JP2004302430A - Positive photosensitive resin composition, method for manufacturing pattern and electronic part - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive photosensitive resin composition having excellent sensitivity and resolution by using a solubility converting agent having an alkali-soluble group protected by a protecting group which can be eliminated under acid conditions, and further having appropriate solubility of the resin itself with an alkaline aqueous solution by using a polyoxazole precursor having the molecular end sealed with an organic group, and to provide a positive photosensitive resin composition having high adhesion property and heat resistance by compounding a compound which can induce the elimination reaction of the protecting group in the above solubility converting agent by irradiation of radiation. <P>SOLUTION: The composition contains: (A) a polyoxazole precursor having an organic group derived from a carboxylic acid residue in the molecular end; (B) a compound which generates an acid by irradiation of active rays; and (C) a compound having an organic group which is decomposed by an acid catalytic effect to convert into a hydrogen atom. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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。   2. Description of the Related Art Conventionally, a polyimide resin having excellent heat resistance, electrical characteristics, mechanical characteristics, and the like has been used for a surface protection film and an interlayer insulating film of a semiconductor element. However, as semiconductor devices become more highly integrated and larger in recent years, there has been a demand for thinner and smaller sealing resin packages, and methods such as LOC (lead-on-chip) and surface mounting by solder reflow have been adopted. Therefore, characteristics suitable for being formed as a protective film on the outermost surface of a semiconductor circuit more than before, that is, a polyimide resin excellent in mechanical characteristics, heat resistance, etc. are required. .

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, photosensitive polyimides having photosensitive characteristics imparted to the polyimide resin itself have been conventionally used because they have a feature that a pattern forming 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。   Such a conventional photosensitive polyimide and a heat-resistant photoresist using the precursor thereof are well known. For example, in the case of 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 resin having a photopolymerizable olefin. Polyimides (for example, see Patent Documents 5 to 10), self-sensitized polyimides having a benzophenone skeleton and having 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) and the like Is mentioned. Also, these uses are 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 type photosensitive resin has a problem of resolution caused by the absorption wavelength of the photosensitive agent, and a problem of lowering the production yield depending on the application. Further, in the above-mentioned polyimide resin, since the structure of the polymer to be used is limited, the physical properties of the finally obtained coating are limited, and some of them are not suitable for multipurpose use.

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。現像液の使用量は、感光性ポリイミド前駆体組成物の使用量の数倍になるために、廃現像液の処理の際に環境に大きい負荷を与えるという問題がある。また、有機溶剤現像液やリンス液はしばしば高価であり、デバイス作成コストに大きな影響を与えるため、安価な現像液やリンス液の使用が望まれている。そこで、廃現像液の処理が容易であり、かつ、安価である水性現像液(アルカリ水溶液)で現像可能な感光性ポリイミド組成物が望まれている。   Further, the above-mentioned negative photosensitive resin requires an organic solvent such as N-methylpyrrolidone at the time of development. Since the amount of the developer used is several times the amount of the photosensitive polyimide precursor composition used, there is a problem that a large load is imposed on the environment when processing the waste developer. Further, since an organic solvent developing solution and a rinsing solution are often expensive and greatly affect device manufacturing costs, it is desired to use an inexpensive developing solution and a rinsing solution. Therefore, there is a demand for a photosensitive polyimide composition that can be easily processed with a waste developer and can be developed with an inexpensive aqueous developer (aqueous alkaline solution).

水性現像液(アルカリ水溶液)で現像可能なポジ型の感光性樹脂としては、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)等により得られるポジ型の感光性樹脂やポリイミド前駆体樹脂とナフトキノンジアジド系感光剤を含む組成物(例えば、特許文献15参照)などが知られている。   Examples of the positive photosensitive resin that can be developed with an aqueous developer (aqueous alkaline solution) include a method of introducing an o-nitrobenzyl group into a polyimide precursor via an ester bond (see, for example, Non-Patent Document 1). A method of mixing a naphthoquinonediazide compound with a soluble hydroxylimide or polyoxazole precursor (for example, see Patent Documents 13 and 14) and a method of introducing naphthoquinonediazide into a soluble polyimide via an ester bond (for example, see Non-Patent Document 2) A composition containing a positive photosensitive resin or a polyimide precursor resin obtained by the above method and a naphthoquinonediazide-based photosensitive agent (for example, see Patent Document 15) is known.

しかしながら、この水性現像液(アルカリ水溶液)で現像可能な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かった。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, the positive photosensitive resin that can be developed with this aqueous developer (alkaline aqueous solution) also has low sensitivity and resolution due to the problem associated with the absorption wavelength of the photosensitive agent, similarly to the negative photosensitive resin. Further, since the structure of the polymer used is limited as described above, a problem similar to 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る。また、未露光部の膜減りや基材から樹脂が剥離するという問題点がある。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。しかしながら、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に、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。   Carboxylic acids such as a material in which a diazonaphthoquinone compound is mixed with a polybenzoxazole precursor (for example, see Patent Document 16) and a material in which a phenol site is introduced into a polyamic acid via an ester bond (for example, see Patent Document 17) Materials having a phenolic hydroxyl group introduced in place of are also proposed, but these materials have insufficient developability. In addition, there is a problem that the film of the unexposed portion is reduced and the resin is separated from the base material. For the purpose of improving such developability and adhesion, materials mixed with a polyamic acid having a siloxane moiety in a polymer skeleton (for example, see Patent Documents 18 and 19) have been proposed. , The storage stability deteriorates. Therefore, for the purpose of improving storage stability and adhesion, a material in which an amine terminal group is sealed with a polymerizable group (for example, see Patent Documents 20 to 22) has also been proposed. However, these materials use a diazoquinone compound containing a large number of aromatic rings as an acid generator, so that the mechanical properties after thermosetting are significantly reduced and the sensitivity is low. hard.

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23参照)、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24〜30参照)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。また、これらのポジ型感光性ポリイミド前駆体組成物あるいはポジ型感光性ポリベンゾオキサゾール前駆体組成物は、ポリイミド前駆体あるいはポリベンゾオキサゾール前駆体とキノンジアジド系感光剤からなるポジ型感光性樹脂組成物より高感度であるが、十分なコントラストが得られない。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。   For the purpose of improving the problems of the diazoquinone compound, materials using various chemical amplification systems have been proposed. As a material to which this chemical amplification system is applied, for example, a chemically amplified polyimide (for example, see Patent Document 23), a chemically amplified polyimide, a polybenzoxazole precursor (for example, see Patent Documents 24 to 30), and the like. No. However, among these, those with high sensitivity have low molecular weights, so that deterioration in film properties is observed. On the other hand, those having excellent film properties have a high molecular weight, so that their solubility becomes insufficient and a decrease in sensitivity is observed. The positive photosensitive polyimide precursor composition or the positive photosensitive polybenzoxazole precursor composition is a positive photosensitive resin composition comprising a polyimide precursor or a polybenzoxazole precursor and a quinonediazide-based photosensitive agent. Higher sensitivity, but not enough contrast. Therefore, none of these materials can be said to be practically usable, and at present, there is no material sufficient for practical use.

特開昭49−11541号公報JP-A-49-11541 特開昭50−40922号公報JP-A-50-40922 特開昭54−145794号公報JP-A-54-145794 特開昭56−38038号公報等JP-A-56-38038, etc. 特開昭59−108031号公報JP-A-59-108031 特開昭59−220730号公報JP-A-59-220730 特開昭59−232122号公報JP-A-59-232122 特開昭60−6729号公報JP-A-60-6729 特開昭60−72925号公報JP-A-60-72925 特開昭61−57620号公報等JP-A-61-57620 特開昭59−219330号公報JP-A-59-219330 特開昭231533号公報JP-A-231533 特公昭64−60630号公報JP-B-64-60630 米国特許第4395482号明細書U.S. Pat. No. 4,395,482 特開昭52−13315号公報JP-A-52-13315 特開平1−46862号公報JP-A-1-46862 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JP-A-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 特開平3−763号公報JP-A-3-763 特開平7−219228号公報JP-A-7-219228 特開平10−186664号公報JP-A-10-186664 特開平11−202489号公報JP-A-11-202489 特開2000−56559号公報JP-A-2000-56559 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U.S. Pat. No. 6,143,467 J.Macromol.Sci.Chem.,A24,10,1407,1987J. Macromol. Sci. Chem. , A24, 10, 1407, 1987 Macromolecules,23,1990Macromolecules, 23, 1990

本発明は、酸条件下で脱離可能な保護基にてアルカリ可溶性基を保護した溶解性変換剤を用いることにより、感度、解像度に優れる。さらに、分子末端を有機基で封止したポリオキサゾール前駆体を用いることにより、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たポジ型感光性樹脂組成物を提供する。また、該ポジ型感光性樹脂組成物は、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、従来からのフォトレジストが有する前記問題を解決し、しかも接着性、耐熱性に富んだポジ型感光性樹脂組成物を提供する。   The present invention is excellent in sensitivity and resolution by using a solubility converter in which an alkali-soluble group is protected by a protecting group which can be removed under acid conditions. Further, by using a polyoxazole precursor having a molecular end sealed with an organic group, a positive photosensitive resin composition is provided, in which the resin itself has appropriate solubility in an aqueous alkaline solution. Further, the positive type photosensitive resin composition solves the above-mentioned problems of conventional photoresists by compounding a compound capable of inducing a elimination reaction of a protective group in the solubility converter by irradiation with radiation. In addition, the present invention provides a positive photosensitive resin composition having excellent adhesiveness and heat resistance.

また、本発明は、前記組成物の使用により、アルカリ水溶液で現像可能であり、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、良好な形状と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。   Further, the present invention provides a method for producing a pattern which can be developed with an aqueous alkali solution, has excellent sensitivity, resolution and heat resistance, and provides a pattern having a good shape, by using the composition. Further, the present invention provides a highly reliable electronic component (semiconductor device) by having a pattern having a good shape and characteristics.

すなわち、本発明は、以下の通りである。
[1] (A)カルボン酸残基より誘導される有機基をその分子末端に有す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ポジ型感光性樹脂組成物。
[2] 前記(A)成分が、下記一般式(1)

Figure 2004302430
(式中、R1は二価の有機基、R2は四価の有機基、R3は一価の前記カルボン酸残基より誘導される有機基を示し、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は整数であり、繰り返し単位数を示す)で表されるポリオキサゾール前駆体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。
[3] 前記有機基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1種であることを特徴とする上記[2]に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[4] 前記(C)成分が、分子中に芳香環を有し、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]〜[3]のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[5] 前記(C)成分が、下記一般式(2)
Figure 2004302430
(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く、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]〜[3]のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[6] 前記(C)成分が、下記一般式(3)
Figure 2004302430
(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く、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]〜[3]のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[7] 前記有機基R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1種であることを特徴とする上記[5]または[6]に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[8] 上記[1]〜[7]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、及び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。
[9] 上記[8]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 is as follows.
[1] (A) a polyoxazole precursor having an organic group derived from a carboxylic acid residue at its molecular terminal, (B) a compound capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays, and (C) decomposition by acid catalysis And a compound having an organic group which can be converted to a hydrogen atom by the reaction.
[2] The component (A) is represented by the following general formula (1)
Figure 2004302430
(Wherein, R 1 represents a divalent organic group, R 2 represents a tetravalent organic group, and R 3 represents an organic group derived from the monovalent carboxylic acid residue. The positive photosensitive resin composition according to the above [1], which is a polyoxazole precursor represented by the following formula (1):
[3] The organic group R 3 is at least one selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, a group constituting an acetal or a ketal, a silyl group, a silyl ether group, an alkoxycarbonyl group, an alkoxyalkyl group, and an alkylsilyl group. The positive photosensitive resin composition according to the above [2], which is a seed.
[4] The component (C) has an aromatic ring in the molecule and is represented by -OR (where R represents a monovalent organic group which can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom). Wherein R is a compound having a group represented by -COOR (where R represents a monovalent organic group capable of being decomposed by the action of an acid and converted to a hydrogen atom). 1] The positive photosensitive resin composition according to any one of [3].
[5] The component (C) is represented by the following general formula (2)
Figure 2004302430
(Wherein, X is an organic group, R is a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom, and when there are two or more of them, they may be the same or different; The positive photosensitive resin according to any one of the above [1] to [3], wherein each of the positive photosensitive resin is a compound represented by the formula: Composition.
[6] The component (C) is represented by the following general formula (3)
Figure 2004302430
(In the formula, X ′ is an organic group, R is a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom, and when there are two or more of them, they may be the same or different; a, b Wherein each represents an integer of 0 or more), wherein the positive photosensitive resin composition according to any one of the above [1] to [3] is a compound having a repeating unit represented by the following formula:
[7] The organic group R is at least one selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, a group constituting an acetal or a ketal, a silyl group, a silyl ether group, an alkoxycarbonyl group, an alkoxyalkyl group, and an alkylsilyl group. The positive photosensitive resin composition according to the above [5] or [6], wherein
[8] a step of applying the positive photosensitive resin composition according to any one of the above [1] to [7] on a support substrate and drying to obtain a positive photosensitive resin film; Exposing the positive photosensitive resin film, heating the positive photosensitive resin film after the exposure, developing the heated positive photosensitive resin film using an alkaline aqueous solution, and Subjecting the positive photosensitive resin film after development to a heat treatment.
[9] An electronic component having an electronic device having a pattern layer obtained by the formation method according to [8], wherein the pattern layer is an interlayer insulating film layer and / or an electronic device in the electronic device. An electronic component provided as a surface protective film layer.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、機械特性、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、良好な形状と特性のパターンを有することにより、信頼性が高い。   The positive photosensitive resin composition of the present invention is excellent in mechanical properties, sensitivity, resolution and heat resistance. Further, according to the pattern forming method of the present invention, by using the composition, a pattern having excellent mechanical properties, sensitivity, resolution and heat resistance and having a good shape can be obtained. Further, the electronic component (semiconductor device) of the present invention has high reliability because it has a pattern having a good shape and good characteristics.

以下に、本発明の実施形態について説明するが、これらに限定されるものではない。
まず、前記ポリオキサゾール前駆体について詳述する。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、具体的にはベンゼン、ナフタレン、ペリレン、ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジフェニルスルホン、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、ベンゾフェノンなどの骨格を有する二価の芳香族炭化水素残基、又は、エタン、プロパン、ヘキサン、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二価の脂肪族炭化水素残基が典型的な例として例示されるが、これらに限定されない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
First, the polyoxazole precursor will be described in detail. In the polyoxazole precursor, R 1 in the structure represented by the general formula (1) is specifically benzene, naphthalene, perylene, biphenyl, diphenyl ether, diphenylsulfone, diphenylpropane, diphenylhexafluoropropane, benzophenone, or the like. A typical example is a divalent aromatic hydrocarbon residue having a skeleton of, or a divalent aliphatic hydrocarbon residue having a skeleton such as ethane, propane, hexane, butane, cyclobutane, cyclohexane, and adamantane. But not limited to these.

前記R1で示される有機基の炭素原子数としては、4〜30が好ましい。好ましい基としてはフェニル、ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジフェニルヘキサフルオロプロパン、シクロヘキサン、アダマンタンである。なお、必要に応じて、ポリアミド誘導体の分子中に、R1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。 The number of carbon atoms of the organic group represented by R 1 is preferably from 4 to 30. Preferred groups include phenyl, biphenyl, diphenyl ether, diphenylhexafluoropropane, cyclohexane, and adamantane. Incidentally, if necessary, two or more of the groups exemplified above as R 1 may be contained in the molecule of the polyamide derivative.

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として上記に例示した基の二種類以上を含有させることもできる。 R 2 in the structure represented by the general formula (1) is specifically diphenyl, diphenyl ether, diphenylthioether, benzophenone, diphenylmethane, diphenylpropane, diphenylhexafluoropropane, diphenylsulfoxide, diphenylsulfone, biphenyl, benzene, etc. Typical examples include, but are not limited to, tetravalent aromatic hydrocarbon residues having a skeleton of The number of carbon atoms is preferably from 6 to 30. Preferred groups include diphenylhexafluoropropane, diphenylisopropane, diphenylether, diphenylsulfoxide, and biphenyl. Incidentally, if necessary, two or more of the groups exemplified above can be contained as R 2 .

また本発明で使用される前記ポリオキサゾール前駆体は、下記一般式(4)で示されるジカルボン酸、下記一般式(5)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。   The polyoxazole precursor used in the present invention can be produced by using a dicarboxylic acid represented by the following general formula (4) and a diamino compound represented by the following general formula (5) as a part of raw materials.

Figure 2004302430
(式中、R1は前記一般式(1)におけるR1と同じ有機基を示す)
Figure 2004302430
(Wherein, R 1 represents the same organic group as R 1 in the general formula (1))

Figure 2004302430
(式中、R2は前記一般式(1)におけるR2と同じ有機基を示す)
Figure 2004302430
(Wherein, R 2 represents the same organic group as R 2 in the general formula (1))

前記ジカルボン酸としては、イソフタル酸、テレフタル酸、2、2−ビス(4−カルボキシフェニル)へキサフルオロプロパン、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、4,4’−ジカルボキシジフェニルエーテル、4,4’−ジカルボキシテトラフェニルシラン、ビス(4−カルボキシフェニル)スルホン、2,2−ビス(p−カルボキシフェニル)プロパン、5−tert−ブチルイソフタル酸、5−ブロモイソフタル酸、5−フルオロイソフタル酸、5−クロロイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などの芳香族系ジカルボン酸、1,2−シクロブタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸などの脂肪族系ジカルボン酸などが挙げられ、これらを単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。これらの中で耐熱性の点で芳香族系ジカルボン酸が好ましい。   Examples of the dicarboxylic acid include isophthalic acid, terephthalic acid, 2,2-bis (4-carboxyphenyl) hexafluoropropane, 4,4′-biphenyldicarboxylic acid, 4,4′-dicarboxydiphenyl ether, and 4,4 ′ -Dicarboxytetraphenylsilane, bis (4-carboxyphenyl) sulfone, 2,2-bis (p-carboxyphenyl) propane, 5-tert-butylisophthalic acid, 5-bromoisophthalic acid, 5-fluoroisophthalic acid, -Aromatic dicarboxylic acids such as -chloroisophthalic acid and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,2-cyclobutanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, oxalic acid, and malonic acid And aliphatic dicarboxylic acids such as succinic acid. May be used alone or in combination of two or more of these. Of these, aromatic dicarboxylic acids are preferred from the viewpoint of heat resistance.

前記ジヒドロキシアミンとしては、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)スルホン、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、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)プロパン、4,6−ジアミノレゾルシノール、4,5−ジアミノレゾルシノール、ビス(4−アミノ−3−カルボキシフェニル)メタンなどの芳香族系ジアミンが好ましいものとして挙げられる。芳香族系ジアミンを使用することにより、耐熱性の良好な、ポリベンゾオキサゾール前駆体が得られる。   Examples of the dihydroxyamine include 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenyl, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) propane, (4-amino-3-hydroxyphenyl) propane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) sulfone, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexa Fluoropropane, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) propane, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) propane, 4,6-diaminoresorcinol , 4,5-diaminoresorcinol, bis (4-amino- - aromatic diamines such as carboxyphenyl) methane and the like as preferred. By using an aromatic diamine, a polybenzoxazole precursor having good heat resistance can be obtained.

前記ジアミン化合物と前記ジカルボン酸化合物の好ましい割合(モル比)は、前者/後者で0.6/1〜1/1の範囲である。この範囲内に設定することにより合成されるポリベンゾオキサゾールにおいて、その分子末端にカルボン酸残基を配することができ、それにより後述のように分子末端に有機基を導入できることになる。この場合、好ましい反応温度は−30〜40℃、好ましい反応時間は5分間〜10時間である。   The preferred ratio (molar ratio) of the diamine compound and the dicarboxylic acid compound is in the range of 0.6 / 1 to 1/1 in the former / latter. In the polybenzoxazole synthesized by setting the content within this range, a carboxylic acid residue can be arranged at the molecular terminal, whereby an organic group can be introduced at the molecular terminal as described later. In this case, a preferable reaction temperature is -30 to 40 ° C, and a preferable reaction time is 5 minutes to 10 hours.

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(4)にて示されるジカルボン酸を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、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラメチレンスルホン、γ−ブチロラクトンなどの有機溶媒(非プロトン性極性溶剤)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(5)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。上記有機溶媒は、単独で又は2種以上併用して用いられる。   The polyoxazole precursor can be obtained, for example, by the following method. The dicarboxylic acid represented by the general formula (4) is converted to N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, hexamethylphosphoramide, tetramethylene After halogenation using a halogenating agent such as thionyl chloride in an organic solvent (aprotic polar solvent) such as sulfone or γ-butyrolactone, the diamino compound represented by the general formula (5) and pyridine or the like are used. The reaction is carried out in the same organic solvent as described above in the presence of a suitable catalyst. The organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

上述した反応を行なった反応溶液を、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。 The reaction solution having undergone the above-described reaction is poured into a poor solvent such as water, methanol, ethanol, propyl alcohol, and acetone, crystallized, filtered, and dried. The hydroxypolyamide thus obtained is again dissolved in the above-mentioned organic solvent, and a suitable esterifying agent is acted on under an acid or a basic catalyst, if necessary, whereby the terminal carboxylic acid group is reacted with the above-mentioned compound. An organic group represented by R 3 in the general formula (1) can be introduced.

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。   Examples of the esterifying agent include various alcohols, various vinyl ethers, alkyl halides, 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 or acetone, crystallized, filtered and dried to obtain a polyoxazole having the structural unit represented by the general formula (1). A precursor can be obtained.

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。   In the present invention, the polybenzoxazole precursor is, for example, via a dicarboxylic acid derivative obtained by reacting 1-hydroxybenzotriazole with a dicarboxylic acid, as disclosed in JP-A-9-183846. Then, it can be obtained by reacting this with dihydroxyamine.

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、Polymer Letter.,Vol.2,pp655−659 (1964)に示されているように、ジカルボン酸ジハライド(クロライド、ブロマイド)と、ジヒドロキシジアミンとを反応させて得ることができる。この場合、反応は脱ハロゲン酸触媒の存在下に、有機溶媒中で行うことが好ましい。ジカルボン酸ジクロリドは、ジカルボン酸と塩化チオニルを反応させて得ることができる。この際に、カルボン酸基末端となるようにジカルボン酸に対する塩化チオニルのモル比率を等量より少なくすることが効果的である。   Further, in the present invention, the polybenzoxazole precursor may be, for example, as described in Polymer Letter. , Vol. 2, pp655-659 (1964), it can be obtained by reacting dicarboxylic acid dihalide (chloride, bromide) with dihydroxydiamine. In this case, the reaction is preferably performed in an organic solvent in the presence of a dehalogenation catalyst. Dicarboxylic acid dichloride can be obtained by reacting dicarboxylic acid with thionyl chloride. At this time, it is effective to make the molar ratio of thionyl chloride to dicarboxylic acid smaller than the equivalent amount so that the carboxylic acid group ends.

この末端基としては1価の有機基であることが好ましい。この点から、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。   The terminal group is preferably a monovalent organic group. In this respect, preferred organic groups include, for example, alkyl groups, aryl groups, groups constituting an acetal or ketal, silyl groups, silyl ether groups, alkoxycarbonyl groups, alkoxyalkyl groups, alkylsilyl groups, and the like. It is not limited to. Among them, an alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms and an alkoxyalkyl group are more preferable.

これらの基を導入するエステル化剤としては、tert−ブチルクロライド、トリメチルシリルクロライド、クロロメチルエチルエーテル、クロロエチルエチルエーテル、クロロメチルプロピルエーテル、クロロメチルtert−ブチルエーテルなどを好ましいものとして挙げることができる。また、ビニルエーテル化合物を酸触媒下で作用させてテトラヒドロピラニル基、エトキシエチル基、メトキシエチル基、エトキシメチル基などを導入することも好ましい。   Preferred examples of the esterifying agent for introducing these groups include tert-butyl chloride, trimethylsilyl chloride, chloromethyl ethyl ether, chloroethyl ethyl ether, chloromethyl propyl ether, and chloromethyl tert-butyl ether. It is also preferable to introduce a tetrahydropyranyl group, an ethoxyethyl group, a methoxyethyl group, an ethoxymethyl group, etc. by causing a vinyl ether compound to act under an acid catalyst.

上述したように本発明において、(A)成分は、ポリオキサゾール前駆体であるが、分子末端がカルボン酸残基より誘導される有機基を有する。これにより、パターン形成時においては本発明の組成物に適度な溶解速度、露光感度を与えることができる。また、現像による膜減りが少なく、かつ短時間で現像でき、さらに微細加工を行うことができるようになる。このようなポリオキサゾール前駆体は、レリーフパターンの形成後に、硬化反応をさせることにより優れた耐熱性を有する樹脂膜となる。   As described above, in the present invention, the component (A) is a polyoxazole precursor, but has an organic group whose molecular terminal is derived from a carboxylic acid residue. This allows the composition of the present invention to have an appropriate dissolution rate and exposure sensitivity during pattern formation. Further, film loss due to development is small, development can be performed in a short time, and fine processing can be performed. Such a polyoxazole precursor becomes a resin film having excellent heat resistance by causing a curing reaction after the formation of the relief pattern.

本発明に使用される前記一般式(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。0.1%より少ないと未露光部の膜減りが大きくなり、80%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ことができる。 In the polyoxazole precursor having the structure represented by the general formula (1) used in the present invention, the substitution rate of the organic group represented by R 3 is 0.1% or more of the carboxylic acid in all polymer molecules, and % Is preferable in order to give a suitable 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 0.1%, the film loss of the unexposed portion will be large, and if it is more than 80%, the developing time may be long. 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 this number of repeating units can be calculated based on the charge ratio at the time of polymer synthesis.

本発明に使用される前記一般式(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 a structure represented by the general formula (1) used in the present invention, a part thereof has a repeating unit other than the repeating unit in the structure represented by the general formula (1). May be. In this case, the proportion is preferably 50% or less of all the 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、さらに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。   The molecular weight of the polyoxazole precursor of the component (A) is not particularly limited, but is generally preferably from 3,000 to 200,000, more preferably from 5,000 to 100,000, in average molecular weight. The degree of dispersion obtained by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight is preferably from 1 to 4, more preferably from 1 to 3. The molecular weight can be measured by GPC (gel permeation chromatography) and calculated in terms of polystyrene.

前記一般式(1)にて示される構造を有するポリオキサゾール前駆体は、i線領域の透明性、露光部のアルカリ現像液への溶解性、基板との密着性に優れるので好ましい。   The polyoxazole precursor having the structure represented by the general formula (1) is preferable because it has excellent transparency in the i-line region, solubility of the exposed portion in an alkali developing solution, and adhesion to a substrate.

本発明の組成物において、前記(A)成分として使用され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。活性光線としては、例えば超高圧水銀灯を用いるコンタクト/プロキシミテイ露光機、ミラープロジェクション露光機、i 線ステッパ、g線ステッパ、その他の紫外線、可視光源や、X線、電子線などを挙げることができる。(B)成分に照射することにより(B)成分が酸を発生する活性化学線照射であれば特に限定はされない。前記(B)成分の量は、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, a compound capable of generating an acid by irradiation with actinic rays (hereinafter, referred to as an acid generator) is used as the component (B) together with the polyoxazole precursor used as the component (A). Examples of the actinic ray include a contact / proximity exposure machine using an ultra-high pressure mercury lamp, a mirror projection exposure machine, an i-ray stepper, a g-ray stepper, other ultraviolet rays, a visible light source, an X-ray, and an electron beam. . The component (B) is not particularly limited as long as the component (B) is irradiated with active actinic radiation to generate an acid by irradiating the component (B). The amount of the component (B) is preferably 0.01 to 50 parts by weight, and more preferably 0.01 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the component (A) in order to improve the sensitivity and resolution during exposure. The content is more preferably 20 parts by weight, and further preferably 0.5 to 20 parts by weight.

本発明に使用される前記酸発生剤(B)は、紫外線等の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(具体的には溶解性変換剤)の変換(具体的には保護基Rを脱離させる)作用を有する。このような(B)成分の化合物としては、オニウム塩、ハロゲン含有化合物、キノンジアジド化合物、スルホン酸エステル化合物などが挙げられる。   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, which is a component (C), which can be decomposed by an acid catalyst and converted into a hydrogen atom. It has a conversion (specifically, elimination of the protecting group R) action of the compound (specifically, a solubility conversion agent). Examples of the compound of the component (B) include an onium salt, a halogen-containing compound, a quinonediazide compound, and a sulfonic acid ester compound.

前記オニウム塩としては、例えば、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、アンモニウム塩、ジアゾニウム塩などが挙げられ、好ましくは、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、トリアルキルスルホニウム塩(アルキル基の炭素数は1〜8)、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がある。前記オニウム塩の対アニオンとしては、例えば、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロアンチモン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸などが好ましい。   Examples of the onium salt include an iodonium salt, a sulfonium salt, a phosphonium salt, an ammonium salt, a diazonium salt and the like. Preferably, a diaryliodonium salt, a triarylsulfonium salt, and a trialkylsulfonium salt (the carbon number of the alkyl group is 1-8), diarylsulfonium salts, triarylsulfonium salts, dialkylphenacylsulfonium salts, diaryliodonium salts, and aryldiazonium salts. As the counter anion of the onium salt, for example, tetrafluoroboric acid, hexafluoroantimonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, trifluoroacetic acid and the like are preferable.

前記ハロゲン含有化合物としては、例えば、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等が挙げられ、好ましくは、トリクロロメチルトリアジン、ブロモアセチルベンゼンなどが好ましい。   Examples of the halogen-containing compound include a haloalkyl group-containing hydrocarbon-based compound and a haloalkyl group-containing heterocyclic compound, and preferably trichloromethyltriazine, bromoacetylbenzene, and the like.

前記キノンジアジド化合物としては、例えば、ジアゾベンゾキノン化合物、ジアゾナフトキノン化合物などを挙げることができる。   Examples of the quinonediazide compound include a diazobenzoquinone compound and a diazonaphthoquinone compound.

前記スルホン酸エステル化合物としては、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物とアルキルスルホン酸あるいは芳香族スルホン酸とのエステルが挙げられる。フェノール性水酸基を有する芳香族化合物としては、例えば、フェノール、レゾルシノール、ピロガロール、1,2−ジヒドロキシナフタレン、1,3−ジホドロキシナフタレンなどが挙げられる。前記アルキルスルホン酸としては、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブチルスルホン酸、カンファースルホン酸等がある。芳香族スルホン酸としては、ベンゼンスルホン酸、ナフチルスルホン酸、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挙げられる。   Examples of the sulfonic acid ester compound include esters of an aromatic compound having a phenolic hydroxyl group with an alkylsulfonic acid or an aromatic sulfonic acid. As the aromatic compound having a phenolic hydroxyl group, for example, phenol, resorcinol, pyrogallol, 1,2-dihydroxynaphthalene, 1,3-dihydroxynaphthalene and the like can be mentioned. Examples of the alkylsulfonic acid include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, butylsulfonic acid, and camphorsulfonic acid. Examples of the aromatic sulfonic acid include benzenesulfonic acid, naphthylsulfonic acid, aromatic tetracarboxylic acid ester, aromatic sulfonic acid ester, nitrobenzyl ester, oximesulfonic acid ester, aromatic N-oxyimidosulfonate, and aromatic sulfamide. , A haloalkyl group-containing hydrocarbon compound, a haloalkyl group-containing heterocyclic compound, and naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester.

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、高感度の点で好ましく、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点で好ましい。   Such compounds can be used in combination of two or more, if necessary, or in combination with other sensitizers. Among them, aromatic oxime sulfonic acid esters and aromatic N-oxyimido sulfonates are preferred in terms of high sensitivity, and diaryliodonium salts and triarylsulfonium salts can be expected to have an appropriate dissolution inhibiting effect in unexposed areas. Is preferred.

本発明に使用される前記(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 an acid catalyst and converted into a hydrogen atom. Accordingly, a dissolution inhibiting effect is expected in an unexposed portion, and a dissolution promoting effect is expected in an exposed portion, so that an appropriate contrast can be exhibited.

また、本発明に使用される(C)成分は、その構造としては特に制限はないが、フェノール性水酸基又はカルボキシル基を有する化合物においてフェノール性水酸基又はカルボキシル基の水素原子の一部または全てを酸分解性基で置換された化合物が好ましい。   The component (C) used in the present invention is not particularly limited in its structure. However, in a compound having a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group, some or all of the hydrogen atoms of the phenolic hydroxyl group or the carboxyl group may be acidified. Compounds substituted with a decomposable group are preferred.

前記フェノール性水酸基またはカルボキシル基を有する化合物としては、1〜15個のベンゼン環を有し、フェノール性水酸基またはカルボキシル基を分子内に1〜20個有する化合物が好ましい。また、これらの化合物は、フェノールノボラック樹脂やポリビニルフェノールのような樹脂状化合物を用いても良い。また、(A)成分であるポリイミド前駆体又はポリベンゾオキサゾール前駆体を用いても良い。すなわち、フェノール性水酸基またはカルボキシル基を有するポリアミド酸エステル、ポリアミド酸、ポリヒドロキシアミドを用いても良い。これらの化合物のフェノール性水酸基またはカルボキシル基の水素原子の一部または全てが酸分解性基により置換されて用いられる。   As the compound having a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group, a compound having 1 to 15 benzene rings and 1 to 20 phenolic hydroxyl groups or carboxyl groups in a molecule is preferable. Further, as these compounds, resinous compounds such as phenol novolak resin and polyvinyl phenol may be used. Further, a polyimide precursor or a polybenzoxazole precursor which is the component (A) may be used. That is, a polyamic acid ester having a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group, a polyamic acid, or a polyhydroxyamide may be used. Some or all of the hydrogen atoms of the phenolic hydroxyl group or carboxyl group of these compounds are used after being substituted by an acid-decomposable group.

以上をより詳しく説明すると、以下の通りである。すなわち、本発明に使用される(C)成分は、前記一般式(2)又は(3)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。前記一般式(2)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、前記一般式(3)において、a及びbはそれぞれ0以上の整数であり、好ましくはa+bは10以下の整数である。   The above is described in more detail as follows. That is, the component (C) used in the present invention preferably has a structure represented by the general formula (2) or (3) because of excellent sensitivity and resolution. In the general formula (2), 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 general formula (3), a and b are each an integer of 0 or more, and preferably, a + b is an integer of 10 or less.

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。   Preferred examples of the monovalent group that can be decomposed by an acid catalyst and converted into a hydrogen atom include those that form an acetal or ketal having the following structure.

Figure 2004302430
(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 2004302430
(Wherein R ′, R ″ and R ′ ″ each independently represent 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) May be included)

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、これらに限定されない。中でも最も好ましい基はテトラヒドロピラニル基である。これらは感度および解像度の点で好ましい。   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, the present invention is not limited to these. The most preferred group is a tetrahydropyranyl group. These are preferred in terms of sensitivity and resolution.

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。   Further, 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 particular limitation, the preferred number of carbon atoms is 2 to 8 for an alkoxyalkyl group, 1 to 20 for an alkylsilyl group, and 2 to 15 for 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、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、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、エトキシメチル基、エトキシエチル基、メトキシエチル基、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。これらは感度および解像度の点で好ましい。   Specifically, methoxymethyl, ethoxymethyl, isopropoxymethyl, tert-butoxymethyl, ethoxyethyl, methylsilyl, ethylsilyl, trimethylsilyl, triethylsilyl, tert-butyldimethylsilyl, tert-butyl A butoxycarbonyl group is exemplified as a typical example, but is not limited thereto. Preferred groups are a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, an ethoxyethyl group, a methoxyethyl group, a t-butyldimethylsilyl group, and a t-butoxycarbonyl group. These are preferred in terms of sensitivity and resolution.

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。   Further, as for R in the substituent represented by -COOR, a monovalent alkyl group can be used. Although there is no particular limitation on these, the preferred number of carbon atoms is 1 to 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。これらは感度および解像度の点で好ましい。   Specific examples include, but are not limited to, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, tert-butyl, and amyl. Most preferred groups are ethyl, isopropyl and tert-butyl. These are preferred in terms of sensitivity and resolution.

本発明において、前記一般式(2)又は(3)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 (2) or (3) is specifically diphenyl, diphenyl ether, diphenylthioether, benzophenone, diphenylmethane, diphenylpropane, diphenylhexafluoropropane. An aromatic hydrocarbon residue having a skeleton such as diphenylsulfoxide, diphenylsulfone, benzene, naphthalene, and perylene, and an aliphatic hydrocarbon residue having a skeleton such as ethane, propane, butane, cyclobutane, cyclohexane, and adamantane, or One having the following structure:

Figure 2004302430
(式中、Y、Y’は炭素数1〜20の有機基を示す)
Figure 2004302430
(Wherein, Y and Y ′ each represent an organic group having 1 to 20 carbon atoms)

Figure 2004302430
(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 2004302430
(Wherein, Z and Z ′ represent an alkyl group or an alkyl-substituted or unsubstituted heteroatom)

これらの置換基は、例えば、フェノール性水酸基又はカルボキシル基を有する化合物に酸触媒下でビニルエーテル化合物を反応させることにより容易に導入することができる。また、導入したい置換基の塩化物をアミンなどのアルカリ触媒下で反応させることによっても容易に導入することができる。   These substituents can be easily introduced, for example, by reacting a compound having a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group with a vinyl ether compound under an acid catalyst. Further, the compound can be easily introduced by reacting a chloride of a substituent to be introduced under an alkali catalyst such as an amine.

前記溶解性変換剤(C)として好ましいものは、下記の一般式

Figure 2004302430
(式中、Y、Y’は炭素数1〜20の有機基を示し、Rは前記同様、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)で表される化合物、又は繰り返し単位を有する化合物を挙げることができる。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。 Preferred as the solubility converter (C) is the following general formula
Figure 2004302430
(In the formula, Y and Y ′ each represent an organic group having 1 to 20 carbon atoms, and R represents an organic group that can be decomposed by an acid catalyst and converted into a hydrogen atom, as described above. And p may be the same or different. P is an integer of 1 or more representing a repeating unit), or a compound having a repeating unit. In the case of a polymer, the molecular weight is preferably 1,000 to 30,000 in terms of weight average molecular weight.

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。   When the component (C) is an oligomer or a polymer, the amount of the component (C) is preferably 1 to 500 parts by weight based on 100 parts by weight of the component (A) 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, per 100 parts by weight of the component (A).

本発明に用いられる溶剤としては、(A)〜(C)成分を良く相溶させ均一に溶解させることのできる溶剤であれば、特に制限はなく、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラメチレンスルホン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、乳酸エチル、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タートなどの非プロトン性極性溶剤が挙げられ、これらを単独で又は2種以上併用して用いられる。   The solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it is a solvent which can well dissolve and uniformly dissolve the components (A) to (C), and for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N , N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, hexamethylphosphoramide, tetramethylene sulfone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, cyclopentanone, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate And aprotic polar solvents such as those described above. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明に用いられる溶剤は、塗布膜厚の観点から(A)成分100重量部に対して50〜500重量部、好ましくは80〜400重量部用いられる。   The solvent used in the present invention is used in an amount of 50 to 500 parts by weight, preferably 80 to 400 parts by weight, per 100 parts by weight of the component (A) from the viewpoint of the coating film thickness.

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 and 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, ureapropyltriethoxysilane, methylphenylsilanediol, ethylphenylsilanediol, and n- Propylphenylsilanediol, isopropylphenylsilanediol, n-butylcyphenylsilanediol, 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) Silyl) benzene and the like. Examples of the aluminum chelate compound include aluminum tris (acetylacetonate) and aluminum acetylacetate diisopropylate. When using these adhesion-imparting agents, it is preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the component (A).

前記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などが挙げられる。   Examples of the aluminum chelate compound include aluminum tris (acetylacetonate) and aluminum acetylacetate diisopropylate.

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。   Further, the positive photosensitive resin composition of the present invention may contain a phenol compound or the like suitable for adjusting the solubility in an alkali developing solution.

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、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 the phenol compound, a compound containing 2 to 8 phenolic hydroxyl groups in a molecule 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-hydroxyphenyl) 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-] Methylethyldiphenyl] ethane, 1,1-bis (2-hydroxyphenyl) -1-phenylethane, bis (4-hydroxyphenyl) -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。本発明に使用される架橋剤の例としては、例えば下記の一般式で表される化合物が挙げられる。   In the positive photosensitive resin composition of the present invention, if necessary, a crosslinking agent which can react with a carboxylic acid or a hydroxyl group in the polymer during curing may be added in order to improve the mechanical properties of the cured film. Examples of the crosslinking agent used in the present invention include, for example, compounds represented by the following general formula.

Figure 2004302430
(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 2004302430
(Wherein, M represents an organic group having 1 to 20 carbon atoms, R represents a hydrogen atom or an organic group which can be converted into a hydrogen atom by being decomposed by heat at the time of curing. They may be the same or different, and n is an integer of 2 or more.)

これら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 these crosslinking agents are used, the amount is preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the component (A).

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。   Further, the positive photosensitive resin composition of the present invention is added with an appropriate surfactant or leveling agent in order to prevent applicability, for example, striation (unevenness in film thickness) or improve developability. can do.

前記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などがあり、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)などが挙げられる。   Examples of the surfactant or the leveling agent include polyoxyethylene uraryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, and polyoxyethylene octyl phenol ether. Commercial products include Megafax F171 and F173. , R-08 (trade name of Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), Florado FC430, FC431 (trade name of Sumitomo 3M Limited), organosiloxane polymers KP341, KBM303, KBM403, KBM803 (trade names of Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) And the like.

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、溶解抑止剤なども配合することができる。   Further, the positive photosensitive resin composition of the present invention may optionally contain a storage stabilizer, a dissolution inhibitor, and the like.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、ガラス基板、半導体、金属酸化物絶縁体(例えばTiO2、SiO2など)、窒化ケイ素などの支持基板上に塗布し、乾燥することによりポジ型感光性樹脂組成物の膜とすることができる。その後、マスクを介して紫外線、可視光線、放射線などの活性光線照射(露光)を行い、次いで必要に応じて加熱処理を行い、次いで露光部を現像液で除去することによりポジ型のレリーフパターンが得られる。 The positive photosensitive resin composition of the present invention is applied to a support substrate such as a glass substrate, a semiconductor, a metal oxide insulator (for example, TiO 2 or SiO 2 ), silicon nitride, or the like, and dried to dry the positive photosensitive resin composition. It can be a film of a conductive resin composition. Thereafter, irradiation with active light such as ultraviolet light, visible light, or radiation (exposure) is performed through a mask, and then heat treatment is performed as necessary. Then, the exposed portion is removed with a developing solution to form a positive relief pattern. can get.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物を使用し、パターンを形成する方法は、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。次いで、塗膜を乾燥する。乾燥は通常オーブン又はホットプレートを用いて行われる。乾燥条件は、ポジ型感光性樹脂組成物の成分により適宜決定されるが、ホットプレートを用いた場合、60〜140℃で30秒間〜10分間が好ましい。乾燥温度が低いと現像時に微細パターンの剥離が起こりやすい傾向にある。また、乾燥温度が高いと露光部の現像液に対する溶解速度が減少し感度が低下する傾向にある。その後、所望のパターン形状に放射線、化学線を照射する。活性光線としては、例えば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、200nm〜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。   In the method of forming a pattern using the positive photosensitive resin composition of the present invention, first, the composition is applied to a suitable support, for example, a silicon wafer, ceramic, or aluminum substrate. Examples of the coating method include spin coating using a spinner, spray coating using a spray coater, dipping, printing, and roll coating. Next, the coating film is dried. Drying is usually performed using an oven or a hot plate. The drying conditions are appropriately determined depending on the components of the positive photosensitive resin composition. When a hot plate is used, drying is preferably performed at 60 to 140 ° C. for 30 seconds to 10 minutes. If the drying temperature is low, the fine pattern tends to peel off during development. On the other hand, when the drying temperature is high, the dissolution rate of the exposed portion in the developing solution decreases, and the sensitivity tends to decrease. Thereafter, radiation and actinic radiation are applied to the desired pattern shape. As the actinic ray, for example, radiation such as X-rays, electron beams, ultraviolet rays, and visible rays, and actinic rays can be used, and those having a wavelength of 200 nm to 500 nm are preferable. Monochromatic light such as g-line and i-line can also be used.

次に、照射部表層部に発生した酸を底部にまで拡散させるために、ホットプレートを用いた場合、50〜150℃で30秒から10分間加熱処理を行うのが好ましい。加熱温度が低いと酸触媒反応によりアルカリ水溶液に対する溶解性が増加される酸分解性基を有する化合物の分解が効率よく起こらず、感度が低下する傾向にある。加熱温度が高いと露光部の現像液に対する溶解速度が低下し、現像時間が長くなる傾向にある。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。   Next, when a hot plate is used in order to diffuse the acid generated in the surface layer of the irradiated part to the bottom, it is preferable to perform heat treatment at 50 to 150 ° C. for 30 seconds to 10 minutes. When the heating temperature is low, the compound having an acid-decomposable group whose solubility in an aqueous alkali solution is increased by an acid-catalyzed reaction does not efficiently decompose, and the sensitivity tends to decrease. If the heating temperature is high, the dissolution rate of the exposed portion in the developer decreases, and the development time tends to be long. Next, a pattern can be obtained by developing and dissolving and removing the irradiated portion.

現像液としては、例えば、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、コリンなどの、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。好ましくは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ケイ酸ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、コリン等の5重量%以下の水溶液、より好ましくは1.5〜3.0重量%の水溶液などが用いられるが、さらに好ましい現像液は水酸化テトラメチルアンモニウムの1.5〜3.0重量%の水溶液である。   As the developer, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, inorganic alkalis such as ammonia, primary amines such as ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n- Secondary amines such as propylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, and quaternary amines such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and choline. An aqueous alkali solution such as an ammonium salt and an aqueous solution obtained by adding an appropriate amount of a water-soluble organic solvent or a surfactant thereto can be suitably used. Preferably, a 5% by weight or less aqueous solution of sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium silicate, tetramethylammonium hydroxide, choline or the like, more preferably a 1.5 to 3.0% by weight aqueous solution is used. A more preferred developer is a 1.5 to 3.0% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide.

現像方法としては、例えば、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。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℃である。150〜450℃の加熱処理をすることによりオキサゾール環や他に環状基を持つ耐熱性重合体のレリーフパターンになる。本発明のポジ型感光性樹脂組成物は4μm以上の耐熱性重合体の膜厚を形成するための樹脂組成物として好適である。   As a developing method, for example, a method such as spray, paddle, immersion, or ultrasonic wave can be used. Next, the pattern formed by development is rinsed. Distilled water can be used as the rinsing liquid. Next, heat treatment is performed to obtain a final pattern having high heat resistance. The heating temperature is generally 150-450 ° C. By performing the heat treatment at 150 to 450 ° C., a relief pattern of a heat-resistant polymer having an oxazole ring or another cyclic group is obtained. The positive photosensitive resin composition of the present invention is suitable as a resin composition for forming a heat-resistant polymer having a thickness of 4 μm or more.

さらに、前記現像液にアルコール類や界面活性剤を添加して使用することもできる。これらはそれぞれ、現像液100重量部に対して、好ましくは0.01〜10重量部、より好ましくは0.1〜5重量部の範囲で配合することができる。   Further, an alcohol or a surfactant may be added to the developer for use. Each of these may be added in an amount of preferably 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the developer.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、活性化学線照射及び活性化学線照射後の加熱処理後、露光部は(C)成分の変化により、アルカリ水溶液に対する溶解性が上がり、未露光部との溶解速度が異なるので、レリーフパターンが形成できる。さらに、活性化学線照射及び活性化学線照射により発生した酸が、(A)成分であるポリオキサゾ−ル前駆体の末端の酸分解性基を攻撃し、アルカリ可溶性基であるカルボン酸基が樹脂末端に現れ、未露光部と露光部の現像液に対する溶解速度差を大きくすることを支持している。このような(A)成分及び(C)成分の構造変化により、アルカリ現像液に対する溶解性を大きく変化させ、現像による膜減りが少なく、かつ短時間で現像でき、さらに微細加工を行うことができる。このようなポリオキサゾール前駆体は、レリーフパターンの形成後に、硬化反応させることにより優れた耐熱性を有する樹脂膜となる。   In the positive photosensitive resin composition of the present invention, after the active actinic ray irradiation and the heat treatment after the actinic ray irradiation, the exposed portion has increased solubility in an aqueous alkali solution due to a change in the component (C), and has an unexposed portion. Since the dissolving speed of the compound is different, a relief pattern can be formed. Further, active actinic radiation irradiation and the acid generated by the actinic radiation irradiation attack the acid-decomposable group at the terminal of the polyoxazole precursor as the component (A), and the carboxylic acid group, which is an alkali-soluble group, reacts with the resin terminal. And supports increasing the dissolution rate difference between the unexposed portion and the exposed portion in the developing solution. Due to such structural changes of the components (A) and (C), the solubility in an alkali developing solution is greatly changed, the film loss due to development is small, development can be performed in a short time, and fine processing can be performed. . Such a polyoxazole precursor becomes a resin film having excellent heat resistance by performing a curing reaction after forming the relief pattern.

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, and specifically, a surface protective film and an interlayer insulating film of a semiconductor device, and an interlayer insulating film of a multilayer wiring board. And the like. 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は多層配線構造を有する半導体装置の製造工程図である。上から下に向かって、第1の工程から第5の工程へと一連の工程を表している。図1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3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. A series of steps from the first step to the fifth step is shown from top to bottom. In FIG. 1, a semiconductor substrate 1 such as a Si substrate having a circuit element is covered with a protective film 2 such as a silicon oxide film except for a predetermined portion of the circuit element, and a first conductor layer 3 is formed on the exposed circuit element. Is formed. An interlayer insulating film layer 4 is formed on the semiconductor substrate by a spin coating method 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 of a chlorinated rubber type, a phenol novolak type or the like is formed on the interlayer insulating film layer 4 by a spin coating method, and a predetermined portion of the interlayer insulating film layer 4 is exposed by a known photolithography technique. Window 6A is provided as described above (second step). The interlayer insulating film layer 4 of the window 6A is selectively etched by a dry etching means using a gas such as oxygen or carbon tetrafluoride, and a window 6B is opened. Next, the photosensitive resin layer 5 is completely removed by 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(フォトリソグラフィー)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。   Further, the second conductor layer 7 is formed by using a known photolithography technique (photolithography), and the electrical connection with the first conductor layer 3 is completely performed (fourth step). When a multilayer wiring structure of three or more layers is formed, the above steps are repeated to form each layer.

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、加熱して表面保護膜とする(第5の工程)。この表面保護膜は、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、この樹脂膜によって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, a surface protective film layer 8 is formed. In the example of this figure, the surface protective film layer is coated with the photosensitive resin composition by a spin coating method, dried, and irradiated with light from a mask on which a pattern for forming the window 6C is drawn on a predetermined portion. A pattern is formed by developing with an aqueous alkali solution, and heated to form a surface protective film (fifth step). The surface protective film protects the conductor layer from external stress, α-rays, and the like, and the semiconductor device obtained from this resin film has excellent 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 with reference to Examples. Note that the present invention is not limited to the following examples.

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、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸15.48gと、N−メチルピロリドン90gとを仕込み、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、4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸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、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸クロリドの溶液を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。この溶液を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, 15.48 g of 4,4'-diphenyletherdicarboxylic acid and 90 g of N-methylpyrrolidone were charged, and the flask was cooled to 5 ° C. .64 g was added dropwise and reacted for 30 minutes to obtain a solution of 4,4′-diphenylethertetracarboxylic acid chloride. 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, followed by stirring. After dissolution, 8.53 g of pyridine was added, and while keeping the temperature at 0 to 5 ° C., a solution of 4,4′-diphenyletherdicarboxylic acid chloride was added dropwise over 30 minutes, and then stirring was continued for 30 minutes. The solution was poured into 3 liters of water, the precipitate was collected, washed three times with pure water, and dried under reduced pressure to obtain polyhydroxyamide (hereinafter referred to as polymer I). The polymer I had a weight average molecular weight of 14580 and a polydispersity of 1.6 as determined by standard polystyrene conversion. Next, 20 g of the polymer I and 100 g of N-methylpyrrolidone were charged into a 0.5-liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, and dissolved by stirring. After dropwise addition of 0.4 g of methyl ethyl ether and further 0.4 g of triethylamine, stirring was continued for 30 minutes. This solution was poured into 2 liters of water, and the precipitate was collected, washed with pure water three times, and dried under reduced pressure to obtain a polyhydroxyamide having an ethoxymethyl group introduced into its 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- After 0.4 g of dihydro-2H-pyran was added dropwise, and 0.1 g of 12N hydrochloric acid was further added dropwise, stirring was continued for 30 minutes. The solution was poured into 2 liters of water, the precipitate was collected, washed three times with pure water, and dried under reduced pressure to obtain a polyhydroxyamide in which a tetrahydropyranyl group was selectively introduced into a terminal carboxyl group (hereinafter, referred to as a polyhydroxyamide). , Polymer III).

合成例3
攪拌機、温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中に、マルカリンカーM(丸善化学工業株式会社製商品名、ポリビニルフェノール、ポリスチレン換算により求めた重量平均分子量は5000、分散度は2.5であった)20g、酢酸エチル200gを仕込み、攪拌溶解した後、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン50gを添加し、次いで12N塩酸0.3gを添加し、室温下で70時間攪拌を継続した。その後、反応溶液を分液ロートに移した後、水酸化テトラメチルアンモニウムの2.38重量%水溶液150gで中和し、さらに純水150gで数回有機層を洗浄した。有機層を取り出しエバポレータにより有機層を濃縮した後、濃縮した有機層をn−ヘキサンに投入し、析出した樹脂状物を回収した後、減圧乾燥して、フェノール性水酸基をテトラヒドロピラニル基で保護したポリビニルフェノールを得た(以下、溶解阻害剤Iとする)。溶解阻害剤Iのフェノール性水酸基に対するテトラヒドロピラニル基の保護化率を1H−NMRにより測定したところ95%であった。
Synthesis Example 3
In a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, Marcalinker M (trade name, manufactured by Maruzen Chemical Industry Co., Ltd., having a weight average molecular weight of 5,000 as determined by polystyrene conversion and a polydispersity of 2.5) was used. After stirring and dissolving 20 g of ethyl acetate and 200 g of ethyl acetate, 50 g of 3,4-dihydro-2H-pyran was added, then 0.3 g of 12N hydrochloric acid was added, and stirring was continued at room temperature for 70 hours. Thereafter, the reaction solution was transferred to a separating funnel, neutralized with 150 g of a 2.38% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, and the organic layer was washed several times with 150 g of pure water. After taking out the organic layer and concentrating the organic layer by an evaporator, the concentrated organic layer is poured into n-hexane, and the precipitated resinous material is recovered, dried under reduced pressure, and the phenolic hydroxyl group is protected with a tetrahydropyranyl group. Polyvinyl phenol was obtained (hereinafter referred to as dissolution inhibitor I). The protection ratio of the tetrahydropyranyl group to the phenolic hydroxyl group of the dissolution inhibitor I was measured by 1 H-NMR and found to be 95%.

感光特性評価
(実施例1〜18)
前記ポリベンゾオキサゾール前駆体100重量部に対し、(B)成分、(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、MPI)、(C)成分(C1〜C9)、および増感剤(DMEA)の化学式は、[化11]に示すとおりである。
Evaluation of photosensitive characteristics (Examples 1 to 18)
With respect to 100 parts by weight of the polybenzoxazole precursor, the component (B), the component (C) and, if necessary, the sensitizer were blended in the predetermined amounts shown in Table 1, and dissolved in γ-butyrolactone. . The chemical formulas of the components (B) (DIAS, DPI, MPI), the components (C) (C1 to C9), and the sensitizer (DMEA) in the composition of Table 1 are as shown in [Formula 11]. .

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、そののち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 exposed to i-line (365 nm) using an ultra-high pressure mercury lamp through an interference filter. After exposure, the film is heated at 120 ° C. for 3 minutes, developed with a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide until the silicon wafer on the exposed portion is exposed, and then rinsed with water to obtain a minimum exposure amount required for pattern formation. The resolution was determined. The results are shown in Table 2.

Figure 2004302430
Figure 2004302430

Figure 2004302430
Figure 2004302430

Figure 2004302430
Figure 2004302430

表2に示すように、現像後残膜率は全て86%以上と高く、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。   As shown in Table 2, the residual film ratio after development was as high as 86% or more, and the dissolution rate difference between the unexposed portion and the exposed portion was large enough to form a pattern.

(実施例19〜20)
(A)成分としてポリマII及びIII、(B)成分として9,10−ジメトキシアントラセン−2−スルホン酸ジフェニルヨードニウム(以下、酸発生剤Iとする)、(C)成分として溶解阻害剤I、溶剤としてγ−ブチロラクトンを用いて、これらを組み合わせてフラスコに配合し、室温下にて攪拌溶解させて均一な溶液状態とした。その後、この溶液を3μm孔のテフロン(R)フィルタを用いて加圧濾過してポジ型感光性樹脂組成物を得た。(A)〜(C)成分および溶剤(γ−ブチロラクトン)について、4例の組み合わせを配合しポジ型感光性樹脂組成物を調製した。それらの組成表を表3に示した。
(Examples 19 to 20)
Polymers II and III as component (A), 9,10-dimethoxyanthracene-2-phenyliodonium sulfonate (hereinafter referred to as acid generator I) as component (B), dissolution inhibitor I as component (C), solvent Γ-butyrolactone, and these were combined and blended in a flask, and stirred and dissolved at room temperature to obtain a uniform solution state. Thereafter, this solution was subjected to pressure filtration using a 3 μm-pore Teflon (R) filter to obtain a positive photosensitive resin composition. For the components (A) to (C) and the solvent (γ-butyrolactone), four combinations were blended to prepare a positive photosensitive resin composition. Table 3 shows their composition.

Figure 2004302430
Figure 2004302430

得られたポジ型感光性組成物をスピンナーを使用してシリコンウエハ上に回転塗布し、ホットプレート上90℃で2分間加熱乾燥を行い、10μmのポジ型感光性樹脂組成物の膜を得た。感光特性の評価を行うために、この塗膜にi線縮小投影露光装置(キャノン製PFA3000iw)を用い、レティクルを介し、100〜1100mJ/cm2の露光をした。次いで、ホットプレート上で120℃で2分間加熱乾燥を行った後、2.38重量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を現像液とし、100秒間パドル現像を行い、純水で洗浄してレリーフパターンを得た。現像後残膜を測定し残膜率を算出し、金属顕微鏡によるパターン観察より適正露光量及び最小開口寸法を測定した。実施例19〜20のポジ型感光性樹脂組成物の感光特性について、表4に示した。 The obtained positive photosensitive composition was spin-coated on a silicon wafer using a spinner and dried by heating at 90 ° C. for 2 minutes on a hot plate to obtain a 10 μm film of the positive photosensitive resin composition. . In order to evaluate the photosensitive characteristics, this coating film was exposed to 100 to 1100 mJ / cm 2 through a reticle using an i-line reduction projection exposure apparatus (PFA3000iw manufactured by Canon). Next, after heating and drying at 120 ° C. for 2 minutes on a hot plate, a 2.38% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide is used as a developing solution, paddle developing is performed for 100 seconds, and the pattern is washed with pure water to form a relief pattern. Obtained. The residual film after development was measured to calculate the residual film ratio, and the proper exposure amount and minimum opening size were measured by pattern observation using a metallographic microscope. Table 4 shows the photosensitive characteristics of the positive photosensitive resin compositions of Examples 19 to 20.

Figure 2004302430
Figure 2004302430

表4に示すように、現像後残膜率は全て88%以上と高かった。また、いずれも高感度・高解像度なレリーフパターンが形成されていた。   As shown in Table 4, the residual film ratios after development were all as high as 88% or more. In each case, a high-sensitivity and high-resolution relief pattern was formed.

比較例1
実施例1においてポリマーIIの代わりに末端基を有しないポリマーI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60%、露光量660mJ/cm2、最小加工寸法15μm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 the same manner as in Example 1, except that the polymer I having no terminal group was used instead of the polymer II, the photosensitive characteristics were evaluated in the same manner. As a result, the residual film ratio after development was 60%, the exposure amount was 660 mJ / cm 2 , the minimum processing size was 15 μm, and the resolution was reduced due to the swelling of the unexposed portion, 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1J/cm2にて現像後残膜率60%、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 the same manner as in Example 1 except that isophthalic acid having no protective group introduced therein was used as the component (C), the photosensitive characteristics were evaluated in the same manner. As a result, the dissolution rate difference between the unexposed portion and the exposed portion was insufficient, and a pattern having a residual film ratio of 60% after development and a resolution of 30 μm could not be obtained at an exposure amount of 1 J / 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
The photosensitive characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1 except that the component (B) was not added. As a result, no pattern could be obtained at all.

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860mJ/cm2にて現像後残膜率74%、解像度は20μmと良好なパターンを得ることはできなかった。
Comparative Example 4
The photosensitive characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1 except that the component (C) was not added. As a result, the dissolution rate difference between the unexposed area and the exposed area was insufficient, and the residual film ratio after development was 74% at an exposure amount of 860 mJ / cm 2 and the resolution was 20 μm.

以上のように、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜等の形成材料に有用であり、特に、表面保護膜の形成材料に適している。   As described above, the positive photosensitive resin composition of the present invention is useful as a material for forming a surface protective film, an interlayer insulating film, and the like of a semiconductor element, and is particularly suitable as a material for forming a surface protective film.

多層配線構造の電子部品(半導体装置)の製造工程図である。It is a manufacturing process figure of the electronic component (semiconductor device) of a multilayer wiring structure.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 半導体基板
2 保護膜
3 第一導体層
4 層間絶縁膜層
5 感光樹脂層
6A、6B、6C 窓
7 第二導体層
8 表面保護膜層
Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 protective film 3 first conductive layer 4 interlayer insulating film layer 5 photosensitive resin layer 6A, 6B, 6C window 7 second conductive layer 8 surface protective film layer

Claims (9)

(A)カルボン酸残基より誘導される有機基をその分子末端に有す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ポジ型感光性樹脂組成物。   (A) a polyoxazole precursor having an organic group derived from a carboxylic acid residue at its molecular terminal, (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays, and (C) hydrogen that is decomposed by acid catalysis to produce hydrogen. A positive photosensitive resin composition comprising a compound having an organic group that can be converted into an atom. 前記(A)成分が、下記一般式(1)
Figure 2004302430
(式中、R1は二価の有機基、R2は四価の有機基、R3は一価の前記カルボン酸残基より誘導される有機基を示し、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は整数であり、繰り返し単位数を示す)で表されるポリオキサゾール前駆体であることを特徴とする請求項1に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
The component (A) is represented by the following general formula (1)
Figure 2004302430
(Wherein, R 1 represents a divalent organic group, R 2 represents a tetravalent organic group, and R 3 represents an organic group derived from the monovalent carboxylic acid residue. The positive photosensitive resin composition according to claim 1, wherein n is an integer, and n is an integer, and represents the number of repeating units.
前記有機基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1種であることを特徴とする請求項2に記載のポジ型感光性樹脂組成物。 The organic group R 3 is at least one selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, a group constituting an acetal or a ketal, 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 2, characterized in that: 前記(C)成分が、分子中に芳香環を有し、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1〜3のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。   A group in which the component (C) has an aromatic ring in the molecule and is represented by -OR (where R represents a monovalent organic group which can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom); And / or -COOR (wherein R is a monovalent organic group which is decomposed by the action of an acid and can be converted to a hydrogen atom). The positive photosensitive resin composition according to any one of the above. 前記(C)成分が、下記一般式(2)
Figure 2004302430
(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く、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1〜3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 (2)
Figure 2004302430
(Wherein, X is an organic group, R is a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom, and when there are two or more of them, they may be the same or different; The positive photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the compounds is an integer of 0 or more, and a + b represents an integer of 1 or more.
前記(C)成分が、下記一般式(3)
Figure 2004302430
(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く、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1〜3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 2004302430
(In the formula, X ′ is an organic group, R is a monovalent organic group that can be decomposed by the action of an acid and converted into a hydrogen atom, and when there are two or more of them, they may be the same or different; a, b The positive photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the compound has a repeating unit represented by the following formula:
前記有機基R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1種であることを特徴とする請求項5または6に記載のポジ型感光性樹脂組成物。   The organic group R is at least one selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, an acetal or a ketal, 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 5 or 6, wherein 請求項1〜7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、及び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。   A step of applying the positive photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 7 on a support substrate and drying to obtain a positive photosensitive resin film, Exposing, heating the exposed positive-type photosensitive resin film, developing the heated positive-type photosensitive resin film using an alkaline aqueous solution, and developing the positive-type photosensitive resin film. A step of subjecting the conductive resin film to a heat treatment. 請求項8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。   An electronic component having an electronic device having a pattern layer obtained by the forming method according to claim 8, wherein the pattern layer is an interlayer insulating film layer and / or a surface protection film layer in the electronic device. An electronic component, characterized by being provided as:
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