JP2007199606A - Photosensitive resin composition and manufacturing method of semiconductor device using the same - Google Patents

Photosensitive resin composition and manufacturing method of semiconductor device using the same Download PDF

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健一郎 佐藤
Tsukasa Yamanaka
司 山中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photosensitive resin composition which is used for producing a heat resistant relief structure, has high sensitivity, improves adhesion and suppresses occurrence of a residue on development, and also to provide a method of manufacturing a semiconductor device using the composition. <P>SOLUTION: The positive photosensitive resin composition contains a polybenzoxazole precursor having a specific alkoxysilane group in a side chain and/or at a terminal and a photosensitizer. The method of manufacturing a semiconductor device using the composition is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は感光性樹脂組成物に関し、より詳しくは、超小型電子技術の分野での応用に好適であり、アルカリ水溶液で現像可能なポジ型感光性樹脂組成物及び該組成物を用いた半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a photosensitive resin composition. More specifically, the present invention is suitable for applications in the field of microelectronic technology, and is capable of developing with an alkaline aqueous solution and a semiconductor device using the composition. It relates to the manufacturing method.

超小型電子技術の応用では、高温での耐久性を示すポリマーが一般に広く知られている。ポリイミドおよびポリベンゾオキサゾール(PBO)といったこのようなポリマーの前駆体は、好適な添加剤によって光反応性にすることができる。この前駆体は高温への暴露のような既知の技術によって、所望のポリマーに転化される。従って、保護層、断熱層、および高度に耐熱性のポリマーのレリーフ構造体を製造するためにポリマー前駆体が使用されている。   For the application of microelectronics, polymers that exhibit durability at high temperatures are generally well known. Precursors of such polymers such as polyimide and polybenzoxazole (PBO) can be made photoreactive with suitable additives. This precursor is converted to the desired polymer by known techniques such as exposure to high temperatures. Accordingly, polymer precursors have been used to produce protective layers, thermal insulation layers, and highly heat-resistant polymer relief structures.

特許文献1及び2(特開平10−10727号公報及び特開平10−10740号公報)は、基板との密着性を改良すべく、ポリアミド、感光性ジアゾキノン化合物、特定の有機珪素化合物を含有するポジ型感光性樹脂組成物を提案している。
特許文献3(特開2002−293933号公報)は、耐熱性、力学強度、絶縁性に優れ、しかもそり、割れ等が生じない、透明なポリイミド−シリカハイブリッド硬化物を提供すべく、アルコキシ基含有シラン変性ポリアミック酸及び極性溶剤を含有するシラン変性ポリアミック酸樹脂組成物を提案している。
Patent Documents 1 and 2 (Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-10727 and 10-10740) describe a positive material containing polyamide, a photosensitive diazoquinone compound, and a specific organosilicon compound in order to improve adhesion to a substrate. Type photosensitive resin composition is proposed.
Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-293933) discloses that an alkoxy group-containing compound is provided to provide a transparent polyimide-silica hybrid cured product that is excellent in heat resistance, mechanical strength, and insulation, and that does not warp or crack. A silane-modified polyamic acid resin composition containing a silane-modified polyamic acid and a polar solvent is proposed.

PBO前駆体を含有する感光性樹脂組成物についても、密着性、現像残渣の問題の解決が望まれている。   Also for photosensitive resin compositions containing PBO precursors, it is desired to solve the problems of adhesion and development residue.

特開平10−10727号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-10727 特開平10−10740号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-10740 特開2002−293933号公報JP 2002-293933 A

耐熱性を有するレリーフ構造体を製造可能であり、高い感度を有するとともに、密着性の向上とともに、現像残渣の発生が抑制された感光性樹脂組成物、及び該組成物を用いた半導体装置の製造方法を提供する。   A photosensitive resin composition capable of producing a relief structure having heat resistance, having high sensitivity, improved adhesion, and suppressed development residue, and production of a semiconductor device using the composition Provide a method.

上記課題は下記構成により達せられた。
(1)側鎖及び/又は末端に下記構造Aを有するポリベンゾオキサゾール前駆体(A1)及び感光剤を含有するポジ型感光性樹脂組成物。
The above problems have been achieved by the following configuration.
(1) A positive photosensitive resin composition containing a polybenzoxazole precursor (A1) having the following structure A at the side chain and / or terminal and a photosensitizer.

Figure 2007199606
Figure 2007199606

Rは各々独立にアルキル基を表し、mは2〜10の整数を表す。   R represents an alkyl group each independently, and m represents an integer of 2 to 10.

(2)上記構造Aを有さないポリベンゾオキサゾール前駆体(A2)を含有す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)上記(1)又は(2)に記載の感光性樹脂組成物を、半導体素子上に塗布し、プリベーク、露光、現像、加熱して得られることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(2) The positive photosensitive resin composition as described in (1) above, which comprises a polybenzoxazole precursor (A2) not having the structure A.
(3) A method for producing a semiconductor device, which is obtained by applying the photosensitive resin composition according to the above (1) or (2) on a semiconductor element, prebaking, exposing, developing, and heating.

本発明の感光性樹脂組成物は、密着性に優れ、現像残渣が抑制され、ポリアミド樹脂に基づく、耐熱性、機械特性、電気特性、耐薬品性に優れるレリーフ構造体を製造可能であり、半導体用途、特にバッファーコートとして好適に用いることができる。   The photosensitive resin composition of the present invention can produce a relief structure excellent in heat resistance, mechanical properties, electrical properties, and chemical resistance based on polyamide resin, having excellent adhesion, suppressing development residue, and being a semiconductor. It can be suitably used as a use, particularly as a buffer coat.

〔1〕側鎖及び/又は末端に下記構造Aを有するポリベンゾオキサゾール前駆体(A1)
本発明の感光性樹脂組成物は、側鎖及び/又は末端に下記構造Aを有するポリベンゾオキサゾール前駆体(PBO前駆体A1)を含有する。
[1] Polybenzoxazole precursor (A1) having the following structure A in the side chain and / or terminal
The photosensitive resin composition of this invention contains the polybenzoxazole precursor (PBO precursor A1) which has the following structure A in a side chain and / or the terminal.

Figure 2007199606
Figure 2007199606

Rは各々独立にアルキル基を表し、mは2〜10の整数を表す。   R represents an alkyl group each independently, and m represents an integer of 2 to 10.

Rとしてのアルキル基は、一般的には炭素数1〜10であり、好ましくは炭素数1〜6、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などを挙げることができる。
mは2〜6が好ましい。
The alkyl group as R generally has 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group.
m is preferably 2-6.

PBO前駆体A1は、例えば、カルボキシル基を有するPBO前駆体と、1分子中に1つの水酸基を持つエポキシ化合物(A)とアルコキシシラン部分縮合物(B)との脱アルコール反応によって得られるエポキシ基含有アルコキシシラン部分縮合物とを反応させて合成することができる。
ここでカルボキシル基を有するPBO前駆体については、特に限定されず、例えば、後述のPBO前駆体A2及びA3について記載のものを使用することができる。
The PBO precursor A1 is, for example, an epoxy group obtained by a dealcoholization reaction of a PBO precursor having a carboxyl group, an epoxy compound (A) having one hydroxyl group in one molecule, and an alkoxysilane partial condensate (B). It can be synthesized by reacting the contained alkoxysilane partial condensate.
Here, the PBO precursor having a carboxyl group is not particularly limited, and, for example, those described for PBO precursors A2 and A3 described later can be used.

本発明で使用されるエポキシ基含有アルコキシシラン部分縮合物は、1分子中に1つの水酸基を持つエポキシ化合物(A)(以下、単にエポキシ化合物(A)という)とアルコキシシラン部分縮合物(B)との脱アルコール反応によって得られるものである。   The epoxy group-containing alkoxysilane partial condensate used in the present invention includes an epoxy compound (A) having one hydroxyl group in one molecule (hereinafter simply referred to as an epoxy compound (A)) and an alkoxysilane partial condensate (B). It is obtained by the dealcoholization reaction.

エポキシ化合物(A)としては、1分子中に水酸基を1つもつエポキシ化合物であれば、エポキシ基の数は特に限定されない。また、エポキシ化合物(A)としては、分子量が小さいもの程、アルコキシシラン部分縮合物に対する相溶性がよく、耐熱性や密着性付与効果が高いことから、炭素数が15以下のものが好適である。   The number of epoxy groups is not particularly limited as long as the epoxy compound (A) is an epoxy compound having one hydroxyl group in one molecule. In addition, as the epoxy compound (A), the smaller the molecular weight, the better the compatibility with the alkoxysilane partial condensate and the higher the heat resistance and adhesion imparting effect. .

その具体例としては、エピクロロヒドリンと、水、2価アルコールまたは2つの水酸基を有するフェノール類とを反応させて得られる分子末端に1つの水酸基を有するモノグリシジルエーテル類;エピクロロヒドリンとグリセリンやペンタエリスリトールなどの3価
以上の多価アルコールとを反応させて得られる分子末端に1つの水酸基を有するポリグリシジルエーテル類;エピクロロヒドリンとアミノモノアルコールとを反応させて得られる分子末端に1つの水酸基を有するエポキシ化合物;分子中に1つの水酸基を有する脂環式炭化水素モノエポキシド(例えば、エポキシ化テトラヒドロベンジルアルコール)などが例示できる。これらのエポキシ化合物の中でも、グリシドールが耐熱性付与効果の点で最も優れており、またアルコキシシラン部分縮合物(B)との反応性も高いため、最適である。
Specific examples thereof include monoglycidyl ethers having one hydroxyl group at the molecular end obtained by reacting epichlorohydrin with water, dihydric alcohol or phenols having two hydroxyl groups; epichlorohydrin; Polyglycidyl ethers having one hydroxyl group at the molecular end obtained by reacting with a trihydric or higher polyhydric alcohol such as glycerin or pentaerythritol; Molecular end obtained by reacting epichlorohydrin with amino monoalcohol And an alicyclic hydrocarbon monoepoxide having one hydroxyl group in the molecule (for example, epoxidized tetrahydrobenzyl alcohol). Among these epoxy compounds, glycidol is most excellent in terms of heat resistance imparting effect, and is most suitable because of its high reactivity with the alkoxysilane partial condensate (B).

アルコキシシラン部分縮合物(B)としては、一般式(1):R1 Si(OR2)(4-m)(式中、mは0または1の整数示し、R1は炭素数8以下のアルキル基またはアリール基、R2は炭素数4以下の低級アルキル基を示す。)で表される加水分解性アルコキシシランモノマーを、酸または塩基触媒、および水の存在下で加水分解し、部分的に縮合させて得られるものが用いられる。 As the alkoxysilane partial condensate (B), the general formula (1): R 1 m Si (OR 2 ) ( 4-m) (wherein m represents an integer of 0 or 1 and R 1 has 8 or less carbon atoms) And a hydrolyzable alkoxysilane monomer represented by R 2 is a lower alkyl group having 4 or less carbon atoms.) In the presence of an acid or base catalyst and water, That are obtained by condensing in a continuous manner.

アルコキシシラン部分縮合物(B)の構成原料である加水分解性アルコキシシランモノマーの具体的としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン等のテトラアルコキシシラン類、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン等のトリアルコキシシラン類などがあげられる。通常、これらのなかでも特に、グリシドールとの反応性が高いことから、アルコキシシラン部分縮合物(B)としてはテトラメトキシシランまたはメチルトリメトキシシランを70モル%以上用いて合成されたものが好ましい。   Specific examples of the hydrolyzable alkoxysilane monomer that is a constituent material of the alkoxysilane partial condensate (B) include tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and tetraisopropoxysilane, Methoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltributoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, isopropyltriethoxy And trialkoxysilanes such as silane. Usually, among these, since the reactivity with glycidol is particularly high, the alkoxysilane partial condensate (B) is preferably synthesized using tetramethoxysilane or methyltrimethoxysilane in an amount of 70 mol% or more.

なお、これらアルコキシシラン部分縮合物(B)としては、前記例示のものを特に制限なく使用できるが、これら例示物のうちの2種以上を混合使用する場合には、アルコキシシラン部分縮合物(B)の総量中でテトラメトキシシラン部分縮合物またはメチルトリメトキシシラン部分縮合物を70質量%以上用いることが好ましい。   In addition, as these alkoxysilane partial condensates (B), those exemplified above can be used without particular limitation, but when two or more of these examples are used in combination, the alkoxysilane partial condensate (B) It is preferable to use 70% by mass or more of tetramethoxysilane partial condensate or methyltrimethoxysilane partial condensate in the total amount of

当該アルコキシシラン部分縮合物(B)の数平均分子量は230〜2000程度、1分子中のSiの平均個数は2〜11程度であることが好ましい。Siの平均個数が2未満であると、エポキシ化合物(A)との脱メタノール反応の際、反応せずにアルコールと一緒に系外に流出するアルコキシシラン類の量が増え、また11を超えると、エポキシ基含有アルコキシシラン部分縮合物のPBO前駆体との反応性が落ち、目的とするアルコキシ基含有シラン変性PBO前駆体が得られにくい。   The number average molecular weight of the alkoxysilane partial condensate (B) is preferably about 230 to 2000, and the average number of Si in one molecule is preferably about 2 to 11. When the average number of Si is less than 2, the amount of alkoxysilanes flowing out of the system together with alcohol increases without reacting during the demethanol reaction with the epoxy compound (A). The reactivity of the epoxy group-containing alkoxysilane partial condensate with the PBO precursor is lowered, and the desired alkoxy group-containing silane-modified PBO precursor is hardly obtained.

エポキシ基含有アルコキシシラン部分縮合物は、エポキシ化合物(A)とアルコキシシラン部分縮合物(B)を脱アルコール反応させることにより得られる。
エポキシ化合物(A)とアルコキシシラン部分縮合物(B)との使用割合は、アルコキシ基が実質的に残存するような割合であれば特に制限されないが、得られるエポキシ基含有アルコキシシラン部分縮合物中のエポキシ基の割合が、通常は、エポキシ化合物(A)の水酸基の当量/アルコキシシラン縮合物(B)のアルコキシル基の当量=0.01/1〜0.5/1となる仕込み比率で、アルコキシシラン縮合物(B)とエポキシ化合物(A)を脱アルコール反応させることが好ましい。前記仕込み比率が少なくなるとエポキシ変性されていないアルコキシシラン部分縮合物(B)の割合が増加するため、ポリイミド−シリカハイブリッド硬化物が不透明化する傾向があるため、前記仕込み比率は、0.03以上/1とするのがより好ましい。また、前記仕込み比率が大きくなると、エポキシ基含有アルコキシシラン部分縮合物のエポキシ基が多官能化し、アルコキシ基含有シラン変性ポリアミック酸合成時にゲル化しやすくなるため、前記仕込み比率は、0.4以下/1と
するのがより好ましい。
The epoxy group-containing alkoxysilane partial condensate is obtained by dealcoholizing the epoxy compound (A) and the alkoxysilane partial condensate (B).
The use ratio of the epoxy compound (A) and the alkoxysilane partial condensate (B) is not particularly limited as long as the alkoxy group substantially remains, but in the resulting epoxy group-containing alkoxysilane partial condensate. The proportion of the epoxy group of the epoxy compound (A) is usually the equivalent of the hydroxyl group of the epoxy compound (A) / the equivalent of the alkoxyl group of the alkoxysilane condensate (B) = 0.01 / 1 to 0.5 / 1, It is preferable to subject the alkoxysilane condensate (B) and the epoxy compound (A) to a dealcoholization reaction. Since the ratio of the alkoxysilane partial condensate (B) that is not epoxy-modified increases when the charging ratio decreases, the polyimide-silica hybrid cured product tends to become opaque, so the charging ratio is 0.03 or more. / 1 is more preferable. Moreover, since the epoxy group of the epoxy group-containing alkoxysilane partial condensate becomes multifunctional and becomes easy to gel during synthesis of the alkoxy group-containing silane-modified polyamic acid when the charge ratio is increased, the charge ratio is 0.4 or less / 1 is more preferable.

アルコキシシラン部分縮合物(B)とエポキシ化合物(A)の反応は、たとえば、前記各成分を仕込み、加熱して生成するアルコールを留去しながら、脱アルコール反応を行なう。反応温度は50〜150℃程度、好ましくは70〜110℃であり、全反応時間は1〜15時間程度である。なお、脱アルコール反応を110℃を超える温度で行うと、反応系中でアルコキシシランの縮合に伴って、反応生成物の分子量が上がりすぎ、高粘度化やゲル化する傾向がある。このような場合には、脱アルコール反応を反応途中で、停止させるなどの方法により高粘度化、ゲル化を防止できる。   In the reaction of the alkoxysilane partial condensate (B) and the epoxy compound (A), for example, a dealcoholization reaction is carried out while the above components are charged and the alcohol produced by heating is distilled off. The reaction temperature is about 50 to 150 ° C., preferably 70 to 110 ° C., and the total reaction time is about 1 to 15 hours. If the dealcoholization reaction is carried out at a temperature exceeding 110 ° C., the molecular weight of the reaction product increases too much with the condensation of alkoxysilane in the reaction system, and there is a tendency to increase the viscosity or gel. In such a case, viscosity increase and gelation can be prevented by a method such as stopping the dealcoholization reaction during the reaction.

また、上記のアルコキシシラン部分縮合物(B)とエポキシ化合物(A)の脱アルコール反応に際しては、反応促進のために従来公知のエステルと水酸基のエステル交換触媒の内、エポキシ環を開環しないものを使用することができる。たとえば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、亜鉛、アルミニウム、チタン、コバルト、ゲルマニウム、錫、鉛、アンチモン、砒素、セリウム、硼素、カドミウム、マンガンのような金属や、これら酸化物、有機酸塩、ハロゲン化物、アルコキシド等があげられる。これらのなかでも、特に有機錫、有機酸錫が好ましく、具体的には、ジブチル錫ジラウレート、オクチル酸錫などが有効である。   In the dealcoholization reaction of the above alkoxysilane partial condensate (B) and the epoxy compound (A), among the conventionally known ester-hydroxyl ester exchange catalysts for promoting the reaction, those which do not open the epoxy ring Can be used. For example, metals such as lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, barium, strontium, zinc, aluminum, titanium, cobalt, germanium, tin, lead, antimony, arsenic, cerium, boron, cadmium, manganese, , These oxides, organic acid salts, halides, alkoxides and the like. Among these, organic tin and organic acid tin are particularly preferable, and specifically, dibutyltin dilaurate and tin octylate are effective.

また、上記反応は溶剤中で行うこともできる。溶剤としては、アルコキシシラン縮合物とグリシドールを溶解し、且つエポキシ化合物(A)のエポキシ基に対して不活性なものであれば、特に限定されない。このような有機溶剤としては、例えば、N−メチル―2―ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、キシレンなどの溶媒を用いるのが好ましい。   Moreover, the said reaction can also be performed in a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it dissolves the alkoxysilane condensate and glycidol and is inert to the epoxy group of the epoxy compound (A). As such an organic solvent, for example, a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, xylene is preferably used.

アルコキシ基含有シラン変性PBO前駆体の製造は、たとえば、前記各成分を仕込み、実質的に無水状態で加熱して反応を行なう。本反応はPBO前駆体のカルボン酸基と前記エポキシ基含有アルコキシシラン部分縮合物のエポキシ基の反応を主目的にしており、本反応中にエポキシ基含有アルコキシシラン部分縮合物のアルコキシシリル部位のゾル−ゲル反応によるシリカの生成、ポリアミック酸のイミド基への閉環反応を抑える必要がある。そこで、反応温度は50〜120℃程度、好ましくは60〜100℃であり、全反応時間は1〜30時間程度で行うのが好ましい。   The production of the alkoxy group-containing silane-modified PBO precursor is carried out, for example, by charging each of the above components and heating in a substantially anhydrous state. The main purpose of this reaction is to react the carboxylic acid group of the PBO precursor with the epoxy group of the epoxy group-containing alkoxysilane partial condensate. During this reaction, the sol of the alkoxysilyl moiety of the epoxy group-containing alkoxysilane partial condensate is used. -It is necessary to suppress the formation of silica by gel reaction and the ring-closing reaction to the imide group of polyamic acid. Therefore, the reaction temperature is about 50 to 120 ° C., preferably 60 to 100 ° C., and the total reaction time is preferably about 1 to 30 hours.

また、上記の脱アルコール反応に際しては、反応促進のために従来公知のエポキシ基とカルボン酸とを反応させる際に使用する触媒を使用することができる。1,8−ジアザ−ビシクロ[5,4,0]―7―ウンデセン、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールなどの三級アミン類;2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、ベンズイミダゾールなどのイミダゾール類;トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィンなどの有機ホスフィン類;テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボーレート、2−エチル−4−メチルイミダゾール・テトラフェニルボーレート、N−メチルモルホリン・テトラフェニルボーレートなどのテトラフェニルボロン塩などをあげることができる。反応触媒はポリアミック酸のポリイミド換算固形残分100質量部に対し、0.01〜5質量部の割合で使用するのが好ましい。   In the above dealcoholization reaction, a catalyst used for reacting a conventionally known epoxy group with a carboxylic acid can be used to promote the reaction. Tertiary amines such as 1,8-diaza-bicyclo [5,4,0] -7-undecene, triethylenediamine, benzyldimethylamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, tris (dimethylaminomethyl) phenol; Imidazoles such as methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-heptadecylimidazole and benzimidazole; organic phosphines such as tributylphosphine, methyldiphenylphosphine, triphenylphosphine, diphenylphosphine and phenylphosphine Class: Tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, 2-ethyl-4-methylimidazole tetraphenylborate, N-methylmorpholine tetraphenylborate And the like tetraphenyl boron salts and the like. The reaction catalyst is preferably used at a ratio of 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyimide-based solid residue of polyamic acid.

なお、上記反応は、溶剤中で行うことが好ましい。溶剤としては、PBO前駆体およびエポキシ基含有アルコキシシラン部分縮合物を溶解する溶剤であれば特に制限はない。こ
のような溶剤としては、例えば、PBO前駆体製造時に使用したものが例示できる。
In addition, it is preferable to perform the said reaction in a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent that dissolves the PBO precursor and the epoxy group-containing alkoxysilane partial condensate. Examples of such a solvent include those used at the time of producing the PBO precursor.

PBO前駆体A1における構造Aの割合は、一般的に0.1〜40質量%、好ましくは0.5〜20質量%である。
PBO前駆体A1の添加量は、本発明の感光性樹脂組成物の全樹脂成分中、一般的に 0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上である。
The proportion of the structure A in the PBO precursor A1 is generally 0.1 to 40% by mass, preferably 0.5 to 20% by mass.
The addition amount of the PBO precursor A1 is generally 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more in the total resin components of the photosensitive resin composition of the present invention.

〔2〕構造Aを有さないポリベンゾオキサゾール前駆体(A2)
本発明の感光性樹脂組成物は、構造Aを有さないポリベンゾオキサゾール前駆体(PBO前駆体A2)を含有することが好ましい。
PBO前駆体A2は、構造Aを有さないかぎり公知のPBO前駆体を用いることができる。
[2] Polybenzoxazole precursor (A2) having no structure A
The photosensitive resin composition of the present invention preferably contains a polybenzoxazole precursor (PBO precursor A2) that does not have structure A.
As the PBO precursor A2, a known PBO precursor can be used as long as it does not have the structure A.

PBO前駆体A2としては、例えば、米国特許第4,371,685号明細書、特表2002−526795号公報などに記載の公知のものを挙げることができ、下記構造を有するポリベンゾオキサゾール前駆体ポリマー(G)を挙げることができる。   Examples of the PBO precursor A2 include known ones described in, for example, U.S. Pat. No. 4,371,685, JP 2002-52695 A, and the like, and a polybenzoxazole precursor having the following structure A polymer (G) can be mentioned.

Figure 2007199606
Figure 2007199606

式中、Ar1は4価の芳香族基、脂肪族基、複素環基またはこれらの混合基であり、A
2は場合によっては珪素を含んでも含まなくともよい、2価の芳香族基、複素環基、脂
環族基または脂肪族基であり、Ar3は2価の芳香族基、脂肪族基、複素環基またはこれ
らの混合基である。xは5〜1000を表し、yは0〜900を表す。
PBO前駆体の固有粘度は、25℃において、濃度0.5g/dL、NMP中で測定し、0.1〜0.7dL/gが好ましく、0.12〜0.6dL/gがより好ましい。
In the formula, Ar 1 is a tetravalent aromatic group, aliphatic group, heterocyclic group or a mixed group thereof, and A 1
r 2 may be a divalent aromatic group, a heterocyclic group, an alicyclic group or an aliphatic group which may or may not contain silicon, and Ar 3 is a divalent aromatic group or an aliphatic group. A heterocyclic group or a mixed group thereof. x represents 5-1000, and y represents 0-900.
The intrinsic viscosity of the PBO precursor is measured in NMP at a concentration of 0.5 g / dL at 25 ° C., preferably 0.1 to 0.7 dL / g, more preferably 0.12 to 0.6 dL / g.

PBO前駆体A2は、一般的に10〜1000の重合度を有し、下記モノマー(A)、(B)、および(C)を塩基の存在下で反応させることにより合成される。   The PBO precursor A2 generally has a degree of polymerization of 10 to 1000, and is synthesized by reacting the following monomers (A), (B), and (C) in the presence of a base.

Figure 2007199606
Figure 2007199606

式中、Ar1、Ar2、Ar3、xおよびyはすでに定義した通りであり、WはCl、O
R、またはOHであり、ここでRはアルキル基またはシクロアルキル基、例えば、−CH3、−C25、n−C37、i−C37、n−C49、t−C49、シクロヘキシルなどである。
In the formula, Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , x and y are as defined above, and W is Cl, O
R or OH, and wherein R is an alkyl group or a cycloalkyl group, e.g., -CH 3, -C 2 H 5 , n-C 3 H 7, i-C 3 H 7, n-C 4 H 9, , t-C 4 H 9, cyclohexyl, and the like.

[(A)+(B)]/(C)の比は一般に約0.9〜1.1の間にある。モノマー(A)は[(A)+(B)]の約10〜100モル%であり、モノマー(B)は[(A)+(B)]の約0〜90モル%である。   The ratio of [(A) + (B)] / (C) is generally between about 0.9 and 1.1. Monomer (A) is about 10-100 mol% of [(A) + (B)], and monomer (B) is about 0-90 mol% of [(A) + (B)].

なお、上記ポリマー(G)をジアゾキノンと反応させ、一部の水酸基がジアゾキノンでキャップされたPBO前駆体(F)としたものを使用してもよい。   In addition, you may use what made the PBO precursor (F) by which the said polymer (G) was made to react with a diazoquinone, and a part of hydroxyl group was capped with the diazoquinone.

Figure 2007199606
Figure 2007199606

式中、Ar1、Ar2、Ar3は上記に定義した通りである。xは5〜1000を表す。
yは0〜900を表す。bは0〜50を表す。
Zとしては、以下の基を挙げることができる。
In the formula, Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 are as defined above. x represents 5-1000.
y represents 0-900. b represents 0-50.
Examples of Z include the following groups.

Figure 2007199606
Figure 2007199606

例えば、約1〜35モル%のジアゾキノンと反応させて、xが10〜1000でり、yが0〜900であり、bが0.10〜350とすることができる。   For example, by reacting with about 1 to 35 mol% of diazoquinone, x is 10 to 1000, y is 0 to 900, and b is 0.10 to 350.

なお、ポリマー(G)および(F)の構成分であるモノマー(A)において、Ar1
4価の芳香族基、脂肪族基、または複素環基であり、例えば、以下の基を挙げることができる。
In the monomer (A) that is a constituent of the polymers (G) and (F), Ar 1 is a tetravalent aromatic group, aliphatic group, or heterocyclic group, and examples thereof include the following groups: Can do.

Figure 2007199606
Figure 2007199606

式中、L1は−O−、−S−、−C(CF3)2−、−CH2−、−SO2−、−NHCO−
、または、下記の基を表す。
In the formula, L 1 represents —O—, —S—, —C (CF 3 ) 2 —, —CH 2 —, —SO 2 —, —NHCO—.
Or, it represents the following group.

Figure 2007199606
Figure 2007199606

0は、各々独立に、アルキル基またはシクロアルキル基(例えば、−CH3、−C25、n−C37、i−C37、n−C49、t−C49、シクロヘキシル基)を表す。 Each R 0 independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group (for example, —CH 3 , —C 2 H 5 , n-C 3 H 7 , i-C 3 H 7 , n-C 4 H 9 , t— C 4 H 9 , a cyclohexyl group).

Ar1は、これらの基に限定されるものではない。さらに、モノマー(A)は2つまた
はそれ以上のモノマーの混合物であってよい。
Ar 1 is not limited to these groups. Furthermore, monomer (A) may be a mixture of two or more monomers.

前駆体(G)およびキャップされた前駆体(F)の構成分であるモノマー(B)では、Ar2は珪素を含んでいてもいなくてもよい、2価の芳香族基、複素環基、脂環族基また
は脂肪族基である。
Ar2を含むモノマー(B)には、例えば5(6)−ジアミノ−1−(4−アミノフェ
ニル)−1,3,3−トリメチルインダン(DAPI)、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジアミノ−1,1
′−ビフェニル、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,3′−ジアミノジフェニルエーテル、2,4−トリレンジアミン、3,3′
−ジアミノジフェニルスルホン、3,4′−ジアミノジフェニルスルホン、4,4′−ジアミノジフェニルスルホン、3,3′−ジアミノジフェニルメタン、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、3,4′−ジアミノジフェニルメタン、4,4′−ジアミノジフェニルケトン、3,3′−ジアミノジフェニルケトン、3,4′−ジアミノジフェニルケトン、1,3
−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−フェノキシ)ベ
ンゼン、1,4−ビス(γ−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、2,3,5,6−テトラメチル−p−フェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、メチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、2,5−ジメチルヘキサメチレンジアミン、3−メトキシヘキサメチレ
ンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、2,5−ジメチルヘプタメチレンジアミン、3−
メチルヘプタメチレンジアミン、4,4−ジメチルヘプタメチレンジアミン、オクタメチ
レンジアミン、ノナメチレンジアミン、2,5−ジメチルノナメチレンジアミン、デカメ
チレンジアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、2,2−ジメチルプロピレン
ジアミン、1,10−ジアミノ−1,10−ジメチルデカン、2,11−ジアミノドデカン
、1,12−ジアミノオクタデカン、2,17−ジアミノエイコサン、3,3′−ジメチル
−4,4′−ジアミノジフェニルメタン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、3,3′−ジアミノジフェニルエタン、4,4′−ジアミノジフェニルエタン、4,4′−ジアミノジフェニルサルファイド、2,6−ジアミノピリジン、2,5−ジアミノピリジン、2,6−ジアミノ−4−トリフルオロメチルピリジン、2,5−ジアミノ−1,3,4−オキサジアゾール、1,4−ジアミノシクロヘキサン、ピペラジン、4,4′−メチレンジアニリン、4,4′−メチレンジ−ビス(o−クロロアニリン)、4,4′−メチレン−ビス(3−メチルアニリン)、4,4′−メチレン−ビス(2−エチルアニリン)、4,4′−メチレン−ビス(2−メトキシアニリン)、4,4′−オキシ−ジアニリン、4,4′−オキシ−ビス−(2−メトキシアニリン)、4,4′−オキシ−ビス−(2−クロロアニリン)
、4,4′−チオ−ジアニリン、4,4′−チオ−ビス−(2−メチルアニリン)、4,4
′−チオ−ビス−(2−メトキシアニリン)、4,4′−チオ−ビス−(2−クロロアニ
リン)、3,3′−スルホニル−ジアニリン、3,3′−スルホニル−ジアニリン、および、これらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。しかしながら、モノマー(B)がこれらに限定されないことを理解すべきである。
In monomer (B), which is a constituent of precursor (G) and capped precursor (F), Ar 2 may or may not contain silicon, a divalent aromatic group, a heterocyclic group, An alicyclic group or an aliphatic group.
Examples of the monomer (B) containing Ar 2 include 5 (6) -diamino-1- (4-aminophenyl) -1,3,3-trimethylindane (DAPI), m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diamino-1,1
'-Biphenyl, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 2,4-tolylenediamine, 3,3'
-Diaminodiphenylsulfone, 3,4'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4 '-Diaminodiphenyl ketone, 3,3'-diaminodiphenyl ketone, 3,4'-diaminodiphenyl ketone, 1,3
-Bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-amino-phenoxy) benzene, 1,4-bis (γ-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, 2,3,5,6-tetramethyl -P-phenylenediamine, m-xylylenediamine, p-xylylenediamine, methylenediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, 2,5-dimethylhexamethylenediamine, 3-methoxyhexamethylenediamine, hepta Methylenediamine, 2,5-dimethylheptamethylenediamine, 3-
Methylheptamethylenediamine, 4,4-dimethylheptamethylenediamine, octamethylenediamine, nonamethylenediamine, 2,5-dimethylnonamethylenediamine, decamethylenediamine, ethylenediamine, propylenediamine, 2,2-dimethylpropylenediamine, 1, 10-diamino-1,10-dimethyldecane, 2,11-diaminododecane, 1,12-diaminooctadecane, 2,17-diaminoeicosane, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, bis ( 4-aminocyclohexyl) methane, 3,3'-diaminodiphenylethane, 4,4'-diaminodiphenylethane, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 2,6-diaminopyridine, 2,5-diaminopyridine, 2, 6-Diamino-4-trifluoromethyl Pyridine, 2,5-diamino-1,3,4-oxadiazole, 1,4-diaminocyclohexane, piperazine, 4,4'-methylenedianiline, 4,4'-methylenedi-bis (o-chloroaniline) 4,4'-methylene-bis (3-methylaniline), 4,4'-methylene-bis (2-ethylaniline), 4,4'-methylene-bis (2-methoxyaniline), 4,4 ' -Oxy-dianiline, 4,4'-oxy-bis- (2-methoxyaniline), 4,4'-oxy-bis- (2-chloroaniline)
4,4'-thio-dianiline, 4,4'-thio-bis- (2-methylaniline), 4,4
'-Thio-bis- (2-methoxyaniline), 4,4'-thio-bis- (2-chloroaniline), 3,3'-sulfonyl-dianiline, 3,3'-sulfonyl-dianiline, and these However, it is not limited to these. However, it should be understood that monomer (B) is not limited thereto.

PBO前駆体(G)およびキャップされた前駆体(F)の構成分であるモノマー(C)では、Ar3は2価の芳香族基、脂肪族基、または複素環基であり、これには例えば以下の基が挙げられる。 In monomer (C), which is a constituent of PBO precursor (G) and capped precursor (F), Ar 3 is a divalent aromatic group, aliphatic group, or heterocyclic group, For example, the following groups are mentioned.

Figure 2007199606
Figure 2007199606

(式中、L2は、−O−、−S−、−C(CF3)2−、−CH2−、−SO2−または−NH
CO−である)
(In the formula, L 2 represents —O—, —S—, —C (CF 3 ) 2 —, —CH 2 —, —SO 2 — or —NH.
CO-)

Ar3はこれらの基に限定されるものではない。さらに、モノマー(C)は2つまたは
それ以上のモノマーの混合物であってよい。
Ar 3 is not limited to these groups. Furthermore, monomer (C) may be a mixture of two or more monomers.

PBO前駆体(G)と反応させるジアゾキノン化合物としては、例えば、以下のものが挙げられ、複数用いてもよい。   Examples of the diazoquinone compound to be reacted with the PBO precursor (G) include the following compounds, and a plurality of them may be used.

Figure 2007199606
Figure 2007199606

好ましい反応溶媒はN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、γ−ブチロラクトン(GBL)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチル−2−ピペリドン、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン、およびジグリムである。最も好ましい溶媒はN−メチル−2−ピロリドン(NMP)およびγ−ブチロラクトン(GBL)である。 ジカルボン酸あるいはその塩化物またはエス
テルを、少なくとも1つの芳香族および/または複素環のジヒドロキジアミンと、そして場合によっては少なくとも1つのジアミンと反応させるために、慣用されている任意の反応が用いられてよい。好適なジカルボン酸の例は、4,4′−ジフェニルエーテルジカル
ボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸およびこれらの混合物からなる群から選択される。好適なジヒドロキジアミン化合物の例は3,3′−ジヒドロキシ−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,3′−ジヒドロキシベンジジン、ヘキサフルオロ−2,2−ビス−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニルプロパンおよびこれらの混合物である。反応は一般に約−10〜約30℃で約6〜48時間実施される。ジカルボン酸と(ジアミン+ジヒドロキジアミン)とのモル比は約0.9〜1.1:1である。
Preferred reaction solvents are N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), γ-butyrolactone (GBL), N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc), dimethyl-2-piperidone, dimethyl sulfoxide (DMSO), sulfolane, and diglyme. The most preferred solvents are N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and γ-butyrolactone (GBL). Any conventional reaction can be used to react a dicarboxylic acid or chloride or ester thereof with at least one aromatic and / or heterocyclic dihydroxydiamine, and optionally with at least one diamine. It's okay. Examples of suitable dicarboxylic acids are selected from the group consisting of 4,4'-diphenyl ether dicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid and mixtures thereof. Examples of suitable dihydroxydiamine compounds are 3,3'-dihydroxy-4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-dihydroxybenzidine, hexafluoro-2,2-bis-3-amino-4-hydroxyphenylpropane And mixtures thereof. The reaction is generally carried out at about −10 to about 30 ° C. for about 6 to 48 hours. The molar ratio of dicarboxylic acid to (diamine + dihydroxydiamine) is about 0.9 to 1.1: 1.

キャップされたPBO前駆体は、以下の反応に従って製造することができる。   A capped PBO precursor can be prepared according to the following reaction.

Figure 2007199606
Figure 2007199606

(式中、Zはすでに定義した通りである。) (In the formula, Z is as defined above.)

ポリベンゾオキサゾールを光活性部分Cl−SO2−Zと反応させるための好適な任意
の方法が用いられてよい。一般に反応は、ピリジン、トリアルキルアミン、メチルピリジン、ルチジン、n−メチルモルホリンなどのような塩基の存在下で、約0〜約30℃で約3〜24時間実施される。最も好ましい塩基はトリエチルアミンである。
b/x比は一般的に0.01〜0.35、好ましくは0.02〜0.20であり、0.03
〜0.05が最も好ましい。
It may is used any method suitable for reacting polybenzoxazole with photoactive moiety Cl-SO 2 -Z. Generally, the reaction is carried out at about 0 to about 30 ° C. for about 3 to 24 hours in the presence of a base such as pyridine, trialkylamine, methylpyridine, lutidine, n-methylmorpholine and the like. The most preferred base is triethylamine.
The b / x ratio is generally from 0.01 to 0.35, preferably from 0.02 to 0.20.
~ 0.05 is most preferred.

PBO前駆体A2の添加量は、本発明の感光性樹脂組成物の全樹脂成分中、一般的には99.9質量%以下であり、好ましくは99.5質量%以下である。   The addition amount of the PBO precursor A2 is generally 99.9% by mass or less and preferably 99.5% by mass or less in the total resin components of the photosensitive resin composition of the present invention.

PBO前駆体A1及びA2の総量は、本発明の感光性樹脂組成物中、一般的に50〜97質量%、好ましくは70〜95質量%である。   The total amount of the PBO precursors A1 and A2 is generally 50 to 97% by mass, preferably 70 to 95% by mass, in the photosensitive resin composition of the present invention.

〔3〕側鎖及び/又は末端にカルボキシル基を有するポリベンゾオキサゾール前駆体(A3)
また、本発明の感光性樹脂組成物は、側鎖及び/又は末端にカルボキシル基を有するポリベンゾオキサゾール前駆体(PBO前駆体A3)を含有することが好ましい。
PBO前駆体A3は、側鎖及び/又は末端にカルボキシル基を有するPBO前駆体であるかぎり限定されず、前述のPBO前駆体A1又はA2が側鎖及び/又は末端にカルボキシル基を有していてもよい。
PBO前駆体の側鎖にカルボキシル基を導入する方法としては、例えば、PBO前駆体が有する側鎖のフェノール性水酸基をブロモ酢酸誘導体により反応を行う方法がある。
末端にカルボキシル基を導入する方法としては、PBO前駆体の合成において、ジアミノ化合物との反応において、ジカルボン酸を用いる方法がある。
[3] Polybenzoxazole precursor (A3) having a carboxyl group at the side chain and / or terminal
Moreover, it is preferable that the photosensitive resin composition of this invention contains the polybenzoxazole precursor (PBO precursor A3) which has a carboxyl group in a side chain and / or the terminal.
The PBO precursor A3 is not limited as long as it is a PBO precursor having a carboxyl group at the side chain and / or terminal, and the PBO precursor A1 or A2 described above has a carboxyl group at the side chain and / or terminal. Also good.
As a method for introducing a carboxyl group into the side chain of the PBO precursor, for example, there is a method in which a phenolic hydroxyl group in the side chain of the PBO precursor is reacted with a bromoacetic acid derivative.
As a method of introducing a carboxyl group at the terminal, there is a method of using a dicarboxylic acid in the reaction with a diamino compound in the synthesis of the PBO precursor.

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, 4,4′- Dicarboxytetraphenylsilane, bis (4-carboxyphenyl) sulfone, 2,2-bis (p-carboxyphenyl) propane, 5-tert-butylisophthalic acid, 5-bromoisophthalic acid, 5-fluoroisophthalic acid, 5- 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, malonic acid, And aliphatic dicarboxylic acids such as succinic acid. It can be used alone or in combination of two or more. Of these, aromatic dicarboxylic acids are preferred from the viewpoint of heat resistance.

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0.8/1〜0.99/1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基を配することができる。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。   A preferred ratio (molar ratio) between the diamine compound and the dicarboxylic acid compound is in the range of 0.8 / 1 to 0.99 / 1 in the former / the latter. In polybenzoxazole synthesized by setting within this range, a carboxylic acid group can be arranged at the molecular end. In this case, a preferable reaction temperature is −30 to 40 ° C., and a preferable reaction time is 5 minutes to 10 hours.

また、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。
The polybenzoxazole precursor is, for example, Polymer Letter. , Vol. 2, pp 655-659 (1964) 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 acid 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 less than an equal amount so as to be a carboxylic acid group terminal.

PBO前駆体A3におけるカルボキシル基の割合は、一般的に0.1〜40質量%、好ましくは0.5〜20質量%である。   The ratio of the carboxyl group in the PBO precursor A3 is generally 0.1 to 40% by mass, preferably 0.5 to 20% by mass.

〔4〕感光剤
感光剤は、特に限定されるものではなく、例えば、公知のキノンジアジド感光剤を用いることができる。
[4] Photosensitizer The photosensitizer is not particularly limited, and for example, a known quinonediazide photosensitizer can be used.

o−キノンジアジド感光剤は、例えば、o−キノンジアジドスルホニルクロリド類とヒドロキシ化合物、アミノ化合物などとを脱塩酸剤の存在下で縮合反応させることで得られる。   The o-quinonediazide photosensitizer can be obtained, for example, by subjecting o-quinonediazidesulfonyl chlorides to a hydroxy compound, an amino compound or the like in the presence of a dehydrochlorinating agent.

前記o−キノンジアジドスルホニルクロリド類としては、例えば、ベンゾキノン−1,2−ジアジド−4−スルホニルクロリド、ナフトキノン−1,2−ジアジド−5−スルホニルクロリド、ナフトキノン−1,2−ジアジド−4−スルホニルクロリド等が使用できる。   Examples of the o-quinonediazidesulfonyl chlorides include benzoquinone-1,2-diazide-4-sulfonyl chloride, naphthoquinone-1,2-diazide-5-sulfonyl chloride, and naphthoquinone-1,2-diazide-4-sulfonyl chloride. Etc. can be used.

前記ヒドロキシ化合物としては、例えば、ヒドロキノン、レゾルシノール、ピロガロール、ビスフェノールA、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,2’,3’−ペンタヒドロキシベンゾフェノン,2,3,4,3’,4’,5’−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)プロパン、4b,5,9b,10−テトラヒドロ−1,3,6,8−テトラヒドロキシ−5,10−ジメチルインデノ[2,1−a]インデン、トリス(4−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)エタンなどが使用できる。   Examples of the hydroxy compound include hydroquinone, resorcinol, pyrogallol, bisphenol A, bis (4-hydroxyphenyl) methane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, and 2,3,4-trihydroxybenzophenone. 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone, 2,2 ′, 4,4′-tetrahydroxybenzophenone, 2,3,4,2 ′, 3′-pentahydroxybenzophenone, 2,3,4, 3 ′, 4 ′, 5′-hexahydroxybenzophenone, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) methane, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) propane, 4b, 5,9b, 10-tetrahydro -1,3,6,8-tetrahydroxy-5,10-dimethylindeno [2, -a] indene, tris (4-hydroxyphenyl) methane, and tris (4-hydroxyphenyl) ethane can be used.

アミノ化合物としては、例えば、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、o−アミノフェノール、m−アミノフェノール、p−アミノフェノール、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などが使用できる。   Examples of amino compounds include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, and 4,4′-diaminodiphenyl sulfide. , O-aminophenol, m-aminophenol, p-aminophenol, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenyl, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl, bis (3- Amino-4-hydroxyphenyl) propane, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) propane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) sulfone, bis ( 3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluo Propane, and bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) hexafluoropropane can be used.

o−キノンジアジドスルホニルクロリドとヒドロキシ化合物及び/又はアミノ化合物とは、o−キノンジアジドスルホニルクロリド1モルに対して、ヒドロキシ基とアミノ基の合計が0.5〜1当量になるように配合されることが好ましい。脱塩酸剤とo−キノンジアジドスルホニルクロリドの好ましい割合は、0.95/1〜1/0.95の範囲である。好ましい反応温度は0〜40℃、好ましい反応時間は1〜10時間とされる。   The o-quinonediazide sulfonyl chloride and the hydroxy compound and / or amino compound may be blended so that the total of hydroxy group and amino group is 0.5 to 1 equivalent with respect to 1 mol of o-quinonediazide sulfonyl chloride. preferable. A preferred ratio of the dehydrochlorinating agent and o-quinonediazide sulfonyl chloride is in the range of 0.95 / 1 to 1 / 0.95. A preferable reaction temperature is 0 to 40 ° C., and a preferable reaction time is 1 to 10 hours.

反応溶媒としては、ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、N−メチルピロリドン等の溶媒が用いられる。脱塩酸剤としては、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジンなどが挙げられる。   As the reaction solvent, solvents such as dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, diethyl ether, N-methylpyrrolidone and the like are used. Examples of the dehydrochlorination agent include sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydroxide, trimethylamine, triethylamine, pyridine and the like.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物において、キノンジアジド感光剤の配合量は、露光部と未露光部の溶解速度差と、感度の許容幅の点から、PBO前駆体100質量部に対して、5〜100質量部が好ましく、8〜40質量部がより好ましい。   In the positive photosensitive resin composition of the present invention, the compounding amount of the quinonediazide photosensitizer is based on the difference in dissolution rate between the exposed part and the unexposed part, and the allowable range of sensitivity, with respect to 100 parts by mass of the PBO precursor. 5-100 mass parts is preferable and 8-40 mass parts is more preferable.

キノンジアジド感光剤としては、例えば、以下の構造を有する化合物を挙げることができる。   Examples of quinonediazide photosensitizers include compounds having the following structures.

Figure 2007199606
Figure 2007199606

Figure 2007199606
Figure 2007199606

Figure 2007199606
(式中、Dは、独立して、Hまたは以下の基のいずれかである。
Figure 2007199606
Wherein D is independently H or any of the following groups.

Figure 2007199606
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ただし、各々の化合物において少なくとも1つのDが、ナフトキノンジアジド基であればよい。
キノンジアジド感光剤は、市販のものを用いてもよいし、公知の方法にて合成してもよい。
However, at least one D in each compound may be a naphthoquinonediazide group.
As the quinonediazide photosensitizer, a commercially available one may be used, or it may be synthesized by a known method.

〔5〕溶剤
本発明の感光性樹脂組成物は、少なくとも、感光剤及びPBO前駆体を、溶剤中に溶解された溶液として調製される。
[5] Solvent The photosensitive resin composition of the present invention is prepared as a solution in which at least a photosensitizer and a PBO precursor are dissolved in a solvent.

好適な溶剤としては、N−メチルピロリドン(NMP)、γ−ブチロラクトン(GBL)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチル−2−ピペリドン、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、およびこれらの混合物のような有機溶媒があるが、これらに限定されない。好ましい溶媒はγ−ブチロラクトンおよびN−メチルピロリドンである。最も好ましいのはγ−ブチロラクトンである。
なお、γ−ブチロラクトンを50質量%以上含有する溶媒が好ましく、γ−ブチロラクトンとともに併用する溶剤としては、N−メチルピロリドン、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート(例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)、プロピレングリコールモノアルキルエーテル(例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル)、乳酸アルキル(例えば、乳酸エチル)が好ましい。
Suitable solvents include N-methylpyrrolidone (NMP), γ-butyrolactone (GBL), N, N-dimethylacetamide (DMAc), dimethyl-2-piperidone, N, N-dimethylformamide (DMF), and these There are organic solvents such as, but not limited to, mixtures. Preferred solvents are γ-butyrolactone and N-methylpyrrolidone. Most preferred is γ-butyrolactone.
A solvent containing γ-butyrolactone in an amount of 50% by mass or more is preferable. Examples of the solvent used in combination with γ-butyrolactone include N-methylpyrrolidone, propylene glycol monoalkyl ether acetate (for example, propylene glycol monomethyl ether acetate), propylene glycol mono Alkyl ether (for example, propylene glycol monomethyl ether) and alkyl lactate (for example, ethyl lactate) are preferable.

本発明の感光性樹脂組成物中の全固形分濃度(乾燥後の膜を構成する全固形分に相当)は、一般的には15〜50質量%、好ましくは25〜45質量%である。   The total solid concentration (corresponding to the total solid content constituting the dried film) in the photosensitive resin composition of the present invention is generally 15 to 50% by mass, preferably 25 to 45% by mass.

〔6〕接着促進剤
本発明の感光性樹脂組成物は、接着促進剤を含有してもよい。好適な接着促進剤として、例えば、二無水物/DAPI/ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルシロキサン(BATS)ポリアミド酸コポリマー、アミノシラン、およびこれらの混合物がある。二無水物/DAPI/BATSポリアミド酸コポリマーを添加すると、接着特性が増大する。
[6] Adhesion promoter The photosensitive resin composition of the present invention may contain an adhesion promoter. Suitable adhesion promoters include, for example, dianhydride / DAPI / bis (3-aminopropyl) tetramethylsiloxane (BATS) polyamic acid copolymer, aminosilane, and mixtures thereof. Addition of dianhydride / DAPI / BATS polyamic acid copolymer increases adhesion properties.

二無水物/DAPI/BATSポリアミド酸コポリマーは以下の反応に従って、テトラカルボン酸二無水物(J)、BATSジアミンおよびDAPIジアミンの反応によって反応溶媒中で合成されることができる。   The dianhydride / DAPI / BATS polyamic acid copolymer can be synthesized in a reaction solvent by reaction of tetracarboxylic dianhydride (J), BATS diamine and DAPI diamine according to the following reaction.

Figure 2007199606
Figure 2007199606

(式中、R′は、4価の基である。) (In the formula, R ′ is a tetravalent group.)

テトラカルボン酸二無水物(J)はピロメリット酸二無水物(PMDA)、3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3′,4,4′−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、
4,4′−ペルフルオロイソプロピリジンジフタル酸二無水物、4,4′−オキシジフタル酸無水物、ビス(3,4−ジカルボキシル)テトラメチルジシロキサン二無水物、ビス(
3,4−ジカルボキシルフェニル)ジメチルシラン二無水物、ブタンテトラカルボン酸二
無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、およびこれらの混合物で
あってよいが、これらに限定されない。
DAPI/BATSのモル比は、約0.1/99.9〜99.9/0.1である。好ましいモル比は約10/90〜40/60であり、最も好ましいモル比は約15/85〜30/70である。
Tetracarboxylic dianhydride (J) is pyromellitic dianhydride (PMDA), 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetra Carboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride,
4,4'-perfluoroisopropyridine diphthalic dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic anhydride, bis (3,4-dicarboxyl) tetramethyldisiloxane dianhydride, bis (
3,4-dicarboxylphenyl) dimethylsilane dianhydride, butanetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, and mixtures thereof. It is not limited.
The DAPI / BATS molar ratio is about 0.1 / 99.9 to 99.9 / 0.1. A preferred molar ratio is about 10/90 to 40/60, and a most preferred molar ratio is about 15/85 to 30/70.

好ましい反応溶媒は、N−メチル−2−ピロリジノン(NMP)、γ−ブチロラクトン(GBL)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMP)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAC)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホランおよびジグリムである。最も好ましい反応溶媒はN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)およびγ−ブチロラクトン(GBL)である。   Preferred reaction solvents are N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP), γ-butyrolactone (GBL), N, N-dimethylformamide (DMP), N, N-dimethylacetamide (DMAC), dimethyl sulfoxide (DMSO), sulfolane. And diglyme. The most preferred reaction solvents are N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) and γ-butyrolactone (GBL).

二無水物を上記の2つのジアミンと反応させるには、好適な任意の反応が用いられてよい。一般に、反応は約10〜約50℃で約6〜48時間実施される。二無水物とジアミンとのモル比は約0.9〜1.1:1であるべきである。
本発明の感光性樹脂組成物は、さらに、平坦化剤などの他の添加剤を含有することができる。
Any suitable reaction may be used to react the dianhydride with the above two diamines. Generally, the reaction is carried out at about 10 to about 50 ° C. for about 6 to 48 hours. The molar ratio of dianhydride to diamine should be about 0.9 to 1.1: 1.
The photosensitive resin composition of the present invention can further contain other additives such as a leveling agent.

本発明におけるポジ型感光性樹脂組成物には、必要により密着性付与のための有機ケイ素化合物、シランカップリング剤、レベリング剤等の密着性付与剤を添加してもよい。これらの例としては、例えば、γ‐アミノプロピルトリメトキシシラン、γ‐アミノプロピルトリエトキシシラン、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、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。密着性付与剤を用いる場合は、PBO前駆体100質量部に対して、0.1〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましい。   If necessary, an adhesiveness-imparting agent such as an organosilicon compound, a silane coupling agent, and a leveling agent may be added to the positive photosensitive resin composition in the present invention. Examples of these are, for example, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, urea propyl. Examples include triethoxysilane, tris (acetylacetonate) aluminum, and acetylacetate aluminum diisopropylate. When using an adhesiveness imparting agent, 0.1 to 20 parts by mass is preferable with respect to 100 parts by mass of the PBO precursor, and 0.5 to 10 parts by mass is more preferable.

〔7〕パターン形成方法
本発明の感光性樹脂組成物を用いて、レリーフパターンを形成する方法としては、(a)ポリアミド樹脂、感光剤、および溶媒を含有する感光性樹脂組成物を適当な基板上にコートし、(b)コートされたこの基板をベーキングし、(c)活性光線または放射線で露光し、(d)水性現像剤で現像し、そして(e)硬化することにより、硬化されたレリーフパターンを形成することができる。
[7] Pattern Forming Method As a method for forming a relief pattern using the photosensitive resin composition of the present invention, (a) a photosensitive resin composition containing a polyamide resin, a photosensitive agent, and a solvent is used as a suitable substrate. Coated on, (b) baked this coated substrate, (c) exposed with actinic light or radiation, (d) developed with aqueous developer, and (e) cured to cure. A relief pattern can be formed.

コートされ、露光された基板を、現像に先立って、高温でベーキングすることもできる。また、現像された基板を、硬化前にリンスしてもよい。   The coated and exposed substrate can also be baked at elevated temperatures prior to development. Further, the developed substrate may be rinsed before curing.

このように、本発明の感光性樹脂組成物により、加熱硬化後の厚みが所定厚み(例えば0.1〜30μm)になるように、半導体素子上に塗布し、プリベーク、露光、現像、加熱硬化して半導体装置を製造できる。   Thus, with the photosensitive resin composition of this invention, it apply | coats on a semiconductor element so that the thickness after heat curing may become predetermined thickness (for example, 0.1-30 micrometers), prebaking, exposure, image development, and heat curing. Thus, a semiconductor device can be manufactured.

以下、レリーフパターンを形成する方法についてより詳細に説明する。   Hereinafter, a method for forming a relief pattern will be described in more detail.

本発明の感光性樹脂組成物は、好適な基板上にコートされる。基板は、例えばシリコンウエーハのような半導体材料またはセラミック基材、ガラス、金属またはプラスチックである。コーティング方法には、噴霧コーティング、回転コーティング、オフセット印刷、ローラーコーティング、スクリーン印刷、押し出しコーティング、メニスカスコーティング、カーテンコーティング、および浸漬コーティングがあるが、これらに限られることはない。   The photosensitive resin composition of the present invention is coated on a suitable substrate. The substrate is for example a semiconductor material such as a silicon wafer or a ceramic substrate, glass, metal or plastic. Coating methods include, but are not limited to, spray coating, spin coating, offset printing, roller coating, screen printing, extrusion coating, meniscus coating, curtain coating, and dip coating.

該コーティング膜は、残留する溶媒を蒸発させるために、方法に応じて、約70〜120℃の高められた温度で数分から半時間予めベーキングされる。引き続いて、得られる乾燥フィルムはマスクを通して好ましいパターンで活性光線または放射線に露光される。活性光線または放射線として、X線、電子ビーム、紫外線、可視光線などが使用し得る。最も好ましい放射線は波長が436nm(g−ライン)および365nm(i−ライン)を有するものである。   The coating film is pre-baked for several minutes to half an hour at an elevated temperature of about 70-120 ° C., depending on the method, to evaporate the remaining solvent. Subsequently, the resulting dry film is exposed to actinic rays or radiation in a preferred pattern through a mask. As actinic rays or radiation, X-rays, electron beams, ultraviolet rays, visible rays and the like can be used. The most preferred radiation is one having wavelengths of 436 nm (g-line) and 365 nm (i-line).

活性光線または放射線への露光に続いてコートされ、露光された基板を約70〜120℃の温度に加熱するのが有利である。コートされ、露光された基板は短時間、一般的には数秒〜数分、この温度範囲で加熱される。本方法のこの段階は普通、露光後ベーキングと技術上称される。   Advantageously, the coated and exposed substrate is heated to a temperature of about 70-120 ° C. following exposure to actinic light or radiation. The coated and exposed substrate is heated in this temperature range for a short time, typically a few seconds to a few minutes. This stage of the method is commonly referred to in the art as post-exposure baking.

次いで、該コーティング膜は水性現像剤で現像され、そしてレリーフパターンが形成される。水性現像剤には、無機アルカリ(例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア水)、1級アミン(例えば、エチルアミン、n−プロピルアミン)、2級アミン(例えば、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン)、3級アミン(例えば、トリエチルアミン)、アルコールアミン(例えば、トリエタノールアミン)、4級アンモニウム塩(例えば、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド)、およびこれらの混合物のようなアルカリ溶液がある。最も好ましい現像剤はテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)を含有するものである。加えて、現像剤に適当な量の界面活性剤が添加されてよい。現像は浸漬、噴霧、パドリング、または他の同様な現像方法によって実施されることができる。   The coating film is then developed with an aqueous developer and a relief pattern is formed. Examples of the aqueous developer include inorganic alkali (eg, potassium hydroxide, sodium hydroxide, aqueous ammonia), primary amine (eg, ethylamine, n-propylamine), secondary amine (eg, diethylamine, di-n-propyl). Amines), tertiary amines (eg, triethylamine), alcohol amines (eg, triethanolamine), quaternary ammonium salts (eg, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide), and alkaline solutions such as mixtures thereof There is. The most preferred developer is one containing tetramethylammonium hydroxide (TMAH). In addition, an appropriate amount of surfactant may be added to the developer. Development can be carried out by dipping, spraying, paddling, or other similar development methods.

場合によっては、レリーフパターンは次いで脱イオン水を使用してすすぎ洗いされる。次いで、耐熱性の大きいポリマーの最終的なパターンを得るために、レリーフパターンを硬化することによりオキサゾール環が形成される。硬化は耐熱性の大きい最終的なパター
ンを形成するオキサゾール環を得るように、ポリマーのガラス転移温度Tgで基板をベー
キングすることにより実施される。一般的には、約200℃を越える温度が用いられる。約250〜400℃の温度を用いるのが好ましい。
In some cases, the relief pattern is then rinsed using deionized water. Next, in order to obtain a final pattern of a polymer having high heat resistance, an oxazole ring is formed by curing the relief pattern. Curing is carried out by so as to obtain an oxazole ring forming a highly heat resisting final pattern, baking the substrate at a glass transition temperature T g of the polymer. Generally, temperatures above about 200 ° C. are used. It is preferred to use a temperature of about 250-400 ° C.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.

〔PBO前駆体の調製〕 [Preparation of PBO precursor]

(1)樹脂A(末端にカルボキシル基を有する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−20〜−25℃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5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。標準ポリスチレン換算により求めた重量平均分子量は16130、分散度は2.0であった。
(1) Synthesis of Resin A (Polybenzoxazole Precursor Having Carboxyl Group at Terminal) In a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, 15.48 g of 4,4′-diphenyl ether dicarboxylic acid and N -After charging 90 g of methylpyrrolidone and cooling the flask to 5 ° C, 12.64 g of thionyl chloride was added dropwise and reacted for 30 minutes to obtain a solution of 4,4'-diphenyl ether tetracarboxylic 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 and stirred. After dissolution, 8.53 g of pyridine was added, and while maintaining the temperature at -20 to -25 ° C, a solution of 4,4'-diphenyl ether dicarboxylic acid chloride was added dropwise over 30 minutes, and stirring was continued for 30 minutes. The solution was poured into 5 liters of water, and the precipitate was collected, washed 3 times with pure water, and then dried under reduced pressure to obtain polyhydroxyamide. The weight average molecular weight calculated | required by standard polystyrene conversion was 16130, and dispersion degree was 2.0.

(2)樹脂B(側鎖にカルボキシル基を有するポリベンゾオキサゾール前駆体)の合成
3つ口フラスコ100mlに、3.85g(10.5mmol)のヘキサフルオロ−2,2−
ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1.70g(21mmol)のピリ
ジンおよび15gのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を添加した。すべての固体が溶解するまで溶液を室温で撹拌し、次いで氷浴内で0〜5℃で冷却した。この溶液に1.
02g(5mmol)のイソフタロイルクロライドおよび10gのNMP中に溶解した1.4
8g(5mmol)の1,4−オキシジベンゾイルクロライドを滴状に添加した。添加が完了
した後、得られる混合物を室温で18時間撹拌した。激しく撹拌した800mlの脱イオン水中で、粘稠な溶液を投入し、析出した白色粉体を濾過によって回収し、そして脱イオン水および水/メタノール(50/50質量比)混合物によって洗浄した。真空下でポリマーを40℃において24時間乾燥させ、中間体である樹脂B−1を得た。標準ポリスチレン換算により求めた重量平均分子量は14640、分散度は2.2であった。
得られた樹脂B−1をアセトンに溶解し、20質量%の濃度にした。これに水酸基に対して0.1当量のブロモ酢酸t−ブチルエステル、コリン水溶液(50質量%)を添加し、室温で3時間撹拌した後、得られた反応液を蒸留水に投入して、白色の粉体を回収した。得られた粉体を風乾した後、再度アセトンに溶解し、p−トルエンスルフォン酸を加え、40℃で3時間加熱し、反応液を蒸留水に投入して、目的物である白色の粉体を回収した。得られた粉体を乾燥し、1HNMRで解析した結果、フェノール性水酸基の10mol%が酢酸置換されていることを確認した。
(2) Synthesis of Resin B (Polybenzoxazole Precursor Having Carboxyl Group in Side Chain) To 100 ml of a three-necked flask, 3.85 g (10.5 mmol) of hexafluoro-2,2-
Bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) propane, 1.70 g (21 mmol) pyridine and 15 g N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) were added. The solution was stirred at room temperature until all solids were dissolved, then cooled at 0-5 ° C. in an ice bath. In this solution 1.
1.4 dissolved in 02 g (5 mmol) isophthaloyl chloride and 10 g NMP.
8 g (5 mmol) of 1,4-oxydibenzoyl chloride was added dropwise. After the addition was complete, the resulting mixture was stirred at room temperature for 18 hours. The viscous solution was poured into 800 ml of deionized water with vigorous stirring, the precipitated white powder was collected by filtration and washed with deionized water and a water / methanol (50/50 mass ratio) mixture. The polymer was dried at 40 ° C. for 24 hours under vacuum to obtain resin B-1 as an intermediate. The weight average molecular weight calculated | required by standard polystyrene conversion was 14640, and dispersion degree was 2.2.
The obtained resin B-1 was dissolved in acetone to a concentration of 20% by mass. To this, 0.1 equivalent of bromoacetic acid t-butyl ester and an aqueous choline solution (50 mass%) with respect to the hydroxyl group were added and stirred at room temperature for 3 hours, and then the resulting reaction solution was poured into distilled water, White powder was collected. The obtained powder is air-dried, then dissolved again in acetone, p-toluenesulfonic acid is added, heated at 40 ° C. for 3 hours, the reaction solution is poured into distilled water, and the desired white powder is obtained. Was recovered. The obtained powder was dried and analyzed by 1HNMR. As a result, it was confirmed that 10 mol% of the phenolic hydroxyl group was substituted with acetic acid.

(3)樹脂a(樹脂Aとアルコキシシラン縮合物の反応物)の合成
特開2002−293933号公報に記載の方法に準じてグリシドール(日本油脂(株)製、商品名「エピオールOH」)およびテトラメトキシシラン部分縮合物(多摩化学(株)製、商品名「メチルシリケート51」、Siの平均個数が4)を反応させ、エポキシ基含有アルコキシシラン部分縮合物(2A)を得た。これと、上で得た樹脂Aを同じく特開2002−293933号公報に記載の方法に準じ、反応させ、樹脂Aのカルボキシル基と2Aのグリシジル基を反応させることにより目的物樹脂a(NMP10質量%溶液)を得た。
(3) Synthesis of Resin a (Reaction Product of Resin A and Alkoxysilane Condensate) According to the method described in JP-A No. 2002-293933, glycidol (trade name “Epiol OH” manufactured by NOF Corporation) and Tetramethoxysilane partial condensate (manufactured by Tama Chemical Co., Ltd., trade name “methyl silicate 51”, Si average number 4) was reacted to obtain an epoxy group-containing alkoxysilane partial condensate (2A). Similarly to this, the resin A obtained above is reacted according to the method described in JP-A No. 2002-293933, and by reacting the carboxyl group of the resin A with the glycidyl group of 2A, the target resin a (NMP 10 mass) % Solution).

(4)樹脂b(樹脂Bとアルコキシシラン縮合物の反応物)の合成
上で得た樹脂Bと2Aを同じく特開2002−293933号公報に記載の方法に準じ、反応させ、樹脂Bのカルボキシル基と2Aのグリシジル基を反応させることにより目的物樹脂b(NMP10質量%溶液)を得た。
(4) Synthesis of Resin b (Reaction Product of Resin B and Alkoxysilane Condensate) Resin B and 2A obtained above are reacted according to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-293933, and carboxyl of resin B The target product resin b (NMP 10 mass% solution) was obtained by reacting the group with 2A glycidyl group.

〔感光剤の合成〕
(5)感光剤(P−1)の合成(合成例(1))
3つ口フラスコにフェノール化合物(BP−1)21.6gと1,4−ジオキサン20
0mLを加え均一になるまで溶解した。次に1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルフ
ォニルクロリド27gを加え溶解した。反応容器を氷水で10℃まで冷却し、ついでトリエチルアミン11.1gを1時間かけて滴下した。滴下終了後24時間撹拌した。反応終了後蒸留水を加え析出した塩を溶解し30分撹拌し、希塩酸で中和した後、蒸留水1Lに晶析した。析出し濃黄色の粉体を濾取した。濾物をジオキサン200mLに再度溶解し、これを蒸留水1Lに晶析した。析出した濾物を濾過し、濾物を1Lの蒸留水で洗浄、濾過し、濃黄色の粉体である目的物(P−1)39gを回収した。得られた(P−1)を高速液体クロマトグラフィー(Waters社製S1525)により分析した結果、フェノール化合物(BP−1)のエステル化物の純度は98%であった(検出波長254nm)。
[Synthesis of photosensitizer]
(5) Synthesis of photosensitizer (P-1) (Synthesis Example (1))
In a three-necked flask, 21.6 g of phenolic compound (BP-1) and 1,4-dioxane 20
0 mL was added and dissolved until uniform. Next, 27 g of 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonyl chloride was added and dissolved. The reaction vessel was cooled to 10 ° C. with ice water, and then 11.1 g of triethylamine was added dropwise over 1 hour. It stirred for 24 hours after completion | finish of dripping. After completion of the reaction, distilled water was added to dissolve the deposited salt, stirred for 30 minutes, neutralized with dilute hydrochloric acid, and crystallized in 1 L of distilled water. The precipitated dark yellow powder was collected by filtration. The residue was dissolved again in 200 mL of dioxane and crystallized in 1 L of distilled water. The precipitated filtrate was filtered, and the filtrate was washed with 1 L of distilled water and filtered to recover 39 g of the target product (P-1) as a dark yellow powder. As a result of analyzing the obtained (P-1) by high performance liquid chromatography (S1525 manufactured by Waters), the purity of the esterified product of the phenol compound (BP-1) was 98% (detection wavelength: 254 nm).

Figure 2007199606
Figure 2007199606

(6)感光剤(P−2)の合成
使用したフェノール化合物を(BP−2)に変更し、使用した1,2−ナフトキノンジ
アジド−4−スルフォニルクロリドの量を2倍にした他は上記合成例と同様の方法で感
光剤(P−2)を合成した。得られた(P−2)を高速液体クロマトグラフィー(Waters社製S1525)により分析した結果、フェノール化合物(BP−2)のエステル化物の純度は97.5%であった(検出波長254nm)。
(6) Synthesis of photosensitizer (P-2) The above synthesis was performed except that the phenol compound used was changed to (BP-2) and the amount of 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonyl chloride used was doubled. Photosensitizer (P-2) was synthesized in the same manner as in the example. As a result of analyzing the obtained (P-2) by high performance liquid chromatography (S1525 manufactured by Waters), the purity of the esterified product of the phenol compound (BP-2) was 97.5% (detection wavelength: 254 nm).

Figure 2007199606
Figure 2007199606

(7)感光性樹脂組成物の調製
表1に記載の材料をγ−ブチロラクトンに溶解し固形分濃度40質量%の溶液を作成し、ついでテトラフルオロエチレン製カセット型フィルター(0.2μm)で濾過し、感光性樹脂組成物を調製した。
(7) Preparation of photosensitive resin composition The materials listed in Table 1 were dissolved in γ-butyrolactone to prepare a solution having a solid content of 40% by mass, and then filtered through a tetrafluoroethylene cassette-type filter (0.2 µm). A photosensitive resin composition was prepared.

(8)現像残渣、密着性評価
調製した組成物をシリコンウエーファ上にスピンコートし、そしてホットプレート上で120℃で3分間ベーキングを行って厚さ10μmのフィルムを得た。このフィルムをi−ラインステッパーを使用し、5ミクロンのビアホール繰り返しパターンのマスクを使用して、露光し、次いで0.262Nのテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液を用いて現像し、続いて脱イオン水ですすいだ。5ミクロンのビアホールパターンを再現する露光量で200mmウエハー全面に露光し、パターンを形成した。ウエハーをKLA-Tencor社製2360を用い観察し、現像残渣の数を数えた。
得られたウエハーを窒素条件下150℃で30分、280℃で1時間加熱硬化しさせた。20枚のウエハーを作成し、得たウエハーを室温下1質量%のフッ化水素酸水溶液に1分間浸漬し、パターンの剥離の有無を確認した。10枚中剥離したサンプルの数を数えた。
(8) Evaluation of development residue and adhesion The prepared composition was spin-coated on a silicon wafer, and baked on a hot plate at 120 ° C. for 3 minutes to obtain a film having a thickness of 10 μm. This film is exposed using an i-line stepper using a 5 micron via hole repetitive pattern mask, then developed with 0.262N aqueous tetramethylammonium hydroxide, followed by deionized water. I'm sorry. The entire surface of the 200 mm wafer was exposed with an exposure amount for reproducing a 5 micron via hole pattern to form a pattern. The wafer was observed using 2360 manufactured by KLA-Tencor, and the number of development residues was counted.
The obtained wafer was heat-cured at 150 ° C. for 30 minutes under nitrogen and at 280 ° C. for 1 hour. Twenty wafers were prepared, and the obtained wafers were immersed in a 1% by mass hydrofluoric acid aqueous solution at room temperature for 1 minute to confirm the presence or absence of pattern peeling. The number of samples peeled out of 10 sheets was counted.

Figure 2007199606
Figure 2007199606

Figure 2007199606
Figure 2007199606

本発明の組成物は、現像残渣及び密着性ともに優れていることがわかる。   It can be seen that the composition of the present invention is excellent in both development residue and adhesion.

Claims (3)

側鎖及び/又は末端に下記構造Aを有するポリベンゾオキサゾール前駆体(A1)及び感光剤を含有するポジ型感光性樹脂組成物。
Figure 2007199606
Rは各々独立にアルキル基を表し、mは2〜10の整数を表す。
A positive photosensitive resin composition comprising a polybenzoxazole precursor (A1) having the following structure A in the side chain and / or terminal and a photosensitizer.
Figure 2007199606
R represents an alkyl group each independently, and m represents an integer of 2 to 10.
上記構造Aを有さないポリベンゾオキサゾール前駆体(A2)を含有す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 positive photosensitive resin composition according to claim 1, comprising a polybenzoxazole precursor (A2) not having the structure A. 請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物を、半導体素子上に塗布し、プリベーク、露光、現像、加熱して得られることを特徴とする半導体装置の製造方法。   A method for producing a semiconductor device, which is obtained by applying the photosensitive resin composition according to claim 1 or 2 onto a semiconductor element, prebaking, exposing, developing, and heating.
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