JP2013083958A - Photosensitive resin composition, and cured product and semiconductor element using the same - Google Patents

Photosensitive resin composition, and cured product and semiconductor element using the same Download PDF

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康幸 高尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photosensitive resin composition which can form a fine pattern with a relatively low quality of exposure, does not require conventional thermal curing at a high temperature, and can obtain a cured product having sufficiently small tensile modulus of elasticity and excellent adhesiveness from and to an inorganic surface protective film and a metal wire material.SOLUTION: The photosensitive resin composition contains: (I) a bismaleimide compound having a cyclic imide bond and a bivalent hydrocarbon group (a) derived from a dimer acid; (II) a photopolymerization initiator; and (III) a silicon compound having four or more alkoxy groups bonded to silicon atoms.

Description

本発明は感光性樹脂組成物、それを用いた硬化物及び半導体素子に関する。本発明の感光性樹脂組成物は半導体素子用保護膜、層間絶縁膜、再配線層の絶縁膜等に適用することができる。   The present invention relates to a photosensitive resin composition, a cured product using the same, and a semiconductor element. The photosensitive resin composition of the present invention can be applied to protective films for semiconductor elements, interlayer insulating films, insulating films for rewiring layers, and the like.

従来、半導体素子用保護膜、半導体表層に形成される層間絶縁膜、及び再配線層の絶縁膜には、耐熱性、電気的特性、及び機械的特性に優れるポリイミド前駆体やポリベンゾオキサゾール前駆体を含有する感光性樹脂組成物が用いられている。前記ポリイミド前駆体を含有する感光性樹脂組成物としては、例えば、特開昭54−109828号公報(特許文献1)にポリアミド酸、重合性の不飽和結合を有する化合物、及び光重合開始剤を含有する樹脂組成物が記載されており、特開2008−83468号公報(特許文献2)にポリアミド酸エステル組成物及び光重合開始剤を含有する樹脂組成物が記載されている。このような樹脂組成物において得られる感光性ポリイミド前駆体は、不飽和結合が光重合開始剤によって光架橋されることでパターンが得られるネガ型の感光性材料である。また、前記ポリベンゾオキサゾール前駆体を含有する感光性樹脂組成物としては、例えば、特開昭56−27140号公報(特許文献3)及び特開平11−237736号公報(特許文献4)にポリベンゾオキサゾール前駆体及びキノンジアジド化合物を含有する樹脂組成物が記載されている。このような樹脂組成物は、光照射によりキノンジアジドがインデンカルボン酸になることで光照射された部分(露光部)がアルカリ性現像液に溶解され、パターンが得られるポジ型の感光性材料である。   Conventionally, polyimide precursors and polybenzoxazole precursors having excellent heat resistance, electrical characteristics, and mechanical characteristics have been used for protective films for semiconductor elements, interlayer insulating films formed on semiconductor surface layers, and insulating films for redistribution layers. The photosensitive resin composition containing is used. Examples of the photosensitive resin composition containing the polyimide precursor include polyamic acid, a compound having a polymerizable unsaturated bond, and a photopolymerization initiator described in JP-A No. 54-109828 (Patent Document 1). The resin composition to contain is described, and the resin composition containing a polyamic acid ester composition and a photoinitiator is described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-83468 (patent document 2). The photosensitive polyimide precursor obtained in such a resin composition is a negative photosensitive material in which a pattern is obtained by photocrosslinking of unsaturated bonds with a photopolymerization initiator. Examples of the photosensitive resin composition containing the polybenzoxazole precursor include polybenzoxin disclosed in JP-A-56-27140 (Patent Document 3) and JP-A-11-237736 (Patent Document 4). A resin composition containing an oxazole precursor and a quinonediazide compound is described. Such a resin composition is a positive photosensitive material in which a pattern is obtained by dissolving a portion (exposed portion) irradiated with light by irradiation of light with quinonediazide to indenecarboxylic acid in an alkaline developer.

特許文献1〜4に記載されているようなポリイミド前駆体やポリベンゾオキサゾール前駆体は、硬化反応において脱水閉環反応を行う必要があるため、硬化せしめるためには、少なくとも230℃を超えて加熱することが必要である。しかしながら、このように加熱温度が高い場合には、半導体素子にダメージが加わる可能性があると共に、シリコンウェハー等の基板と感光性樹脂組成物からなる膜との間で線熱膨張係数が異なるため、室温に冷却するまでの温度差によって硬化後の膜内に残留応力が生じるという問題を有していた。さらに、特許文献1〜4に記載されているような感光性樹脂組成物においては、その耐熱性や機械物性を向上させることを目的として、硬化させて得られる樹脂のポリマー骨格が剛直な芳香族化合物で構成される骨格となるようにしているため、硬化後の引張弾性率が高くなり、被着体との密着性が低下したり、残留応力がいっそう大きくなるという問題を有していた。このような残留応力は、シリコンウェハー等の基板のそりの原因となり、フリップチップ実装等におけるインターポーザーとの接合信頼性の低下、半導体製造工程におけるシリコンウェハー等の基板のハンドリング性低下等の不具合が引き起こされる原因となる。特に、近年においては、半導体素子の小型化・薄型化の観点からシリコンウェハーの薄型化の進展や、量産性向上の観点からシリコンウェハーの大口径化(量産レベルでは300mm径程度、将来的には450mm径程度)の進展に伴い、このような残留応力に関する問題はより重大なものとなっている。   Since the polyimide precursor and polybenzoxazole precursor as described in Patent Documents 1 to 4 need to undergo a dehydration ring-closing reaction in the curing reaction, heating is performed at least above 230 ° C. in order to cure. It is necessary. However, when the heating temperature is high in this way, the semiconductor element may be damaged, and the linear thermal expansion coefficient differs between the substrate such as a silicon wafer and the film made of the photosensitive resin composition. Further, there is a problem that residual stress is generated in the cured film due to a temperature difference until cooling to room temperature. Furthermore, in the photosensitive resin composition as described in Patent Documents 1 to 4, for the purpose of improving the heat resistance and mechanical properties, the polymer skeleton of the resin obtained by curing is an aromatic aromatic Since the skeleton is composed of a compound, the tensile elastic modulus after curing is increased, resulting in a problem that adhesion to an adherend is lowered and residual stress is further increased. Such residual stress causes warpage of the substrate such as a silicon wafer, and causes problems such as a decrease in bonding reliability with the interposer in flip chip mounting and the like, and a decrease in handling property of the substrate such as silicon wafer in the semiconductor manufacturing process. Cause it to be caused. In particular, in recent years, silicon wafers have been made thinner from the viewpoint of miniaturization and thinning of semiconductor elements, and the diameter of silicon wafers has been increased from the viewpoint of improving mass production (about 300 mm diameter at the mass production level. With the progress of a diameter of about 450 mm, such a problem related to residual stress becomes more serious.

また、硬化せしめる温度(硬化温度)を低下させることを目的とした感光性樹脂組成物として、特開2009−258433号公報(特許文献5)及び特開2009−175356号公報(特許文献6)には、ポリベンゾオキサゾール前駆体を含有する樹脂組成物が記載されている。さらに、他の感光性樹脂組成物としては、例えば、特開2010−256532号公報(特許文献7)にダイマー酸から誘導されたアミン化合物及びジアミンとテトラカルボン酸二無水物との縮合反応により得られるポリアミド酸を含有する感光性樹脂組成物が記載されている。また、特表2006−526014号公報(特許文献8)には、あらかじめアミド酸構造が閉環され、重合性の官能基としてマレイミド基が導入されたポリマレインイミド化合物が記載されており、このポリマレインイミド化合物を含有する感光性樹脂組成物が米国特許出願公開第2011/0049731号明細書(特許文献9)に記載されている。   JP-A-2009-258433 (Patent Document 5) and JP-A-2009-175356 (Patent Document 6) disclose photosensitive resin compositions intended to reduce the curing temperature (curing temperature). Describes a resin composition containing a polybenzoxazole precursor. Furthermore, as another photosensitive resin composition, for example, it is obtained by a condensation reaction of an amine compound and a diamine derived from dimer acid and tetracarboxylic dianhydride in JP 2010-256532 A (Patent Document 7). A photosensitive resin composition containing a polyamic acid is described. JP-T-2006-526014 (Patent Document 8) describes a polymaleimide compound in which an amic acid structure is closed in advance and a maleimide group is introduced as a polymerizable functional group. A photosensitive resin composition containing an imide compound is described in US Patent Application Publication No. 2011/0049731 (Patent Document 9).

特開昭54−109828号公報JP-A-54-109828 特開2008−83468号公報JP 2008-83468 A 特開昭56−27140号公報JP-A-56-27140 特開平11−237736号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-237736 特開2009−258433号公報JP 2009-258433 A 特開2009−175356号公報JP 2009-175356 A 特開2010−256532号公報JP 2010-256532 A 特表2006−526014号公報JP 2006-526014 A 米国特許出願公開第2011/0049731号明細書US Patent Application Publication No. 2011/0049731

ポリイミド前駆体やポリベンゾオキサゾール前駆体は436nm及び365nmにおける吸収が大きいため、半導体の保護膜等の製造工程に標準的に用いられている縮小投影露光機(ステッパー;光源波長:365nm、436nm)を用いる場合には、膜厚が厚くなるにつれて底部まで到達する光が減少し、パターンを形成せしめることが困難となることを本発明者らは見出した。特に、半導体素子用保護膜等の膜厚は一般に5μm以下であるが、配線による凹凸により実際には膜厚が10μm以上である部分が存在していることが多くあり、このような部分においては十分なパターニング性能が発揮されず、チップ設計が制限されるという問題を有することを本発明者らは見出した。   Since polyimide precursors and polybenzoxazole precursors have large absorption at 436 nm and 365 nm, a reduction projection exposure machine (stepper; light source wavelength: 365 nm, 436 nm) that is used in the manufacturing process of semiconductor protective films and the like is used. When used, the present inventors have found that the light reaching the bottom decreases as the film thickness increases, making it difficult to form a pattern. In particular, the film thickness of a protective film for a semiconductor element or the like is generally 5 μm or less, but there are often portions where the film thickness is actually 10 μm or more due to unevenness due to wiring. The present inventors have found that sufficient patterning performance is not exhibited and the chip design is limited.

また、特許文献7に記載のポリアミド酸は、ダイマー酸から誘導されたアミン化合物(ダイマージアミン)とテトラカルボン酸二無水物から得られたポリアミド酸構造を有しており、可とう性に優れた硬化物が得られることが期待される。しかしながら、特許文献7に記載のポリアミド酸は光重合性の官能基を有していないため、光重合性化合物を樹脂組成物に添加することが必要であり、例えば、光重合性化合物として一般的なアクリル化合物等の重合性官能基を複数有する多官能重合性化合物を前記ポリアミド酸と共に用いると、光重合による架橋反応が進展して硬化後の引張弾性率が高くなるという問題を有することを本発明者らは見出した。さらに、特許文献7に記載の感光性樹脂組成物は、硬化反応においてアミド酸構造の脱水閉環反応を行わせる必要があるため、230℃を超える高温での加熱が必要であり、シリコンウェハー等の基板のそりの原因となる残留応力が生じるという問題を有することを本発明者らは見出した。   Moreover, the polyamic acid described in Patent Document 7 has a polyamic acid structure obtained from an amine compound (dimeramine amine) derived from dimer acid and tetracarboxylic dianhydride, and has excellent flexibility. It is expected that a cured product can be obtained. However, since the polyamic acid described in Patent Document 7 does not have a photopolymerizable functional group, it is necessary to add a photopolymerizable compound to the resin composition. For example, it is generally used as a photopolymerizable compound. When a polyfunctional polymerizable compound having a plurality of polymerizable functional groups such as an acrylic compound is used together with the polyamic acid, there is a problem that a crosslinking reaction by photopolymerization proceeds and a tensile elastic modulus after curing is increased. The inventors have found. Furthermore, since the photosensitive resin composition described in Patent Document 7 needs to perform a dehydration ring-closing reaction of an amic acid structure in a curing reaction, heating at a high temperature exceeding 230 ° C. is necessary. The present inventors have found that there is a problem in that residual stress that causes warping of the substrate occurs.

さらに、特許文献8に記載のポリマレインイミド化合物は可溶性イミドオリゴマーとなっているため、これを含有する特許文献9に記載の樹脂組成物は比較的低温で硬化させることが可能である。しかしながら、特許文献9に記載の樹脂組成物を用いると、シリコンウェハーやチップ上に形成されているSiN膜やSiO膜等の無機表面保護膜(パッシベーション膜)や導電性の金属製配線材料(銅等)との密着性が著しく低下するという問題や、微細なパターン形成が困難であるという問題を有することを本発明者らは見出した。また、密着性を向上させる方法として、露光量を増加させることで光重合による架橋反応の効率を向上せしめる方法が挙げられるが、特許文献8に記載のポリマレインイミド化合物は通常光重合性化合物として用いられているアクリル化合物等と比較して非常に多くの露光量を必要とするため、半導体製造工程において生産性の低下をひきおこすという問題を有することを本発明者らは見出した。さらに、硬化後の膜内における残留応力を低下させたり、パターニング性能を向上させる方法として、膜厚を薄くするという方法が挙げられるが、膜厚を薄くすると本来の半導体素子用保護膜や絶縁膜としての機能が損なわれてしまうという問題を有することを本発明者らは見出した。 Furthermore, since the polymaleimide compound described in Patent Document 8 is a soluble imide oligomer, the resin composition described in Patent Document 9 containing the compound can be cured at a relatively low temperature. However, when the resin composition described in Patent Document 9 is used, an inorganic surface protective film (passivation film) such as a SiN film or SiO 2 film formed on a silicon wafer or chip, or a conductive metal wiring material ( The present inventors have found that there is a problem that the adhesiveness with a copper or the like is remarkably lowered and that a fine pattern is difficult to form. Further, as a method for improving the adhesion, a method for improving the efficiency of the crosslinking reaction by photopolymerization by increasing the exposure amount can be mentioned, but the polymaleimide compound described in Patent Document 8 is usually used as a photopolymerizable compound. The present inventors have found that a very large amount of exposure is required as compared with the acrylic compound and the like that are used, and this causes a problem of causing a decrease in productivity in the semiconductor manufacturing process. Furthermore, as a method of reducing the residual stress in the cured film or improving the patterning performance, there is a method of reducing the film thickness. When the film thickness is reduced, the original protective film or insulating film for semiconductor elements The present inventors have found that there is a problem in that the function as is lost.

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、比較的低露光量での微細なパターン形成が可能であり、従来のような高温での熱硬化を必要とせず、引張弾性率が十分に小さく、無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性に優れた硬化物を得ることができる感光性樹脂組成物、それを用いた硬化物及び半導体素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, can form a fine pattern with a relatively low exposure amount, does not require thermosetting at a high temperature as in the prior art, and is tensile. To provide a photosensitive resin composition having a sufficiently small elastic modulus and capable of obtaining a cured product excellent in adhesion to an inorganic surface protective film or a metal wiring material, and a cured product and a semiconductor element using the same. Objective.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、感光性樹脂組成物において、特定のビスマレイミド化合物、光重合開始剤、及び特定のケイ素化合物とを組み合わせて用いることにより、比較的低露光量での微細なパターン形成が可能となり、また、熱硬化を必要とせず、必要に応じて熱硬化せしめる場合であっても従来のような高温での熱硬化を必要としないことを見出した。さらに、このような感光性樹脂組成物を用いることにより得られる硬化物は、引張弾性率が十分に小さく、無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性に優れており、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜、及び再配線層の絶縁膜等として特に好適に用いることができることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have used a specific bismaleimide compound, a photopolymerization initiator, and a specific silicon compound in combination in the photosensitive resin composition. It is possible to form a fine pattern with a relatively low exposure amount, and it does not require thermosetting and does not require thermosetting at a high temperature as in the past even when thermosetting is required. I found. Furthermore, the cured product obtained by using such a photosensitive resin composition has a sufficiently small tensile elastic modulus and excellent adhesion to an inorganic surface protective film or a metal wiring material, and the surface of the semiconductor element. It has been found that it can be particularly suitably used as a protective film, an interlayer insulating film, an insulating film of a rewiring layer, and the like, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の感光性樹脂組成物は、(I)環状イミド結合とダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)とを有するビスマレイミド化合物、(II)光重合開始剤、及び(III)ケイ素原子に結合したアルコキシ基を4個以上有するケイ素化合物を含有することを特徴とするものである。   That is, the photosensitive resin composition of the present invention comprises (I) a bismaleimide compound having a cyclic imide bond and a divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid, (II) a photopolymerization initiator, and ( III) It contains a silicon compound having 4 or more alkoxy groups bonded to a silicon atom.

本発明の感光性樹脂組成物としては、前記(I)ビスマレイミド化合物が、ダイマー酸から誘導されたジアミン(A)と、テトラカルボン酸二無水物と、マレイン酸無水物とを反応させて得られたビスマレイミド化合物、又は、ダイマー酸から誘導されたジアミン(A)と、ダイマー酸から誘導されたジアミン(A)以外の有機ジアミン(B)と、テトラカルボン酸二無水物と、マレイン酸無水物とを反応させて得られたビスマレイミド化合物であることが好ましい。   In the photosensitive resin composition of the present invention, the (I) bismaleimide compound is obtained by reacting a diamine (A) derived from dimer acid, tetracarboxylic dianhydride, and maleic anhydride. Diamine (A) derived from dimer acid, organic diamine (B) other than diamine (A) derived from dimer acid, tetracarboxylic dianhydride, maleic anhydride A bismaleimide compound obtained by reacting a product is preferable.

また、本発明の感光性樹脂組成物としては、前記(I)ビスマレイミド化合物が、下記一般式(1):   Moreover, as the photosensitive resin composition of the present invention, the (I) bismaleimide compound is represented by the following general formula (1):

Figure 2013083958
Figure 2013083958

[式(1)中、Rは、ダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)を示し、Rは、ダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)以外の2価の有機基(b)を示し、Rは、ダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)、及びダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)以外の2価の有機基(b)からなる群から選択されるいずれか1種を示し、R及びRは、同一でも異なっていてもよく、それぞれ4価の有機基を示し、mは1〜30の整数であり、nは0〜30の整数であり、mが2以上の場合には複数あるR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、nが2以上の場合には複数あるR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。]
で表わされるビスマレイミド化合物であることが好ましい。
[In Formula (1), R 1 represents a divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid, and R 2 represents a divalent other than the divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid. R 3 represents a divalent organic group other than the divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid and the divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid. (B) represents any one selected from the group consisting of R 4 and R 5, which may be the same or different, each represents a tetravalent organic group, and m is an integer of 1 to 30. , N is an integer of 0-30, and when m is 2 or more, a plurality of R 1 and R 4 may be the same or different, and when n is 2 or more, a plurality of R 2 and R 4 are present. 5 may be the same or different. ]
It is preferable that it is a bismaleimide compound represented by these.

さらに、本発明の感光性樹脂組成物としては、前記(II)光重合開始剤が、オキシム構造及びチオキサントン構造からなる群から選択される少なくともいずれか1種の構造を有する化合物であることが好ましい。   Furthermore, in the photosensitive resin composition of the present invention, the (II) photopolymerization initiator is preferably a compound having at least one kind of structure selected from the group consisting of an oxime structure and a thioxanthone structure. .

また、本発明の感光性樹脂組成物としては、前記(III)ケイ素化合物の含有量が、前記(I)ビスマレイミド化合物100質量部に対して0.1〜3質量部であることが好ましい。さらに、本発明の感光性樹脂組成物としては、前記(II)光重合開始剤の含有量が、前記(I)ビスマレイミド化合物100質量部に対して0.1〜15質量部であることが好ましい。   Moreover, as a photosensitive resin composition of this invention, it is preferable that content of the said (III) silicon compound is 0.1-3 mass parts with respect to 100 mass parts of said (I) bismaleimide compounds. Furthermore, as the photosensitive resin composition of the present invention, the content of the (II) photopolymerization initiator is 0.1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (I) bismaleimide compound. preferable.

また、本発明の感光性樹脂組成物としては、露光波長365nm、露光量300〜2000mJ/cmで露光後の露光部の残膜率が90%以上となることが好ましく、また、硬化後の引張弾性率が2GPa以下となることが好ましく、さらに、硬化温度が60〜230℃であることが好ましい。 Moreover, as the photosensitive resin composition of this invention, it is preferable that the residual film rate of the exposed part after exposure becomes 90% or more by exposure wavelength 365nm and exposure amount 300-2000mJ / cm < 2 >, and after hardening The tensile modulus is preferably 2 GPa or less, and the curing temperature is preferably 60 to 230 ° C.

さらに、本発明の硬化物は、上記本発明の感光性樹脂組成物を光硬化又は光熱硬化させて得られるものであることを特徴とするものである。また、本発明の半導体素子は、上記本発明の硬化物を表面保護膜、層間絶縁膜、及び再配線層の絶縁膜からなる群から選択される少なくとも1種として備えることを特徴とするものである。   Furthermore, the cured product of the present invention is obtained by photocuring or photothermal curing the photosensitive resin composition of the present invention. The semiconductor element of the present invention comprises the cured product of the present invention as at least one selected from the group consisting of a surface protective film, an interlayer insulating film, and an insulating film of a rewiring layer. is there.

なお、本発明の感光性樹脂組成物によって前記目的が達成される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、従来のマレイミド化合物は、一般に、光重合反応においては2量化反応が主として進行するため、他の光重合性化合物であるアクリル化合物と比較すると架橋反応の効率が小さい傾向にある。このため、光重合による架橋構造を十分に形成せしめるためには非常に多くの露光量が必要であると本発明者らは推察する。また、従来、マレイミド化合物は、化合物自身の光反応が310nm以下の波長でしか進行しないこと、ラジカルによる連鎖的な重合を起こしにくいこと等の理由により、主に熱重合性の化合物として用いられていた。これに対して、本発明に係る特定のビスマレイミド化合物はダイマー酸に由来する構造を含む柔軟な骨格を持つ構造であるため、このようなビスマレイミド化合物とラジカルを発生させる光重合開始剤と特定のケイ素化合物とを組み合わせることにより、マレイミド基同士が隣接しやすく且つ架橋反応の効率が向上する。従って、本発明の感光性樹脂組成物によれば、比較的低露光量での微細なパターン形成が可能となり、従来のような高温での熱硬化を必要とせず、さらに、引張弾性率が十分に小さく被着体との密着性に優れた硬化物を得ることができると本発明者らは推察する。   In addition, although the reason that the said objective is achieved by the photosensitive resin composition of this invention is not necessarily certain, the present inventors guess as follows. That is, since the conventional maleimide compound generally undergoes a dimerization reaction mainly in the photopolymerization reaction, the efficiency of the cross-linking reaction tends to be smaller than that of an acrylic compound that is another photopolymerizable compound. For this reason, the present inventors speculate that a very large amount of exposure is required to sufficiently form a crosslinked structure by photopolymerization. Conventionally, maleimide compounds have been mainly used as thermopolymerizable compounds because the photoreaction of the compound itself proceeds only at a wavelength of 310 nm or less, and it is difficult to cause chain polymerization by radicals. It was. On the other hand, since the specific bismaleimide compound according to the present invention has a flexible skeleton structure including a structure derived from dimer acid, such a bismaleimide compound and a photopolymerization initiator that generates radicals are specified. By combining with the silicon compound, maleimide groups are easily adjacent to each other and the efficiency of the crosslinking reaction is improved. Therefore, according to the photosensitive resin composition of the present invention, it is possible to form a fine pattern with a relatively low exposure amount, no need for thermosetting at a high temperature as in the prior art, and a sufficient tensile elastic modulus. The present inventors speculate that a cured product having a small size and excellent adhesion to an adherend can be obtained.

また、特許文献8に記載のポリマレインイミド化合物のようなマレイミド化合物においては、アミド酸構造があらかじめ閉環されており、その分子中に極性基がほとんど存在しないため、SiN膜やSiO膜等の無機表面保護膜や銅等の金属製配線材料との密着性(接着性)が著しく低下すると本発明者らは推察する。これに対して、本発明の感光性樹脂組成物においては、特定のビスマレイミド化合物と光重合開始剤に、特定のケイ素化合物、すなわち、ケイ素原子に結合したアルコキシ基を4個以上有するケイ素化合物を組み合わせて用いることにより、ケイ素原子に結合したアルコキシ基が加水分解されて生成するシラノール基によって無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性(接着性)が発揮されるため、無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性に優れた硬化物を得ることができると本発明者らは推察する。さらに、本発明に係るケイ素化合物がエポキシ基や(メタ)アクリル基といった反応性のある有機基をさらに有する場合には、本発明の感光性樹脂組成物の硬化物と無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性がさらに向上すると本発明者らは推察する。 In addition, in a maleimide compound such as the polymaleimide compound described in Patent Document 8, the amidic acid structure is closed in advance, and there are almost no polar groups in the molecule, so that a SiN film, a SiO 2 film, etc. The present inventors infer that the adhesion (adhesiveness) with a metal wiring material such as an inorganic surface protective film or copper is significantly reduced. In contrast, in the photosensitive resin composition of the present invention, a specific bismaleimide compound and a photopolymerization initiator include a specific silicon compound, that is, a silicon compound having four or more alkoxy groups bonded to silicon atoms. When used in combination, the silanol group produced by hydrolysis of an alkoxy group bonded to a silicon atom exerts adhesion (adhesion) to an inorganic surface protective film or a metal wiring material. The present inventors infer that a cured product having excellent adhesion to a metal wiring material can be obtained. Furthermore, when the silicon compound according to the present invention further has a reactive organic group such as an epoxy group or a (meth) acryl group, the cured product of the photosensitive resin composition of the present invention and an inorganic surface protective film or metal The inventors speculate that the adhesion to the wiring material is further improved.

このように、本発明の感光性樹脂組成物により得られる硬化物は、引張弾性率が十分に小さいことによって被着体と十分に密着できることに加えて、特定のケイ素化合物が含有されることによって無機表面保護膜や金属製配線材料との相互作用も生じるため、被着体、特に、無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性に優れるものと本発明者らは推察する。   As described above, the cured product obtained from the photosensitive resin composition of the present invention includes a specific silicon compound in addition to being able to sufficiently adhere to the adherend due to sufficiently low tensile elastic modulus. Since the interaction with the inorganic surface protective film and the metal wiring material also occurs, the present inventors presume that the adhesion to the adherend, particularly the inorganic surface protective film and the metal wiring material is excellent.

また、本発明の感光性樹脂組成物においては、365nmにおける吸収が少ないため、膜厚が10μm以上であっても、半導体の保護膜等の製造工程に標準的に用いられている縮小投影露光機用いて微細なパターンを形成せしめることが可能であると本発明者らは推察する。   Further, in the photosensitive resin composition of the present invention, since the absorption at 365 nm is small, even if the film thickness is 10 μm or more, a reduction projection exposure apparatus that is normally used in the manufacturing process of a semiconductor protective film or the like The present inventors infer that it is possible to form a fine pattern by using this.

本発明によれば、低露光量での微細なパターン形成が可能であり、従来のような高温での熱硬化を必要とせず、引張弾性率が十分に小さく、無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性に優れた硬化物を得ることができる感光性樹脂組成物、それを用いた硬化物及び半導体素子を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to form a fine pattern with a low exposure, does not require thermosetting at a high temperature as in the prior art, and has a sufficiently low tensile elastic modulus, an inorganic surface protective film and a metal wiring. It becomes possible to provide a photosensitive resin composition capable of obtaining a cured product having excellent adhesion to a material, a cured product using the same, and a semiconductor element.

また、本発明の感光性樹脂組成物によれば、熱硬化を必要とせず、必要に応じて熱硬化せしめる場合であっても従来より比較的低温での熱硬化が可能であり、引張弾性率が十分に小さい硬化物を得ることができるため、硬化後の膜内に生じる残留応力を十分に小さくすることができ、シリコンウェハー等の基板のそりを十分に抑制することができる。さらに、本発明の感光性樹脂組成物によれば、10μm以上の膜厚であっても、310〜436nm(好ましくは365nm)の光照射によって微細なパターン(好ましくは開口径(Via径)のアスペクト比0.3以上、より好ましくは0.5以上)を形成することが可能となる。なお、本発明において、前記開口径(Via径)のアスペクト比とは、次式:アスペクト比=(硬化膜の膜厚)/(硬化膜において形成された貫通孔の開口径)で表わされる値である。   Further, according to the photosensitive resin composition of the present invention, thermosetting is not required, and even when thermosetting is performed as required, thermosetting at a relatively low temperature is possible, and tensile modulus Therefore, a sufficiently small cured product can be obtained, so that the residual stress generated in the cured film can be sufficiently reduced, and warping of a substrate such as a silicon wafer can be sufficiently suppressed. Furthermore, according to the photosensitive resin composition of the present invention, even with a film thickness of 10 μm or more, an aspect of a fine pattern (preferably an opening diameter (Via diameter)) by light irradiation of 310 to 436 nm (preferably 365 nm). A ratio of 0.3 or more, more preferably 0.5 or more). In the present invention, the aspect ratio of the opening diameter (Via diameter) is a value represented by the following formula: aspect ratio = (film thickness of cured film) / (opening diameter of through-hole formed in the cured film). It is.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

本発明の感光性樹脂組成物は、(I)ビスマレイミド化合物、(II)光重合開始剤、及び(III)ケイ素原子に結合したアルコキシ基を4個以上有するケイ素化合物を含有することを特徴とするものである。   The photosensitive resin composition of the present invention comprises (I) a bismaleimide compound, (II) a photopolymerization initiator, and (III) a silicon compound having four or more alkoxy groups bonded to silicon atoms. To do.

<(I)ビスマレイミド化合物>
本発明に係る(I)ビスマレイミド化合物は、マレイミド基を2個有する化合物であり、ダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)と環状イミド結合とを有する。このような(I)ビスマレイミド化合物は、ダイマー酸から誘導されたジアミン(A)と、テトラカルボン酸二無水物と、マレイン酸無水物とを反応させることにより得ることができる。
<(I) Bismaleimide Compound>
The (I) bismaleimide compound according to the present invention is a compound having two maleimide groups, and has a divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid and a cyclic imide bond. Such (I) bismaleimide compound can be obtained by reacting diamine (A) derived from dimer acid, tetracarboxylic dianhydride, and maleic anhydride.

前記ダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)とは、ダイマー酸に含有されるジカルボン酸から2つのカルボキシル基を除いた2価の残基を指す。本発明において、このようなダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)は、ダイマー酸に含有されるジカルボン酸が有する2つのカルボキシル基をアミノ基に置換することにより得られるジアミン(A)と、後述するテトラカルボン酸二無水物及びマレイン酸無水物とを反応させてイミド結合を形成させることによりビスマレイミド化合物中に導入することができる。   The divalent hydrocarbon group (a) derived from the dimer acid refers to a divalent residue obtained by removing two carboxyl groups from the dicarboxylic acid contained in the dimer acid. In the present invention, the divalent hydrocarbon group (a) derived from such dimer acid is a diamine (A) obtained by substituting two carboxyl groups of dicarboxylic acid contained in dimer acid with amino groups. ) And a tetracarboxylic dianhydride and maleic anhydride, which will be described later, to form an imide bond, which can be introduced into the bismaleimide compound.

本発明において、前記ダイマー酸とは、リノール酸、オレイン酸、リノレン酸等の不飽和カルボン酸の不飽和結合を2量化させ、その後に蒸留精製して得られるものであり、炭素数36個のジカルボン酸を主として含有しており、通常、炭素数54個のトリカルボン酸を約5質量%を限度として、モノカルボン酸を約5質量%を限度としてそれぞれ含んでいる。本発明に係るダイマー酸から誘導されたジアミン(A)(以下、場合によりダイマー酸由来ジアミン(A)という)は、前記ダイマー酸に含有される各ジカルボン酸が有する2つのカルボキシル基をアミノ基に置換することにより得られるジアミンであり、通常は混合物であり、本発明において、このようなダイマー酸由来ジアミン(A)としては、例えば、[3,4−ビス(1−アミノヘプチル)6−ヘキシル−5−(1−オクテニル)]シクロヘキサン等のジアミンや、これらのジアミンにさらに水素添加することで不飽和結合を飽和させたジアミンが含有されているものが挙げられる。   In the present invention, the dimer acid is obtained by dimerizing unsaturated bonds of unsaturated carboxylic acids such as linoleic acid, oleic acid, and linolenic acid, and then distilled and purified. It mainly contains a dicarboxylic acid, and usually contains about 54% by mass of a tricarboxylic acid having 54 carbon atoms and about 5% by mass of a monocarboxylic acid. The diamine (A) derived from dimer acid according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as dimer acid-derived diamine (A)) has two carboxyl groups of each dicarboxylic acid contained in the dimer acid as amino groups. A diamine obtained by substitution, usually a mixture. In the present invention, such a dimer acid-derived diamine (A) is, for example, [3,4-bis (1-aminoheptyl) 6-hexyl. Examples include diamines such as -5- (1-octenyl)] cyclohexane, and diamines saturated with unsaturated bonds by hydrogenation of these diamines.

このようなダイマー酸由来ジアミン(A)を用いてビスマレイミド化合物中に導入される、本発明に係るダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)としては、前記ダイマー酸由来ジアミン(A)から2つのアミノ基を除いた残基であることが好ましい。また、前記ダイマー酸由来ジアミン(A)を用いて本発明に係るビスマレイミド化合物を得る際には、前記ダイマー酸由来ジアミン(A)として1種を単独で用いても組成の異なる2種以上を組み合わせて用いてもよい。さらに、このようなダイマー酸由来ジアミン(A)としては、例えば、「PRIAMINE1074」(クローダジャパン株式会社製)等の市販品を用いてもよい。   As the divalent hydrocarbon group (a) derived from the dimer acid according to the present invention introduced into the bismaleimide compound using such a dimer acid-derived diamine (A), the dimer acid-derived diamine (A It is preferably a residue obtained by removing two amino groups from). Moreover, when obtaining the bismaleimide compound based on this invention using the said dimer acid origin diamine (A), even if it uses individually by 1 type as said dimer acid origin diamine (A), two or more types from which a composition differs are used. You may use it in combination. Further, as such a dimer acid-derived diamine (A), for example, a commercially available product such as “PRIAMINE 1074” (manufactured by Croda Japan Co., Ltd.) may be used.

本発明において、環状イミド結合とは、2つのイミド結合が環状に連結された結合を指す。本発明において、このような環状イミド結合は、テトラカルボン酸二無水物と前述のダイマー酸由来ジアミン(A)及び後述の有機ジアミン(B)とを反応させてイミド結合を形成させることによりビスマレイミド化合物中に導入することができる。   In the present invention, the cyclic imide bond refers to a bond in which two imide bonds are linked in a cyclic manner. In the present invention, such a cyclic imide bond is formed by reacting a tetracarboxylic dianhydride with the dimer acid-derived diamine (A) and the organic diamine (B) described below to form an imide bond. It can be introduced into the compound.

前記テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、2,2’,3,3’−、2,3,3’,4’−又は3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−、1,2,4,5−、1,4,5,8−、1,2,6,7−又は1,2,5,6−ナフタレン−テトラカルボン酸二無水物、4,8−ジメチル−1,2,3,5,6,7−ヘキサヒドロナフタレン−1,2,5,6−テトラカルボン酸二無水物、2,6−又は2,7−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−(又は1,4,5,8−)テトラクロロナフタレン−1,4,5,8−(又は2,3,6,7−)テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−、2,2’,3,3’−又は2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’’,4,4’’−、2,3,3’’,4’’−又は2,2’’,3,3’’−p−テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(2,3−又は3,4−ジカルボキシフェニル)−プロパン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(2,3−又は3.4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−又は3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,1−ビス(2,3−又は3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、2,3,8,9−、3,4,9,10−、4,5,10,11−又は5,6,11,12−ペリレン−テトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−、1,2,6,7−又は1,2,9,10−フェナンスレン−テトラカルボン酸二無水物、シクロペンタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、ピラジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ピロリジン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物、チオフェン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸二無水物が挙げられる。これらの中でも、365nmにおける光透過性に優れた光硬化性樹脂組成物が得られ、また、耐熱性に優れた硬化物が得られるという観点から、前記テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物であることが好ましい。また、これらのテトラカルボン酸二無水物を用いて本発明に係るビスマレイミド化合物を得る際には、これらのテトラカルボン酸二無水物のうちの1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the tetracarboxylic dianhydride include pyromellitic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-, 2,3,3 ′, 4′- or 3,3 ′, 4,4 ′. -Benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-, 1,2,4,5-, 1,4,5,8-, 1,2,6,7- or 1,2,5 , 6-Naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, 4,8-dimethyl-1,2,3,5,6,7-hexahydronaphthalene-1,2,5,6-tetracarboxylic dianhydride, 2 , 6- or 2,7-dichloronaphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7- (or 1,4,5,8-) tetrachloronaphthalene-1 , 4,5,8- (or 2,3,6,7-) tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-, 2,2', 3,3'- Is 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ″, 4,4 ″-, 2,3,3 ″, 4 ″-or 2,2 ″ , 3,3 ″ -p-terphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (2,3- or 3,4-dicarboxyphenyl) -propane dianhydride, bis (2,3-di Carboxyphenyl) ether dianhydride, bis (2,3- or 3.4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (2,3- or 3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, 1, 1-bis (2,3- or 3,4-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, 2,3,8,9-, 3,4,9,10-, 4,5,10,11- or 5 , 6,11,12-perylene-tetracarboxylic dianhydride, 1,2,7,8-, 1,2,6,7- 1,2,9,10-phenanthrene-tetracarboxylic dianhydride, cyclopentane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, pyrazine-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride Pyrrolidine-2,3,4,5-tetracarboxylic dianhydride, thiophene-2,3,4,5-tetracarboxylic dianhydride, 4,4′-oxydiphthalic dianhydride. Among these, from the viewpoint that a photocurable resin composition excellent in light transmittance at 365 nm is obtained, and a cured product excellent in heat resistance is obtained, the tetracarboxylic dianhydride may be pyromellitic. An acid dianhydride is preferred. Moreover, when obtaining the bismaleimide compound based on this invention using these tetracarboxylic dianhydrides, even if it uses individually 1 type of these tetracarboxylic dianhydrides, it combines 2 or more types May be used.

さらに、本発明に係る(I)ビスマレイミド化合物としては、前記ダイマー酸由来ジアミン(A)と、前記ダイマー酸由来ジアミン(A)以外の有機ジアミン(B)と、前記テトラカルボン酸二無水物と、前記マレイン酸無水物とを反応させて得られたビスマレイミド化合物であってもよい。前記ダイマー酸由来ジアミン(A)以外の有機ジアミン(B)を共重合せしめることにより、得られる硬化物の引張弾性率をさらに低下させるというような必要に応じた要求物性の制御が可能となる。   Furthermore, as the (I) bismaleimide compound according to the present invention, the dimer acid-derived diamine (A), the organic diamine (B) other than the dimer acid-derived diamine (A), the tetracarboxylic dianhydride, A bismaleimide compound obtained by reacting with the maleic anhydride may also be used. By copolymerizing an organic diamine (B) other than the dimer acid-derived diamine (A), the required physical properties can be controlled as required, such as further reducing the tensile modulus of the cured product obtained.

前記ダイマー酸由来ジアミン(A)以外の有機ジアミン(B)(以下、場合により単に有機ジアミン(B)という)とは、本発明において、前記ダイマー酸由来ジアミン(A)に含まれるジアミン以外のジアミンを指す。このような有機ジアミン(B)としては、特に制限されず、例えば、1,6−ヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン;1,4−ジアミノシクロヘキサン等の脂環式ジアミン;4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、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−ジアミノベンゼン、1,3−ジアミノベンゼン、2,4−ジアミノトルエン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン等の芳香族ジアミン;4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン;3,3’−ジアミノジフェニルスルフォン;4,4−ジアミノベンゾフェノン;4,4−ジアミノジフェニルスルフィド;2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパンが挙げられる。これらの中でも、引張弾性率がより低い硬化物が得られるという観点からは、1,6−ヘキサメチレンジアミン等の炭素数6〜12個の脂肪族ジアミン;1,4−ジアミノシクロヘキサン等のジアミノシクロヘキサン;2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン等の芳香族骨格中に炭素数1〜4個の脂肪族構造を有する芳香族ジアミンであることがより好ましい。また、これらの有機ジアミン(B)を用いて本発明に係るビスマレイミド化合物を得る際には、これらの有機ジアミン(B)のうちの1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The organic diamine (B) other than the dimer acid-derived diamine (A) (hereinafter sometimes simply referred to as organic diamine (B)) refers to a diamine other than the diamine contained in the dimer acid-derived diamine (A) in the present invention. Point to. Such an organic diamine (B) is not particularly limited, and examples thereof include aliphatic diamines such as 1,6-hexamethylenediamine; alicyclic diamines such as 1,4-diaminocyclohexane; 4,4′-diamino Diphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1 , 4-diaminobenzene, 1,3-diaminobenzene, 2,4-diaminotoluene, 4,4′-diaminodiphenylmethane and other aromatic diamines; 4,4′-diaminodiphenylsulfone; 3,3′-diaminodiphenylsulfone 4,4-diaminobenzophenone; 4,4-diaminodiphenyl sulfide; 2,2- The [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane. Among these, from the viewpoint of obtaining a cured product having a lower tensile elastic modulus, an aliphatic diamine having 6 to 12 carbon atoms such as 1,6-hexamethylenediamine; diaminocyclohexane such as 1,4-diaminocyclohexane. An aromatic diamine having an aliphatic structure having 1 to 4 carbon atoms in an aromatic skeleton such as 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane is more preferable. Moreover, when obtaining the bismaleimide compound based on this invention using these organic diamine (B), even if it uses individually by 1 type in these organic diamine (B), it uses it in combination of 2 or more types. May be.

前記ダイマー酸由来ジアミン(A)と、前記テトラカルボン酸二無水物と、前記マレイン酸無水物とを反応させる方法、又は、前記ダイマー酸由来ジアミン(A)と、前記有機ジアミン(B)と、前記テトラカルボン酸二無水物と、前記マレイン酸無水物とを反応させる方法としては、特に制限されず、適宜公知の方法を採用することができ、例えば、先ず、前記ダイマー酸由来ジアミン(A)と、前記テトラカルボン酸二無水物と、必要に応じて前記有機ジアミン(B)とを、トルエン、キシレン、テトラリン、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の溶媒又はこれらの混合溶媒等の溶媒中で室温(23℃程度)において30〜60分間攪拌することでポリアミド酸を合成し、次いで、得られたポリアミド酸にマレイン酸を加えて室温(23℃程度)において30〜60分間攪拌することで両末端にマレイン酸が付加したポリアミド酸を合成する。このポリアミド酸にトルエン等の水と共沸する溶媒をさらに加え、イミド化に伴って生成する水を除去しながら温度100〜160℃において3〜6時間還流することで目的とするビスマレイミド化合物を得ることができる。また、このような方法においては、ピリジン等の触媒をさらに添加してもよい。   A method of reacting the dimer acid-derived diamine (A), the tetracarboxylic dianhydride, and the maleic anhydride, or the dimer acid-derived diamine (A) and the organic diamine (B), The method for reacting the tetracarboxylic dianhydride and the maleic anhydride is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. For example, first, the dimer acid-derived diamine (A) And the tetracarboxylic dianhydride and, if necessary, the organic diamine (B), a solvent such as toluene, xylene, tetralin, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, or the like Polyamic acid was synthesized by stirring for 30 to 60 minutes at room temperature (about 23 ° C.) in a solvent such as a mixed solvent. Added in acid to synthesize a polyamic acid at both ends maleic acid was added with stirring for 30-60 minutes at room temperature (about 23 ° C.). To this polyamic acid, a solvent such as toluene that is azeotroped with water is further added, and the desired bismaleimide compound is obtained by refluxing at a temperature of 100 to 160 ° C. for 3 to 6 hours while removing water generated during imidization. Can be obtained. In such a method, a catalyst such as pyridine may be further added.

前記反応における原料の混合比としては、(ダイマー酸由来ジアミン(A)に含まれる全ジアミン及び有機ジアミン(B)の合計モル数):(テトラカルボン酸二無水物の合計モル数+マレイン酸無水物のモル数の1/2)が1:1となるようにすることが好ましい。また、前記有機ジアミン(B)を用いる場合には、ダイマー酸に由来する柔軟性が発現し、より低弾性率の硬化物が得られる傾向にあるという観点から、(有機ジアミン(B)のモル数)/(ダイマー酸由来ジアミン(A)に含まれる全ジアミンのモル数)が1以下となることが好ましく、0.4以下となることがより好ましい。なお、前記有機ジアミン(B)を用いる場合には、ダイマー酸由来ジアミン(A)及びテトラカルボン酸二無水物からなるアミド酸単位と、有機ジアミン(B)及びテトラカルボン酸二無水物からなるアミド酸単位との重合形態はランダム重合であってもブロック重合であってもよい。   The mixing ratio of the raw materials in the reaction is (total number of moles of all diamines and organic diamine (B) contained in the dimer acid-derived diamine (A)): (total number of moles of tetracarboxylic dianhydride + maleic anhydride It is preferable that 1/2 of the number of moles of the product is 1: 1. Moreover, when using the said organic diamine (B), the softness | flexibility derived from a dimer acid expresses and the viewpoint that it exists in the tendency for the hardened | cured material of a lower elasticity modulus to be obtained, (mol of organic diamine (B)) Number) / (number of moles of all diamines contained in the dimer acid-derived diamine (A)) is preferably 1 or less, and more preferably 0.4 or less. In addition, when using the said organic diamine (B), the amide acid unit which consists of dimer acid origin diamine (A) and tetracarboxylic dianhydride, and organic diamine (B) and tetracarboxylic dianhydride The polymerization form with the acid unit may be random polymerization or block polymerization.

このようにして得られる(I)ビスマレイミド化合物としては、下記一般式(1):   As the (I) bismaleimide compound thus obtained, the following general formula (1):

Figure 2013083958
Figure 2013083958

で表わされるビスマレイミド化合物であることが好ましい。前記式(1)中、Rは、ダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)を示し、Rは、ダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)以外の2価の有機基(b)を示し、Rは、ダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)、及びダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)以外の2価の有機基(b)からなる群から選択されるいずれか1種を示し、R及びRは、同一でも異なっていてもよく、それぞれ4価の有機基を示す。 It is preferable that it is a bismaleimide compound represented by these. In the formula (1), R 1 represents a divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid, and R 2 represents a divalent other than the divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid. R 3 represents a divalent organic group other than the divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid and the divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid. Any one selected from the group consisting of (b) is shown, and R 4 and R 5 may be the same or different and each represents a tetravalent organic group.

前記式(1)中の前記ダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)としては、前述のとおりである。また、本発明において、前記式(1)中のダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)以外の2価の有機基(b)とは、前記有機ジアミン(B)から2つのアミノ基を除いた2価の残基を指す。但し、同一化合物において、前記ダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)と前記2価の有機基(b)とは同一ではない。さらに、前記式(1)中の前記4価の有機基とは、前記テトラカルボン酸二無水物から−CO−O−CO−で表わされる基を2つ除いた4価の残基を指す。   The divalent hydrocarbon group (a) derived from the dimer acid in the formula (1) is as described above. In the present invention, the divalent organic group (b) other than the divalent hydrocarbon group (a) derived from the dimer acid in the formula (1) refers to two amino acids from the organic diamine (B). This refers to a divalent residue excluding a group. However, in the same compound, the divalent hydrocarbon group (a) derived from the dimer acid and the divalent organic group (b) are not the same. Furthermore, the tetravalent organic group in the formula (1) refers to a tetravalent residue obtained by removing two groups represented by -CO-O-CO- from the tetracarboxylic dianhydride.

前記式(1)において、mは、前記ダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)を含む繰り返し単位(以下、場合によりダイマー酸由来構造という)の数であり、1〜30の整数を示す。mの値が前記上限を超える場合には溶媒への溶解性が低下し、特に後述する現像時の現像液への溶解性が低下する。また、mの値としては、現像時の現像液への溶解性が好適になるという観点から、3〜10であることが特に好ましい。   In the formula (1), m is the number of repeating units containing the divalent hydrocarbon group (a) derived from the dimer acid (hereinafter sometimes referred to as dimer acid-derived structure), and an integer of 1 to 30 Indicates. When the value of m exceeds the above upper limit, the solubility in a solvent is lowered, and in particular, the solubility in a developer during development described later is lowered. Further, the value of m is particularly preferably 3 to 10 from the viewpoint that the solubility in a developer during development is suitable.

前記式(1)において、nは、前記2価の有機基(b)を含む繰り返し単位(以下、場合により有機ジアミン由来構造という)の数であり、0〜30の整数を示す。nの値が前記上限を超える場合には得られる硬化物の柔軟性が悪化し、硬くもろい樹脂となる。また、nの値としては、低弾性率の硬化物を得ることができる傾向にあるという観点から、0〜10であることが特に好ましい。   In said Formula (1), n is the number of the repeating units (henceforth organic diamine origin structure depending on the case) containing the said bivalent organic group (b), and shows the integer of 0-30. When the value of n exceeds the above upper limit, the flexibility of the resulting cured product is deteriorated, resulting in a hard and brittle resin. Further, the value of n is particularly preferably 0 to 10 from the viewpoint that a cured product having a low elastic modulus tends to be obtained.

さらに、前記式(1)中のmが2以上の場合にはR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、前記式(1)中のnが2以上の場合にはR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。さらに、前記式(1)で表わされるビスマレイミド化合物としては、前記ダイマー酸由来構造及び前記有機ジアミン由来構造がランダムであってもブロックであってもよい。 Further, when m in the formula (1) is 2 or more, R 1 and R 4 may be the same or different, respectively, and when n in the formula (1) is 2 or more, R 2 and R 5 may be the same or different. Furthermore, as the bismaleimide compound represented by the formula (1), the dimer acid-derived structure and the organic diamine-derived structure may be random or block.

また、前記ダイマー酸由来ジアミン(A)、前記マレイン酸無水物、前記テトラカルボン酸二無水物及び必要に応じて前記有機ジアミン(B)から本発明に係るビスマレイミド化合物を得る場合において、反応率が100%であるときには、前記n及びmは、前記ダイマー酸由来ジアミン(A)に含まれる全ジアミン、前記有機ジアミン(B)、前記マレイン酸無水物及び前記テトラカルボン酸二無水物の混合モル比により表すことができる。すなわち、(m+n):(m+n+2)は(ダイマー酸由来ジアミン(A)に含まれる全ジアミン及び有機ジアミン(B)の合計モル数):(マレイン酸無水物及びテトラカルボン酸二無水物の合計モル数)で表わされ、m:nは(ダイマー酸由来ジアミン(A)に含まれる全ジアミンのモル数):(有機ジアミン(B)のモル数)で表わされ、2:(m+n)は(マレイン酸無水物のモル数):(テトラカルボン酸二無水物のモル数)で表わされる。   In the case of obtaining the bismaleimide compound according to the present invention from the dimer acid-derived diamine (A), the maleic anhydride, the tetracarboxylic dianhydride and, if necessary, the organic diamine (B), the reaction rate Is 100%, n and m are mixed moles of all diamines, organic diamine (B), maleic anhydride and tetracarboxylic dianhydride contained in the dimer acid-derived diamine (A). It can be expressed by a ratio. That is, (m + n): (m + n + 2) is (total number of moles of all diamines and organic diamine (B) contained in dimer acid-derived diamine (A)): (total moles of maleic anhydride and tetracarboxylic dianhydride) M: n is represented by (number of moles of all diamines contained in dimer acid-derived diamine (A)): (number of moles of organic diamine (B)), and 2: (m + n) is (Mole number of maleic anhydride): (Mole number of tetracarboxylic dianhydride).

さらに、本発明に係る(I)ビスマレイミド化合物において、前記mとnとの和(m+n)としては、より低弾性率の硬化物が得られる傾向にあるという観点から、2〜30であることが好ましい。また、前記mとnとの比率(n/m)としては、ダイマー酸に由来する柔軟性が発現し、より低弾性率の硬化物が得られる傾向にあるという観点から、1以下であることが好ましく、0.4以下であることがより好ましい。   Furthermore, in the (I) bismaleimide compound according to the present invention, the sum (m + n) of m and n is 2 to 30 from the viewpoint that a cured product having a lower elastic modulus tends to be obtained. Is preferred. Further, the ratio of m to n (n / m) is 1 or less from the viewpoint that flexibility derived from dimer acid is expressed and a cured product having a lower elastic modulus tends to be obtained. Is preferable, and it is more preferable that it is 0.4 or less.

本発明に係る(I)ビスマレイミド化合物としては、市販の化合物を適宜用いてもよく、例えば、「BMI−3000」(DESIGNER MOLECURES Inc.製);ダイマージアミン、ピロメリット酸二無水物及びマレイン酸無水物より合成されたもの;m+nは4〜7)を好適に用いることができる。また、本発明に係る(I)ビスマレイミド化合物としては、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As the (I) bismaleimide compound according to the present invention, a commercially available compound may be used as appropriate, for example, “BMI-3000” (manufactured by DESIGNER MOLECURES Inc.); dimer diamine, pyromellitic dianhydride and maleic acid. What was synthesize | combined from the anhydride; m + n can use 4-7) suitably. In addition, as the (I) bismaleimide compound according to the present invention, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.

<(II)光重合開始剤>
本発明に係る(II)光重合開始剤としては、特に制限されず、従来用いられているものを適宜採用することができ、例えば、アセトフェノン、2,2−ジメトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインn−プロピルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインn−ブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、チオキサトン、2−クロロチオキサソン、2−メチルチオキサトン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−1−ブタノン、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)]、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)、2,4−ジメチルチオキサントン等の光重合開始剤が挙げられる。このような(II)光重合開始剤としては、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<(II) Photopolymerization initiator>
The (II) photopolymerization initiator according to the present invention is not particularly limited, and those conventionally used can be appropriately employed. For example, acetophenone, 2,2-dimethoxyacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, Michler's ketone, benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin n-propyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin n-butyl ether, benzyl dimethyl ketal, thioxatone, 2-chlorothioxazone, 2-methylthioxa 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, 2-hydroxy-1- {4- [4- (2-hydroxy-2) -Methyl-propionyl) -benzyl] phenyl} -2-methyl-propan-1-one, 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2- Dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -1-butanone, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, 1 , 2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime)], ethanone, 1- [9-ethyl-6- ( - methylbenzoyl) -9H- carbazol-3-yl] -, 1-(O-acetyl oxime), photopolymerization initiators such as 2,4-dimethyl thioxanthone, and the like. As such (II) photopolymerization initiator, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.

これらの中でも、本発明に係る(II)光重合開始剤としては、半導体の保護膜等の製造工程に標準的に用いられている縮小投影露光機(ステッパー;光源波長:365nm、436nm)を用いて微細なパターン形成ができるという観点から、露光波長310〜436nm(より好ましくは365nm)において効率よくラジカルを発生するものを用いることが好ましい。また、マレイミド基は一般にラジカルによる単独重合を行わず、主に光重合開始剤から発生したラジカルとの反応によりビスマレイミド化合物の2量化反応が進行して架橋構造が形成される。このため、ビスマレイミド化合物は一般に光重合性化合物として用いられるアクリル化合物等と比較して見かけ上反応性が乏しいと本発明者らは推察する。従って、より効率的にラジカルを発生させることができ、露光波長310〜436nm(より好ましくは365nm)における反応性が高くなるという観点から、本発明に係る(II)光重合開始剤としては、オキシム構造及びチオキサントン構造からなる群から選択される少なくともいずれか1種の構造を有する化合物であることがさらに好ましい。   Among these, as the (II) photopolymerization initiator according to the present invention, a reduction projection exposure machine (stepper; light source wavelength: 365 nm, 436 nm) that is standardly used in the manufacturing process of a semiconductor protective film or the like is used. From the viewpoint that a fine pattern can be formed, it is preferable to use one that efficiently generates radicals at an exposure wavelength of 310 to 436 nm (more preferably 365 nm). Further, the maleimide group generally does not undergo homopolymerization with radicals, and a dimerization reaction of the bismaleimide compound proceeds mainly by reaction with radicals generated from the photopolymerization initiator to form a crosslinked structure. For this reason, the present inventors speculate that bismaleimide compounds are apparently less reactive than acrylic compounds generally used as photopolymerizable compounds. Therefore, from the viewpoint that radicals can be generated more efficiently and the reactivity at an exposure wavelength of 310 to 436 nm (more preferably 365 nm) is increased, the (II) photopolymerization initiator according to the present invention includes an oxime. More preferably, it is a compound having at least one structure selected from the group consisting of a structure and a thioxanthone structure.

このような(II)光重合開始剤としては、例えば、オキシム構造を有する1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)](BASFジャパン製、「IRGACURE OXE−01」)、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)(BASFジャパン製、「IRGACURE OXE−02」)、チオキサントン構造を有する2,4−ジメチルチオキサントン(日本化薬株式会社製、「DETX−S」)が挙げられる。このような光によるラジカル生成能力が高い光重合開始剤は、通常のアクリル化合物等の光重合に用いる場合には反応性が高すぎて反応の制御が難しくなる傾向にあるが、本発明においては好適に用いることができる。   As such (II) photopolymerization initiator, for example, 1,2-octanedione having an oxime structure, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime)] (manufactured by BASF Japan, “IRGACURE OXE-01”), ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl]-, 1- (O-acetyloxime) (manufactured by BASF Japan, IRGACURE OXE-02 ") and 2,4-dimethylthioxanthone having a thioxanthone structure (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.," DETX-S "). Such a photopolymerization initiator having a high radical generating ability due to light tends to be too reactive to control the reaction when used for photopolymerization of ordinary acrylic compounds, etc. It can be used suitably.

<(III)ケイ素化合物>
本発明に係る(III)ケイ素化合物は、ケイ素原子に結合したアルコキシ基を4個以上有する。本発明においては、このような(III)ケイ素化合物を前記(I)ビスマレイミド化合物及び(II)光重合開始剤と組み合わせて用いることにより、窒化ケイ素膜、酸化ケイ素膜といった無機表面保護膜や銅等の金属製配線材料との密着性(接着性)に優れた硬化物を得ることができ、さらに、比較的低露光量においても微細なパターン形成が可能となる。
<(III) silicon compound>
The (III) silicon compound according to the present invention has four or more alkoxy groups bonded to silicon atoms. In the present invention, by using such a (III) silicon compound in combination with the (I) bismaleimide compound and (II) photopolymerization initiator, an inorganic surface protective film such as a silicon nitride film or a silicon oxide film, or copper A cured product having excellent adhesion (adhesiveness) to a metal wiring material such as the above can be obtained, and a fine pattern can be formed even at a relatively low exposure amount.

本発明に係る(III)ケイ素化合物において、前記ケイ素原子に結合したアルコキシ基が4未満である場合には、低露光量での微細なパターン形成が困難となり、得られる硬化物における無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性が低下する。また、本発明に係る(III)ケイ素化合物としては、前記ケイ素原子に結合したアルコキシ基が4〜40個であることが好ましく、6〜30個であることがより好ましい。前記ケイ素原子に結合したアルコキシ基の数が前記下限未満の場合には、得られる硬化物における無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性が低下する傾向にある。他方、前記上限を超える場合には、溶媒への溶解性が低下する傾向にあり、現像時に開口箇所において残渣が残存するという問題が発生するおそれがある。   In the (III) silicon compound according to the present invention, when the alkoxy group bonded to the silicon atom is less than 4, it is difficult to form a fine pattern at a low exposure amount, and the inorganic surface protective film in the resulting cured product In addition, the adhesion to metal wiring materials is reduced. Moreover, as (III) silicon compound which concerns on this invention, it is preferable that the alkoxy group couple | bonded with the said silicon atom is 4-40 pieces, and it is more preferable that it is 6-30 pieces. When the number of alkoxy groups bonded to the silicon atom is less than the lower limit, the adhesiveness of the obtained cured product to the inorganic surface protective film or the metal wiring material tends to be lowered. On the other hand, when it exceeds the upper limit, the solubility in a solvent tends to be lowered, and there may be a problem that a residue remains at an opening at the time of development.

また、本発明に係る(III)ケイ素化合物としては、得られる硬化物における無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性がさらに向上するという観点から、メチル基、エチル基、アクリル基、メタクリル基、アミノ基、メルカプト基、エポキシ基、3,4−エポキシシクロヘキシル基等の有機基をさらに有することが好ましい。また、このような有機基を有する場合、その1分子あたりの平均含有量は2〜30個であることが好ましい。前記含有量が前記下限未満である場合にはさらなる密着性の向上が期待できない傾向にあり、他方、前記上限を超えるものは合成が困難となる傾向にある。   In addition, as the (III) silicon compound according to the present invention, a methyl group, an ethyl group, an acryl group, a methacryl group, a methacryl group, a methacryl group, a methacryl group, a methacryl group, a methacryl group, a methacryl group, and a methacryl group can be used. It is preferable to further have an organic group such as a group, an amino group, a mercapto group, an epoxy group, or a 3,4-epoxycyclohexyl group. Moreover, when it has such an organic group, it is preferable that the average content per molecule is 2-30. When the content is less than the lower limit, further improvement in adhesion tends not to be expected. On the other hand, when the content exceeds the upper limit, synthesis tends to be difficult.

このような(III)ケイ素化合物としては、例えば、下記一般式(2)で表わされる、ケイ素原子にアルコキシ基及び有機基が結合した1価のシリル基、   As such (III) silicon compound, for example, a monovalent silyl group represented by the following general formula (2), in which an alkoxy group and an organic group are bonded to a silicon atom,

Figure 2013083958
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下記一般式(3)で表わされる、ケイ素原子にアルコキシ基及び有機基が結合した2価のシリル基からなる群から選択される少なくとも1種のシリル基を、ケイ素原子に結合したアルコキシ基が4個以上となるように有するケイ素化合物が挙げられる。 An alkoxy group having at least one silyl group selected from the group consisting of a divalent silyl group having an alkoxy group and an organic group bonded to a silicon atom, represented by the following general formula (3), bonded to the silicon atom is 4 Examples thereof include silicon compounds having more than one.

Figure 2013083958
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また、このようなケイ素化合物としては、さらに、下記一般式(4)で表わされる、ケイ素原子に有機基が結合した2価のシリル基を有していてもよい。 Moreover, as such a silicon compound, you may have further the bivalent silyl group which the organic group couple | bonded with the silicon atom represented by following General formula (4).

Figure 2013083958
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前記式(2)〜(4)中、Rは、同一でも異なっていてもよく、それぞれ1価の有機基を示す。前記1価の有機基としては、メチル基、エチル基、アクリル基、メタクリル基、アミノ基、メルカプト基、エポキシ基、3,4−エポキシシクロヘキシル基が挙げられ、これらの中でも、ビスマレイミド化合物との反応又は相互作用により、得られる硬化物において無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性がさらに向上する傾向にあるという観点から、エポキシ基、アクリル基、メタクリル基、3,4−エポキシシクロヘキシル基がより好ましく、エポキシ基、3,4−エポキシシクロヘキシル基がさらに好ましい。また、前記式(2)〜(4)中、Rは、同一でも異なっていてもよく、それぞれメチル基又はエチル基を示す。さらに、前記式(2)中、pは0〜2の整数を示す。本発明において、ケイ素原子に結合したアルコキシ基が加水分解されて生じるシラノール基及び前記1価の有機基がビスマレイミド化合物と反応又は相互作用することにより、得られる硬化物において無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性がさらに向上するという観点から、前記pとしては1〜2の整数であることが好ましい。 In the formulas (2) to (4), R 6 may be the same or different and each represents a monovalent organic group. Examples of the monovalent organic group include a methyl group, an ethyl group, an acrylic group, a methacryl group, an amino group, a mercapto group, an epoxy group, and a 3,4-epoxycyclohexyl group. Among these, a bismaleimide compound and From the viewpoint that the adhesiveness with the inorganic surface protective film or the metal wiring material tends to further improve in the cured product obtained by reaction or interaction, epoxy group, acrylic group, methacryl group, 3,4-epoxycyclohexyl. Group is more preferable, and an epoxy group and a 3,4-epoxycyclohexyl group are more preferable. In the formulas (2) to (4), R 7 may be the same or different and each represents a methyl group or an ethyl group. Furthermore, in said formula (2), p shows the integer of 0-2. In the present invention, an inorganic surface protective film or a metal in a cured product obtained by reacting or interacting with a silanol group generated by hydrolysis of an alkoxy group bonded to a silicon atom and the monovalent organic group with a bismaleimide compound. From the viewpoint of further improving the adhesiveness with the wiring material, the p is preferably an integer of 1 to 2.

このようなケイ素化合物は、例えば、前記Rとして挙げた1価の有機基を有するトリアルコキシシラン化合物(SiR(OR)又はジアルコキシシラン化合物(Si(R(OR)のアルコキシ基の一部又は全部を加水分解した化合物を縮合させることにより得ることができる。また、本発明に係る(III)ケイ素化合物は、前記Rとして挙げた1価の有機基のうち、ビニル基、(メタ)アクリル基等の不飽和結合を有する有機基を有するトリアルコキシシラン化合物(SiR(OR)、ジアルコキシシラン化合物(Si(R(OR)、モノアルコキシシラン化合物(Si(R(OR))の不飽和結合をラジカル重合させることによっても得ることができる。 Such silicon compounds are, for example, the trialkoxysilane compound having a monovalent organic group described as R 6 (SiR 6 (OR 7 ) 3) , or dialkoxy silane compound (Si (R 6) 2 ( OR 7 2 ) It can be obtained by condensing a compound obtained by hydrolyzing part or all of the alkoxy group of 2 ). Moreover, the (III) silicon compound which concerns on this invention is a trialkoxysilane compound which has organic groups which have unsaturated bonds, such as a vinyl group and a (meth) acryl group, among the monovalent organic groups mentioned as said R < 6 >. The unsaturated bond of (SiR 6 (OR 7 ) 3 ), dialkoxysilane compound (Si (R 6 ) 2 (OR 7 ) 2 ), monoalkoxysilane compound (Si (R 6 ) 3 (OR 7 )) is a radical. It can also be obtained by polymerization.

このような(III)ケイ素化合物としては、より具体的には、例えば、下記一般式(5)で表わされるアルコキシシランオリゴマーが挙げられる。本発明において、得られる硬化物において無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性がより向上する傾向にあるという観点からは、前記(III)ケイ素化合物として、このようなアルコキシシランオリゴマーのようにシロキサン骨格に4個以上のアルコキシ基及びエポキシ基や(メタ)アクリル基といった有機基を有するケイ素化合物や、主鎖にアルキレン骨格を含み置換基として4個以上のアルコキシ基及びエポキシ基や(メタ)アクリル基といった有機基を有するケイ素化合物を用いることが好ましい。   More specific examples of such (III) silicon compound include an alkoxysilane oligomer represented by the following general formula (5). In the present invention, from the viewpoint that the obtained cured product tends to improve the adhesion to the inorganic surface protective film and the metal wiring material, the (III) silicon compound is as such an alkoxysilane oligomer. In addition, a silicon compound having an organic group such as 4 or more alkoxy groups and an epoxy group or a (meth) acryl group in the siloxane skeleton, an alkylene skeleton in the main chain and 4 or more alkoxy groups and epoxy groups (meta) as substituents. It is preferable to use a silicon compound having an organic group such as an acrylic group.

Figure 2013083958
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前記式(5)中、R及びRは、前記式(2)〜(4)中のR及びRとそれぞれ同義であり、jはアルコキシシランモノマーの平均重合度であり、2以上の整数を示す。本発明において、前記アルコキシシランオリゴマーは、アルコキシシラン化合物の−Si−O−で表わされるシロキサン結合による低次重合体であり、ケイ素原子に結合したアルコキシ基を少なくとも4個以上有する。このようなアルコキシシランオリゴマーは、例えば、前述のアルコキシシラン化合物の加水分解において、酸触媒の使用の有無や使用する場合の使用量、反応系に存在させる加水分解用の水の量、反応温度、反応時間といった反応条件を調節することにより重合度を制御して得ることができる。 In the formula (5), R 6 and R 7, the formula (2) to (4) and R 6 and R 7 in have the same meanings, j is an average polymerization degree of the alkoxysilane monomers, two or more Indicates an integer. In the present invention, the alkoxysilane oligomer is a low-order polymer having a siloxane bond represented by -Si-O- of the alkoxysilane compound, and has at least 4 or more alkoxy groups bonded to silicon atoms. Such an alkoxysilane oligomer is, for example, the presence or absence of use of an acid catalyst in the hydrolysis of the above alkoxysilane compound, the amount used when used, the amount of hydrolysis water present in the reaction system, the reaction temperature, The degree of polymerization can be controlled by adjusting reaction conditions such as reaction time.

本発明において、本発明に係る(III)ケイ素化合物が前記アルコキシシランオリゴマーである場合には、前記ケイ素原子に結合したアルコキシ基の数が1分子あたりの平均値で4個以上(前記式(5)中、jが2以上)であることが好ましく、4〜32個(前記式(5)中、jが2〜30)であることがより好ましく、6〜22個(前記式(5)中、jが4〜20)であることがさらに好ましい。前記ケイ素原子に結合したアルコキシ基の数の平均値が前記下限未満である場合には、得られる硬化物において無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超える場合には、溶媒に不溶化したりビスマレイミド化合物との相溶性が悪くなって均質な硬化物を得ることが困難となる傾向にある。   In the present invention, when the (III) silicon compound according to the present invention is the alkoxysilane oligomer, the average number of alkoxy groups bonded to the silicon atom is 4 or more per molecule (the above formula (5 ), J is preferably 2 or more, more preferably 4 to 32 (in the formula (5), j is 2 to 30), and more preferably 6 to 22 (in the formula (5)). , J is more preferably 4 to 20). If the average value of the number of alkoxy groups bonded to the silicon atom is less than the lower limit, the resulting cured product tends to have poor adhesion with an inorganic surface protective film or a metal wiring material, When it exceeds the upper limit, it tends to be difficult to obtain a homogeneous cured product due to insolubilization in a solvent or poor compatibility with a bismaleimide compound.

なお、本発明において、前記(III)ケイ素化合物の分子量はゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により求めることができ、前記(III)ケイ素化合物におけるケイ素原子に結合したアルコキシ基の数は、ケイ素化合物の核磁気共鳴(NMR)法等を用いた構造解析により求めることができる。   In the present invention, the molecular weight of the (III) silicon compound can be determined by gel permeation chromatography (GPC), and the number of alkoxy groups bonded to the silicon atom in the (III) silicon compound is the nucleus of the silicon compound. It can be determined by structural analysis using a magnetic resonance (NMR) method or the like.

このような本発明に係る(III)ケイ素原子に結合したアルコキシ基が4個以上のケイ素化合物を従来のポリイミド前駆体やポリベンゾオキサゾール前駆体を含有する感光性樹脂組成物に用いると、ポリイミド前駆体やポリベンゾオキサゾール前駆体における酸性基の影響によってケイ素化合物に由来する不溶物が生成しやすくなる傾向にあるが、本発明においては不溶物が生成しにくく、好適に用いることができる。   When such a (III) silicon compound having 4 or more alkoxy groups bonded to silicon atoms is used in a photosensitive resin composition containing a conventional polyimide precursor or polybenzoxazole precursor, a polyimide precursor The insoluble matter derived from the silicon compound tends to be easily generated due to the influence of the acidic group in the body and the polybenzoxazole precursor, but in the present invention, the insoluble matter is hardly generated and can be suitably used.

本発明に係る(III)ケイ素化合物としては、市販のものを適宜用いてもよく、例えば、信越化学化学工業株式会社製の「KR−513」(ケイ素原子に結合したアルコキシ基の数の平均値:1分子あたり4個以上、有機基:アクリル基)、「X−40−2655A」(ケイ素原子に結合したアルコキシ基の数の平均値:1分子あたり4個以上、有機基:メタクリル基)、「X−40−1059A」(ケイ素原子に結合したアルコキシ基の数の平均値:1分子あたり4個以上、有機基:エポキシ基)、「X−12−984S」(ケイ素原子に結合したアルコキシ基の数:1分子あたり4個以上、有機基:エポキシ基)を用いてもよい。また、本発明に係る(III)ケイ素化合物としては、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As the (III) silicon compound according to the present invention, commercially available compounds may be used as appropriate. For example, “KR-513” (average number of alkoxy groups bonded to silicon atoms) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. : 4 or more per molecule, organic group: acrylic group), "X-40-2655A" (average value of the number of alkoxy groups bonded to silicon atoms: 4 or more per molecule, organic group: methacryl group), "X-40-1059A" (average number of alkoxy groups bonded to silicon atoms: 4 or more per molecule, organic group: epoxy group), "X-12-984S" (alkoxy groups bonded to silicon atoms) The number of: 1 or more per molecule, organic group: epoxy group) may be used. In addition, as the (III) silicon compound according to the present invention, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.

<感光性樹脂組成物>
本発明の感光性樹脂組成物は前記(I)ビスマレイミド化合物、前記(II)光重合開始剤、及び前記(III)ケイ素化合物を含有する。本発明の感光性樹脂組成物においては、前記(II)光重合開始剤の含有量が、前記(I)ビスマレイミド化合物100質量部に対して0.1〜15質量部であることが好ましく、0.5〜5質量部であることがより好ましい。前記含有量が前記下限未満である場合には、露光時において、光照射による2量化反応が十分に進行せず、現像時に重合膜が無機表面保護膜から剥離する傾向にある。他方、前記上限を超える場合には、反応が進行しすぎて未露光部の重合反応が進行してしまうため、微細なパターンを形成することが困難となる傾向にある。
<Photosensitive resin composition>
The photosensitive resin composition of the present invention contains the (I) bismaleimide compound, the (II) photopolymerization initiator, and the (III) silicon compound. In the photosensitive resin composition of the present invention, the content of the (II) photopolymerization initiator is preferably 0.1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (I) bismaleimide compound, More preferably, it is 0.5-5 mass parts. When the content is less than the lower limit, the dimerization reaction by light irradiation does not proceed sufficiently during exposure, and the polymerized film tends to peel from the inorganic surface protective film during development. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, the reaction proceeds excessively and the polymerization reaction of the unexposed portion proceeds, so that it tends to be difficult to form a fine pattern.

また、本発明の感光性樹脂組成物においては、前記(III)ケイ素化合物の含有量が、前記(I)ビスマレイミド化合物100質量部に対して0.1〜3質量部であることが好ましく、0.1〜1質量部であることがより好ましい。前記含有量が前記下限未満である場合には、無機表面保護膜や金属製配線材料との密着力(接着力)が低下する傾向にある。他方、前記上限を超える場合には、硬化物内にケイ素化合物の凝集により異物が生じる傾向にある。   Moreover, in the photosensitive resin composition of this invention, it is preferable that content of the said (III) silicon compound is 0.1-3 mass parts with respect to 100 mass parts of said (I) bismaleimide compounds, More preferably, it is 0.1-1 mass part. When the content is less than the lower limit, the adhesive force (adhesive force) with the inorganic surface protective film or the metal wiring material tends to decrease. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, there is a tendency that foreign matters are generated due to aggregation of the silicon compound in the cured product.

本発明の感光性樹脂組成物としては、前記(I)ビスマレイミド化合物、前記(II)光重合開始剤、及び前記(III)ケイ素化合物を含有していればよく、特に制限されないが、前記組成物が有機溶剤により溶解されているものであることが好ましい。前記有機溶剤としては、トルエン、キシレン、テトラリン等の芳香族溶媒;メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類溶媒;テトラヒドロキシフラン等の環状エーテル類溶媒;安息香酸メチル等の有機溶媒が挙げられ、これらの有機溶剤としては1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。さらに、これらの有機溶剤としては、ビスマレイミド化合物が析出しない範囲内で、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のビスマレイミド化合物が溶解しにくい溶媒を含有していてもよい。前記有機溶剤に前記(I)ビスマレイミド化合物、前記(II)光重合開始剤、及び前記(III)ケイ素化合物を溶解させる際の濃度としては、好適な粘度になるという観点から、感光性樹脂組成物の固形分濃度として20〜70質量%であることが好ましい。   The photosensitive resin composition of the present invention is not particularly limited as long as it contains the (I) bismaleimide compound, the (II) photopolymerization initiator, and the (III) silicon compound. It is preferable that the product is dissolved in an organic solvent. Examples of the organic solvent include aromatic solvents such as toluene, xylene and tetralin; ketone solvents such as methyl isobutyl ketone, cyclopentanone and cyclohexanone; cyclic ether solvents such as tetrahydroxyfuran; and organic solvents such as methyl benzoate. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, these organic solvents may contain a solvent in which bismaleimide compounds such as ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and γ-butyrolactone are difficult to dissolve, as long as the bismaleimide compound does not precipitate. The concentration when dissolving the (I) bismaleimide compound, the (II) photopolymerization initiator, and the (III) silicon compound in the organic solvent is a photosensitive resin composition from the viewpoint of achieving a suitable viscosity. It is preferable that it is 20-70 mass% as solid content concentration of a thing.

また、本発明の感光性樹脂組成物としては、さらに、増感剤を含有していてもよい。前記増感剤としては、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等が挙げられる。本発明において前記増感剤を含有せしめる場合、その含有量としては、前記(I)ビスマレイミド化合物100質量部に対して、0.01〜2質量部であることが好ましく、0.05〜0.5質量部であることがより好ましい。このような増感剤を含有せしめることにより、感光性樹脂組成物の光に対する感度をより高めることができる。   Further, the photosensitive resin composition of the present invention may further contain a sensitizer. Examples of the sensitizer include 4,4'-bis (diethylamino) benzophenone. In the present invention, when the sensitizer is contained, the content thereof is preferably 0.01 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (I) bismaleimide compound, and 0.05 to 0 More preferably, it is 5 parts by mass. By including such a sensitizer, the sensitivity of the photosensitive resin composition to light can be further increased.

さらに、本発明の感光性樹脂組成物としては、さらに、多官能重合性化合物を含有していてもよい。前記多官能重合性化合物とは、アクリル基、メタクリル基、アリル基、スチリル基等の重合性官能基を複数有する化合物を指す。前記多官能重合性化合物を含有せしめることにより、感光性樹脂組成物の光に対する感度をより高めることができる。前記多官能重合性化合物としては、光重合による架橋反応をより起こしやすいという観点から、多官能アクリレートが好ましい。前記多官能アクリレートとしては、水添ジシクロペンタジエニルジアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ブタンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール200ジアクリレート、ポリエチレングリコール400ジアクリレート、ポリエチレングリコール600ジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ビス(アクリロキシエトキシ)ビスフェノールA、ビス(アクリロキシエトキシ)テトラブロモビスフェノールA、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアネート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、イソフタル酸ジアリル、フタル酸ジアリル等が挙げられる。   Furthermore, the photosensitive resin composition of the present invention may further contain a polyfunctional polymerizable compound. The polyfunctional polymerizable compound refers to a compound having a plurality of polymerizable functional groups such as an acryl group, a methacryl group, an allyl group, and a styryl group. By including the polyfunctional polymerizable compound, the sensitivity of the photosensitive resin composition to light can be further increased. As the polyfunctional polymerizable compound, a polyfunctional acrylate is preferable from the viewpoint of easily causing a crosslinking reaction by photopolymerization. Examples of the polyfunctional acrylate include hydrogenated dicyclopentadienyl diacrylate, dicyclopentenyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl acrylate, 1,3-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6 -Butanediol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, polyethylene glycol 200 diacrylate, polyethylene glycol 400 diacrylate, polyethylene glycol 600 diacrylate, diethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, hydroxypivalate ester neopentyl Glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, bis (acryloxy Toxi) bisphenol A, bis (acryloxyethoxy) tetrabromobisphenol A, tripropylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol Examples include hexaacrylate, dipentaerythritol monohydroxypentaacrylate, styrene, divinylbenzene, diallyl isophthalate, and diallyl phthalate.

また、前記多官能重合性化合物を含有せしめる場合、その含有量としては、前記(I)ビスマレイミド化合物100質量部に対して、30質量部以下であることが好ましい。前記多官能重合性化合物の含有量が前記上限を超える場合には、多官能重合性化合物単独での光重合による架橋反応が進行し、得られる硬化物の引張弾性率が高くなる傾向にある。また、多官能重合性化合物はラジカルに対して反応性が高いため、本発明において好適に用いられるオキシム構造及びチオキサントン構造からなる群から選択される少なくともいずれか1種の構造を有する光重合開始剤のように反応性の高い光重合開始剤を用いた場合には、反応の制御をすることが困難になる傾向にある。なお、一般に、多官能重合性化合物を加えると得られる硬化物の引張弾性率が高くなり、柔軟性が損なわれる傾向にあるが、本発明に係る(I)ビスマレイミド化合物は多官能重合性化合物を加えても得られる硬化物において引張弾性率が高くなりにくく、柔軟性が損なわれにくい。これは、本発明に係る(I)ビスマレイミド化合物が両末端にのみ反応性のマレイミド基を有しており、分子鎖中に架橋性の反応基を持たないためと本発明者らは推察する。また、本発明の感光性樹脂組成物としては、本発明の効果を阻害しない範囲内において、さらにレベリング剤、消泡剤等を含有していてもよい。   In addition, when the polyfunctional polymerizable compound is contained, the content thereof is preferably 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the (I) bismaleimide compound. When the content of the polyfunctional polymerizable compound exceeds the upper limit, a crosslinking reaction by photopolymerization with the polyfunctional polymerizable compound alone proceeds, and the tensile modulus of the resulting cured product tends to increase. In addition, since the polyfunctional polymerizable compound has high reactivity with respect to radicals, the photopolymerization initiator having at least one structure selected from the group consisting of an oxime structure and a thioxanthone structure suitably used in the present invention. When a highly reactive photopolymerization initiator is used as described above, it tends to be difficult to control the reaction. In general, the addition of a polyfunctional polymerizable compound tends to increase the tensile modulus of the cured product and impair flexibility, but the (I) bismaleimide compound according to the present invention is a polyfunctional polymerizable compound. In the cured product obtained even if it is added, the tensile elastic modulus is hardly increased and the flexibility is not easily impaired. The present inventors infer that this is because the (I) bismaleimide compound according to the present invention has a reactive maleimide group only at both ends and has no crosslinkable reactive group in the molecular chain. . In addition, the photosensitive resin composition of the present invention may further contain a leveling agent, an antifoaming agent and the like within a range that does not impair the effects of the present invention.

本発明の感光性樹脂組成物は、通常知られている使用方法で使用することができる。例えば、先ず、前記有機溶媒によって粘度を調整した本発明の感光性樹脂組成物を支持体に塗布した後、50〜180℃、好ましくは80〜140℃において5〜30分間乾燥せしめることにより、フィルム状感光性樹脂組成物とすることができる。前記支持体としては、例えば、シリコンウェハー、セラミック基板、リジット基板、フレキシブル基板、及びシリコンウェハー上にSiN膜やSiO膜等の無機表面保護膜が形成されたものが挙げられる。本発明によれば、支持体として前記無機表面保護膜が形成されたシリコンウェハーを用いても、前記無機表面保護膜との密着性(接着性)に優れた硬化物を得ることができる。 The photosensitive resin composition of this invention can be used by the usage method generally known. For example, first, the photosensitive resin composition of the present invention, the viscosity of which is adjusted with the organic solvent, is applied to a support and then dried at 50 to 180 ° C., preferably 80 to 140 ° C. for 5 to 30 minutes. The photosensitive resin composition can be obtained. Examples of the support include a silicon wafer, a ceramic substrate, a rigid substrate, a flexible substrate, and a silicon wafer on which an inorganic surface protective film such as a SiN film or a SiO 2 film is formed. According to the present invention, even if a silicon wafer on which the inorganic surface protective film is formed is used as a support, a cured product having excellent adhesion (adhesiveness) to the inorganic surface protective film can be obtained.

前記塗布方法としては、特に制限されないが、スピンコーター、スリットコーター、ロールコーター等を用いた塗布や、スクリーン印刷等が挙げられる。これらの中でも、例えば、シリコンウェハーに対する塗布方法としては、スピンコーターを用いた塗布方法を採用することが好ましい。また、前記フィルム状感光性樹脂組成物の膜厚としては、前記感光性樹脂組成物の濃度や、塗布厚みを調整することにより任意に調整することができ、特に制限されないが、例えば、半導体素子用保護膜や層間絶縁膜とする場合には、乾燥後の膜厚が3〜50μmとなることが好ましく、5〜30μmとなることがより好ましく、5〜20μmとなることがさらに好ましい。前記膜厚が前記下限未満である場合には、膜の下にある素子や回路を十分に保護できなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超える場合には、微細なパターン形成が困難になる傾向にある。本発明においては10μm以上(好ましくは10〜20μm)の膜厚であっても、微細なパターン形成が可能となり、後述の露光及び現像により形成される貫通孔の開口径(Via径)のアスペクト比が0.3以上(より好ましくは0.5以上)となるようなパターンを形成することが可能となる。   Although it does not restrict | limit especially as said application | coating method, Application | coating using a spin coater, a slit coater, a roll coater, screen printing, etc. are mentioned. Among these, for example, as a coating method for a silicon wafer, it is preferable to employ a coating method using a spin coater. Further, the film thickness of the film-like photosensitive resin composition can be arbitrarily adjusted by adjusting the concentration of the photosensitive resin composition or the coating thickness, and is not particularly limited. When the protective film or interlayer insulating film is used, the film thickness after drying is preferably 3 to 50 μm, more preferably 5 to 30 μm, and further preferably 5 to 20 μm. When the film thickness is less than the lower limit, the elements and circuits under the film tend not to be sufficiently protected. On the other hand, when the film thickness exceeds the upper limit, it is difficult to form a fine pattern. It is in. In the present invention, even if the film thickness is 10 μm or more (preferably 10 to 20 μm), a fine pattern can be formed, and the aspect ratio of the opening diameter (Via diameter) of a through hole formed by exposure and development described later. It is possible to form a pattern such that is 0.3 or more (more preferably 0.5 or more).

次いで、このようにして得られたフィルム状感光性樹脂組成物に、所定のパターン形状を有するマスクを適用して露光を行い、本発明の感光性樹脂組成物を光重合せしめる。前記露光方法としては、コンタクト露光又は縮小投影露光が挙げられる。露光波長としては200〜500nmの紫外線〜可視光であることが好ましく、標準的に用いられている縮小投影露光機(ステッパー)を用いることができ、且つ、微細なパターン形成ができるという観点から、310〜436nmであることがより好ましく、365nmであることがさらに好ましい。露光量としては、特に制限されないが、本発明においては、比較的低露光量であっても微細なパターン形成が可能であり、多くの露光量を必要としないため、2000mJ/cm以下であることが好ましく、300〜2000mJ/cmであることがより好ましい。 Next, the film-like photosensitive resin composition thus obtained is exposed by applying a mask having a predetermined pattern shape to photopolymerize the photosensitive resin composition of the present invention. Examples of the exposure method include contact exposure and reduced projection exposure. The exposure wavelength is preferably from 200 to 500 nm of ultraviolet light to visible light, from the viewpoint that a standard reduction projection exposure machine (stepper) can be used, and a fine pattern can be formed. More preferably, it is 310-436 nm, and it is further more preferable that it is 365 nm. The amount of exposure is not particularly limited, but in the present invention, a fine pattern can be formed even with a relatively low amount of exposure, and a large amount of exposure is not required, so it is 2000 mJ / cm 2 or less. It is preferably 300 to 2000 mJ / cm 2 .

次いで、前記露光後のフィルム状感光性樹脂組成物の未露光部を現像液で溶解除去する現像を行うことにより、所定のパターンを有する重合膜(重合物)を得ることができる。すなわち、露光部においては、光重合開始剤から光照射によって発生したラジカルがマレイミド基と反応し、主に2量化反応によって前記(I)ビスマレイミド化合物間が架橋され、現像液に対して不溶化する。これに対して、未露光部は現像液に溶解するため、露光部と未露光部との現像液に対する溶解度差を利用することにより所定の開口径(Via径)の貫通孔等のパターンを有する重合膜を得ることができる。前記現像液としては、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒;シクロペンタノン、シクロヘキサノン等の環状ケトン系溶媒;テトラヒドロキシフラン等の環状エーテル系溶媒:及びこれらの混合溶媒が挙げられる。また、前記現像液としては、現像時の溶解性を調整するためにメタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール系溶媒をさらに含有していてもよい。前記現像方法としては、スプレー法、パドル法、ディップ法等の方法が挙げられる。   Next, a polymer film (polymer) having a predetermined pattern can be obtained by performing development by dissolving and removing the unexposed portion of the exposed film-like photosensitive resin composition with a developer. That is, in the exposed area, radicals generated by light irradiation from the photopolymerization initiator react with the maleimide group, and the (I) bismaleimide compound is cross-linked mainly by the dimerization reaction and insolubilized in the developer. . On the other hand, since the unexposed portion is dissolved in the developer, a pattern such as a through hole having a predetermined opening diameter (Via diameter) is obtained by utilizing the difference in solubility between the exposed portion and the unexposed portion in the developer. A polymerized film can be obtained. Examples of the developer include aromatic solvents such as toluene and xylene; cyclic ketone solvents such as cyclopentanone and cyclohexanone; cyclic ether solvents such as tetrahydroxyfuran: and mixed solvents thereof. The developer may further contain an alcohol solvent such as methanol, ethanol, propanol or the like in order to adjust solubility during development. Examples of the developing method include methods such as a spray method, a paddle method, and a dip method.

また、前記現像により得られた所定のパターンを有する重合膜をシクロペンタノン又はシクロペンタノンとエタノールとの混合溶媒等の有機溶剤でさらにリンスすることが好ましい。前記現像後における重合膜としては、表面荒れの発生が抑制され、また、寸法設計が容易になるという観点から、残膜率が90%以上となっていることが好ましい。本発明において、前記残膜率とは、乾燥後(露光前)のフィルム状感光性樹脂組成物の膜厚に対する、現像後の重合膜の膜厚の比のことを指す。   Further, it is preferable that the polymer film having a predetermined pattern obtained by the development is further rinsed with an organic solvent such as cyclopentanone or a mixed solvent of cyclopentanone and ethanol. The polymer film after the development preferably has a remaining film ratio of 90% or more from the viewpoint of suppressing occurrence of surface roughness and facilitating dimensional design. In the present invention, the residual film ratio refers to the ratio of the film thickness of the polymer film after development to the film thickness of the film-like photosensitive resin composition after drying (before exposure).

次いで、前記現像により得られた所定のパターンを有する重合膜を加熱して硬化せしめることにより、所定のパターンを有する硬化膜(硬化物)を得ることができる。前記加熱温度(硬化温度)としては、60〜230℃であることが好ましく、150〜230℃であることがより好ましい。また、前記加熱時間としては、30〜120分間であることが好ましい。なお、前記硬化温度とは、本発明において、前記露光時に未反応で残っているマレイミド基を熱反応によって熱硬化せしめるのに必要な温度のことを指す。このような熱硬化反応により前述の光重合において未反応であったマレイミド基を架橋せしめるが、本発明の感光性樹脂組成物を用いた場合には、従来のポリイミド前駆体やポリベンゾオキサゾール前駆体のように硬化温度を高くする必要がない。これは、本発明に係る(I)ビスマレイミド化合物においては脱水閉環反応が不要である。   Next, a cured film (cured product) having a predetermined pattern can be obtained by heating and curing the polymer film having a predetermined pattern obtained by the development. The heating temperature (curing temperature) is preferably 60 to 230 ° C, and more preferably 150 to 230 ° C. The heating time is preferably 30 to 120 minutes. In the present invention, the curing temperature refers to a temperature necessary for thermally curing the maleimide group remaining unreacted during the exposure by a thermal reaction. Such a thermosetting reaction crosslinks the unreacted maleimide group in the photopolymerization described above, but when the photosensitive resin composition of the present invention is used, a conventional polyimide precursor or polybenzoxazole precursor is used. There is no need to increase the curing temperature. This does not require the dehydration ring closure reaction in the (I) bismaleimide compound according to the present invention.

このように、本発明の感光性樹脂組成物を用いることにより、微細なパターンを有する硬化膜を得ることができる。前記パターンとしては、形成された貫通孔の開口径(Via径)のアスペクト比が0.3以上であることが好ましく、0.5以上であることがより好ましい。なお、本発明において、前記開口径は、光学顕微鏡(ニコン社製、「ECLIPSE ME600L)又は走査型電子顕微鏡(SEM、日立社製、「S−3000N」)を用いて測定することにより求めることができる。   Thus, the cured film which has a fine pattern can be obtained by using the photosensitive resin composition of this invention. As the pattern, the aspect ratio of the opening diameter (Via diameter) of the formed through hole is preferably 0.3 or more, and more preferably 0.5 or more. In the present invention, the opening diameter is determined by measuring using an optical microscope (Nikon Corporation, “ECLIPSE ME600L”) or a scanning electron microscope (SEM, Hitachi, Ltd., “S-3000N”). it can.

また、本発明の感光性樹脂組成物を用いて得られた硬化膜においては、引張弾性率が2GPa以下となり、より好ましくは1GPa以下、さらに好ましくは0.05〜0.8GPaとなる。このように本発明の感光性樹脂組成物を用いて得られた硬化物は前記硬化温度が十分に低く、且つ、引張弾性率が十分に低いため、シリコンウェハー等の基板のそりが発生せず、その後の工程におけるハンドリング性に優れたものとなる。なお、本発明において、前記引張弾性率は、オリエンテック社製「テンシロンRTA−250」を用い、温度23℃、引張速度5mm/minの条件で測定することにより求めることができる。   Moreover, in the cured film obtained using the photosensitive resin composition of this invention, a tensile elasticity modulus will be 2 GPa or less, More preferably, it will be 1 GPa or less, More preferably, it will be 0.05-0.8 GPa. As described above, the cured product obtained by using the photosensitive resin composition of the present invention has a sufficiently low curing temperature and a sufficiently low tensile elastic modulus, so that warpage of a substrate such as a silicon wafer does not occur. And, it becomes excellent in handling property in the subsequent steps. In the present invention, the tensile elastic modulus can be obtained by measuring “Tensilon RTA-250” manufactured by Orientec Co., Ltd. under the conditions of a temperature of 23 ° C. and a tensile speed of 5 mm / min.

さらに、本発明の感光性樹脂組成物を用いて得られた硬化膜においては、割れを抑制することができるという観点から、破断伸度が20〜200%であることが好ましい。なお、本発明において、前記破断伸度は、オリエンテック社製「テンシロンRTA−250」を用い、温度23℃、引張速度5mm/minの条件で測定することにより求めることができる。   Furthermore, in the cured film obtained using the photosensitive resin composition of the present invention, it is preferable that the elongation at break is 20 to 200% from the viewpoint that cracking can be suppressed. In the present invention, the elongation at break can be determined by measuring “Tensilon RTA-250” manufactured by Orientec Co., Ltd. under conditions of a temperature of 23 ° C. and a tensile speed of 5 mm / min.

このように、本発明の感光性樹脂組成物によれば、従来より比較的低温での熱硬化及び低露光量での微細なパターン形成が可能であり、引張弾性率が十分に小さく、無機表面保護膜や金属製配線材料との密着性に優れた硬化物を得ることができる。また、熱硬化せしめる場合であっても従来より比較的低温での熱硬化が可能であり、引張弾性率が十分に小さい硬化膜を得ることができるため、硬化後の膜内に生じる残留応力を十分に小さくすることができ、シリコンウェハー等の基板のそりを十分に抑制することができる。さらに、本発明によれば、310〜436nm(好ましくは365nm)の露光波長、2000mJ/cm以下の低露光量においても微細なパターン形成が可能となり、貫通孔の開口径(Via径)のアスペクト比が0.3以上(より好ましくは0.5以上)となるようなパターンを形成することが可能となる。これは、本発明の感光性樹脂組成物においては365nmにおける吸収が少なく、マレイミド基の反応が主に2量化反応であるため、アクリル化合物のように連鎖反応よって未露光部まで重合が進行することが抑制されるためと本発明者らは推察する。 As described above, according to the photosensitive resin composition of the present invention, thermosetting at a relatively low temperature and fine pattern formation at a low exposure amount are possible, and the tensile elastic modulus is sufficiently small. A cured product having excellent adhesion to the protective film and the metal wiring material can be obtained. In addition, even when thermosetting, it is possible to thermoset at a relatively low temperature than before, and a cured film having a sufficiently low tensile elastic modulus can be obtained, so that the residual stress generated in the film after curing is reduced. It can be made sufficiently small, and warping of a substrate such as a silicon wafer can be sufficiently suppressed. Furthermore, according to the present invention, a fine pattern can be formed even at an exposure wavelength of 310 to 436 nm (preferably 365 nm) and a low exposure amount of 2000 mJ / cm 2 or less, and the aspect ratio of the opening diameter (via diameter) of the through hole. A pattern having a ratio of 0.3 or more (more preferably 0.5 or more) can be formed. This is because the photosensitive resin composition of the present invention has little absorption at 365 nm and the reaction of the maleimide group is mainly a dimerization reaction, so that the polymerization proceeds to the unexposed area by a chain reaction like an acrylic compound. The present inventors infer that this is suppressed.

このような本発明の感光性樹脂組成物を用いて得られた光硬化後又は光熱硬化(光硬化と熱硬化とを併用した硬化)後の硬化物としては、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜、及び再配線層の絶縁膜からなる群から選択される少なくとも1種の膜に好適に用いることができる。また、本発明の感光性樹脂組成物は、このような膜において、10μm以上の膜厚が必要であり、且つ、貫通孔の開口径(Via径)のアスペクト比が0.3以上(より好ましくは0.5以上)となるようなパターニングが必要な場合においては特に有効である。   As a cured product after photocuring or photothermal curing (curing using both photocuring and thermal curing) obtained using the photosensitive resin composition of the present invention, a surface protective film of a semiconductor element, an interlayer It can be suitably used for at least one film selected from the group consisting of an insulating film and an insulating film of a rewiring layer. In addition, the photosensitive resin composition of the present invention requires a film thickness of 10 μm or more in such a film, and the aspect ratio of the opening diameter (via diameter) of the through hole is 0.3 or more (more preferably). Is particularly effective when patterning is required to be 0.5 or more).

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、各実施例及び比較例におけるパターニング性能評価及び機械物性評価はそれぞれ以下のように行った。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example. In addition, the patterning performance evaluation and the mechanical property evaluation in each example and comparative example were performed as follows, respectively.

<パターニング性能評価>
[必要露光量測定]
先ず、シリコンウェハー上にSiN(窒化ケイ素)膜を0.5μm(5000Å)厚みに形成させたものを基材として用い、形成されたSiN膜上に各実施例及び比較例で得られた感光性樹脂組成物をスピンコーターを用いて塗布後、温度100℃において10分間乾燥させ、前記SiN膜上にフィルム状感光性樹脂組成物を形成させた。乾燥後のフィルム状感光性樹脂組成物の膜厚は10μmとなるように感光性樹脂組成物の塗布厚みを調整した。次いで、形成されたフィルム状感光性樹脂組成物上にパターンを形成するためのマスク(所定の直径(Via径)を有する円が配置されたもの)を載せ、前記マスク上から高圧水銀灯を用い、波長365nmにて800〜3000mJ/cmの各露光量においてそれぞれ露光(コンタクト露光)を行った。
<Patterning performance evaluation>
[Necessary exposure measurement]
First, using a substrate obtained by forming a SiN (silicon nitride) film to a thickness of 0.5 μm (5000 mm) on a silicon wafer, the photosensitivity obtained in each example and comparative example on the formed SiN film. The resin composition was applied using a spin coater and then dried at a temperature of 100 ° C. for 10 minutes to form a film-like photosensitive resin composition on the SiN film. The coating thickness of the photosensitive resin composition was adjusted so that the film thickness of the film-like photosensitive resin composition after drying was 10 μm. Next, a mask for forming a pattern (a circle having a predetermined diameter (Via diameter)) is placed on the formed film-like photosensitive resin composition, and a high-pressure mercury lamp is used from above the mask. Exposure (contact exposure) was performed at each wavelength of 365 to 3000 mJ / cm 2 at a wavelength of 365 nm.

次いで、現像液(シクロペンタノン:エタノール=85:15(重量比))を露光後のフィルム状感光性樹脂組成物上に全体が現像液に浸るまで滴下し、温度23℃、70rpmで80秒間のパドル現像を行った後、2000rpm、10秒間の条件で現像液を除去した。次いで、前記現像液を再度シリコンウェハー基板上に全体が現像液に浸るまで滴下し、温度23℃、70rpmで10秒間リンスした後、2000rpm、15秒間の条件で現像液を除去して所定のパターンを有する重合膜を得た。   Next, a developer (cyclopentanone: ethanol = 85: 15 (weight ratio)) is dropped onto the film-like photosensitive resin composition after exposure until the whole is immersed in the developer, and the temperature is 23 ° C. and 70 rpm for 80 seconds. After performing the paddle development, the developer was removed at 2000 rpm for 10 seconds. Next, the developer is dropped again on the silicon wafer substrate until the whole is immersed in the developer, rinsed for 10 seconds at a temperature of 23 ° C. and 70 rpm, and then the developer is removed under the conditions of 2000 rpm and 15 seconds to obtain a predetermined pattern. A polymer film having

次いで、現像後におけるフィルム状感光性樹脂組成物(重合膜)の膜厚を測定し、乾燥後のフィルム状感光性樹脂組成物の膜厚(10μm)に対する現像後の重合膜の膜厚の比(残膜率)が90%以上となっているものに要した露光量を必要露光量(mJ/cm)とした。 Next, the film thickness of the film-shaped photosensitive resin composition (polymerized film) after development is measured, and the ratio of the film thickness of the polymer film after development to the film thickness (10 μm) of the film-shaped photosensitive resin composition after drying. The exposure amount required for the (residual film ratio) of 90% or more was defined as the required exposure amount (mJ / cm 2 ).

[開口径(Via径)測定]
上記必要露光量測定において各必要露光量で得られた現像後の重合膜を温度175℃において60分間加熱し、所定のパターンを有する硬化膜を得た。得られた硬化膜において形成されたパターンは光学顕微鏡(ニコン社製、「ECLIPSE ME600L」)又は走査型電子顕微鏡(SEM、日立社製、「S−3000N」)を用いて観察し、マスクにより形成されたパターン(Via)が底部まで開口しているもの(貫通孔)の径を開口径(Via径、μm)とし、次式:アスペクト比=(硬化膜の膜厚)/(貫通孔の開口径)から各開口径のアスペクト比を求めた。なお、前記アスペクト比が大きい程、微細なパターン形成がされているといえる。
[Aperture diameter (Via diameter) measurement]
In the above required exposure measurement, the developed polymer film obtained at each required exposure was heated at a temperature of 175 ° C. for 60 minutes to obtain a cured film having a predetermined pattern. The pattern formed in the obtained cured film was observed with an optical microscope (Nikon Corporation, “ECLIPSE ME600L”) or a scanning electron microscope (SEM, Hitachi, Ltd., “S-3000N”), and formed with a mask. The diameter of the pattern (Via) opened to the bottom (through hole) is defined as the opening diameter (Via diameter, μm), and the following formula: aspect ratio = (thickness of the cured film) / (opening of the through hole) The aspect ratio of each aperture diameter was determined from the (diameter). It can be said that the finer the pattern is formed, the larger the aspect ratio.

<機械物性評価>
先ず、厚み12μmの銅箔上に各実施例及び比較例で得られた感光性樹脂組成物をスピンコーターを用いて塗布後、温度100℃において10分間乾燥させ、銅箔上にフィルム状感光性樹脂組成物を形成させた。乾燥後のフィルム状感光性樹脂組成物の膜厚は10μmとなるように感光性樹脂組成物の塗布厚みを調整した。このフィルム状感光性樹脂組成物に対して高圧水銀灯を用い、波長365nm、露光量1500mJ/cmにて露光を行い、次いで、温度175℃において60分間加熱して硬化させた後、銅箔をエッチングによって除去することにより、硬化膜を得た。
<Evaluation of mechanical properties>
First, the photosensitive resin composition obtained in each Example and Comparative Example was coated on a copper foil having a thickness of 12 μm using a spin coater, and then dried at a temperature of 100 ° C. for 10 minutes, and film-like photosensitive on the copper foil. A resin composition was formed. The coating thickness of the photosensitive resin composition was adjusted so that the film thickness of the film-like photosensitive resin composition after drying was 10 μm. The film-like photosensitive resin composition was exposed using a high-pressure mercury lamp at a wavelength of 365 nm and an exposure amount of 1500 mJ / cm 2 , and then cured by heating at a temperature of 175 ° C. for 60 minutes. By removing by etching, a cured film was obtained.

次いで、得られた硬化膜を10mm長さに切断し、温度23℃において、オリエンテック社製「テンシロンRTA−250」を用い、引張速度5mm/minの条件で破断伸度(%)及び引張弾性率(MPa)を測定して求めた。   Subsequently, the obtained cured film was cut into a length of 10 mm, and at a temperature of 23 ° C., using “Tensilon RTA-250” manufactured by Orientec Co., Ltd., the elongation at break (%) and tensile elasticity under the conditions of a tensile speed of 5 mm / min. The rate (MPa) was measured and determined.

<密着性(接着性)評価>
先ず、3mm角のマスクを用い、露光量を1500mJ/cmとしたこと以外は上記必要露光量測定と同様にして、シリコンウェハー上に形成されたSiN膜上に3mm角の重合膜を形成させた。次いで、形成された重合膜(層間膜)上にダイアタッチフィルム(新日鐵化学製、「NEX−130SX」)付の2mm角のシリコンダイ(厚み750μm)を100℃において5秒間仮圧着させ、さらに120℃において1時間硬化させて接着せしめ、シリコンウェハー/SiN膜/層間膜(硬化物)/ダイアタッチフィルム/シリコンダイの順に積層された評価用サンプルを得た。このサンプルについて、ダイシェア試験機(DAGE社製、「4000PXY」)を用いてダイシェア強度(剥離強度)を測定し、さらに、破壊が起きた箇所(破壊モード)を確認して密着性を評価した。
<Evaluation of adhesion (adhesiveness)>
First, a 3 mm square polymer film was formed on a SiN film formed on a silicon wafer in the same manner as the above required exposure dose measurement except that a 3 mm square mask was used and the exposure dose was 1500 mJ / cm 2. It was. Next, a 2 mm square silicon die (thickness 750 μm) with a die attach film (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., “NEX-130SX”) is temporarily pressed on the formed polymer film (interlayer film) at 100 ° C. for 5 seconds, Furthermore, it was cured at 120 ° C. for 1 hour and bonded to obtain a sample for evaluation laminated in the order of silicon wafer / SiN film / interlayer film (cured product) / die attach film / silicon die. About this sample, the die shear strength (peeling strength) was measured using the die shear test machine (made by DAGE, "4000PXY"), and also the location (fracture mode) where destruction occurred was confirmed and adhesiveness was evaluated.

また、SiN膜をSiO(酸化ケイ素)膜としたこと以外は上記と同様にして密着性を評価した。さらに、SiN膜をCu(銅)スパッタ膜(約3μm厚)としたこと以外は上記と同様にして密着性を評価した。 Further, adhesion was evaluated in the same manner as described above except that the SiN film was changed to a SiO 2 (silicon oxide) film. Further, adhesion was evaluated in the same manner as described above except that the SiN film was a Cu (copper) sputtered film (about 3 μm thick).

(実施例1)
先ず、(I)成分としてビスマレイミド化合物1(DESIGNER MOLECURES Inc.製、「BMI−3000」、固形分100%)100質量部、(II)成分として光重合開始剤1(BASFジャパン製、「IRGACURE OXE−01」)1質量部、及び(III)成分としてケイ素化合物1(信越化学工業株式会社製、「X−40−2655A」)0.25質量部を、固形分濃度が50質量%となるように溶剤(キシレン)に添加し、攪拌機により十分に攪拌して固形分を溶解せしめた。次いで、この溶解液を1μmのメンブランフィルターを用いてろ過し、不溶物を除去して感光性樹脂組成物を得た。
Example 1
First, bismaleimide compound 1 (manufactured by DESIGNER MOLECURES Inc., “BMI-3000”, solid content 100%) 100 parts by mass as component (I), photopolymerization initiator 1 (manufactured by BASF Japan, “IRGACURE” OXE-01 ") 1 part by mass, and silicon compound 1 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.," X-40-2655A ") 0.25 part by mass as the component (III), the solid content concentration is 50% by mass. Thus, it was added to a solvent (xylene) and sufficiently stirred with a stirrer to dissolve the solid content. Subsequently, this solution was filtered using a 1 μm membrane filter to remove insoluble matters, thereby obtaining a photosensitive resin composition.

得られた感光性樹脂組成物を用いてパターニング性能評価を行った結果、必要露光量1500mJ/cmにおいて開口径20μm(アスペクト比0.5)のパターンが形成されたことが確認された。また、機械物性評価を行った結果、得られた硬化膜における引張弾性率は93MPaであり、従来のポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂からなる感光性材料と比較して一桁小さいものであった。また、破断伸度も114%と十分なものであった。各評価結果を感光性樹脂組成物の組成と共に表1に示す。 As a result of performing patterning performance evaluation using the obtained photosensitive resin composition, it was confirmed that a pattern having an opening diameter of 20 μm (aspect ratio: 0.5) was formed at a necessary exposure amount of 1500 mJ / cm 2 . Further, as a result of mechanical property evaluation, the obtained cured film had a tensile elastic modulus of 93 MPa, which was an order of magnitude smaller than that of a photosensitive material made of a conventional polyimide resin or polybenzoxazole resin. Further, the elongation at break was 114%, which was sufficient. Each evaluation result is shown in Table 1 together with the composition of the photosensitive resin composition.

(実施例2)
(II)成分として光重合開始剤2(BASFジャパン製、「IRGACURE OXE−02」)を用いたこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。得られた感光性樹脂組成物を用いてパターニング性能評価を行った結果、必要露光量800mJ/cmにおいて開口径30μm(アスペクト比0.3)のパターンが形成されたことが確認された。また、機械物性評価を行った結果、得られた硬化膜における引張弾性率は90MPaであり、破断伸度は103%であった。各評価結果を感光性樹脂組成物の組成と共に表1に示す。
(Example 2)
A photosensitive resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the photopolymerization initiator 2 (manufactured by BASF Japan, “IRGACURE OXE-02”) was used as the component (II). As a result of performing patterning performance evaluation using the obtained photosensitive resin composition, it was confirmed that a pattern with an opening diameter of 30 μm (aspect ratio: 0.3) was formed at a necessary exposure amount of 800 mJ / cm 2 . In addition, as a result of evaluating the mechanical properties, the obtained cured film had a tensile elastic modulus of 90 MPa and a breaking elongation of 103%. Each evaluation result is shown in Table 1 together with the composition of the photosensitive resin composition.

(実施例3)
(III)成分としてケイ素化合物2(信越化学工業株式会社製、「X−40−1059A」)を1質量部用いたこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。得られた感光性樹脂組成物を用いてパターニング性能評価を行った結果、必要露光量1500mJ/cmにおいて開口径20μm(アスペクト比0.5)のパターンが形成されたことが確認された。また、機械物性評価を行った結果、得られた硬化膜における引張弾性率は95MPaであり、破断伸度は98%であった。各評価結果を感光性樹脂組成物の組成と共に表1に示す。
(Example 3)
A photosensitive resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1 part by mass of silicon compound 2 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., “X-40-1059A”) was used as the component (III). As a result of performing patterning performance evaluation using the obtained photosensitive resin composition, it was confirmed that a pattern having an opening diameter of 20 μm (aspect ratio: 0.5) was formed at a necessary exposure amount of 1500 mJ / cm 2 . Further, as a result of evaluating the mechanical properties, the obtained cured film had a tensile elastic modulus of 95 MPa and a breaking elongation of 98%. Each evaluation result is shown in Table 1 together with the composition of the photosensitive resin composition.

(実施例4)
(III)成分としてケイ素化合物3(信越化学工業株式会社製、「X−12−984S」)を0.5質量部用いたこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。得られた感光性樹脂組成物を用いてパターニング性能評価を行った結果、必要露光量1500mJ/cmにおいて開口径20μm(アスペクト比0.5)のパターンが形成されたことが確認された。また、機械物性評価を行った結果、得られた硬化膜における引張弾性率は92MPaであり、破断伸度は101%であった。各評価結果を感光性樹脂組成物の組成と共に表1に示す。さらに、得られた感光性樹脂組成物を用いて密着性評価を行った結果を表3に示す。
Example 4
A photosensitive resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.5 part by mass of silicon compound 3 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., “X-12-984S”) was used as the component (III). . As a result of performing patterning performance evaluation using the obtained photosensitive resin composition, it was confirmed that a pattern having an opening diameter of 20 μm (aspect ratio: 0.5) was formed at a necessary exposure amount of 1500 mJ / cm 2 . Moreover, as a result of evaluating the mechanical properties, the obtained cured film had a tensile elastic modulus of 92 MPa and a breaking elongation of 101%. Each evaluation result is shown in Table 1 together with the composition of the photosensitive resin composition. Furthermore, Table 3 shows the results of adhesion evaluation using the obtained photosensitive resin composition.

(実施例5)
(II)成分として光重合開始剤3(日本化薬株式会社製、「DETX−S」)を用い、(III)成分としてケイ素化合物2を1質量部用いたこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。得られた感光性樹脂組成物を用いてパターニング性能評価を行った結果、必要露光量1500mJ/cmにおいて開口径25μm(アスペクト比0.4)のパターンが形成されたことが確認された。また、機械物性評価を行った結果、得られた硬化膜における引張弾性率は89MPaであり、破断伸度は105%であった。各評価結果を感光性樹脂組成物の組成と共に表1に示す。
(Example 5)
(II) Photopolymerization initiator 3 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., “DETX-S”) was used as component (II), and 1 part by mass of silicon compound 2 was used as component (III). Thus, a photosensitive resin composition was obtained. As a result of performing patterning performance evaluation using the obtained photosensitive resin composition, it was confirmed that a pattern having an opening diameter of 25 μm (aspect ratio: 0.4) was formed at a necessary exposure amount of 1500 mJ / cm 2 . Further, as a result of evaluating the mechanical properties, the obtained cured film had a tensile modulus of 89 MPa and a breaking elongation of 105%. Each evaluation result is shown in Table 1 together with the composition of the photosensitive resin composition.

(実施例6)
(III)成分としてケイ素化合物4(信越化学工業株式会社製、「KR−513」)を1質量部用いたこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。得られた感光性樹脂組成物を用いてパターニング性能評価を行った結果、必要露光量1500mJ/cmにおいて開口径20μm(アスペクト比0.5)のパターンが形成されたことが確認された。また、機械物性評価を行った結果、得られた硬化膜における引張弾性率は103MPaであり、破断伸度は95%であった。各評価結果を感光性樹脂組成物の組成と共に表1に示す。
(Example 6)
A photosensitive resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1 part by mass of silicon compound 4 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., “KR-513”) was used as the component (III). As a result of performing patterning performance evaluation using the obtained photosensitive resin composition, it was confirmed that a pattern having an opening diameter of 20 μm (aspect ratio: 0.5) was formed at a necessary exposure amount of 1500 mJ / cm 2 . Further, as a result of mechanical property evaluation, the obtained cured film had a tensile elastic modulus of 103 MPa and a breaking elongation of 95%. Each evaluation result is shown in Table 1 together with the composition of the photosensitive resin composition.

(実施例7)
(III)成分としてケイ素化合物2を1質量部用い、さらに、多官能重合性化合物(共栄社化学株式会社製、「ライトアクリレートDCP−A」)を5質量部加えたこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。得られた感光性樹脂組成物を用いてパターニング性能評価を行った結果、必要露光量1000mJ/cmにおいて開口径25μm(アスペクト比0.4)のパターンが形成されたことが確認された。また、機械物性評価を行った結果、得られた硬化膜における引張弾性率は92MPaであり、破断伸度は46%であった。各評価結果を感光性樹脂組成物の組成と共に表1に示す。
(Example 7)
(III) As in Example 1, except that 1 part by mass of silicon compound 2 was used as the component and 5 parts by mass of a polyfunctional polymerizable compound (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., “Light acrylate DCP-A”) was added. Thus, a photosensitive resin composition was obtained. As a result of performing patterning performance evaluation using the obtained photosensitive resin composition, it was confirmed that a pattern having an opening diameter of 25 μm (aspect ratio: 0.4) was formed at a necessary exposure amount of 1000 mJ / cm 2 . As a result of evaluating the mechanical properties, the obtained cured film had a tensile modulus of 92 MPa and a breaking elongation of 46%. Each evaluation result is shown in Table 1 together with the composition of the photosensitive resin composition.

(比較例1)
光重合開始剤1を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。得られた感光性樹脂組成物を用いてパターニング性能評価及び機械物性評価を行ったが、露光量3000mJ/cmでも重合膜を得ることができず、現像時に露光部まで全て溶解してしまい、パターンを形成させることができなかった。各評価結果を感光性樹脂組成物の組成と共に表2に示す。
(Comparative Example 1)
A photosensitive resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the photopolymerization initiator 1 was not used. Although patterning performance evaluation and mechanical property evaluation were performed using the obtained photosensitive resin composition, a polymerized film could not be obtained even with an exposure amount of 3000 mJ / cm 2 , and all the exposed areas were dissolved during development, A pattern could not be formed. Each evaluation result is shown in Table 2 together with the composition of the photosensitive resin composition.

(比較例2)
ケイ素化合物1を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。得られた感光性樹脂組成物を用いてパターニング性能評価及び機械物性評価を行ったが、露光量3000mJ/cmでも現像時に重合膜がシリコンウェハー上に形成したSiN膜から剥がれ落ちてしまい、硬化膜を得ることができなかった。各評価結果を感光性樹脂組成物の組成と共に表2に示す。
(Comparative Example 2)
A photosensitive resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the silicon compound 1 was not used. Patterning performance evaluation and mechanical property evaluation were performed using the obtained photosensitive resin composition, but the polymerized film peeled off from the SiN film formed on the silicon wafer at the time of development even at an exposure amount of 3000 mJ / cm 2 and cured. A membrane could not be obtained. Each evaluation result is shown in Table 2 together with the composition of the photosensitive resin composition.

(比較例3)
ケイ素化合物1に代えて比較ケイ素化合物1(信越化学工業株式会社製、「KBM−5103」、ケイ素原子に結合したアルコキシ基の数:1分子あたり3個)を1質量部用いたこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。得られた感光性樹脂組成物を用いてパターニング性能評価及び機械物性評価を行ったが、露光量3000mJ/cmでも現像時に重合膜がシリコンウェハー上に形成したSiN膜から剥がれ落ちてしまい、硬化膜を得ることができなかった。各評価結果を感光性樹脂組成物の組成と共に表2に示す。
(Comparative Example 3)
Implemented except that 1 part by mass of comparative silicon compound 1 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., “KBM-5103”, number of alkoxy groups bonded to silicon atom: 3 per molecule) was used instead of silicon compound 1. A photosensitive resin composition was obtained in the same manner as in Example 1. Patterning performance evaluation and mechanical property evaluation were performed using the obtained photosensitive resin composition, but the polymerized film peeled off from the SiN film formed on the silicon wafer at the time of development even at an exposure amount of 3000 mJ / cm 2 and cured. A membrane could not be obtained. Each evaluation result is shown in Table 2 together with the composition of the photosensitive resin composition.

(比較例4)
先ず、窒素を流した300ml三口フラスコ中において、ダイマージアミン(クローダジャパン製、「PRIAMINE1074」)14.3gを、N,N’−ジメチルアセトアミド56g、及びキシレン24gに溶解させた。次いで、この溶解液に、室温(23℃)においてピロメリット酸無水物5.7gを攪拌しながら添加し、1時間攪拌した。その後、脱水トラップを前記三口フラスコに取り付け、温度160℃において6時間、脱水還流しながら攪拌することにより、マレイミド構造を含まないポリイミド化合物(比較化合物1)を得た。次いで、ビスマレイミド化合物1に代えて前記比較化合物1(固形分100質量部)を用いたこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。得られた感光性樹脂組成物を用いてパターニング性能評価及び機械物性評価を行ったが、露光量3000mJ/cmでも重合膜を得ることができず、現像時に露光部まで全て溶解してしまい、パターンを形成させることができなかった。各評価結果を感光性樹脂組成物の組成と共に表2に示す。
(Comparative Example 4)
First, in a 300 ml three-necked flask in which nitrogen was allowed to flow, 14.3 g of dimer diamine (manufactured by Croda Japan, “PRIAMINE 1074”) was dissolved in 56 g of N, N′-dimethylacetamide and 24 g of xylene. Next, 5.7 g of pyromellitic anhydride was added to the solution at room temperature (23 ° C.) with stirring, and the mixture was stirred for 1 hour. Thereafter, a dehydration trap was attached to the three-necked flask and stirred at a temperature of 160 ° C. for 6 hours while dehydrating and refluxing to obtain a polyimide compound containing no maleimide structure (Comparative Compound 1). Subsequently, it replaced with the bismaleimide compound 1, and obtained the photosensitive resin composition like Example 1 except having used the said comparative compound 1 (100 mass parts of solid content). Although patterning performance evaluation and mechanical property evaluation were performed using the obtained photosensitive resin composition, a polymerized film could not be obtained even with an exposure amount of 3000 mJ / cm 2 , and all the exposed areas were dissolved during development, A pattern could not be formed. Each evaluation result is shown in Table 2 together with the composition of the photosensitive resin composition.

Figure 2013083958
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Figure 2013083958
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表1に示した結果から明らかなように、実施例1〜7で得られた本発明の感光性樹脂組成物を用いた場合には、低露光量であっても十分に小さい開口径が得られ、微細なパターンを形成することが可能であることが確認された。また、10μmの膜厚であっても365nmの光照射によってアスペクト比0.3以上という微細なパターン形成が可能であることが確認された。さらに、実施例1〜7で得られた本発明の感光性樹脂組成物は、高温による熱硬化によらなくとも引張弾性率が十分に小さく無機表面保護膜等の被着体との密着性に優れた硬化物を得ることができることが確認された。これに対して、比較例1〜4で得られた感光性樹脂組成物を用いた場合には、3000mJ/cmの露光量でもパターンを形成させることができず、感光性樹脂組成物として使用できないことが確認された。 As is clear from the results shown in Table 1, when the photosensitive resin composition of the present invention obtained in Examples 1 to 7 was used, a sufficiently small opening diameter was obtained even at a low exposure amount. It was confirmed that it was possible to form a fine pattern. Further, it was confirmed that a fine pattern having an aspect ratio of 0.3 or more can be formed by irradiation with light of 365 nm even when the film thickness is 10 μm. Furthermore, the photosensitive resin composition of the present invention obtained in Examples 1 to 7 has a sufficiently small tensile elastic modulus even without thermal curing at a high temperature, and has good adhesion to an adherend such as an inorganic surface protective film. It was confirmed that an excellent cured product can be obtained. On the other hand, when the photosensitive resin composition obtained in Comparative Examples 1 to 4 was used, a pattern could not be formed even with an exposure amount of 3000 mJ / cm 2 , and it was used as a photosensitive resin composition. It was confirmed that it was not possible.

また、表3に示した結果から明らかなように、本発明の感光性樹脂組成物を用いて得られた硬化物を層間膜として備える評価用サンプルにおいては、ダイシェア強度が十分に高く、また、破壊が起きた箇所も硬化物と被着体との接着面ではなくシリコンダイであることから、本発明の硬化物は、無機表面保護膜(窒化ケイ素膜、酸化ケイ素膜等)や、金属製配線材料(銅等)との密着性(接着性)に優れることが確認された。   Further, as is apparent from the results shown in Table 3, in the sample for evaluation comprising a cured product obtained using the photosensitive resin composition of the present invention as an interlayer film, the die shear strength is sufficiently high, Since the location where the fracture occurred is not a bonded surface between the cured product and the adherend but a silicon die, the cured product of the present invention is made of an inorganic surface protective film (silicon nitride film, silicon oxide film, etc.) It was confirmed that it was excellent in adhesiveness (adhesiveness) with wiring materials (copper etc.).

以上説明したように、本発明によれば、比較的低露光量(2000mJ/cm以下)での微細なパターン形成が可能であり、従来のような高温での熱硬化を必要とせず、引張弾性率が十分に小さく、無機表面保護膜(窒化ケイ素膜、酸化ケイ素膜等)や、導電性の金属製配線材料(銅等)との密着性に優れた硬化物を得ることができる感光性樹脂組成物、それを用いた硬化物及び半導体素子を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to form a fine pattern with a relatively low exposure (2000 mJ / cm 2 or less), and it is not necessary to perform thermosetting at a high temperature as in the prior art. Photosensitivity capable of obtaining a cured product having a sufficiently small elastic modulus and excellent adhesion to inorganic surface protective films (silicon nitride film, silicon oxide film, etc.) and conductive metal wiring materials (copper, etc.) A resin composition, a cured product using the resin composition, and a semiconductor element can be provided.

また、本発明によれば、熱硬化を必要とせず、必要に応じて熱硬化せしめる場合であっても従来より比較的低温(60〜230℃)での熱硬化が可能であり、引張弾性率が十分に小さい硬化物を得ることができるため、硬化後の膜内に生じる残留応力を十分に小さくすることができ、シリコンウェハーのそりを十分に抑制することができる。さらに、本発明によれば、膜厚が厚くても365nmの光照射によって微細なパターン形成をすることが可能となる。従って、このような本発明の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、及び再配線層の絶縁膜等として非常に有用である。   Further, according to the present invention, thermosetting is not required, and even when thermosetting is performed as required, thermosetting at a relatively low temperature (60 to 230 ° C.) is possible, and the tensile elastic modulus. Therefore, a sufficiently small cured product can be obtained, so that the residual stress generated in the cured film can be sufficiently reduced, and warpage of the silicon wafer can be sufficiently suppressed. Furthermore, according to the present invention, even if the film thickness is large, it is possible to form a fine pattern by irradiation with 365 nm light. Therefore, such a photosensitive resin composition of the present invention is very useful as a surface protective film of a semiconductor element, an interlayer insulating film, an insulating film of a rewiring layer, and the like.

Claims (11)

(I)環状イミド結合とダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)とを有するビスマレイミド化合物、(II)光重合開始剤、及び(III)ケイ素原子に結合したアルコキシ基を4個以上有するケイ素化合物を含有することを特徴とする感光性樹脂組成物。   (I) a bismaleimide compound having a cyclic imide bond and a divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid, (II) a photopolymerization initiator, and (III) four alkoxy groups bonded to a silicon atom. A photosensitive resin composition comprising the silicon compound as described above. 前記(I)ビスマレイミド化合物が、ダイマー酸から誘導されたジアミン(A)と、テトラカルボン酸二無水物と、マレイン酸無水物とを反応させて得られたビスマレイミド化合物、又は、ダイマー酸から誘導されたジアミン(A)と、ダイマー酸から誘導されたジアミン(A)以外の有機ジアミン(B)と、テトラカルボン酸二無水物と、マレイン酸無水物とを反応させて得られたビスマレイミド化合物であることを特徴とする請求項1に記載の感光性樹脂組成物。   The (I) bismaleimide compound is obtained by reacting a diamine (A) derived from a dimer acid, a tetracarboxylic dianhydride, and a maleic anhydride, or a dimer acid. Bismaleimide obtained by reacting derivatized diamine (A), organic diamine (B) other than diamine (A) derived from dimer acid, tetracarboxylic dianhydride, and maleic anhydride The photosensitive resin composition according to claim 1, wherein the photosensitive resin composition is a compound. 前記(I)ビスマレイミド化合物が、下記一般式(1):
Figure 2013083958
[式(1)中、Rは、ダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)を示し、Rは、ダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)以外の2価の有機基(b)を示し、Rは、ダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)、及びダイマー酸に由来する2価の炭化水素基(a)以外の2価の有機基(b)からなる群から選択されるいずれか1種を示し、R及びRは、同一でも異なっていてもよく、それぞれ4価の有機基を示し、mは1〜30の整数であり、nは0〜30の整数であり、mが2以上の場合には複数あるR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、nが2以上の場合には複数あるR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。]
で表わされるビスマレイミド化合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物。
The (I) bismaleimide compound is represented by the following general formula (1):
Figure 2013083958
[In Formula (1), R 1 represents a divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid, and R 2 represents a divalent other than the divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid. R 3 represents a divalent organic group other than the divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid and the divalent hydrocarbon group (a) derived from dimer acid. (B) represents any one selected from the group consisting of R 4 and R 5, which may be the same or different, each represents a tetravalent organic group, and m is an integer of 1 to 30. , N is an integer of 0-30, and when m is 2 or more, a plurality of R 1 and R 4 may be the same or different, and when n is 2 or more, a plurality of R 2 and R 4 are present. 5 may be the same or different. ]
The photosensitive resin composition according to claim 1, wherein the photosensitive resin composition is a bismaleimide compound represented by the formula:
前記(II)光重合開始剤が、オキシム構造及びチオキサントン構造からなる群から選択される少なくともいずれか1種の構造を有する化合物であることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。   The said (II) photoinitiator is a compound which has at least any 1 type of structure selected from the group which consists of an oxime structure and a thioxanthone structure, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The photosensitive resin composition according to item. 前記(III)ケイ素化合物の含有量が、前記(I)ビスマレイミド化合物100質量部に対して0.1〜3質量部であることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。   The content of the (III) silicon compound is 0.1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (I) bismaleimide compound. The photosensitive resin composition as described in 2. 前記(II)光重合開始剤の含有量が、前記(I)ビスマレイミド化合物100質量部に対して0.1〜15質量部であることを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。   The content of the (II) photopolymerization initiator is 0.1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (I) bismaleimide compound. The photosensitive resin composition of one term. 露光波長365nm、露光量300〜2000mJ/cmで露光後の露光部の残膜率が90%以上となることを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。 The photosensitive property according to any one of claims 1 to 6, wherein a residual film ratio of an exposed portion after exposure is 90% or more at an exposure wavelength of 365 nm and an exposure amount of 300 to 2000 mJ / cm 2 . Resin composition. 硬化後の引張弾性率が2GPa以下となることを特徴とする請求項1〜7のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。   The photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 7, wherein a tensile elastic modulus after curing is 2 GPa or less. 硬化温度が60〜230℃であることを特徴とする請求項1〜8のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。   Curing temperature is 60-230 degreeC, The photosensitive resin composition as described in any one of Claims 1-8 characterized by the above-mentioned. 請求項1〜9のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物を光硬化又は光熱硬化させて得られるものであることを特徴とする硬化物。   A cured product obtained by photocuring or photothermally curing the photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 9. 請求項10に記載の硬化物を表面保護膜、層間絶縁膜、及び再配線層の絶縁膜からなる群から選択される少なくとも1種として備えることを特徴とする半導体素子。   A semiconductor device comprising the cured product according to claim 10 as at least one selected from the group consisting of a surface protective film, an interlayer insulating film, and an insulating film of a rewiring layer.
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