JP2020169229A - Polymer, photosensitive resin composition, and semiconductor device - Google Patents

Polymer, photosensitive resin composition, and semiconductor device Download PDF

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Sachiko Takano
祥子 高野
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Abstract

To provide a polymer having a low dielectric constant, a resin composition containing such a polymer, and a semiconductor device provided with a cured product of the resin composition as a permanent film.SOLUTION: The polymer contains norbornene, a substituted norbornene in which a substituent is a substituted or unsubstituted linear or branched C2-10 alkyl, and maleic anhydride. The polymer has a dielectric constant of 3 or less. The 5% weight loss temperature of a cured product of the polymer obtained by heat treatment under a condition of 160°C for 90 minutes is 300°C or higher.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ポリマー、感光性樹脂組成物、および半導体装置に関する。より詳細には、本発明は、ポリマー、このポリマーを含む永久膜形成用の感光性樹脂組成物、およびこの感光性樹脂組成物の硬化物を永久膜として備える半導体装置に関する。 The present invention relates to polymers, photosensitive resin compositions, and semiconductor devices. More specifically, the present invention relates to a polymer, a photosensitive resin composition for forming a permanent film containing the polymer, and a semiconductor device including a cured product of the photosensitive resin composition as a permanent film.

半導体集積回路等の回路形成工程において、感光性樹脂組成物からなるレジスト膜が利用されることがある。このようなレジスト膜に関する技術としては、たとえば特許文献1に記載のものが挙げられる。特許文献1には、アルカリ可溶性樹脂と、感光剤と、を含むフォトレジスト組成物が記載されている。 A resist film made of a photosensitive resin composition may be used in a circuit forming process of a semiconductor integrated circuit or the like. Examples of the technique related to such a resist film include those described in Patent Document 1. Patent Document 1 describes a photoresist composition containing an alkali-soluble resin and a photosensitizer.

特開平2−146045号公報JP-A-2-146045

近年、電子装置を構成する永久膜として、感光性樹脂組成物を使用することが検討されている。この場合、感光性樹脂組成物を露光、現像によりパターニングした後、これを硬化することにより永久膜が形成されることとなる。 In recent years, it has been studied to use a photosensitive resin composition as a permanent film constituting an electronic device. In this case, the photosensitive resin composition is patterned by exposure and development, and then cured to form a permanent film.

本発明者が検討した結果、このような永久膜を、特に半導体装置の表面保護膜や層間絶縁膜として用いる場合、電気絶縁性において改善の余地があることが判明した。 As a result of the study by the present inventor, it has been found that there is room for improvement in electrical insulation when such a permanent film is used as a surface protective film or an interlayer insulating film of a semiconductor device.

本発明者らは、特定の構造単位を導入することにより得られるポリマーは低い誘電率を有し、このようなポリマーを半導体装置の永久膜を作製するための材料として用いた場合、得られる永久膜の電気絶縁性が改善されることを見出し、本発明に至った。 The present inventors have a low dielectric constant in the polymer obtained by introducing a specific structural unit, and when such a polymer is used as a material for producing a permanent film of a semiconductor device, the obtained permanent is obtained. We have found that the electrical insulation of the film is improved, and have reached the present invention.

本発明によれば、
式(a1)で表される構造単位(A1)と、
式(a2)で表される構造単位(A2)と、
式(b1)で表される構造単位(B1)と、を含むポリマーが提供される。
According to the present invention
The structural unit (A1) represented by the formula (a1) and
The structural unit (A2) represented by the formula (a2) and
A polymer comprising the structural unit (B1) represented by the formula (b1) is provided.

Figure 2020169229
(式(a1)において、nは、0、1、または2である。)
Figure 2020169229
(In equation (a1), n is 0, 1, or 2.)

Figure 2020169229
(式(a2)において、mは、0、1、または2であり、R〜Rはそれぞれ独立して、水素原子、あるいは置換または無置換の、直鎖または分岐鎖の炭素数2〜10のアルキルであり、ただしR〜Rのうち少なくとも1つは、置換または無置換の、直鎖または分岐鎖の炭素数2〜10のアルキルである。)。
Figure 2020169229
(In the formula (a2), m is 0, 1, or 2, and R 1 to R 4 are independently hydrogen atoms, or substituted or unsubstituted, linear or branched carbon atoms 2 to 2. It is an alkyl of 10, but at least one of R 1 to R 4 is a substituted or unsubstituted, linear or branched chain alkyl having 2 to 10 carbon atoms).

Figure 2020169229
Figure 2020169229

また本発明によれば、上記ポリマーを含む、永久膜を形成するための感光性樹脂組成物が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a photosensitive resin composition for forming a permanent film containing the above polymer.

さらにまた本発明によれば、上記ポリマーを含む、再配線層の絶縁層を形成するための樹脂組成物が提供される。 Furthermore, according to the present invention, there is provided a resin composition for forming an insulating layer of a rewiring layer containing the above polymer.

さらにまた本発明によれば、
半導体チップと、
前記半導体チップの表面上に設けられた、絶縁層を有する再配線層と、を備え、
前記再配線層中の絶縁層が、上記樹脂組成物の硬化物から構成される、半導体装置が提供される。
Furthermore, according to the present invention
With semiconductor chips
A rewiring layer having an insulating layer provided on the surface of the semiconductor chip is provided.
Provided is a semiconductor device in which the insulating layer in the rewiring layer is composed of a cured product of the resin composition.

本発明によれば、低誘電率を有するポリマー、このようなポリマーを含む樹脂組成物、この樹脂組成物の硬化物を永久膜として備える半導体装置が提供される。 According to the present invention, there is provided a semiconductor device including a polymer having a low dielectric constant, a resin composition containing such a polymer, and a cured product of the resin composition as a permanent film.

以下、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

(ポリマーP)
本実施形態のポリマー(以下、「ポリマーP」と称する)は、式(a1)で表される構造単位(A1)と、式(a2)で表される構造単位(A2)と、式(b1)で表される構造単位(B1)とを含む。
(Polymer P)
The polymer of the present embodiment (hereinafter referred to as "polymer P") has a structural unit (A1) represented by the formula (a1), a structural unit (A2) represented by the formula (a2), and a formula (b1). ) Is included with the structural unit (B1).

Figure 2020169229
式(a1)において、nは、0、1、または2である。
Figure 2020169229
In formula (a1), n is 0, 1, or 2.

Figure 2020169229
式(a2)において、mは、0、1、または2であり、R〜Rはそれぞれ独立して、水素原子、あるいは置換または無置換の、直鎖または分枝鎖の炭素数2〜10のアルキルであり、ただしR〜Rのうち少なくとも1つは、置換または無置換の、直鎖または分岐鎖の炭素数2〜10のアルキルである。
Figure 2020169229
In the formula (a2), m is 0, 1, or 2, and R 1 to R 4 are independently hydrogen atoms, or substituted or unsubstituted, linear or branched carbon atoms 2 to 2. It is an alkyl of 10, but at least one of R 1 to R 4 is a substituted or unsubstituted, linear or branched chain alkyl having 2 to 10 carbon atoms.

Figure 2020169229
Figure 2020169229

ポリマーPは、上記構造単位(A1)、(A2)および(B1)を含むことにより、低誘電率を有する。特に、構造単位(A2)におけるR〜Rのうちの少なくとも1つが、置換または無置換の、直鎖または分枝鎖の炭素数2〜10のアルキルであることにより、得られるポリマーPの誘電率が低減される。この理由は必ずしも明らかではないが、得られるポリマーPが有するアルキル側鎖により、ポリマー同士の絡み合いの程度が適度に抑制されて、ポリマーPが低密度化するためであると考えられる。 The polymer P has a low dielectric constant by containing the structural units (A1), (A2) and (B1). In particular, the polymer P obtained by at least one of R 1 to R 4 in the structural unit (A2) being a substituted or unsubstituted, linear or branched alkyl having 2 to 10 carbon atoms. The dielectric constant is reduced. The reason for this is not necessarily clear, but it is considered that the degree of entanglement between the polymers is appropriately suppressed by the alkyl side chain of the obtained polymer P, and the density of the polymer P is lowered.

〜Rを構成するアルキルは、炭素数3〜10のアルキルであることが好ましく、炭素数4〜10のアルキルであることがさらにより好ましい。当該アルキルが有し得る置換基としては、炭素数1〜6の直鎖、分岐鎖または環式の、飽和または不飽和の炭化水素基が挙げられ、例えば、メチル、エチル、プロピル、フェニル等が挙げられる。R〜Rを構成し得るアルキルの例としては、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、フェニチル等が挙げられるがこれらに限定されない。 The alkyl constituting R 1 to R 4 is preferably an alkyl having 3 to 10 carbon atoms, and even more preferably an alkyl having 4 to 10 carbon atoms. Examples of the substituent that the alkyl may have include linear, branched or cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, phenyl and the like. Can be mentioned. Examples of alkyls that can constitute R 1 to R 4 include, but are not limited to, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, phenityl and the like.

一実施形態において、ポリマーPは、式(b2)で表される構造単位(B2)をさらに含んでもよい。以下、構造単位(B2)を含むポリマーPを、「ポリマーP'」と称する。このような構造単位(B2)を含むポリマーP'は、ポリマーPと同程度の低誘電率や5%重量減少温度を有するとともに、優れたアルカリ可溶性を有する。そのため、ポリマーP'は、アルカリ水溶液を現像液として用いるフォトリソグラフィー法において優れた加工性を有する。 In one embodiment, the polymer P may further comprise a structural unit (B2) represented by the formula (b2). Hereinafter, the polymer P containing the structural unit (B2) is referred to as "polymer P'". The polymer P'containing such a structural unit (B2) has a low dielectric constant and a 5% weight loss temperature comparable to those of the polymer P, and has excellent alkali solubility. Therefore, the polymer P'has excellent processability in a photolithography method using an alkaline aqueous solution as a developing solution.

Figure 2020169229
Figure 2020169229

式(b2)において、Rは、置換または無置換の、直鎖または分岐鎖の炭素数1〜10のアルキルである。
を構成する置換または無置換の、直鎖または分岐鎖の炭素数1〜10のアルキルとしては、炭素数1〜10の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキリデン基、アリール基、アラルキル基、アルカリル基、シクロアルキル基、およびヘテロ環基が挙げられる。
炭素数1〜10のアルキル基としては、たとえばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、およびデシル基が挙げられる。
炭素数1〜10のアルケニル基としては、たとえばアリル基、ペンテニル基、およびビニル基が挙げられる。アルキニル基としては、エチニル基が挙げられる。
炭素数1〜10のアルキリデン基としては、たとえばメチリデン基、およびエチリデン基が挙げられる。
炭素数1〜10のアリール基としては、たとえばフェニル基、およびナフチル基が挙げられる。
炭素数1〜10のアラルキル基としては、たとえばベンジル基、およびフェネチル基が挙げられる。
炭素数1〜10のアルカリル基としては、たとえばトリル基、キシリル基が挙げられる。炭素数1〜10のシクロアルキル基としては、たとえばアダマンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、およびシクロオクチル基が挙げられる。
ヘテロ環基としては、たとえばエポキシ基、およびオキセタニル基が挙げられる。
In the formula (b2), R 5 is a substituted or unsubstituted, straight or alkyl having 1 to 10 carbon atoms branched.
Substituent or unsubstituted alkyl having 1 to 10 carbon atoms constituting R 5 includes an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylidene group, an aryl group and an aralkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Examples include groups, alkalil groups, cycloalkyl groups, and heterocyclic groups.
Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, and a neopentyl group. Included are hexyl groups, heptyl groups, octyl groups, nonyl groups, and decyl groups.
Examples of the alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms include an allyl group, a pentenyl group, and a vinyl group. Examples of the alkynyl group include an ethynyl group.
Examples of the alkylidene group having 1 to 10 carbon atoms include a methylidene group and an ethylidene group.
Examples of the aryl group having 1 to 10 carbon atoms include a phenyl group and a naphthyl group.
Examples of the aralkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a benzyl group and a phenethyl group.
Examples of the alkalil group having 1 to 10 carbon atoms include a tolyl group and a xsilyl group. Examples of the cycloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms include an adamantyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
Examples of the heterocyclic group include an epoxy group and an oxetanyl group.

ポリマーPの誘電率や耐熱性等の特性は、ポリマーPまたはポリマーP'が含む構造単位の種類およびその量に依存する。ポリマーPの全構造単位中の、構造単位(A1)の割合は、好ましくは、10モル%以上40モル%以下であり、より好ましくは、15モル%以上35モル%以下である。本実施形態のポリマーPまたはポリマーP'の全構造単位中の、構造単位(A2)の割合は、好ましくは、10モル%以上40モル%以下であり、より好ましくは、15モル%以上35モル%以下である。ポリマーPまたはポリマーP'の全構造単位中の、構造単位(B1)の割合は、好ましくは、45モル%以上55モル%以下であり、より好ましくは、49モル%以上51モル%以下であり、さらにより好ましくは、49.5モル%以上50.5モル%以下である。 Properties such as the dielectric constant and heat resistance of the polymer P depend on the type and amount of the structural unit contained in the polymer P or the polymer P'. The ratio of the structural unit (A1) in the total structural units of the polymer P is preferably 10 mol% or more and 40 mol% or less, and more preferably 15 mol% or more and 35 mol% or less. The ratio of the structural unit (A2) in the total structural units of the polymer P or the polymer P'of the present embodiment is preferably 10 mol% or more and 40 mol% or less, and more preferably 15 mol% or more and 35 mol. % Or less. The ratio of the structural unit (B1) in the total structural units of the polymer P or the polymer P'is preferably 45 mol% or more and 55 mol% or less, and more preferably 49 mol% or more and 51 mol% or less. Even more preferably, it is 49.5 mol% or more and 50.5 mol% or less.

ポリマーPは、上記構造単位(A1)、(A2)および(B1)を含むことにより、低誘電率を有する。本実施形態のポリマーPの比誘電率は、好ましくは、3以下であり、より好ましくは、2.9以下である。また、ポリマーPの誘電正接は、0.015以下であり、好ましくは、0.01以下であり、より好ましくは、0.007以下である。このような低誘電性のポリマーPは、たとえば、半導体装置の永久膜および層間絶縁膜等のような絶縁性が要求される物品の材料として好適に用いることができる。 The polymer P has a low dielectric constant by containing the structural units (A1), (A2) and (B1). The relative permittivity of the polymer P of the present embodiment is preferably 3 or less, more preferably 2.9 or less. The dielectric loss tangent of the polymer P is 0.015 or less, preferably 0.01 or less, and more preferably 0.007 or less. Such a low-dielectric polymer P can be suitably used as a material for articles requiring insulation, such as a permanent film and an interlayer insulating film of a semiconductor device.

ポリマーP'は、上記構造単位(A1)、(A2)および(B1)に加え、構造単位(B1)を含むことにより、低誘電率を有するとともに、アルカリ溶解性を有する。本実施形態のポリマーP'の比誘電率は、好ましくは、3.3以下であり、より好ましくは、3.1以下であり、さらにより好ましくは、2.9以下である。また、ポリマーP'の誘電正接は、0.04以下であり、好ましくは、0.035以下であり、より好ましくは、0.03以下である。このような低誘電性のポリマーP'は、フォトリソグラフィー法により作製され、絶縁性が求められる、半導体装置の永久膜や層間絶縁膜等の物品の材料として好適に用いることができる。 The polymer P'has a low dielectric constant and alkali solubility by containing the structural unit (B1) in addition to the structural units (A1), (A2) and (B1). The relative permittivity of the polymer P'of this embodiment is preferably 3.3 or less, more preferably 3.1 or less, and even more preferably 2.9 or less. The dielectric loss tangent of the polymer P'is 0.04 or less, preferably 0.035 or less, and more preferably 0.03 or less. Such a low-dielectric polymer P'can be suitably used as a material for articles such as permanent films and interlayer insulating films of semiconductor devices, which are produced by a photolithography method and are required to have insulating properties.

ポリマーP'において、ポリマーP'の全構造単位中の構造単位(A1)の割合は、好ましくは、10モル%以上40モル%以下であり、より好ましくは、15モル%以上35モル%以下である。ポリマーP'の全構造単位中の、構造単位(A2)の割合は、好ましくは、10モル%以上40モル%以下であり、より好ましくは、15モル%以上35モル%以下である。ポリマーP'の全構造単位中の、構造単位(B1)の割合は、好ましくは、5モル%以上20モル%以下であり、より好ましくは、10モル%以上15モル%以下である。ポリマーP'の全構造単位中の、構造単位(B2)の割合は、好ましくは、30モル%以上45モル%以下であり、より好ましくは、35モル%以上42モル%以下である。 In the polymer P', the ratio of the structural unit (A1) in the total structural units of the polymer P'is preferably 10 mol% or more and 40 mol% or less, and more preferably 15 mol% or more and 35 mol% or less. is there. The ratio of the structural unit (A2) in the total structural units of the polymer P'is preferably 10 mol% or more and 40 mol% or less, and more preferably 15 mol% or more and 35 mol% or less. The ratio of the structural unit (B1) in the total structural units of the polymer P'is preferably 5 mol% or more and 20 mol% or less, and more preferably 10 mol% or more and 15 mol% or less. The ratio of the structural unit (B2) in the total structural units of the polymer P'is preferably 30 mol% or more and 45 mol% or less, and more preferably 35 mol% or more and 42 mol% or less.

またポリマーPまたはポリマーP'は、上記構造単位(A1)、(A2)および(B1)を含むことにより、その硬化物が優れた耐熱性を有する。例えば、ポリマーPを160℃、90分の条件で熱処理して得られる硬化物の5%重量減少温度は、300℃以上、好ましくは、310℃以上、より好ましくは320℃以上であり得る。このようなポリマーPまたはポリマーP'は、半導体装置の永久レジスト膜、保護膜、層間絶縁膜等のような耐熱性が要求される物品の材料として好適に用いることができる。 Further, the polymer P or the polymer P'contains the above structural units (A1), (A2) and (B1), so that the cured product has excellent heat resistance. For example, the 5% weight loss temperature of the cured product obtained by heat-treating the polymer P at 160 ° C. for 90 minutes can be 300 ° C. or higher, preferably 310 ° C. or higher, and more preferably 320 ° C. or higher. Such polymer P or polymer P'can be suitably used as a material for articles that require heat resistance, such as a permanent resist film, a protective film, and an interlayer insulating film of a semiconductor device.

ポリマーPの全構造単位中の、構造単位(A1)と構造単位(A2)の合計量(A1+A2)に対する、構造単位(B1)割合は、好ましくは、構造単位(A1+A2):構造単位(B1)(モル比)が1:1.5〜0.9:1であり、より好ましくは、1:1〜1:1.1である。 The ratio of the structural unit (B1) to the total amount (A1 + A2) of the structural unit (A1) and the structural unit (A2) in the total structural unit of the polymer P is preferably the structural unit (A1 + A2): the structural unit (B1). The (molar ratio) is 1: 1.5 to 0.9: 1, more preferably 1: 1 to 1: 1.1.

ポリマーPの全構造単位中の、構造単位(A1)に対する構造単位(A2)の割合は、好ましくは、構造単位(A1):構造単位(A2)(モル比)が1:1〜1:5であり、より好ましくは、1:1〜1:3.5である。 The ratio of the structural unit (A2) to the structural unit (A1) in the total structural units of the polymer P is preferably such that the structural unit (A1): the structural unit (A2) (molar ratio) is 1: 1 to 1: 5. It is more preferably 1: 1 to 1: 3.5.

ポリマーPは、上記割合で構造単位(A1)、(A2)および(B2)を含むことにより、より低減された誘電率とより改善された耐熱性を備え得る。 The polymer P may have a lower dielectric constant and better heat resistance by including the structural units (A1), (A2) and (B2) in the above proportions.

ポリマーP'の全構造単位中の、構造単位(A1)と構造単位(A2)の合計量(A1+A2)に対する、構造単位(B1)と構造単位(B2)の合計量(B1+B2)の割合は、好ましくは、構造単位(A1+A2):構造単位(B1+B2)(モル比)が1:1.5〜0.9:1であり、より好ましくは、1:1〜1:1.1である。 The ratio of the total amount (B1 + B2) of the structural unit (B1) and the structural unit (B2) to the total amount (A1 + A2) of the structural unit (A1) and the structural unit (A2) in the total structural unit of the polymer P'is The structural unit (A1 + A2): the structural unit (B1 + B2) (molar ratio) is preferably 1: 1.5 to 0.9: 1, and more preferably 1: 1 to 1: 1.1.

ポリマーP'の全構造単位中の、構造単位(A1)に対する構造単位(A2)の割合は、好ましくは、構造単位(A1):構造単位(A2)(モル比)が1:1〜1:5であり、より好ましくは、1:1〜1:3.5である。 The ratio of the structural unit (A2) to the structural unit (A1) in the total structural unit of the polymer P'is preferably that the structural unit (A1): the structural unit (A2) (molar ratio) is 1: 1 to 1: It is 5, more preferably 1: 1 to 1: 3.5.

ポリマーP'は、上記割合で構造単位(A1)、(A2)、(B1)、および(B2)を含むことにより、より低減された誘電率とより改善された耐熱性を備え得るとともに、アルカリ溶解性を有し得る。 By including the structural units (A1), (A2), (B1), and (B2) in the above proportions, the polymer P'can have a further reduced dielectric constant and improved heat resistance, and is alkaline. May have solubility.

一実施形態において、ポリマーPまたはポリマーP'の重量平均分子量は、好ましくは、1500以上30000以下であり、より好ましくは、3000以上25000以下である。このような範囲の重量平均分子量を有するポリマーPまたはポリマーP'は、適切な架橋構造を形成し得、得られるポリマー硬化物は優れた耐熱性を有し得る。 In one embodiment, the weight average molecular weight of the polymer P or the polymer P'is preferably 1500 or more and 30,000 or less, more preferably 3000 or more and 25,000 or less. The polymer P or polymer P'having a weight average molecular weight in such a range can form an appropriate crosslinked structure, and the obtained cured polymer product can have excellent heat resistance.

ポリマーPは、式(a1m)で表されるノルボルネンおよび式(a2m)で表される置換ノルボルネンを含むノルボルネン型モノマー(モノマーA)と、式(b1m)で表される無水マレイン酸(モノマーB)とを付加重合して調製することができる。付加重合の方法としては限定されないが、例えば、ラジカル重合開始剤を用いたラジカル重合法を使用することができる。 The polymer P is a norbornene-type monomer (monomer A) containing norbornene represented by the formula (a1m) and a substituted norbornene represented by the formula (a2m), and maleic anhydride (monomer B) represented by the formula (b1m). Can be prepared by addition polymerization of and. The method of addition polymerization is not limited, and for example, a radical polymerization method using a radical polymerization initiator can be used.

Figure 2020169229
Figure 2020169229

Figure 2020169229
Figure 2020169229

Figure 2020169229
式(a1m)中、nは、式(a1)における定義と同義であり、
式(a2m)中、mおよびR〜Rは、式(a2)における定義と同義である。
Figure 2020169229
In the formula (a1m), n is synonymous with the definition in the formula (a1).
Wherein (a2m), m and R 1 to R 4 are the same as defined in formula (a2).

本実施形態のポリマーの調製に用いるモノマーAとモノマーBとのモル比は、好ましくは、1:1.5〜0.9:1であり、より好ましくは、1:1〜1:1.1である。また、モノマーA中のノルボルネン(a1m)と置換ノルボルネン(a2m)とのモル比である、ノルボルネン(a1m):置換ノルボルネン(a2m)は、好ましくは、1:1〜1:5であり、より好ましくは、1:1〜1:3.5である。 The molar ratio of monomer A to monomer B used in the preparation of the polymer of the present embodiment is preferably 1: 1.5 to 0.9: 1, and more preferably 1: 1 to 1: 1.1. Is. Further, norbornene (a1m): substituted norbornene (a2m), which is the molar ratio of norbornene (a1m) and substituted norbornene (a2m) in the monomer A, is preferably 1: 1 to 1: 5, more preferably. Is 1: 1 to 1: 3.5.

ポリマーPは、モノマーAと、モノマーBと、必要に応じてラジカル重合開始剤とを溶媒に溶解し、その後、所定時間加熱して、付加重合反応を進行させることにより調製できる。加熱温度は、例えば、50℃以上80℃以下であり、加熱時間は5時間以上20時間以下である。なお、付加重合反応では、連鎖移動剤などの添加剤を用いて、得られるポリマーの末端構造を制御してもよい。 The polymer P can be prepared by dissolving the monomer A, the monomer B, and the radical polymerization initiator, if necessary, in a solvent, and then heating for a predetermined time to allow the addition polymerization reaction to proceed. The heating temperature is, for example, 50 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, and the heating time is 5 hours or longer and 20 hours or lower. In the addition polymerization reaction, an additive such as a chain transfer agent may be used to control the terminal structure of the obtained polymer.

モノマーAとモノマーBの付加重合反応により得られたポリマーPの、構造単位(B1)を開環することにより、ポリマーP'を得ることができる。詳細には、ポリマーP中の無水マレイン酸に由来する構造単位(B1)のうち一部を開環することにより、ポリマーP'を調製することができる。 Polymer P'can be obtained by opening the structural unit (B1) of the polymer P obtained by the addition polymerization reaction of the monomer A and the monomer B. Specifically, the polymer P'can be prepared by opening a part of the structural unit (B1) derived from maleic anhydride in the polymer P.

ここで、無水マレイン酸由来の構造単位(B1)の開環とその開環率は以下のようにして計測することができる。
熱重量・示差熱分析装置(例えば、日立ハイテクサイエンス社製、STA7200RV)に、得られたポリマーP'1mgをセットする。これを、窒素雰囲気下、10℃/分の昇温速度で35℃から500℃まで昇温する。300℃における熱重量減少割合を、開環率とする。
Here, the ring-opening of the structural unit (B1) derived from maleic anhydride and the ring-opening rate thereof can be measured as follows.
The obtained polymer P'1 mg is set in a thermogravimetric / differential thermal analyzer (for example, STA7200RV manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation). This is heated from 35 ° C. to 500 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min under a nitrogen atmosphere. The rate of thermogravimetric reduction at 300 ° C. is defined as the ring opening rate.

ポリマーPを開環してポリマーP'を得る工程は、ポリマーPを、(i)塩基性触媒の存在下、アルコールで処理することにより、または(ii)塩基としてのアルカリ金属の水酸化物の存在下、アルコールで処理することにより実施される。具体的には、前記重合工程で得られたモノマーAとモノマーBの反応混合物に、上記試薬(i)または試薬(ii)を添加し、40℃以上90℃以下で1時間以上5時間以下攪拌して、反応液L1を得る。反応液L1中では、ポリマーPの無水マレイン酸由来の構造単位(B1)の一部の無水環が開環するとともに、開環することで形成された一部の末端がエステル化される。なお、残りの末端はエステル化されずに、金属塩構造となる。ポリマーP'の開環率は、開環工程に用いる金属アルコキシドまたはアルカリ金属の水酸化物の量を調整することにより制御できる。ここで、処理(i)で用いられる塩基性触媒としては、トリエチルアミン、ピリジン、ジメチルアミノピリジン等のアミン化合物、または含窒素複素環化合物を用いることができる。 The step of ring-opening the polymer P to obtain the polymer P'is to (i) treat the polymer P with an alcohol in the presence of a basic catalyst, or (ii) a hydroxide of an alkali metal as a base. It is carried out by treating with alcohol in the presence. Specifically, the reagent (i) or the reagent (ii) is added to the reaction mixture of the monomer A and the monomer B obtained in the polymerization step, and the mixture is stirred at 40 ° C. or higher and 90 ° C. or lower for 1 hour or more and 5 hours or less. Then, the reaction solution L1 is obtained. In the reaction solution L1, a part of the anhydrous ring of the structural unit (B1) derived from maleic anhydride of the polymer P is opened, and a part of the terminal formed by the ring opening is esterified. The remaining ends are not esterified and have a metal salt structure. The ring-opening rate of the polymer P'can be controlled by adjusting the amount of the metal alkoxide or alkali metal hydroxide used in the ring-opening step. Here, as the basic catalyst used in the treatment (i), an amine compound such as triethylamine, pyridine, or dimethylaminopyridine, or a nitrogen-containing heterocyclic compound can be used.

処理(ii)において、ポリマーPの無水マレイン酸由来の構造単位(B1)は、(ii)アルコールおよび塩基としてのアルカリ金属の水酸化物を用いる処理により、開環される。
アルカリ金属の水酸化物としては、取り扱い性の観点から水酸化ナトリウムが好ましい。
In the treatment (ii), the structural unit (B1) derived from maleic anhydride of the polymer P is opened by the treatment (ii) using an alcohol and an alkali metal hydroxide as a base.
As the alkali metal hydroxide, sodium hydroxide is preferable from the viewpoint of handleability.

処理(i)または処理(ii)で用いられるアルコールとしては、1価のアルコール(ROH)が好ましい。ここで、Rは、式(b2)におけるRと同様であり、置換または無置換の、直鎖または分岐鎖の炭素数1〜10のアルキルである。 The alcohol used in the process (i) or process (ii), 1-valent alcohol (R 5 OH) is preferred. Here, R 5 is the same as R 5 in the formula (b2), a substituted or unsubstituted, straight or alkyl having 1 to 10 carbon atoms branched.

この開環工程で、ポリマーP中の無水マレイン酸由来の構造単位(B1)の一部は、以下の式(b1−1)で示される構造となる。ここで、Rは上記と同義である。 In this ring-opening step, a part of the structural unit (B1) derived from maleic anhydride in the polymer P has a structure represented by the following formula (b1-1). Here, R 5 has the same meaning as above.

Figure 2020169229
Figure 2020169229

次いで、反応液L1を、塩酸または蟻酸等の酸性水溶液で処理することにより、式(b1−1)で示される構造単位中の金属イオン(Na)をプロトン(H)で置換する。これにより、式(b1−1)で示される構造は、式(b2)で表される構造単位(B2)となり、ポリマーP'が得られる。 Next, the reaction solution L1 is treated with an acidic aqueous solution such as hydrochloric acid or formic acid to replace the metal ion (Na + ) in the structural unit represented by the formula (b1-1) with a proton (H + ). As a result, the structure represented by the formula (b1-1) becomes the structural unit (B2) represented by the formula (b2), and the polymer P'is obtained.

Figure 2020169229
Figure 2020169229

上記開環工程の後、得られたポリマーP'を含む溶液を、水と有機溶媒(例えば、メチルエチルケトン)との混合液で洗浄して、残留した金属成分を除去してもよい。 After the ring-opening step, the obtained solution containing the polymer P'may be washed with a mixed solution of water and an organic solvent (for example, methyl ethyl ketone) to remove residual metal components.

ポリマーP'は、上記開環工程および酸性溶液処理により生じ得る、式(b3)で表される構造単位(B3)および/または式(b4)で表される構造単位(B4)を含み得る。ここで、式(b3)において、RおよびRは、それぞれ独立して、置換または無置換の、直鎖または分岐鎖の炭素数2〜10のアルキルである。 The polymer P'can include a structural unit (B3) represented by the formula (b3) and / or a structural unit (B4) represented by the formula (b4), which can be produced by the ring-opening step and the acidic solution treatment. Here, in the formula (b3), R 6 and R 7 are independently substituted or unsubstituted alkyl having 2 to 10 carbon atoms in the linear or branched chain.

Figure 2020169229
Figure 2020169229

Figure 2020169229
Figure 2020169229

ポリマーP'は、構造単位(B2)を含むことにより、アルカリ溶解性を有する。そのため、ポリマーP'は、アルカリ水溶液を現像液として用いるフォトリソグラフィー法により好適に加工できる。また、ポリマーP'のアルカリ溶解性は、これに含まれる構造単位(B2)の量、換言すると、開環率を調整することにより、所望の程度に調整できる。ポリマーP'の開環率は、75%以上85%以下であることが好ましい。このような開環率を有する場合、ポリマーP'は、優れたアルカリ溶解性と、低誘電性とを有し得、よって半導体装置の永久膜や層間絶縁膜等の物品の材料として好適に使用することができる。 Polymer P'has alkali solubility by including the structural unit (B2). Therefore, the polymer P'can be suitably processed by a photolithography method using an alkaline aqueous solution as a developing solution. Further, the alkali solubility of the polymer P'can be adjusted to a desired degree by adjusting the amount of the structural unit (B2) contained therein, in other words, the ring-opening rate. The ring-opening rate of the polymer P'is preferably 75% or more and 85% or less. When having such a ring-opening rate, the polymer P'can have excellent alkali solubility and low dielectric property, and is therefore suitably used as a material for articles such as permanent films and interlayer insulating films of semiconductor devices. can do.

ポリマーP'のアルカリ溶解速度は、例えば、80nm/秒以上2100nm/秒以下とすることができる。ここで、アルカリ溶解速度は、ポリマーP'のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(固形分25質量%)を、シリコンウェハ上にスピン方式で塗布し、100℃で120秒間ソフトベークして得られるポリマー膜を、23℃で2.38%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液に含浸させ、視覚的に当該ポリマー膜が消去するまでの時間を測定することにより算出される。 The alkali dissolution rate of the polymer P'can be, for example, 80 nm / sec or more and 2100 nm / sec or less. Here, the alkali dissolution rate is a polymer film obtained by applying a propylene glycol monomethyl ether acetate solution (solid content 25% by mass) of polymer P'on a silicon wafer by a spin method and soft-baking at 100 ° C. for 120 seconds. Is impregnated with a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at 23 ° C., and the time until the polymer film is visually erased is measured.

(用途)
本実施形態のポリマーPまたはポリマーP'は、低誘電性および優れた耐熱性を有することから、たとえば、電子装置用の保護膜、層間絶縁膜、または永久レジスト膜等の永久膜を作製するための材料として好適に用いられ、特に再配線層用の絶縁層を作製するための材料として好適に用いられる。
(Use)
Since the polymer P or the polymer P'of the present embodiment has low dielectric property and excellent heat resistance, for example, in order to prepare a permanent film such as a protective film for an electronic device, an interlayer insulating film, or a permanent resist film. It is preferably used as a material for producing an insulating layer for a rewiring layer.

一実施形態において、ポリマーPまたはポリマーP'を含む樹脂組成物が、永久膜を形成するための材料として提供される。この場合、樹脂組成物は、ポリマーPまたはポリマーP'、架橋剤および感光剤、ならびに必要に応じて他の添加剤が溶剤に溶解された、ワニス状組成物として提供される。 In one embodiment, a resin composition comprising polymer P or polymer P'is provided as a material for forming a permanent film. In this case, the resin composition is provided as a varnish-like composition in which the polymer P or polymer P', the cross-linking agent and the photosensitizer, and optionally other additives are dissolved in a solvent.

樹脂組成物に用いられる架橋剤としては、ポリマーPまたはポリマーP'と反応する官能基を含む化合物であれば限定されないが、例として、グリシジル基、オキセタニル基及びブロックイソシアネート基からなる群より選択される1種以上を含む化合物が挙げられる。 The cross-linking agent used in the resin composition is not limited as long as it is a compound containing a functional group that reacts with the polymer P or the polymer P', but is selected from the group consisting of a glycidyl group, an oxetanyl group and a blocked isocyanate group as an example. Examples include compounds containing one or more of them.

樹脂組成物に用いられる感光剤としては、ポジ型感光性の樹脂組成物を作製する場合、ジアゾキノン化合物を用いることができる。また、ネガ型感光性の樹脂組成物を作製する場合、感光剤として、光酸発生剤を用いることができる。これらの感光剤はいずれも当該分野で公知の化合物を使用できる。 As the photosensitizer used in the resin composition, a diazoquinone compound can be used when producing a positive photosensitive resin composition. Further, when producing a negative type photosensitive resin composition, a photoacid generator can be used as the photosensitizer. As any of these photosensitizers, compounds known in the art can be used.

樹脂組成物に用いられる溶剤としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、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ジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メチル−1,3−ブチレングリコールアセテート、1,3−ブチレングリコール−3−モノメチルエーテル、ピルビン酸メチル、およびピルビン酸エチル及びメチル−3−メトキシプロピオネート等が挙げられる。 Examples of the solvent used in the resin composition include N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, and propylene glycol monomethyl ether. Dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, methyl-1,3-butylene glycol acetate, 1,3-butylene glycol-3-monomethyl ether, methyl pyruvate, and pyruvate. Examples thereof include ethyl and methyl-3-methoxypropionate.

本実施形態における樹脂組成物を調製する方法は限定されず、従来公知の方法を用いて調製することができる。例えば、上記各成分を、溶媒に混合して溶解することにより調製することができる。これにより、ワニス状の樹脂組成物を得ることができる。 The method for preparing the resin composition in the present embodiment is not limited, and it can be prepared by using a conventionally known method. For example, each of the above components can be prepared by mixing and dissolving in a solvent. Thereby, a varnish-like resin composition can be obtained.

本実施形態の樹脂組成物は、基板に塗布した後、熱処理により硬化させて樹脂膜とすることができる。得られる樹脂膜は、これに含まれるポリマーPまたはポリマーP'に起因して、低い誘電率を有するとともに、優れた耐熱性を有する。そのため、このような樹脂膜は、電子装置用の保護膜、層間絶縁膜、または永久レジスト膜等の永久膜、特に再配線層用の絶縁層として好適に用いることができる。 The resin composition of the present embodiment can be applied to a substrate and then cured by heat treatment to form a resin film. The obtained resin film has a low dielectric constant and excellent heat resistance due to the polymer P or the polymer P'contained therein. Therefore, such a resin film can be suitably used as a protective film for an electronic device, an interlayer insulating film, or a permanent film such as a permanent resist film, particularly as an insulating layer for a rewiring layer.

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these are examples of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted.

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

(実施例A1〜A5、比較例A1)
適切な反応容器内に、表1に示す配合量で、原料モノマーとしての、ノルボルネン、置換ノルボルネン、および無水マレイン酸、ならびに重合開始剤としてのアゾビスイソ酪酸ジメチル(和光純薬工業株式会社製の「V−601」)1.54g、および溶媒としてのメチルエチルケトン(MEK)49.3gを加え、撹拌・溶解させた。次いで、窒素バブリングにより系内の溶存酸素を除去したのち、加温し、内温65℃で6時間反応させた。次いで、反応混合物を室温まで冷却した。希釈後の溶液を大量のメタノールに注ぎ、ポリマーを析出させた。次いでポリマーを濾取し、さらにメタノールで洗浄した後、120℃、16時間真空乾燥させて、ポリマーPを得た。ポリマーPの生成と、ポリマーPを構成する構造単位の組成は、ポリマーPをガスクロマトグラフィー(SHIMADZU社製ガスクロマトグラフィー装置 GC−2030)で分析し、残留モノマーの量を測定することにより確認した。ポリマーPの構成は、モノマーの仕込み量から残留モノマーの量を除いたモノマーの量を、ポリマーPを構成する構造単位の組成比とした。
(Examples A1 to A5, Comparative Example A1)
In an appropriate reaction vessel, in the amounts shown in Table 1, norbornene, substituted norbornene, and maleic anhydride as raw material monomers, and dimethyl azobisisobutyrate as a polymerization initiator (“V” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) -601 ") 1.54 g and 49.3 g of methyl ethyl ketone (MEK) as a solvent were added, and the mixture was stirred and dissolved. Then, after removing the dissolved oxygen in the system by nitrogen bubbling, the mixture was heated and reacted at an internal temperature of 65 ° C. for 6 hours. The reaction mixture was then cooled to room temperature. The diluted solution was poured into a large amount of methanol to precipitate the polymer. Then, the polymer was collected by filtration, washed with methanol, and vacuum dried at 120 ° C. for 16 hours to obtain a polymer P. The formation of the polymer P and the composition of the structural units constituting the polymer P were confirmed by analyzing the polymer P by gas chromatography (gas chromatography device GC-2030 manufactured by SHIMADZU) and measuring the amount of residual monomers. .. As for the composition of the polymer P, the amount of the monomer obtained by subtracting the amount of the residual monomer from the amount of the monomer charged was defined as the composition ratio of the structural unit constituting the polymer P.

(実施例B1〜B5、比較例B1)
適切な反応容器内に、表1に示す配合量で、ノルボルネン、置換ノルボルネン、および無水マレイン酸、V−601(重合開始剤)1.54g、およびメチルエチルケトン(MEK)49.3gを加え、撹拌・溶解させた。次いで、窒素バブリングにより系内の溶存酸素を除去したのち、加温し、内温65℃で6時間反応させた。次いで、反応混合物を室温まで冷却した。希釈後の溶液を大量のメタノールに注ぎ、ポリマーを析出させた。次いでポリマーを濾取し、さらにメタノールで洗浄した後、120℃、16時間真空乾燥させて、ポリマーPを得た。
得られたポリマーP5gを、ブチルアルコール25gに溶解させた。次いで、トリエチルアミン2gを加え、85℃で6時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却した後、ギ酸で中和した。反応混合物を大量の純水に注ぎ、ポリマーを析出させた。得られたポリマーを濾取し、さらに純水で洗浄した後、乾燥させて、ポリマーP'を得た。
(Examples B1 to B5, Comparative Example B1)
In an appropriate reaction vessel, add norbornene, substituted norbornene, and maleic anhydride, 1.54 g of V-601 (polymerization initiator), and 49.3 g of methyl ethyl ketone (MEK) in the amounts shown in Table 1, and stir. It was dissolved. Then, after removing the dissolved oxygen in the system by nitrogen bubbling, the mixture was heated and reacted at an internal temperature of 65 ° C. for 6 hours. The reaction mixture was then cooled to room temperature. The diluted solution was poured into a large amount of methanol to precipitate the polymer. Then, the polymer was collected by filtration, washed with methanol, and vacuum dried at 120 ° C. for 16 hours to obtain a polymer P.
5 g of the obtained polymer P was dissolved in 25 g of butyl alcohol. Then, 2 g of triethylamine was added, and the mixture was reacted at 85 ° C. for 6 hours. The resulting reaction mixture was cooled to room temperature and then neutralized with formic acid. The reaction mixture was poured into a large amount of pure water to precipitate the polymer. The obtained polymer was collected by filtration, washed with pure water, and then dried to obtain a polymer P'.

表1に記載のアルキル置換ノルボルネンは以下のとおりである。
(置換ノルボルネン)
・置換ノルボルネン1:5−n−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
・置換ノルボルネン2:5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
・置換ノルボルネン3:5−デシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
・置換ノルボルネン4:5−フェネチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
The alkyl-substituted norbornenes listed in Table 1 are as follows.
(Replacement norbornene)
-Substituted norbornene 1: 5-n-butylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene-substituted norbornene 2: 5-hexylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene-substituted norbornene 3: 5 -Desilbicyclo [2.2.1] hept-2-ene / substituted norbornene 4: 5-phenethylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene

(ポリマーPの評価)
上記実施例Aおよび比較例Aで得られたポリマーPを、以下の項目について評価した。
(Evaluation of polymer P)
The polymers P obtained in Example A and Comparative Example A were evaluated for the following items.

<電気絶縁性>
ポリマーPの電気絶縁性を、比誘電率および誘電正接を指標として評価した。測定方法は以下のとおりである。
−比誘電率、誘電正接
ウェハ基板にアルミを蒸着し、その面にスピンコート法でポリマーPを厚さ2〜3um塗布し、100℃で120秒間乾燥させた。その後、ポリマーPの面の上からアルミを蒸着した。ウェハ電極上のアルミ膜を主電極(φ8mm)、ポリマーP膜上のアルミを対電極(φ10mm)として試験片を得た。この試験片を、LCRメーター(アジレント・テクノロジー株式会社製、precision LCR meter HP4284A)を用いて、10KHzの条件下で、比誘電率を測定した。比誘電率より誘電正接を求めた。
<Electrical insulation>
The electrical insulation of the polymer P was evaluated using the relative permittivity and the dielectric loss tangent as indexes. The measurement method is as follows.
-Relative permittivity, dielectric loss tangent Aluminum was vapor-deposited on the wafer substrate, polymer P was applied to the surface by a spin coating method to a thickness of 2 to 3 um, and dried at 100 ° C. for 120 seconds. Then, aluminum was deposited on the surface of the polymer P. A test piece was obtained by using the aluminum film on the wafer electrode as the main electrode (φ8 mm) and the aluminum on the polymer P film as the counter electrode (φ10 mm). The relative permittivity of this test piece was measured under the condition of 10 KHz using an LCR meter (precision LCR meter HP4284A manufactured by Agilent Technologies, Inc.). The dielectric loss tangent was obtained from the relative permittivity.

<耐熱性>
ポリマーPの耐熱性を、5%重量減少温度を指標として評価した。測定方法は以下のとおりである。
−5%重量減少温度
熱重量・示差熱分析装置(日立ハイテクサイエンス社製、STA7200RV)に、得られたポリマーP' 1mgをセットした。これを、窒素雰囲気下、10℃/分の昇温速度で35℃から500℃まで昇温した。この際の、セットしたポリマーP'の重量に対し、5%の熱重量減少が生じる温度を読み取った。
結果を表1に示す。
<Heat resistance>
The heat resistance of the polymer P was evaluated using the 5% weight loss temperature as an index. The measurement method is as follows.
-5% Weight loss temperature The obtained polymer P'1 mg was set in a thermogravimetric / differential thermal analyzer (STA7200RV, manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation). This was heated from 35 ° C. to 500 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min under a nitrogen atmosphere. At this time, the temperature at which the thermal weight reduction of 5% occurs with respect to the weight of the set polymer P'was read.
The results are shown in Table 1.

(ポリマーP'の評価)
上記実施例Bおよび比較例Bで得られたポリマーP'を、以下の項目について評価した。
(Evaluation of polymer P')
The polymers P'obtained in Example B and Comparative Example B were evaluated for the following items.

<電気絶縁性>
ポリマーP'の電気絶縁性を、比誘電率および誘電正接を指標として評価した。測定方法は上記のとおりである。
<Electrical insulation>
The electrical insulation of the polymer P'was evaluated using the relative permittivity and the dielectric loss tangent as indexes. The measuring method is as described above.

<アルカリ溶解性>
ポリマーP'のアルカリ溶解性を、アルカリ溶解速度を指標として評価した。測定方法は上記のとおりである。
−アルカリ溶解速度
ポリマーP'をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させ、固形分濃度25%の溶液を調製した。このポリマー溶液を、シリコンウェハ上にスピン方式で塗布し、これを100℃で120秒間ソフトベークして、厚みHが約2.0μmのポリマー膜を形成した。このポリマー膜を形成したシリコンウェハを、2.38%、23℃のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液に含浸し、視覚的にポリマー膜が消去するまでの時間Tを測定した。H及びTより、以下の式からアルカリ溶解速度を算出した。
(アルカリ溶解速度)[nm/秒]=(膜厚H)/(ポリマー膜が消去するまでの時間T)
結果を以下の表2に示す。
<Alkaline solubility>
The alkali solubility of the polymer P'was evaluated using the alkali dissolution rate as an index. The measuring method is as described above.
-Alkali dissolution rate Polymer P'was dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate to prepare a solution having a solid content concentration of 25%. This polymer solution was applied onto a silicon wafer by a spin method and soft-baked at 100 ° C. for 120 seconds to form a polymer film having a thickness H of about 2.0 μm. The silicon wafer on which the polymer film was formed was impregnated with a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at 23 ° C., and the time T until the polymer film was visually erased was measured. From H and T, the alkali dissolution rate was calculated from the following formula.
(Alkali dissolution rate) [nm / sec] = (film thickness H) / (time T until the polymer film disappears)
The results are shown in Table 2 below.

Figure 2020169229
Figure 2020169229

Figure 2020169229
Figure 2020169229

Claims (8)

式(a1)で表される構造単位(A1)と、
式(a2)で表される構造単位(A2)と、
式(b1)で表される構造単位(B1)と、を含むポリマー。
Figure 2020169229
(式(a1)において、nは、0、1、または2である。)
Figure 2020169229
(式(a2)において、mは、0、1、または2であり、R〜Rはそれぞれ独立して、水素原子、あるいは置換または無置換の、直鎖または分岐鎖の炭素数2〜10のアルキルであり、ただしR〜Rのうち少なくとも1つは、置換または無置換の、直鎖または分岐鎖の炭素数2〜10のアルキルである。)。
Figure 2020169229
The structural unit (A1) represented by the formula (a1) and
The structural unit (A2) represented by the formula (a2) and
A polymer containing the structural unit (B1) represented by the formula (b1).
Figure 2020169229
(In equation (a1), n is 0, 1, or 2.)
Figure 2020169229
(In the formula (a2), m is 0, 1, or 2, and R 1 to R 4 are independently hydrogen atoms, or substituted or unsubstituted, linear or branched carbon atoms 2 to 2. It is an alkyl of 10, but at least one of R 1 to R 4 is a substituted or unsubstituted, linear or branched chain alkyl having 2 to 10 carbon atoms).
Figure 2020169229
前記構造単位(A1)が、当該ポリマーを構成する構造単位全体に対して、10モル%以上40モル%以下であり、
前記構造単位(A2)が、当該ポリマーを構成する構造単位全体に対して、10モル%以上40モル%以下であり、
前記構造単位(B1)が、当該ポリマーを構成する構造単位全体に対して、45モル%以上55モル%以下である、
請求項1に記載のポリマー。
The structural unit (A1) is 10 mol% or more and 40 mol% or less with respect to the entire structural unit constituting the polymer.
The structural unit (A2) is 10 mol% or more and 40 mol% or less with respect to the entire structural unit constituting the polymer.
The structural unit (B1) is 45 mol% or more and 55 mol% or less with respect to the entire structural unit constituting the polymer.
The polymer according to claim 1.
式(b2)で表される構造単位(B2)をさらに含む、請求項1または2に記載のポリマー。
Figure 2020169229
(式(b2)において、Rは、置換または無置換の、直鎖または分岐鎖の炭素数1〜10のアルキルである。)。
The polymer according to claim 1 or 2, further comprising a structural unit (B2) represented by the formula (b2).
Figure 2020169229
(In the formula (b2), R 5 is a substituted or unsubstituted, straight or alkyl having 1 to 10 carbon atoms branched.).
比誘電率が、3以下である、請求項1または2に記載のポリマー。 The polymer according to claim 1 or 2, wherein the relative permittivity is 3 or less. 160℃、90分の条件で熱処理して得られる当該ポリマーの硬化物の5%重量減少温度が、300℃以上である、請求項1〜4のいずれかに記載のポリマー。 The polymer according to any one of claims 1 to 4, wherein the cured product of the polymer obtained by heat treatment at 160 ° C. for 90 minutes has a 5% weight loss temperature of 300 ° C. or higher. 請求項1〜5のいずれかに記載のポリマーを含む、永久膜を形成するための樹脂組成物。 A resin composition for forming a permanent film, which comprises the polymer according to any one of claims 1 to 5. 請求項1〜5のいずれかに記載のポリマーを含む、再配線層の絶縁層を形成するための樹脂組成物。 A resin composition for forming an insulating layer of a rewiring layer, which comprises the polymer according to any one of claims 1 to 5. 半導体チップと、
前記半導体チップの表面上に設けられた、絶縁層を有する再配線層と、を備え、
前記再配線層中の絶縁層が、請求項7に記載の樹脂組成物の硬化物から構成される、半導体装置。
With semiconductor chips
A rewiring layer having an insulating layer provided on the surface of the semiconductor chip is provided.
A semiconductor device in which the insulating layer in the rewiring layer is composed of a cured product of the resin composition according to claim 7.
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