JP2018036329A - Photosensitive resin composition - Google Patents

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芳史 池田
Yoshifumi Ikeda
芳史 池田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photosensitive resin composition that can reduce development residues in pattern formation, gives a cured film with a low coefficient of thermal linear expansion, and has high sensitivity.SOLUTION: A photosensitive resin composition contains (A) an alkali-soluble resin containing one or more selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamide-imide, a precursor thereof, and a copolymer thereof, (B) an inorganic fine particle with an average particle size of 0.001 μm or more and 0.1 μm or less, (C) a photoacid generator, (D) a solvent, and (E) a metal element. The (E) metal element includes one or more metal element selected from Na and K, and the content of the (E) metal element is 1.0 ppm or more and 300.0 ppm or less relative to the total solid content excluding the (D) solvent.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、感光性樹脂組成物に関する。より詳しくは、半導体素子表面の表面保護膜、層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁層などに適した感光性樹脂組成物に関する。   The present invention relates to a photosensitive resin composition. More specifically, the present invention relates to a photosensitive resin composition suitable for a surface protective film on the surface of a semiconductor element, an interlayer insulating film, an insulating layer of an organic electroluminescent element, and the like.

ポリイミドやポリベンゾオキサゾールに代表される樹脂は、優れた耐熱性、電気絶縁性を有することから、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁層などに用いられている。近年、半導体素子の微細化に伴い、表面保護膜や層間絶縁膜などにも数μmレベルの解像度が要求されている。このため、このような用途において、微細加工可能な感光性ポリイミド樹脂組成物や感光性ポリベンゾオキサゾール樹脂組成物が多く用いられている。   Resins typified by polyimide and polybenzoxazole have excellent heat resistance and electrical insulation, and are therefore used for surface protective films of semiconductor elements, interlayer insulating films, insulating layers of organic electroluminescent elements, and the like. In recent years, with the miniaturization of semiconductor elements, surface protection films, interlayer insulating films, and the like are required to have a resolution of several μm level. For this reason, in such applications, photosensitive polyimide resin compositions and photosensitive polybenzoxazole resin compositions that can be finely processed are often used.

一般的な半導体装置の表面保護膜は、基板上に半導体素子を形成させ、これにSiやSiNに代表されるパッシベーション膜を形成させたものの上に、積層されている。また、相関絶縁膜は半導体素子上に形成された配線の間の絶縁性を保つために、表面に積層されている。   A surface protective film of a general semiconductor device is laminated on a semiconductor element formed on a substrate and a passivation film typified by Si or SiN is formed thereon. Further, the correlation insulating film is laminated on the surface in order to maintain insulation between the wirings formed on the semiconductor element.

近年は、基板の大型化により直径が300mmの円形ウエハや400mm以上のパネルサイズの角型基板が用いられるようになってきた。従来の感光性ポリイミド樹脂組成物では、基板が大型である場合に、熱サイクル試験において、基板との熱線膨張係数の差異から収縮応力が発生し、基板反りや樹脂膜の配線からのはがれなどが発生する場合があった。これを解決するため、無機微粒子を添加することで熱線膨張係数を低くする方法が提案されている(例えば、特許文献1)。   In recent years, a circular wafer having a diameter of 300 mm or a square substrate having a panel size of 400 mm or more has been used due to the increase in size of the substrate. In the conventional photosensitive polyimide resin composition, when the substrate is large, in the thermal cycle test, shrinkage stress is generated due to the difference in the coefficient of thermal expansion with the substrate, and the substrate warp or the resin film peels off from the wiring. It may occur. In order to solve this, a method of reducing the thermal linear expansion coefficient by adding inorganic fine particles has been proposed (for example, Patent Document 1).

また、キノンジアジド化合物とアルカリ可溶性樹脂を含有する感光性樹脂組成物に無機微粒子を添加することで熱線膨張係数を低くする方法が提案されている(例えば、特許文献2)。   Moreover, the method of making a thermal linear expansion coefficient low by adding an inorganic fine particle to the photosensitive resin composition containing a quinonediazide compound and alkali-soluble resin is proposed (for example, patent document 2).

また、微粒子と樹脂の分散性を向上させた、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂を含有する樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献3)。   In addition, a resin composition containing an acrylic resin, an epoxy resin, and a polyurethane resin with improved dispersibility between the fine particles and the resin has been proposed (for example, Patent Document 3).

特開2015−128198号公報JP2015-128198A 特開2002−357898号公報JP 2002-357898 A 特開2011−27842号公報JP 2011-27842 A

しかしながら、特許文献1に記載されているような無機微粒子を含有する樹脂組成物には感光性が付与されておらず、微細な加工ができない場合があった。   However, the resin composition containing inorganic fine particles as described in Patent Document 1 is not provided with photosensitivity and sometimes cannot be finely processed.

また、特許文献2に記載されているようなキノンジアジド化合物とアルカリ可溶性樹脂を含有する感光性樹脂組成物に無機微粒子を添加することで熱線膨張係数を低くする方法では、アルカリ現像液による現像後のパターン開口部に無機微粒子に由来する残渣が発生する場合があった。   Further, in the method of reducing the thermal expansion coefficient by adding inorganic fine particles to a photosensitive resin composition containing a quinonediazide compound and an alkali-soluble resin as described in Patent Document 2, the method after development with an alkali developer is used. In some cases, residues derived from inorganic fine particles are generated in the pattern opening.

さらに、特許文献3に記載されているような樹脂組成物においては、半導体装置に求められる、絶縁性を損なわずに熱線膨張係数を低くするという課題を解決することに困難性があった。   Furthermore, in the resin composition as described in Patent Document 3, there is a difficulty in solving the problem of reducing the thermal expansion coefficient without impairing the insulating properties required for a semiconductor device.

そこで本発明は、熱線膨張係数(以下、CTEと略す)の低い硬化膜を得られ、かつ、高感度であり、パターン形成時の現像残渣を低減できる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition capable of obtaining a cured film having a low coefficient of thermal linear expansion (hereinafter abbreviated as CTE), being highly sensitive, and capable of reducing development residue during pattern formation. And

上記課題を解決するため、本発明の感光性樹脂組成物は下記の構成を有する。すなわち、(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂と、(B)平均粒子径が0.001μm以上、0.1μm以下の無機微粒子と、(C)光酸発生剤と、(D)溶剤と、(E)金属元素を含有し、
前記(E)金属元素がNa、およびKから選ばれる1種類以上の金属元素を含有し、かつ、(E)金属元素の含有量が、前記(D)溶剤を除く全固形分に対して1.0ppm以上300.0ppm以下であることを特徴とする感光性樹脂組成物である。
In order to solve the above problems, the photosensitive resin composition of the present invention has the following constitution. That is, (A) an alkali-soluble resin containing at least one selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof, and (B) an average particle size of 0.001 μm or more , 0.1 μm or less inorganic fine particles, (C) a photoacid generator, (D) a solvent, and (E) a metal element,
The (E) metal element contains one or more metal elements selected from Na and K, and the content of the (E) metal element is 1 with respect to the total solid content excluding the (D) solvent. It is a photosensitive resin composition characterized by being 0.0 ppm or more and 300.0 ppm or less.

本発明の感光性樹脂組成物は高感度であり、かつパターン形成時の現像残渣を低減できるばかりでなく、CTEの低い硬化膜を得ることができる。 The photosensitive resin composition of the present invention is highly sensitive and not only can reduce development residues during pattern formation, but also can provide a cured film having a low CTE.

本発明の樹脂膜を有する半導体装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor device which has a resin film of this invention.

本発明は、(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂と、(B)平均粒子径が0.001μm以上、0.1μm以下の無機微粒子と、(C)光酸発生剤と、(D)溶剤と、(E)金属元素を含有し、
前記(E)金属元素がNa、およびKから選ばれる1種類以上の金属元素を含有し、かつ、(E)金属元素の含有量が、前記(D)溶剤を除く全固形分に対して1.0ppm以上300.0ppm以下であることを特徴とする感光性樹脂組成物である。
The present invention relates to an alkali-soluble resin containing one or more selected from (A) polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, a precursor thereof, and a copolymer thereof, and (B) an average particle size of 0.1. Containing inorganic fine particles of 001 μm or more and 0.1 μm or less, (C) a photoacid generator, (D) a solvent, and (E) a metal element,
The (E) metal element contains one or more metal elements selected from Na and K, and the content of the (E) metal element is 1 with respect to the total solid content excluding the (D) solvent. It is a photosensitive resin composition characterized by being 0.0 ppm or more and 300.0 ppm or less.

(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂は、アルカリ性を示す化合物の水溶液に対して溶解性のある樹脂であり、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、フェノール樹脂、ならびにポリヒドロキシスチレン、アクリル樹脂、ポリシロキサンなどが挙げられるがこれらに限定されない。これらの中でも耐熱性の観点から、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体から選ばれる1種類以上を含むことが好ましい。   (A) An alkali-soluble resin containing at least one selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof is soluble in an aqueous solution of an alkaline compound. Examples of such resins include, but are not limited to, polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, copolymers thereof, phenol resins, polyhydroxystyrene, acrylic resins, and polysiloxanes. Among these, from the viewpoint of heat resistance, it is preferable to include one or more selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof.

また、(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂は、一般式(1)および(2)で表される構造単位のうち少なくともいずれかを有することが好ましい。   The alkali-soluble resin containing one or more selected from (A) polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, their precursors, and their copolymers is represented by the general formulas (1) and (2). It is preferable to have at least one of the structural units.

(一般式(1)中、Rは炭素数4〜40の4価の有機基を示す。Rは炭素数20〜100の2価の有機基を示す。nは10〜100,000の範囲内の整数を示す。) (In General Formula (1), R 1 represents a tetravalent organic group having 4 to 40 carbon atoms. R 2 represents a divalent organic group having 20 to 100 carbon atoms. N 1 represents 10 to 100,000. Indicates an integer within the range of.)

(一般式(2)中、Rは炭素数4〜40の4価の有機基を示す。Rは炭素数20〜100の2価の有機基を示す。Rは水素または炭素数1〜20の有機基を示す。nは10〜100,000の範囲内の整数を示し、pおよびqは0≦p+q≦6を満たす整数を示す。)
また、一般式(1)および(2)中、Rは単環式または縮合多環式の脂環構造を有する、炭素数4〜40の4価の有機基を示す。Rにおいて単環式または縮合多環式の脂環構造としては下記一般式(3)〜(6)から選ばれた1つ以上の有機基を含有することが好ましい。
(In General Formula (2), R 1 represents a tetravalent organic group having 4 to 40 carbon atoms. R 2 represents a divalent organic group having 20 to 100 carbon atoms. R 3 represents hydrogen or carbon number 1. And n 2 represents an integer in the range of 10 to 100,000, and p and q represent integers satisfying 0 ≦ p + q ≦ 6.
Also, it is shown in the formula (1) and (2), R 1 is a monocyclic or fused polycyclic alicyclic structure, a tetravalent organic group having 4 to 40 carbon atoms. The monocyclic or condensed polycyclic alicyclic structure in R 1 preferably contains one or more organic groups selected from the following general formulas (3) to (6).

(一般式(3)〜(6)中、R〜R49は各々独立に水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜3の1価の有機基を示す。炭素数1〜3の1価の有機基は、その有機基に含まれる水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。)
また、一般式(1)および(2)中のRは樹脂の原料として用いられる酸二無水物に由来する有機基である。
(In General Formulas (3) to (6), R 4 to R 49 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group having 1 to 3 carbon atoms. In the organic group, a hydrogen atom contained in the organic group may be substituted with a halogen atom.)
Moreover, R < 1 > in General formula (1) and (2) is an organic group derived from the acid dianhydride used as a raw material of resin.

本発明に使用される単環式または縮合多環式の脂環構造を有する炭素数4〜40の4価の有機基を含む酸二無水物としては、具体的には、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−テトラメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物の様な化合物を挙げることができる。   Specific examples of the acid dianhydride containing a tetravalent organic group having 4 to 40 carbon atoms and having a monocyclic or condensed polycyclic alicyclic structure used in the present invention include 1, 2, 3 , 4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-tetramethyl-1,2,3 Examples include compounds such as 4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride and 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride.

一般式(1)および(2)中、Rにおいて1〜4個の芳香族環を有する、炭素数4〜40の4価の有機基の好ましい構造として、ピロメリット酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸などの芳香族テトラカルボン酸からカルボキシル基を除いた構造や、これらの水素原子の一部を炭素数1〜20のアルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシル基、エステル基、ニトロ基、シアノ基、フッ素原子、塩素原子により1〜4個置換した構造などが挙げられる。 In general formulas (1) and (2), as a preferable structure of a tetravalent organic group having 4 to 40 carbon atoms having 1 to 4 aromatic rings in R 1 , pyromellitic acid, 3, 3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic acid, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3 ′, 4,4′- Benzophenone tetracarboxylic acid, 2,2 ′, 3,3′-benzophenone tetracarboxylic acid, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (2,3-dicarboxy) Phenyl) hexafluoropropane, 1,1-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ethane, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane, Screw (2,3 Dicarboxyphenyl) methane, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid, 2,3,6,7 -Structures obtained by removing carboxyl groups from aromatic tetracarboxylic acids such as naphthalenetetracarboxylic acid, 2,3,5,6-pyridinetetracarboxylic acid, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid, and hydrogen Examples include a structure in which 1 to 4 atoms are substituted with 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group, an alkoxyl group, an ester group, a nitro group, a cyano group, a fluorine atom, or a chlorine atom.

における単環式または縮合多環式の脂環構造は、一般式(1)および(2)におけるRを100モル%とした場合、高伸度化、フィルムのパターン加工性を向上させる観点から10モル%以上であれば好ましく、30モル%以上であればより好ましい。現像液に対する適切な溶解速度が得られるという観点から80モル%以下が好ましく60モル%以下がより好ましい。 Alicyclic structure monocyclic or fused polycyclic in R 1, when the general formula (1) and the R 1 in (2) was 100 mole%, improving high elongation of the pattern processability of the film If it is 10 mol% or more from a viewpoint, it is more preferable if it is 30 mol% or more. From the viewpoint of obtaining an appropriate dissolution rate in the developer, it is preferably 80 mol% or less, more preferably 60 mol% or less.

また、一般式(1)および(2)中のRは、下記一般式(7)で表されるポリエーテル構造を有する有機基をもつことが好ましい。 Further, R 2 in the general formulas (1) and (2) preferably has an organic group having a polyether structure represented by the following general formula (7).

(一般式(7)のうちR50〜R53は炭素数1〜10の4価の有機基、R54〜R61は水素原子または炭素数1から10の1価の有機基を表す。x、y、zはそれぞれ独立に0〜12の整数を表す。但しx+y+zは1〜30の整数である。)
また、一般式(1)および(2)中のRは樹脂の原料として用いられるジアミンに由来する有機基である。
(In the general formula (7), R 50 to R 53 represent a tetravalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, and R 54 to R 61 represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms. , Y and z each independently represent an integer of 0 to 12, where x + y + z is an integer of 1 to 30.)
R 2 in the general formulas (1) and (2) is an organic group derived from a diamine used as a raw material for the resin.

本発明に使用されるポリエーテル構造を有する有機基を含むジアミンとしては、具体的には“ジェファーミン”(登録商標)HK−511、ED−600、ED−900、ED−2003、EDR−148、EDR−176、D−200、D−400、D−2000、D−4000、“エラスタミン”(登録商標)RP−409、RP−2009、RT−1000、HT−1100、HE−1000、HT−1700(以上商品名、HUNTSMAN(株)製) などの脂肪族ジアミンを挙げることができる。ポリエーテル構造を有することで柔軟性が付与されるため伸度が向上し、また弾性率が低下することでウエハの反りが抑制されるため好ましい。これらの特性は、多層や厚膜において有効な特性である。
また、一般式(7)で表される構造単位の数平均分子量は、150以上2,000以下が好ましい。一般式(7)で表される構造単位の数平均分子量は、柔軟性および伸縮性が得られるため、150以上が好ましく、600以上がより好ましく、900以上がさらに好ましい。また、一般式(7)で表される構造単位の数平均分子量は、アルカリ溶液への溶解性を維持することができるため、2,000以下が好ましく、1,800以下がより好ましく、1,500以下がさらに好ましい。
一般式(7)で表されるポリエーテル構造は、一般式(1)および(2)におけるRを100モル%とした場合、10〜80モル%であることが好ましい。10モル%以上であれば樹脂に柔軟性、低ストレス性、微粒子への良好な分散性が得られるため好ましく、20モル%以上であることがより好ましい。また、80モル%以下であれば現像液に対する適切な溶解速度が得られるという点で好ましく、50モル%以下であることがより好ましい。
Specific examples of the diamine containing an organic group having a polyether structure used in the present invention include “Jeffamine” (registered trademark) HK-511, ED-600, ED-900, ED-2003, and EDR-148. , EDR-176, D-200, D-400, D-2000, D-4000, “Elastamine” (registered trademark) RP-409, RP-2009, RT-1000, HT-1100, HE-1000, HT- An aliphatic diamine such as 1700 (trade name, manufactured by HUNTSMAN Co., Ltd.) can be used. Having a polyether structure is preferable because flexibility is imparted and thus the elongation is improved, and the elastic modulus is lowered to suppress warping of the wafer. These characteristics are effective in multilayers and thick films.
The number average molecular weight of the structural unit represented by the general formula (7) is preferably 150 or more and 2,000 or less. The number average molecular weight of the structural unit represented by the general formula (7) is preferably 150 or more, more preferably 600 or more, and further preferably 900 or more, because flexibility and stretchability can be obtained. Further, the number average molecular weight of the structural unit represented by the general formula (7) is preferably 2,000 or less, more preferably 1,800 or less, more preferably 1,800 or less, because the solubility in an alkaline solution can be maintained. More preferably, it is 500 or less.
Polyether structure represented by the general formula (7) has the general formula (1) and (2) when the a R 2 100 mole% of it is preferably from 10 to 80 mol%. If it is 10 mol% or more, flexibility, low stress, and good dispersibility in fine particles are obtained, and 20 mol% or more is more preferable. Moreover, if it is 80 mol% or less, it is preferable at the point that the suitable melt | dissolution rate with respect to a developing solution is obtained, and it is more preferable that it is 50 mol% or less.

また、一般式(1)および(2)のRとして、さらにフッ素原子を有する有機基を含有することで、樹脂に撥水性が付与され、アルカリ現像の際に膜の表面からのしみこみを抑えることができるため好ましい。膜の表面からのしみこみを抑えることで、加工パターンに現像残渣のない、高残膜率の樹脂膜を得ることができる。これらの特性は厚膜加工を実現する上では、重要な特性である。フッ素原子を有する有機基はRの総量を100モル%とした場合、20モル%以上であれば、界面のしみこみ防止効果が得られ、90モル%以下であれば現像液に対する適切な溶解速度が得られるという点で好ましく、40モル%〜60モル%含有することがより好ましい。 Further, as R 1 in the general formulas (1) and (2), by further containing an organic group having a fluorine atom, water repellency is imparted to the resin, and permeation from the surface of the film is suppressed during alkali development. This is preferable. By suppressing the penetration from the surface of the film, it is possible to obtain a resin film having a high residual film ratio in which there is no development residue in the processing pattern. These characteristics are important in realizing thick film processing. When the total amount of R 1 is 100 mol%, the organic group having a fluorine atom has an effect of preventing the penetration of the interface if it is 20 mol% or more, and if it is 90 mol% or less, an appropriate dissolution rate in the developer. Is preferable, and it is more preferable to contain 40 mol%-60 mol%.

フッ素原子を有する化合物として具体的には、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル) ヘキサフルオロプロパン二無水物あるいはこれらの芳香族環をアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物、およびアミド基を有する酸二無水物などの芳香族酸二無水物などを挙げることができる。(A)アルカリ可溶性樹脂は、これらの化合物に由来する構造を含む樹脂であることが好ましい。   Specific examples of the compound having a fluorine atom include 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride, compounds in which these aromatic rings are substituted with an alkyl group or a halogen atom, and amides. An aromatic acid dianhydride such as an acid dianhydride having a group can be mentioned. (A) The alkali-soluble resin is preferably a resin containing a structure derived from these compounds.

また、(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂は、水酸基濃度が、1.80mmol/g以上6.30mmol/g以下であることが好ましい。前記(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂のうち、特にポリイミドと、微粒子の分散性が悪いことが知られている。微粒子に対する分散性の観点から1.80mmol/g以上が好ましく、1.85mmol以上がより好ましい。また、現像液に対する適切な溶解速度が得られるという観点で、6.30mmol/g以下が好ましく、5.00mmol/g以下がより好ましい。ここでいう(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂の水酸基濃度は(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂1g中に含有される水酸基の割合を示しており、「水酸基数/アルカリ可溶性樹脂の単位あたりの分子量」で算出することができる。(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂を複数含有する場合には、それらの含有重量比の荷重平均をかけて算出することができる。   In addition, the alkali-soluble resin containing one or more selected from (A) polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, a precursor thereof, and a copolymer thereof has a hydroxyl group concentration of 1.80 mmol / g or more 6 It is preferable that it is 30 mmol / g or less. Among the alkali-soluble resins containing at least one selected from the above-mentioned (A) polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof, the dispersibility of polyimide and fine particles is particularly poor. It has been known. From the viewpoint of dispersibility with respect to the fine particles, 1.80 mmol / g or more is preferable, and 1.85 mmol or more is more preferable. Moreover, 6.30 mmol / g or less is preferable from a viewpoint that the suitable melt | dissolution rate with respect to a developing solution is obtained, and 5.00 mmol / g or less is more preferable. The hydroxyl group concentration of the alkali-soluble resin containing one or more selected from (A) polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof is (A) polyimide, polybenzoxazole. , Polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof, the ratio of hydroxyl groups contained in 1 g of alkali-soluble resin containing at least one selected from the group consisting of “number of hydroxyl groups / unit of alkali-soluble resin” Per molecular weight ". (A) In the case of containing a plurality of alkali-soluble resins including one or more selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof, the load of the content weight ratio thereof It can be calculated by averaging.

(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂の水酸基はフェノール性水酸基であることが好ましい。一般式(1)および(2)中において、R、Rの少なくとも一方が、フェノール性水酸基を有する有機基であることが好ましい。フェノール性水酸基の存在により、アルカリ現像液への適度な溶解性が得られ、また感光剤と相互作用し未露光部の溶解性を抑制するため、残膜率の向上、高感度化が可能になる。また、フェノール性水酸基は、架橋剤との反応にも寄与するため、高耐熱性が得られる点でも好ましい。 (A) The hydroxyl group of the alkali-soluble resin containing one or more selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof is preferably a phenolic hydroxyl group. In the general formulas (1) and (2), it is preferable that at least one of R 1 and R 2 is an organic group having a phenolic hydroxyl group. Due to the presence of phenolic hydroxyl group, moderate solubility in alkaline developer is obtained, and it interacts with the photosensitizer to suppress solubility in the unexposed areas, thus improving the remaining film ratio and increasing sensitivity. Become. Moreover, since a phenolic hydroxyl group contributes also to reaction with a crosslinking agent, it is preferable also at the point from which high heat resistance is acquired.

フェノール性水酸基を有する化合物として具体的には、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物あるいはこれらの芳香族環をアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物、およびアミド基を有する酸二無水物などの芳香族酸二無水物や、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)メチレン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ)ビフェニル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)フルオレンなどのヒドロキシル基含有ジアミンや、これらの芳香族環の水素原子の一部を、炭素数1〜10のアルキル基やフルオロアルキル基、ハロゲン原子などで置換した化合物、などを挙げることができる。(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂は、これらの化合物に由来する構造を含む樹脂であることが好ましい。   Specifically, as the compound having a phenolic hydroxyl group, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride or a compound in which these aromatic rings are substituted with an alkyl group or a halogen atom, and Aromatic acid dianhydrides such as acid dianhydrides having an amide group, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (3- Amino-4-hydroxyphenyl) propane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) methylene, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) ether, bis (3-amino-4-hydroxy) biphenyl, bis (3 -Amino-4-hydroxyphenyl) fluorene-containing diamines such as fluorene, and these Some of the hydrogen atoms of the aromatic ring include an alkyl group and a fluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, compounds substituted with a halogen atom, and the like. (A) The alkali-soluble resin containing one or more selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof is a resin including a structure derived from these compounds. Is preferred.

前述の炭素数20〜100のポリエーテル構造を有するジアミンと、水酸基濃度が、1.80mmol/g以上6.30mmol/g以下である(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂を用いることによって、微粒子との分散が良好であり、CTEが低く、現像時において、タックや現像残渣のない、高感度の感光性樹脂組成物が得られる。   A diamine having a polyether structure having 20 to 100 carbon atoms and a hydroxyl group concentration of 1.80 mmol / g or more and 6.30 mmol / g or less (A) polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, and their precursors And an alkali-soluble resin containing at least one selected from the copolymers thereof, the dispersion with fine particles is good, the CTE is low, and there is no tack or development residue during development. The photosensitive resin composition is obtained.

これらの特性は金属配線間の層間絶縁膜として何層にも積層させて使用する半導体装置の再配線用途やインダクタ装置のノイズフィルタ用途などにおいて特に有用である。   These characteristics are particularly useful in a rewiring application of a semiconductor device used as an interlayer insulation film between metal wirings and used in a noise filter of an inductor device.

また、本発明の感光性樹脂組成物は、前述の特性を低下させない範囲で、前述の酸二無水物、ジアミンに加えて他の酸二無水物、ジアミンに由来する構造を含有してもよい。   Further, the photosensitive resin composition of the present invention may contain a structure derived from other acid dianhydrides and diamines in addition to the above acid dianhydrides and diamines within a range not deteriorating the above-mentioned characteristics. .

他の酸二無水物としては具体的には、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物あるいはこれらの化合物の水素原子をアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物や、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシ−2−シクロペンタン酢酸二無水物、ビシクロ[2.2.2] オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、3,5,6−トリカルボキシ−2−ノルボルナン酢酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物の様な脂環式、半脂環式テトラカルボン酸二無水物あるいはこれらの化合物の水素原子をアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物、およびアミド基を有する酸二無水物などを挙げることができる。これらは炭素数が4〜40の脂環構造を含有する酸二無水物と2種以上組み合わせて使用することができる。   Specific examples of other dianhydrides include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetra Carboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3 '-Benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 1, 1-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride Bis (2,3-dicarbox Phenyl) methane dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,5,6-pyridinetetracarboxylic Acid dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenyl ether tetracarboxylic acid Aromatic tetracarboxylic dianhydrides such as dianhydrides, or compounds in which the hydrogen atoms of these compounds are substituted with alkyl groups or halogen atoms, or 5- (2,5-dioxotetrahydrofuryl) -3-methyl-3 -Cyclohexene-1,2-dicarboxylic dianhydride, 2,3,5-tricarboxy-2-cyclopentaneacetic acid dianhydride, bicyclo [2.2.2] octo-7-e -2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, 2,3,4,5-tetrahydrofuran tetracarboxylic dianhydride, 3,5,6-tricarboxy-2-norbornane acetic dianhydride, 3 , 4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene succinic dianhydride such as alicyclic, semi-alicyclic tetracarboxylic dianhydride or alkyl of the hydrogen atom of these compounds And a compound substituted with a group or a halogen atom, and an acid dianhydride having an amide group. These can be used in combination with two or more acid dianhydrides containing an alicyclic structure having 4 to 40 carbon atoms.

他のジアミンとしては具体的には、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)メチレン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ)ビフェニル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)フルオレンなどのヒドロキシル基含有ジアミン、3−スルホン酸−4,4’−ジアミノジフェニルエーテルなどのスルホン酸含有ジアミン、ジメルカプトフェニレンジアミンなどのチオール基含有ジアミン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ベンジン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、ビス(4−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス{4−(4−アミノフェノキシ)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、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’,3,3’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’,4,4’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニルなどの芳香族ジアミンや、これらの芳香族環の水素原子の一部を、炭素数1〜10のアルキル基やフルオロアルキル基、ハロゲン原子などで置換した化合物、シクロヘキシルジアミン、メチレンビスシクロヘキシルアミンなどの脂環式ジアミンなどを挙げることができる。これらのジアミンは、そのまま、あるいは対応するジイソシアネート化合物、トリメチルシリル化ジアミンとして使用できる。また、これら2種以上のジアミン成分を組み合わせて用いてもよい。   Specific examples of other diamines include bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, and bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) propane. Bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) methylene, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) ether, bis (3-amino-4-hydroxy) biphenyl, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) Hydroxyl group-containing diamines such as fluorene, sulfonic acid-containing diamines such as 3-sulfonic acid-4,4′-diaminodiphenyl ether, thiol group-containing diamines such as dimercaptophenylenediamine, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4 ′ -Diaminodiphenyl ether, 3,4'- Aminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,4′-diaminodiphenylsulfone, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 3,4′-diaminodiphenylsulfide, 4,4′-diaminodiphenylsulfide, 1,4 -Bis (4-aminophenoxy) benzene, benzine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 1,5-naphthalenediamine, 2,6-naphthalenediamine, bis (4-aminophenoxyphenyl) sulfone, bis (3- Aminophenoxyphenyl) sulfone, bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis {4- (4-aminophenoxy) phenyl} ether, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 2,2′-dimethyl-4 , 4'-Diaminobiphenyl, 2,2 -Diethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-diethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2 ', 3,3' -Tetramethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3 ', 4,4'-tetramethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'- Aromatic diamines such as diaminobiphenyl, compounds in which some of the hydrogen atoms of these aromatic rings are substituted with alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, fluoroalkyl groups, halogen atoms, cyclohexyl diamine, methylene bis cyclohexyl amine And alicyclic diamines. These diamines can be used as they are or as the corresponding diisocyanate compounds and trimethylsilylated diamines. Moreover, you may use combining these 2 or more types of diamine components.

これらのうち、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルヒド、4,4’−ジアミノジフェニルスルヒド、ビス(4−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス{4−(4−アミノフェノキシ)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、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンあるいはこれらの芳香族環をアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物、およびアミド基を有するジアミンなどが好ましいものとして挙げられる。これらは単独でまたは2種以上を組み合わせて使用される。   Among these, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4, 4'-diaminodiphenylsulfide, bis (4-aminophenoxyphenyl) sulfone, bis (3-aminophenoxyphenyl) sulfone, bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis {4- (4-aminophenoxy) phenyl} ether 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 2,2 -Bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2- Scan (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane or compounds of these aromatic rings substituted with an alkyl group or a halogen atom, and the like diamines having an amide group as preferred. These are used alone or in combination of two or more.

また、耐熱性を低下させない範囲で、シロキサン構造を有する脂肪族の基を導入してもよく、基板との接着性を向上させることができる。具体的には、ジアミン成分として、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p−アミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどを1〜15モル%共重合したものなどが挙げられる。   Further, an aliphatic group having a siloxane structure may be introduced as long as the heat resistance is not lowered, and the adhesion to the substrate can be improved. Specific examples of the diamine component include those obtained by copolymerizing 1 to 15 mol% of bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, bis (p-aminophenyl) octamethylpentasiloxane, and the like.

耐熱性が要求される用途では、芳香族ジアミンをジアミン全体の50モル%以上使用することが好ましい。   In applications where heat resistance is required, it is preferable to use an aromatic diamine in an amount of 50 mol% or more of the total diamine.

一般式(1)および(2)において、nおよびnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)や光散乱法、X線小角散乱法などで重量平均分子量(Mw)を測定することで容易に算出できる。繰り返し単位の分子量をM、ポリマーの重量平均分子量をMwとすると、n=Mw/Mである。本発明における繰り返し数nは、最も簡便なポリスチレン換算によるGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定を用いて算出する値をいう。 In the general formulas (1) and (2), n 1 and n 2 can be easily determined by measuring the weight average molecular weight (Mw) by gel permeation chromatography (GPC), light scattering method, X-ray small angle scattering method, etc. Can be calculated. When the molecular weight of the repeating unit is M and the weight average molecular weight of the polymer is Mw, n = Mw / M. The number of repetitions n in the present invention refers to a value calculated using the simplest GPC (gel permeation chromatography) measurement in terms of polystyrene.

(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算で3,000〜80,000の範囲内であることが好ましく、8,000〜50,000の範囲内であることがより好ましい。この範囲であれば、厚膜を容易に形成することができる。   (A) The weight average molecular weight of the alkali-soluble resin containing at least one selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof is in terms of polystyrene by gel permeation chromatography. It is preferably in the range of 3,000 to 80,000, and more preferably in the range of 8,000 to 50,000. If it is this range, a thick film can be formed easily.

また、(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂は、モノアミン、酸無水物、酸クロリド、モノカルボン酸などの末端封止剤により末端を封止してもよい。樹脂の末端を水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、チオール基、ビニル基、エチニル基またはアリル基を有する末端封止剤により封止することで、樹脂のアルカリ水溶液に対する溶解速度を好ましい範囲に容易に調整することができる。末端封止剤は、樹脂の全アミン成分に対して0.1〜60モル%使用することが好ましく、より好ましくは5〜50モル%である。   Moreover, (A) alkali-soluble resin containing 1 or more types chosen from a polyimide, polybenzoxazole, a polyamideimide, those precursors, and those copolymers is monoamine, an acid anhydride, acid chloride, monocarboxylic The terminal may be sealed with a terminal sealing agent such as an acid. By sealing the terminal of the resin with a terminal sealing agent having a hydroxyl group, carboxyl group, sulfonic acid group, thiol group, vinyl group, ethynyl group or allyl group, the dissolution rate of the resin in an alkaline aqueous solution can be easily within a preferred range. Can be adjusted. The terminal blocking agent is preferably used in an amount of 0.1 to 60 mol%, more preferably 5 to 50 mol%, based on the total amine component of the resin.

末端封止剤として具体的には、3−アミノフェニルアセチレン、4−アミノフェニルアセチレン、3,5−ジエチニルアニリンなどのモノアミン、3−エチニル安息香酸、4−エチニル安息香酸、3,4−ジエチニル安息香酸、3,5−ジエチニル安息香酸などのモノカルボン酸、無水マレイン酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物などの酸無水物、前記モノカルボン酸のカルボキシル基を酸クロリド化した化合物やマレイン酸などのジカルボン酸類のカルボキシル基1つを酸クロリド化した化合物、モノ酸クロリド化合物とN−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドとの反応により得られる活性エステル化合物などの不飽和結合をもつ末端封止剤の他、5−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、1−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−カルボキシ−7−アミノナフタレン、1−カルボキシ−6−アミノナフタレン、1−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−カルボキシ−7−アミノナフタレン、2−カルボキシ−6−アミノナフタレン、2−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、4−アミノ安息香酸、4−アミノサリチル酸、5−アミノサリチル酸、6−アミノサリチル酸、2−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノベンゼンスルホン酸、4−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−アミノフェノール、3−アミノフェノール、4−アミノフェノール、2−アミノチオフェノール、3−アミノチオフェノール、4−アミノチオフェノールなどのモノアミン、無水フタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3−ヒドロキシフタル酸無水物などの酸無水物、3−カルボキシフェノール、4−カルボキシフェノール、3−カルボキシチオフェノール、4−カルボキシチオフェノール、1−ヒドロキシ−7−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−6−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−5−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−7−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−6−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−5−カルボキシナフタレン、3−カルボキシベンゼンスルホン酸、4−カルボキシベンゼンスルホン酸などのモノカルボン酸類およびこれらのカルボキシル基が酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物、テレフタル酸、フタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、1,5−ジカルボキシナフタレン、1,6−ジカルボキシナフタレン、1,7−ジカルボキシナフタレン、2,6−ジカルボキシナフタレンなどのジカルボン酸類の1つのカルボキシル基だけが酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物、モノ酸クロリド化合物とN−ヒドロキシベンゾトリアゾールとの反応により得られる活性エステル化合物などの不飽和結合をもたない末端封止剤が挙げられる。また、これら不飽和結合をもたない末端封止剤の水素結合をビニル基で置換することで不飽和結合をもつ末端封止剤として用いることができる。   Specific examples of end capping agents include monoamines such as 3-aminophenylacetylene, 4-aminophenylacetylene, 3,5-diethynylaniline, 3-ethynylbenzoic acid, 4-ethynylbenzoic acid, 3,4-diethynyl. Monocarboxylic acids such as benzoic acid and 3,5-diethynylbenzoic acid, acid anhydrides such as maleic anhydride and 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, and the carboxyl group of the monocarboxylic acid was acid chlorided Compounds obtained by acid chloride of one carboxyl group of dicarboxylic acids such as compounds and maleic acid, active ester compounds obtained by reacting monoacid chloride compounds with N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide, etc. In addition to an end-capping agent having an unsaturated bond of 5-amino-8-hydroxyquinoline, 1-hydride Roxy-7-aminonaphthalene, 1-hydroxy-6-aminonaphthalene, 1-hydroxy-5-aminonaphthalene, 1-hydroxy-4-aminonaphthalene, 2-hydroxy-7-aminonaphthalene, 2-hydroxy-6-amino Naphthalene, 2-hydroxy-5-aminonaphthalene, 1-carboxy-7-aminonaphthalene, 1-carboxy-6-aminonaphthalene, 1-carboxy-5-aminonaphthalene, 2-carboxy-7-aminonaphthalene, 2-carboxy -6-aminonaphthalene, 2-carboxy-5-aminonaphthalene, 2-aminobenzoic acid, 3-aminobenzoic acid, 4-aminobenzoic acid, 4-aminosalicylic acid, 5-aminosalicylic acid, 6-aminosalicylic acid, 2- Aminobenzenesulfonic acid, 3-aminobenzenesulfone Acid, 4-aminobenzenesulfonic acid, 3-amino-4,6-dihydroxypyrimidine, 2-aminophenol, 3-aminophenol, 4-aminophenol, 2-aminothiophenol, 3-aminothiophenol, 4-amino Monoamines such as thiophenol, phthalic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, acid anhydrides such as 3-hydroxyphthalic anhydride, 3-carboxyphenol, 4-carboxyphenol, 3-carboxythiophenol, 4-carboxythiophenol 1-hydroxy-7-carboxynaphthalene, 1-hydroxy-6-carboxynaphthalene, 1-hydroxy-5-carboxynaphthalene, 1-mercapto-7-carboxynaphthalene, 1-mercapto-6-carboxynaphthalene, 1-mercap Monocarboxylic acids such as -5-carboxynaphthalene, 3-carboxybenzenesulfonic acid and 4-carboxybenzenesulfonic acid, and monoacid chloride compounds in which these carboxyl groups are converted to acid chloride, terephthalic acid, phthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, 1 , 5-dicarboxynaphthalene, 1,6-dicarboxynaphthalene, 1,7-dicarboxynaphthalene, 1,6-dicarboxynaphthalene monoacid chloride compound in which only one carboxyl group of dicarboxylic acids such as acid chloride is converted, Examples thereof include end capping agents having no unsaturated bond such as an active ester compound obtained by reacting a monoacid chloride compound with N-hydroxybenzotriazole. Moreover, it can use as terminal blocker which has an unsaturated bond by substituting the hydrogen bond of the terminal blocker which does not have these unsaturated bonds with a vinyl group.

一般式(1)および(2)で表される構造単位のうち少なくともいずれかを有する樹脂は、公知のポリイミドおよびポリイミド前駆体の製造方法に準じて製造することができる。例えば、(I)R基を有するテトラカルボン酸二無水物とR基を有するジアミン化合物、末端封止剤であるモノアミノ化合物を、低温条件下で反応させる方法、(II)R基を有するテトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後R基を有するジアミン化合物、末端封止剤であるモノアミノ化合物と縮合剤の存在下で反応させる方法、(III)R基を有するテトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後残りの2つのカルボキシル基を酸クロリド化し、R基を有するジアミン化合物、末端封止剤であるモノアミノ化合物と反応させる方法などを挙げることができる。上記の方法で重合させた樹脂は、多量の水やメタノール/水の混合液などに投入し、沈殿させてろ別乾燥し、単離することが望ましい。この沈殿操作によって未反応のモノマーや、2量体や3量体などのオリゴマー成分が除去され、熱硬化後の膜特性が向上する。また、ポリイミド前駆体のイミド化をすすめ、閉環したポリイミドは、上記のポリイミド前駆体を得た後に、公知のイミド化反応させる方法を利用して合成することができる。 The resin having at least one of the structural units represented by the general formulas (1) and (2) can be produced according to known methods for producing polyimides and polyimide precursors. For example, (I) a method of reacting a tetracarboxylic dianhydride having an R 1 group with a diamine compound having an R 2 group and a monoamino compound as a terminal blocking agent under low temperature conditions, (II) an R 1 group A diester obtained by having a tetracarboxylic dianhydride and an alcohol, and then reacting in the presence of a diamine compound having an R 2 group, a monoamino compound as a terminal blocking agent and a condensing agent, (III) R 1 group Examples include a method in which a diester is obtained from a tetracarboxylic dianhydride having an alcohol and an alcohol, and then the remaining two carboxyl groups are acid chlorideed and reacted with a diamine compound having an R 2 group and a monoamino compound as a terminal blocking agent. be able to. The resin polymerized by the above method is preferably put into a large amount of water or a methanol / water mixture, precipitated, filtered, dried and isolated. By this precipitation operation, unreacted monomers and oligomer components such as dimers and trimers are removed, and film properties after thermosetting are improved. Moreover, after imidating the polyimide precursor and ring-closing polyimide, after obtaining said polyimide precursor, it can synthesize | combine using the method of making a well-known imidation reaction.

以下、(I)の好ましい例として、ポリイミド前駆体の製造方法の例について述べる。
まず、R基を有するジアミン化合物を重合溶媒中に溶解する。この溶液に、実質的にジアミン化合物と等モル量の、R基を有するテトラカルボン酸二無水物を徐々に添加する。メカニカルスターラーを用い、−20〜100℃、好ましくは10〜50℃で0.5〜100時間、より好ましくは2〜24時間撹拌する。末端封止剤を用いる場合には、テトラカルボン酸二無水物を添加後、−20〜100℃、好ましくは10〜50℃で0.1〜24時間撹拌した後、末端封止剤を徐々に添加してもよいし、一度に加えて、反応させてもよい。
Hereinafter, an example of a method for producing a polyimide precursor will be described as a preferred example of (I).
First, a diamine compound having an R 2 group is dissolved in a polymerization solvent. To this solution, a tetracarboxylic dianhydride having an R 1 group in a substantially equimolar amount with the diamine compound is gradually added. Using a mechanical stirrer, the mixture is stirred at -20 to 100 ° C, preferably 10 to 50 ° C for 0.5 to 100 hours, more preferably 2 to 24 hours. When using terminal blocker, after adding tetracarboxylic dianhydride, after stirring at -20-100 degreeC, Preferably 10-50 degreeC for 0.1-24 hours, terminal blocker is gradually used. You may add and you may make it react at once.

重合溶媒は、原料モノマーであるテトラカルボン酸二無水物類とジアミン類を溶解できればよく、その種類は特に限定されない。例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンのアミド類、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトンなどの環状エステル類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート類、トリエチレングリコールなどのグリコール類、m−クレゾール、p−クレゾールなどのフェノール類、アセトフェノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、スルホラン、ジメチルスルホキシドなどを挙げることができる。   The polymerization solvent is not particularly limited as long as it can dissolve tetracarboxylic dianhydrides and diamines which are raw material monomers. For example, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, amides of N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, α -Cyclic esters such as methyl-γ-butyrolactone, carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, glycols such as triethylene glycol, phenols such as m-cresol and p-cresol, acetophenone, 1,3-dimethyl- Examples include 2-imidazolidinone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, and the like.

重合溶媒は、重合反応に用いたテトラカルボン酸二無水物、ジアミン化合物、末端封止剤であるモノアミノ化合物の合計100質量部に対して100質量部以上であれば、原料や樹脂の析出がなく反応を行うことができ、1900質量部以下であれば速やかに反応が進行するため好ましく、150〜950質量部がより好ましい。   If the polymerization solvent is 100 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass in total of the tetracarboxylic dianhydride, the diamine compound, and the monoamino compound that is the terminal blocking agent used in the polymerization reaction, there is no precipitation of raw materials and resins. The reaction can be performed, and if it is 1900 parts by mass or less, the reaction proceeds quickly, and 150 to 950 parts by mass is more preferable.

前記(A)アルカリ可溶性樹脂は、フェノール樹脂を含有してもよい。
フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類とを公知の方法で重縮合することによって得られる。2種以上のフェノール樹脂を組み合わせて含有してもよい。
The (A) alkali-soluble resin may contain a phenol resin.
A phenol resin is obtained by polycondensing phenols and aldehydes by a well-known method. You may contain combining 2 or more types of phenol resins.

上記フェノール類の好ましい例としては、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾー
ル、p−クレゾール、2,3−キシレノール、2,5−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール等を挙げることができる。特に、フェノール、m−クレゾール、p−クレゾール、2,3−キシレノール、2,5−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノールまたは2,3,5−トリメチルフェノールが好ましい。これらのフェノール類を2種以上組み合わせて用いてもよい。アルカリ現像液に対する溶解性の観点から、m−クレゾールが好ましく、m−クレゾールおよびp−クレゾールの組み合わせもまた好ましい。すなわち、フェノール性水酸基を有する樹脂として、m−クレゾール残基、または、m−クレゾール残基とp−クレゾール残基を含むクレゾールノボラック樹脂を含むことが好ましい。このとき、クレゾールノボラック樹脂中のm−クレゾール残基とp−クレゾール残基のモル比(m−クレゾール残基/p−クレゾール残基、m/p)は1.8以上が好ましい。この範囲であればアルカリ現像液への適度な溶解性を示し、良好な感度が得られる。より好ましくは4以上である。
Preferred examples of the phenols include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol, 2,5-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, 2,3 , 5-trimethylphenol, 3,4,5-trimethylphenol and the like. In particular, phenol, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol, 2,5-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol or 2,3,5-trimethylphenol are preferable. Two or more of these phenols may be used in combination. From the viewpoint of solubility in an alkaline developer, m-cresol is preferable, and a combination of m-cresol and p-cresol is also preferable. That is, the resin having a phenolic hydroxyl group preferably includes an m-cresol residue, or a cresol novolak resin containing an m-cresol residue and a p-cresol residue. At this time, the molar ratio of m-cresol residue to p-cresol residue in the cresol novolak resin (m-cresol residue / p-cresol residue, m / p) is preferably 1.8 or more. If it is this range, the moderate solubility to an alkali developing solution will be shown, and favorable sensitivity will be obtained. More preferably, it is 4 or more.

また、上記アルデヒド類の好ましい例としては、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、クロロアセトアルデヒド、サリチルアルデヒド等を挙げることができる。これらのうち、ホルマリンが特に好ましい。これらのアルデヒド類を2種以上組み合わせて用いてもよい。このアルデヒド類の使用量は、パターン加工性の点より、フェノール類1.0モルに対し、0.6モル以上が好ましく、0.7モル以上がより好ましく、3.0モル以下が好ましく、1.5モル以下がより好ましい。   Preferred examples of the aldehydes include formalin, paraformaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, hydroxybenzaldehyde, chloroacetaldehyde, salicylaldehyde and the like. Of these, formalin is particularly preferred. Two or more of these aldehydes may be used in combination. The amount of the aldehyde used is preferably 0.6 mol or more, more preferably 0.7 mol or more, and preferably 3.0 mol or less, with respect to 1.0 mol of phenols, from the viewpoint of pattern processability. More preferable is 5 mol or less.

フェノール類とアルデヒド類との重縮合の反応には、通常、酸性触媒が使用される。この酸性触媒としては、例えば塩酸、硝酸、硫酸、ギ酸、シュウ酸、酢酸、p−トルエンスルホン酸等を挙げることができる。これらの酸性触媒の使用量は、通常、フェノール類1モルに対し、1×10−5〜5×10−1モルである。重縮合の反応においては、通常、反応媒質として水が使用されるが、反応初期から不均一系になる場合は、反応媒質として親水性溶媒または親油性溶媒が用いられる。親水性溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類やテトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル類が挙げられる。親油性溶媒としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン等のケトン類が挙げられる。これらの反応媒質の使用量は、通常、反応原料100質量部当り20〜1,000質量部である。 In the polycondensation reaction between phenols and aldehydes, an acidic catalyst is usually used. Examples of the acidic catalyst include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, formic acid, oxalic acid, acetic acid, p-toluenesulfonic acid, and the like. The usage-amount of these acidic catalysts is 1 * 10 < -5 > -5 * 10 < -1 > mol normally with respect to 1 mol of phenols. In the polycondensation reaction, water is usually used as a reaction medium. However, when a heterogeneous system is formed from the beginning of the reaction, a hydrophilic solvent or a lipophilic solvent is used as the reaction medium. Examples of the hydrophilic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol and propylene glycol monomethyl ether, and cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane. Examples of the lipophilic solvent include ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and 2-heptanone. The amount of the reaction medium used is usually 20 to 1,000 parts by mass per 100 parts by mass of the reaction raw material.

重縮合の反応温度は、原料の反応性に応じて適宜調整することができるが、通常10〜200℃である。重縮合の反応方法としては、フェノール類、アルデヒド類、酸性触媒等を一括して仕込み、反応させる方法、または酸性触媒の存在下にフェノール類、アルデヒド類等を反応の進行とともに加えていく方法等を適宜採用することができる。重縮合の反応終了後、系内に存在する未反応原料、酸性触媒、反応媒質等を除去するために、一般的には、反応温度を130〜230℃に上昇させ、減圧下で揮発分を除去し、フェノール性水酸基を有する樹脂を回収する。   The reaction temperature of the polycondensation can be appropriately adjusted according to the reactivity of the raw materials, but is usually 10 to 200 ° C. As a polycondensation reaction method, phenols, aldehydes, acidic catalysts, etc. are charged all at once and reacted, or phenols, aldehydes, etc. are added as the reaction proceeds in the presence of acidic catalysts, etc. Can be adopted as appropriate. After completion of the polycondensation reaction, in order to remove unreacted raw materials, acidic catalyst, reaction medium, etc. present in the system, the reaction temperature is generally increased to 130 to 230 ° C., and volatile components are reduced under reduced pressure. The resin having a phenolic hydroxyl group is removed.

本発明において、フェノール樹脂のポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は、好ましくは2,000以上、15,000以下、より好ましくは3,000以上10,000以下である。この範囲であれば、高感度・高解像度でありながら熱硬化後に良好なパターン形状を得ることができる。   In the present invention, the polystyrene-reduced weight average molecular weight (Mw) of the phenol resin is preferably 2,000 or more and 15,000 or less, more preferably 3,000 or more and 10,000 or less. Within this range, a good pattern shape can be obtained after thermosetting while having high sensitivity and high resolution.

本発明において、フェノール樹脂としてはレゾール樹脂、ノボラック樹脂などが挙げられるが、高感度化および保存安定性の観点からノボラック樹脂であることが好ましい。   In the present invention, examples of the phenol resin include a resol resin and a novolac resin, and a novolac resin is preferable from the viewpoint of high sensitivity and storage stability.

本発明において、前記(A)アルカリ可溶性樹脂は、ポリヒドロキシスチレンを含有してもよい。ポリヒドロキシスチレンは例えば、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、o−ヒドロキシスチレン、p−イソプロペニルフェノール、m−イソプロペニルフェノール、o−イソプロペニルフェノールなどのフェノール性水酸基を有する芳香族ビニル化合物、および、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物を、単独または2種類以上を公知の方法で重合することで得られる。フェノール性水酸基を有する芳香族ビニル化合物は、p−ヒドロキシスチレン、および/または、m−ヒドロキシスチレンが好ましく用いられ、芳香族ビニル化合物は、スチレンが好ましく用いられる。前記ポリヒドロキシスチレンのポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は、未露光部のパターンを溶出させることなく形成するという観点から3,000以上が好ましい。また、露光部の残渣を低減できるアルカリ溶解性を維持する観点から60,000以下が好ましく、25,000以下がより好ましい。   In the present invention, the (A) alkali-soluble resin may contain polyhydroxystyrene. Examples of the polyhydroxystyrene include aromatic vinyl compounds having a phenolic hydroxyl group such as p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, o-hydroxystyrene, p-isopropenylphenol, m-isopropenylphenol, o-isopropenylphenol, And it can obtain by polymerizing aromatic vinyl compounds, such as styrene, o-methyl styrene, m-methyl styrene, p-methyl styrene, alone or in a combination of two or more. As the aromatic vinyl compound having a phenolic hydroxyl group, p-hydroxystyrene and / or m-hydroxystyrene is preferably used, and styrene is preferably used as the aromatic vinyl compound. The polystyrene-converted weight average molecular weight (Mw) of the polyhydroxystyrene is preferably 3,000 or more from the viewpoint of forming an unexposed portion pattern without eluting it. Moreover, 60,000 or less is preferable from a viewpoint of maintaining the alkali solubility which can reduce the residue of an exposure part, and 25,000 or less are more preferable.

前記ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)はポリスチレン換算によるGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定を用いて算出する値をいう。   The polystyrene-converted weight average molecular weight (Mw) is a value calculated using GPC (gel permeation chromatography) measurement based on polystyrene.

本発明の感光性樹脂組成物は(B)無機微粒子を含有する。
前記(B)平均粒子径が0.001μm以上、0.1μm以下の無機微粒子は親水性または疎水性の処理が施され、有機基を微粒子表面に有するものであることが好ましい。パターン加工時の現像残渣の低減の観点から、親水性の有機基を微粒子表面に有することが好ましく、さらに水酸基、カルボキシル基、スルホニル基から選ばれる1種類以上の有機基を有することがより好ましい。上記の有機基を有することにより、アルカリ現像液に対する安定性が向上し、現像残渣を低減することができる。
The photosensitive resin composition of the present invention contains (B) inorganic fine particles.
The (B) inorganic fine particles having an average particle size of 0.001 μm or more and 0.1 μm or less are preferably subjected to hydrophilic or hydrophobic treatment and have organic groups on the surface of the fine particles. From the viewpoint of reducing development residue during pattern processing, it is preferable to have a hydrophilic organic group on the surface of the fine particles, and it is more preferable to have one or more organic groups selected from a hydroxyl group, a carboxyl group, and a sulfonyl group. By having said organic group, stability with respect to an alkali developing solution can be improved, and a development residue can be reduced.

本発明において微粒子の表面の有機基はFT−IRの分析装置を用いて確認することができる。具体的には、3650cm−1付近の水酸基に由来するピーク、1740cm−1付近または1400cm−1付近、または1250cm−1付近、または920cm−1付近のカルボキシル基に由来するピーク、940cm−1付近のスルホニル基に由来するピークによって微粒子の表面がそれぞれの有機基で修飾されていることを確認することができる。
前記(B)平均粒子径が0.001μm以上、0.1μm以下の無機微粒子の平均粒子径は、樹脂組成物として混合する際の分散性の観点からより好ましくは0.010μm以上である。解像度、感度の観点からより好ましくは0.08μm以下である。本発明における平均粒子径は、BET法によって測定された値である。
In the present invention, the organic group on the surface of the fine particles can be confirmed using an FT-IR analyzer. Specifically, a peak derived from the hydroxyl group near 3650 cm -1, 1740 cm -1 or near 1400cm near -1 or 1250cm near -1 or peak attributable to the carboxyl group of 920cm around -1, near 940 cm -1 It can be confirmed that the surface of the fine particle is modified with each organic group by a peak derived from the sulfonyl group.
(B) The average particle diameter of the inorganic fine particles having an average particle diameter of 0.001 μm or more and 0.1 μm or less is preferably 0.010 μm or more from the viewpoint of dispersibility when mixed as a resin composition. More preferably, it is 0.08 μm or less from the viewpoint of resolution and sensitivity. The average particle diameter in the present invention is a value measured by the BET method.

前記(B)平均粒子径が0.001μm以上、0.1μm以下の無機微粒子の含有量は、前記(D)溶剤を除く全固形分100質量部に対して10質量部以上90質量部以下であることが好ましい。CTEを低下させる観点から10質量部以上が好ましく、20質量部以上がより好ましい。また、硬化膜の機械特性を維持する観点から、90質量部以下が好ましく、80質量部以下がより好ましい。   The content of the inorganic fine particles (B) having an average particle diameter of 0.001 μm or more and 0.1 μm or less is 10 parts by mass or more and 90 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total solid content excluding the (D) solvent. Preferably there is. 10 mass parts or more are preferable from a viewpoint of reducing CTE, and 20 mass parts or more are more preferable. Moreover, 90 mass parts or less are preferable from a viewpoint of maintaining the mechanical characteristics of a cured film, and 80 mass parts or less are more preferable.

また、(B)平均粒子径が0.001μm以上、0.1μm以下の無機微粒子の含有量は、溶剤を含む感光性樹脂組成物の総量100質量部に対して、CTEを低下させる観点から5質量部以上が好ましく7質量部以上がより好ましい。また、ワニスにおける無機微粒子の分散性の観点から30質量部以下が好ましく、28質量部以下がより好ましい。   Moreover, (B) Content of the inorganic fine particle whose average particle diameter is 0.001 micrometer or more and 0.1 micrometer or less is 5 from a viewpoint of reducing CTE with respect to 100 mass parts of total amounts of the photosensitive resin composition containing a solvent. It is preferably at least 7 parts by mass and more preferably at least 7 parts by mass. Moreover, 30 mass parts or less are preferable from a viewpoint of the dispersibility of the inorganic fine particle in a varnish, and 28 mass parts or less are more preferable.

本発明において、上記範囲の無機微粒子を含有することによりCTEを低下させる効果が得られる。
本発明の感光性樹脂組成物は(D)溶剤を含む。前記(B)平均粒子径が0.001μm以上、0.1μm以下の無機微粒子の含有量は、溶剤を含む感光性樹脂組成物の総量100質量部に対してCTEを低下させる観点から、5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましい。また、常温保存における凝集を抑制するという観点から、30質量部以下が好ましく、25質量部以下がより好ましい。
前記(B)平均粒子径が0.001μm以上、0.1μm以下の無機微粒子としては例えば、例えば、アルミナ、シリカ、マグネシア、フェライト、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの金属酸化微粒子、あるいはタルク、マイカ、カオリン、ゼオライトなどの珪酸塩類、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、フラーレンなどの微粒子などが挙げられる。上記微粒子は1種または2種以上を混合して使用する。絶縁特性を維持しつつCTEを低くするという観点から、シリカが好ましい。シリカはたとえば気相法やゾルゲル法、RFプラズマ法などにより合成することができる。気相法で合成した無機超微粒子を溶剤に分散するには、分散剤を併用して公知の分散方法、ビーズミル、混練法、高圧ホモジナイザーなどにより一次粒子にまで分散させることができる。硬化膜またはワニス中の(B)無機微粒子の含有量は公知の方法によって定量することができる。本発明における無機微粒子は、蛍光X線分析装置を用いて硬化膜またはワニスが含有する無機微粒子由来の元素の強度を測定し、規定濃度に分散された無機微粒子を参照として算出することで定量される。
In this invention, the effect of reducing CTE is acquired by containing the inorganic fine particle of the said range.
The photosensitive resin composition of the present invention contains (D) a solvent. The content of the inorganic fine particles (B) having an average particle diameter of 0.001 μm or more and 0.1 μm or less is 5 mass from the viewpoint of lowering CTE with respect to 100 mass parts of the total amount of the photosensitive resin composition containing a solvent. Part or more is preferable, and 10 parts by mass or more is more preferable. Moreover, from a viewpoint of suppressing aggregation in normal temperature storage, 30 mass parts or less are preferable, and 25 mass parts or less are more preferable.
Examples of the inorganic fine particles (B) having an average particle diameter of 0.001 μm or more and 0.1 μm or less include, for example, metal oxide fine particles such as alumina, silica, magnesia, ferrite, aluminum oxide, zirconium oxide, talc, mica, Examples thereof include silicates such as kaolin and zeolite, and fine particles such as barium sulfate, calcium carbonate and fullerene. The fine particles are used alone or in combination of two or more. Silica is preferred from the viewpoint of lowering the CTE while maintaining the insulating properties. Silica can be synthesized by, for example, a gas phase method, a sol-gel method, an RF plasma method, or the like. In order to disperse the inorganic ultrafine particles synthesized by the vapor phase method in a solvent, it can be dispersed to primary particles by using a known dispersing method, a bead mill, a kneading method, a high-pressure homogenizer, etc. in combination with a dispersant. The content of (B) inorganic fine particles in the cured film or varnish can be quantified by a known method. The inorganic fine particles in the present invention are quantified by measuring the strength of the element derived from the inorganic fine particles contained in the cured film or varnish using a fluorescent X-ray analyzer, and calculating with reference to the inorganic fine particles dispersed at a specified concentration. The

本発明の感光性樹脂組成物は(C)光酸発生剤を含有することで感光性を有する。すなわち、(C)光酸発生剤は光照射されることにより酸が発生し、光照射部のアルカリ水溶液に対する溶解性が増大する特性を持つ。(C)光酸発生剤としてはキノンジアジド化合物、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩などがある。これらの中では、(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂と併用することで優れた溶解抑止効果を発現するという点から、キノンジアジド化合物が好ましく用いられる。   The photosensitive resin composition of this invention has photosensitivity by containing the (C) photo-acid generator. That is, (C) the photoacid generator has a characteristic that an acid is generated by light irradiation, and the solubility of the light irradiation portion in an alkaline aqueous solution increases. (C) Photoacid generators include quinonediazide compounds, sulfonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, iodonium salts, and the like. Among these, (A) an excellent dissolution inhibiting effect when used in combination with an alkali-soluble resin containing at least one selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof. From the viewpoint of expressing quinonediazide compound, it is preferably used.

キノンジアジド化合物は、ポリヒドロキシ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステルで結合したもの、ポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がスルホンアミド結合したもの、ポリヒドロキシポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合またはスルホンアミド結合したもの、ポリヒドロキシポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合およびスルホンアミド結合したものなどが挙げられる。これらポリヒドロキシ化合物やポリアミノ化合物の全ての官能基がキノンジアジドで置換されていなくても良いが、官能基全体の50モル%以上がキノンジアジドで置換されていることが好ましい。前記キノンジアジドによる置換が50モル%以上の場合、アルカリ現像液に対する溶解性が高くなり過ぎず、未露光部とのコントラストが得られ、所望のパターンを得ることができる。このようなキノンジアジド化合物を用いることで、一般的な紫外線である水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)に感光するポジ型の感光性樹脂組成物や感光性フィルムを得ることができる。このような化合物は単独で使用しても良いし、2種以上を混合して使用してもかまわない。また、光酸発生剤は2種類用いることで、より露光部と未露光部の溶解速度の比を大きく取ることができ、この結果、高感度な感光性樹脂組成物を得ることができる。   The quinonediazide compound has a quinonediazide sulfonic acid bonded to a polyhydroxy compound with an ester, a quinonediazide sulfonic acid bonded to a polyamino compound, and a quinonediazide sulfonic acid bonded to the polyhydroxypolyamino compound with an ester bond or sulfonamide bond. And those in which a sulfonic acid of quinonediazide is ester-bonded and sulfonamide-bonded to a polyhydroxypolyamino compound. Although all the functional groups of these polyhydroxy compounds and polyamino compounds may not be substituted with quinonediazide, it is preferable that 50 mol% or more of the entire functional groups are substituted with quinonediazide. When the substitution with quinonediazide is 50 mol% or more, the solubility in an alkali developer is not excessively high, a contrast with an unexposed portion is obtained, and a desired pattern can be obtained. By using such a quinonediazide compound, a positive photosensitive resin composition or a photosensitive film that is sensitive to i-line (365 nm), h-line (405 nm), and g-line (436 nm) of a mercury lamp, which is a general ultraviolet ray. Can be obtained. Such compounds may be used alone or in combination of two or more. Further, by using two types of photoacid generators, the ratio of the dissolution rate between the exposed part and the unexposed part can be increased, and as a result, a highly sensitive photosensitive resin composition can be obtained.

ポリヒドロキシ化合物は、Bis−Z、BisP−EZ、TekP−4HBPA、TrisP−HAP、TrisP−PA、TrisP−SA、TrisOCR−PA、BisOCHP−Z、BisP−MZ、BisP−PZ、BisP−IPZ、BisOCP−IPZ、BisP−CP、BisRS−2P、BisRS−3P、BisP−OCHP、メチレントリス−FR−CR、BisRS−26X、DML−MBPC、DML−MBOC、DML−OCHP、DML−PCHP、DML−PC、DML−PTBP、DML−34X、DML−EP,DML−POP、ジメチロール−BisOC−P、DML−PFP、DML−PSBP、DML−MTrisPC、TriML−P、TriML−35XL、TML−B P、TML−HQ、TML−pp−BPF、TML−BPA、TMOM−BP、HML−TPPHBA、HML−TPHAP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、BIR−OC、BIP−PC、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−PCHP、BIP−BIOC−F、4PC、BIR−BIPC−F、TEP−BIP−A、46DMOC、46DMOEP、TM−BIP−A(以上、商品名、旭有機材工業(株)製)、2,6−ジメトキシメチル−4−t−ブチルフェノール、2,6−ジメトキシメチル−p−クレゾール、2,6−ジアセトキシメチル−p−クレゾール、ナフトール、テトラヒドロキシベンゾフェノン、没食子酸メチルエステル、ビスフェノールA 、ビスフェノールE、メチレンビスフェノール、BisP−AP(商品名、本州化学工業(株)製)などが挙げられるが、これらに限定されない。   Polyhydroxy compounds include Bis-Z, BisP-EZ, TekP-4HBPA, TrisP-HAP, TrisP-PA, TrisP-SA, TrisOCR-PA, BisOCHP-Z, BisP-MZ, BisP-PZ, BisP-IPZ, BisOCP -IPZ, BisP-CP, BisRS-2P, BisRS-3P, BisP-OCHP, Methylenetris-FR-CR, BisRS-26X, DML-MBPC, DML-MBOC, DML-OCHP, DML-PCHP, DML-PC, DML-PTBP, DML-34X, DML-EP, DML-POP, dimethylol-BisOC-P, DML-PFP, DML-PSBP, DML-MTrisPC, TriML-P, TriML-35XL, TML-BP, TML-HQ , TML-pp-BPF, TML-BPA, TMOM-BP, HML-TPPHBA, HML-TPHAP (above, trade name, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.), BIR-OC, BIP-PC, BIR-PC, BIR -PTBP, BIR-PCHP, BIP-BIOC-F, 4PC, BIR-BIPC-F, TEP-BIP-A, 46DMOC, 46DMOEP, TM-BIP-A (above, trade name, manufactured by Asahi Organic Materials Co., Ltd.) ), 2,6-dimethoxymethyl-4-t-butylphenol, 2,6-dimethoxymethyl-p-cresol, 2,6-diacetoxymethyl-p-cresol, naphthol, tetrahydroxybenzophenone, gallic acid methyl ester, bisphenol A, bisphenol E, methylene bisphenol, BisP-AP (trade name, Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) and the like, but are not limited thereto.

ポリアミノ化合物は、1,4−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルヒド等が挙げられるが、これらに限定されない。   Polyamino compounds are 1,4-phenylenediamine, 1,3-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 4,4′-diaminodiphenyl. Examples thereof include, but are not limited to, sulfhydrides.

また、ポリヒドロキシポリアミノ化合物は、2,2−ビス(3−アミノ−4− ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3’−ジヒドロキシベンジジン等が挙げられるが、これらに限定されない。   Examples of the polyhydroxypolyamino compound include 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane and 3,3'-dihydroxybenzidine, but are not limited thereto.

本発明においてキノンジアジドは5−ナフトキノンジアジドスルホニル基、4−ナフトキノンジアジドスルホニル基のいずれも好ましく用いられる。   In the present invention, quinonediazide is preferably a 5-naphthoquinonediazidosulfonyl group or a 4-naphthoquinonediazidesulfonyl group.

4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は水銀灯のi線領域に吸収を持っており、i線露光に適している。   The 4-naphthoquinonediazide sulfonyl ester compound has absorption in the i-line region of a mercury lamp and is suitable for i-line exposure.

5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は水銀灯のg線領域まで吸収が伸びており、g線露光に適している。   The 5-naphthoquinone diazide sulfonyl ester compound has an absorption extending to the g-line region of a mercury lamp and is suitable for g-line exposure.

本発明においては、露光する波長によって4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物、5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を選択することが好ましい。また、同一分子中に4−ナフトキノンジアジドスルホニル基および5−ナフトキノンジアジドスルホニル基を併用した、ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を得ることもできるし、4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物と5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物とを混合して使用することもできる。   In the present invention, it is preferable to select a 4-naphthoquinone diazide sulfonyl ester compound or a 5-naphthoquinone diazide sulfonyl ester compound depending on the wavelength to be exposed. In addition, a naphthoquinone diazide sulfonyl ester compound in which a 4-naphthoquinone diazide sulfonyl group and a 5-naphthoquinone diazide sulfonyl group are used in the same molecule can be obtained, or a 4-naphthoquinone diazide sulfonyl ester compound and a 5-naphthoquinone diazide sulfonyl ester compound. Can also be used as a mixture.

本発明のキノンジアジド化合物の分子量は300〜3,000の範囲内であることが好ましい。キノンジアジド化合物の分子量が5,000より大きくなると、その後の熱処理においてキノンジアジド化合物が十分に熱分解しないために、得られる膜の耐熱性が低下する、機械特性が低下する、接着性が低下するなどの問題が生じる可能性がある。   The molecular weight of the quinonediazide compound of the present invention is preferably in the range of 300 to 3,000. When the molecular weight of the quinonediazide compound is larger than 5,000, the quinonediazide compound is not sufficiently thermally decomposed in the subsequent heat treatment, so that the heat resistance of the resulting film is lowered, the mechanical properties are lowered, the adhesiveness is lowered, etc. Problems can arise.

本発明に用いられるキノンジアジド化合物は、特定のフェノール化合物から、次の方法により合成される。例えば5−ナフトキノンジアジドスルホニルクロライドとフェノール化合物をトリエチルアミン存在下で反応させる方法が挙げられる。フェノール化合物の合成方法は、酸触媒下でα−(ヒドロキシフェニル)スチレン誘導体を多価フェノール化合物と反応させる方法などが挙げられる。   The quinonediazide compound used in the present invention is synthesized from a specific phenol compound by the following method. For example, a method of reacting 5-naphthoquinonediazide sulfonyl chloride and a phenol compound in the presence of triethylamine can be mentioned. Examples of the method for synthesizing a phenol compound include a method in which an α- (hydroxyphenyl) styrene derivative is reacted with a polyhydric phenol compound under an acid catalyst.

本発明に用いる(C)光酸発生剤のうち、露光によって発生させた酸成分を適度に安定化させるものとしては、スルホニウム塩、ホスホニウム塩またはジアゾニウム塩であることが好ましい。本発明の感光性樹脂組成物は永久膜として使用されるため、リン等が残存することは環境上好ましくなく、また膜の色調も考慮する必要があることから、これらの中ではスルホニウム塩が好ましく用いられる。特に好ましいものとして、トリアリールスルホニウム塩が挙げられ、膜の色調の変化を抑えることができる。   Among the (C) photoacid generators used in the present invention, those that moderately stabilize the acid component generated by exposure are preferably sulfonium salts, phosphonium salts, or diazonium salts. Since the photosensitive resin composition of the present invention is used as a permanent film, it is not preferable from the environment that phosphorus or the like remains, and it is necessary to consider the color tone of the film. Among these, a sulfonium salt is preferable. Used. Particularly preferred is a triarylsulfonium salt, which can suppress changes in the color tone of the film.

(C)光酸発生剤の含有量は、(A)アルカリ可溶性樹脂の総量100質量部に対して、好ましくは0.01〜50質量部である。このうち、キノンジアジド化合物は3〜40質量部の範囲が好ましい。また、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩から選ばれる化合物は全体で0.05〜40質量部の範囲が好ましく、0.1〜30質量部の範囲がより好ましい。(C)光酸発生剤の含有量をこの範囲とすることにより、高感度化を図ることができる。さらに増感剤などを必要に応じて含有してもよい。   (C) Content of a photo-acid generator becomes like this. Preferably it is 0.01-50 mass parts with respect to 100 mass parts of total amounts of (A) alkali-soluble resin. Among these, the quinonediazide compound has a preferable range of 3-40 mass parts. In addition, the compound selected from sulfonium salts, phosphonium salts, and diazonium salts is preferably in the range of 0.05 to 40 parts by mass, and more preferably in the range of 0.1 to 30 parts by mass. (C) By making content of a photo-acid generator into this range, high sensitivity can be achieved. Furthermore, you may contain a sensitizer etc. as needed.

本発明の感光性樹脂組成物は、(D)溶剤を含有する。溶剤としては、γ− ブチロラクトンなどの極性の非プロトン性溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、などのエーテル類、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、などのジアルキレングリコールジアルキルエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン、ジアセトンアルコール、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのケトン類、3−メトキシブチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのアセテート類、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチルなどのエステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類などの溶剤を単独、または混合して使用することができる。   The photosensitive resin composition of the present invention contains (D) a solvent. Solvents include polar aprotic solvents such as γ-butyrolactone, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, and propylene glycol monomethyl ether, dialkylene glycol dialkyl ethers such as dipropylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol ethyl methyl ether. , Acetone, methyl ethyl ketone, diisobutyl ketone, diacetone alcohol, ketones such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, acetates such as 3-methoxybutyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl acetate , Esters such as propylene glycol monomethyl ether acetate and ethyl lactate, toluene, The solvents such as aromatic hydrocarbons such as Ren alone or in combination may be used.

本発明の感光性樹脂組成物において、(D) 溶剤の含有量は、固形成分の溶解性が得られる点で(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、50質量部以上が好ましく、100質量部以上がより好ましい。また、保護膜として機能する膜厚となる樹脂膜が得られる点で2000質量部以下が好ましく、1500質量部以下がより好ましい。   In the photosensitive resin composition of the present invention, (D) the content of the solvent is such that (A) polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, 50 mass parts or more are preferable with respect to 100 mass parts of alkali-soluble resin containing 1 or more types chosen from a polymer, and 100 mass parts or more are more preferable. Moreover, 2000 mass parts or less are preferable at the point from which the resin film used as the film thickness which functions as a protective film is obtained, and 1500 mass parts or less are more preferable.

本発明の感光性樹脂組成物は、(E)金属元素を含有する。NaおよびKから選ばれる1種類以上の金属元素を含有することにより、(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂と、(B)平均粒子径が0.001μm以上、0.1μm以下の無機微粒子の分散性を向上させ、パターン加工における露光部の現像後の残渣を低減することができる。(E)金属元素の含有量は、前記(D)溶剤を除く全固形分に対して、現像残渣低減の観点から、1.0ppm以上が好ましく、2.0ppm以上がより好ましい。また、耐信頼性試験の観点から300.0ppm以下が好ましく、250.0ppm以下がより好ましい。   The photosensitive resin composition of the present invention contains (E) a metal element. By containing one or more kinds of metal elements selected from Na and K, it contains (A) one or more kinds selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof. The dispersibility of the alkali-soluble resin and (B) inorganic fine particles having an average particle diameter of 0.001 μm or more and 0.1 μm or less can be improved, and the residue after development of the exposed portion in pattern processing can be reduced. (E) The content of the metal element is preferably 1.0 ppm or more, more preferably 2.0 ppm or more, from the viewpoint of reducing the development residue with respect to the total solid content excluding the solvent (D). Moreover, 300.0 ppm or less is preferable from a viewpoint of a reliability test, and 250.0 ppm or less is more preferable.

NaおよびKから選ばれる金属元素はイオンを形成しやすく、絶縁膜の用途に用いられる感光性樹脂組成物は高温高湿条件下における信頼性試験、および室温条件下における耐電圧試験において絶縁性が低下し、電気的不良が発生する。そのため、300.0ppm以下であることが好ましい。また、前記金属元素を1.0ppm以上含むことによって、イオン化された金属により微粒子表面が帯電し、感光性樹脂組成物中での無機微粒子の分散性が向上することによって現像液に対する溶解性が向上し、現像残渣低減が達成されるものと考えられる。   The metal element selected from Na and K easily forms ions, and the photosensitive resin composition used for the insulating film has an insulating property in a reliability test under a high temperature and high humidity condition and a withstand voltage test under a room temperature condition. Lowers and causes electrical failure. Therefore, it is preferable that it is 300.0 ppm or less. Further, by containing 1.0 ppm or more of the metal element, the surface of the fine particles is charged by the ionized metal, and the dispersibility of the inorganic fine particles in the photosensitive resin composition is improved, so that the solubility in the developer is improved. Therefore, it is considered that development residue reduction is achieved.

上記理由から、含有量が(D)溶剤を除く全固形分に対して1.0ppm以上300.0ppm以下の範囲にあることによって、現像残渣を低減し、かつ絶縁膜として良好に機能する絶縁膜を得ることができる。   For the above reasons, the content of the solid content excluding the solvent (D) is in the range of 1.0 ppm or more and 300.0 ppm or less, so that the development residue is reduced and the insulating film functions well as an insulating film Can be obtained.

本発明の感光性樹脂組成物は、(F)架橋剤を含有してもよい。(F)架橋剤としてはアルコキシメチル基を含む化合物であることが好ましい。(F)架橋剤としては、一般式(8)で表される化合物が好ましい。一般式(8)で表される化合物はアルコキシメチル基を有しており、アルコキシメチル基は150℃以上の温度領域で架橋反応が生じる。そのため該化合物を含有することで、ポリイミド前駆体またはポリベンゾオキサゾール前駆体を熱により閉環させ硬化させる熱処理により架橋し、より良好なパターン形状を得ることができる。また、架橋密度を上げるためにアルコキシメチル基を2個以上有する化合物が好ましく、架橋密度を上げ、耐薬品性をより向上させる点から、アルコキシメチル基を4個以上有する化合物がより好ましい。また、熱硬化膜の機械特性を維持する観点からは、アルコキシメチル基を6個以上有する化合物を少なくとも1種類以上有することが好ましい。   The photosensitive resin composition of the present invention may contain (F) a crosslinking agent. (F) The crosslinking agent is preferably a compound containing an alkoxymethyl group. (F) As a crosslinking agent, the compound represented by General formula (8) is preferable. The compound represented by the general formula (8) has an alkoxymethyl group, and the alkoxymethyl group undergoes a crosslinking reaction in a temperature range of 150 ° C. or higher. Therefore, by containing the compound, the polyimide precursor or the polybenzoxazole precursor can be crosslinked by heat and cured by heat treatment to obtain a better pattern shape. In addition, a compound having two or more alkoxymethyl groups is preferable for increasing the crosslinking density, and a compound having four or more alkoxymethyl groups is more preferable from the viewpoint of increasing the crosslinking density and further improving chemical resistance. Moreover, from the viewpoint of maintaining the mechanical properties of the thermosetting film, it is preferable to have at least one compound having 6 or more alkoxymethyl groups.

(一般式(8)中、R62は1〜4価の有機基を示す。R63は同じでも異なっていてもよく、炭素数1〜4のアルキル基を示す。rは1〜4の整数を示す。sは1〜4の整数を示す。)
化合物(F)の具体例としては以下の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらを2種以上含有してもよい。
(In the general formula (8), R 62 represents a 1 to 4 valent organic group. R 63 may be the same or different, and represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R is an integer of 1 to 4) S represents an integer of 1 to 4.)
Specific examples of the compound (F) include the following compounds, but are not limited thereto. Moreover, you may contain 2 or more types of these.

(F)架橋剤の含有量は、架橋密度を上げ、耐薬品性および機械特性をより向上させる観点から、(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、1質量部以上が好ましく、保存安定性の観点から20質量部以下が好ましい。   (F) From the viewpoint of increasing the crosslinking density and further improving chemical resistance and mechanical properties, the content of the crosslinking agent is (A) polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, their precursors, and their co-weights. 1 mass part or more is preferable with respect to 100 mass parts of alkali-soluble resin containing 1 or more types chosen from coalescence, and 20 mass parts or less are preferable from a viewpoint of storage stability.

本発明の感光性樹脂組成物は、(G)シラン化合物を含有することができ、下地基板との接着性を向上させることができる。(G)シラン化合物の具体例としては、N−フェニルアミノエチルトリメトキシシラン、N−フェニルアミノエチルトリエトキシシラン、N−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニルアミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニルアミノブチルトリメトキシシラン、N−フェニルアミノブチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシランや、以下に示す構造を有するシラン化合物を挙げることができるが、これらに限定されない。これらを2種以上含有してもよい。   The photosensitive resin composition of this invention can contain the (G) silane compound, and can improve adhesiveness with a base substrate. (G) Specific examples of the silane compound include N-phenylaminoethyltrimethoxysilane, N-phenylaminoethyltriethoxysilane, N-phenylaminopropyltrimethoxysilane, N-phenylaminopropyltriethoxysilane, and N-phenyl. Aminobutyltrimethoxysilane, N-phenylaminobutyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryl Roxypropyltrimethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, and the structure shown below It can be mentioned that the silane compound is not limited thereto. Two or more of these may be contained.

(G)シラン化合物の含有量は、(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、接着性の観点から0.01質量部以上が好ましく、耐熱性の観点から15質量部以下が好ましい。   (G) The content of the silane compound is based on 100 parts by mass of an alkali-soluble resin containing one or more selected from (A) polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof. From the viewpoint of adhesiveness, 0.01 parts by mass or more is preferable, and from the viewpoint of heat resistance, 15 parts by mass or less is preferable.

また、本発明の感光性樹脂組成物は、フェノール樹脂およびポリヒドロキシスチレンを除く(H)フェノール性水酸基を有する化合物を含有することができる。フェノール性水酸基を有する化合物を含有することで、得られる感光性樹脂組成物は、露光前はアルカリ現像液にほとんど溶解せず、露光すると容易にアルカリ現像液に溶解するために、現像による膜減りが少なく、かつ短時間で現像が容易になる。(H)フェノール性水酸基を有する化合物として特に好ましい化合物は、Bis−Z、TekP−4HBPA、TrisP−HAP、TrisP−PA、BisRS−2P、BisRS−3P(以上、商品名、本州化学工業(株)から入手可能)、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−BIPC−F(以上、商品名、旭有機材工業(株)から入手可能)などである。   Moreover, the photosensitive resin composition of this invention can contain the compound which has (H) phenolic hydroxyl group except a phenol resin and polyhydroxystyrene. By containing a compound having a phenolic hydroxyl group, the resulting photosensitive resin composition hardly dissolves in an alkali developer before exposure, and easily dissolves in an alkali developer upon exposure. And development is easy in a short time. (H) Particularly preferred compounds as the compound having a phenolic hydroxyl group include Bis-Z, TekP-4HBPA, TrisP-HAP, TrisP-PA, BisRS-2P, BisRS-3P (trade name, Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) BIR-PC, BIR-PTBP, BIR-BIPC-F (trade name, available from Asahi Organic Materials Co., Ltd.), and the like.

(H)フェノール性水酸基を有する化合物の含有量は、現像による膜減りが少なく、かつ短時間で現像が容易になるため、(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、3質量部以上が好ましく、耐熱性および機械特性の点で40質量部以下が好ましい。   (H) Since the content of the compound having a phenolic hydroxyl group is small in film loss due to development and can be easily developed in a short time, (A) polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and 3 parts by mass or more is preferable with respect to 100 parts by mass of the alkali-soluble resin containing one or more kinds selected from these copolymers, and 40 parts by mass or less is preferable in terms of heat resistance and mechanical properties.

また、必要に応じて上記、感光性樹脂組成物と基板との濡れ性を向上させる目的で、乳酸エチルやプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、エタノールなどのアルコール類、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類を含有してもよい。また、二酸化ケイ素、二酸化チタンなどの無機粒子、あるいはポリイミドの粉末などを含有することもできる。   If necessary, for the purpose of improving the wettability between the photosensitive resin composition and the substrate, esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate, alcohols such as ethanol, cyclohexanone, methyl isobutyl ketone, etc. May also contain ethers such as ketones, tetrahydrofuran and dioxane. Further, inorganic particles such as silicon dioxide and titanium dioxide, polyimide powder, and the like can also be contained.

本発明の感光性樹脂組成物は必要に応じて(I)アクリレート化合物を含有しても良い。
本発明において、(I)アクリレート化合物とは、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有する化合物をいう。(I)アクリレート化合物は、単官能のアクリレートおよび多官能のアクリレートがある。単官能アクリレートとは、アクリロイル基およびメタクリロイル基の少なくともいずれかを1つ有する化合物をいう。例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリルアミド、およびメタクリルアミド等を挙げることができる。また、多官能のアクリレート系化合物とは、アクリロイル基およびメタクリロイル基の少なくともいずれかを2以上有する化合物をいう。
The photosensitive resin composition of this invention may contain (I) acrylate compound as needed.
In the present invention, the (I) acrylate compound refers to a compound having an acryloyl group or a methacryloyl group. (I) The acrylate compound includes a monofunctional acrylate and a polyfunctional acrylate. The monofunctional acrylate refers to a compound having at least one of acryloyl group and methacryloyl group. For example, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, acrylamide, methacrylamide, etc. can be mentioned. In addition, the polyfunctional acrylate compound refers to a compound having at least one of acryloyl group and methacryloyl group.

本発明の感光性樹脂組成物は、パターン加工後に熱処理を行う。ポジ型の感光性樹脂組成物として用いる場合はこのときアクリレート化合物がアクリレート化合物同士で熱重合またはアルカリ可溶性樹脂と反応し、架橋することにより、硬化膜の伸度が向上する。ネガ型の感光性樹脂組成物として用いる場合は、パターン加工時の露光によってアクリレート同士が光重合することにより、アルカリ可溶性樹脂と網目構造を形成する。   The photosensitive resin composition of the present invention is heat-treated after pattern processing. When used as a positive photosensitive resin composition, the acrylate compound reacts with the heat-polymerized or alkali-soluble resin between the acrylate compounds and crosslinks to improve the elongation of the cured film. When used as a negative photosensitive resin composition, acrylates are photopolymerized by exposure during pattern processing, thereby forming a network structure with an alkali-soluble resin.

単官能のアクリレート化合物の場合、架橋反応による膜の硬化が十分には進行せず、伸度の向上効果が低いため、多官能のアクリレートであることが好ましい。   In the case of a monofunctional acrylate compound, curing of the film by the crosslinking reaction does not proceed sufficiently, and the effect of improving the elongation is low, so that it is preferably a polyfunctional acrylate.

(I)アクリレート化合物の好ましい例としては、新中村化学工業(株)製NKエステルシリーズ 1G、2G、3G、4G、9G、14G、23G、BG、HD、NPG、9PG、701、BPE−100、BPE−200、BPE−500、BPE―1300、A−200、A−400、A−600、A−HD、A−NPG、APG−200、APG−400、APG−700、A−BPE−4、701A、TMPT、A−TMPT、A−TMM−3、A−TMM−3L、A−TMMT、A−9300、ATM−4E、ATM−35E、ATM−4P、AD−TMP、AD−TMP−L、A−DPH等が挙げられる。また、共栄社化学(株)製ライトエステルシリーズ P−1M、P−2M、EG、2EG、3EG、4EG、9EG、14EG、1.4BG、NP、1.6HX、1.9ND、1.10DC、G−101P、G−201P、DCP−M、BP−2EM、BP−4EM、BP−6EM、TMP等が挙げられる。また、共栄社化学(株)製“ライトアクリレート”(登録商標)シリーズ 3EG−A、4EG−A、9EG−A、14EG−A、TMGA−250、NP−A、MPD−A、1.6HX−A、BEPG−A、1.9ND−A、MOD−A、DCP−A、BP−4EA、BP−4PA、BA−134、BP−10EA、HPP−A、TMP−A、TMP−3EO−A、TMP−6EO−3A、PE−3A、PE−4A、DPE−6A等が挙げられる。また、共栄社化学(株)製エポキシエステルシリーズ40EM、70PA、200PA、80MFA、3002M、3002A、3000M、3000A等が挙げられる。また、東亜合成(株)製“アロニックス”(登録商標)シリーズ M−203、M−208、M−210、M−211B、M−215、M−220、M−225、M−240、M−243、M−245、M−260、M−270、M−305、M−309、M−310、M−313、M−315、M−320、M−325、M−350、M−360、M−402、M−408、M−450等が挙げられる。また、日本化薬(株)製“KAYARAD”(登録商標)シリーズ R−526、NPGDA、PEG400DA、MANDA、R−167、HX−220、HX−620、R−551、R−712、R−604、R−684、GPO−303、TMPTA、THE−330、TPA−320、TPA−330、PET−30、T−1420(T)、RP−1040等が挙げられる。また、日本油脂(株)製“ブレンマー”(登録商標)シリーズ GMR−H、GAM、PDE−50、PDE−100、PDE−150、PDE−200、PDE−400、PDE−600、PDE−1000、ADE−200、ADE−400、PDP−400、ADP−200、ADP−400、PDT−650、ADT−250、PDBE−200、PDBE−250、PDBE−450、PDBE−1300、ADBE−200、ADBE−250、ADBE−450等が挙げられる。また、MRCユニテック(株)製 MBAA等が挙げられる。これらの化合物を2種以上含有してもよい。   (I) As a preferable example of an acrylate compound, Shin Nakamura Chemical Co., Ltd. NK ester series 1G, 2G, 3G, 4G, 9G, 14G, 23G, BG, HD, NPG, 9PG, 701, BPE-100, BPE-200, BPE-500, BPE-1300, A-200, A-400, A-600, A-HD, A-NPG, APG-200, APG-400, APG-700, A-BPE-4, 701A, TMPT, A-TMPT, A-TMM-3, A-TMM-3L, A-TMMT, A-9300, ATM-4E, ATM-35E, ATM-4P, AD-TMP, AD-TMP-L, A-DPH etc. are mentioned. In addition, Kyoeisha Chemical Co., Ltd. light ester series P-1M, P-2M, EG, 2EG, 3EG, 4EG, 9EG, 14EG, 1.4BG, NP, 1.6HX, 1.9ND, 1.10DC, G -101P, G-201P, DCP-M, BP-2EM, BP-4EM, BP-6EM, TMP, etc. are mentioned. Moreover, Kyoeisha Chemical Co., Ltd. "Light acrylate" (trademark) series 3EG-A, 4EG-A, 9EG-A, 14EG-A, TMGA-250, NP-A, MPD-A, 1.6HX-A , BEPG-A, 1.9ND-A, MOD-A, DCP-A, BP-4EA, BP-4PA, BA-134, BP-10EA, HPP-A, TMP-A, TMP-3EO-A, TMP -6EO-3A, PE-3A, PE-4A, DPE-6A and the like. Moreover, Kyoeisha Chemical Co., Ltd. epoxy ester series 40EM, 70PA, 200PA, 80MFA, 3002M, 3002A, 3000M, 3000A etc. are mentioned. In addition, "Aronix" (registered trademark) series M-203, M-208, M-210, M-211B, M-215, M-220, M-225, M-240, M- manufactured by Toa Gosei Co., Ltd. 243, M-245, M-260, M-270, M-305, M-309, M-310, M-313, M-315, M-320, M-325, M-350, M-360, M-402, M-408, M-450 etc. are mentioned. In addition, “KAYARAD” (registered trademark) series R-526, NPGDA, PEG400DA, MANDA, R-167, HX-220, HX-620, R-551, R-712, R-604 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. , R-684, GPO-303, TMPTA, THE-330, TPA-320, TPA-330, PET-30, T-1420 (T), RP-1040, and the like. Also, “Blemmer” (registered trademark) series GMR-H, GAM, PDE-50, PDE-100, PDE-150, PDE-200, PDE-400, PDE-600, PDE-1000, manufactured by NOF Corporation. ADE-200, ADE-400, PDP-400, ADP-200, ADP-400, PDT-650, ADT-250, PDBE-200, PDBE-250, PDBE-450, PDBE-1300, ADBE-200, ADBE- 250, ADBE-450 and the like. Further, MBAA manufactured by MRC Unitech Co., Ltd. can be mentioned. You may contain 2 or more types of these compounds.

上記(I)アクリレート化合物のうち、分子量が、100以上2,000以下であるアクリレート化合物が好ましい。分子量が100以上であることで高伸度の硬化膜を得ることができ、2,000以下であることで適度なアルカリ溶解性、アルカリ可溶性樹脂との高い相溶性を持つ樹脂組成物を得ることができる。   Among the above (I) acrylate compounds, acrylate compounds having a molecular weight of 100 or more and 2,000 or less are preferable. A cured film having a high elongation can be obtained when the molecular weight is 100 or more, and a resin composition having moderate alkali solubility and high compatibility with an alkali-soluble resin can be obtained when the molecular weight is 2,000 or less. Can do.

本発明の感光性樹脂組成物の製造方法を例示する。例えば、(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂、(B)平均粒子径が0.001μm以上、0.1μm以下の無機微粒子、(C)光酸発生剤、(D)溶剤、(E)NaおよびKから選ばれる1種類以上の金属元素、および必要によりその他成分をガラス製のフラスコやステンレス製の容器に入れてメカニカルスターラーなどによって撹拌溶解させる方法、超音波で溶解させる方法、遊星式撹拌脱泡装置で撹拌溶解させる方法などが挙げられる。ここで、(E)NaおよびKから選ばれる1種類以上の金属元素は(B)無機微粒子にあらかじめ含まれていても良い。   The manufacturing method of the photosensitive resin composition of this invention is illustrated. For example, (A) an alkali-soluble resin containing one or more selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof, (B) an average particle size of 0.001 μm or more, Inorganic fine particles of 0.1 μm or less, (C) photoacid generator, (D) solvent, (E) one or more metal elements selected from Na and K, and other components, if necessary, made of glass flask or stainless steel And a method of stirring and dissolving with a mechanical stirrer, a method of dissolving with ultrasonic waves, a method of stirring and dissolving with a planetary stirring deaerator, and the like. Here, (E) one or more metal elements selected from Na and K may be contained in advance in (B) inorganic fine particles.

感光性組成物の粘度は5〜10,000mPa・sが好ましい。また、異物を除去するために0.1μm〜5μmのポアサイズのフィルターで濾過してもよい。   The viscosity of the photosensitive composition is preferably 5 to 10,000 mPa · s. Moreover, you may filter with the filter of 0.1 micrometer-5 micrometers pore size in order to remove a foreign material.

次に、本発明の感光性樹脂組成物を用いて硬化膜のパターンを形成する方法について説明する。   Next, a method for forming a cured film pattern using the photosensitive resin composition of the present invention will be described.

感光性樹脂組成物を基板上に塗布する。基板はシリコンウエハ、セラミックス類、ガリウムヒ素、金属、ガラス、金属酸化絶縁膜、窒化ケイ素、ITOなどが用いられるが、これらに限定されない。塗布方法はスピンコート法による塗布、スプレー塗布、ロールコーティング、スリットダイコーティングなどの方法がある。本発明はスピンコート法による塗布において特に目的とする効果が得られる。また、塗布膜厚は、塗布手法、組成物の固形分濃度、粘度などによって異なるが、通常、乾燥後の膜厚が、5〜30μmになるように塗布される。フラックス処理における耐薬品性の点より2um以上であることが好ましい。また、フラックス処理後の金属配線との密着性の点より15um以下であることが好ましい。   A photosensitive resin composition is applied onto a substrate. As the substrate, a silicon wafer, ceramics, gallium arsenide, metal, glass, metal oxide insulating film, silicon nitride, ITO, or the like is used, but is not limited thereto. Examples of the coating method include spin coating, spray coating, roll coating, and slit die coating. In the present invention, a particularly advantageous effect can be obtained in coating by a spin coating method. Moreover, although a coating film thickness changes with application methods, solid content concentration of composition, viscosity, etc., it is normally applied so that the film thickness after drying becomes 5 to 30 μm. It is preferably 2 μm or more from the viewpoint of chemical resistance in the flux treatment. Moreover, it is preferable that it is 15 um or less from the point of adhesiveness with the metal wiring after a flux process.

次に、感光性樹脂組成物を塗布した基板を乾燥して、感光性樹脂膜を得る。乾燥はオーブン、ホットプレート、赤外線などを使用し、50〜150℃の範囲で1分間〜数時間行うことが好ましい。   Next, the substrate coated with the photosensitive resin composition is dried to obtain a photosensitive resin film. Drying is preferably performed using an oven, a hot plate, infrared rays, or the like at 50 to 150 ° C. for 1 minute to several hours.

次に、この感光性樹脂膜上に所望のパターンを有するマスクを通して化学線を照射し、露光する。露光に用いられる化学線としては紫外線、可視光線、電子線、X線などがあるが、本発明では水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)を用いることが好ましい。   Next, the photosensitive resin film is exposed to actinic radiation through a mask having a desired pattern. As the actinic radiation used for exposure, there are ultraviolet rays, visible rays, electron beams, X-rays and the like. In the present invention, it is preferable to use i rays (365 nm), h rays (405 nm), and g rays (436 nm) of a mercury lamp. .

感光性樹脂膜から耐熱性樹脂のパターンを形成するには、露光後、現像液を用いて露光部を除去すればよい。現像液は、テトラメチルアンモニウムの水溶液、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルカリ性を示す化合物の水溶液が好ましい。また場合によっては、これらのアルカリ水溶液にN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、ジメチルアクリルアミドなどの極性溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、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などのエステル類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類などを1種以上添加してもよい。現像後は水にてリンス処理をすることが好ましい。ここでもエタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、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などのエステル類などを水に加えてリンス処理をしてもよい。   In order to form a pattern of a heat resistant resin from the photosensitive resin film, the exposed portion may be removed using a developer after exposure. The developer is an aqueous solution of tetramethylammonium, diethanolamine, diethylaminoethanol, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, triethylamine, diethylamine, methylamine, dimethylamine, dimethylaminoethyl acetate, dimethylaminoethanol, dimethylamino An aqueous solution of a compound exhibiting alkalinity such as ethyl methacrylate, cyclohexylamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine and the like is preferable. In some cases, these alkaline aqueous solutions may contain polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, dimethylacrylamide, methanol, ethanol, One or more alcohols such as isopropanol, esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate, ketones such as cyclopentanone, cyclohexanone, isobutyl ketone and methyl isobutyl ketone may be added. After development, it is preferable to rinse with water. Here, alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol, and esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate may be added to water for rinsing treatment.

現像後、200〜500℃の温度を加えて耐熱性樹脂被膜に変換する。この加熱処理は温度を選び、段階的に昇温するか、ある温度範囲を選び連続的に昇温しながら5分間〜5時間実施することが一般的である。一例としては、130℃、200℃、320℃で各30分間ずつ熱処理する方法、室温から320℃まで2時間かけて直線的に昇温する方法、200℃の高温にて投入し2時間かけて直線的に昇温する方法などが挙げられる。この際、加熱温度は150℃以上、320℃以下の温度が好ましく、180℃以上、250℃以下であることがさらに好ましい。   After development, a temperature of 200 to 500 ° C. is applied to convert it to a heat resistant resin film. This heat treatment is generally carried out for 5 minutes to 5 hours by selecting the temperature and raising the temperature stepwise, or selecting a certain temperature range and continuously raising the temperature. For example, heat treatment at 130 ° C., 200 ° C., and 320 ° C. for 30 minutes each, method of linearly increasing the temperature from room temperature to 320 ° C. over 2 hours, charging at a high temperature of 200 ° C. over 2 hours The method of raising temperature linearly can be mentioned. At this time, the heating temperature is preferably 150 ° C. or higher and 320 ° C. or lower, and more preferably 180 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.

次に、本発明の感光性樹脂組成物から形成された感光性フィルムについて説明する。本発明の感光性フィルムは支持フィルムを有することが好ましい。(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂、(B)平均粒子径が0.001μm以上、0.1μm以下の無機微粒子、(C)光酸発生剤、(D)溶剤、(E)NaおよびKから選ばれる1種類以上の金属元素、等を含む感光性樹脂組成物を支持フィルム上に塗布し、次いでこれを乾燥することにより支持フィルム上に感光層を有する感光性フィルムを得ることができる。   Next, the photosensitive film formed from the photosensitive resin composition of this invention is demonstrated. The photosensitive film of the present invention preferably has a support film. (A) An alkali-soluble resin containing one or more selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof, (B) an average particle diameter of 0.001 μm or more, and 0.0. A photosensitive resin composition containing inorganic fine particles of 1 μm or less, (C) a photoacid generator, (D) a solvent, (E) one or more metal elements selected from Na and K, and the like is applied onto a support film. Then, by drying this, a photosensitive film having a photosensitive layer on the support film can be obtained.

支持フィルムは特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリイミドフィルムなど、通常市販されている各種のフィルムが使用可能である。支持フィルムと感光性フィルムとの接合面には、密着性と剥離性を向上させるために、シリコーン、シランカップリング剤、アルミキレート剤、ポリ尿素などの表面処理を施してもよい。また、支持フィルムの厚みは特に限定されないが、作業性の観点から、10〜100μmの範囲であることが好ましい。   The support film is not particularly limited, but various commercially available films such as a polyethylene terephthalate (PET) film, a polyphenylene sulfide film, and a polyimide film can be used. The bonding surface between the support film and the photosensitive film may be subjected to a surface treatment such as silicone, a silane coupling agent, an aluminum chelating agent, or polyurea in order to improve adhesion and peelability. The thickness of the support film is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 100 μm from the viewpoint of workability.

また、本発明の感光性フィルムは、表面を保護するために、膜上に保護フィルムを有してもよい。これにより、大気中のゴミやチリ等の汚染物質から感光性フィルム表面を保護することができる。   Moreover, in order to protect the surface, the photosensitive film of this invention may have a protective film on a film | membrane. Thereby, the photosensitive film surface can be protected from contaminants such as dust and dust in the atmosphere.

保護フィルムとしては、ポリオレフィンフィルム、ポリエステルフィルム等が挙げられる。保護フィルムは、感光性フィルムとの接着力が小さいものが好ましい。   Examples of the protective film include polyolefin films and polyester films. The protective film preferably has a small adhesive force with the photosensitive film.

(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂、(B)平均粒子径が0.001μm以上、0.1μm以下の無機微粒子、(C)光酸発生剤、(D)溶剤、(E)NaおよびKから選ばれる1種類以上の金属元素、等を含む感光性樹脂組成物を支持フィルムに塗布し、感光層を形成する方法としては、スプレー塗布、ロールコーティング、スクリーン印刷、ブレードコーター、ダイコーター、カレンダーコーター、メニスカスコーター、バーコーター、ロールコーター、コンマロールコーター、グラビアコーター、スクリーンコーター、スリットダイコーターなどによる方法が挙げられる。また、塗布膜厚は、塗布手法、組成物の固形分濃度、粘度などによって異なるが、通常、乾燥後に得られる感光層の膜厚が、0.5μm以上100μm以下であることが好ましい。また3μm以上40μm以下であることがより好ましい。   (A) An alkali-soluble resin containing one or more selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof, (B) an average particle diameter of 0.001 μm or more, and 0.0. A photosensitive resin composition containing inorganic fine particles of 1 μm or less, (C) a photoacid generator, (D) a solvent, (E) one or more metal elements selected from Na and K, and the like is applied to a support film, The photosensitive layer can be formed by spray coating, roll coating, screen printing, blade coater, die coater, calendar coater, meniscus coater, bar coater, roll coater, comma roll coater, gravure coater, screen coater, slit die coater, etc. The method by is mentioned. In addition, the coating film thickness varies depending on the coating method, the solid content concentration of the composition, the viscosity, and the like, but it is usually preferable that the film thickness of the photosensitive layer obtained after drying is 0.5 μm or more and 100 μm or less. Moreover, it is more preferable that they are 3 micrometers or more and 40 micrometers or less.

乾燥には、オーブン、ホットプレート、赤外線などを使用することができる。乾燥温度及び乾燥時間は、溶剤を揮発させることが可能な範囲であればよく、半導体用樹脂フィルム材料が未硬化または半硬化状態となるような範囲を適宜設定することが好ましい。具体的には、40℃から120℃の範囲で1分から数十分行うことが好ましい。また、これらの温度を組み合わせて段階的に昇温してもよく、例えば、50℃、60℃、70℃で各1分ずつ熱処理してもよい。   An oven, a hot plate, infrared rays, or the like can be used for drying. The drying temperature and the drying time may be in a range where the solvent can be volatilized, and it is preferable to appropriately set a range in which the resin film material for a semiconductor is in an uncured or semi-cured state. Specifically, it is preferable to carry out from 1 minute to several tens of minutes in the range of 40 ° C to 120 ° C. Moreover, you may heat up in steps combining these temperatures, for example, you may heat-process at 50 degreeC, 60 degreeC, and 70 degreeC for 1 minute each.

次に、感光性フィルムを用いて半導体装置を製造する方法について述べる。感光性フィルムが保護フィルムを有する場合にはまずこれを剥離する。感光性フィルムと基板を対向させ、加熱圧着により貼り合わせて、感光性フィルムを基板に転写し、ラミネートを行う。次いで支持フィルムを剥離して感光性被膜を得る。加熱圧着は、熱プレス処理、熱ラミネート処理、熱真空ラミネート処理等によって行うことができる。加熱圧着しラミネートする温度は、基板への密着性、埋め込み性の点から40℃以上であることが好ましく、50℃以上であることがより好ましい。また、加熱圧着時に感光性フィルムが硬化し、露光・現像工程におけるパターン形成の解像度が悪くなることを防ぐために、加熱圧着の温度は150℃以下であることが好ましく、120℃以下であることがより好ましい。また熱圧着時に、気泡を除去する目的で、減圧下で行ってもよい。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device using a photosensitive film will be described. When the photosensitive film has a protective film, it is first peeled off. A photosensitive film and a board | substrate are made to oppose, and it bonds together by thermocompression bonding, transfers a photosensitive film to a board | substrate, and laminates. Next, the support film is peeled off to obtain a photosensitive coating. The thermocompression bonding can be performed by a heat press process, a heat laminating process, a heat vacuum laminating process, or the like. The temperature for thermocompression bonding and lamination is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, from the viewpoint of adhesion to the substrate and embedding. In order to prevent the photosensitive film from being cured at the time of thermocompression bonding and the resolution of pattern formation in the exposure / development process from being deteriorated, the temperature of thermocompression bonding is preferably 150 ° C. or less, and preferably 120 ° C. or less. More preferred. Moreover, you may carry out under reduced pressure in order to remove a bubble at the time of thermocompression bonding.

また、基板に感光性フィルムをラミネートした後、感光性フィルムからの支持フィルムの剥離を0℃以上100℃以下の温度範囲にて行う。   Moreover, after laminating the photosensitive film on the substrate, the support film is peeled off from the photosensitive film in a temperature range of 0 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.

用いる基板は、シリコンウエハ、セラミックス類、ガリウムヒ素、有機系回路基板、無機系回路基板、およびこれらの基板に回路の構成材料が配置されたものなどを挙げることができるが、これらに限定されない。   Examples of the substrate to be used include, but are not limited to, silicon wafers, ceramics, gallium arsenide, organic circuit substrates, inorganic circuit substrates, and substrates on which circuit constituent materials are arranged.

有機系回路基板の例としては、ガラス布・エポキシ銅張積層板などのガラス基材銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板などのコンポジット銅張積層板、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板などの耐熱・熱可塑性基板、ポリエステル銅張フィルム基板、ポリイミド銅張フィルム基板などのフレキシブル基板が挙げられる。また、無機系回路基板の例は、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板などのセラミック基板、アルミニウムベース基板、鉄ベース基板などの金属系基板が挙げられる。回路の構成材料の例は、金、銀、銅などの金属を含有する導体、無機系酸化物などを含有する抵抗体、ガラス系材料、樹脂などを含有する低誘電体、樹脂や高誘電率無機粒子などを含有する高誘電体、ガラス系材料などを含有する絶縁体などが挙げられる。   Examples of organic circuit boards include glass-based copper-clad laminates such as glass cloth / epoxy copper-clad laminates, composite copper-clad laminates such as glass nonwoven fabrics / epoxy copper-clad laminates, polyetherimide resin substrates, Examples include heat-resistant / thermoplastic substrates such as ether ketone resin substrates and polysulfone resin substrates, polyester copper-clad film substrates, and polyimide copper-clad film substrates. Examples of the inorganic circuit board include ceramic substrates such as an alumina substrate, an aluminum nitride substrate, and a silicon carbide substrate, and metal substrates such as an aluminum base substrate and an iron base substrate. Examples of circuit materials include conductors containing metals such as gold, silver and copper, resistors containing inorganic oxides, low dielectrics containing glass materials, resins, etc., resins and high dielectric constants Examples thereof include high dielectric materials containing inorganic particles and insulators containing glass-based materials.

次に、上記方法によって形成された感光性被膜上に、所望のパターンを有するマスクを通して化学線を照射し、露光する。露光に用いられる化学線としては紫外線、可視光線、電子線、X線などがあるが、本発明では水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)を用いることが好ましい。感光性フィルムにおいて、支持フィルムがこれらの光線に対して透明な材質である場合は、感光性フィルムから支持フィルムを剥離してから露光を行ってもよく、剥離せずに露光を行ってもよい。剥離をせずに露光を行った場合は、露光後、現像処理を行う前に支持フィルムを剥離する。   Next, the photosensitive film formed by the above method is irradiated with actinic radiation through a mask having a desired pattern and exposed. As the actinic radiation used for exposure, there are ultraviolet rays, visible rays, electron beams, X-rays and the like. In the present invention, it is preferable to use i rays (365 nm), h rays (405 nm), and g rays (436 nm) of a mercury lamp. . In the photosensitive film, when the support film is a material transparent to these light beams, the exposure may be performed after peeling the support film from the photosensitive film, or the exposure may be performed without peeling. . When exposure is performed without peeling, the support film is peeled after exposure and before development.

パターンを形成するには、露光後、現像液を用いて未露光部を除去する。現像液としては、テトラメチルアンモニウムの水溶液、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルカリ性を示す化合物の水溶液が好ましい。また場合によっては、これらのアルカリ水溶液にN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、ジメチルアクリルアミドなどの極性溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、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などのエステル類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類などを単独あるいは数種を組み合わせたものを含有してもよい。   In order to form a pattern, after exposure, an unexposed portion is removed using a developer. Developers include tetramethylammonium aqueous solution, diethanolamine, diethylaminoethanol, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, triethylamine, diethylamine, methylamine, dimethylamine, dimethylaminoethyl acetate, dimethylaminoethanol, dimethyl An aqueous solution of a compound showing alkalinity such as aminoethyl methacrylate, cyclohexylamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine and the like is preferable. In some cases, these alkaline aqueous solutions may contain polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, dimethylacrylamide, methanol, ethanol, Contains alcohols such as isopropanol, esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate, ketones such as cyclopentanone, cyclohexanone, isobutyl ketone, and methyl isobutyl ketone alone or in combination of several kinds Good.

現像は上記の現像液を感光性被膜のある面にスプレーする、現像液中に浸漬する、浸漬しながら超音波をかける、または基板を回転させながら現像液をスプレーするなどの方法によって行うことができる。現像時間や現像ステップ現像液の温度といった、現像時の条件は、未露光部が除去される条件であればよく、微細なパターンを加工し、パターン間の残渣を除去するために、未露光部が除去されてからさらに現像を行うことが好ましい。   Development can be performed by spraying the developer on the surface with the photosensitive coating, immersing in the developer, applying ultrasonic waves while immersing, or spraying the developer while rotating the substrate. it can. The development conditions such as the development time and the temperature of the development step developer may be any conditions that allow the unexposed areas to be removed. In order to process fine patterns and remove residues between patterns, unexposed areas It is preferable to perform further development after the removal.

現像後は水にてリンス処理をしてもよい。ここでもエタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、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などのエステル類などを水に加えてリンス処理をしても良い。   After the development, rinsing with water may be performed. Here, alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol, and esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate may be added to water for rinsing treatment.

現像時のパターンの解像度が向上し、現像条件の許容幅が増大する場合には、現像前にベーク処理をする工程を取り入れても差し支えない。この温度としては50〜180℃の範囲が好ましく、特に60〜120℃の範囲がより好ましい。時間は5秒〜数時間が好ましい。   When the resolution of the pattern at the time of development is improved and the allowable range of development conditions is increased, a step of performing a baking process before development can be incorporated. As this temperature, the range of 50-180 degreeC is preferable, and the range of 60-120 degreeC is especially more preferable. The time is preferably 5 seconds to several hours.

パターンを形成したのち、120℃から500℃の温度をかけて硬化膜を得る。この加熱処理は温度を選び、段階的に昇温するか、ある温度範囲を選び連続的に昇温しながら5分から5時間実施する。一例としては、130℃、200℃、320℃で各30分ずつ熱処理する。あるいは室温より320℃まで2時間かけて直線的に昇温するなどの方法が挙げられる。この際、加熱温度は150℃以上、320℃以下の温度が好ましく、180℃以上、250℃以下であることがさらに好ましい。   After forming the pattern, a cured film is obtained by applying a temperature of 120 ° C. to 500 ° C. This heat treatment is carried out for 5 minutes to 5 hours by selecting the temperature and raising the temperature stepwise, or selecting a certain temperature range and continuously raising the temperature. As an example, heat treatment is performed at 130 ° C., 200 ° C., and 320 ° C. for 30 minutes each. Alternatively, a method such as linearly raising the temperature from room temperature to 320 ° C. over 2 hours can be mentioned. At this time, the heating temperature is preferably 150 ° C. or higher and 320 ° C. or lower, and more preferably 180 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.

硬化膜の膜厚は、絶縁性を向上させるため、0.5μm以上であることが好ましく、2μm以上であることがより好ましい。また、残留応力による基板の反りを低減する観点から、100μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましい。   The thickness of the cured film is preferably 0.5 μm or more and more preferably 2 μm or more in order to improve insulation. Further, from the viewpoint of reducing the warpage of the substrate due to residual stress, it is preferably 100 μm or less, and more preferably 40 μm or less.

本発明の感光性樹脂組成物、または感光性フィルムにより形成した硬化膜中の金属元素の含有量は分散性の観点から、1.0ppm以上が好ましく、2.0ppm以上がより好ましい。また、耐信頼性試験の観点から300.0ppm以下が好ましく、250.0ppm以下がより好ましい。   From the viewpoint of dispersibility, the content of the metal element in the cured film formed from the photosensitive resin composition or the photosensitive film of the present invention is preferably 1.0 ppm or more, and more preferably 2.0 ppm or more. Moreover, 300.0 ppm or less is preferable from a viewpoint of a reliability test, and 250.0 ppm or less is more preferable.

NaおよびKから選ばれる金属元素はイオンを形成しやすく、絶縁膜の用途に用いられる感光性樹脂組成物は高温高湿条件下における信頼性試験、および室温条件下における耐電圧試験において絶縁性が低下し、電気的不良が発生する。そのため、300.0ppm以下であることが好ましい。また、前記金属元素を1.0ppm以上含むことによって、イオン化された金属により微粒子表面が帯電し、感光性樹脂組成物中での無機微粒子の分散性が向上する。   The metal element selected from Na and K easily forms ions, and the photosensitive resin composition used for the insulating film has an insulating property in a reliability test under a high temperature and high humidity condition and a withstand voltage test under a room temperature condition. Lowers and causes electrical failure. Therefore, it is preferable that it is 300.0 ppm or less. Further, by containing 1.0 ppm or more of the metal element, the surface of the fine particles is charged by the ionized metal, and the dispersibility of the inorganic fine particles in the photosensitive resin composition is improved.

本発明における硬化膜中の金属元素の含有量は酸などの薬液を用いて硬化膜を溶解させ、これをICP発光分析装置を用いて分析することで測定することができる。   The content of the metal element in the cured film in the present invention can be measured by dissolving the cured film using a chemical solution such as an acid and analyzing it using an ICP emission analyzer.

本発明の感光性樹脂組成物、または感光性フィルムにより形成した硬化膜の5%熱重量減少温度は、リフローなどの半導体装置製造工程における耐熱性の観点から、350℃以上であることが好ましい。また、膜に樹脂にかかる熱応力を緩和する観点から550℃以下であることが好ましい。   The 5% thermal weight loss temperature of the cured film formed from the photosensitive resin composition or photosensitive film of the present invention is preferably 350 ° C. or higher from the viewpoint of heat resistance in the semiconductor device manufacturing process such as reflow. Moreover, it is preferable that it is 550 degrees C or less from a viewpoint of relieving the thermal stress concerning resin to a film | membrane.

本発明の感光性樹脂組成物、または感光性フィルムにより形成した硬化膜の体積抵抗値は耐絶縁性の観点から1×1016Ω・cm以上であることが好ましく、5×1016Ω・cm以上であることがより好ましい、また、パターン加工できる樹脂組成物にするという観点から1×1020Ω・cm以下が好ましく、5×1019Ω・cm以下がより好ましい。 From the viewpoint of insulation resistance, the volume resistance value of the cured film formed from the photosensitive resin composition of the present invention or the photosensitive film is preferably 1 × 10 16 Ω · cm or more, and 5 × 10 16 Ω · cm. From the viewpoint of obtaining a resin composition that can be patterned, it is more preferably 1 × 10 20 Ω · cm or less, and more preferably 5 × 10 19 Ω · cm or less.

本発明の感光性樹脂組成物、または感光性フィルムにより形成した硬化膜は、半導体のパッシベーション膜、半導体素子の保護膜、高密度実装用多層配線の層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁層、特に金属配線間の層間絶縁膜として何層にも積層させて使用する半導体装置の再配線やインダクタ装置のノイズフィルタなどの用途に好適に用いられる。
また本発明の感光性樹脂組成物、または感光性フィルムを硬化した硬化膜は、該硬化膜のレリーフパターン層を形成させた状態にて、半導体電子部品または半導体装置に用いることができる。
The cured film formed of the photosensitive resin composition or the photosensitive film of the present invention includes a semiconductor passivation film, a protective film for a semiconductor element, an interlayer insulating film for a multilayer wiring for high-density mounting, an insulating layer for an organic electroluminescent element, In particular, it is suitably used for applications such as rewiring of a semiconductor device that is used by being stacked in multiple layers as an interlayer insulating film between metal wirings and a noise filter of an inductor device.
Moreover, the photosensitive resin composition of this invention or the cured film which hardened | cured the photosensitive film can be used for a semiconductor electronic component or a semiconductor device in the state in which the relief pattern layer of this cured film was formed.

また硬化膜を上記の通り2〜40μmの膜厚にて基板上に配置し、その上に銅の配線を配置した後、銅配線間の絶縁膜としてさらに硬化膜を2〜40μmの膜厚にて形成し、半導体電子部品または半導体装置を作製することもできる。   Moreover, after arrange | positioning a cured film on a board | substrate with a film thickness of 2-40 micrometers as above-mentioned, and arrange | positioning a copper wiring on it, the cured film is further made into a film thickness of 2-40 micrometers as an insulating film between copper wiring. Thus, a semiconductor electronic component or a semiconductor device can be manufactured.

本発明における好適な構造を以下図1に示す。
一般的には半導体素子1上にパッシベーション膜2が形成されている。パッシベーション膜2上に本発明による感光性樹脂組成物をスピンコートで塗布、または、感光性フィルムを加熱圧着にてラミネートし、ホットプレートなどを用いて加熱乾燥し、露光・現像を通してパターン形成する。感光性樹脂膜のパターン形成後に、キュアによる高温処理プロセスを行い、硬化膜3を形成する。硬化膜3上にスパッタ、蒸着、無電解めっき、電解めっきなどの手法で金属配線4を形成する。さらに、金属配線を保護するために本発明による感光性樹脂組成物をスピンコートで塗布、または、感光性フィルムを加熱圧着にてラミネートし、ホットプレートなどを用いて加熱乾燥し、露光・現像を通してパターン形成する。樹脂膜のパターン形成後に、キュアによる高温処理プロセスを行い、硬化膜5を形成する。上記の手法にて硬化膜を形成することにより、CTEが低く、かつ高い耐熱性、機械特性、耐信頼性を有する半導体装置を提供することができる。
A preferred structure in the present invention is shown in FIG.
In general, a passivation film 2 is formed on the semiconductor element 1. The photosensitive resin composition according to the present invention is applied onto the passivation film 2 by spin coating, or a photosensitive film is laminated by thermocompression bonding, heat-dried using a hot plate or the like, and a pattern is formed through exposure and development. After the pattern formation of the photosensitive resin film, a cured film 3 is formed by performing a high temperature treatment process by curing. A metal wiring 4 is formed on the cured film 3 by a technique such as sputtering, vapor deposition, electroless plating, or electrolytic plating. Furthermore, in order to protect the metal wiring, the photosensitive resin composition according to the present invention is applied by spin coating, or the photosensitive film is laminated by thermocompression bonding, and is heated and dried using a hot plate or the like, through exposure and development. Form a pattern. After the resin film pattern is formed, a high temperature treatment process by curing is performed to form the cured film 5. By forming a cured film by the above method, a semiconductor device having a low CTE and high heat resistance, mechanical characteristics, and reliability can be provided.

以下、実施例等をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、実施例中の感光性樹脂組成物の評価は以下の方法で行った。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example etc. are given and this invention is demonstrated, this invention is not limited by these examples. In addition, evaluation of the photosensitive resin composition in an Example was performed with the following method.

<全固形分に対する金属元素の含有量>
感光性樹脂組成物1gをNMPで希釈して25mLとし、樹脂組成物のNMP溶液を作製した。これを原子吸光光度計Z−2710(日立ハイテクサイエンス製)を用いてNa、およびKの金属元素の濃度を測定した。測定した濃度より全固形分に対する金属元素の含有量を算出した。
<Content of metal element with respect to total solid content>
1 g of the photosensitive resin composition was diluted with NMP to 25 mL to prepare an NMP solution of the resin composition. The concentration of Na and K metal elements was measured using an atomic absorption photometer Z-2710 (manufactured by Hitachi High-Tech Science). The content of the metal element relative to the total solid content was calculated from the measured concentration.

<膜厚の測定方法>
大日本スクリーン製造(株)製ラムダエースSTM−602を使用し、プリベーク後および現像後の膜は、ポリイミドを基準として屈折率1.629で測定した。
<Measuring method of film thickness>
A Lambda Ace STM-602 manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. was used, and the film after pre-baking and development was measured at a refractive index of 1.629 based on polyimide.

<ポリイミドのイミド化率の測定>
(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂のイミド化率は、6インチのシリコンウエハ上に、ポリイミド樹脂の固形分濃度50質量%のN−メチルピロリドン(以下、NMP)溶液をスピンコート法で塗布し、次いで120℃のホットプレート(大日本スクリーン製造(株)製SKW−636)で3分間ベークし、厚さ10μm±1μmのプリベーク膜を作製した。この膜を半分に割り、片方をイナートオーブン(光洋サーモシステム製INH−21CD)に投入し、350℃の硬化温度まで30分間かけて上昇させ、350℃で60分間加熱処理を行った。その後、オーブン内が50℃以下になるまで徐冷し、硬化膜を得た。得られた硬化膜(X)と硬化前の膜(Y)について、フーリエ変換赤外分光光度計FT−720(堀場製作所製)を用いて赤外吸収スペクトルを測定した。イミド環のC−N伸縮振動による1377cm−1付近のピーク強度を求め、「硬化前の膜(Y)のピーク強度/硬化膜(X)のピーク強度」の値をイミド化率とした。
<Measurement of imidation ratio of polyimide>
(A) The imidization ratio of an alkali-soluble resin containing one or more selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof is obtained on a 6-inch silicon wafer. An N-methylpyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) solution having a resin solid content concentration of 50% by mass is applied by spin coating, and then baked on a 120 ° C. hot plate (SKW-636, manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.) for 3 minutes. Then, a prebaked film having a thickness of 10 μm ± 1 μm was produced. This film was divided in half, and one side was placed in an inert oven (INH-21CD manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd.), raised to a curing temperature of 350 ° C. over 30 minutes, and heat-treated at 350 ° C. for 60 minutes. Then, it annealed until the inside of oven became 50 degrees C or less, and obtained the cured film. About the obtained cured film (X) and the film (Y) before curing, an infrared absorption spectrum was measured using a Fourier transform infrared spectrophotometer FT-720 (manufactured by Horiba, Ltd.). The peak intensity in the vicinity of 1377 cm −1 due to CN stretching vibration of the imide ring was determined, and the value of “peak intensity of the film (Y) before curing / peak intensity of the cured film (X)” was defined as the imidization ratio.

<感光性樹脂膜の作製>
8インチシリコンウエハ上にワニスをプリベーク後の膜厚T1(塗布後膜厚)=4.0〜4.5μmとなるようにスピンコート法により塗布し、ついでホットプレート(東京エレクトロン(株)製の塗布現像装置ACT8)を用いて、100℃で3分間プリベークすることにより、感光性樹脂膜を得た。
<Production of photosensitive resin film>
The varnish was applied onto an 8-inch silicon wafer by spin coating so that the film thickness T1 after application (film thickness after application) = 4.0 to 4.5 μm, and then hot plate (manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd.) A photosensitive resin film was obtained by pre-baking at 100 ° C. for 3 minutes using a coating and developing apparatus ACT8).

<露光>
露光機(Union社製全波長アライナー PEM−6M)に、パターンの描写されたレチクルをセットし、上記感光性樹脂膜を所定の時間、g、h、i線の混合波長光で露光した。
<Exposure>
The reticle on which the pattern was drawn was set in an exposure machine (Union full-wavelength aligner PEM-6M), and the photosensitive resin film was exposed to a mixed wavelength light of g, h, i lines for a predetermined time.

<現像>
東京エレクトロン(株)製ACT8の現像装置を用い、50回転で水酸化テトラメチルアンモニウムの2.38質量%水溶液を10秒間、露光後の膜に噴霧した。この後、0回転でX秒間静置した。現像液を振り切り、再度水酸化テトラメチルアンモニウムを噴霧、20秒間静置した。このとき、現像による膜厚の現象が1.5umとなるように現像時間Xを調整した。この後、400回転で水にてリンス処理し、3,000回転で10秒振り切り乾燥した。
<Development>
Using a developing device of ACT8 manufactured by Tokyo Electron Ltd., a 2.38 mass% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide was sprayed on the exposed film for 10 seconds at 50 revolutions. Then, it was left still for 0 second at 0 rotation. The developer was shaken off, and tetramethylammonium hydroxide was sprayed again and allowed to stand for 20 seconds. At this time, the development time X was adjusted so that the phenomenon of film thickness due to development was 1.5 μm. Thereafter, the substrate was rinsed with water at 400 rpm, shaken and dried for 10 seconds at 3,000 rpm.

<感度>
上記露光および現像において露光時間を変化させることを繰り返し、現像後の50μmパッドパターンが50umに開口する最小露光量(Eth)を求めた。露光部開口するのに必要な最小の露光量におけるi線の照射強度をEthとした。Ethが350mJ/cm以下であればパターン加工性は良好であり、200mJ/cm以下がより好ましい。
<Sensitivity>
The exposure time was changed in the above exposure and development, and the minimum exposure amount (Eth) at which the 50 μm pad pattern after development opened to 50 μm was determined. The irradiation intensity of i-line at the minimum exposure amount necessary for opening the exposed portion was defined as Eth. If Eth is 350 mJ / cm 2 or less, the pattern workability is good, and 200 mJ / cm 2 or less is more preferable.

<現像残渣>
前記<パターン加工性の評価>により得た50μmのパターン開口部をFE−SEM(日立製作所製)により観察し、残渣の有無を評価した。パターン開口部に残渣が無いものを1(良好)、開口部の面積に対する残渣部の面積が20%未満のものを2、20%以上40%未満のものを3、40%以上のものを4(不良)とした。
<Development residue>
The 50 μm pattern opening obtained by the above <evaluation of pattern workability> was observed with FE-SEM (manufactured by Hitachi, Ltd.), and the presence or absence of a residue was evaluated. 1 (good) when there is no residue in the pattern opening, 2 if the area of the residue relative to the area of the opening is less than 20%, 2 if it is 20% or more and less than 40%, 3 if it is 40% or more (Defect).

<加熱処理による硬化膜の形成>
前記<感光性樹脂膜の作製>にて得られた感光性樹脂膜をイナートオーブンCLH−21CD−S(光洋サーモシステム社製)にて窒素雰囲気下で酸素濃度20ppm以下の条件で、220℃、60分または320℃、60分の熱処理を実施し、硬化膜を得た。
<Formation of cured film by heat treatment>
The photosensitive resin film obtained in the above <Preparation of photosensitive resin film> is 220 ° C. under an inert oven CLH-21CD-S (manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd.) under a nitrogen atmosphere and an oxygen concentration of 20 ppm or less. A heat treatment was performed for 60 minutes or 320 ° C. for 60 minutes to obtain a cured film.

<硬化膜中の金属元素の含有量>
前記<加熱処理による硬化膜の形成>により得た硬化膜を削り取り、王水を添加して溶解させた。これを希釈したのちに、ICP発行分析装置(株式会社島津製作所製、ICPS−8100)で金属元素の含有量を測定した。
<Content of metal element in cured film>
The cured film obtained by <Formation of cured film by heat treatment> was scraped off and added with aqua regia to dissolve. After diluting this, the content of the metal element was measured with an ICP issuance analyzer (ICPS-8100, manufactured by Shimadzu Corporation).

<5%重量減少温度>
前記<加熱処理による硬化膜の形成>により得た硬化膜を、46質量%フッ酸水溶液にて剥離し、硬化膜(耐熱性樹脂膜)を得た。この方法で得た硬化膜を3×0.5cmになるように片刃で切り出した。これを熱重量減少測定機(島津製作所製 TGA50)を用いて窒素気流下80mL/min条件下において、10℃/minの速度で昇温し測定した。5%重量減少温度が350℃以上であることが好ましく、360℃以上であることがより好ましく、370℃以上であるとさらに好ましい。
<5% weight loss temperature>
The cured film obtained by the above <Formation of cured film by heat treatment> was peeled off with a 46% by mass hydrofluoric acid aqueous solution to obtain a cured film (heat-resistant resin film). The cured film obtained by this method was cut out with a single blade so as to be 3 × 0.5 cm. This was measured by increasing the temperature at a rate of 10 ° C./min under a nitrogen stream at 80 mL / min using a thermogravimetry measuring instrument (TGA50 manufactured by Shimadzu Corporation). The 5% weight loss temperature is preferably 350 ° C. or higher, more preferably 360 ° C. or higher, and further preferably 370 ° C. or higher.

<体積抵抗>
前記<加熱処理による硬化膜の形成>により得た硬化膜を、46質量%フッ酸水溶液にて剥離し、硬化膜(耐熱性樹脂膜)を得た。この方法で得た硬化膜を7×7cmになるように片刃で切り出した。これに絶縁抵抗計(ADVANTEST製、TR8601 HIGH MEGOHM METER)を用いて、24℃、RH45%で25Vの電圧を印加し、体積抵抗値を測定した。抵抗値が1×1016Ω・cm以上であれば○(良好)であり、1×1016Ω・cm以上であれば×(不良)とした。
<Volume resistance>
The cured film obtained by the above <Formation of cured film by heat treatment> was peeled off with a 46% by mass hydrofluoric acid aqueous solution to obtain a cured film (heat-resistant resin film). The cured film obtained by this method was cut out with a single blade so as to be 7 × 7 cm. A volume resistance value was measured by applying a voltage of 25 V at 24 ° C. and RH 45% using an insulation resistance meter (manufactured by ADVANTEST, TR8601 HIGH MEGOHM METER). When the resistance value was 1 × 10 16 Ω · cm or more, it was evaluated as “good”, and when it was 1 × 10 16 Ω · cm or more, it was evaluated as “x” (defective).

<CTE>熱線膨張係数
前記<5%重量減少温度測定(耐熱性の評価)>により得た3×0.5cmの硬化膜を、示差走査熱量計(セイコーインスツル製、TMA/SS6100)を用いて窒素気流下80mL/min条件下において、10℃/minの速度で25℃から400℃まで昇温し測定した。50℃から150℃における熱線膨張率をCTEとして算出した。70ppm以下が好ましく、55ppm以下がより好ましく、40ppm以下であればさらに好ましい。
<CTE> Coefficient of thermal linear expansion Using a differential scanning calorimeter (manufactured by Seiko Instruments, TMA / SS6100), the cured film of 3 × 0.5 cm obtained by the above <5% weight loss temperature measurement (evaluation of heat resistance)> Then, the temperature was increased from 25 ° C. to 400 ° C. at a rate of 10 ° C./min under the condition of 80 mL / min under a nitrogen stream. The thermal expansion coefficient from 50 ° C. to 150 ° C. was calculated as CTE. It is preferably 70 ppm or less, more preferably 55 ppm or less, and even more preferably 40 ppm or less.

<マイグレーション試験>
くし型銅配線電極(ウォルツ製、WALTS−TEG ME0102JY)上にワニスをプリベーク後の膜厚T1(塗布後膜厚)=11.0〜17.0μmとなるようにスピンコート法により塗布し、ついでホットプレートを用いて、100℃で3分間プリベークすることにより、感光性樹脂膜を得た。イナートオーブンCLH−21CD−S(光洋サーモシステム社製)にて窒素雰囲気下で酸素濃度20ppm以下の条件で、220℃、60分または320℃、60分の熱処理を実施し、硬化膜を得た。
<Migration test>
The varnish was applied on a comb-type copper wiring electrode (Walts-TEG ME0102JY) by spin coating so that the film thickness T1 after pre-baking (film thickness after application) = 11.0 to 17.0 μm was obtained. A photosensitive resin film was obtained by pre-baking at 100 ° C. for 3 minutes using a hot plate. Heat treatment was performed at 220 ° C., 60 minutes, or 320 ° C. for 60 minutes under a nitrogen atmosphere in an inert oven CLH-21CD-S (manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd.) to obtain a cured film. .

この後HAST CHAMBER PM220(ETAC製)を用いて130℃、RH85%、96時間の条件下において、銅配線間距離20umの硬化膜に3.5Vの電圧を印加し、抵抗値を測定した。96時間で抵抗値が1.0×10−7Ω以上を維持したものを○(良好)、1.0×10−7Ω未満となったものを×(不良)とした。 Thereafter, using a HAST CHAMBER PM220 (manufactured by ETAC), a voltage of 3.5 V was applied to the cured film having a distance between copper wirings of 20 μm under the conditions of 130 ° C., RH 85%, 96 hours, and the resistance value was measured. Those having a resistance value of 1.0 × 10 −7 Ω or more after 96 hours were evaluated as “Good” (Good), and those having a resistance value of less than 1.0 × 10 −7 Ω were evaluated as “Poor” (Poor).

各実施例および比較例に用いた化合物の略記号とその名称は下記の通りである。
PMDA−HH:1S,2S,4R,5R−シクロへキサンテトラカルボン酸二無水物
CBDA:シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
TDA−100: 3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物
ODPA:3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物
6FDA:4,4’−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸二無水物
BAHF:2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン
ED−600:ジェファーミンED−600(商品名、HUNTSMAN(株)製)
DAE:4,4’−ジアミノジフェニルエーテル
SiDA:1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(3−アミノプロピル)ジシロキサン
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
MAP:3−アミノノフェノール
NA:5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物GBL:γ―ブチロラクトン・・・実施例の(D)溶剤(a)
NaCl:塩化ナトリウム
Fe:酸化鉄(III)(Sigma−Aldrich社製) 。
Abbreviations and names of the compounds used in the examples and comparative examples are as follows.
PMDA-HH: 1S, 2S, 4R, 5R-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride CBDA: cyclobutanetetracarboxylic dianhydride TDA-100: 3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro -1-Naphthalene succinic dianhydride ODPA: 3,3 ′, 4,4′-diphenyl ether tetracarboxylic dianhydride 6FDA: 4,4′-hexafluoroisopropylidenediphthalic dianhydride BAHF: 2,2 -Bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane ED-600: Jeffamine ED-600 (trade name, manufactured by HUNTSMAN Co., Ltd.)
DAE: 4,4′-diaminodiphenyl ether SiDA: 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-bis (3-aminopropyl) disiloxane NMP: N-methyl-2-pyrrolidone MAP: 3-amino Phenol NA: 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride GBL: γ-butyrolactone (D) Solvent (a) in Examples
NaCl: sodium chloride Fe 2 O 3 : iron (III) oxide (manufactured by Sigma-Aldrich).

各実施例、比較例に使用した(B)無機微粒子、および(F)架橋剤を下記に示す。
(B)無機微粒子
MEK−EC−2130Y 平均粒子径 0.015μm(シリカゾル、MEK分散濃度、35%、日産化学製)
MEK−EC−6150P 平均粒子径 0.035μm(シリカゾル、MEK分散濃度、50%、日産化学製)
PL−2L PGME 平均粒子径 0.016μm(シリカゾル、PGME分散、濃度25%、扶桑化学製)
ZR−010 平均粒子径 0.014μm(ジルコニアゾル、MEK分散、濃度30%、ソーラー製)
MEK−AC−4130Y 平均粒子径 0.045μm(シリカゾル、MEK分散濃度、30%、日産化学製)
MEK−AC−5140Z 平均粒子径 0.085μm(シリカゾル、MEK分散濃度、40%、日産化学製)
Sciqas 0.2μm 平均粒子径 0.20μm(シリカパウダー、堺化学工業製)
(F)架橋剤(a)
The (B) inorganic fine particles and (F) cross-linking agent used in each Example and Comparative Example are shown below.
(B) Inorganic fine particles MEK-EC-2130Y Average particle size 0.015 μm (silica sol, MEK dispersion concentration, 35%, manufactured by Nissan Chemical Industries)
MEK-EC-6150P average particle size 0.035 μm (silica sol, MEK dispersion concentration, 50%, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.)
PL-2L PGME average particle size 0.016 μm (silica sol, PGME dispersion, concentration 25%, manufactured by Fuso Chemical)
ZR-010 average particle size 0.014 μm (zirconia sol, MEK dispersion, concentration 30%, manufactured by Solar)
MEK-AC-4130Y average particle size 0.045 μm (silica sol, MEK dispersion concentration, 30%, manufactured by Nissan Chemical Industries)
MEK-AC-5140Z average particle size 0.085 μm (silica sol, MEK dispersion concentration, 40%, manufactured by Nissan Chemical Industries)
Sciqas 0.2 μm Average particle size 0.20 μm (silica powder, manufactured by Sakai Chemical Industry)
(F) Crosslinking agent (a)

<無機微粒子の分散溶剤変更>
微粒子分散液(a)の調整
MEK−EC−2130Y 20.0gにGBL7.0を加えた。これをロータリーエバポレーターにて40℃の温浴中でMEKを揮発させ、14.0gになるまで濃縮し、50%微粒子分散液(a)を得た。
微粒子分散液(b)の調整
MEK−EC−6150P 20.0gにGBL10.0を加えた。これをロータリーエバポレーターにて40℃の温浴中でMEKを揮発させ、20.0gになるまで濃縮し、50%微粒子分散液(b)を得た。
微粒子分散液(c)の調整
PL−2L PGME 40.0gにGBL10.0を加えた。これをロータリーエバポレーターにて40℃の温浴中でPGMEを揮発させ、20.0gになるまで濃縮し、50%微粒子分散液(c)を得た。
微粒子分散液(d)の調整
ZR−010 33.3gにGBL10.0を加えた。これをロータリーエバポレーターにて40℃の温浴中でMEKを揮発させ、20.0gになるまで濃縮し、50%微粒子分散液(d)を得た。
<Change of inorganic fine particle dispersion solvent>
Preparation of fine particle dispersion (a) GBL7.0 was added to 20.0 g of MEK-EC-2130Y. MEK was volatilized in a warm bath at 40 ° C. using a rotary evaporator and concentrated to 14.0 g to obtain a 50% fine particle dispersion (a).
Preparation of fine particle dispersion (b) GBL 10.0 was added to 20.0 g of MEK-EC-6150P. MEK was volatilized in a 40 ° C. warm bath using a rotary evaporator and concentrated to 20.0 g to obtain a 50% fine particle dispersion (b).
Preparation of fine particle dispersion (c) GBL10.0 was added to 40.0 g of PL-2L PGME. PGME was volatilized in a 40 ° C. warm bath using a rotary evaporator and concentrated to 20.0 g to obtain a 50% fine particle dispersion (c).
Preparation of fine particle dispersion (d) GBL10.0 was added to 33.3 g of ZR-010. MEK was volatilized in a 40 ° C. warm bath using a rotary evaporator and concentrated to 20.0 g to obtain a 50% fine particle dispersion (d).

微粒子分散液(e)の調整
MEK−AC−4130Y 20.0gにGBL6.0を加えた。これをロータリーエバポレーターにて40℃の温浴中でMEKを揮発させ、12.0gになるまで濃縮し、50%微粒子分散液(e)を得た。
Preparation of fine particle dispersion (e) GBL 6.0 was added to 20.0 g of MEK-AC-4130Y. MEK was volatilized in a warm bath at 40 ° C. using a rotary evaporator and concentrated to 12.0 g to obtain a 50% fine particle dispersion (e).

微粒子分散液(f)の調整
MEK−AC−5140Z 20.0gにGBL8.0を加えた。これをロータリーエバポレーターにて40℃の温浴中でMEKを揮発させ、16.0gになるまで濃縮し、50%微粒子分散液(f)を得た。
Preparation of fine particle dispersion (f) GBL 8.0 was added to 20.0 g of MEK-AC-5140Z. MEK was volatilized with a rotary evaporator in a warm bath at 40 ° C. and concentrated to 16.0 g to obtain a 50% fine particle dispersion (f).

微粒子分散液(g)の調整
Sciqas 0.2μm 8.0gにGBL8.0gを加えて分散させ、50%微粒子分散液(g)を得た。
Preparation of fine particle dispersion (g) 8.0 g of GBL was added to 8.0 g of Sciqas 0.2 μm and dispersed to obtain a 50% fine particle dispersion (g).

<無機微粒子の金属元素測定>
平均粒子径はBET法により測定した。BET法による測定は公知の方法が用いられる。(例えば、特許文献 特開2016−33684)
前記無機微粒子中の金属元素を測定し、シリカゾル中に金属元素が含まれていることを確認した。
MEK−EC−2130Y: Na 1.1ppm、Ca 1.6ppm、K 4.9ppm、Al 2.9ppm、Fe 2.4ppm
MEK−EC−6150P: Na 0.9ppm、Ca 0.5ppm、K 0.3ppm、Al 2.2ppm、Fe 1.0ppm
PL−2L PGME: Na <0.1ppm、Ca <0.1ppm、K <0.1ppm、Al <0.1ppm、Fe 0.7ppm
ZR−010 Na 7ppm、Ca 15ppm、K 3.2ppm Al 5.1ppm、Fe 3.0ppm
MEK−AC−4130Y: Na 1.5ppm、Ca 2.4ppm、K 5.5ppm、Al 2.2ppm、Fe 3.0ppm
MEK−AC−5140Z: Na 1.6ppm、Ca 1.8ppm、K 4.9ppm、Al 3.3ppm、Fe 3.4ppm
微粒子分散液(g) (Sciqas 0.2μm): Na 7.5ppm、Ca 7.0ppm、K 19.0ppm、Al 3.3ppm、Fe 3.4ppm 。
<Measurement of metal elements in inorganic fine particles>
The average particle size was measured by the BET method. A known method is used for the measurement by the BET method. (For example, patent document JP, 2016-33684, A)
The metal element in the inorganic fine particles was measured, and it was confirmed that the metal element was contained in the silica sol.
MEK-EC-2130Y: Na 1.1 ppm, Ca 1.6 ppm, K 4.9 ppm, Al 2.9 ppm, Fe 2.4 ppm
MEK-EC-6150P: Na 0.9 ppm, Ca 0.5 ppm, K 0.3 ppm, Al 2.2 ppm, Fe 1.0 ppm
PL-2L PGME: Na <0.1 ppm, Ca <0.1 ppm, K <0.1 ppm, Al <0.1 ppm, Fe 0.7 ppm
ZR-010 Na 7 ppm, Ca 15 ppm, K 3.2 ppm Al 5.1 ppm, Fe 3.0 ppm
MEK-AC-4130Y: Na 1.5ppm, Ca 2.4ppm, K 5.5ppm, Al 2.2ppm, Fe 3.0ppm
MEK-AC-5140Z: Na 1.6ppm, Ca 1.8ppm, K 4.9ppm, Al 3.3ppm, Fe 3.4ppm
Fine particle dispersion (g) (Sciqas 0.2 μm): Na 7.5 ppm, Ca 7.0 ppm, K 19.0 ppm, Al 3.3 ppm, Fe 3.4 ppm.

<合成例1 キノンジアジド化合物(a)の合成>
乾燥窒素気流下、TrisP−PA(商品名、本州化学工業(株)製)21.22g(0.05モル)と5−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド26.86g(0.10モル)、4−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド13.43g(0.05モル)を1,4−ジオキサン50gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合したトリエチルアミン15.18gを、系内が35℃以上にならないように確認しながら滴下した。滴下後30℃で2時間撹拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、濾液を水に投入した。その後、析出した沈殿を濾過で集めた。この沈殿を真空乾燥機で乾燥させ、下記式で表されるキノンジアジド化合物(a)を得た。
<Synthesis Example 1 Synthesis of quinonediazide compound (a)>
Under a dry nitrogen stream, TrisP-PA (trade name, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) 21.22 g (0.05 mol), 5-naphthoquinone diazide sulfonyl chloride 26.86 g (0.10 mol), 4-naphtho 13.43 g (0.05 mol) of quinonediazidesulfonyl chloride was dissolved in 50 g of 1,4-dioxane and brought to room temperature. Here, 15.18 g of triethylamine mixed with 50 g of 1,4-dioxane was added dropwise while confirming that the inside of the system was not 35 ° C. or higher. It stirred at 30 degreeC after dripping for 2 hours. The triethylamine salt was filtered and the filtrate was poured into water. Thereafter, the deposited precipitate was collected by filtration. This precipitate was dried with a vacuum dryer to obtain a quinonediazide compound (a) represented by the following formula.

<合成例2 フェノール樹脂(a)の合成>
乾燥窒素気流下、m−クレゾール70.2g(0.65モル)、p−クレゾール37.8g(0.35モル)、37質量%ホルムアルデヒド水溶液75.5g(ホルムアルデヒド0.93モル)、シュウ酸二水和物0.63g(0.005モル)、メチルイソブチルケトン264gを1Lフラスコに仕込んだ後、1Lフラスコを油浴中に浸し、反応液を還流させながら、4時間重縮合反応を行った。その後、油浴の温度を3時間かけて昇温し、その後に、1Lフラスコ内の圧力を40〜67hPaまで減圧して揮発分を除去し、室温まで冷却してフェノール樹脂(a)のポリマー固体を得た。GPCから重量平均分子量(Mw)は3,500(GPCポリスチレン換算)であった。
<Synthesis Example 2 Synthesis of Phenol Resin (a)>
Under a dry nitrogen stream, 70.2 g (0.65 mol) of m-cresol, 37.8 g (0.35 mol) of p-cresol, 75.5 g of a 37 wt% aqueous formaldehyde solution (0.93 mol of formaldehyde), dioxalic acid After 0.63 g (0.005 mol) of hydrate and 264 g of methyl isobutyl ketone were charged into a 1 L flask, the 1 L flask was immersed in an oil bath, and a polycondensation reaction was performed for 4 hours while refluxing the reaction solution. Thereafter, the temperature of the oil bath is raised over 3 hours, and then the pressure in the 1 L flask is reduced to 40 to 67 hPa to remove volatile components, and the polymer solid of the phenol resin (a) is cooled to room temperature. Got. From GPC, the weight average molecular weight (Mw) was 3,500 (in terms of GPC polystyrene).

<合成例3 フェノール樹脂(b)の合成>
テトラヒドロフラン500ml、開始剤としてsec−ブチルリチウム0.01モルを加えた混合溶液に、p−t−ブトキシスチレンとスチレンをモル比3:1の割合で合計20gを添加し、3時間撹拌しながら重合させた。重合停止反応は反応溶液にメタノール0.1モルを添加して行った。 次にポリマーを精製するために反応混合物をメタノール中に注ぎ、沈降した重合体を乾燥させたところ白色重合体が得られた。更に、アセトン400mlに溶解し、60℃で少量の濃塩酸を加えて7時間撹拌後、水に注ぎ、ポリマーを沈澱させ、p−t−ブトキシスチレンを脱保護してヒドロキシスチレンに変換し、洗浄乾燥したところ、精製されたp−ヒドロキシスチレンとスチレンの共重合体(以下フェノール樹脂(b))が得られた。また、GPCによる分析により重量平均分子量(Mw)が3500(GPCポリスチレン換算)、分散度は(Mw/Mn)2.80であった。
<Synthesis Example 3 Synthesis of Phenol Resin (b)>
To a mixed solution containing 500 ml of tetrahydrofuran and 0.01 mol of sec-butyllithium as an initiator, 20 g in total of pt-butoxystyrene and styrene in a molar ratio of 3: 1 was added, and polymerization was performed while stirring for 3 hours. I let you. The polymerization termination reaction was performed by adding 0.1 mol of methanol to the reaction solution. Next, in order to purify the polymer, the reaction mixture was poured into methanol, and the precipitated polymer was dried to obtain a white polymer. Furthermore, after dissolving in 400 ml of acetone, adding a small amount of concentrated hydrochloric acid at 60 ° C. and stirring for 7 hours, the mixture is poured into water, the polymer is precipitated, pt-butoxystyrene is deprotected and converted to hydroxystyrene, and washed. When dried, a purified copolymer of p-hydroxystyrene and styrene (hereinafter phenol resin (b)) was obtained. Moreover, the weight average molecular weight (Mw) was 3500 (GPC polystyrene conversion) by the analysis by GPC, and dispersion degree was (Mw / Mn) 2.80.

<合成例4 ポリマーAの合成>
乾燥窒素気流下、PMDA−HH4.48g(0.020モル)、6FDA11.11g(0.025モル)をNMP100gに溶解させた。ここにMAP1.09g(0.010モル)をNMP20gとともに加えた。さらにBAHF11.90g(0.033モル)、ED600 6.00g(0.010モル)、DAE1.00g(0.005モル)、SiDA0.62g(0.003モル)をNMP20gとともに加えて、60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水2Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の真空乾燥機で72時間乾燥しポリマーAの粉末を得た。
<Synthesis Example 4 Synthesis of Polymer A>
Under a dry nitrogen stream, 4.48 g (0.020 mol) of PMDA-HH and 11.11 g (0.025 mol) of 6FDA were dissolved in 100 g of NMP. MAP1.09g (0.010mol) was added here with NMP20g. Furthermore, BAHF11.90g (0.033mol), ED600 6.00g (0.010mol), DAE1.00g (0.005mol), SiDA0.62g (0.003mol) were added with NMP20g, and at 60 degreeC. The reaction was carried out for 1 hour and then stirred at 180 ° C. for 4 hours. After stirring, the solution was poured into 2 L of water to obtain a white precipitate. This precipitate was collected by filtration, washed with water three times, and then dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 72 hours to obtain a polymer A powder.

<合成例5 ポリマーBの合成>
乾燥窒素気流下、PMDA−HH1.12g(0.005モル)、6FDA11.11g(0.025モル)をNMP100gに溶解させた。ここにMAP1.09g(0.010モル)をNMP20gとともに加えた。さらにBAHF11.90g(0.033モル)、ED600 6.00g(0.010モル)、DAE1.00g(0.005モル)、SiDA0.62g(0.003モル)をNMP20gとともに加えて、60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水2Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の真空乾燥機で72時間乾燥しポリマーBの粉末を得た。
<Synthesis Example 5 Synthesis of Polymer B>
Under a dry nitrogen stream, 1.12 g (0.005 mol) of PMDA-HH and 11.11 g (0.025 mol) of 6FDA were dissolved in 100 g of NMP. MAP1.09g (0.010mol) was added here with NMP20g. Furthermore, BAHF11.90g (0.033mol), ED600 6.00g (0.010mol), DAE1.00g (0.005mol), SiDA0.62g (0.003mol) were added with NMP20g, and at 60 degreeC. The reaction was carried out for 1 hour and then stirred at 180 ° C. for 4 hours. After stirring, the solution was poured into 2 L of water to obtain a white precipitate. The precipitate was collected by filtration, washed three times with water, and then dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 72 hours to obtain a polymer B powder.

<合成例6 ポリマーCの合成>
乾燥窒素気流下、CBDA3.92g(0.020モル)、6FDA11.11g(0.025モル)をNMP100gに溶解させた。ここにMAP1.09g(0.010モル)をNMP20gとともに加えた。さらにBAHF11.90g(0.033モル)、ED600 6.00g(0.010モル)、DAE1.00g(0.005モル)、SiDA0.62g(0.003モル)をNMP20gとともに加えて、60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水2Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の真空乾燥機で72時間乾燥しポリマーCの粉末を得た。
<Synthesis Example 6 Synthesis of Polymer C>
Under a dry nitrogen stream, 3.92 g (0.020 mol) of CBDA and 11.11 g (0.025 mol) of 6FDA were dissolved in 100 g of NMP. MAP1.09g (0.010mol) was added here with NMP20g. Furthermore, BAHF11.90g (0.033mol), ED600 6.00g (0.010mol), DAE1.00g (0.005mol), SiDA0.62g (0.003mol) were added with NMP20g, and at 60 degreeC. The reaction was carried out for 1 hour and then stirred at 180 ° C. for 4 hours. After stirring, the solution was poured into 2 L of water to obtain a white precipitate. This precipitate was collected by filtration, washed with water three times, and then dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 72 hours to obtain a polymer C powder.

<合成例7 ポリマーDの合成>
乾燥窒素気流下、CBDA0.98g(0.005モル)、6FDA11.11g(0.025モル)、ODPA4.65g(0.015モル)をNMP100gに溶解させた。ここにBAHF11.90g(0.033モル)、DAE0.50g(0.003モル)、ED600 7.50g(0.013モル)、SiDA0.62g(0.003モル)をNMP20gとともに加えて、60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌した後、末端封止剤として、NA(5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物)1.64g(0.010モル)をNMP10gとともに加えて、60℃で1時間反応させた。撹拌終了後、溶液を水2Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の真空乾燥機で72時間乾燥しポリマーDの粉末を得た。
<Synthesis Example 7 Synthesis of Polymer D>
Under a dry nitrogen stream, 0.98 g (0.005 mol) of CBDA, 11.11 g (0.025 mol) of 6FDA and 4.65 g (0.015 mol) of ODPA were dissolved in 100 g of NMP. BAHF11.90g (0.033mol), DAE0.50g (0.003mol), ED600 7.50g (0.013mol), SiDA0.62g (0.003mol) were added with NMP20g here, 60 degreeC After stirring at 180 ° C. for 4 hours, 1.64 g (0.010 mol) of NA (5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride) is added together with 10 g of NMP as an end-capping agent. And reacted at 60 ° C. for 1 hour. After stirring, the solution was poured into 2 L of water to obtain a white precipitate. This precipitate was collected by filtration, washed with water three times, and then dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 72 hours to obtain a polymer D powder.

<合成例8 ポリマーEの合成>
乾燥窒素気流下、CBDA0.98g(0.005モル)、TDA4.50g(0.015モル)、6FDA11.11g(0.025モル)をNMP100gに溶解させた。ここにBAHF11.90g(0.033モル)、DAE0.50g(0.003モル)、ED600 7.50g(0.013モル)、SiDA0.62g(0.003モル)をNMP20gとともに加えて、60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌した後、末端封止剤として、NA1.64g(0.010モル)をNMP10gとともに加えて、60℃で1時間反応させた。撹拌終了後、溶液を水2Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の真空乾燥機で72時間乾燥しポリマーEの粉末を得た。
<Synthesis Example 8 Synthesis of Polymer E>
Under a dry nitrogen stream, 0.98 g (0.005 mol) of CBDA, 4.50 g (0.015 mol) of TDA, and 11.11 g (0.025 mol) of 6FDA were dissolved in 100 g of NMP. BAHF11.90g (0.033mol), DAE0.50g (0.003mol), ED600 7.50g (0.013mol), SiDA0.62g (0.003mol) were added with NMP20g here, 60 degreeC Then, after stirring at 180 ° C. for 4 hours, 1.64 g (0.010 mol) of NA as a terminal blocking agent was added together with 10 g of NMP, and the mixture was reacted at 60 ° C. for 1 hour. After stirring, the solution was poured into 2 L of water to obtain a white precipitate. The precipitate was collected by filtration, washed three times with water, and then dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 72 hours to obtain a polymer E powder.

<合成例9 ポリマーFの合成>
乾燥窒素気流下、PMDA−HH4.48g(0.020モル)、6FDA11.11g(0.025モル)をNMP100gに溶解させた。ここにMAP1.09g(0.010モル)をNMP20gとともに加えた。さらにBAHF15.57g(0.043モル)、DAE1.00g(0.005モル)、SiDA0.62g(0.003モル)をNMP20gとともに加えて、60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水2Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の真空乾燥機で72時間乾燥しポリマーFの粉末を得た。
<Synthesis Example 9 Synthesis of Polymer F>
Under a dry nitrogen stream, 4.48 g (0.020 mol) of PMDA-HH and 11.11 g (0.025 mol) of 6FDA were dissolved in 100 g of NMP. MAP1.09g (0.010mol) was added here with NMP20g. Further, 15.57 g (0.043 mol) of BAHF, 1.00 g (0.005 mol) of DAE and 0.62 g (0.003 mol) of SiDA were added together with 20 g of NMP and reacted at 60 ° C. for 1 hour, and then at 180 ° C. for 4 hours. Stir. After stirring, the solution was poured into 2 L of water to obtain a white precipitate. The precipitate was collected by filtration, washed three times with water, and then dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 72 hours to obtain a polymer F powder.

<合成例10 ポリマーGの合成>
乾燥窒素気流下、PMDA−HH4.48g(0.020モル)、6FDA11.11g(0.025モル)をNMP100gに溶解させた。ここにMAP1.09g(0.010モル)をNMP20gとともに加えた。さらにBAHF4.58g(0.013モル)、ED600 21.00g(0.035モル)、SiDA0.62g(0.003モル)をNMP20gとともに加えて、60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水2Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の真空乾燥機で72時間乾燥しポリマーGの粉末を得た。
<Synthesis Example 10 Synthesis of Polymer G>
Under a dry nitrogen stream, 4.48 g (0.020 mol) of PMDA-HH and 11.11 g (0.025 mol) of 6FDA were dissolved in 100 g of NMP. MAP1.09g (0.010mol) was added here with NMP20g. Furthermore, 4.58 g (0.013 mol) of BAHF, 21.00 g (0.035 mol) of ED600 and 0.62 g (0.003 mol) of SiDA were added together with 20 g of NMP, and reacted at 60 ° C. for 1 hour. Stir for hours. After stirring, the solution was poured into 2 L of water to obtain a white precipitate. The precipitate was collected by filtration, washed three times with water, and then dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 72 hours to obtain a polymer G powder.

<合成例11 ポリマーHの合成>
乾燥窒素気流下、PMDA−HH4.48g(0.020モル)、6FDA11.11g(0.025モル)をNMP100gに溶解させた。ここにMAP1.09g(0.010モル)をNMP20gとともに加えた。さらにBAHF0.92g(0.003モル)、ED600 27.00g(0.045モル)、SiDA0.62g(0.003モル)をNMP20gとともに加えて、60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水2Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の真空乾燥機で72時間乾燥しポリマーHの粉末を得た。
<Synthesis Example 11 Synthesis of Polymer H>
Under a dry nitrogen stream, 4.48 g (0.020 mol) of PMDA-HH and 11.11 g (0.025 mol) of 6FDA were dissolved in 100 g of NMP. MAP1.09g (0.010mol) was added here with NMP20g. Furthermore, 0.92 g (0.003 mol) of BAHF, 27.00 g (0.045 mol) of ED600 and 0.62 g (0.003 mol) of SiDA were added together with 20 g of NMP, and reacted at 60 ° C. for 1 hour, and then at 180 ° C. for 4 hours. Stir for hours. After stirring, the solution was poured into 2 L of water to obtain a white precipitate. The precipitate was collected by filtration, washed with water three times, and then dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 72 hours to obtain a polymer H powder.

<合成例12 ポリマーIの合成>
乾燥窒素気流下、6FDA19.99g(0.045モル)をNMP100gに溶解させた。ここにMAP1.09g(0.010モル)をNMP20gとともに加えた。さらにBAHF11.90g(0.033モル)、ED600 6.00g(0.010モル)、DAE1.00g(0.005モル)、SiDA0.62g(0.003モル)をNMP20gとともに加えて、60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水2Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の真空乾燥機で72時間乾燥しポリマーIの粉末を得た。
<Synthesis Example 12 Synthesis of Polymer I>
Under a dry nitrogen stream, 19.99 g (0.045 mol) of 6FDA was dissolved in 100 g of NMP. MAP1.09g (0.010mol) was added here with NMP20g. Furthermore, BAHF11.90g (0.033mol), ED600 6.00g (0.010mol), DAE1.00g (0.005mol), SiDA0.62g (0.003mol) were added with NMP20g, and at 60 degreeC. The reaction was carried out for 1 hour and then stirred at 180 ° C. for 4 hours. After stirring, the solution was poured into 2 L of water to obtain a white precipitate. The precipitate was collected by filtration, washed three times with water, and then dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 72 hours to obtain a polymer I powder.

<合成例13 ポリマーJの合成>
乾燥窒素気流下、ODPA13.96g(0.045モル)をN−メチルピロリドン119gに溶解させた。ここにMAP1.09g(0.010モル)をNMP20gとともに加えた。さらにBAHF11.72g(0.032モル)、SiDA3.48g(0.014モル)を加えて、60℃で1時間反応させ、次いで200℃で6時間反応させた。反応終了後、溶液を室温まで冷却した後、溶液を水2.5Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で40時間乾燥し、ポリマーJを得た。
<Synthesis Example 13 Synthesis of Polymer J>
Under a dry nitrogen stream, 13.96 g (0.045 mol) of ODPA was dissolved in 119 g of N-methylpyrrolidone. MAP1.09g (0.010mol) was added here with NMP20g. Further, 11.72 g (0.032 mol) of BAHF and 3.48 g (0.014 mol) of SiDA were added and reacted at 60 ° C. for 1 hour and then at 200 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, the solution was cooled to room temperature and then poured into 2.5 L of water to obtain a white precipitate. The precipitate was collected by filtration, washed with water three times, and then dried in a vacuum dryer at 80 ° C. for 40 hours to obtain polymer J.

<合成例14 ポリマーKの合成>
乾燥窒素気流下、ODPA13.96g(0.045モル)をN−メチルピロリドン119gに溶解させた。ここにMAP1.09g(0.010モル)をNMP20gとともに加えた。さらにBAHF11.72g(0.032モル)、SiDA3.48g(0.014モル)をNMP14gとともに加えて、20℃で1時間撹拌し、次いで40℃で2時間撹拌した。その後、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール7.14g(0.06モル)をNMP5gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、40℃で3時間撹拌した。反応終了後、溶液を水2Lに投入して、ポリマー固体の沈殿をろ過で集めた。ポリマー固体を50℃の真空乾燥機で72時間乾燥し、ポリイミド前駆体のポリマーKを得た。
<Synthesis Example 14 Synthesis of Polymer K>
Under a dry nitrogen stream, 13.96 g (0.045 mol) of ODPA was dissolved in 119 g of N-methylpyrrolidone. MAP1.09g (0.010mol) was added here with NMP20g. Further, 11.72 g (0.032 mol) of BAHF and 3.48 g (0.014 mol) of SiDA were added together with 14 g of NMP, followed by stirring at 20 ° C. for 1 hour and then at 40 ° C. for 2 hours. Thereafter, a solution prepared by diluting 7.14 g (0.06 mol) of N, N-dimethylformamide dimethylacetal with 5 g of NMP was added dropwise over 10 minutes. After dropping, the mixture was stirred at 40 ° C. for 3 hours. After completion of the reaction, the solution was poured into 2 L of water, and a polymer solid precipitate was collected by filtration. The polymer solid was dried with a vacuum dryer at 50 ° C. for 72 hours to obtain a polymer K as a polyimide precursor.

<合成例15 ポリマーLの合成>
乾燥窒素気流下、ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸ジクロライド(DEDC)1モルと1−ヒドロキシベンゾトリアゾール2モルとを反応させて得られたジカルボン酸誘導体(DEDC誘導体)9.85g(0.020モル)とBAHF9.16g(0.025モル)をNMP100gに溶解させた。さらにNA 1.64g(0.010モル)とNMP10gをともに加えて溶解させ、75℃で12時間撹拌し反応を終了した。反応終了後、溶液を水/メタノール=3/1(体積比)の溶液3Lに投入して、ポリマー固体の沈殿をろ過で集めた。ポリマー固体を80℃の真空乾燥機で20時間乾燥し、ポリベンゾオキサゾール前駆体のポリマーLを得た。
<Synthesis Example 15 Synthesis of Polymer L>
9.85 g (0.020) of a dicarboxylic acid derivative (DEDC derivative) obtained by reacting 1 mol of diphenyl ether-4,4′-dicarboxylic acid dichloride (DEDC) with 2 mol of 1-hydroxybenzotriazole in a dry nitrogen stream. Mol) and 9.16 g (0.025 mol) of BAHF were dissolved in 100 g of NMP. Further, 1.64 g (0.010 mol) of NA and 10 g of NMP were added and dissolved, followed by stirring at 75 ° C. for 12 hours to complete the reaction. After completion of the reaction, the solution was poured into 3 L of a solution of water / methanol = 3/1 (volume ratio), and the polymer solid precipitate was collected by filtration. The polymer solid was dried with a vacuum dryer at 80 ° C. for 20 hours to obtain a polybenzoxazole precursor polymer L.

[実施例1]
ポリマーJ10.0g、キノンジアジド化合物(a)1.4g、架橋剤(a)2.0gを測りとり、GBL3.0gに溶解させたのち、無機微粒子分散液を添加し、感光性樹脂組成物のワニスを得た。得られたワニスを用いて前記のように各評価試験を行った。
[Example 1]
Weighing 10.0 g of polymer J, 1.4 g of quinonediazide compound (a), and 2.0 g of cross-linking agent (a) and dissolving in 3.0 g of GBL, adding an inorganic fine particle dispersion, varnish of the photosensitive resin composition Got. Each evaluation test was performed as described above using the obtained varnish.

[実施例2〜26]
(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)無機微粒子またはその他添加剤を表1、表2のように変更する以外は実施例1と同様の方法でワニスを作製し、各評価試験を行なった。評価結果を表3、表4に示す。
[Examples 2 to 26]
A varnish was prepared in the same manner as in Example 1 except that (A) alkali-soluble resin, (B) inorganic fine particles or other additives were changed as shown in Tables 1 and 2, and each evaluation test was performed. The evaluation results are shown in Tables 3 and 4.

[比較例1〜8]
比較例1は無機微粒子分散液(b)を無機微粒子分散液(c)、光酸発生剤の量1.4gを1.8gとし、比較例2はポリマーJの量10gを17g、無機微粒子分散液の量20gを6g、光酸発生剤の量1.4gを1.8gとし、比較例3は無機微粒子分散液(b)を無機微粒子分散液(a)、光酸発生剤の量1.4gを1.8g、NaClを0.024g添加し、比較例4はポリマーJの量10gを20g、無機微粒子分散液の量20gを0g、光酸発生剤の量を1.4gを1.8gとし、比較例5はポリマーJの量 10gをポリマーL20g、無機微粒子分散液の量20gを0g、光酸発生剤の量1.4gを1.8gとし、比較例6はポリマーJの量10gを0g、無機微粒子分散液(b)20gを無機微粒子分散液(a)40g、光酸発生剤の量1.4gを1.8gとし、比較例7はFeを0.001g添加し、比較例8は無機微粒子分散液(b)を無機微粒子分散液(g)とした以外は実施例1と同様にワニスを作製し、評価した。ワニスの組成を表2に、評価結果を表3、表4に示す。
[Comparative Examples 1-8]
In Comparative Example 1, the inorganic fine particle dispersion (b) is the inorganic fine particle dispersion (c), the amount of the photoacid generator is 1.4 g, and the comparative example 2 is the amount of the polymer J of 10 g is 17 g. The amount of the liquid 20 g was 6 g, the amount of the photoacid generator 1.4 g was 1.8 g, and Comparative Example 3 was the inorganic fine particle dispersion (b) was the inorganic fine particle dispersion (a). 1.8 g of 4 g and 0.024 g of NaCl were added. In Comparative Example 4, 10 g of polymer J was 20 g, 20 g of inorganic fine particle dispersion was 0 g, and 1.4 g of photoacid generator was 1.8 g. In Comparative Example 5, 10 g of polymer J is 20 g of polymer L, 20 g of inorganic fine particle dispersion is 0 g, 1.4 g of photoacid generator is 1.8 g, and Comparative Example 6 is 10 g of polymer J. 0 g, inorganic fine particle dispersion (b) 20 g, inorganic fine particle dispersion (a) 40 g, light The amount of the acid generator 1.4 g was 1.8 g, Comparative Example 7 was added with 0.001 g of Fe 2 O 3 , and Comparative Example 8 was the inorganic fine particle dispersion (b) as the inorganic fine particle dispersion (g). Except for the above, a varnish was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The composition of the varnish is shown in Table 2, and the evaluation results are shown in Tables 3 and 4.

ここで、比較例1、2は、(E)NaおよびKの合計金属元素の含有量が少ないために現像残渣が多く、一方比較例3は、(E)NaおよびKの合計金属元素の含有量が多いため体積抵抗値およびマイグレーションが不良であった。また、ポリイミドのみの比較例4、PBO前駆体のみの比較例5はいずれも無機微粒子を含有していないためCTEが高かった。樹脂(ポリイミド、PBO前駆体)を含まない比較例6はパターン加工ができなかつた。比較例7は(E)NaおよびKを含有していないため現像残渣が多かった。比較例8は無機微粒子の粒子径が0.2μmと大きく、光が分散したため、現像残渣が多かった。   Here, Comparative Examples 1 and 2 have a large amount of development residue because the total metal element content of (E) Na and K is small, while Comparative Example 3 contains (E) the total metal element content of Na and K. Volume resistance and migration were poor because of the large amount. Moreover, since Comparative Example 4 with only polyimide and Comparative Example 5 with only PBO precursor did not contain inorganic fine particles, the CTE was high. In Comparative Example 6 containing no resin (polyimide, PBO precursor), patterning was not possible. Since Comparative Example 7 did not contain (E) Na and K, there were many development residues. In Comparative Example 8, the particle size of the inorganic fine particles was as large as 0.2 μm, and light was dispersed, so that there were many development residues.

1 半導体素子
2 パッシベーション膜
3 硬化膜
4 金属配線
5 硬化膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor element 2 Passivation film 3 Cured film 4 Metal wiring 5 Cured film

Claims (20)

(A)ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、それらの前駆体、およびそれらの共重合体、から選ばれる1種類以上を含むアルカリ可溶性樹脂と、(B)平均粒子径が0.001μm以上、0.1μm以下の無機微粒子と、(C)光酸発生剤と、(D)溶剤と、(E)金属元素を含有し、
前記(E)金属元素がNa、およびKから選ばれる1種類以上の金属元素を含有し、かつ、(E)金属元素の含有量が、前記(D)溶剤を除く全固形分に対して1.0ppm以上300.0ppm以下であることを特徴とする感光性樹脂組成物。
(A) an alkali-soluble resin containing at least one selected from polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, precursors thereof, and copolymers thereof; and (B) an average particle size of 0.001 μm or more, 0 Containing inorganic fine particles of 1 μm or less, (C) a photoacid generator, (D) a solvent, and (E) a metal element,
The (E) metal element contains one or more metal elements selected from Na and K, and the content of the (E) metal element is 1 with respect to the total solid content excluding the (D) solvent. A photosensitive resin composition having a concentration of 0.0 ppm to 300.0 ppm.
前記(B)無機微粒子が水酸基、カルボキシル基、スルホニル基から選ばれる1種類以上の有機基を微粒子表面に有する請求項1に記載の感光性樹脂組成物。 The photosensitive resin composition according to claim 1, wherein the (B) inorganic fine particles have one or more organic groups selected from a hydroxyl group, a carboxyl group, and a sulfonyl group on the surface of the fine particles. 前記(B)無機微粒子の含有量が、前記(D)溶剤を除く全固形分100質量部に対して10質量部以上90質量部以下である、請求項1または2に記載の感光性樹脂組成物。 The photosensitive resin composition of Claim 1 or 2 whose content of the said (B) inorganic fine particle is 10 mass parts or more and 90 mass parts or less with respect to 100 mass parts of total solid content except the said (D) solvent. object. 前記(A)アルカリ可溶性樹脂が、一般式(1)および(2)で表される構造単位のうち少なくともいずれかを有する、請求項1〜3のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
(一般式(1)中、Rは炭素数4〜40の4価の有機基を示す。Rは炭素数20〜100の2価の有機基を示す。nは10〜100,000の範囲内の整数を示す。)
(一般式(2)中、Rは炭素数4〜40の4価の有機基を示す。Rは炭素数20〜100の2価の有機基を示す。Rは水素または炭素数1〜20の有機基を示す。nは10〜100,000の範囲内の整数を示し、pおよびqは0≦p+q≦6を満たす整数を示す。)
The photosensitive resin composition in any one of Claims 1-3 in which the said (A) alkali-soluble resin has at least any one among the structural units represented by General formula (1) and (2).
(In General Formula (1), R 1 represents a tetravalent organic group having 4 to 40 carbon atoms. R 2 represents a divalent organic group having 20 to 100 carbon atoms. N 1 represents 10 to 100,000. Indicates an integer within the range of.)
(In General Formula (2), R 1 represents a tetravalent organic group having 4 to 40 carbon atoms. R 2 represents a divalent organic group having 20 to 100 carbon atoms. R 3 represents hydrogen or carbon number 1. And n 2 represents an integer in the range of 10 to 100,000, and p and q represent integers satisfying 0 ≦ p + q ≦ 6.
前記一般式(1)および(2)のRにおける炭素数20〜100の2価の有機基がポリエーテル構造であり、前記ポリエーテル構造の含有量が、Rの全構造単位に対して10〜80モル%である、請求項4に記載の感光性樹脂組成物。 The divalent organic group having 20 to 100 carbon atoms in R 2 of the general formulas (1) and (2) has a polyether structure, and the content of the polyether structure is based on all structural units of R 2 The photosensitive resin composition of Claim 4 which is 10-80 mol%. 前記ポリエーテル構造が、一般式(7)で表される、請求項5に記載の感光性樹脂組成物。
(一般式(7)中、R50〜R53は炭素数1〜10の4価の有機基、R54〜R61は水素原子または炭素数1〜10の1価の有機基を表す。x、y、zはそれぞれ独立に0〜12の整数を表す。但しx+y+zは1〜30の整数である。)
The photosensitive resin composition according to claim 5, wherein the polyether structure is represented by the general formula (7).
(In the general formula (7), R 50 to R 53 represent a tetravalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, and R 54 to R 61 represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms. , Y and z each independently represent an integer of 0 to 12, where x + y + z is an integer of 1 to 30.)
前記(A)アルカリ可溶性樹脂の水酸基濃度が、1.80mmol/g以上5.50mmol/g以下である、請求項1〜6のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。 The photosensitive resin composition in any one of Claims 1-6 whose hydroxyl group concentration of the said (A) alkali-soluble resin is 1.80 mmol / g or more and 5.50 mmol / g or less. 前記(B)無機微粒子の含有量が、溶剤を含む感光性樹脂組成物の総量100質量部に対して5質量部以上30質量部以下である、請求項1〜7のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。 The photosensitive according to any one of claims 1 to 7, wherein the content of the (B) inorganic fine particles is 5 parts by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of the photosensitive resin composition containing a solvent. Resin composition. 前記(B)無機微粒子が、シリカ微粒子である、請求項1〜8のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。 The photosensitive resin composition according to claim 1, wherein the (B) inorganic fine particles are silica fine particles. 前記(C)光酸発生剤が、ナフトキノンジアジド化合物である、請求項1〜9のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。 The photosensitive resin composition in any one of Claims 1-9 whose said (C) photo-acid generator is a naphthoquinone diazide compound. 請求項1〜10のいずれかに記載の感光性樹脂組成物から形成された感光性フィルム。 The photosensitive film formed from the photosensitive resin composition in any one of Claims 1-10. 請求項1〜10のいずれかに記載の感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜。 A cured film obtained by curing the photosensitive resin composition according to claim 1. 請求項11に記載の感光性フィルムを硬化した硬化膜。 A cured film obtained by curing the photosensitive film according to claim 11. (E)金属元素の含有量が1.0ppm以上300.0ppm以下であることを特徴とする請求項12または13に記載の硬化膜。 (E) Content of metal element is 1.0 ppm or more and 300.0 ppm or less, The cured film of Claim 12 or 13 characterized by the above-mentioned. 5%熱重量減少温度が350℃以上550℃以下である、請求項12〜14のいずれかに記載の硬化膜。 The cured film in any one of Claims 12-14 whose 5% thermogravimetric reduction temperature is 350 degreeC or more and 550 degrees C or less. 体積抵抗値が1×1016Ω・cm以上、1×1020Ω・cm以下である請求項12〜15のいずれかに記載の硬化膜。 The cured film according to claim 12, which has a volume resistance value of 1 × 10 16 Ω · cm or more and 1 × 10 20 Ω · cm or less. 請求項12〜16のいずれかに記載の硬化膜が配置された、層間絶縁膜または半導体保護膜。 The interlayer insulation film or semiconductor protective film in which the cured film in any one of Claims 12-16 was arrange | positioned. 請求項1〜10のいずれかに記載の感光性樹脂組成物または請求項11に記載の感光性フィルムを用いた半導体電子部品または半導体装置を製造する方法であって、
紫外線照射工程と現像工程を経てパターンを形成する工程と、加熱して硬化膜のレリーフパターン層を形成する工程を含む、半導体電子部品または半導体装置の製造方法。
A method for producing a semiconductor electronic component or a semiconductor device using the photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 10 or the photosensitive film according to claim 11.
A method for manufacturing a semiconductor electronic component or a semiconductor device, comprising: a step of forming a pattern through an ultraviolet irradiation step and a development step; and a step of forming a relief pattern layer of a cured film by heating.
請求項12〜16のいずれかに記載の硬化膜のレリーフパターン層を有することを特徴とする半導体電子部品または半導体装置。 A semiconductor electronic component or a semiconductor device comprising the relief pattern layer of the cured film according to claim 12. 請求項12〜16のいずれかに記載の硬化膜が再配線間の層間絶縁膜として配置された半導体電子部品または半導体装置。 A semiconductor electronic component or a semiconductor device, wherein the cured film according to claim 12 is disposed as an interlayer insulating film between rewirings.
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