JP2021081643A - Positive type photosensitive resin composition, pattern cured film and method for producing the same, semiconductor element, and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポジ型感光性樹脂組成物、パターン硬化膜及びその製造方法、半導体素子、並びに電子デバイスに関する。 The present invention relates to a positive photosensitive resin composition, a pattern cured film and a method for producing the same, a semiconductor element, and an electronic device.
近年、半導体素子の高集積化、小型化に伴い、半導体素子の表面保護層及び層間絶縁層は、より優れた電気特性(誘電率等)、耐熱性(熱膨張係数、ガラス転移温度等)、機械特性(弾性率、破断伸び等)等を有することが求められている。特に電気特性は、今後低誘電正接、低誘電率が求められている。
このような特性を併せ持つ表面保護層及び層間絶縁層を形成するための材料としては、フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂を含有する感光性樹脂組成物が開発されている(例えば、特許文献1、2及び3参照)。これらの感光性樹脂組成物を基板上に塗布及び乾燥して樹脂膜を形成し、該樹脂膜を露光及び現像することでパターン樹脂膜(パターン形成された樹脂膜)が得られる。そして、上記パターン樹脂膜を加熱硬化することでパターン硬化膜(パターン形成された硬化膜)を形成でき、該パターン硬化膜は表面保護層及び層間絶縁層として用いることができる。
しかも、低誘電正接、低誘電率にすることで、カットオフ性が向上するという利点がある。
In recent years, with the increasing integration and miniaturization of semiconductor devices, the surface protective layer and interlayer insulating layer of semiconductor devices have become more excellent in electrical characteristics (dielectric modulus, etc.), heat resistance (thermal expansion coefficient, glass transition temperature, etc.), and so on. It is required to have mechanical properties (elastic modulus, elongation at break, etc.). In particular, low dielectric loss tangent and low dielectric constant are required for electrical characteristics in the future.
As a material for forming a surface protective layer and an interlayer insulating layer having such characteristics, a photosensitive resin composition containing an alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group has been developed (for example,
Moreover, the low dielectric loss tangent and the low dielectric constant have the advantage of improving the cut-off property.
樹脂を低誘電正接にするために、主に誘電正接値の高い水酸基成分(フェノール成分)を低減させる必要がある。しかし、フェノール成分を低減させた場合、その他低分子量成分比率を増加させるため、樹脂のアルカリ現像液に対する溶解性や硬化後の解像度、耐熱性を悪化させる可能性がある。
ところで、感光性樹脂組成物は、樹脂、感光剤等の各成分の相溶性が悪い場合、感光性樹脂組成物が白濁し、さらに、基板上に形成されたパターン硬化膜が白濁してしまう傾向がある。パターン硬化膜が白濁してしまうと、パターン硬化膜を形成した後の半導体素子の製造工程において、基板上に記された位置合わせのための目印が認識し難く、作業が困難になる。
In order to make the resin have a low dielectric loss tangent, it is mainly necessary to reduce the hydroxyl group component (phenol component) having a high dielectric loss tangent value. However, when the phenol component is reduced, the ratio of other low molecular weight components is increased, which may deteriorate the solubility of the resin in an alkaline developer, the resolution after curing, and the heat resistance.
By the way, in the photosensitive resin composition, when the compatibility of each component such as the resin and the photosensitive agent is poor, the photosensitive resin composition tends to become cloudy, and the pattern cured film formed on the substrate tends to become cloudy. There is. If the pattern-cured film becomes cloudy, it becomes difficult to recognize the alignment mark on the substrate in the manufacturing process of the semiconductor element after the pattern-cured film is formed, which makes the work difficult.
従来の感光性樹脂組成物では、低誘電正接を維持しながら優れた硬化後の解像度、外観の条件すべてを満たすことは困難である。 With the conventional photosensitive resin composition, it is difficult to satisfy all the conditions of excellent post-curing resolution and appearance while maintaining low dielectric loss tangent.
そこで本発明は、低誘電正接を維持し、硬化後の解像度、外観の白濁及び残渣がないポジ型感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。また、該ポジ型感光性樹脂組成物を用いたパターン硬化膜の製造方法、該パターン硬化膜を層間絶縁層又は表面保護層として有する半導体素子、該半導体素子を有する電子デバイスを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a positive photosensitive resin composition that maintains low dielectric loss tangent and has no resolution after curing, white turbidity in appearance, and no residue. Another object of the present invention is to provide a method for producing a pattern cured film using the positive photosensitive resin composition, a semiconductor element having the pattern cured film as an interlayer insulating layer or a surface protective layer, and an electronic device having the semiconductor element. And.
本発明は次のものに関する。
<1> (A)フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂と、(B)光により酸を発生する化合物と、(C)熱架橋剤と、(D)下記一般式(1)で表される構造単位を有するアクリル樹脂成分を含有しており、(A)成分中のフェノール成分が、感光性樹脂組成物全体の29〜42質量パーセントの範囲、(D)のアクリル樹脂成分の重量平均分子量が、31,000以上47,000以下であることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。
The present invention relates to the following.
<1> (A) An alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group, (B) a compound that generates an acid by light, (C) a thermal cross-linking agent, and (D) a structure represented by the following general formula (1). It contains an acrylic resin component having a unit, the phenol component in the component (A) is in the range of 29 to 42% by mass of the entire photosensitive resin composition, and the weight average molecular weight of the acrylic resin component in (D) is. A positive photosensitive resin composition having a value of 31,000 or more and 47,000 or less.
<2> (D)のアクリル樹脂成分が、下記一般式(2)で表される構造単位を有することを特徴とする上記<1>に記載のポジ型感光性樹脂組成物
<2> The positive photosensitive resin composition according to <1> above, wherein the acrylic resin component of (D) has a structural unit represented by the following general formula (2).
<3> (C)熱架橋剤は、2つ以上のエポキシ基を有する化合物からなる上記<1>又は<2>に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
<4> (C)熱架橋剤は、下記一般式(3)で表される化合物を含有する上記<1>〜<3>のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
<3> The positive photosensitive resin composition according to <1> or <2> above, wherein the (C) thermal cross-linking agent comprises a compound having two or more epoxy groups.
<4> The positive photosensitive resin composition according to any one of <1> to <3> above, wherein the (C) thermal cross-linking agent contains a compound represented by the following general formula (3).
<5> (B)成分がo−キノンジアジド化合物である、上記<1>〜<4>のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
<6> パターンを有し、前記パターンが上記<1>〜<5>のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物からなる樹脂膜の硬化物を含む、パターン硬化膜。
<7> 上記<1>〜<6>のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物を基板の一部又は全面に塗布及び乾燥し樹脂膜を形成する工程と、樹脂膜の一部又は全面を露光する工程と、露光後の樹脂膜をアルカリ水溶液により現像してパターン樹脂膜を形成する工程と、パターン樹脂膜を加熱する工程とを有する、パターン硬化膜の製造方法。
<8> 上記<6>に記載のパターン硬化膜を、層間絶縁層として有する半導体素子。
<9> 上記<6>に記載のパターン硬化膜を、表面保護層として有する半導体素子。
<10> 上記<8>又は<9>に記載の半導体素子を有する電子デバイス。
<5> The positive photosensitive resin composition according to any one of <1> to <4> above, wherein the component (B) is an o-quinone diazide compound.
<6> A pattern cured film comprising a cured product of a resin film having a pattern and the pattern comprising the positive photosensitive resin composition according to any one of <1> to <5>.
<7> A step of applying and drying the positive photosensitive resin composition according to any one of <1> to <6> to a part or the entire surface of a substrate to form a resin film, and one of the resin films. A method for producing a pattern cured film, which comprises a step of exposing a part or the entire surface, a step of developing the exposed resin film with an alkaline aqueous solution to form a pattern resin film, and a step of heating the pattern resin film.
<8> A semiconductor device having the pattern cured film according to <6> above as an interlayer insulating layer.
<9> A semiconductor device having the pattern cured film according to <6> above as a surface protective layer.
<10> An electronic device having the semiconductor element according to the above <8> or <9>.
本発明によれば、低誘電正接を維持しながら、硬化後の解像度、残渣を充分に抑制でき、形成されるパターン硬化膜の解像度の高いポジ型感光性樹脂組成物を提供することができる。また、該ポジ型感光性樹脂組成物を用いたパターン硬化膜の製造方法、該パターン硬化膜を層間絶縁層、表面保護層として有する半導体素子、該半導体素子を有する電子デバイスを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a positive photosensitive resin composition having a high resolution of the pattern cured film formed, which can sufficiently suppress the resolution and the residue after curing while maintaining a low dielectric loss tangent. Further, it is possible to provide a method for producing a pattern cured film using the positive photosensitive resin composition, a semiconductor element having the pattern cured film as an interlayer insulating layer and a surface protective layer, and an electronic device having the semiconductor element. ..
[ポジ型感光性樹脂組成物]
本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物は、(A))フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂と、(B)光により酸を発生する化合物と、(C)熱架橋剤と、(D)前記一般式(1)で表される構造単位を有するアクリル樹脂と、を含有する。そして、(A)成分中のフェノール成分が、感光性樹脂組成物全体の29〜42質量パーセントの範囲、(D)のアクリル樹脂成分の重量平均分子量が、25,000以上、47,000以下であることを特徴とする。
まず、ポジ型感光性樹脂組成物が含有する各成分について説明する。
[Positive Photosensitive Resin Composition]
The positive photosensitive resin composition of the present embodiment includes (A) an alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group, (B) a compound that generates an acid by light, (C) a thermal cross-linking agent, and (D). It contains an acrylic resin having a structural unit represented by the general formula (1). The phenol component in the component (A) is in the range of 29 to 42% by mass of the entire photosensitive resin composition, and the weight average molecular weight of the acrylic resin component in (D) is 25,000 or more and 47,000 or less. It is characterized by being.
First, each component contained in the positive photosensitive resin composition will be described.
<(A)成分>
(A)成分はフェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂(アルカリ水溶液に可溶)である。ここで、本発明の(A)成分がアルカリ水溶液に可溶であることの1つの基準を以下に説明する。(A)成分単独と任意の溶剤又は(A)成分と、以下に順を追って説明する(B)成分、(C)成分及び(D)成分から得られた樹脂溶液を、シリコンウエハ等の基板上にスピン塗布して膜厚5μm程度の樹脂膜を形成する。これをテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、金属水酸化物水溶液、有機アミン水溶液のいずれか一つに、20〜25℃において浸漬する。この結果、樹脂膜が均一な溶液として溶解し得るとき、用いた(A)成分はアルカリ水溶液に可溶であると判断する。
<Ingredient (A)>
The component (A) is an alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group (soluble in an alkaline aqueous solution). Here, one criterion for the solubility of the component (A) of the present invention in an alkaline aqueous solution will be described below. A substrate such as a silicon wafer is obtained by applying a resin solution obtained from the component (A) alone, an arbitrary solvent or the component (A), and the components (B), (C) and (D) described below in order. A resin film having a film thickness of about 5 μm is formed by spin coating on the film. This is immersed in any one of a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, a metal hydroxide aqueous solution, and an organic amine aqueous solution at 20 to 25 ° C. As a result, when the resin film can be dissolved as a uniform solution, it is determined that the component (A) used is soluble in an alkaline aqueous solution.
(A)成分であるアルカリ可溶性樹脂は、下記一般式(4)で表される構造単位を有する。 The alkali-soluble resin as the component (A) has a structural unit represented by the following general formula (4).
(A)アルカリ可溶性樹脂は一般式(4)で表される構造単位を与えるモノマ等を重合させることで得られる。
The alkali-soluble resin (A) can be obtained by polymerizing a monoma or the like giving a structural unit represented by the general formula (4).
一般式(4)において、R14で表わされる炭素数1〜10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基及びデシル基が挙げられる。これらの基は直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。また、炭素数6〜10のアリール基としては、例えば、フェニル基及びナフチル基が挙げられる。炭素数1〜10のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキソキシ基、ヘプトキシ基、オクトキシ基、ノノキシ基及びデコキシ基が挙げられる。これらの基は直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。 In the general formula (4), the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 14, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl Examples include groups and decyl groups. These groups may be linear or branched. Examples of the aryl group having 6 to 10 carbon atoms include a phenyl group and a naphthyl group. Examples of the alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a pentoxy group, a hexoxy group, a heptoxy group, an octoxy group, a nonoxy group and a decoxy group. These groups may be linear or branched.
一般式(4)で表される構造単位を与えるモノマとしては、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及びo−イソプロペニルフェノールが挙げられる。これらのモノマはそれぞれ1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of the monoma giving the structural unit represented by the general formula (4) include p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, o-hydroxystyrene, p-isopropenylphenol, m-isopropenylphenol and o-isopropenyl. Phenol can be mentioned. Each of these monomas can be used alone or in combination of two or more.
(A)アルカリ可溶性樹脂を得る方法に特に制限はないが、例えば、一般式(4)で示される構造単位を与えるモノマの水酸基をt−ブチル基、アセチル基等で保護して水酸基が保護されたモノマとし、水酸基が保護されたモノマを重合して重合体を得て、さらに得られた重合体を、公知の方法(酸触媒下で脱保護してヒドロキシスチレン系構造単位に変換すること等)で脱保護することにより得られる。 The method for obtaining the (A) alkali-soluble resin is not particularly limited. For example, the hydroxyl group of the polymer giving the structural unit represented by the general formula (4) is protected by a t-butyl group, an acetyl group, or the like to protect the hydroxyl group. A polymer is obtained by polymerizing a monoma having a protected hydroxyl group, and the obtained polymer is deprotected under an acid catalyst and converted into a hydroxystyrene-based structural unit. ) To deprotect.
(A)成分は、一般式(4)で表される構造単位を与えるモノマのみからなる重合体又は共重合体であってもよく、一般式(4)で表される構造単位を与えるモノマとそれ以外のモノマとの共重合体であってもよい。(A)成分が共重合体である場合、共重合体中の一般式(4)で示される構造単位の割合は、露光部のアルカリ現像液に対する溶解性の観点から、(A)成分100モル%に対し、10〜100モル%が好ましく、20〜97モル%がより好ましく、30〜95モル%がさらに好ましく、50〜95モル%が特に好ましい。 The component (A) may be a polymer or a copolymer consisting only of a monoma giving a structural unit represented by the general formula (4), and may be a polymer or a copolymer giving a structural unit represented by the general formula (4). It may be a copolymer with other monomas. When the component (A) is a copolymer, the ratio of the structural unit represented by the general formula (4) in the copolymer is 100 mol of the component (A) from the viewpoint of solubility in the alkaline developer of the exposed part. With respect to%, 10 to 100 mol% is preferable, 20 to 97 mol% is more preferable, 30 to 95 mol% is further preferable, and 50 to 95 mol% is particularly preferable.
(A)成分は、未露光部のアルカリ現像液に対する溶解阻害性をより向上する観点から、さらに下記一般式(5)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂であることが好ましい。 The component (A) is preferably an alkali-soluble resin having a structural unit represented by the following general formula (5) from the viewpoint of further improving the dissolution inhibitory property of the unexposed portion in the alkaline developer.
R16で表わされる炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基又は炭素数1〜10のアルコキシ基としては、それぞれR14と同様のものが例示できる。 Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, the aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and the alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 16 are the same as those of R 14.
一般式(5)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂は、一般式(5)で表される構造単位を与えるモノマを用いることで得られる。一般式(5)で表される構造単位を与えるモノマとしては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレン及びp−メトキシスチレン等の芳香族ビニル化合物が挙げられる。これらのモノマはそれぞれ1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The alkali-soluble resin having the structural unit represented by the general formula (5) can be obtained by using a monoma giving the structural unit represented by the general formula (5). Examples of the monomer giving the structural unit represented by the general formula (5) include styrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, o-methoxystyrene, and m-methoxystyrene. And aromatic vinyl compounds such as p-methoxystyrene. Each of these monomas can be used alone or in combination of two or more.
(A)成分が一般式(5)で示される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂である場合、未露光部のアルカリ現像液に対する溶解阻害性及びパターン硬化膜の機械特性の観点から、一般式(5)で示される構造単位の割合は(A)成分100モル%に対し、1〜90モル%が好ましく、3〜80モル%がより好ましく、5〜70モル%がさらに好ましく、5〜50モル%が特に好ましい。 When the component (A) is an alkali-soluble resin having a structural unit represented by the general formula (5), the general formula (5) is obtained from the viewpoint of inhibition of dissolution of the unexposed portion in the alkaline developer and mechanical properties of the pattern cured film. ) Is preferably 1 to 90 mol%, more preferably 3 to 80 mol%, further preferably 5 to 70 mol%, and 5 to 50 mol% with respect to 100 mol% of the component (A). Is particularly preferable.
また、(A)成分は、弾性率を低くする観点から、さらに下記一般式(6)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂であることが好ましい。 Further, the component (A) is preferably an alkali-soluble resin having a structural unit represented by the following general formula (6) from the viewpoint of lowering the elastic modulus.
一般式(6)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂は、一般式(6)で表される構造単位を与えるモノマを用いることで得られる。一般式(6)で表される構造単位を与えるモノマとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシペンチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘプチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシノニル及び(メタ)アクリル酸ヒドロキシデシルが挙げられる。これらのモノマはそれぞれ1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The alkali-soluble resin having the structural unit represented by the general formula (6) can be obtained by using a monoma giving the structural unit represented by the general formula (6). Examples of the monoma giving the structural unit represented by the general formula (6) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, and (meth). Pentyl acrylate, hexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, hydroxymethyl (meth) acrylate, (meth) Hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, hydroxypentyl (meth) acrylate, hydroxyhexyl (meth) acrylate, hydroxyheptyl (meth) acrylate, (meth) acrylate Examples include hydroxyoctyl, hydroxynonyl (meth) acrylate and hydroxydecyl (meth) acrylate. Each of these monomas can be used alone or in combination of two or more.
(A)成分が一般式(6)で示される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂である場合、末露光部のアルカリ現像液に対する溶解阻害性及びパターン硬化膜の機械特性の観点から、一般式(6)で示される構造単位の割合は(A)成分100モル%に対し、1〜90モル%が好ましく、3〜80モル%がより好ましく、5〜70モル%がさらに好ましく、5〜50モル%が特に好ましい。 When the component (A) is an alkali-soluble resin having a structural unit represented by the general formula (6), the general formula (6) is obtained from the viewpoint of inhibition of dissolution of the final exposed portion in an alkaline developer and mechanical properties of the pattern cured film. ) Is preferably 1 to 90 mol%, more preferably 3 to 80 mol%, further preferably 5 to 70 mol%, and 5 to 50 mol% with respect to 100 mol% of the component (A). Is particularly preferable.
(A)成分は、末露光部のアルカリ現像液に対する溶解阻害性及びパターン硬化膜の機械特性の観点から一般式(4)で表される構造単位と一般式(5)で表される構造単位とを有するアルカリ可溶性樹脂、一般式(4)で表される構造単位と一般式(6)で表される構造単位とを有するアルカリ可溶性樹脂、一般式(4)で表される構造単位と一般式(5)で表される構造単位と一般式(6)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂であることが好ましい。本発明の効果をより発現する観点から、一般式(4)で表される構造単位と一般式(5)又は(6)で表される構造単位とを有するアルカリ可溶性樹脂であることがより好ましい。 The component (A) is a structural unit represented by the general formula (4) and a structural unit represented by the general formula (5) from the viewpoint of the solubility inhibitory property of the final exposed portion in the alkaline developer and the mechanical properties of the pattern cured film. An alkali-soluble resin having the above, an alkali-soluble resin having a structural unit represented by the general formula (4) and a structural unit represented by the general formula (6), a structural unit represented by the general formula (4) and a general An alkali-soluble resin having a structural unit represented by the formula (5) and a structural unit represented by the general formula (6) is preferable. From the viewpoint of further exhibiting the effects of the present invention, it is more preferable that the alkali-soluble resin has a structural unit represented by the general formula (4) and a structural unit represented by the general formula (5) or (6). ..
(A)成分の分子量は、アルカリ水溶液に対する溶解性、感光特性及びパターン硬化膜の機械特性のバランスを考慮すると、重量平均分子量で1,000〜500,000が好ましく、2,000〜200,000がより好ましく、2,000〜100,000であることがさらに好ましい。ここで、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(GPC)法により測定し、標準ポリスチレン検量線より換算して得られる値である。 The molecular weight of the component (A) is preferably 1,000 to 500,000 in terms of weight average molecular weight, considering the balance between solubility in an alkaline aqueous solution, photosensitive properties, and mechanical properties of the pattern cured film, and 2,000 to 200,000. Is more preferable, and 2,000 to 100,000 is even more preferable. Here, the weight average molecular weight is a value obtained by measuring by a gel permeation chromatography (GPC) method and converting from a standard polystyrene calibration curve.
<(B)成分>
(B)成分である光により(光を受けることにより)酸を発生(生成)する化合物は、感光性樹脂組成物において感光剤として機能する。(B)成分は、光照射を受けて酸を生成させ、光照射を受けた部分のアルカリ水溶液への可溶性を増大させる機能を有する。(B)成分としては、一般に光酸発生剤と称される化合物を用いることができる。(B)成分の具体例としては、o−キノンジアジド化合物、アリールジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩が挙げられる。(B)成分は、これらの化合物のうちの1種のみからなるものであってもよく、また2種以上を含んで構成されるものであってもよい。これらの中で、感度が高いことから、o−キノンジアジド化合物が好ましい。
<Ingredient (B)>
The compound (B) that generates (generates) an acid by light (by receiving light), which is a component, functions as a photosensitive agent in the photosensitive resin composition. The component (B) has a function of generating an acid by receiving light irradiation and increasing the solubility of the light-irradiated portion in an alkaline aqueous solution. As the component (B), a compound generally called a photoacid generator can be used. Specific examples of the component (B) include an o-quinone diazonium compound, an aryldiazonium salt, a diallyliodonium salt, and a triarylsulfonium salt. The component (B) may be composed of only one of these compounds, or may be composed of two or more of them. Among these, the o-quinone diazide compound is preferable because of its high sensitivity.
o−キノンジアジド化合物としては、例えば、o−キノンジアジドスルホニルクロリドと、ヒドロキシ化合物及び/又はアミノ化合物等とを脱塩酸剤の存在下で縮合反応させることで得られるものを用いることができる。 As the o-quinone diazide compound, for example, a compound obtained by condensing an o-quinone diazidosulfonyl chloride with a hydroxy compound and / or an amino compound in the presence of a dehydrochloric acid agent can be used.
反応に用いられるo−キノンジアジドスルホニルクロリドとしては、例えば、ベンゾキノン−1,2−ジアジド−4−スルホニルクロリド、ナフトキノン−1,2−ジアジド−5−スルホニルクロリド及びナフトキノン−1,2−ジアジド−6−スルホニルクロリドが挙げられる。 Examples of the o-quinone diazidosulfonyl chloride used in the reaction include benzoquinone-1,2-diazide-4-sulfonyl chloride, naphthoquinone-1,2-diazide-5-sulfonyl chloride and naphthoquinone-1,2-diazide-6-. Sulfonyl chloride can be mentioned.
反応に用いられるヒドロキシ化合物としては、例えば、ヒドロキノン、レゾルシノール、ピロガロール、ビスフェノールA、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−[4−{1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル}フェニル]エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,2’、3’−ペンタヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,3’、4’、5’−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)プロパン、4b,5,9b,10−テトラヒドロ−1,3,6,8−テトラヒドロキシ−5,10−ジメチルインデノ[2,1−a]インデン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン及びトリス(4−ヒドロキシフェニル)エタンが挙げられる。 Examples of the hydroxy compound used in the reaction include hydroquinone, resorcinol, pyrogallol, bisphenol A, bis (4-hydroxyphenyl) methane, and 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1- [4- {1-( 4-Hydroxyphenyl) -1-methylethyl} phenyl] ethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2,3,4,4'-tetra Hydroxybenzophenone, 2,2', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,3,4,2', 3'-pentahydroxybenzophenone, 2,3,4,3', 4', 5'-hexahydroxy Benzophenone, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) methane, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) propane, 4b, 5,9b, 10-tetrahydro-1,3,6,8-tetrahydroxy Examples include -5,10-dimethylindeno [2,1-a] inden, tris (4-hydroxyphenyl) methane and tris (4-hydroxyphenyl) ethane.
反応に用いられるアミノ化合物としては、例えば、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、o−アミノフェノール、m−アミノフェノール、p−アミノフェノール、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジアミノー3,3’−ジヒドロキシビフェニル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン及びビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンが挙げられる。 Examples of the amino compound used in the reaction include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'. -Diaminodiphenylsulfide, o-aminophenol, m-aminophenol, p-aminophenol, 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxybiphenyl, 4,4'-diamino-3,3'-dihydroxybiphenyl, bis (3-Amino-4-hydroxyphenyl) propane, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) propane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) sulfone , Bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane and bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) hexafluoropropane.
これらの中でも、o−キノンジアジド化合物を合成する際の反応性の観点と、樹脂膜を露光する際に適度な吸収波長範囲である観点から、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−[4−{1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル}フェニル]エタンと1−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホニルクロリドとを縮合反応して得られたもの、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン又はトリス(4−ヒドロキシフェニル)エタンと1−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホニルクロリドとを縮合反応して得られたものを用いることが好ましい。 Among these, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1- from the viewpoint of reactivity when synthesizing an o-quinone diazide compound and from the viewpoint of an appropriate absorption wavelength range when exposing a resin film. [4- {1- (4-Hydroxyphenyl) -1-methylethyl} phenyl] Tris (4-hydroxy) obtained by condensing ethane with 1-naphthoquinone-2-diazide-5-sulfonyl chloride. It is preferable to use a compound obtained by condensing phenyl) methane or tris (4-hydroxyphenyl) ethane with 1-naphthoquinone-2-diazide-5-sulfonyl chloride.
反応に用いられる脱塩酸剤としては、例えば、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、トリメチルアミン、トリエチルアミン及びピリジンが挙げられる。また、反応溶媒としては、例えば、ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル及びN−メチルピロリドンが用いられる。 Examples of the dehydrochloric acid agent used in the reaction include sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium hydrogencarbonate, potassium carbonate, potassium hydroxide, trimethylamine, triethylamine and pyridine. As the reaction solvent, for example, dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, diethyl ether and N-methylpyrrolidone are used.
o−キノンジアジドスルホニルクロリドと、ヒドロキシ化合物及び/又はアミノ化合物との配合は、o−キノンジアジドスルホニルクロリド1モルに対して、ヒドロキシ基とアミノ基とのモル数の合計が0.5〜1モルになるように配合されることが好ましい。脱塩酸剤とo−キノンジアジドスルホニルクロリドの好ましい配合割合は、0.95/1モル〜1/0.95モル当量の範囲である。 The combination of the o-quinonediazide sulfonyl chloride and the hydroxy compound and / or the amino compound results in a total of 0.5 to 1 mol of the number of moles of the hydroxy group and the amino group with respect to 1 mol of the o-quinone diazidosulfonyl chloride. It is preferable that they are blended in such a manner. The preferred blending ratio of the dehydrochloric acid agent and o-quinonediazidosulfonyl chloride is in the range of 0.95 / 1 mol to 1 / 0.95 mol equivalent.
なお、上述の反応の好ましい反応温度は0〜40℃、好ましい反応時間は1〜10時間である。 The preferable reaction temperature of the above reaction is 0 to 40 ° C., and the preferable reaction time is 1 to 10 hours.
(B)成分の含有量は、露光部と未露光部の溶解速度差が大きくなり、感度がより良好となる点から、(A)成分100質量部に対して3〜100質量部が好ましく、5〜50質量部がより好ましく、5〜30質量部がさらに好ましく、5〜20質量部とすることが特に好ましい。 The content of the component (B) is preferably 3 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) from the viewpoint that the difference in dissolution rate between the exposed part and the unexposed part becomes large and the sensitivity becomes better. It is more preferably 5 to 50 parts by mass, further preferably 5 to 30 parts by mass, and particularly preferably 5 to 20 parts by mass.
<(C)成分)>
(C)成分である熱架橋剤は、パターン樹脂膜を加熱して硬化する際に、(A)成分と反応して橋架け構造を形成し得る構造を有する化合物である。これにより、膜の脆さ及び膜の溶融を防ぐことができる。(C)成分としては、例えば、フェノール性水酸基を有する化合物、アルコキシメチルアミノ基を有する化合物及びエポキシ基を有する化合物が挙げられる。
<(C) component)>
The thermal cross-linking agent as the component (C) is a compound having a structure capable of forming a bridging structure by reacting with the component (A) when the patterned resin film is heated and cured. This makes it possible to prevent brittleness of the film and melting of the film. Examples of the component (C) include a compound having a phenolic hydroxyl group, a compound having an alkoxymethylamino group, and a compound having an epoxy group.
なお、ここでいう「フェノール性水酸基を有する化合物」には、(A)アルカリ可溶性樹脂及びフェノール性低分子化合物は包含されない。熱架橋剤としてのフェノール性水酸基を有する化合物は、熱架橋剤としてだけでなく、アルカリ水溶液で現像する際の露光部の溶解速度を増加させ、感度を向上させることができる。このようなフェノール性水酸基を有する化合物の重量平均分子量は、アルカリ水溶液に対する溶解性、感光特性及び機械特性のバランスを考慮して、2,000以下であることが好ましく、94〜2,000であることがより好ましく、108〜2,000であることがさらに好ましく、108〜1,500であることが特に好ましい。 The "compound having a phenolic hydroxyl group" here does not include (A) an alkali-soluble resin and a phenolic low molecular weight compound. The compound having a phenolic hydroxyl group as a thermal cross-linking agent can increase the dissolution rate of the exposed portion when developing with an alkaline aqueous solution and improve the sensitivity as well as the thermal cross-linking agent. The weight average molecular weight of such a compound having a phenolic hydroxyl group is preferably 2,000 or less, preferably 94 to 2,000, in consideration of the balance of solubility in an alkaline aqueous solution, photosensitive characteristics, and mechanical properties. More preferably, it is more preferably 108 to 2,000, and particularly preferably 108 to 1,500.
フェノール性水酸基を有する化合物は、従来公知のものを用いることができるが、露光部の溶解促進効果と感光性樹脂膜の硬化時の溶融を防止する効果のバランスに優れているため、アルコキシメチル基及びフェノール性水酸基を有する化合物が好ましく、下記一般式(7)で表される化合物がより好ましい。 As the compound having a phenolic hydroxyl group, a conventionally known compound can be used, but since it has an excellent balance between the effect of promoting dissolution of the exposed portion and the effect of preventing melting of the photosensitive resin film during curing, it has an alkoxymethyl group. And a compound having a phenolic hydroxyl group is preferable, and a compound represented by the following general formula (7) is more preferable.
一般式(7)において、Xが単結合である化合物は、ビフェノール(ジヒドロキシビフェニル)誘導体である。また、Xで示される2価の有機基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等の炭素数1〜10のアルキレン基、エチリデン基等の炭素数2〜10のアルキリデン基、フェニレン基等の炭素数6〜30のアリーレン基、これらの炭化水素基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子等のハロゲン原子で置換した基、スルホニル基、カルボニル基、エーテル結合、チオエーテル結合及びアミド結合が挙げられる。さらに、R19、R2O、R16及びR22で示される1価の有機基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜10のアルキル基、ビニル基等の炭素数2〜10のアルケニル基、フェニル基等の炭素数6〜30のアリール基及びこれらの炭化水素基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子等のハロゲン原子で置換した基が挙げられる。
上記一般式(7)で表わされる化合物としては、例えば、1,1−ビス{3,5−ビス(メトキシメチル)−4−ヒドロキシフェニル}メタン(本州化学工業社製、商品名「TMOM−pp−BPF」)を用いることができる。
In the general formula (7), the compound in which X is a single bond is a biphenol (dihydroxybiphenyl) derivative. Examples of the divalent organic group represented by X include an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms such as a methylene group, an ethylene group and a propylene group, an alkylidene group having 2 to 10 carbon atoms such as an ethylidene group, and a phenylene group. An arylene group having 6 to 30 carbon atoms, a group in which some or all of the hydrogen atoms of these hydrocarbon groups are substituted with a halogen atom such as a fluorine atom, a sulfonyl group, a carbonyl group, an ether bond, a thioether bond and an amide bond. Can be mentioned. Further, examples of the monovalent organic group represented by R 19 , R 2O , R 16 and R 22 include carbons such as an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group and a propyl group, and a vinyl group. Examples thereof include an aryl group having 6 to 30 carbon atoms such as an alkenyl group having a number of 2 to 10 and a phenyl group, and a group in which a part or all of the hydrogen atoms of these hydrocarbon groups are replaced with a halogen atom such as a fluorine atom.
Examples of the compound represented by the above general formula (7) include 1,1-bis {3,5-bis (methoxymethyl) -4-hydroxyphenyl} methane (manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd., trade name "TMOM-pp"). -BPF ") can be used.
アルコキシメチルアミノ基を有する化合物としては、例えば、(ポリ)(N−ヒドロキシメチル)メラミン、(ポリ)(N−ヒドロキシメチル)グリコールウリル、(ポリ)(N−ヒドロキシメチル)ベンゾグアナミン及び(ポリ)(N−ヒドロキシメチル)尿素等の活性メチロール基の全部又は一部をアルキルエーテル化した含窒素化合物が挙げられる。ここで、アルキルエーテルのアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ブチル基が挙げられ、一部自己縮合してなるオリゴマー成分を含有していてもよい。アルコキシメチルアミノ基を有する化合物の具体例としては、ヘキサキス(メトキシメチル)メラミン、ヘキサキス(ブトキシメチル)メラミン、テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル、テトラキス(ブトキシメチル)グリコールウリル及びテトラキス(メトキシメチル)尿素が挙げられる。
また、一般式(3)で表される化合物を含有すると好ましい。
Compounds having an alkoxymethylamino group include, for example, (poly) (N-hydroxymethyl) melamine, (poly) (N-hydroxymethyl) glycoluryl, (poly) (N-hydroxymethyl) benzoguanamine and (poly) (. Examples thereof include nitrogen-containing compounds in which all or part of an active methylol group such as N-hydroxymethyl) urea is alkyl etherified. Here, examples of the alkyl group of the alkyl ether include a methyl group, an ethyl group and a butyl group, and may contain an oligomer component partially self-condensed. Specific examples of the compound having an alkoxymethylamino group include hexax (methoxymethyl) melamine, hexax (butoxymethyl) melamine, tetrax (methoxymethyl) glycoluryl, tetrax (butoxymethyl) glycoluryl and tetrax (methoxymethyl) urea. Can be mentioned.
Moreover, it is preferable to contain the compound represented by the general formula (3).
[一般式(3)中、R7〜R12は、それぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基を示す。]
炭素数1〜10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基及びデシル基が挙げられる。これらの基は直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
[In the general formula (3), R 7 to R 12 each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. ]
Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group and a decyl group. These groups may be linear or branched.
エポキシ基を有する化合物としては、従来公知のものを用いることができる。その具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルアミン、複素環式エポキシ樹脂及びポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルが挙げられる。 As the compound having an epoxy group, conventionally known compounds can be used. Specific examples thereof include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, glycidyl amine, heterocyclic epoxy resin and polyalkylene glycol diglycidyl. Epoxy can be mentioned.
(C)成分としては、上述した化合物以外に、例えば、ビス[3,4−ビス(ヒドロキシメチル)フェニル]エーテル、1,3,5−トリス(1−ヒドロキシ−1−メチルエチル)ベンゼン等のヒドロキシメチル基を有する芳香族化合物、ビス(4−マレイミドフェニル)メタン、2,2−ビス[4−(4’−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン等のマレイミド基を有する化合物、ノルボルネン骨格を有する化合物、多官能アクリレート化合物、オキセタニル基を有する化合物、ビニル基を有する化合物及びブロック化イソシアナート化合物を用いることもできる。 In addition to the above-mentioned compounds, the component (C) includes, for example, bis [3,4-bis (hydroxymethyl) phenyl] ether, 1,3,5-tris (1-hydroxy-1-methylethyl) benzene and the like. Aromatic compounds having a hydroxymethyl group, compounds having a maleimide group such as bis (4-maleimidephenyl) methane, 2,2-bis [4- (4'-maleimidephenoxy) phenyl] propane, compounds having a norbornene skeleton, Polyfunctional acrylate compounds, compounds having an oxetanyl group, compounds having a vinyl group and blocked isocyanate compounds can also be used.
上述した(C)成分の中で、感度及び耐熱性をより向上できる点から、アルコキシメチル基及びフェノール性水酸基を有する化合物又はアルコキシメチルアミノ基を有する化合物を用いることが好ましく、解像度及び塗膜の伸びもより向上できる点から、アルコキシメチルアミノ基を有する化合物がより好ましく、ヒドロキシメチルアミノ基の全部又は一部をアルキルエーテル化したアルコキシメチルアミノ基を有する化合物がさらに好ましく、ヒドロキシメチルアミノ基の全部をアルキルエーテル化したアルコキシメチルアミノ基を有する化合物が特に好ましい。
上記ヒドロキシメチルアミノ基の全部をアルキルエーテル化したアルコキシメチルアミノ基を有する化合物の中でも、下記一般式(8)で表される化合物が好ましい。
Among the above-mentioned components (C), from the viewpoint of further improving sensitivity and heat resistance, it is preferable to use a compound having an alkoxymethyl group and a phenolic hydroxyl group or a compound having an alkoxymethylamino group, and it is preferable to use a compound having a resolution and a coating film. A compound having an alkoxymethylamino group is more preferable, and a compound having an alkoxymethylamino group obtained by alkyl etherifying all or part of the hydroxymethylamino group is more preferable, and all of the hydroxymethylamino groups are preferable from the viewpoint that the elongation can be further improved. A compound having an alkoxymethylamino group obtained by alkyl etherifying the above is particularly preferable.
Among the compounds having an alkoxymethylamino group obtained by alkyl etherifying all of the hydroxymethylamino groups, the compound represented by the following general formula (8) is preferable.
一般式(8)において、R23〜R28で表される炭素数1〜10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基及びデシル基が挙げられる。これらの基は直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。 In the general formula (8) , examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 23 to R 28 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, and a heptyl group. Examples include an octyl group, a nonyl group and a decyl group. These groups may be linear or branched.
(C)成分の含有量は、露光部と末露光部の溶解速度差が大きくなり、感度がより良好となる点から、(A)成分100質量部に対して0.5〜50質量部が好ましく、1〜40質量部がより好ましく、2〜30質量部がさらに好ましい。 The content of the component (C) is 0.5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) from the viewpoint that the difference in dissolution rate between the exposed part and the final exposed part becomes large and the sensitivity becomes better. Preferably, 1 to 40 parts by mass is more preferable, and 2 to 30 parts by mass is further preferable.
<(D)成分>
(D)成分であるアクリル樹脂は、下記一般式(9)で表される構造単位を有する。
<Ingredient (D)>
The acrylic resin as the component (D) has a structural unit represented by the following general formula (9).
本実施形態の感光性樹脂組成物は、一般式(9)で表される構造単位を有する(D)成分を含有することにより、感光性樹脂組成物の白濁を充分に抑え、パターン硬化膜のヘーズ値を低くすることができる。また、(D)成分を含有することにより、感光特性及び熱衝撃性(高温放置後及び冷熱衝撃試験後での機械特性の変化率が小さいこと)をより向上することができる。(D)成分は、1種のアクリル樹脂のみからなるものであってもよく、2種以上のアクリル樹脂を含むものであってもよい。 By containing the component (D) having the structural unit represented by the general formula (9), the photosensitive resin composition of the present embodiment sufficiently suppresses the white turbidity of the photosensitive resin composition and forms a pattern cured film. The haze value can be lowered. Further, by containing the component (D), the photosensitive characteristics and the thermal shock resistance (the rate of change of the mechanical characteristics after being left at a high temperature and after a cold impact test is small) can be further improved. The component (D) may be composed of only one kind of acrylic resin, or may contain two or more kinds of acrylic resins.
(D)成分は上記一般式(9)で表される構造単位を含むことで、(D)成分と(A)成分との相互作用が良好になり、相溶性が向上するため、レジストパターンの基板への密着性、機械特性及び熱衝撃性をより向上できる。 By including the structural unit represented by the above general formula (9) in the component (D), the interaction between the component (D) and the component (A) is improved and the compatibility is improved. Adhesion to the substrate, mechanical properties and thermal shock resistance can be further improved.
一般式(9)中、(A)成分との相溶性及び熱衝撃性をより向上できる点から、R30が炭素数2〜15のヒドロキシアルキル基が好ましく、炭素数2〜10のヒドロキシアルキル基がより好ましく、炭素数2〜8のヒドロキシアルキル基が特に好ましい。
R30で示される炭素数2〜20のヒドロキシアルキル基としては、例えば、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシブチル基、ヒドロキシペンチル基、ヒドロキシヘキシル基、ヒドロキシヘプチル基、ヒドロキシオクチル基、ヒドロキシノニル基、ヒドロキシデシル基、ヒドロキシウンデシル基、ヒドロキシドデシル基(ヒドロキシラウリル基という場合もある。)、ヒドロキシトリデシル基、ヒドロキシテトラデシル基、ヒドロキシペンタデシル基、ヒドロキシヘキサデシル基、ヒドロキシヘプタデシル基、ヒドロキシオクタデシル基、ヒドロキシノナデシル基及びヒドロキシエイコシル基が挙げられる。これらの基は直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
In the general formula (9), (A) from viewpoint of further improving the compatibility and thermal shock resistance of the components, preferably R 30 is hydroxyalkyl group of 2 to 15 carbon atoms, hydroxyalkyl group having 2 to 10 carbon atoms Is more preferable, and a hydroxyalkyl group having 2 to 8 carbon atoms is particularly preferable.
The hydroxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms represented by R 30, for example, hydroxyethyl group, hydroxypropyl group, hydroxybutyl group, hydroxypentyl group, hydroxyhexyl group, hydroxyheptyl group, hydroxyoctyl group, hydroxy nonyl group , Hydroxydecyl group, hydroxyundecyl group, hydroxydodecyl group (sometimes referred to as hydroxylauryl group), hydroxytridecyl group, hydroxytetradecyl group, hydroxypentadecyl group, hydroxyhexadecyl group, hydroxyheptadecyl group, hydroxy Examples thereof include an octadecyl group, a hydroxynonadecil group and a hydroxyeicosyl group. These groups may be linear or branched.
一般式(9)で表される構造単位を有するアクリル樹脂を与えるモノマとしては、例えば、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルが挙げられる。 Examples of the monoma that gives the acrylic resin having the structural unit represented by the general formula (9) include hydroxyalkyl (meth) acrylate.
このような(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルとしては、例えば、下記一般式(10)で表される化合物が挙げられる。
CH2=C(R31)−COOR32…(10)
[一般式(10)中、R31は水素原子又はメチル基を示し、R32は炭素数2〜20のヒドロキシアルキル基を示す。]
Examples of such hydroxyalkyl (meth) acrylate include compounds represented by the following general formula (10).
CH 2 = C (R 31 ) -COOR 32 ... (10)
[In the general formula (10), R 31 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 32 represents a hydroxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms. ]
なお、本発明の効果をより高度に発現できる観点から、一般式(9)で表わされる構造単位を有するアクリル樹脂はポリマとして添加することが望ましい。 From the viewpoint that the effects of the present invention can be exhibited to a higher degree, it is desirable to add an acrylic resin having a structural unit represented by the general formula (9) as a polymer.
一般式(10)で表されるモノマ体としては、例えば、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシペンチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘプチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシノニル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシウンデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシドデシル((メタ)アクリル酸ヒドロキシラウリルという場合もある。)、(メタ)アクリル酸ヒドロキシトリデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシテトラデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘプタデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシオクタデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシノナデシル及び(メタ)アクリル酸ヒドロキシエイコシルが挙げられる。これらのモノマは単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。これらの中でも、(A)成分との相溶性、破断伸びをより向上する観点から、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシペンチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘプチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシノニル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシウンデシル又は(メタ)アクリル酸ヒドロキシドデシルを用いることが好ましい。 Examples of the monoma compound represented by the general formula (10) include hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, hydroxypentyl (meth) acrylate, and (meth). ) Hydroxyhexyl acrylate, (meth) hydroxyheptyl acrylate, (meth) hydroxyoctyl acrylate, (meth) hydroxynonyl acrylate, (meth) hydroxydecyl acrylate, (meth) hydroxyundecyl acrylate, (meth) Hydroxydodecyl acrylate (sometimes referred to as hydroxylauryl (meth) acrylate), hydroxytridecyl (meth) acrylate, hydroxytetradecyl (meth) acrylate, hydroxypentadecyl (meth) acrylate, (meth) acrylic Examples thereof include hydroxyhexadecyl acrylate, hydroxyheptadecyl (meth) acrylate, hydroxyoctadecyl (meth) acrylate, hydroxynonadecil (meth) acrylate and hydroxyeicosyl (meth) acrylate. These monomas are used alone or in combination of two or more. Among these, from the viewpoint of further improving compatibility with the component (A) and elongation at break, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, (meth) acrylic Hydroxypentyl acid, hydroxyhexyl (meth) acrylate, hydroxyheptyl (meth) acrylate, hydroxyoctyl (meth) acrylate, hydroxynonyl (meth) acrylate, hydroxydecyl (meth) acrylate, hydroxy (meth) acrylate It is preferable to use undecyl or hydroxydodecyl (meth) acrylate.
(D)成分は、一般式(9)で表される構造単位のみからなるアクリル樹脂であってもよく、一般式(9)で表される構造単位以外の構造単位を有するアクリル樹脂であってもよい。一般式(9)で表される構造単位以外の構造単位を有するアクリル樹脂である場合、アクリル樹脂中の一般式(9)で表される構造単位の割合は、(D)成分の総量に対して、0.1〜30モル%であることが好ましく、0.3〜20モル%であることがより好ましく、0.5〜10モル%であることがさらに好ましい。上記一般式(9)で表される構造単位の組成比が0.1〜30モル%であることにより、(A)成分との相溶性及びパターン硬化膜の熱衝撃性をより向上することができる。 The component (D) may be an acrylic resin composed of only the structural units represented by the general formula (9), or an acrylic resin having a structural unit other than the structural units represented by the general formula (9). May be good. In the case of an acrylic resin having a structural unit other than the structural unit represented by the general formula (9), the ratio of the structural unit represented by the general formula (9) in the acrylic resin is the ratio of the structural unit represented by the general formula (9) to the total amount of the component (D). It is preferably 0.1 to 30 mol%, more preferably 0.3 to 20 mol%, and even more preferably 0.5 to 10 mol%. When the composition ratio of the structural unit represented by the general formula (9) is 0.1 to 30 mol%, the compatibility with the component (A) and the thermal shock resistance of the pattern cured film can be further improved. it can.
(D)成分は、さらに下記一般式(11)で表される構造単位を有するアクリル樹脂であることが好ましい。 The component (D) is preferably an acrylic resin having a structural unit represented by the following general formula (11).
(D)成分が一般式(11)で表される構造単位を有することで、未露光部の現像液に対する溶解阻害性をより向上できる。
When the component (D) has a structural unit represented by the general formula (11), the solubility inhibitory property of the unexposed portion in the developing solution can be further improved.
一般式(11)で表される構造単位を有するアクリル樹脂を与えるモノマとしては、例えば、アミノエチル(メタ)アクリレート、N−メチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−エチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、アミノプロピル(メタ)アクリレート、N−メチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N−エチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ピペリジン−4−イル(メタ)アクリレート、1−メチルピペリジン−4−イル(メタ)アクリレ−ト、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル(メタ)アクリレート、1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン−4−イル(メタ)アクリレート、(ピペリジン−4−イル)メチル(メタ)アクリレート及び2−(ピペリジン−4−イル)エチル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらのモノマは単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。これらの中でも、パターン硬化膜の基板への密着性、機械特性及び熱衝撃性をより向上できる観点から、一般式(11)中、R34が下記一般式(12)で表される1価の有機基であることが好ましい。 Examples of the monoma for giving the acrylic resin having the structural unit represented by the general formula (11) include aminoethyl (meth) acrylate, N-methylaminoethyl (meth) acrylate, and N, N-dimethylaminoethyl (meth). Acrylate, N-ethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, aminopropyl (meth) acrylate, N-methylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminopropyl (meth) Acrylate, N-ethylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminopropyl (meth) acrylate, piperidine-4-yl (meth) acrylate, 1-methylpiperidin-4-yl (meth) acrylicate, 2, 2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl (meth) acrylate, 1,2,2,6,6-pentamethylpiperidin-4-yl (meth) acrylate, (piperidin-4-yl) methyl (meth) ) Acrylate and 2- (piperidin-4-yl) ethyl (meth) acrylate. These monomas are used alone or in combination of two or more. Among these, from the viewpoint of further improving the adhesion of the pattern cured film to the substrate, mechanical properties and thermal shock resistance, R 34 in the general formula (11) has a monovalent value represented by the following general formula (12). It is preferably an organic group.
一般式(11)中、R34が一般式(12)で表される1価の有機基で表される構造単位を与える重合性単量体としては、例えば、ピペリジン−4−イル(メタ)アクリレート、1−メチルピペリジン−4−イル(メタ)アクリレート、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル(メタ)アクリレート、1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン−4−イル(メタ)アクリレート、(ピペリジン−4−イル)メチル(メタ)アクリレート及び2−(ピペリジン−4−イル)エチル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの中で、1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン−4−イルメタクリレートはFA−711MMとして、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イルメタクリレートはFA−712HMとして(いずれも日立化成株式会社製)として、それぞれ商業的に入手可能であるため好ましい。 In the general formula (11) , examples of the polymerizable monomer in which R 34 gives a structural unit represented by a monovalent organic group represented by the general formula (12) include piperidine-4-yl (meth). Acrylate, 1-methylpiperidin-4-yl (meth) acrylate, 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl (meth) acrylate, 1,2,2,6,6-pentamethylpiperidin-4 -Il (meth) acrylate, (piperidin-4-yl) methyl (meth) acrylate and 2- (piperidin-4-yl) ethyl (meth) acrylate can be mentioned. Among these, 1,2,2,6,6-pentamethylpiperidine-4-ylmethacrylate was designated as FA-711MM, and 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-4-ylmethacrylate was designated as FA-712HM. (Both are manufactured by Hitachi Kasei Co., Ltd.), which are preferable because they are commercially available.
(D)アクリル樹脂が一般式(11)で表される構造単位を有する場合、一般式(11)で表される構造単位の割合は、(A)成分との相溶性と現像液に対する溶解性の点から、(D)成分の総量に対して、0.3〜10モル%であることが好ましく、0.4〜6モル%であることがより好ましく、0.5〜5モル%であることがさらに好ましい。 When the acrylic resin (D) has a structural unit represented by the general formula (11), the ratio of the structural unit represented by the general formula (11) is compatibility with the component (A) and solubility in a developing solution. From the above point, it is preferably 0.3 to 10 mol%, more preferably 0.4 to 6 mol%, and 0.5 to 5 mol% with respect to the total amount of the component (D). Is even more preferable.
(D)成分はさらに下記一般式(13)で表される構造単位を有するアクリル樹脂であることが好ましい。 The component (D) is preferably an acrylic resin having a structural unit represented by the following general formula (13).
(D)成分が一般式(13)で表される構造単位を有することで、末露光部の現像液に対する溶解阻害性をより向上できる。
一般式(13)中、R41で示される炭素数4〜20のアルキル基としては、例えば、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基(ラウリル基という場合もある。)、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基及びエイコシル基が挙げられる。これらの基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。
When the component (D) has a structural unit represented by the general formula (13), the dissolution inhibitory property of the final exposed portion in the developing solution can be further improved.
In the general formula (13), the alkyl group having 4 to 20 carbon atoms represented by R 41, for example, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl Examples thereof include a group (sometimes referred to as a lauryl group), a tridecyl group, a tetradecyl group, a pentadecyl group, a hexadecyl group, a heptadecyl group, an octadecyl group, a nonadecil group and an eicosyl group. These groups may be linear or branched.
一般式(13)中、感度、解像度及び耐熱衝撃をより向上できる点から、R41が炭素数4〜16のアルキル基であることが好ましく、炭素数4〜12のアルキル基であることがより好ましく、炭素数4のアルキル基(n−ブチル基)であることがさらに好ましい。 In the general formula (13), R 41 is preferably an alkyl group having 4 to 16 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms, from the viewpoint of further improving sensitivity, resolution and thermal shock. It is preferably an alkyl group having 4 carbon atoms (n-butyl group).
一般式(13)で表される構造単位を与えるモノマとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルが挙げられる。(メタ)アクリル酸アルキルとしては、例えば、下記一般式(14)で表される化合物が挙げられる。
CH2=C(R42)−COOR43 …(14)
[一般式(14)中、R42は水素原子又はメチル基を示し、R43は炭素数4〜20のアルキル基を示す。]
Examples of the monoma giving the structural unit represented by the general formula (13) include alkyl (meth) acrylate. Examples of the alkyl (meth) acrylate include a compound represented by the following general formula (14).
CH 2 = C (R 42 ) -COOR 43 ... (14)
[In the general formula (14), R 42 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 43 represents an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms. ]
一般式(14)で表されるモノマとしては、例えば、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル((メタ)アクリル酸ラウリルという場合もある。)、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸ノナデシル及び(メタ)アクリル酸エイコシルが挙げられる。これらの重合性単量体は単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。これらの中でも破断伸びをより向上し、弾性率をより低くする観点から、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル又は(メタ)アクリル酸ドデシル((メタ)アクリル酸ラウリルともいう。)を用いることが好ましい。 Examples of the monoma represented by the general formula (14) include butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, and octyl (meth) acrylate. Nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, undecyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate (sometimes referred to as lauryl (meth) acrylate), tridecyl (meth) acrylate, (meth) ) Tetradecyl acrylate, pentadecyl (meth) acrylate, hexadecyl (meth) acrylate, heptadecyl (meth) acrylate, octadecyl (meth) acrylate, nonadecil (meth) acrylate and eicocil (meth) acrylate. These polymerizable monomers are used alone or in combination of two or more. Among these, butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, (meth) from the viewpoint of further improving elongation at break and lowering the elasticity. It is preferable to use octyl acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, undecyl (meth) acrylate or dodecyl (meth) acrylate (also referred to as lauryl (meth) acrylate).
(D)アクリル樹脂が一般式(13)で表される構造単位を有する場合、一般式(13)で表される構造単位の割合は、(D)成分の総量に対して、50〜93モル%であることが好ましく、55〜85モル%であることがより好ましく、60〜80モル%であることがさらに好ましい。上記一般式(13)で表される構造単位の割合が50〜93モル%であることにより、パターン硬化膜の熱衝撃性をより向上することができる。 When the acrylic resin (D) has a structural unit represented by the general formula (13), the ratio of the structural unit represented by the general formula (13) is 50 to 93 mol with respect to the total amount of the component (D). %, More preferably 55-85 mol%, even more preferably 60-80 mol%. When the ratio of the structural unit represented by the general formula (13) is 50 to 93 mol%, the thermal shock resistance of the pattern cured film can be further improved.
(D)成分はさらに下記一般式(15)で表される構造単位を有するアクリル樹脂であることが好ましい。 The component (D) is preferably an acrylic resin having a structural unit represented by the following general formula (15).
(D)成分が一般式(15)で表される構造単位を有することで、感度をより向上することができる。
When the component (D) has a structural unit represented by the general formula (15), the sensitivity can be further improved.
一般式(15)で表される構造単位を与えるモノマとしては、アクリル酸及びメタクリル酸が挙げられる。 Examples of the monoma giving the structural unit represented by the general formula (15) include acrylic acid and methacrylic acid.
(D)アクリル樹脂が一般式(15)で表される構造単位を有する場合、一般式(15)で表される構造単位の割合は、(D)成分の総量に対して、5〜35モル%であることが好ましく、10〜30モル%であることがより好ましく、15〜25モル%であることがさらに好ましい。上記一般式(15)で表される構造単位の組成比が5〜35モル%であることにより、(A)成分との相溶性及び現像性をより向上することができる。 When the acrylic resin (D) has a structural unit represented by the general formula (15), the ratio of the structural unit represented by the general formula (15) is 5 to 35 mol with respect to the total amount of the component (D). %, More preferably 10 to 30 mol%, even more preferably 15 to 25 mol%. When the composition ratio of the structural unit represented by the general formula (15) is 5 to 35 mol%, the compatibility with the component (A) and the developability can be further improved.
(D)成分は、例えば、上記一般式(9)で表される構造単位を与えるモノマ、及び必要に応じて添加される一般式(11)、(13)及び(15)で表される構造単位を与えるモノマを配合し、乳酸エチル、トルエン、イソプロパノール等の溶媒中で攪拌し、必要に応じて加熱することにより得られる。 The component (D) is, for example, a monomer giving a structural unit represented by the above general formula (9), and a structure represented by the general formulas (11), (13) and (15) added as needed. It is obtained by blending a monoma giving a unit, stirring in a solvent such as ethyl lactate, toluene, or isopropanol, and heating if necessary.
また、(D)アクリル樹脂の合成に用いられるモノマは、一般式(9)、(11)、(13)及び(15)で表される構造単位を与えるモノマ以外のモノマをさらに含んでいてもよい。 Further, the monoma used for synthesizing the (D) acrylic resin may further contain a monoma other than the monoma giving the structural units represented by the general formulas (9), (11), (13) and (15). Good.
そのようなモノマとしては、例えば、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸4−メチルベンジル、アクリロニトリル、ビニル−n−ブチルエーテル等のビニルアルコールのエステル類、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸グリシジル、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、α−ブロモ(メタ)アクリル酸、α−クロル(メタ)アクリル酸、β−フリル(メタ)アクリル酸、β−スチリル(メタ)アクリル酸、マレイン酸、マレイン酸無水物、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノイソプロピル等のマレイン酸モノエステル、フマール酸、ケイ皮酸、α−シアノケイ皮酸、イタコン酸、クロトン酸及びプロピオール酸が挙げられる。これらのモノマは単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Examples of such monomas include esters of vinyl alcohols such as benzyl (meth) acrylate, 4-methylbenzyl (meth) acrylate, acrylonitrile, and vinyl-n-butyl ether, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, and the like. Glycidyl (meth) acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) acrylate, α-bromo (meth) acrylic acid, α-chloro ( Maleic acid monoesters such as meta) acrylic acid, β-frill (meth) acrylic acid, β-styryl (meth) acrylic acid, maleic acid, maleic acid anhydride, monomethyl maleate, monoethyl maleate, monoisopropyl maleate, etc. Examples thereof include fumaric acid, silicic acid, α-cyanosilicic acid, itaconic acid, crotonic acid and propioleic acid. These monomas are used alone or in combination of two or more.
(D)成分の重量平均分子量は、2,000〜100,000であることが好ましく、10,000〜50,000であることがさらに好ましく、31,000〜47,000であることが特に好ましい。重量平均分子量が2,000以上では硬化膜の熱衝撃性をより向上でき、100,000以下であると(A)成分との相溶性及び現像性をより向上できる。ここで、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(GPC)法により測定し、標準ポリスチレン検量線より換算して得た値である。 The weight average molecular weight of the component (D) is preferably 2,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 50,000, and particularly preferably 31,000 to 47,000. .. When the weight average molecular weight is 2,000 or more, the thermal shock resistance of the cured film can be further improved, and when it is 100,000 or less, the compatibility with the component (A) and the developability can be further improved. Here, the weight average molecular weight is a value obtained by measuring by a gel permeation chromatography (GPC) method and converting from a standard polystyrene calibration curve.
(D)成分の含有量は、感度、解像度、密着性、機械特性及び熱衝撃性のバランスの観点から、(A)成分100質量部に対して1〜50質量部が好ましく、3〜30質量部がより好ましく、5〜20質量部がさらに好ましい。 The content of the component (D) is preferably 1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) from the viewpoint of the balance between sensitivity, resolution, adhesion, mechanical properties and thermal shock resistance, and is preferably 3 to 30 parts by mass. Parts are more preferable, and 5 to 20 parts by mass are further preferable.
<その他の成分>
本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物は、上記(A)〜(D)成分以外に、溶剤、エラストマー、加熱により酸を生成する化合物、溶解促進剤、溶解阻害剤、カップリング剤、及び、界面活性剤又はレベリング剤等の成分を含有してもよい。
<Other ingredients>
In addition to the above components (A) to (D), the positive photosensitive resin composition of the present embodiment includes a solvent, an elastomer, a compound that produces an acid by heating, a dissolution accelerator, a dissolution inhibitor, a coupling agent, and a coupling agent. , Surfactant, leveling agent and the like may be contained.
(溶剤)
本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物は、溶剤を含有することにより、基板上への塗布を容易にし、均一な厚さの塗膜を形成できるという効果を奏する。溶剤としては、例えば、γ−ブチロラクトン、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ベンジル、n−ブチルアセテート、エトキシエチルプロピオナート、3−メチルメトキシプピオナート、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリルアミド、テトラメチレンスルホン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、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プロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル及びジプロピレングリコールモノメチルエーテルが挙げられる。これらの溶剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、溶解性と塗布膜の均一性の点から、乳酸エチル又はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いることが好ましい。
(solvent)
The positive photosensitive resin composition of the present embodiment has the effect of facilitating coating on a substrate and forming a coating film having a uniform thickness by containing a solvent. Examples of the solvent include γ-butyrolactone, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate, benzyl acetate, n-butyl acetate, ethoxyethyl propionate, 3-methylmethoxypupionate, N-methyl-2-pyrrolidone, and N. , N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, hexamethylphosphorylamide, tetramethylene sulfone, diethylketone, diisobutylketone, methylamylketone, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol Examples thereof include monobutyl ether and dipropylene glycol monomethyl ether. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Among these, ethyl lactate or propylene glycol monomethyl ether acetate is preferably used from the viewpoint of solubility and uniformity of the coating film.
(エラストマー)
エラストマーとしては、従来公知のものを用いることができるが、エラストマーを構成する重合体のガラス転移温度(Tg)が20℃以下であることが好ましい。
(Elastomer)
As the elastomer, conventionally known elastomers can be used, but it is preferable that the glass transition temperature (Tg) of the polymer constituting the elastomer is 20 ° C. or lower.
このようなエラストマーとしては、例えば、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー及びシリコーン系エラストマーが挙げられる。また、エラストマーは、微粒子状のエラストマーであってもよい。これらのエラストマーは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of such an elastomer include styrene-based elastomers, olefin-based elastomers, urethane-based elastomers, polyester-based elastomers, polyamide-based elastomers, and silicone-based elastomers. Further, the elastomer may be a fine particle elastomer. These elastomers may be used alone or in combination of two or more.
エラストマーを用いる場合の含有量は、(A)成分100質量部に対して、1〜60質量部が好ましく、3〜40質量部がより好ましく5〜30質量部がさらに好ましい。 When an elastomer is used, the content is preferably 1 to 60 parts by mass, more preferably 3 to 40 parts by mass, and even more preferably 5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).
(加熱により酸を生成する化合物)
加熱により酸を生成する化合物を用いることにより、パターン樹脂膜を加熱する際に酸を発生させることが可能となり、(A)成分と(C)成分との反応、すなわち熱架橋反応が促進され、パターン硬化膜の耐熱性が向上する。また、加熱により酸を生成する化合物は光照射によっても酸を発生するため、露光部のアルカリ水溶液への溶解性が増大する。よって、末露光部と露光部とのアルカリ水溶液に対する溶解性の差がさらに大きくなり解像度がより向上する。
(Compound that produces acid by heating)
By using a compound that produces an acid by heating, it becomes possible to generate an acid when the pattern resin film is heated, and the reaction between the component (A) and the component (C), that is, the thermal cross-linking reaction is promoted. The heat resistance of the pattern cured film is improved. Further, since the compound that produces an acid by heating also generates an acid by light irradiation, the solubility of the exposed portion in the alkaline aqueous solution is increased. Therefore, the difference in solubility between the final exposed portion and the exposed portion in the alkaline aqueous solution becomes larger, and the resolution is further improved.
このような加熱により酸を生成する化合物は、例えば、50〜250℃まで加熱することにより酸を生成するものであることが好ましい。加熱により酸を生成する化合物の具体例としては、オニウム塩等の強酸と塩基とから形成される塩、イミドスルホナートが挙げられる。 The compound that produces an acid by such heating is preferably one that produces an acid by heating to, for example, 50 to 250 ° C. Specific examples of the compound that produces an acid by heating include imide sulfonate, a salt formed from a strong acid such as an onium salt and a base.
加熱により酸を生成する化合物を用いる場合の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1〜30質量部が好ましく、0.2〜20質量部がより好ましく、0.5〜10質量部がさらに好ましい。 When a compound that produces an acid by heating is used, the content is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 0.2 to 20 parts by mass, and 0.5 by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). 10 parts by mass is more preferable.
(溶解促進剤)
溶解促進剤を上述のポジ型感光性樹脂組成物に配合することによって、アルカリ水溶液で現像する際の露光部の溶解速度を増加させ、感度及び解像性を向上させることができる。溶解促進剤としては従来公知のものを用いることができる。その具体例としては、カルボキシル基、スルホン酸、スルホンアミド基を有する化合物が挙げられる。
(Dissolution accelerator)
By blending the dissolution accelerator with the above-mentioned positive photosensitive resin composition, the dissolution rate of the exposed portion when developing with an alkaline aqueous solution can be increased, and the sensitivity and resolution can be improved. As the dissolution accelerator, conventionally known ones can be used. Specific examples thereof include compounds having a carboxyl group, a sulfonic acid, and a sulfonamide group.
このような溶解促進剤を用いる場合の含有量は、アルカリ水溶液に対する溶解速度によって決めることができ、例えば、(A)成分100質量部に対して、0.01〜30質量部とすることができる。 The content of such a dissolution accelerator can be determined by the dissolution rate in an alkaline aqueous solution, and can be, for example, 0.01 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). ..
(溶解阻害剤)
溶解阻害剤は、(A)成分のアルカリ水溶液に対する溶解性を阻害する化合物であり、残膜厚、現像時間及びコントラストをコントロールするために用いられる。その具体例としては、例えば、ジフェニルヨードニウムニトラート、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムニトラート、ジフェニルヨードニウムブロミド、ジフェニルヨードニウムクロリド及びジフェニルヨードニウムヨージドが挙げられる。溶解阻害剤を用いる場合の含有量は、感度と現像時間の許容幅の点から、(A)成分100質量部に対して0.01〜20質量部が好ましく、0.01〜15質量部がより好ましく、0.05〜10質量部がさらに好ましい。
(Dissolution inhibitor)
The dissolution inhibitor is a compound that inhibits the solubility of the component (A) in an alkaline aqueous solution, and is used to control the residual film thickness, development time, and contrast. Specific examples thereof include diphenyliodonium nitrate, bis (p-tert-butylphenyl) iodonium nitrate, diphenyliodonium bromide, diphenyliodonium chloride and diphenyliodonium iodide. When a dissolution inhibitor is used, the content is preferably 0.01 to 20 parts by mass, preferably 0.01 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A), from the viewpoint of sensitivity and allowable range of development time. More preferably, 0.05 to 10 parts by mass is further preferable.
(カップリング剤)
カップリング剤をポジ型感光性樹脂組成物に配合することによって、形成されるパターン硬化膜の基板との接着性をより高めることができる。カップリング剤としては、例えば、有機シラン化合物、アルミキレート化合物が挙げられる。また、有機シラン化合物としては、例えば、尿素プロピルトリエトキシシランが挙げられる。
(Coupling agent)
By blending the coupling agent with the positive photosensitive resin composition, the adhesiveness of the formed pattern curing film to the substrate can be further enhanced. Examples of the coupling agent include an organic silane compound and an aluminum chelate compound. Examples of the organic silane compound include ureapropyltriethoxysilane.
カップリング剤を用いる場合の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましい。 When a coupling agent is used, the content is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).
(界面活性剤又はレベリング剤)
界面活性剤又はレベリング剤をポジ型感光性樹脂組成物に配合することによって、塗布性をより向上することができる。具体的には、例えば、界面活性剤又はレベリング剤を含有することで、ストリエーション(膜厚のムラ)をより防いだり、現像性をより向上させたりすることができる。このような界面活性剤又はレベリング剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル及びポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテルが挙げられる。市販品としては、例えば、メガファックスF171、F173、R−08(DIC株式会社製、商品名)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム株式会社製、商品名)、オルガノシロキサンポリマーKP341、KBM303、KBM403及びKBM803(信越化学工業株式会社製、商品名)が挙げられる。
(Surfactant or leveling agent)
By blending a surfactant or a leveling agent into the positive photosensitive resin composition, the coatability can be further improved. Specifically, for example, by containing a surfactant or a leveling agent, striation (unevenness of film thickness) can be further prevented and developability can be further improved. Examples of such a surfactant or leveling agent include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether and polyoxyethylene octylphenol ether. Examples of commercially available products include Megafax F171, F173, R-08 (manufactured by DIC Corporation, trade name), Florard FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M Ltd., trade name), Organosiloxane Polymer KP341, KBM303, KBM403 and KBM803 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name) can be mentioned.
界面活性剤又はレベリング剤を用いる場合の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.001〜5質量部が好ましく、0.01〜3質量部がより好ましい。 When a surfactant or a leveling agent is used, the content is preferably 0.001 to 5 parts by mass, more preferably 0.01 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).
本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物は、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)等のアルカリ水溶液を用いて現像することが可能である。さらに、上述の本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物を用いることにより、充分に高い感度及び解像度で、良好な密着性及び熱衝撃性を有するパターン硬化膜を形成することが可能となる。 The positive photosensitive resin composition of the present embodiment can be developed using an alkaline aqueous solution such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH). Further, by using the positive photosensitive resin composition of the present embodiment described above, it is possible to form a pattern cured film having good adhesion and thermal shock resistance with sufficiently high sensitivity and resolution.
「パターン硬化膜及びパターン硬化膜の製造方法]
本発明のパターン硬化膜は、ポジ型感光性樹脂組成物を加熱することにより得られる。
次に、パターン硬化膜の製造方法について説明する。本実施形態のパターン硬化膜の製造方法は、本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物を基板の一部又は全面に塗布及び乾燥し樹脂膜を形成する工程(塗布・乾燥(成膜)工程)と、樹脂膜の一部又は全面を露光する工程(露光工程)と、露光後の樹脂膜をアルカリ水溶液により現像してパターン樹脂膜を形成する工程(現像工程)と、パターン樹脂膜を加熱する工程(加熱処理工程)とを有する。以下、各工程について説明する。
"Manufacturing method of pattern cured film and pattern cured film]
The pattern cured film of the present invention can be obtained by heating a positive photosensitive resin composition.
Next, a method for producing the pattern cured film will be described. The method for producing a pattern cured film of the present embodiment is a step of applying and drying the positive photosensitive resin composition of the present embodiment on a part or the entire surface of a substrate to form a resin film (coating / drying (deposition) step). ), A step of exposing a part or the entire surface of the resin film (exposure step), a step of developing the exposed resin film with an alkaline aqueous solution to form a pattern resin film (development step), and heating the pattern resin film. It has a step (heat treatment step). Hereinafter, each step will be described.
<塗布・乾燥(成膜)工程>
まず、本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布し乾燥して樹脂膜を形成する。この工程では、まず、ガラス基板、半導体、金属酸化物絶縁体(例えば、TiO2、SiO2)、窒化ケイ素等の基板上に、本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物を、スピンナー等を用いて回転塗布し、塗膜を形成する。塗膜の厚さに特に制限はないが、0.1〜40μmであることが好ましい。この塗膜が形成された基板をホットプレート、オーブン等を用いて乾燥する。乾燥温度及び乾燥時間に特に制限はないが80〜140℃で、1〜7分行なうことが好ましい。これにより、支持基板上に感光性樹脂膜が形成される。感光性樹脂膜の厚さに特に制限はないが、0.1〜40μmであることが好ましい。
<Applying / drying (deposition) process>
First, the positive photosensitive resin composition of the present embodiment is applied onto a substrate and dried to form a resin film. In this step, first, the positive photosensitive resin composition of the present embodiment is applied onto a substrate such as a glass substrate, a semiconductor, a metal oxide insulator (for example, TiO 2 or SiO 2 ), silicon nitride, or the like, and a spinner or the like is applied. Use to rotate and apply to form a coating. The thickness of the coating film is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 40 μm. The substrate on which this coating film is formed is dried using a hot plate, an oven, or the like. The drying temperature and drying time are not particularly limited, but it is preferably carried out at 80 to 140 ° C. for 1 to 7 minutes. As a result, a photosensitive resin film is formed on the support substrate. The thickness of the photosensitive resin film is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 40 μm.
<露光工程>
次に、露光工程では、基板上に形成した樹脂膜に、マスクを介して紫外線、可視光線、放射線等の活性光線を照射する。本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物において、(A)成分はi線に対する透明性が高いので、i線の照射を好適に用いることができる。なお、露光後、必要に応じて、溶解速度を向上させる観点から露光後加熱(PEB)を行うこともできる。露光後加熱を行なう場合の温度は70℃〜140℃、露光後加熱の時間は1分〜5分が好ましい。
<Exposure process>
Next, in the exposure step, the resin film formed on the substrate is irradiated with active rays such as ultraviolet rays, visible rays, and radiation through a mask. In the positive photosensitive resin composition of the present embodiment, since the component (A) is highly transparent to i-rays, i-ray irradiation can be preferably used. After exposure, post-exposure heating (PEB) can also be performed, if necessary, from the viewpoint of improving the dissolution rate. When heating after exposure, the temperature is preferably 70 ° C. to 140 ° C., and the time for post-exposure heating is preferably 1 minute to 5 minutes.
<現像工程>
現像工程では、露光工程後の樹脂膜の露光部を現像液で除去することにより、樹脂膜がパターン化され、パターン樹脂膜が得られる。現像液としては、例えば、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン及び水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)等のアルカリ水溶液が好適に用いられる。これらの水溶液の塩基濃度は、0.1〜10質量%とすることが好ましい。さらに、上記現像液にアルコール類又は界面活性剤を添加して使用することもできる。これらはそれぞれ、現像液100質量部に対して、好ましくは0.01〜10質量部、より好ましくは0.1〜5質量部の範囲で配合することができる。現像液を用いて現像を行なう方法としては、例えば、現像液をシャワー現像、スプレー現像、浸漬現像、パドル現像等の方法によりポジ型感光性樹脂膜上に配し、18〜40℃の条件下、30〜360秒間放置する。放置後水洗し、スピン乾燥を行うことでパターン樹脂膜を洗浄する。
<Development process>
In the developing step, the exposed portion of the resin film after the exposure step is removed with a developing solution, so that the resin film is patterned and a patterned resin film is obtained. As the developing solution, for example, an alkaline aqueous solution such as sodium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium silicate, ammonia, ethylamine, diethylamine, triethylamine, triethanolamine and tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is preferably used. Be done. The base concentration of these aqueous solutions is preferably 0.1 to 10% by mass. Further, alcohols or surfactants can be added to the developer for use. Each of these can be blended in the range of preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the developing solution. As a method of developing using a developing solution, for example, the developing solution is arranged on a positive photosensitive resin film by a method such as shower development, spray development, immersion development, paddle development, etc., and under the condition of 18 to 40 ° C. , Leave for 30-360 seconds. After leaving it to stand, it is washed with water and spin-dried to wash the pattern resin film.
<加熱処理工程>
次いで、加熱処理工程では、パターン樹脂膜を加熱処理することにより、パターン硬化膜を形成することができる。加熱処理工程における加熱温度は、半導体装置に対する熱によるダメージを充分に防止する点から、250℃以下が好ましく、225℃以下がより好ましく、140〜200℃であることがさらに好ましい。
<Heat treatment process>
Next, in the heat treatment step, the pattern cured film can be formed by heat-treating the pattern resin film. The heating temperature in the heat treatment step is preferably 250 ° C. or lower, more preferably 225 ° C. or lower, and further preferably 140 to 200 ° C. from the viewpoint of sufficiently preventing damage to the semiconductor device due to heat.
加熱処理は、例えば、石英チューブ炉、ホットプレート、ラピッドサーマルアニール、縦型拡散炉、赤外線硬化炉、電子線硬化炉、マイクロ波硬化炉等のオーブンを用いて行うことができる。また、大気中又は窒素等の不活性雰囲気中いずれを選択することもできるが、窒素下で行う方がパターンの酸化を防ぐことができるので望ましい。上述の好ましい加熱温度の範囲は従来の加熱温度よりも低いため、支持基板及び半導体装置へのダメージを小さく抑えることができる。従って、本実施形態のレジストパターンの製造方法を用いることによって、電子デバイスを歩留まり良く製造することができる。また、プロセスの省エネルギー化につながる。さらに、本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物によれば、感光性ポリイミド等に見られる加熱処理工程における体積収縮(硬化収縮)が小さいため、寸法精度の低下を防ぐことができる。 The heat treatment can be performed using, for example, an oven such as a quartz tube furnace, a hot plate, a rapid thermal annealing, a vertical diffusion furnace, an infrared curing furnace, an electron beam curing furnace, or a microwave curing furnace. Further, either in the atmosphere or in an inert atmosphere such as nitrogen can be selected, but it is preferable to carry out under nitrogen because the pattern can be prevented from being oxidized. Since the above-mentioned preferable heating temperature range is lower than the conventional heating temperature, damage to the support substrate and the semiconductor device can be suppressed to a small extent. Therefore, by using the method for manufacturing the resist pattern of the present embodiment, the electronic device can be manufactured with a high yield. It also leads to energy saving of the process. Further, according to the positive photosensitive resin composition of the present embodiment, since the volume shrinkage (curing shrinkage) in the heat treatment step seen in the photosensitive polyimide or the like is small, it is possible to prevent a decrease in dimensional accuracy.
加熱処理工程における加熱処理時間は、ポジ型感光性樹脂組成物が硬化するのに充分な時間であればよいが、作業効率との兼ね合いから概ね5時間以下が好ましい。 The heat treatment time in the heat treatment step may be a time sufficient for the positive photosensitive resin composition to cure, but is preferably about 5 hours or less in view of work efficiency.
また、加熱処理は、上述のオーブンの他、マイクロ波硬化装置又は周波数可変マイクロ波硬化装置を用いて行うこともできる。これらの装置を用いることにより、基板及び半導体装置の温度を例えば200℃以下に保ったままで、感光性樹脂膜のみを効果的に加熱することが可能である(J.Photopolym.Sci.Techno1.,18,327−332(2005)参照)。
In addition to the oven described above, the heat treatment can also be performed using a microwave curing device or a frequency variable microwave curing device. By using these devices, it is possible to effectively heat only the photosensitive resin film while keeping the temperature of the substrate and the semiconductor device, for example, 200 ° C. or lower (J. Photopolym.
上述の本実施形態のパターン硬化膜の製造方法によれば、充分に高い感度及び解像度で、密着性及び熱衝撃性にも優れるパターン硬化膜が得られる。 According to the method for producing a pattern-cured film of the present embodiment described above, a pattern-cured film having sufficiently high sensitivity and resolution and excellent adhesion and thermal shock resistance can be obtained.
[層間絶縁層、表面保護層]
本実施形態のパターン硬化膜の製造方法により得られたパターン硬化膜は、半導体素子の層間絶縁層又は表面保護層として用いることができる。
[Interlayer insulation layer, surface protection layer]
The pattern-cured film obtained by the method for producing a pattern-cured film of the present embodiment can be used as an interlayer insulating layer or a surface protective layer of a semiconductor element.
[半導体素子]
また、本実施形態の半導体素子は、本実施形態の層間絶縁層又は表面保護層を有する。
本実施形態の半導体素子に特に制限はないが、多層配線構造、再配線構造等を有する、メモリ、パッケージ等のことを指す。
ここで、半導体素子の製造工程の一例を図面に基づいて説明する。図1〜5は、多層配線構造を有する半導体素子の製造工程の一実施形態を示す概略斜視図及び概略端面図である。図1〜5中、(a)は概略斜視図であり、(b)は、それぞれ(a)におけるIb−Ib〜Vb−Vb端面を示す概略端面図である。
[Semiconductor element]
Further, the semiconductor element of the present embodiment has an interlayer insulating layer or a surface protective layer of the present embodiment.
The semiconductor element of the present embodiment is not particularly limited, but refers to a memory, a package, or the like having a multi-layer wiring structure, a rewiring structure, or the like.
Here, an example of the manufacturing process of the semiconductor element will be described with reference to the drawings. 1 to 5 are a schematic perspective view and a schematic end view showing an embodiment of a manufacturing process of a semiconductor element having a multilayer wiring structure. In FIGS. 1 to 5, (a) is a schematic perspective view, and (b) is a schematic end view showing the Ib-Ib to Vb-Vb end faces in (a), respectively.
まず、図1に示す構造体100を準備する。構造体100は、回路素子を有するSi基板等の半導体基板1と、回路素子が露出する所定のパターンを有し、半導体基板1を被覆するシリコン酸化膜等の保護膜2と、露出した回路素子上に形成された第1導体層3と、保護膜2及び第1導体層3上にスピンコート法等により成膜されたポリイミド樹脂等からなる層間絶縁層4とを備える。
First, the
次に、層間絶縁層4上に窓部6Aを有する感光性樹脂層5を形成することにより、図2に示す構造体200を得る。感光性樹脂層5は、例えば、塩化ゴム系、フェノールノボラック系、ポリヒドロキシスチレン系、ポリアクリル酸エステル系等の感光性樹脂を、スピンコート法により塗布することにより形成される。窓部6Aは、公知の写真食刻技術によって所定部分の層間絶縁層4が露出するように形成される。
Next, the
層間絶縁層4をエッチングして窓部6Bを形成した後に、感光性樹脂層5を除去し、図3に示す構造体300を得る。層間絶縁層4のエッチングには、酸素、四フッ化炭素等のガスを用いるドライエッチング手段を用いることができる。このエッチングにより、窓部6Aに対応する部分の層間絶縁層4が選択的に除去され、第1導体層3が露出するように窓部6Bが設けられた層間絶縁層4が得られる。次いで、窓部6Bから露出した第1導体層3を腐食することなく、感光性樹脂層5のみを腐食するようなエッチング溶液を用いて感光性樹脂層5を除去する。
After the interlayer insulating layer 4 is etched to form the
さらに、窓部6Bに対応する部分に第2導体層7を形成し、図4に示す構造体400を得る。第2導体層7の形成には、公知の写真食刻技術を用いることができる。これにより、第2導体層7と第1導体層3との電気的接続が行われる。
Further, the second conductor layer 7 is formed in the portion corresponding to the
最後に、層間絶縁層4及び第2導体層7上に表面保護層8を形成し、図5に示す半導体素子500を得る。本実施形態では、表面保護層8は次のようにして形成する。まず、上述の感光性樹脂組成物をスピンコート法により層間絶縁層4及び第2導体層7上に塗布し、乾燥して感光性樹脂膜を形成する。次に、所定部分に窓部6Cに対応するパターンを描いたマスクを介して光照射した後、露光後の樹脂膜をアルカリ水溶液にて現像してパターン樹脂膜を形成する。その後、パターン樹脂膜を加熱により硬化することで、表面保護層8として用いられるパターン硬化膜が形成される。この表面保護層8は、第1導体層3及び第2導体層7を外部からの応力、α線等から保護するものであり、本実施形態の表面保護層8を用いた半導体素子500は信頼性に優れる。
Finally, the surface
なお、上述の実施形態では2層の配線構造を有する半導体素子の製造方法を示したが、3層以上の多層配線構造を形成する場合は、上述の工程を繰り返して行い、各層を形成することができる。すなわち、層間絶縁層4を形成する各工程、及び表面保護層8を形成する各工程を繰り返すことによって、多層のパターンを形成することが可能である。また、上記例において、表面保護層8のみでなく、層間絶縁層4も本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物を用いて形成することが可能である。
本実施形態の電子デバイスは、上述のポジ型感光性樹脂組成物を用いて形成される表面保護層、カバーコート層又は層間絶縁層を有するものに限られず、様々な構造をとることができる。
In the above-described embodiment, a method for manufacturing a semiconductor element having a two-layer wiring structure is shown, but when forming a three-layer or more multi-layer wiring structure, the above steps are repeated to form each layer. Can be done. That is, it is possible to form a multi-layer pattern by repeating each step of forming the interlayer insulating layer 4 and each step of forming the surface
The electronic device of the present embodiment is not limited to the one having a surface protective layer, a cover coat layer or an interlayer insulating layer formed by using the above-mentioned positive photosensitive resin composition, and can have various structures.
図6及び7は、再配線構造を有する半導体素子の一実施形態を示す概略断面図である。本実施形態の感光性樹脂組成物は、応力緩和性、接着性等にも優れるため、近年開発された図6〜7のような再配線構造を有する半導体素子において使用することができる。 6 and 7 are schematic cross-sectional views showing an embodiment of a semiconductor device having a rewiring structure. Since the photosensitive resin composition of the present embodiment is also excellent in stress relaxation property, adhesiveness, etc., it can be used in a semiconductor device having a rewiring structure as shown in FIGS. 6 to 7 developed in recent years.
図6は、半導体素子の一実施形態としての配線構造を示す概略断面図である。図6に示す半導体素子600は、シリコン基板23と、シリコン基板23の一方面側に設けられた層間絶縁層11と、層間絶縁層11上に形成された、パッド部15を含むパターンを有するAl配線層12と、パッド部15上に開口を形成しながら層間絶縁層11及びAl配線層12上に順次積層された絶縁層13(例えばP−SiN層)及び表面保護層14と、表面保護層14上で開口近傍に配された島状のコア18と、絶縁層13及び表面保護層14の開口内でパッド部15と接するとともにコア18の表面保護層14とは反対側の面に接するように表面保護層14上に延在する再配線層16とを備える。さらに、半導体素子600は、表面保護層14、コア18及び再配線層16を覆って形成され、コア18上の再配線層16の部分に開口が形成されているカバーコート層19と、カバーコート層19の開口においてバリアメタル20を間に挟んで再配線層16と接続された導電性ボール17と、導電性ボールを保持するカラー21と、導電性ボール17周囲のカバーコート層19上に設けられたアンダーフィル22とを備える。導電性ボール17は外部接続端子として用いられ、はんだ、金等から形成される。アンダーフィル22は、半導体素子600を実装する際に応力を緩和するために設けられている。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a wiring structure as an embodiment of a semiconductor element. The
図7の半導体素子700においては、シリコン基板23上にAl配線層(図示せず)及びAl配線層のパッド部15が形成されており、その上部には絶縁層13が形成され、さらに素子の表面保護層14が形成されている。パッド部15上には、再配線層16が形成され、この再配線層16は、導電性ボール17との接続部24の上部まで伸びている。さらに、表面保護層14の上には、カバーコート層19が形成されている。再配線層16は、バリアメタル20を介して導電性ボール17に接続されている。
In the
図6及び7の半導体素子において、ポジ型感光性樹脂組成物は、層間絶縁層11及び表面保護層14ばかりではなく、カバーコート層19、コア18、カラー21、アンダーフィル22等を形成するための材料として使用することができる。本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物を用いたパターン硬化膜は、Al配線層12若しくは再配線層16等のメタル層又は封止材等との接着性に優れ、応力緩和効果も高いため、このパターン硬化膜を層間絶縁層11、表面保護層14、カバーコート層19、コア18、はんだ等のカラー21、フリップチップ等で用いられるアンダーフィル22等に用いた半導体素子は、極めて信頼性に優れるものとなる。
In the semiconductor elements of FIGS. 6 and 7, the positive photosensitive resin composition forms not only the interlayer insulating
本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物は、図6及び7における再配線層16を有する半導体素子の層間絶縁層11、表面保護層14及び/又はカバーコート層19に用いることが好適である。
The positive photosensitive resin composition of the present embodiment is preferably used for the interlayer insulating
層間絶縁層11、表面保護層14及び上記カバーコート層19の膜厚は、3〜20μmであることが好ましく、5〜15μmであることがより好ましい。
The film thickness of the interlayer insulating
[電子デバイス]
本実施形態の電子デバイスは、本実施形態の半導体素子を有する。電子デバイスとは、上述の半導体素子を含むものであり、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末、パソコン及びハ−ドディスクサスペンションが挙げられる。
[Electronic device]
The electronic device of this embodiment has the semiconductor element of this embodiment. The electronic device includes the above-mentioned semiconductor elements, and examples thereof include mobile phones, smartphones, tablet terminals, personal computers, and hard disk suspensions.
以上のように、本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物は、白濁が充分に抑制されるため、形成されるパターン硬化膜のヘーズ値が小さくなり、パターン硬化膜形成後の半導体素子の製造工程において、位置合わせがしやすくなる。また本実施形態の感光性樹脂組成物により形成されるパターン硬化膜は機械特性に優れ、かつ高温放置後及び冷熱衝撃試験後での機械特性の変化率が小さい。また、本実施形態の感光性樹脂組成物は、信頼性に優れた半導体素子及び電子デバイスを提供することができる。 As described above, in the positive photosensitive resin composition of the present embodiment, white turbidity is sufficiently suppressed, so that the haze value of the pattern-cured film to be formed becomes small, and the semiconductor device after the pattern-cured film is formed is manufactured. Alignment becomes easier in the process. Further, the pattern cured film formed by the photosensitive resin composition of the present embodiment has excellent mechanical properties, and the rate of change in mechanical properties after being left at a high temperature and after a thermal shock test is small. Further, the photosensitive resin composition of the present embodiment can provide a semiconductor element and an electronic device having excellent reliability.
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited thereto.
本実施例で用いた材料について以下に示す。
[(A)成分]
A1:4−ヒドロキシスチレン/スチレン=85/15(モル比)の共重合体(重量平均分子量=10,000、丸善石油化学株式会社製、商品名「マルカリンカーCST」)
A2:4−ヒドロキシスチレン/メタクリル酸メチル=70/30(モル比)の共重合体(重量平均分子量=12,000、丸善石油化学株式会社製、商品名「マルカリンカーCMM」)
A3: 4−ヒドロキシスチレン/メタクリル酸メチル=70/30(モル比)の共重合体(重量平均分子量=30,000、丸善石油化学株式会社製、商品名「マルカリンカーHPST−70(30K)」)
なお、重量平均分子量は、それぞれゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を用いて、標準ポリスチレン換算により求めた。
具体的には、以下の装置及び条件にて重量平均分子量を測定した。
測定装置:検出器 株式会社日立製作所製L4000UV
ポンプ:株式会社日立製作所製L6000
データ処理装置:株式会社島津製作所製C−R4A Chromatopac
測定条件:カラム Gelpack GL−S300MDT−5×2本
溶離液:THF
LiBr(0.03mol/l)、H3PO4(0.06mol/l)
流速:1.0ml/分、検出器:UV270nm
試料0.5mgに対して溶媒[THF/DMF=1/1(容積比)]1mlの溶液を用いて測定した
The materials used in this example are shown below.
[(A) component]
A1: 4-Hydroxystyrene / styrene = 85/15 (molar ratio) copolymer (weight average molecular weight = 10,000, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name "Marcalinker CST")
A2: 4-Hydroxystyrene / methyl methacrylate = 70/30 (molar ratio) copolymer (weight average molecular weight = 12,000, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name "Marcalinker CMM")
A3: 4-Hydroxystyrene / methyl methacrylate = 70/30 (molar ratio) copolymer (weight average molecular weight = 30,000, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name "Marcalinker HPST-70 (30K)" )
The weight average molecular weight was determined by gel permeation chromatography (GPC) in terms of standard polystyrene.
Specifically, the weight average molecular weight was measured with the following devices and conditions.
Measuring device: Detector L4000UV manufactured by Hitachi, Ltd.
Pump: L6000 manufactured by Hitachi, Ltd.
Data processing device: C-R4A Chromatopac manufactured by Shimadzu Corporation
Measurement conditions: Column Gelpack GL-S300MDT-5 x 2 Eluent: THF
LiBr (0.03 mol / l), H 3 PO 4 (0.06 mol / l)
Flow velocity: 1.0 ml / min, Detector: UV270 nm
Measurement was performed using a solution of 1 ml of a solvent [THF / DMF = 1/1 (volume ratio)] with respect to 0.5 mg of a sample.
[(B)成分]
B1:下記式(Y)で表される化合物(ダイトーケミックス株式会社製、商品名「PA−28」
[(B) component]
B1: Compound represented by the following formula (Y) (manufactured by Daito Chemix Co., Ltd., trade name "PA-28"
[(C)成分]
C1:アルコキシメチル基とフェノール性水酸基を有する化合物;4,4’−[1−[4−[1−[4−ヒドロキシ−3,5−ビス(メトキシメチル)フェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビス[2,6−ビス(メトキシメチル)フェノール]一般式(3)のR7〜R12が全てメチル基である化合物(本州化学工業株式会社製、商品名「HMOM−TPPA」、分子量688.9)
C2:3官能エポキシ化合物(トリグリシジルイソシアヌレート、日産化学株式会社製、商品名「TEPIC−VL」、分子量:381.4)
C3:下記式(Z)で表される化合物(ネオケミカル株式会社製、商品名「Cyme1300」
[Component (C)]
C1: Compound having an alkoxymethyl group and a phenolic hydroxyl group; 4,4'-[1- [4- [1- [4-hydroxy-3,5-bis (methoxymethyl) phenyl] -1-methylethyl] phenyl ] Echiliden] Bis [2,6-bis (methoxymethyl) phenol] A compound in which R 7 to R 12 of the general formula (3) are all methyl groups (manufactured by Honshu Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name "HMOM-TPPA", Molecular weight 688.9)
C2: Trifunctional epoxy compound (triglycidyl isocyanurate, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name "TEPIC-VL", molecular weight: 381.4)
C3: Compound represented by the following formula (Z) (manufactured by Neochemical Co., Ltd., trade name "Cyme1300""
[(D)成分]
D1:攪拌機、窒素導入管及び温度計を備えた100mlの三口フラスコに、乳酸エチル13gを秤取し、別途に秤取した重合性単量体(アクリル酸n−ブチル(BA)49.5g、アクリル酸ドデシル(DDA)0.12g、アクリル酸(AA)5.24g、アクリル酸ヒドロキシブチル(HBA)3.5g及び1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン−4−イルメタクリレート(商品名:FA−711MM、日立化成株式会社製)0.12g、並びにアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.4gを加えた。室温(25℃)にて約160回転/分の攪拌回転数で攪拌しながら、窒素ガスを400m1/分の流量で30分間流し、溶存酸素を除去した。その後、窒素ガスの流入を止め、フラスコを密閉し、恒温水槽にて約25分で65℃まで昇温した。同温度を10時間保持して重合反応を行い、アクリル樹脂D1を得た。この際の重合率は99%であった。
アクリル樹脂D1の重量平均分子量は25,000であった。なお、アクリル樹脂における重合性単量体のモル比は下記のとおりである。
BA/DDA/AA/HBA/FA−711MM=80/0.1/15/5/0.1/(mo1%)
[(D) component]
D1: 13 g of ethyl lactate was weighed in a 100 ml three-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen introduction tube and a thermometer, and a separately weighed polymerizable monomer (49.5 g of n-butyl (BA) acrylate). Dodecyl Acrylic Acid (DDA) 0.12g, Acrylic Acid (AA) 5.24g, Hydroxybutyl Acrylic Acid (HBA) 3.5g and 1,2,2,6,6-Pentamethylpiperidin-4-ylmethacrylate (Commodity) Name: FA-711MM, manufactured by Hitachi Kasei Co., Ltd.) 0.12 g and 0.4 g of azobisisobutyronitrile (AIBN) were added. At room temperature (25 ° C.) at about 160 rpm. While stirring, nitrogen gas was flowed at a flow rate of 400 m1 / min for 30 minutes to remove dissolved oxygen. After that, the inflow of nitrogen gas was stopped, the flask was sealed, and the temperature was raised to 65 ° C. in about 25 minutes in a constant temperature water tank. The same temperature was maintained for 10 hours to carry out a polymerization reaction to obtain acrylic resin D1. The polymerization rate at this time was 99%.
The weight average molecular weight of the acrylic resin D1 was 25,000. The molar ratio of the polymerizable monomer in the acrylic resin is as follows.
BA / DDA / AA / HBA / FA-711MM = 80 / 0.1 / 15/5 / 0.1 / (mo1%)
D2〜D5:乳酸エチルとプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を表1に示す配合比率で合計13gとなるように仕込んだ以外は、上記のD1の合成方法と同様にしてアクリル樹脂D2〜D5をそれぞれ合成した。合成したアクリル樹脂D2〜D5の重量平均分子量を表1に示す。
なお、(D)成分の重量平均分子量は、(A)成分の重量平均分子量の測定と同様の方法により求めた。
D2 to D5: Acrylic resins D2 to D5 were prepared in the same manner as in the above D1 synthesis method, except that ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) were charged in a total amount of 13 g in the blending ratio shown in Table 1. Each was synthesized. Table 1 shows the weight average molecular weights of the synthesized acrylic resins D2 to D5.
The weight average molecular weight of the component (D) was determined by the same method as the measurement of the weight average molecular weight of the component (A).
[(E)成分:密着助剤]
E:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、商品名「KBM−403」)
[(E) component: adhesion aid]
E: 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name "KBM-403")
[(F)成分:密着助剤]
F:5−アミノ1H−テトラゾール(増田化学工業株式会社製、商品名「5ATZ」
[(F) component: adhesion aid]
F: 5-amino1H-tetrazole (manufactured by Masuda Chemical Industry Co., Ltd., trade name "5ATZ""
(実施例1〜4及び比較例1〜3)
表2に示した配合量の(A)〜(E)成分、溶剤として乳酸エチル120質量部配合し、これを0.2μm孔のPTFEフィルターを用いて加圧ろ過して、実施例1〜4及び比較例1〜3のポジ型感光性樹脂組成物を調製した。
(Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3)
The components (A) to (E) in the amounts shown in Table 2 and 120 parts by mass of ethyl lactate as a solvent were blended, and this was pressure-filtered using a 0.2 μm-well PTFE filter to carry out Examples 1 to 4. And the positive photosensitive resin compositions of Comparative Examples 1 to 3 were prepared.
<樹脂組成物の評価>
実施例1〜4及び比較例1〜3の感光性樹脂組成物について、以下に示す評価を行った。その結果を表2に示す。
<Evaluation of resin composition>
The photosensitive resin compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated as shown below. The results are shown in Table 2.
(外観評価)
実施例1〜4及び比較例1〜3で得られた感光性樹脂組成物を目視で観察し、樹脂が透明かつ残渣がなければA、白濁があり、残渣がなければB、透明であるが残渣が発生していればC、白濁かつ残渣が発生していればDとする。樹脂の白濁がAであれば、その樹脂を用いて形成したパターン硬化膜を有する半導体装置を製造する際の、基板上に記された位置合わせのための目印が認識できる。
(Appearance evaluation)
The photosensitive resin compositions obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 were visually observed, and if the resin was transparent and had no residue, it was A, cloudy, and if there was no residue, it was B, which was transparent. If a residue is generated, it is C, and if it is cloudy and a residue is generated, it is D. When the white turbidity of the resin is A, the mark for alignment marked on the substrate when manufacturing the semiconductor device having the pattern cured film formed by using the resin can be recognized.
(誘電正接の測定)
実施例1〜4及び比較例1〜3の感光性樹脂組成物を6インチシリコン基板上にスピンコートして、120℃で3分間加熱し、膜厚約12〜14μmの樹脂膜を作製した。その後、樹脂膜を以下の(i)の方法で加熱処理して硬化させ、膜厚約10μmの硬化膜を得た。
(i)縦型拡散炉(光洋サーモシステム株式会社製、商品名「μ−TF」)を用い、窒素中、温度230℃(昇温時間1.5時間)で2時間、樹脂膜を加熱処理した。
(Measurement of dielectric loss tangent)
The photosensitive resin compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 were spin-coated on a 6-inch silicon substrate and heated at 120 ° C. for 3 minutes to prepare a resin film having a film thickness of about 12 to 14 μm. Then, the resin film was heat-treated by the following method (i) and cured to obtain a cured film having a film thickness of about 10 μm.
(I) Using a vertical diffusion furnace (manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd., trade name "μ-TF"), heat-treat the resin membrane in nitrogen at a temperature of 230 ° C. (heating time 1.5 hours) for 2 hours. did.
得られた硬化膜について、SPDR誘電体共振器(キーサイト・テクノロジー合同会社製)を用いて、誘電正接を周波数10GHzで測定した。
誘電正接値が、0.025以下であればA、0.025を超えて大きく0.03以下であればB、0.03を超えて大きく0.035以下であればC、0.035を超えて大きければDとする。
The obtained cured film was measured for dielectric loss tangent at a frequency of 10 GHz using an SPDR dielectric resonator (manufactured by Keysight Technologies, Inc.).
If the dielectric loss tangent value is 0.025 or less, A, if it is greater than 0.025 and greater than 0.03, B, if it is greater than 0.03 and greater than 0.035, C, 0.035. If it is larger than that, it is set as D.
表1から明らかなように、実施例1〜4のポジ型感光性樹脂組成物は、塗膜後、現像後の外観も良好であり、10GHZでの測定で誘電正接の値をCランク以上にすることができる。
一方、比較例1では、フェノール成分が多く誘電正接の値をCランク以上にすることができなかった。また、比較例2〜3の感光性樹脂組成物は、フェノール成分が少な過ぎることによりアルカリ溶解性が劣り、現像後塗膜の残渣、白濁が見られた。
As is clear from Table 1, the positive photosensitive resin compositions of Examples 1 to 4 have a good appearance after coating and development, and the value of dielectric loss tangent is C rank or higher when measured at 10 GHZ. can do.
On the other hand, in Comparative Example 1, the phenol component was large and the value of the dielectric loss tangent could not be C rank or higher. Further, the photosensitive resin compositions of Comparative Examples 2 and 3 were inferior in alkali solubility due to an excessively small amount of phenol component, and after development, a residue of the coating film and cloudiness were observed.
(実施例5〜7及び比較例4〜8)
表3に示した配合量の(A)〜(C)、(E)(F)及び表1の各(D)成分と、溶媒として乳酸エチルを配合した。得られた配合物を0.2μm孔のPTFEフィルターを用いて加圧ろ過して、実施例5〜7及び比較例4〜8のポジ型感光性樹脂組成物を調製した。
(Examples 5 to 7 and Comparative Examples 4 to 8)
Ethyl lactate was blended with each of the blending amounts of (A) to (C), (E) (F) and Table 1 (D) shown in Table 3 as a solvent. The obtained formulation was pressure-filtered using a 0.2 μm-well PTFE filter to prepare positive photosensitive resin compositions of Examples 5 to 7 and Comparative Examples 4 to 8.
<ポジ型感光性樹脂組成物の評価>
実施例5〜7及び比較例4〜8のポジ型感光性樹脂組成物について、以下に示す評価を行った。その結果を表3に示した。
<Evaluation of positive photosensitive resin composition>
The positive photosensitive resin compositions of Examples 5 to 7 and Comparative Examples 4 to 8 were evaluated as shown below. The results are shown in Table 3.
感度、現像後解像度、硬化後解像度、残留応力、残渣、Tgを下記手法で評価を行った。 Sensitivity, post-development resolution, post-curing resolution, residual stress, residue, and Tg were evaluated by the following methods.
(パターン開口性、解像度)
実施例5〜7及び比較例4〜8で得られたポジ型感光性樹脂組成物をシリコン基板上にスピンコートして、120℃で3分間加熱し、膜厚11〜13μmの塗膜を形成した。次いで、i線ステッパー(キヤノン株式会社製、商品名「FPA−30001W」)を用いて、1μm×1μmから100μm×100μmまでの正方形ホールパターンを有するマスクを介してi線(365nm)で縮小投影露光した。露光量は、100〜1520mJ/cm2まで20mJ/cm2ずつ変えながら行った。露光後、TMAHの2.38質量%水溶液を用いて現像した後、水でリンスしてパターン樹脂膜を得た。100μm×100μmの正方形ホールパターンが形成できる最小露光量を感度とした。また、上記露光量の範囲内で、開口している正方形ホールパターンのうち最小の大きさ(一辺の長さ)を解像度の指標とした。感度及び解像度は、小さいほど良好である。
(Pattern openness, resolution)
The positive photosensitive resin compositions obtained in Examples 5 to 7 and Comparative Examples 4 to 8 were spin-coated on a silicon substrate and heated at 120 ° C. for 3 minutes to form a coating film having a film thickness of 11 to 13 μm. did. Then, using an i-line stepper (manufactured by Canon Inc., trade name "FPA-30001W"), reduced projection exposure with i-line (365 nm) through a mask having a square hole pattern from 1 μm × 1 μm to 100 μm × 100 μm. did. Exposure amount was carried out while changing to 100~1520mJ / cm 2 by 20mJ / cm 2. After the exposure, it was developed with a 2.38 mass% aqueous solution of TMAH and then rinsed with water to obtain a patterned resin film. The minimum exposure amount at which a 100 μm × 100 μm square hole pattern can be formed was defined as the sensitivity. Further, within the range of the above exposure amount, the smallest size (length of one side) of the open square hole patterns was used as an index of resolution. The smaller the sensitivity and resolution, the better.
(残留応力)
上述の評価と同様の方法で得られた硬化膜の残留応力を応力測定装置(ケーエルエー・テンコール社製、FLX−2320型)を用いて測定した。残留応力は、数値が小さい(25MPa以下)ほど、良好であることを意味する。
(Residual stress)
The residual stress of the cured film obtained by the same method as the above evaluation was measured using a stress measuring device (FLX-2320 type manufactured by KLA Tencor Co., Ltd.). The smaller the value (25 MPa or less), the better the residual stress.
(Tg)
上述の評価と同様の方法で得た膜厚約10μmの硬化膜をシリコン基板から剥離し、剥離した硬化膜のガラス転移温度(Tg)をDMAで測定した。測定の際、試料の幅は10mm、膜厚は約10μmであり、チャック間は20mmとした。昇温速度は5℃/分であった。Tgは高いことが好ましく、200℃以上がより好ましく、230℃以上がさらに好ましい。
(Tg)
A cured film having a film thickness of about 10 μm obtained by the same method as the above evaluation was peeled from the silicon substrate, and the glass transition temperature (Tg) of the peeled cured film was measured by DMA. At the time of measurement, the width of the sample was 10 mm, the film thickness was about 10 μm, and the distance between the chucks was 20 mm. The heating rate was 5 ° C./min. The Tg is preferably high, more preferably 200 ° C. or higher, and even more preferably 230 ° C. or higher.
表3から明らかなように、(D)成分の分子量が高いほど、硬化後の解像度が優れていることが明らかである。しかし、(D)成分が高分子量になるにつれて、アルカリ現像性が低下し、外観が悪化してくる傾向にある。 As is clear from Table 3, the higher the molecular weight of the component (D), the better the resolution after curing. However, as the molecular weight of the component (D) increases, the alkali developability tends to decrease and the appearance tends to deteriorate.
実施例5〜7のポジ型感光性樹脂組成物は、残膜率や感度、硬化後の解像度に優れ、かつ残渣も発生していない。一方で、比較例4〜8では、高分子量成分の影響で現像残渣が発生する、若しくは低分子量成分のため、硬化後のダレが発生し、解像度が悪化するといった結果となった。
また、架橋成分にC3を用いた場合、応力が高くなり、Tgも低くなる結果となった。
The positive photosensitive resin compositions of Examples 5 to 7 are excellent in the residual film ratio, sensitivity, and resolution after curing, and do not generate any residue. On the other hand, in Comparative Examples 4 to 8, the development residue was generated due to the influence of the high molecular weight component, or the low molecular weight component caused sagging after curing, resulting in deterioration of the resolution.
Further, when C3 was used as the cross-linking component, the stress became high and the Tg also became low.
1…半導体基板、2…保護膜、3…第1導体層、4…層間絶縁層、5…感光性樹脂層、6A,6B,6C…窓部、7…第2導体層、8…表面保護層、11…層間絶縁層、12…配線層、13…絶縁層、14…表面保護層、15…パッド部、16…再配線層、17…導電性ボール、18…コア、19…カバーコート層、20…バリアメタル、21…カラー、22…アンダーフィル、23…シリコン基板、24…接続部、100,200,300,400…構造体、500,600,700…半導体素子 1 ... semiconductor substrate, 2 ... protective film, 3 ... first conductor layer, 4 ... interlayer insulating layer, 5 ... photosensitive resin layer, 6A, 6B, 6C ... window, 7 ... second conductor layer, 8 ... surface protection Layers, 11 ... Interlayer insulation layer, 12 ... Wiring layer, 13 ... Insulation layer, 14 ... Surface protection layer, 15 ... Pad part, 16 ... Rewiring layer, 17 ... Conductive balls, 18 ... Core, 19 ... Cover coat layer , 20 ... Barrier metal, 21 ... Color, 22 ... Underfill, 23 ... Silicon substrate, 24 ... Connection, 100, 200, 300, 400 ... Structure, 500, 600, 700 ... Semiconductor element
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