[发明专利]能在半水溶液中显影的光反应性树脂组合物

说明书

聚酰亚胺和其他树脂由于它们的耐高热性以及化学稳定性、低介电常数和优良的平整性，在微电子工业中已受到了人们的重视。这些树脂的应用包括：表面保护膜（例如钝化层、α射线保护层等）、集成电路和多层薄膜高密度互连组件上的层间绝缘材料、平面显示屏上的绝缘材料和液晶显示装置（LCD）上元件的定向膜，可作为集成电路中的应力缓冲层，也可作为细磁头的绝缘膜，并可用于起动操作过程。应用于以上方面时，不感光聚合物形成图案需使用有机光致抗蚀剂作为蚀刻模板，将图象从光掩膜转移到聚酰亚胺上。由于在处理步骤中需对光致抗蚀剂和/或硬掩膜进行涂抹、干燥、成像、洗涤，因而这种聚合物非直接形成图案的方法是复杂的。可以直接成像的感光聚合物由于不需要光致抗蚀剂和/或硬掩膜，精减了操作步骤，因而不仅节省了制造成本还增加了元件的产量。

用于在电子元件上形成凸纹结构的感光聚合物的组合物中熟知的例子有：sigusch等人的美国专利3，953，877，kleeberg等人的美国专利3，957，512，Rubner等人的美国专利Re  30，186，Goff等人的美国专利4，329，419，Goff等人的美国专利4，414，312，Goff的美国专利4，416，973，Goff的美国专利4，430，418和Fryd等人的美国专利4，551，522。公开于Goff等人的美国专利4，369，247中的使用这些感光组合物产生凸纹结构的典型例子包括以下步骤：

（1）将一种粘合助剂溶液涂于片基上，

（2）将这种组合物溶液涂于片基上，

（3）将溶剂蒸发生成该感光组合物的覆膜，

（4）该膜片通过光掩膜进行曝光，曝光过的膜聚合形成交联的中间体，

（5）膜片未曝光未交联的部分在显影剂溶液中溶解掉，剩下的膜片用漂洗溶液洗涤、生成凸纹结构，

（6）剩下的膜片加热转化为聚酰亚胺和其他热稳定的结构。

这些感光组合物成像常用的显影液既有单独使用的聚合物的良好溶剂（如：二甲基乙酰胺的显影液），也有聚合物的好溶剂和差溶剂的混合物（如：1∶1（W/W）的4-丁内酯和二甲苯的混合液）。用这种显影液控制显影过程，常常受到由相对湿度的变化带来的影响。由于相对湿度的变化，在显影液中已曝光的聚合物溶解速度改变了，因为这种显影液的显影时间范围较窄，会导致显影过度或显影不足。这种显影液还会使膜片的曝光部分膨胀，造成图象不清晰，严重时，致密的线条或细部会产生重叠。该显影剂的质量还随时间而改变，这是由于诸如某一种显影液溶剂成分挥发或受潮造成的，这也会导致显影过度或显影不足。另外，由于差溶剂的含量高（常常是高挥发性溶剂），这种显影液易燃、有毒性、存在废液处理问题。

日本专利申请Kokai  62-269955公开了一种形成图案的方法：一种具有结构式（Ⅰ）重复单元的光交联聚合物，用含有多于1Vol%但小于8Vol%的水和/或多于1Vol%、小于50Vol%最多为两个碳原子的醇进行显影。结构式（Ⅰ）如下式：

    -X-Z-Y-Z-          （Ⅰ）

    ｜  ｜

 (COOR)n (W)m

其中，X是（2+n）价碳环基团或杂环基团;Y是（2+m）价碳环基团或杂环基团;Z是-CO-NH-，-NH-CO-NH-，或-O-CO-NH-;R是具有碳-碳双键的基团;W是能通过加热处理与-COOR羰基反应形成环的基团;n是1或2;m是0，1或2;COOR和Z的关系是相互为邻位或对位。这种方法克服了对湿度敏感的某些问题，但还存在需改进的方面。例如：如果水和/或两个碳原子的醇在显影液中的含量超出了所述的范围，显影就不可能或需要相当长的时间。根据参考文献第10页所述：显影的残余物增加，曝光部分膨胀，图像暗淡无光。

本发明是关于一种辐射照后可聚合组合物，能在含有至少约1%重量的水溶液显影液中显影。辐射照可聚合组合物包括：

（a）占组合物重量大约5-75%的部分酯化的芳香族聚酰胺酸性树脂，其中酯基含有光反应性组分，

（b）占组合物重量95-25%的可溶解该组合物的溶剂或溶剂的混合物，

（c）约0.01-20%重量的（相对于树脂重量）光聚合引发剂或光聚合引发剂的混合物，

（d）增粘剂。

本发明还涉及在片基上形成凸纹图案的方法，包括以下步骤：在片基上涂上光照可聚合组合物。该组合物包括：

（a）大约5-75%重量的（相对于组合物的重量）部分酯化的芳香族聚酰胺酸性树脂，其中酯基含有光反应性组分，