초록 ▼

내열성이 높고 절연 특성이 우수할 뿐 아니라 기계적인 강도가 좋은 폴리이미드는 반도체 제죄 저유전 박막으로 사용할 경우 유전 박막으로 가공한 후 다시 감강성 수지를 도포하고 이를 lithography 등의 방법을 통핸 patterning 한 다음 폴리이미드 박막을 etching 하고 감광성 수지 박막을 제거해야 하는 등 복잡한 가공 공정을 필요로 하고 있어왔다. 최근 이러한 복잡한 공정을 감광성이 있는 폴리이미드 전구체를 사용하여 단순화하려는 여구가 주목받고 있는데, 이러한 감광성 전구체의 종류가 많지 않고 각각의 경우도 안정성이나

내열성이 높고 절연 특성이 우수할 뿐 아니라 기계적인 강도가 좋은 폴리이미드는 반도체 제죄 저유전 박막으로 사용할 경우 유전 박막으로 가공한 후 다시 감강성 수지를 도포하고 이를 lithography 등의 방법을 통핸 patterning 한 다음 폴리이미드 박막을 etching 하고 감광성 수지 박막을 제거해야 하는 등 복잡한 가공 공정을 필요로 하고 있어왔다. 최근 이러한 복잡한 공정을 감광성이 있는 폴리이미드 전구체를 사용하여 단순화하려는 여구가 주목받고 있는데, 이러한 감광성 전구체의 종류가 많지 않고 각각의 경우도 안정성이나 가공성, 최종 물성 등에 있어 만족스럽지 못하여 제한적으로 밖에는 사용되고 있지 못하다.
본 연구에서는 이러한 감강성 폴리이미드를 제조하는 방법에 있어 두가지의 새로운 접근 방법은 시도하였다. 그 첫 번째로는 우선 본 안정한 폴리이미드 전구체인 poly(imide-amic ester)를 새로운 방법에 의해 합성하고 빛에 의해 이미드화 촉매를 생산할 수 있는 감광성 유기물을 섞어서 감광성 폴리이미드 수지 조성물을 만드는 방법으로, 빛에 의해 유기아민을 생성할 수 있는 photo-base generator를 사용한다. 이경우 빛을 조사한 부분으로 발생된 유기 아민의 존재로 인해 열이미드화 온도가 빛을 받지 않은 경우에 비해 20~30℃ 낮아짐으로써 빛을 받은 부분만 이미드화되기 때문에 불용성으로 변한다. 본 연구에서는 이러한 감광성 폴리이미드를 신규로 합성하고 감광 특성을 광조사에 따른 이？화 반응 온도의 영향과 이미드화 정도의 관점에서 열분석, UV 흡광도 분석, 적외선 분광 분석 등을 통하여 조사함으로써 새로이 고안된 폴리이미드 시스템이 감광성 폴리이미드로 사용될 수 있음을 확인하였다. IR로 확인된 이 고분자계의 sensitivity는 약 200-1000 mJ/cm2 정도로 높은 편이었다. 또 다른 방법으로는 pheneylenediacrylate와 같은 감광성이 잇는 반응기를 포함하는 새로운 폴리아미드이미드로서 빛에 의해 폴리아미드이미드의 주쇄가 2,2-cycloaddition에 의해 가교됨으로써 빛을 조사한 부분과 나머지 부분의 용해도 차이를 유발시키는 방법이다. 이 경우에 있어서는 광조사에 따른 가교 반응을 UV 분광법과 실제로 광조사 후 현상한 다음 나머지 박막의 두께를 측정하는 gel fraction method에 의해 연구함으로써 이 고분자가 특별한 photosensitizer가 없는 상태에서도 광반응이 진행될 수 있으며, 상온 보다는 100℃이상의 고온에서 광반응의 sensitivity가 급격히 증가함을 알아내었다. 또한 분자 구조에 따라 보다 강직한 사슬 구조를 가진 경우가 상온 sensitivity는 다소 떨어지나 고온에서는 동등 또는 이상의 sensitivity를 보여주며 contrast는 더욱 높게 얻어짐을 관찰하였다. 이 경우의 sensitivitiy는 160℃ 정도에서 500 ~1500 mj/cm2 정도로 나타났으며 contrast는 0.9 이상의 우수한 특성을 나타내었다.

Abstract ▼

Polyimides have been used in semiconductor fabrication as a low-dielectric interlayer material due to their high-temperature resistance, low dielectric properties, and good mechanical properties. In thier frabication processes, a multi-step photolithographic process has to be used which includes pat

Polyimides have been used in semiconductor fabrication as a low-dielectric interlayer material due to their high-temperature resistance, low dielectric properties, and good mechanical properties. In thier frabication processes, a multi-step photolithographic process has to be used which includes patterning of additional photoresist polymer and RIE of polyimide, Recently, to simplify this complicated process, photosensitive polyimides have been developed and some of them is used in the commercial production of semiconductors. However, limitations such as the lack of probable polyimide structures, low storage stability, poor processibility and inferior final low-dielectric properties have the commercialization of such photosensitive polyimides unsuccessful.
In this research, we have designed and attempted two new methods of photosensitive polyimides systems. One is to synthesize a new stable polyirnide precursor, poly(imide-amic ester) and by mixing it with a photosensitive organic base generator, selective insolubilization of polyimide was accomplished on UV irradiation. Poly(imide-amic ester) was a soluble and stable precursor for aromatic polyimides and thermally imidized at 210 ·C and at 160 ·C in the presence of organic base. Therefore, when the polymer film was irradiated on 365 nm and thermally cured at 160 ·C, the irradiated area was imidized and became insoluble in organic solvents, while the unirradiated area remained soluble in NMP. The photo-assisted imidization was investigated by using thermal and spectroscopic analyses such as DSC, TGA, UV, and m. The sensitivity of this polymer system was measured by m spectroscopy to be ca. 200 - 1000 mJ/cm2 Another new approach was to design and synthesize polyimide containing a photo-crosslinkable moiety in the main chain. Hence, a series of new polytamide-imide) containing phenylenediacryl group which crosslinks via 2,2-cycloaddition by UV irradiation was synthesized. In this case, photosensitivity was investigated by gel fraction method which measures the practical film thickness after developing as well as by other instrumental analytical methods such as UV spectroscopy and DSC. We have found that this polymer was photosensitive in the presence of and without photosenitizer and more effectively sensitive at higher temperature. Rigid polymer structure resulted in higher sensitivity (500 - 1500 mJ/cm2 at 160 ·C) and better contrast (>0.9).
In conclusion, yve have confirmed by several spectroscopic and analytical studies these new photosenitive polyimide systmes were photosensitive and further investigation including lithographic patterning experimental studies and modification of polymer structure based on the results are required to commercialize them.

목차 Contents

• 표지...1
• -목차-...2
• 1. 제출문...3
• 2. 연구계획서 요약문(국문)...4
• 3. 연구내용...5
• 가. 연구결과 요약문(국.영문)...5
• 나. 서론...7
• 다. 연구방법 및 이론...10
• 라. 결과 및 고찰...15
• 마. 결론...28
• 바. 인용문헌...29
• 4. 논문발표목록서 및 자체평가서...30