JP4329529B2 - Positive photosensitive resin composition, pattern forming method, and electronic component - Google Patents

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Description

従来、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜には優れた耐熱性と電気特性、機械特性等を併せ持つポリイミド樹脂が用いられている。しかし、近年半導体素子の高集積化、大型化が進む中、封止樹脂パッケージの薄型化小型化の要求があり、LOC(リード・オン・チップ)や半田リフローによる表面実装などの方式が取られてきているため、これまで以上に半導体回路の最表面に保護膜として形成されるのに適した特性、すなわち、機械特性、耐熱性等に優れたポリイミド樹脂が必要とされるようになっている。   Conventionally, polyimide resins having excellent heat resistance, electrical characteristics, mechanical characteristics, and the like have been used for surface protection films and interlayer insulating films of semiconductor elements. However, in recent years, as semiconductor elements have been highly integrated and increased in size, there has been a demand for thinner and smaller sealing resin packages, and LOC (lead-on-chip) and surface mounting methods such as solder reflow have been adopted. Therefore, a polyimide resin excellent in properties suitable for being formed as a protective film on the outermost surface of a semiconductor circuit, that is, mechanical properties, heat resistance, etc., is required more than ever. .

一方、パターン作成工程が簡略化でき、煩雑な製造工程の短縮が行えるという特徴を有することからポリイミド樹脂自身に感光特性を付与した感光性ポリイミドも従来から用いられている。   On the other hand, a photosensitive polyimide having a photosensitive property imparted to a polyimide resin itself has been conventionally used because it has a feature that a pattern creating process can be simplified and a complicated manufacturing process can be shortened.

このような従来の感光性ポリイミドおよびその前駆体を用いてなる耐熱性フォトレジストの種類については良く知られている。例えば、ネガ型の感光性樹脂では、ポリイミド前駆体にエステル結合またはイオン結合を介してメタクリロイル基を導入する方法(例えば、特許文献1〜4参照)により得られるポリイミド、光重合性オレフィンを有する可溶性ポリイミド(例えば、特許文献5〜10参照)、ベンゾフェノン骨格を有し、かつ窒素原子が結合する芳香環のオルソ位にアルキル基を有する自己増感型ポリイミド(例えば、特許文献11、12参照)などが挙げられる。また、これらの用途についても良く知られている。   The kind of heat-resistant photoresist using such a conventional photosensitive polyimide and its precursor is well known. For example, in a negative photosensitive resin, a polyimide obtained by a method of introducing a methacryloyl group into a polyimide precursor via an ester bond or an ionic bond (for example, see Patent Documents 1 to 4), a soluble material having a photopolymerizable olefin Polyimide (for example, see Patent Documents 5 to 10), self-sensitized polyimide having a benzophenone skeleton and an alkyl group at the ortho position of an aromatic ring to which a nitrogen atom is bonded (for example, see Patent Documents 11 and 12), etc. Is mentioned. These applications are also well known.

しかしながら、上記のネガ型の感光性樹脂では感光剤の吸収波長から生じる解像度の問題や、用途によっては製造時の歩留まり低下を招くなどの問題がある。また、上記のポリイミド樹脂では用いるポリマーの構造が限定されるために、最終的に得られる被膜の物性が限定されてしまい、多目的用途には不向きなものもある。   However, the above-mentioned negative photosensitive resin has a problem of resolution caused by the absorption wavelength of the photosensitive agent, and a problem that a yield in manufacturing is reduced depending on applications. Moreover, since the structure of the polymer to be used is limited in the above polyimide resin, the physical properties of the finally obtained film are limited, and there are some which are not suitable for multipurpose applications.

さらに、上記のネガ型の感光性樹脂では、現像の際にN−メチルピロリドン等の有機溶剤を必要とするため、環境上の観点から最近では、アルカリ水溶液で現像ができるポジ型の感光性樹脂の提案がなされている。   Furthermore, since the above-mentioned negative photosensitive resin requires an organic solvent such as N-methylpyrrolidone during development, a positive photosensitive resin that can be developed with an alkaline aqueous solution recently from the environmental viewpoint. Proposals have been made.

ポジ型の感光性樹脂では、例えば、ポリイミド前駆体にエステル結合を介してo−ニトロベンジル基を導入する方法(例えば、非特許文献1参照)、可溶性ヒドロキシルイミドまたはポリオキサゾール前駆体にナフトキノンジアジド化合物を混合する方法(例えば、特許文献13、14参照)、可溶性ポリイミドにエステル結合を介してナフトキノンジアジドを導入する方法(例えば、非特許文献2参照)等により得られるものやポリイミド前駆体にナフトキノンジアジドを混合するもの(例えば、特許文献15参照)などが知られている。   In a positive photosensitive resin, for example, a method of introducing an o-nitrobenzyl group into a polyimide precursor via an ester bond (see, for example, Non-Patent Document 1), a naphthoquinonediazide compound in a soluble hydroxylimide or polyoxazole precursor Obtained by mixing a naphthoquinone diazide via an ester bond (for example, see Non-Patent Document 2), or a naphthoquinone diazide into a polyimide precursor. Are known (for example, see Patent Document 15).

しかしながら、ポジ型の感光性樹脂においてもネガ型の感光性樹脂と同様に感光剤の吸収波長に伴う問題から感度や解像度が低く、また上述のように用いられるポリマーの構造が限定されるために、ネガ型の感光性樹脂と同様の問題を生ずる。   However, in the case of positive photosensitive resin as well as the negative photosensitive resin, the sensitivity and resolution are low due to the problems associated with the absorption wavelength of the photosensitive agent, and the structure of the polymer used as described above is limited. The same problem as that of the negative photosensitive resin occurs.

また、ポリベンゾオキサゾール前駆体にジアゾナフトキノン化合物を混合した材料(例えば、特許文献16参照)や、ポリアミド酸にエステル結合を介してフェノール部位を導入した材料(例えば、特許文献17参照)などカルボン酸の代わりにフェノール性水酸基を導入した材料も提案されているが、これらの材料は現像性が不十分であり、未露光部の膜減りや基材から樹脂の剥離という問題が生ずる。このような現像性や接着の改良を目的に、シロキサン部位をポリマー骨格中に有するポリアミド酸を混合した材料(例えば、特許文献18、19参照)が提案されているが、上述のようにポリアミド酸を用いるため保存安定性が悪化する。そこで、保存安定性や接着の改良を目的に、アミン末端基を重合性基で封止した材料(例えば、特許文献20〜22参照)も提案されているが、これらの材料は、酸発生剤として芳香環を多数含むジアゾキノン化合物を用いるため、熱硬化後の機械物性を著しく低下させるうえ、感度が低いという問題があり、実用レベルの材料とは言い難い。この感度不足を補うために透明性の高いポリベンゾオキサゾール前駆体を用いたものも提案されている(例えば、特許文献23参照)が、上記同様、熱硬化後の機械物性(機械強度)の低下という問題の解決には至っていない。   In addition, a carboxylic acid such as a material obtained by mixing a polybenzoxazole precursor with a diazonaphthoquinone compound (for example, see Patent Document 16) or a material in which a phenol moiety is introduced into a polyamic acid via an ester bond (for example, see Patent Document 17). Although materials having phenolic hydroxyl groups introduced instead of these have been proposed, these materials have insufficient developability, causing problems such as film loss in unexposed areas and peeling of the resin from the substrate. For the purpose of improving developability and adhesion, a material in which a polyamic acid having a siloxane moiety in the polymer skeleton is mixed (see, for example, Patent Documents 18 and 19) has been proposed. Storage stability deteriorates due to the use of. Therefore, materials with amine end groups sealed with polymerizable groups (for example, see Patent Documents 20 to 22) have been proposed for the purpose of improving storage stability and adhesion, but these materials are acid generators. Since a diazoquinone compound containing a large number of aromatic rings is used, the mechanical properties after thermosetting are remarkably lowered and the sensitivity is low, so that it is difficult to say that the material is at a practical level. In order to compensate for this lack of sensitivity, a material using a highly transparent polybenzoxazole precursor has been proposed (see, for example, Patent Document 23), but as described above, the mechanical properties (mechanical strength) after thermosetting are reduced. The problem has not been solved.

前記ジアゾキノン化合物の問題点の改良を目的に種々の化学増幅システムを適用した材料も提案されている。この化学増幅システムを適用した材料としては、例えば、化学増幅型のポリイミド(例えば、特許文献24参照)、化学増幅型のポリイミド、ポリベンゾオキサゾール前駆体(例えば、特許文献25〜31参照)などが挙げられる。しかしながら、これらのうち、高感度のものは低分子量であるため、膜特性の低下が認められる。一方、膜特性に優れるものは高分子量であるため、溶解性が不十分となり、感度の低下が認められる。従って、いずれも実用レベルの材料とは言い難く、未だ実用化レベルで充分な材料はないのが現状である。   Materials to which various chemical amplification systems are applied have been proposed for the purpose of improving the problems of the diazoquinone compounds. Examples of materials to which this chemical amplification system is applied include chemical amplification type polyimide (see, for example, Patent Document 24), chemical amplification type polyimide, polybenzoxazole precursor (for example, see Patent Documents 25 to 31), and the like. Can be mentioned. However, among these, the high sensitivity one has a low molecular weight, and thus a decrease in film properties is observed. On the other hand, those having excellent film characteristics have a high molecular weight, so that the solubility is insufficient and a decrease in sensitivity is observed. Therefore, none of the materials is practically usable, and there is still no material at the practical level.

特開昭49−115541号公報JP-A-49-115541 特開昭51−40922号公報Japanese Patent Laid-Open No. 51-40922 特開昭54−145794号公報JP 54-145794 A 特開昭56−38038号公報JP 56-38038 A 特開昭59−108031号公報JP 59-108031 A 特開昭59−220730号公報JP 59-220730 A 特開昭59−232122号公報JP 59-232122 A 特開昭60−6729号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-6729 特開昭60−72925号公報JP-A-60-72925 特開昭61−57620号公報JP-A-61-57620 特開昭59−219330号公報JP 59-219330 A 特開昭231533号公報JP-A-231533 特開昭64−60630号公報JP-A 64-60630 米国特許第4395482号明細書US Pat. No. 4,395,482 特開昭52−13315号公報JP 52-13315 A 特公昭64−46862号公報Japanese Patent Publication No. 64-46862 特開平10−307393号公報JP-A-10-307393 特開平4−31861号公報JP-A-4-31861 特開平4−46345号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-46345 特開平5−197153号公報JP-A-5-197153 特開平9−183846号公報JP-A-9-183846 特開2001−183835号公報JP 2001-183835 A 特開2001−220443号公報JP 2001-220443 A 特開平3−763号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-763 特開平7−219228号公報JP 7-219228 A 特開平10−186664号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-186664 特開平11−202489号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-202489 特開2001−56559号公報JP 2001-56559 A 特開2001−194791号公報JP 2001-194791 A 特表2002−526793号公報JP 2002-526793 A 米国特許第6143467号明細書US Pat. No. 6,143,467 J.Macromol.Sci.Chem.,A24,10,1407,1987J. et al. Macromol. Sci. Chem. , A24, 10, 1407, 1987 Macromolecules,23,1990Macromolecules, 23, 1990

本発明は、機械物性(機械強度)を維持しつつ、感度、解像度に優れ、加えて樹脂自体がアルカリ水溶液へ対する適度な溶解性を有し、さらに接着性、耐熱性に富んだポジ型感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。   The present invention is a positive-type photosensitive material that maintains mechanical properties (mechanical strength), has excellent sensitivity and resolution, and that the resin itself has appropriate solubility in an alkaline aqueous solution, and further has excellent adhesion and heat resistance. It aims at providing a conductive resin composition.

また、本発明は、前記組成物の使用により、機械物性(機械強度)、感度、解像度および耐熱性に優れ、良好な形状のパターンが得られるパターンの製造法を提供するものである。また、本発明は、良好な形状および特性のパターンを有することにより、信頼性の高い電子部品(半導体装置)を提供することを目的とする。   In addition, the present invention provides a method for producing a pattern that is excellent in mechanical properties (mechanical strength), sensitivity, resolution, and heat resistance by using the composition, and that provides a pattern having a good shape. It is another object of the present invention to provide a highly reliable electronic component (semiconductor device) by having a pattern having a good shape and characteristics.

本発明者らは、上記課題を解決するために、まずは感度向上について鋭意研究を進めたところ、ポジ型感光性樹脂組成物中に、特定の構造の基又はアダマンタン残基等の脂肪族環式構造を持つ有機基を有するポリオキサゾール前駆体を含有すれば透明性が上がり、感度が向上ことを見いだした。また、熱硬化後の機械強度も低下しないことを見出した。次いで、アルカリ水溶液に対する現像性の向上について研究をすすめ、ポリオキサゾール前駆体の分子末端を有機基で封止すれば、樹脂自体がアルカリ水溶液へ対する適度な溶解性を有することを見出した。さらに、放射線の照射により前記溶解性変換剤中の保護基の脱離反応を誘発できる化合物を配合することによって、解像度の向上が認められることを明らかにした。これらの知見に基づいて本発明を完成させるに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors first made extensive studies on improving sensitivity, and in the positive photosensitive resin composition, an aliphatic cyclic group such as a group having a specific structure or an adamantane residue. It has been found that if a polyoxazole precursor having an organic group having a structure is contained, transparency is improved and sensitivity is improved. Moreover, it discovered that the mechanical strength after thermosetting did not fall. Next, research was conducted on the improvement of developability with respect to an aqueous alkali solution, and it was found that if the molecular terminal of the polyoxazole precursor is sealed with an organic group, the resin itself has an appropriate solubility in the aqueous alkali solution. Furthermore, it has been clarified that an improvement in resolution can be observed by adding a compound capable of inducing the elimination reaction of the protecting group in the solubility converting agent by irradiation with radiation. The present invention has been completed based on these findings.

すなわち、本発明は、次のものに関する。
[1](A)脂肪族環式構造を持つ有機基を主鎖中に有するポリオキサゾール前駆体であって、下記一般式(1)

Figure 0004329529
(式中、R 1 は、下記一般式(2)
Figure 0004329529
(式中、nは0〜10の整数を示す。)で示される構造の基またはアダマンタン残基、R 2 は四価の有機基、R 3 は一価の有機基を示し、いずれも複数ある場合は同一でも異なっていてもよく、nは繰り返し数を示す整数を示す。)で表されるポリオキサゾール前駆体と、
(B)活性光線照射により酸を発生する化合物と、
(C)酸触媒作用で分解して水素原子に変換し得る有機基を有する化合物とを含有してなることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。
[]前記一価の有機基R3が、アルキル基、アリール基、アセタールまたはケタールを構成する基、シリル基、シリルエーテル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシアルキル基、アルキルシリル基からなる群より選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする上記[1]に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[]前記(C)成分が、分子中で芳香環に結合し、かつ−OR(但し、Rは酸の作用で分解し、水素原子に変換し得る一価の有機基を示す。)で示される基、及び/又は−COOR(但し、Rは酸の作用で分解し、水素原子に変換し得る一価の有機基を示す。)で示される基を有する化合物であることを特徴とする上記[1]または[2]に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[]前記(C)成分が、下記一般式(3)
Figure 0004329529
(式中、Xは有機基、Rは酸の作用で分解し、水素原子に変換し得る一価の有機基を示し、いずれも複数ある場合は同一でも異なっていてもよい。a、bはそれぞれ0以上の整数であり、a+bは1以上の整数を示す。)で表される化合物であることを特徴とする上記[1]〜[]のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[]前記(C)成分が、下記一般式(4)
Figure 0004329529
(式中、X’は有機基、Rは酸の作用で分解し、水素原子に変換し得る一価の有機基を示し、いずれも複数ある場合は同一でも異なっていてもよい。a、bはそれぞれ0以上の整数を示す。)で表される繰り返し単位を有する化合物であることを特徴とする上記[1]〜[]のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[]上記[1]〜[]のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物を支持基板上に塗布し、乾燥してポジ型感光性樹脂膜を得る工程と、前記ポジ型感光性樹脂膜を露光する工程と、前記露光後のポジ型感光性樹脂膜を加熱する工程と、前記加熱後のポジ型感光性樹脂膜をアルカリ水溶液を用いて現像する工程と、前記現像後のポジ型感光性樹脂膜を加熱処理する工程とを含むことを特徴とするパターンの形成方法。
[]上記[]に記載の形成方法により得られるパターンの層を有してなる電子デバイスを有する電子部品であって、前記電子デバイス中に前記パターンの層が層間絶縁膜層及び/又は表面保護膜層として設けられたものであることを特徴とする電子部品。 That is, the present invention relates to the following.
[1] (A) A polyoxazole precursor having an organic group having an aliphatic cyclic structure in the main chain , the following general formula (1)
Figure 0004329529
(Wherein R 1 represents the following general formula (2)
Figure 0004329529
(Wherein n represents an integer of 0 to 10) or an adamantane residue, R 2 is a tetravalent organic group, R 3 is a monovalent organic group, and there are a plurality of them. The cases may be the same or different, and n represents an integer indicating the number of repetitions. And a polyoxazole precursor represented by:
(B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays;
(C) A positive photosensitive resin composition comprising an organic group-containing compound that can be decomposed by acid catalysis and converted into a hydrogen atom.
[ 2 ] The monovalent organic group R 3 is selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, an acetal or ketal group, a silyl group, a silyl ether group, an alkoxycarbonyl group, an alkoxyalkyl group, and an alkylsilyl group. The positive photosensitive resin composition as described in [1] above, wherein the positive photosensitive resin composition is at least one.
[ 3 ] The component (C) is bonded to an aromatic ring in the molecule and is —OR (wherein R represents a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom). And / or -COOR (wherein R represents a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom). The positive photosensitive resin composition according to the above [1] or [2] .
[ 4 ] The component (C) is represented by the following general formula (3)
Figure 0004329529
(In the formula, X represents an organic group, R represents a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom, and when there are a plurality of them, they may be the same or different. Each of which is an integer of 0 or more, and a + b represents an integer of 1 or more.) The positive photosensitive property as described in any one of [1] to [ 3 ] above, Resin composition.
[ 5 ] The component (C) is represented by the following general formula (4)
Figure 0004329529
(In the formula, X ′ represents an organic group, R represents a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom, and when there are a plurality of them, they may be the same or different. A, b Each represents an integer of 0 or more.) The positive photosensitive resin composition as described in any one of the above [1] to [ 3 ], which is a compound having a repeating unit represented by:
[ 6 ] Applying the positive photosensitive resin composition according to any one of the above [1] to [ 5 ] on a support substrate and drying to obtain a positive photosensitive resin film; A step of exposing the positive photosensitive resin film, a step of heating the positive photosensitive resin film after the exposure, a step of developing the positive photosensitive resin film after the heating using an alkaline aqueous solution, and the development method of forming a pattern which comprises a step of heating the positive photosensitive resin film after.
[ 7 ] An electronic component having an electronic device having a pattern layer obtained by the formation method described in [ 6 ] above, wherein the pattern layer is an interlayer insulating film layer and / or An electronic component provided as a surface protective film layer.

本発明は、上記の構成をとることにより、従来技術では達成できなかった、感度の向上と、機械強度の維持を同時に実現することができることを特徴とする。   The present invention is characterized in that, by adopting the above-described configuration, improvement in sensitivity and maintenance of mechanical strength, which could not be achieved by the conventional technology, can be realized at the same time.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、機械特性(機械強度)を維持しつつ、感度、解像度および耐熱性に優れる。また、本発明のパターンの形成法によれば、前記組成物の使用により、機械特性、感度、解像度および耐熱性に優れ、良好な形状のパターンが得られる。また、本発明の電子部品(半導体装置)は、良好な形状および特性のパターンを有することにより、信頼性に優れる。   The positive photosensitive resin composition of the present invention is excellent in sensitivity, resolution and heat resistance while maintaining mechanical properties (mechanical strength). Further, according to the pattern forming method of the present invention, by using the composition, a pattern having a good shape and excellent mechanical properties, sensitivity, resolution and heat resistance can be obtained. In addition, the electronic component (semiconductor device) of the present invention is excellent in reliability by having a pattern with a good shape and characteristics.

以下に、本発明の実施形態について説明する。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物において、(A)成分は、脂肪族環式構造を持つ有機基をその主鎖中に有するポリオキサゾール前駆体であり、より具体的には、下記一般式(1)にて示される構造を有するポリオキサゾール前駆体である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
In the positive photosensitive resin composition of the present invention, the component (A) is a polyoxazole precursor having an organic group having an aliphatic cyclic structure in its main chain. More specifically, the following general formula It is a polyoxazole precursor having the structure represented by (1).

Figure 0004329529
Figure 0004329529

一般式(1)中、R1は、前記脂肪族環式構造を持つ有機基、R2は四価の有機基、R3は一価の有機基を示し、いずれも複数ある場合は同一でも異なっていてもよく、nは繰り返し数を示す整数を示す。 In the general formula (1), R 1 represents an organic group having the aliphatic cyclic structure, R 2 represents a tetravalent organic group, and R 3 represents a monovalent organic group. They may be different, and n represents an integer indicating the number of repetitions.

このポリオキサゾール前駆体において、前記一般式(1)にて示される構造中のR1は、前記脂肪族環式構造を持つ基である。この脂肪族環式構造を持つ基については特に限定はされないが、好ましくは下記一般式(2)で示される構造を持つ基、またはアダマンタン残基である。下記一般式(2)で示される構造を持つ基として好ましくは、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサンなどが挙げられる。炭素原子数としては、3〜30が好ましい。なお、一般式(2)中、nは0〜10の整数を示す。 In the polyoxazole precursor, R 1 in the structure represented by the general formula (1) is a group having the aliphatic cyclic structure. The group having an aliphatic cyclic structure is not particularly limited, but is preferably a group having a structure represented by the following general formula (2) or an adamantane residue. Preferred examples of the group having the structure represented by the following general formula (2) include cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, and cyclohexane. As the number of carbon atoms, 3 to 30 is preferable. In general formula (2), n represents an integer of 0 to 10.

Figure 0004329529
Figure 0004329529

ポリオキサゾール前駆体の構造中に、前記一般式(2)で示される構造の基、またはアダマンタン残基を有することにより、樹脂の透明性をあげることができ、その結果、感度を向上させることができる。また、炭素密度が上がることにより、機械特性も向上する。   By having the group having the structure represented by the general formula (2) or the adamantane residue in the structure of the polyoxazole precursor, the transparency of the resin can be increased, and as a result, the sensitivity can be improved. it can. Further, the mechanical properties are improved by increasing the carbon density.

他の脂肪族環式構造を持つ基としては、ノルボルネン、ジシクロロペンタン、デカヒドロナフタレンなどの骨格を有するものや下記一般式で表される骨格を有するものが挙げられる。   Examples of the group having another aliphatic cyclic structure include those having a skeleton such as norbornene, dicyclolopentane, decahydronaphthalene, and those having a skeleton represented by the following general formula.

Figure 0004329529
(式中、Xは二価の有機基を示す。)
Figure 0004329529
(In the formula, X represents a divalent organic group.)

本発明の(A)成分としては、上記一般式(1)においてR1部分に、上記R1として定義した基以外の基を有する、例えばエタン、プロパン、ブタン、ヘキサンなどの骨格を有する二価の鎖状脂肪族炭化水素残基や芳香族基をR1部分に有する、ポリオキサゾール前駆体を用いることもできる。さらに、このような(A)成分とともに、本発明の一般式(1)に示したポリオキサゾール前駆体の全てのR1が芳香族基や鎖状脂肪族炭化水素基に置き換わった構造であるポリオキサゾール前駆体を併用することもできる。 The component (A) of the present invention has a divalent group having a group other than the group defined as R 1 in the R 1 part in the general formula (1), for example, a skeleton such as ethane, propane, butane, hexane, etc. A polyoxazole precursor having a chain aliphatic hydrocarbon residue or an aromatic group in the R 1 portion can also be used. Further, together with such a component (A), a poly having a structure in which all R 1 of the polyoxazole precursor represented by the general formula (1) of the present invention is replaced with an aromatic group or a chain aliphatic hydrocarbon group. An oxazole precursor can also be used in combination.

前記一般式(1)にて示される構造中のR2は、具体的にはジフェニル、ジフェニルエーテル、ジフェニルチオエーテル、ベンゾフェノン、ジフェニルメタン、ジフェニルプロパン、ジフェニルヘキサフルオロプロパン、ジフェニルスルホキシド、ジフェニルスルホン、ビフェニル、ベンゼンなどの骨格を有する四価の芳香族炭化水素残基が典型的な例として例示されるが、これらに限定されるものではない。炭素原子数としては、6〜30が好ましい。好ましい基としては、ジフェニルヘキサフルオロプロパン、ジフェニルイソプロパン、ジフェニルエーテル、ジフェニルスルホキシド、ビフェニルである。なお、必要に応じてR2として上記にて例示した基の二種類以上を含有させることもできる。 Specifically, R 2 in the structure represented by the general formula (1) is diphenyl, diphenyl ether, diphenyl thioether, benzophenone, diphenylmethane, diphenylpropane, diphenylhexafluoropropane, diphenylsulfoxide, diphenylsulfone, biphenyl, benzene, etc. Although the tetravalent aromatic hydrocarbon residue which has the following skeleton is exemplified as a typical example, it is not limited thereto. The number of carbon atoms is preferably 6-30. Preferred groups are diphenylhexafluoropropane, diphenylisopropane, diphenyl ether, diphenyl sulfoxide, and biphenyl. It is also possible to incorporate two or more kinds of groups exemplified in the above as R 2 if necessary.

前記一般式(1)にて示される構造中のR3は、一価の有機基を示す。中でも好ましい有機基として、例えば、アルキル基、アリール基、アセタールまたはケタールを構成する基、シリル基、シリルエーテル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシアルキル基、アルキルシリル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。中でも炭素数2以上10以下のアルコキシカルボニル基、アルコキシアルキル基がさらに好ましい。分子末端にこれらの基を有することにより、アルカリ水溶液に対して適度な溶解性を与えることができる。 R 3 in the structure represented by the general formula (1) represents a monovalent organic group. Among them, preferred organic groups include, for example, alkyl groups, aryl groups, groups constituting acetals or ketals, silyl groups, silyl ether groups, alkoxycarbonyl groups, alkoxyalkyl groups, alkylsilyl groups, and the like. It is not something. Among these, an alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms and an alkoxyalkyl group are more preferable. By having these groups at the molecular ends, it is possible to give moderate solubility to the aqueous alkali solution.

本発明において、前記ポリオキサゾール前駆体は、下記一般式(5)で示されるジカルボン酸、下記一般式(6)で示されるジアミノ化合物を原料の一部として用いることにより製造できる。   In the present invention, the polyoxazole precursor can be produced by using a dicarboxylic acid represented by the following general formula (5) and a diamino compound represented by the following general formula (6) as a part of the raw material.

Figure 0004329529
Figure 0004329529

一般式(5)中、R1は前記一般式(1)におけるR1と同じ有機基を示す。 In General Formula (5), R 1 represents the same organic group as R 1 in General Formula (1).

Figure 0004329529
Figure 0004329529

一般式(6)中、R2は前記一般式(1)におけるR2と同じ有機基を示す。 In General Formula (6), R 2 represents the same organic group as R 2 in General Formula (1).

前記ポリオキサゾール前駆体は、例えば以下の方法で得ることができる。前記一般式(5)にて示されるジカルボン酸をN−メチルピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなどの有機溶媒中にて塩化チオニルなどのハロゲン化剤を用いてハロゲン化した後に、前記一般式(6)にて示されるジアミノ化合物とピリジンなどの適当な触媒の存在下で、前記と同様の有機溶媒中で反応させる。反応溶液を、水、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、アセトンなどの貧溶媒中に注ぎ結晶化させ、ろ別、乾燥する。このようにして得られたヒドロキシポリアミドを再度、上記有機溶媒中に溶解させ、適当なエステル化剤を必要に応じて酸あるいは塩基性触媒下で作用させることにより、末端カルボン酸基に対して前記一般式(1)にてR3で示される有機基を導入することができる。エステル化剤としては、各種アルコール類、各種ビニルエーテル類、ハロゲン化アルキル、トリメチルシリルクロライド、ハロゲン化メチルアルキルエーテル、ハロゲン化エチルアルキルエーテル、等を挙げることができる。この反応溶液を、水、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、アセトンなどの貧溶媒中に注ぎ結晶化させ、ろ別、乾燥することで、前記一般式(1)で示される構造単位を有するポリオキサゾール前駆体を得ることができる。 The polyoxazole precursor can be obtained, for example, by the following method. Halogenation of the dicarboxylic acid represented by the general formula (5) using a halogenating agent such as thionyl chloride in an organic solvent such as N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone, N, N-dimethylacetamide, or dimethylsulfoxide. Thereafter, the reaction is carried out in the same organic solvent as described above in the presence of a suitable catalyst such as pyridine and the diamino compound represented by the general formula (6). The reaction solution is poured into a poor solvent such as water, methanol, ethanol, propyl alcohol, acetone, etc., crystallized, filtered and dried. The hydroxypolyamide thus obtained is again dissolved in the organic solvent, and an appropriate esterifying agent is allowed to act in the presence of an acid or basic catalyst as necessary, whereby the terminal carboxylic acid group is subjected to the above-mentioned. An organic group represented by R 3 in the general formula (1) can be introduced. Examples of the esterifying agent include various alcohols, various vinyl ethers, halogenated alkyls, trimethylsilyl chloride, halogenated methyl alkyl ethers, and halogenated ethyl alkyl ethers. The reaction solution is poured into a poor solvent such as water, methanol, ethanol, propyl alcohol, acetone, etc., crystallized, filtered and dried to obtain a polyoxazole precursor having the structural unit represented by the general formula (1). You can get a body.

また、本発明において、前記ポリベンゾオキサゾール前駆体は、例えば、特開平9−183846号公報に示されているように、1−ヒドロキシベンゾトリアゾールとジカルボン酸とを反応させたジカルボン酸誘導体を経由して、これとジヒドロキシアミンとを反応させて得ることができる。   Further, in the present invention, the polybenzoxazole precursor passes through a dicarboxylic acid derivative obtained by reacting 1-hydroxybenzotriazole with a dicarboxylic acid as disclosed in, for example, JP-A-9-183848. It can be obtained by reacting this with dihydroxyamine.

本発明の前記一般式(1)で示される構造を有するポリオキサゾール前駆体において、R3で示される有機基の置換率は全ポリマー分子中のカルボン酸の0.1%以上、80%以下であることが本発明の組成物に適切な溶解速度、露光感度を与える上で好ましく、1%以上、50%以下とすることがさらに好ましい。これより少ないと未露光部の膜減りが大きくなり、これより多いと現像時間が長くなる恐れがある。この置換率は、1H-NMRスペクトルの積分強度比から算出できる。この際、全ポリマー分子中の繰り返し単位数を元にカルボン酸量を定量するが、この繰り返し単位数はポリマー合成時の仕込み比をもとに算出するものとする。 In the polyoxazole precursor having the structure represented by the general formula (1) of the present invention, the substitution rate of the organic group represented by R 3 is 0.1% or more and 80% or less of the carboxylic acid in all polymer molecules. It is preferable to give an appropriate dissolution rate and exposure sensitivity to the composition of the present invention, and more preferably 1% or more and 50% or less. If it is less than this, the film loss in the unexposed area will increase, and if it is more than this, the development time may become longer. This substitution rate can be calculated from the integrated intensity ratio of the 1 H-NMR spectrum. At this time, the amount of carboxylic acid is quantified based on the number of repeating units in all polymer molecules, and the number of repeating units is calculated based on the charging ratio at the time of polymer synthesis.

本発明の前記一般式(1)で示される構造を有するポリオキサゾール前駆体においては、その一部に前記一般式(1)で示される構造中の繰り返し単位以外の繰り返し単位を有していてもよい。この場合、その割合は全繰り返し単位中50%以下であることが好ましい。   In the polyoxazole precursor having the structure represented by the general formula (1) of the present invention, a part thereof may include a repeating unit other than the repeating unit in the structure represented by the general formula (1). Good. In this case, the ratio is preferably 50% or less in all repeating units.

前記(A)成分のポリオキサゾール前駆体の分子量に特に制限はないが、一般に平均分子量で3,000〜200,000であることが好ましく、5000〜100000がより好ましい。また、重量平均分子量を数平均分子量で除した分散度は1〜4が好ましく、1〜3がより好ましい。なお、分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)で測定し、ポリスチレン換算で算出することができる。   Although there is no restriction | limiting in particular in the molecular weight of the polyoxazole precursor of the said (A) component, Generally it is preferable that it is 3,000-200,000 by an average molecular weight, and 5000-100,000 are more preferable. Moreover, 1-4 are preferable and the dispersion degree which remove | divided the weight average molecular weight by the number average molecular weight has more preferable 1-3. The molecular weight can be measured by GPC (gel permeation chromatography) and calculated in terms of polystyrene.

本発明の組成物において、前記(A)成分として用いるポリオキサゾール前駆体とともに、前記(B)成分として活性光線照射により酸を発生する化合物(以下、酸発生剤という)を用いる。この量は、感光時の感度、解像度を良好とするために、(A)成分100重量部に対して、0.01〜50重量部とすることが好ましく、0.01〜20重量部とすることがより好ましく、0.5〜20重量部とすることがさらに好ましい。   In the composition of the present invention, together with the polyoxazole precursor used as the component (A), a compound capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays (hereinafter referred to as an acid generator) is used as the component (B). This amount is preferably 0.01 to 50 parts by weight and preferably 0.01 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of component (A) in order to improve sensitivity and resolution during exposure. It is more preferable that the content be 0.5 to 20 parts by weight.

本発明に使用する前記酸発生剤(B)は、紫外線の如き活性光線の照射によって酸性を呈すると共に、(C)成分である酸触媒作用で分解し、水素原子に変換し得る有機基を有する化合物(「溶解性変換剤」ともいう)の変換、具体的には保護基を脱離させる作用を有する。   The acid generator (B) used in the present invention exhibits an acidity upon irradiation with actinic rays such as ultraviolet rays, and has an organic group that can be decomposed by acid catalysis as the component (C) and converted into a hydrogen atom. Conversion of a compound (also referred to as a “solubility conversion agent”), specifically, an action of eliminating a protecting group.

このような(B)成分の化合物としては、具体的にはジアリールスルホニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、ジアルキルフェナシルスルホニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、アリールジアゾニウム塩、芳香族テトラカルボン酸エステル、芳香族スルホン酸エステル、ニトロベンジルエステル、オキシムスルホン酸エステル、芳香族N−オキシイミドスルフォネート、芳香族スルファミド、ハロアルキル基含有炭化水素系化合物、ハロアルキル基含有ヘテロ環状化合物、ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステルなどが用いられる。このような化合物は必要に応じて2種類以上併用したり、他の増感剤と組合せて使用したりすることができる。なかでも芳香族オキシムスルホン酸エステル、芳香族N−オキシイミドスルフォネートは高感度の点で、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩は、未露光部に適度な溶解阻止効果が期待できるので好ましい。   Specific examples of such (B) component compounds include diarylsulfonium salts, triarylsulfonium salts, dialkylphenacylsulfonium salts, diaryliodonium salts, aryldiazonium salts, aromatic tetracarboxylic acid esters, aromatic sulfonic acids. Esters, nitrobenzyl esters, oxime sulfonates, aromatic N-oxyimide sulfonates, aromatic sulfamides, haloalkyl group-containing hydrocarbon compounds, haloalkyl group-containing heterocyclic compounds, naphthoquinone diazide-4-sulfonate esters, etc. Used. Such compounds can be used in combination of two or more as required, or in combination with other sensitizers. Of these, aromatic oxime sulfonates and aromatic N-oxyimide sulfonates are preferred because of their high sensitivity, and diaryl iodonium salts and triaryl sulfonium salts are preferred because they can be expected to have an appropriate dissolution inhibiting effect on the unexposed areas.

本発明に使用する前記(C)成分は、酸触媒作用で分解し、水素原子に変換し得る有機基を有する。これにより未露光部では溶解抑止効果が、露光部においては溶解促進効果が期待され、適切なコントラストを発現することができる。   The component (C) used in the present invention has an organic group that can be decomposed by acid catalysis and converted into a hydrogen atom. As a result, a dissolution inhibiting effect is expected in the unexposed area, and a dissolution promoting effect is expected in the exposed area, and an appropriate contrast can be expressed.

本発明に使用する(C)成分は、その構造としては特に制限はないが、好ましくは、分子中で芳香環に結合し、かつ−OR(但し、Rは酸の作用で分解し、水素原子に変換し得る一価の有機基を示す。)で示される基、及び/又は−COOR(但し、Rは酸の作用で分解し、水素原子に変換し得る一価の有機基を示す。)で示される基を有する化合物である。   The component (C) used in the present invention is not particularly limited in terms of its structure, but is preferably bonded to an aromatic ring in the molecule, and -OR (wherein R is decomposed by the action of an acid, a hydrogen atom And / or -COOR (wherein R represents a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted to a hydrogen atom). It is a compound which has group shown by these.

前記(C)成分としては、下記一般式(3)又は(4)にて示される構造を有するものが感度、解像度に優れ好ましい。下記一般式(3)において、a及びbは、それぞれ0以上の整数であり、a+bは1以上の整数であり、好ましくはa+bは10以下の整数である。また、下記一般式(4)において、a及びbは、それぞれ0以上の整数であり、好ましくはa+bは10以下の整数である。   As said (C) component, what has the structure shown by the following general formula (3) or (4) is excellent in a sensitivity and a resolution, and preferable. In the following general formula (3), a and b are each an integer of 0 or more, a + b is an integer of 1 or more, and preferably a + b is an integer of 10 or less. In the following general formula (4), a and b are each an integer of 0 or more, and preferably a + b is an integer of 10 or less.

Figure 0004329529
Figure 0004329529

一般式(3)中、Xは有機基、Rは酸の作用で分解し、水素原子に変換し得る一価の有機基を示し、いずれも複数ある場合は同一でも異なっていてもよい。a、bはそれぞれ0以上の整数であり、a+bは1以上の整数を示す。   In general formula (3), X represents an organic group, R represents a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom, and when there are a plurality of them, they may be the same or different. a and b are each an integer of 0 or more, and a + b represents an integer of 1 or more.

Figure 0004329529
Figure 0004329529

一般式(4)中、X’は有機基、Rは酸の作用で分解し、水素原子に変換し得る一価の有機基を示し、いずれも複数ある場合は同一でも異なっていてもよい。a、bはそれぞれ0以上の整数を示す。   In general formula (4), X ′ represents an organic group, R represents a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom, and when there are a plurality of them, they may be the same or different. a and b each represent an integer of 0 or more.

前記酸触媒作用で分解し、水素原子に変換し得る一価の基としては、例えば下記の構造を有するアセタール若しくはケタールを構成するものが好ましいものとして挙げられる。   As the monovalent group that can be decomposed by the acid catalysis and converted into a hydrogen atom, for example, those constituting an acetal or ketal having the following structure are preferable.

Figure 0004329529
(式中、R’、R”及びR'''は各々独立に炭素数5以下のアルキル基を示し、Xは炭素数3以上(好ましくは20以下)の2価のアルキレン基(側鎖を有していてもよい)を示す。)
Figure 0004329529
(Wherein R ′, R ″ and R ′ ″ each independently represents an alkyl group having 5 or less carbon atoms, and X represents a divalent alkylene group having 3 or more carbon atoms (preferably 20 or less) (with a side chain). It may have)

具体的には、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、アルキル置換テトラヒドロピラニル基、アルキル置換テトラヒドロフラニル基、アルコキシ置換テトラヒドロピラニル基、アルコキシ置換テトラヒドロフラニル基などが典型的な例として例示されるが、これらに限定されるものではない。最も好ましい基はテトラヒドロピラニル基である。   Specific examples include a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group, an alkyl-substituted tetrahydropyranyl group, an alkyl-substituted tetrahydrofuranyl group, an alkoxy-substituted tetrahydropyranyl group, and an alkoxy-substituted tetrahydrofuranyl group. However, it is not limited to these. The most preferred group is a tetrahydropyranyl group.

また、酸の作用で分解し水素原子に変換し得る一価の基として、一価のアルコキシアルキル基又はアルキルシリル基、アルコキシカルボニル基なども挙げられる。これらに特に制限はないが、好ましい炭素数としては、アルコキシアルキル基の場合は2〜8、アルキルシリル基の場合は1〜20、アルコキシカルボニル基の場合は2〜15である。   Examples of the monovalent group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom include a monovalent alkoxyalkyl group, an alkylsilyl group, and an alkoxycarbonyl group. Although there is no restriction | limiting in particular in these, As a preferable carbon number, it is 2-8 in the case of an alkoxyalkyl group, 1-20 in the case of an alkylsilyl group, and 2-15 in the case of an alkoxycarbonyl group.

具体的には、メトキシメチル基、エトキシメチル基、イソプロポキシメチル基、tert−ブトキシメチル基、エトキシエチル基、メチルシリル基、エチルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、tert−ブトキシカルボニル基などが典型的な例として例示されるが、これらに限定されるものではない。好ましい基はメトキシメチル基、1−エトキシメチル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブトキシカルボニル基である。   Specifically, methoxymethyl group, ethoxymethyl group, isopropoxymethyl group, tert-butoxymethyl group, ethoxyethyl group, methylsilyl group, ethylsilyl group, tert-butyldimethylsilyl group, tert-butoxycarbonyl group and the like are typical. Although illustrated as an example, it is not limited to these. Preferred groups are a methoxymethyl group, a 1-ethoxymethyl group, a t-butyldimethylsilyl group, and a t-butoxycarbonyl group.

また、前記−COORで示される置換基中のRに関しては一価のアルキル基を用いることもできる。これらに特に制限はないが、好ましい炭素数としては1〜10である。   A monovalent alkyl group may be used for R in the substituent represented by -COOR. Although there is no restriction | limiting in particular in these, As a preferable carbon number, it is 1-10.

具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、アミル基などが典型的な例として例示されるが、これらに限定されるものではない。最も好ましい基はエチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基である。   Specifically, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group, an amyl group, and the like are illustrated as typical examples, but are not limited thereto. Absent. Most preferred groups are an ethyl group, an isopropyl group, and a tert-butyl group.

本発明において、前記一般式(3)又は(4)で示される構造中のX、又はX’としては、具体的にはジフェニル、ジフェニルエーテル、ジフェニルチオエーテル、ベンゾフェノン、ジフェニルメタン、ジフェニルプロパン、ジフェニルヘキサフルオロプロパン、ジフェニルスルホキシド、ジフェニルスルホン、ベンゼン、ナフタレン、ペリレンなどの骨格を有する芳香族炭化水素残基や、エタン、プロパン、ブタン、シクロブタン、シクロヘキサン、アダマンタンなどの骨格を有する脂肪族炭化水素残基、あるいは下記の構造を有するものが挙げられる。   In the present invention, X or X ′ in the structure represented by the general formula (3) or (4) is specifically diphenyl, diphenyl ether, diphenylthioether, benzophenone, diphenylmethane, diphenylpropane, diphenylhexafluoropropane. , Aromatic hydrocarbon residues having a skeleton such as diphenyl sulfoxide, diphenyl sulfone, benzene, naphthalene and perylene, aliphatic hydrocarbon residues having a skeleton such as ethane, propane, butane, cyclobutane, cyclohexane and adamantane, or The thing which has the following structure is mentioned.

Figure 0004329529
(式中、Y、Y’は炭素数1〜20の有機基を示す。)
Figure 0004329529
(In the formula, Y and Y ′ represent an organic group having 1 to 20 carbon atoms.)

Figure 0004329529
(式中、Z、Z’はアルキル基あるいはアルキル置換または無置換のヘテロ原子を示す。)
Figure 0004329529
(In the formula, Z and Z ′ represent an alkyl group or an alkyl-substituted or unsubstituted heteroatom.)

本発明で用いられる溶解性変換剤(C)として、下記の一般式で表される化合物、又は繰り返し単位を有する化合物が好ましい。ポリマーの場合には分子量は重量平均分子量で1000〜30000のものが好ましい。   The solubility converter (C) used in the present invention is preferably a compound represented by the following general formula or a compound having a repeating unit. In the case of a polymer, the molecular weight is preferably 1000 to 30000 in terms of weight average molecular weight.

Figure 0004329529
(式中、Y、Y’は炭素数1〜20の有機基を示し、Rは前記同様、酸酸触媒作用で分解し水素原子に変換し得る有機基を示す。いずれも同一分子に複数あるときは同じでも異なっていても良い。pは繰り返し単位を表す1以上の整数である。)
Figure 0004329529
(In the formula, Y and Y ′ represent an organic group having 1 to 20 carbon atoms, and R represents an organic group that can be decomposed and converted into a hydrogen atom by acid acid catalysis as described above. Both are present in the same molecule. And may be the same or different, and p is an integer of 1 or more representing a repeating unit.)

前記(C)成分の量は、感度と硬化後の膜質の観点から(C)成分がオリゴマーあるいはポリマーの場合に(A)成分100重量部に対して1〜500重量部とすることが好ましく、10〜300重量部とすることがより好ましい。それ以外の場合は(A)成分100重量部に対して1〜50重量部とすることが好ましく、1〜25重量部とすることがより好ましい。   The amount of the component (C) is preferably 1 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (A) when the component (C) is an oligomer or polymer from the viewpoint of sensitivity and film quality after curing. More preferably, it is 10 to 300 parts by weight. In other cases, the amount is preferably 1 to 50 parts by weight, more preferably 1 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of component (A).

本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、硬化膜の基板との接着性を高めるために、有機シラン化合物、アルミキレート化合物等を含むことができる。有機シラン化合物としては、例えば、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、尿素プロピルトリエトキシシラン、メチルフェニルシランジオール、エチルフェニルシランジオール、n−プロピルフェニルシランジオール、イソプロピルフェニルシランジオール、n−ブチルシフェニルシランジオール、イソブチルフェニルシランジオール、tert−ブチルフェニルシランジオール、ジフェニルシランジオール、エチルメチルフェニルシラノール、n−プロピルメチルフェニルシラノール、イソプロピルメチルフェニルシラノール、n−ブチルメチルフェニルシラノール、イソブチルメチルフェニルシラノール、tert−ブチルメチルフェニルシラノール、エチルn−プロピルフェニルシラノール、エチルイソプロピルフェニルシラノール、n−ブチルエチルフェニルシラノール、イソブチルエチルフェニルシラノール、tert−ブチルエチルフェニルシラノール、メチルジフェニルシラノール、エチルジフェニルシラノール、n−プロピルジフェニルシラノール、イソプロピルジフェニルシラノール、n−ブチルジフェニルシラノール、イソブチルジフェニルシラノール、tert−ブチルジフェニルシラノール、フェニルシラントリオール、1,4−ビス(トリヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(メチルジヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(エチルジヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(プロピルジヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(ブチルジヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(ジメチルヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(ジエチルヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(ジプロピルドロキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(ジブチルヒドロキシシリル)ベンゼン等が挙げられる。アルミキレート化合物としては、例えば、トリス(アセチルアセトネート)アルミニウム、アセチルアセテートアルミニウムジイソプロピレート等が挙げられる。これらの密着性付与剤を用いる場合は、(A)成分100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。   The positive photosensitive resin composition of the present invention can contain an organic silane compound, an aluminum chelate compound, or the like in order to enhance the adhesion of the cured film to the substrate. Examples of the organic silane compound include vinyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, urea propyltriethoxysilane, methylphenylsilanediol, ethylphenylsilanediol, n- Propylphenylsilanediol, isopropylphenylsilanediol, n-butylsiphenylsilanediol, isobutylphenylsilanediol, tert-butylphenylsilanediol, diphenylsilanediol, ethylmethylphenylsilanol, n-propylmethylphenylsilanol, isopropylmethylphenylsilanol , N-butylmethylphenylsilanol, isobutylmethylphenylsilanol, tert-butylmethylphenylsilanol , Ethyl n-propylphenylsilanol, ethylisopropylphenylsilanol, n-butylethylphenylsilanol, isobutylethylphenylsilanol, tert-butylethylphenylsilanol, methyldiphenylsilanol, ethyldiphenylsilanol, n-propyldiphenylsilanol, isopropyldiphenylsilanol , N-butyldiphenylsilanol, isobutyldiphenylsilanol, tert-butyldiphenylsilanol, phenylsilanetriol, 1,4-bis (trihydroxysilyl) benzene, 1,4-bis (methyldihydroxysilyl) benzene, 1,4-bis (Ethyldihydroxysilyl) benzene, 1,4-bis (propyldihydroxysilyl) benzene, 1,4-bis (butyldi) Droxysilyl) benzene, 1,4-bis (dimethylhydroxysilyl) benzene, 1,4-bis (diethylhydroxysilyl) benzene, 1,4-bis (dipropyldroxysilyl) benzene, 1,4-bis (dibutylhydroxy) And silyl) benzene. Examples of the aluminum chelate compound include tris (acetylacetonate) aluminum, acetylacetate aluminum diisopropylate, and the like. When using these adhesion grant agents, 0.1-20 weight part is preferable with respect to 100 weight part of (A) component, and 0.5-10 weight part is more preferable.

また、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、アルカリ現像液に対する溶解性を調製するために適当なフェノール化合物などを含むことができる。   In addition, the positive photosensitive resin composition of the present invention can contain a phenol compound suitable for preparing solubility in an alkaline developer.

前記フェノール化合物としては、フェノール性水酸基を分子内に2〜8個含有する化合物を用いることができる。例えば、ビス(2−ヒドロキシフェニル)メタン、2−ヒドロキシフェニル−(4−ヒドロキシフェニル)メタン、3,3'−メチレンビス(2−ヒドロキシ−5−メチルベンゼンメタノール)、2,2'−メチレンビス(4−メチルフェノール)、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、トリス(2−ヒドロキシフェニル)メタン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2−ヒドロキシフェニル)−(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキフェニル)−(2−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,1−トリス(2−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(2−ヒドロキシフェニル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−(2−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−[4−{1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル}フェニル]エタン、1,1−ビス(2−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−フェニルメタン、ビス(2−ヒドロキシフェニル)−フェニルメタン、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチル−ビフェニルなどが挙げられる。   As said phenol compound, the compound which contains 2-8 phenolic hydroxyl groups in a molecule | numerator can be used. For example, bis (2-hydroxyphenyl) methane, 2-hydroxyphenyl- (4-hydroxyphenyl) methane, 3,3′-methylenebis (2-hydroxy-5-methylbenzenemethanol), 2,2′-methylenebis (4 -Methylphenol), bis (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, tris (2-hydroxyphenyl) methane, tris (4-hydroxyphenyl) methane, bis (2-hydroxyphenyl)-(4-hydroxyphenyl) methane, bis (4-hydroxyphenyl)-(2-hydroxyphenyl) methane, 1,1,1-tris (2- Hydroxyphenyl) ethane, 1,1-bis (2-hydroxyphenyl) -1- (4- Loxyphenyl) ethane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1- (2-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1-bis (4- Hydroxyphenyl) -1- [4- {1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl} phenyl] ethane, 1,1-bis (2-hydroxyphenyl) -1-phenylethane, bis (4-hydroxy Phenyl) -phenylmethane, bis (2-hydroxyphenyl) -phenylmethane, 4,4′-dihydroxy-3,3′-dimethyl-biphenyl, and the like.

本発明におけるポジ型感光性樹脂組成物には、必要により硬化膜の機械特性向上のため、硬化時にポリマー中のカルボン酸や水酸基と反応しうる架橋剤を添加してもよい。これらの例としては、例えば下記の一般式で表される化合物が挙げられる。   In order to improve the mechanical properties of the cured film, the positive photosensitive resin composition in the present invention may be added with a crosslinking agent capable of reacting with a carboxylic acid or a hydroxyl group in the polymer when cured. Examples of these include compounds represented by the following general formula.

Figure 0004329529
(式中、Mは炭素数1〜20の有機基を示し、Rは水素原子あるいは硬化時の熱で分解し水素原子に変換し得る有機基を示す。いずれも同一分子に複数あるときは同じでも異なっていても良い。nは2以上の整数である。)
Figure 0004329529
(In the formula, M represents an organic group having 1 to 20 carbon atoms, and R represents a hydrogen atom or an organic group that can be decomposed by heat at the time of curing to be converted to a hydrogen atom. However, n may be different, and n is an integer of 2 or more.)

この架橋剤を用いる場合は、(A)成分100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。   When using this crosslinking agent, 0.1-20 weight part is preferable with respect to 100 weight part of (A) component, and 0.5-10 weight part is more preferable.

また、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、塗布性、例えばストリエーション(膜厚のムラ)を防いだり、現像性を向上させたりするために、適当な界面活性剤あるいはレベリング剤を添加することができる。このような界面活性剤あるいはレベリング剤としては、例えば、ポリオキシエチレンウラリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル等があり、市販品としては、メガファックスF171、F173、R−08(大日本インキ化学工業株式会社製商品名)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム株式会社商品名)、オルガノシロキサンポリマーKP341、KBM303、KBM403、KBM803(信越化学工業株式会社製商品名)等が挙げられる。   In addition, the positive photosensitive resin composition of the present invention may be added with a suitable surfactant or leveling agent in order to prevent coatability, for example, striation (film thickness unevenness) or improve developability. can do. Examples of such a surfactant or leveling agent include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, and the like. Megafax F171 is a commercially available product. , F173, R-08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd. product name), Florard FC430, FC431 (Sumitomo 3M Co., Ltd. product name), Organosiloxane polymer KP341, KBM303, KBM403, KBM803 (Product made by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) Name).

さらに、本発明のポジ型感光性樹脂組成物には、必要に応じて、保存安定剤、溶解抑止剤等も配合することができる   Furthermore, the positive photosensitive resin composition of the present invention can be blended with a storage stabilizer, a dissolution inhibitor and the like, if necessary.

本発明においては、前記ポジ型感光性樹脂組成物の成分を溶剤に溶解し、ワニス状にして使用することができる。溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、2−メトキシエタノール、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メチル−1,3−ブチレングリコールアセテート、1,3−ブチレングリコールアセテート、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、テトラヒドロフランなどがあり、単独でも混合して用いても良い。溶剤の量に特に制限はないが、一般に組成物中溶剤の割合が40〜75重量%となるように用いられる。   In the present invention, the components of the positive photosensitive resin composition can be dissolved in a solvent and used in the form of a varnish. As the solvent, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, 2-methoxyethanol, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, Propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, methyl-1,3-butylene glycol acetate, 1,3-butylene glycol acetate, cyclohexanone, cyclopentanone, tetrahydrofuran, etc. May be. Although there is no restriction | limiting in particular in the quantity of a solvent, Generally, it uses so that the ratio of the solvent in a composition may be 40 to 75 weight%.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物を使用し、パターンを製造する方法は、まず該組成物を適当な支持体、例えば、シリコンウエハ、セラミック、アルミ基板などに塗布する。塗布方法としてはスピンナーを用いた回転塗布、スプレーコータを用いた噴霧塗布、浸漬、印刷、ロールコーティングなどが挙げられる。次に、好ましくは60〜140℃で30秒から10分間プリベークして塗膜を乾燥後、所望のパターン形状に放射線、化学線を照射することができる。活性光線としては、X線、電子線、紫外線、可視光線などの放射線、化学線が使用できるが、200〜500nmの波長のものが好ましい。g線、i線などの単色光を用いることもできる。次に、好ましくは50〜150℃で30秒から10分間加熱を行い、照射部表層部に発生した酸を底部にまで拡散させることが好ましい。次に現像して照射部を溶解除去することによりパターンを得ることができる。   In the method for producing a pattern using the positive photosensitive resin composition of the present invention, the composition is first applied to a suitable support such as a silicon wafer, a ceramic, an aluminum substrate and the like. Examples of the coating method include spin coating using a spinner, spray coating using a spray coater, dipping, printing, and roll coating. Next, preferably after pre-baking at 60 to 140 ° C. for 30 seconds to 10 minutes to dry the coating film, a desired pattern shape can be irradiated with radiation or actinic radiation. As the actinic ray, radiation such as X-rays, electron beams, ultraviolet rays, visible rays, and actinic rays can be used, but those having a wavelength of 200 to 500 nm are preferable. Monochromatic light such as g-line or i-line can also be used. Next, it is preferable to heat at 50 to 150 ° C. for 30 seconds to 10 minutes to diffuse the acid generated on the surface layer of the irradiated portion to the bottom. Next, the pattern can be obtained by developing and dissolving and removing the irradiated portion.

現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、アンモニアなどの無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミンなどの一級アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミンなどの二級アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミンなどの三級アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドなどの、四級アンモニウム塩などのアルカリ水溶液、及び、これに水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加した水溶液を好適に使用することができる。   Developers include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, diethylamine, and di-n-propylamine. Secondary amines such as, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, etc. An alkaline aqueous solution and an aqueous solution to which an appropriate amount of a water-soluble organic solvent or a surfactant is added can be preferably used.

現像方法としては、スプレー、パドル、浸漬、超音波などの方式が可能である。次に、現像によって形成したパターンをリンスすることができる。リンス液としては蒸留水を使用することができる。次に、加熱処理を行い、耐熱性に富む最終パターンを得ることができる。加熱温度は、一般に150〜450℃とされる。   As a developing method, methods such as spraying, paddle, dipping, and ultrasonic waves are possible. Next, the pattern formed by development can be rinsed. Distilled water can be used as the rinse liquid. Next, heat treatment can be performed to obtain a final pattern rich in heat resistance. The heating temperature is generally 150 to 450 ° C.

本発明の感光性樹脂組成物は、半導体装置や多層配線板などの電子部品に使用することができ、具体的には、半導体装置の表面保護膜や層間絶縁膜、多層配線板の層間絶縁膜などの形成に使用することができる。本発明の半導体装置は、前記組成物を用いて形成される表面保護膜や層間絶縁膜を有すること以外は特に制限されず、様々な構造をとることができる。   The photosensitive resin composition of the present invention can be used for electronic components such as semiconductor devices and multilayer wiring boards. Specifically, surface protective films and interlayer insulating films of semiconductor devices, interlayer insulating films of multilayer wiring boards It can be used for forming. The semiconductor device of the present invention is not particularly limited except that it has a surface protective film and an interlayer insulating film formed using the composition, and can have various structures.

本発明の半導体装置製造工程の一例を以下に説明する。図1は多層配線構造の半導体装置の製造工程図である。図において、回路素子を有するSi基板などの半導体基板1は、回路素子の所定部分を除いてシリコン酸化膜などの保護膜2などで被覆され、露出した回路素子上に第一導体層が形成されている。前記半導体基板上にスピンコート法などで層間絶縁膜層4が形成される(第1の工程)。   An example of the semiconductor device manufacturing process of the present invention will be described below. FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device having a multilayer wiring structure. In the figure, a semiconductor substrate 1 such as a Si substrate having circuit elements is covered with a protective film 2 such as a silicon oxide film except for a predetermined portion of the circuit elements, and a first conductor layer is formed on the exposed circuit elements. ing. An interlayer insulating film layer 4 is formed on the semiconductor substrate by spin coating or the like (first step).

次に、塩化ゴム系、フェノールノボラック系等の感光性樹脂層5が前記層間絶縁膜層4上にスピンコート法で形成され、公知の写真食刻技術によって所定部分の層間絶縁膜層4が露出する様に窓6Aが設けられている(第2の工程)。前記窓6Aの層間絶縁膜層4は、酸素、四フッ化炭素などのガスを用いるドライエッチング手段によって選択的にエッチングされ、窓6Bがあけられている。ついで窓6Bから露出した第一導体層3を腐食することなく、感光樹脂層5のみを腐食するようなエッチング溶液を用いて感光樹脂層5が完全に除去される(第3の工程)。   Next, a photosensitive resin layer 5 such as chlorinated rubber or phenol novolac is formed on the interlayer insulating film layer 4 by spin coating, and a predetermined portion of the interlayer insulating film layer 4 is exposed by a known photolithography technique. Thus, a window 6A is provided (second step). The interlayer insulating film layer 4 of the window 6A is selectively etched by dry etching means using a gas such as oxygen or carbon tetrafluoride to open the window 6B. Next, the photosensitive resin layer 5 is completely removed using an etching solution that corrodes only the photosensitive resin layer 5 without corroding the first conductor layer 3 exposed from the window 6B (third step).

さらに、公知の写真食刻技術を用いて、第二導体層7を形成させ、第一導体層3との電気的接続が完全に行われる(第4の工程)。3層以上の多層配線構造を形成する場合には、前記の工程を繰り返して行い各層を形成することができる。   Furthermore, the second conductor layer 7 is formed using a known photolithography technique, and the electrical connection with the first conductor layer 3 is completely performed (fourth step). When a multilayer wiring structure having three or more layers is formed, each layer can be formed by repeating the above steps.

次に、表面保護膜層8が形成される。この図の例では、この表面保護膜層8を、前記感光性樹脂組成物をスピンコート法にて塗布、乾燥し、所定部分に窓6Cを形成するパターンを描いたマスク上から光を照射した後アルカリ水溶液にて現像してパターンを形成し、加熱して形成する(第5の工程)。この表面保護膜層8は、導体層を外部からの応力、α線などから保護するものであり、得られる半導体装置は信頼性に優れる。なお、前記例において、層間絶縁膜層を本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成することも可能である。   Next, the surface protective film layer 8 is formed. In the example of this figure, the surface protective film layer 8 is applied with the photosensitive resin composition by a spin coat method and dried, and light is irradiated from above a mask on which a pattern for forming a window 6C is formed at a predetermined portion. Thereafter, development is performed with an alkaline aqueous solution to form a pattern, and heating is performed (fifth step). The surface protective film layer 8 protects the conductor layer from external stress, α rays, etc., and the obtained semiconductor device is excellent in reliability. In the above example, the interlayer insulating film layer can be formed using the photosensitive resin composition of the present invention.

以下、実施例に基づき、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. In addition, this invention is not limited to the following Example.

合成例1 ポリベンゾオキサゾール前駆体の合成
攪拌機、温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中に、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸10.32gと、N−メチルピロリドン90gとを仕込んだ。このフラスコを5℃に冷却した後、塩化チオニル12.64gを滴下し、30分間反応させて、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸のジクロリドの溶液を得た。次いで、攪拌機、温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中に、N−メチルピロリドン87.5gを仕込み、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン18.30gを添加し、攪拌溶解した後、ピリジン8.53gを添加し、温度を0〜5℃に保ちながら、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸のジクロリドの溶液を30分間で滴下した後、30分間攪拌を続けた。溶液を3リットルの水に投入し、析出物を回収、純水で3回洗浄した後、減圧乾燥してポリヒドロキシアミドを得た(以下、ポリマーIとする)。ポリマーIの標準ポリスチレン換算により求めた重量平均分子量は14580、分散度は1.6であった。次に、攪拌機及び温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中に、ポリマーIを20gとN−メチルピロリドン100gとを仕込み、攪拌溶解させた後、温度を0〜5℃に保ちながら、クロロメチルエチルエーテル0.4gを滴下し、さらにトリエチルアミン0.4gを滴下した後、30分間攪拌を続けた。溶液を2リットルの水に投入し、析出物を回収、純水で3回洗浄した後、減圧乾燥して末端にエトキシメチル基を導入したポリヒドロキシアミドを得た(以下、ポリマーIIとする)。
Synthesis Example 1 Synthesis of Polybenzoxazole Precursor In a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, 10.32 g of cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid and 90 g of N-methylpyrrolidone were charged. After cooling the flask to 5 ° C., 12.64 g of thionyl chloride was added dropwise and reacted for 30 minutes to obtain a dichloride solution of cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid. Next, 87.5 g of N-methylpyrrolidone was charged into a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, and 18.30 g of bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane was added and stirred. After dissolution, 8.53 g of pyridine was added and a solution of dichloride of cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid was added dropwise over 30 minutes while maintaining the temperature at 0 to 5 ° C., and stirring was continued for 30 minutes. The solution was poured into 3 liters of water, and the precipitate was collected, washed three times with pure water, and then dried under reduced pressure to obtain polyhydroxyamide (hereinafter referred to as polymer I). The weight average molecular weight calculated | required by standard polystyrene conversion of the polymer I was 14580, and dispersion degree was 1.6. Next, in a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, 20 g of polymer I and 100 g of N-methylpyrrolidone were charged and dissolved by stirring, and then the temperature was kept at 0 to 5 ° C. After 0.4 g of methyl ethyl ether was added dropwise and 0.4 g of triethylamine was further added dropwise, stirring was continued for 30 minutes. The solution was poured into 2 liters of water, and the precipitate was collected, washed with pure water three times, and then dried under reduced pressure to obtain polyhydroxyamide having an ethoxymethyl group introduced at the terminal (hereinafter referred to as polymer II). .

合成例2
攪拌機及び温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中に、ポリマーIを20gとN−メチルピロリドン100gとを仕込み、攪拌溶解させた後、温度を0〜5℃に保ちながら、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン0.4gを滴下し、さらに、12N塩酸0.1gを滴下した後、30分間攪拌を続けた。溶液を2リットルの水に投入し、析出物を回収、純水で3回洗浄した後、減圧乾燥して末端カルボキシル基にテトラヒドロピラニル基を選択的に導入したポリヒドロキシアミドを得た(以下、ポリマーIIIとする)。
Synthesis example 2
In a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, 20 g of polymer I and 100 g of N-methylpyrrolidone were charged and dissolved by stirring. Then, while maintaining the temperature at 0 to 5 ° C., 3,4- 0.4 g of dihydro-2H-pyran was added dropwise, and further 0.1 g of 12N hydrochloric acid was added dropwise, and stirring was continued for 30 minutes. The solution was poured into 2 liters of water, and the precipitate was collected, washed with pure water three times, and then dried under reduced pressure to obtain polyhydroxyamide in which a tetrahydropyranyl group was selectively introduced into a terminal carboxyl group (hereinafter referred to as “hydroxyhydroxyamide”). And polymer III).

合成例3
合成例1において用いたジカルボン酸をテレフタル酸とした以外は、他は同様にして合成を行なった。得られたポリマーをポリマーIVとする。
Synthesis example 3
The synthesis was performed in the same manner except that the dicarboxylic acid used in Synthesis Example 1 was terephthalic acid. The resulting polymer is referred to as Polymer IV.

感光特性評価
前記ポリベンゾオキサゾール前駆体100重量部に対し、酸発生剤((B)成分)、溶解性変換剤(C)成分、および必要に応じて増感剤を表1に示した所定量にて配合し、γ−ブチロラクトンに溶解させた。この表1の組成中の各(B)成分(DIAS、DPI)、(C)成分(C1〜C8)、および増感剤(DMEA)の化学式は、[化16]に示すとおりである。
Photosensitivity characteristic evaluation The predetermined amount shown in Table 1 for the acid generator (component (B)), the solubility converter (C) component, and, if necessary, the sensitizer with respect to 100 parts by weight of the polybenzoxazole precursor. And dissolved in γ-butyrolactone. The chemical formulas of the components (B) (DIAS, DPI), (C) components (C1 to C8), and sensitizer (DMEA) in the composition of Table 1 are as shown in [Chemical Formula 16].

前記溶液をシリコンウエハ上にスピンコートして、乾燥膜厚3〜10μmの塗膜を形成し、その後、干渉フィルターを介して、超高圧水銀灯を用いてi線(365nm)露光を行った。露光後、120℃で3分間加熱し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38%水溶液にて露光部のシリコンウエハが露出するまで現像した後、水でリンスしパターン形成に必要な最小露光量と解像度を求めた。結果を表2に記す。   The solution was spin-coated on a silicon wafer to form a coating film having a dry film thickness of 3 to 10 μm, and then i-line (365 nm) exposure was performed using an ultrahigh pressure mercury lamp through an interference filter. After exposure, heat at 120 ° C. for 3 minutes, develop with a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide until the exposed silicon wafer is exposed, then rinse with water to obtain the minimum exposure required for pattern formation. The resolution was determined. The results are shown in Table 2.

Figure 0004329529
Figure 0004329529

Figure 0004329529
Figure 0004329529

Figure 0004329529
Figure 0004329529

以上の結果において、感度は、(B)成分および(C)成分の組合わせに関らず200mJ/cm2前後と高く、現像後残膜率も、全て85%以上と高かった。また、未露光部と露光部との溶解速度差は、パターン形成に十分なほど大きかった。 In the above results, the sensitivity was as high as about 200 mJ / cm 2 regardless of the combination of the component (B) and the component (C), and the post-development residual film ratio was as high as 85% or more. Further, the difference in dissolution rate between the unexposed area and the exposed area was large enough for pattern formation.

比較例1
実施例1においてポリマーIIの代わりに脂肪族環式構造を持つ基を有さないポリマーIVを用いて、以下同様に感光特性評価を行った。その結果、現像後残膜率42%、露光量580mJ/cm2、最小加工寸法30μmとなり未露光部の膨潤による解像度の低下が見られ所望のパターンは形成できなかった。
Comparative Example 1
In Example 1, instead of the polymer II, the polymer IV which does not have a group having an aliphatic cyclic structure was used to evaluate the photosensitive characteristics in the same manner. As a result, the residual film ratio after development was 42%, the exposure amount was 580 mJ / cm 2 , and the minimum processing dimension was 30 μm. The resolution was lowered due to swelling of the unexposed area, and a desired pattern could not be formed.

比較例2
実施例1において(C)成分として保護基を導入していないイソフタル酸を用いて以下同様に感光特性評価を行った。その結果、未露光部と露光部との溶解速度差が不十分で、露光量880mJ/cm2にて現像後残膜率61%、解像度は30μmと良好なパターンを得ることはできなかった。
Comparative Example 2
In Example 1, the photosensitive characteristics were evaluated in the same manner using isophthalic acid having no protective group introduced as component (C). As a result, the difference in dissolution rate between the unexposed area and the exposed area was insufficient, and a good pattern with a developed film remaining ratio of 61% and a resolution of 30 μm could not be obtained at an exposure amount of 880 mJ / cm 2 .

比較例3
実施例1において(B)成分を加えずに、以下同様に感光特性評価を行った。その結果、パターンは全く得ることができなかった。
Comparative Example 3
In Example 1, the photosensitive characteristics were evaluated in the same manner without adding the component (B). As a result, no pattern was obtained.

比較例4
実施例1において(C)成分を加えずに、以下同様に感光特性評価を行った。その結果、未露光部と露光部との溶解速度差が不十分で、露光量1J/cm2にて現像後残膜率54%、解像度は30μmと良好なパターンを得ることはできなかった。
Comparative Example 4
In Example 1, the photosensitive characteristics were evaluated in the same manner without adding the component (C). As a result, the difference in dissolution rate between the unexposed area and the exposed area was insufficient, and a good pattern with a residual film ratio after development of 54% and a resolution of 30 μm could not be obtained at an exposure amount of 1 J / cm 2 .

以上のように、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、感度が高く、かつ熱硬化後の機械強度が高いため、表面保護膜、層間絶縁膜に適している。   As described above, since the positive photosensitive resin composition of the present invention has high sensitivity and high mechanical strength after thermosetting, it is suitable for a surface protective film and an interlayer insulating film.

多層配線構造の半導体装置の製造工程図である。It is a manufacturing process figure of the semiconductor device of a multilayer wiring structure.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板
2 保護膜
3 第1導体層
4 層間絶縁膜層
5 感光樹脂層
6A、6B、6C 窓
7 第2導体層
8 表面保護膜層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Protective film 3 1st conductor layer 4 Interlayer insulating film layer 5 Photosensitive resin layer 6A, 6B, 6C Window 7 2nd conductor layer 8 Surface protective film layer

Claims (7)

(A)脂肪族環式構造を持つ有機基を主鎖中に有するポリオキサゾール前駆体であって、下記一般式(1)
Figure 0004329529
(式中、R 1 は、下記一般式(2)
Figure 0004329529
(式中、nは0〜10の整数を示す。)で示される構造の基またはアダマンタン残基、R 2 は四価の有機基、R 3 は一価の有機基を示し、いずれも複数ある場合は同一でも異なっていてもよく、nは繰り返し数を示す整数を示す。)で表されるポリオキサゾール前駆体と、
(B)活性光線照射により酸を発生する化合物と、
(C)酸触媒作用で分解して水素原子に変換し得る有機基を有する化合物とを含有してなることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。
(A) A polyoxazole precursor having an organic group having an aliphatic cyclic structure in the main chain , the following general formula (1)
Figure 0004329529
(Wherein R 1 represents the following general formula (2)
Figure 0004329529
(Wherein n represents an integer of 0 to 10) or an adamantane residue, R 2 is a tetravalent organic group, R 3 is a monovalent organic group, and there are a plurality of them. The cases may be the same or different, and n represents an integer indicating the number of repetitions. And a polyoxazole precursor represented by:
(B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays;
(C) A positive photosensitive resin composition comprising an organic group-containing compound that can be decomposed by acid catalysis and converted into a hydrogen atom.
前記一価の有機基R3が、アルキル基、アリール基、アセタールまたはケタールを構成する基、シリル基、シリルエーテル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシアルキル基、アルキルシリル基からなる群より選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする請求項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。 The monovalent organic group R 3 is at least one selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, an acetal or a ketal group, a silyl group, a silyl ether group, an alkoxycarbonyl group, an alkoxyalkyl group, and an alkylsilyl group. The positive photosensitive resin composition according to claim 1 , wherein 前記(C)成分が、分子中で芳香環に結合し、かつ−OR(但し、Rは酸の作用で分解し、水素原子に変換し得る一価の有機基を示す。)で示される基、及び/又は−COOR(但し、Rは酸の作用で分解し、水素原子に変換し得る一価の有機基を示す。)で示される基を有する化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載のポジ型感光性樹脂組成物。 The component (C) is bonded to an aromatic ring in the molecule and is represented by -OR (wherein R represents a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom). And / or -COOR (wherein R represents a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom). Or the positive photosensitive resin composition of 2. 前記(C)成分が、下記一般式(3)
Figure 0004329529
(式中、Xは有機基、Rは酸の作用で分解し、水素原子に変換し得る一価の有機基を示し、いずれも複数ある場合は同一でも異なっていてもよい。a、bはそれぞれ0以上の整数であり、a+bは1以上の整数を示す。)
で表される化合物であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
The component (C) is represented by the following general formula (3)
Figure 0004329529
(In the formula, X represents an organic group, R represents a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom, and when there are a plurality of them, they may be the same or different. Each is an integer of 0 or more, and a + b represents an integer of 1 or more.)
The positive photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in a compound represented by.
前記(C)成分が、下記一般式(4)
Figure 0004329529
(式中、X’は有機基、Rは酸の作用で分解し、水素原子に変換し得る一価の有機基を示し、いずれも複数ある場合は同一でも異なっていてもよい。a、bはそれぞれ0以上の整数を示す。)
で表される繰り返し単位を有する化合物であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
The component (C) is represented by the following general formula (4)
Figure 0004329529
(In the formula, X ′ represents an organic group, R represents a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom, and when there are a plurality of them, they may be the same or different. A, b Each represents an integer of 0 or more.)
The positive photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a compound having a repeating unit represented by in.
請求項1〜のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物を支持基板上に塗布し、乾燥してポジ型感光性樹脂膜を得る工程と、前記ポジ型感光性樹脂膜を露光する工程と、前記露光後のポジ型感光性樹脂膜を加熱する工程と、前記加熱後のポジ型感光性樹脂膜をアルカリ水溶液を用いて現像する工程と、前記現像後のポジ型感光性樹脂膜を加熱処理する工程とを含むことを特徴とするパターンの形成方法。 Applying the positive photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 5 on a support substrate and drying to obtain a positive photosensitive resin film; and A step of exposing, a step of heating the positive photosensitive resin film after the exposure, a step of developing the positive photosensitive resin film after the heating using an alkaline aqueous solution, and the positive photosensitive property after the development. method of forming a pattern which comprises a step of heat treating the resin film. 請求項に記載の形成方法により得られるパターンの層を有してなる電子デバイスを有する電子部品であって、前記電子デバイス中に前記パターンの層が層間絶縁膜層及び/又は表面保護膜層として設けられたものであることを特徴とする電子部品。 It is an electronic component which has an electronic device which has the layer of the pattern obtained by the formation method of Claim 6 , Comprising: The layer of the said pattern in the said electronic device is an interlayer insulation film layer and / or a surface protective film layer An electronic component characterized by being provided as:
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