JPH0943856A - 含フッ素重合体膜にパターンを形成する方法 - Google Patents

含フッ素重合体膜にパターンを形成する方法

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JPH0943856A
JPH0943856A JP7190354A JP19035495A JPH0943856A JP H0943856 A JPH0943856 A JP H0943856A JP 7190354 A JP7190354 A JP 7190354A JP 19035495 A JP19035495 A JP 19035495A JP H0943856 A JPH0943856 A JP H0943856A
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fluorine
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film
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JP7190354A
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Katsumi Suzuki
克巳 鈴木
Toshisuke Yokozuka
俊亮 横塚
Kou Aosaki
耕 青崎
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Asahi Glass Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313Organic insulating material
    • H05K1/032Organic insulating material consisting of one material
    • H05K1/034Organic insulating material consisting of one material containing halogen
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0011Working of insulating substrates or insulating layers
    • H05K3/0017Etching of the substrate by chemical or physical means

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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】フォトレジスト層を形成することなく、露光に
より含フッ素重合体膜に直接パターンを形成する方法を
提供する。 【解決手段】官能基と含フッ素脂肪族環構造とを有する
重合体、カップリング剤および含フッ素溶剤を含む樹脂
組成物をキャストして得られる含フッ素重合体膜に紫外
線を露光し、次いで露光部分を含フッ素溶剤によりエッ
チングする含フッ素重合体膜にパターンを形成する方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、含フッ素重合体膜
にパターンを形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、含フッ素脂肪族環構造を有す
る重合体は、電気特性、耐薬品性、防水性、撥水撥油性
に優れるため、半導体をはじめとする電子部品の保護
膜、インクジェットプリンターのヘッドの撥水膜、フィ
ルターの防水防油コートなどに用いられている。
【0003】この重合体膜にパターンを形成する例に
は、半導体の保護膜において下層の配線あるいはパッド
と電気的なコンタクトをとるためにホールを形成する場
合、あるいはインクジェットプリンターのヘッドの撥水
膜においてインク吐出口を形成する場合などがある。
【0004】しかし、この重合体は紫外線を含む光に対
してきわめて安定であるため、露光によるパターン形成
を行う場合には、一旦フォトレジスト層を形成し、フォ
トレジストを露光現像し、次いでこの重合体をエッチン
グ加工し、最後にフォトレジストを除去するという複雑
で長い工程が必要であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、含フッ素重
合体膜にパターンを形成する従来方法に見られる前記の
欠点を解消し、露光による直接のパターン形成方法を新
規に提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、官能基と含
フッ素脂肪族環構造とを有する重合体、カップリング剤
および含フッ素溶剤を含む樹脂組成物をキャストして得
られる含フッ素重合体膜が、紫外線に対して感光性を有
し、露光後に含フッ素溶剤によってエッチングできるこ
とを新規に見いだした。
【0007】かくして本発明は、上記知見に基づいて完
成されたものであり、簡便な方法による含フッ素重合体
のパターン形成方法を新規に提供するものである。
【0008】すなわち本発明は、官能基と含フッ素脂肪
族環構造とを有する重合体、カップリング剤および含フ
ッ素溶剤を含む樹脂組成物をキャストして得られる含フ
ッ素重合体膜に紫外線を露光し、次いで露光部分を含フ
ッ素溶剤によりエッチングすることを特徴とする含フッ
素重合体膜にパターンを形成する方法である。
【0009】本発明における官能基と含フッ素脂肪族環
構造とを有する重合体(以下、含フッ素重合体と略す)
としては、含フッ素環構造を有するモノマーを重合して
得られるものや、少なくとも2つの重合性二重結合を有
する含フッ素モノマーを環化重合して得られる主鎖に環
構造を有する重合体が好適である。
【0010】含フッ素重合体の官能基としては、後述の
カップリング剤の官能基を有する有機基と化学結合しう
るものであれば特に限定されず、カルボキシル基、スル
ホニル基、アミノ基、マレイミド基、水酸基、アルケニ
ル基などを例示できる。
【0011】これらの官能基を含フッ素重合体へ導入す
る方法は以下の通りである。
【0012】(1)分子内にカルボキシル基やスルホニ
ル基またはこれらの前駆体基を有する開始剤または連鎖
移動剤の存在下で重合を行い含フッ素重合体を得ること
によりカルボキシル基やスルホニル基を導入する。
【0013】(2)上記(1)で得たカルボキシル基を
有する含フッ素重合体のカルボキシル基とジアミンを反
応させてアミノ基を導入する。
【0014】(3)上記(2)で得たアミノ基を有する
含フッ素重合体のアミノ基と無水マレイン酸を反応させ
てマレイミド基を導入する。
【0015】(4)上記(1)で得たカルボキシル基を
有する含フッ素重合体のカルボキシル基を還元して水酸
基を導入する。
【0016】(5)カルボキシル基、スルホニル基、ア
ミノ基、マレイミド基、水酸基、アルケニル基などの官
能基を有するモノマーを共重合させ含フッ素重合体を得
ることによりこれらの官能基を導入する。
【0017】含フッ素環構造を有するモノマーを重合し
て得られる主鎖に環構造を有する重合体は、特公昭63
−18964号公報などにより知られている。すなわ
ち、ペルフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキ
ソール)などの含フッ素環構造を有するモノマーの単独
重合体、またはこのモノマーとテトラフルオロエチレン
などのラジカル重合性モノマーとの共重合体である。
【0018】また、少なくとも2つの重合性二重結合を
有する含フッ素モノマーを環化重合して得られる主鎖に
環構造を有する重合体は、特開昭63−238111号
公報や特開昭63−238115号公報などにより知ら
れている。すなわち、ペルフルオロ(アリルビニルエー
テル)やペルフルオロ(ブテニルビニルエーテル)など
のモノマーの環化重合体、またはこれらのモノマーとテ
トラフルオロエチレンなどのラジカル重合性モノマーと
の共重合体である。
【0019】また、ペルフルオロ(2,2−ジメチル−
1,3−ジオキソール)などの含フッ素環構造を有する
モノマーとペルフルオロ(アリルビニルエーテル)やペ
ルフルオロ(ブテニルビニルエーテル)などの少なくと
も2つの重合性二重結合を有する含フッ素モノマーとの
共重合体でもよい。
【0020】含フッ素重合体は、主鎖に環構造を有する
重合体が好適であり、環構造を有する重合単位を全重合
単位に対して20モル%以上含有するものが透明性、機
械的特性などの面から好ましい。
【0021】本発明における含フッ素重合体は、ペルフ
ルオロトリブチルアミン、ペルフルオロオクタンなどの
含フッ素溶剤に可溶である。このため、含フッ素重合
体、カップリング剤および含フッ素溶剤を含む樹脂組成
物からキャストして、本発明における含フッ素重合体膜
を容易に作成できる。
【0022】キャスト方法としては、スピンコート法、
ディプコート法、ポッティング法、ディスペンス法など
を採用できる。キャストして本発明における含フッ素重
合体膜を作成する場合キュアリングを行うことが好まし
い。これにより溶剤の蒸発を促進できるとともに、カッ
プリング剤と含フッ素重合体の官能基との化学反応を促
進できる。
【0023】本発明における樹脂組成物中には、必要に
応じて架橋剤、着色剤、増量剤などの添加剤が配合され
ていてもよい。
【0024】本発明におけるカップリング剤とは、ケイ
素原子、チタン原子、ジルコニウム原子またはアルミニ
ウム原子などの金属原子に加水分解性基とそれ以外の有
機基が結合している化合物である。加水分解性基以外の
有機基は末端炭素原子で金属原子に結合している。この
有機基は官能基を有しない有機基であってもよいが、少
なくとも1つの有機基は含フッ素重合体の官能基と化学
結合し得る官能基を有する有機基である。
【0025】このような官能基を有する有機基として
は、アミノアルキル基、アミノアリール基、アルコキシ
アルキル基、アクリロイルアルキル基、メタクリロイル
アルキル基およびエポキシアルキル基などの官能基を有
する炭化水素基から選ばれる少なくとも1種が好まし
い。
【0026】上記加水分解性基としては、ハロゲン原
子、水酸基、アミノ基、アミド基、イソシアネート基、
アクリロイル基、メタクリロイル基、アルコキシ基、ア
ルコキシ置換アルコキシ基、アシルオキシ基、アミノオ
キシ基およびケトオキシム基などから選ばれる少なくと
も1種が好ましい。アルコキシ基がより好ましい。
【0027】特に紫外線に対する含フッ素重合体の感光
性の観点から、より好ましいカップリング剤はアミノア
ルキル基またはアミノアリール基含有シランカップリン
グ剤である。芳香族環を有するアミノアルキル基または
アミノアリール基含有シランカップリング剤、例えばア
ミノフェニルトリメトキシシラン、フェニルアミノプロ
ピルジメトキシシランなどがさらに好ましい。
【0028】含フッ素重合体の官能基およびこれと化学
結合しうるカップリング剤のカップリング基の組み合わ
せには、「カルボキシル基/アミノアルキル基」、「ス
ルホニル基/アミノアルキル基」、「アミノ基/エポキ
シアルキル基」、「マレイミド基/アミノアルキル
基」、「水酸基/アルコキシアルキル基」、「アルケニ
ル基/アクリロイルアルキル基またはメタクリロイルア
ルキル基」などがある。
【0029】本発明における含フッ素溶剤としては、含
フッ素重合体を溶解しうるものであれば特に限定され
ず、ペルフルオロトリアルキルアミン類、ペルフルオロ
アルカン類、ペルフルオロアルキルテトラヒドロフラン
類、含フッ素アルコール類、含フッ素炭化水素類などを
例示できる。
【0030】これらの含フッ素溶剤は、1種あるいは2
種以上の混合物として用いられる。また、含フッ素重合
体を溶解しうる限りにおいて非フッ素系溶剤を併用して
もよい。含フッ素溶剤は、本発明における樹脂組成物の
溶剤として用いられるほか、本発明における含フッ素重
合体膜の露光部分をエッチングするエッチング液として
用いられる。
【0031】官能基と含フッ素脂肪族環構造とを有する
重合体、カップリング剤および含フッ素溶剤を含む樹脂
組成物の各成分の好ましい配合割合は、重合体100重
量部に対してカップリング剤および含フッ素溶剤がそれ
ぞれ0.1〜30重量部および300〜100000重
量部であり、より好ましくはそれぞれ1〜10重量部お
よび500〜50000重量部である。
【0032】本発明において露光に用いる光線は紫外線
が有効である。使用する紫外線の波長は、180〜40
0nmの範囲で選択することが好ましい。長波長すぎる
とパターン形成ができにくく、また短波長すぎると重合
体膜で著しく吸収されるため好ましくない。これらの波
長の紫外線は、低圧水銀灯、高圧水銀灯、エキシマレー
ザーなどの光源から供給できる。
【0033】本発明の適用用途例としては、半導体保護
膜(α線遮蔽膜、バッファーコート、パッシベーション
膜、層間絶縁膜など)としての微細加工、配線基板ある
いはマルチチップモジュールの層間絶縁膜におけるホー
ル形成、インクジェットプリンターのヘッド撥水膜にお
けるインク吐出口形成などがある。
【0034】本発明において、上記樹脂組成物を基材上
にキャスト成膜することにより含フッ素重合体膜を作成
できる。この重合体の官能基はカップリング剤と化学結
合し、重合体分子間で架橋が形成されるため、この重合
体膜は含フッ素溶剤に再溶解しない。しかし紫外線の露
光によって、官能基とカップリング剤の化学結合が切れ
る、あるいはカップリング剤自体が分解を起こすなどの
理由により、この重合体膜の露光部分のみが、含フッ素
溶剤に再溶解するものと考えられ、含フッ素溶剤のウェ
ットエッチングによるパターン形成が可能となる。
【0035】
【実施例】
「合成例1」ペルフルオロブテニルビニルエーテルの3
5g、イオン交換水の150g、分子量調節剤としてメ
タノールの6gおよび重合開始剤として((CH32
CHOCOO)2 の90mgを、内容積200mlの耐
圧ガラス製オートクレーブに入れた。系内を3回窒素で
置換した後、40℃で22時間懸濁重合を行った。重合
で得られた重合体を空気中で320℃で60分間熱処理
し、水洗、乾燥を行った。
【0036】その結果、重合体(以下、重合体Aとい
う)を33g得た。重合体Aの赤外分光分析を行ったと
ころ、1811cm-1と1773cm-1にカルボン酸基
に起因する吸収ピークが確認された。重合体Aの固有粘
度[η]は、ペルフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフ
ラン)中30℃で0.35dl/gであった。重合体A
のガラス転移点は108℃であり、室温ではタフで透明
なガラス状の重合体である。また10%熱分解温度は4
65℃であり、光線透過率は95%以上と高かった。
【0037】「合成例2」合成例1で得られた重合体A
の10gをとり、フッ素ガス中で250℃で10時間処
理し、水洗、乾燥を行った。得られた重合体(以下、重
合体Bという)は、赤外分光分析においてC−F結合に
起因する吸収以外のピークは見られず、カルボン酸基が
すべてフッ素置換されていることが確認された。
【0038】「実施例1」重合体Aの10g、アミノフ
ェニルトリメトキシシランの0.3g、ペルフルオロト
リブチルアミンの80g、2−(ペルフルオロヘキシ
ル)エタノールの10gからなる組成物を調製し、シリ
コンウェハー上にスピンコートで3μmの重合体膜を形
成し、250℃で60分間のキュアを行った。
【0039】得られた重合体膜が、ペルフルオロトリブ
チルアミンに再溶解しないことを確認した。次にマスク
を介して、低圧水銀灯による紫外線の露光を行った後、
ペルフルオロトリブチルアミンで現像し、引き続いて純
水でリンス処理を行い、乾燥させた。その結果、この試
料は150J/cm2 の露光量でパターニングすること
ができた。また、重合体膜にはクラックの発生やパター
ンの変形はなく、また、シリコンウェエハーとの密着性
も良好であった。
【0040】「比較例1」重合体Aの10g、ペルフル
オロトリブチルアミンの80gおよび2−(ペルフルオ
ロヘキシル)エタノールの10gからなるカップリング
剤を含まない組成物を調整し、シリコンウェハー上にス
ピンコートで3μmの重合体膜を形成し、250℃で6
0分間のキュアを行った。得られた重合体膜は、露光前
においてペルフルオロトリブチルアミンに容易に再溶解
したため、本発明のパターン形成方法は適用できなかっ
た。
【0041】「比較例2」重合体として、官能基を有し
ない重合体Bを用いるほかは実施例1と同様の方法によ
って、シリコンウェハー上に重合体膜を形成した。得ら
れた重合体膜は、露光前においてペルフルオロトリブチ
ルアミンに容易に再溶解したため、本発明のパターン形
成方法は適用できなかった。
【0042】
【発明の効果】本発明によって、フォトレジストを用い
ることなく、より簡便にフォトリソグラフィによって含
フッ素重合体膜にパターンを形成できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】官能基と含フッ素脂肪族環構造とを有する
    重合体、カップリング剤および含フッ素溶剤を含む樹脂
    組成物をキャストして得られる含フッ素重合体膜に紫外
    線を露光し、次いで露光部分を含フッ素溶剤によりエッ
    チングすることを特徴とする含フッ素重合体膜にパター
    ンを形成する方法。
  2. 【請求項2】カップリング剤がアミノアルキル基または
    アミノアリール基を含有するシランカップリング剤であ
    る請求項1の方法。
JP7190354A 1995-07-26 1995-07-26 含フッ素重合体膜にパターンを形成する方法 Pending JPH0943856A (ja)

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