずれかに記載の感光性樹脂組成物。
  24. 【請求項24】光塩基発生剤が、α−ケトカルボン酸ア
    ンモニウム塩,フェニルグリオキシ酸アンモニウム塩、
    4−メチルフェニルスルホンアミド、N−シクロヘキシ
    ル−4−メチルフェニルスルホンアミドの中の少なくと
    も1種を用いることを特徴とする請求項18〜20のい
    ずれかに記載のパターン形成方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6017683A (en) * 1997-02-20 2000-01-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pattern forming material and pattern forming method
KR100881544B1 (ko) * 2001-08-01 2009-02-02 제이에스알 가부시끼가이샤 감방사선성 유전율 변화성 조성물 및 유전율 패턴 형성 방법

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US6261736B1 (en) 1997-02-20 2001-07-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pattern forming material and pattern forming method
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