JP2022022578A - Resin composition, cured film, method for producing cured film, semiconductor device and organic el display device - Google Patents

Resin composition, cured film, method for producing cured film, semiconductor device and organic el display device Download PDF

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JP2022022578A
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Yuki Masuda
拓真 西村
Takuma Nishimura
真佐夫 富川
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Abstract

To provide a resin composition that shows a small change in sensitivity due to PED (post exposure bake delay effect) and can give a patterned cured film with small loss of thermal weight and a good shape.SOLUTION: A resin composition contains resin (a), nano diamond particles (b), and a photosensitive compound (c), the nano diamond particles (b) containing at least one selected from the group consisting of a carboxyl group, hydroxy group, ketone group and ether group.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、樹脂組成物に関する。より詳しくは、半導体装置の表面保護膜、層間絶縁膜、有機電界発光(有機EL)装置の絶縁層や平坦化層などに適した樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a resin composition. More specifically, the present invention relates to a resin composition suitable for a surface protective film of a semiconductor device, an interlayer insulating film, an insulating layer of an organic electroluminescent (organic EL) device, a flattening layer, and the like.

従来、電子機器の半導体装置の表面保護膜や層間絶縁膜等には、耐熱性や機械特性等に優れたポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂などが広く使用されている(特許文献1参照)。ポリイミドやポリベンゾオキサゾールを表面保護膜または層間絶縁膜として使用する場合、スルーホール等の形成方法の1つは、ポジ型のフォトレジストを用いるエッチングである。しかし、この方法では、フォトレジストの塗布や剥離の工程が必要であり、工程が煩雑であるという問題がある。そこで作業工程の合理化を目的に感光性が付与された耐熱性材料の検討がなされてきた(特許文献2参照)。 Conventionally, polyimide resins and polybenzoxazole resins having excellent heat resistance and mechanical properties have been widely used as surface protective films and interlayer insulating films of semiconductor devices of electronic devices (see Patent Document 1). When polyimide or polybenzoxazole is used as a surface protective film or an interlayer insulating film, one of the methods for forming through holes and the like is etching using a positive photoresist. However, this method requires a step of applying and peeling the photoresist, which causes a problem that the step is complicated. Therefore, for the purpose of rationalizing the work process, a heat-resistant material to which photosensitivity has been imparted has been studied (see Patent Document 2).

一方、基板であるシリコンウエハの径は、年々大きくなり、また、近年、封止樹脂基板など上に再配線構造を形成するファンアウトウエハレベルパッケージの拡大が進んでいる。 On the other hand, the diameter of the silicon wafer, which is a substrate, is increasing year by year, and in recent years, the fan-out wafer level package that forms a rewiring structure on a sealing resin substrate or the like has been expanding.

このため、感光性樹脂にシリカ微粒子を添加することで、熱重量減少を抑制できる感光性樹脂組成物(特許文献3参照)、脂肪族基を有するポリベンゾオキサゾールに複素環状化合物を添加することで、銅への密着性や高伸度が得られる感光性樹脂組成物(特許文献4参照)が開示されている。また、ポリイミド樹脂に酸化防止剤とエポキシ樹脂を加えることで伸度を向上させる検討も行われている(特許文献5参照)。 Therefore, a heterocyclic compound is added to a photosensitive resin composition (see Patent Document 3) capable of suppressing thermal weight loss by adding silica fine particles to the photosensitive resin, and polybenzoxazole having an aliphatic group. , A photosensitive resin composition (see Patent Document 4) capable of obtaining adhesion to copper and high elongation is disclosed. Further, studies have been made to improve the elongation by adding an antioxidant and an epoxy resin to the polyimide resin (see Patent Document 5).

特開平11-199557号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-199557 特開平11-24271号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-24271 特開2018-36329号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-36329 特開2010-96927号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-96927 特開2010-77382号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-77382

しかし、これらの樹脂組成物は、フォトリソ工程において、PED(Post Exposure bake Delay effect)工程前後の感度変化が大きいことや、硬化膜の空気中での熱重量減少が大きいこと、硬化膜のパターン形状が不良であることのいずれかの課題があった。 However, these resin compositions have a large change in sensitivity before and after the PED (Post Exposure bake Delay effect) process in the photolithography process, a large decrease in thermal weight of the cured film in the air, and a pattern shape of the cured film. There was one of the issues of being defective.

このため、大型基板を用いることで低コスト化を目指しているガラス基板上でのファンアウトウエハレベルパッケージなど、フォトリソ工程が長く、金属配線形成のためのバリアメタル形成を繰り返す再配線構造においては、プロセス安定性に課題があった。 For this reason, in a rewiring structure where the photolithography process is long and barrier metal formation for metal wiring formation is repeated, such as a fan-out wafer level package on a glass substrate, which aims to reduce costs by using a large substrate. There was a problem with process stability.

上記課題を解決するため、本発明は、
(a)樹脂、(b)ナノダイヤモンド粒子、(c)感光性化合物を含有する樹脂組成物であって、該(b)ナノダイヤモンド粒子が、カルボキシル基、水酸基、ケトン基およびエーテル基からなる群より選択される1種以上を含む樹脂組成物である。
In order to solve the above problems, the present invention
A resin composition containing (a) a resin, (b) nanodiamond particles, and (c) a photosensitive compound, wherein the (b) nanodiamond particles are a group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, a ketone group, and an ether group. It is a resin composition containing one or more selected from the above.

PED(Post Exposure bake Delay effect)工程前後の感度変化が小さく、硬化膜の空気中での熱重量減少が小さく、硬化膜のパターン形状に優れた硬化膜が得られる樹脂組成物を提供する。 Provided is a resin composition capable of obtaining a cured film having a small change in sensitivity before and after a PED (Post Exposure bake Delay effect) step, a small decrease in thermal weight of the cured film in air, and an excellent pattern shape of the cured film.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、(a)樹脂、(b)ナノダイヤモンド粒子および(c)感光性化合物を含有する樹脂組成物であって、該(b)ナノダイヤモンド粒子が、カルボキシル基、水酸基、ケトン基およびエーテル基からなる群より選択される1種以上を含む樹脂組成物である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention is a resin composition containing (a) a resin, (b) nanodiamond particles and (c) a photosensitive compound, wherein the (b) nanodiamond particles have a carboxyl group, a hydroxyl group, a ketone group and an ether. It is a resin composition containing one or more selected from the group consisting of groups.

本発明の樹脂組成物は、(b)ナノダイヤモンド粒子と(c)感光性化合物を含有することにより、PED(Post Exposure bake Delay effect)工程前後の感度変化が小さく、硬化膜の空気中での熱重量減少が小さく、硬化膜のパターン形状に優れた硬化膜を得ることができる。 Since the resin composition of the present invention contains (b) nanodiamond particles and (c) a photosensitive compound, the sensitivity change before and after the PED (Post Exposure bake Delay effect) step is small, and the cured film is in the air. It is possible to obtain a cured film having a small thermal weight loss and an excellent pattern shape of the cured film.

これは、ナノダイヤモンド粒子が、カルボキシル基、水酸基、ケトン基およびエーテル基からなる群より選択される1種以上を有することで、(a)樹脂と(c)感光性化合物の両方に相互作用し、PED工程中の感光性化合物の分解や反応を抑制するとともに、硬化時の収縮によるパターン形状変化や硬化膜の熱重量減少を抑制したためと推察される。 This is because the nanodiamond particles have one or more selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, a ketone group and an ether group, and thus interact with both (a) a resin and (c) a photosensitive compound. It is presumed that this is because the decomposition and reaction of the photosensitive compound during the PED process were suppressed, and the pattern shape change and the decrease in the thermal weight of the cured film due to shrinkage during curing were suppressed.

(a)樹脂は、ポリイミド前駆体、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾイミダゾール前駆体、ポリベンゾチアゾール前駆体、ポリベンゾチアゾール、およびそれらの共重合体、ポリアミドイミド樹脂、シロキサン樹脂、アクリル酸を共重合したアクリルポリマー、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂、またこれら(a)樹脂の芳香族環や炭化水素の水素原子の一部を、メチロール基、アルコキシメチル基やエポキシ基などの架橋基を導入した変性体などが挙げられるが、これらに限定されない。 (A) The resin is a polyimide precursor, polyamide, polyimide, polybenzoxazole, polybenzoimidazole, polybenzoimidazole precursor, polybenzothiazole precursor, polybenzothiazole, and a copolymer thereof, polyamideimide resin, siloxane. Resin, acrylic polymer copolymerized with acrylic acid, novolak resin, resole resin, polystyrene resin, polyhydroxystyrene resin, and (a) a part of the aromatic ring of the resin and the hydrogen atom of the hydrocarbon are treated with a polyimide group and alkoxy. Examples include, but are not limited to, modified products having a cross-linking group such as a methyl group or an epoxy group introduced therein.

この中でも、(a)樹脂は、ポリイミド前駆体、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾールおよびそれらの共重合体からなる群より選択される1種類以上を含むことが好ましい。樹脂組成物が(a)樹脂を含むことによって、(b)ナノダイヤモンド粒子が凝集せず、(a)樹脂と(c)感光性化合物に適度に相互作用し、PED工程前後の感度変化を抑制できるため好ましい。 Among these, the resin (a) preferably contains at least one selected from the group consisting of a polyimide precursor, a polyamide, a polyimide, polybenzoxazole, and a copolymer thereof. When the resin composition contains (a) the resin, (b) the nanodiamond particles do not aggregate, (a) the resin and (c) the photosensitive compound interact appropriately, and the change in sensitivity before and after the PED step is suppressed. It is preferable because it can be done.

ポリアミドは一般式(2)で表される構造を含み、ポリイミド前駆体は一般式(3)で表される構造を含み、ポリイミドは一般式(4)で表される構造を含み、ポリベンゾオキサゾールは一般式(5)で表される構造を含む。 Polyamide contains the structure represented by the general formula (2), the polyimide precursor contains the structure represented by the general formula (3), polyimide contains the structure represented by the general formula (4), and polybenzoxazole. Includes the structure represented by the general formula (5).

Figure 2022022578000001
Figure 2022022578000001

また、(a)樹脂は、フェノール性水酸基を含むことが好ましい。これは、(a)樹脂のフェノール性水酸基が、(b)ナノダイヤモンド粒子と強く相互作用し、硬化膜の硬化膜の空気中での熱重量減少を抑制できるためである。 Further, the resin (a) preferably contains a phenolic hydroxyl group. This is because (a) the phenolic hydroxyl group of the resin strongly interacts with (b) the nanodiamond particles, and the decrease in thermal weight of the cured film in the air can be suppressed.

さらに、(a)樹脂は、フェノール性水酸基を有するジアミン残基を有し、該フェノール性水酸基を有するジアミン残基の含有量が、前記(a)樹脂中の全ジアミン残基100モル%に対して、50~95モル%であることが好ましい。 Further, the resin (a) has a diamine residue having a phenolic hydroxyl group, and the content of the diamine residue having the phenolic hydroxyl group is 100 mol% of the total diamine residue in the resin (a). It is preferably 50 to 95 mol%.

(a)樹脂は、上記範囲において、適度な極性が得られ、(b)ナノダイヤモンド粒子と相溶することで、(b)ナノダイヤモンド粒子とより強く相互作用するため、硬化膜の空気中での熱重量減少を抑制できるため好ましい。 (A) The resin has an appropriate polarity in the above range, and by being compatible with (b) nanodiamond particles, it interacts more strongly with (b) nanodiamond particles, so that the resin has a stronger interaction with the nanodiamond particles in the air of the cured film. It is preferable because it can suppress the decrease in thermal weight of.

また、前記(a)樹脂は、一般式(1)で表される構造単位を有することが好ましい。 Further, the resin (a) preferably has a structural unit represented by the general formula (1).

Figure 2022022578000002
Figure 2022022578000002

(一般式(1)中、Rはそれぞれ独立に炭素数2~10のアルキレン基を表す。aは1≦a≦60の整数を表す。*は化学結合を表す。)
前記(a)における一般式(1)で表される構造単位が、(b)ナノダイヤモンド粒子と相互作用し、樹脂組成物の硬化時のリフローが抑制されるため、良好なパターン形状を得ることができるため好ましい。
(In the general formula (1), R 1 independently represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms. A represents an integer of 1 ≦ a ≦ 60. * Represents a chemical bond.)
Since the structural unit represented by the general formula (1) in (a) interacts with the nanodiamond particles (b) and the reflow of the resin composition during curing is suppressed, a good pattern shape can be obtained. It is preferable because it can be used.

(a)樹脂において、前記一般式(2)~(5)中、Y~Yは、それぞれ独立に2価の有機基を示し、Yは4価の炭素数1~100の有機基を示す。XおよびXは2価の炭素数1~100の有機基を示し、XおよびXはそれぞれ独立に4価の炭素数1~100の有機基を示す。Rは水素または炭素数1~20の1価の炭素数1~100の有機基を示す。 In the resin (a), in the general formulas (2) to (5), Y 1 to Y 3 independently represent divalent organic groups, and Y 4 is a tetravalent organic group having 1 to 100 carbon atoms. Is shown. X 1 and X 4 represent divalent organic groups having 1 to 100 carbon atoms, and X 2 and X 3 independently represent tetravalent organic groups having 1 to 100 carbon atoms. R represents hydrogen or a monovalent organic group having 1 to 100 carbon atoms having 1 to 20 carbon atoms.

上記一般式(2)および一般式(5)中、X、Xは炭素数2以上の2価の炭素数1~100の有機基を示し、酸の残基を表している。XおよびXは、好ましく使用できるものとして、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、ビス(カルボキシフェニル)プロパンなどの芳香族ジカルボン酸、シクロブタンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、オクタフルオロアジピン酸、3-メチルアジピン酸、オクタフルオロアジピン酸、ピメリン酸、2,2,6,6-テトラメチルピメリン酸、スベリン酸、ドデカフルオロスベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ヘキサデカフルオロセバシン酸、1,9-ノナン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸や、さらに下記一般式で示されるジカルボン酸や、トリメリット酸、トリメシン酸などのトリカルボン酸などの残基が挙げられ、これら酸の残基の芳香族環や炭化水素の水素原子の一部を、炭素数1~10のアルキル基やフルオロアルキル基、ハロゲン原子などで置換されているものや、でもよい。 In the above general formulas (2) and (5), X 1 and X 4 represent divalent organic groups having 2 or more carbon atoms and having 1 to 100 carbon atoms, and represent acid residues. X 1 and X 4 can be preferably used as aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, diphenyl ether dicarboxylic acid, naphthalenedicarboxylic acid and bis (carboxyphenyl) propane, cyclobutanedicarboxylic acid, cyclohexanedicarboxylic acid and adipic acid. , Octafluoroadipic acid, 3-methyladipic acid, octafluoroadipic acid, pimelic acid, 2,2,6,6-tetramethylpimeric acid, sveric acid, dodecafluorosveric acid, azelaic acid, sevacinic acid, hexadeca Adicarboxylic acids such as fluorosevacinic acid, 1,9-nonanedioic acid, dodecanedioic acid, tridecanedioic acid, tetradecanedioic acid, pentadecanedioic acid, hexadecanedioic acid, heptadecanedioic acid, octadecanedioic acid, nonadecandioic acid and Further, there are residues such as dicarboxylic acid represented by the following general formula, tricarboxylic acid such as trimellitic acid and trimesic acid, and a part of the aromatic ring of these acid residues and the hydrogen atom of the hydrocarbon. It may be an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a fluoroalkyl group, or one substituted with a halogen atom or the like.

Figure 2022022578000003
Figure 2022022578000003

上記構造中、*はカルボキシル基の結合部位を示す。 In the above structure, * indicates a binding site of a carboxyl group.

樹脂を製造するにあたり、重縮合を行う際には、たとえばX、Xの残基を有する酸のカルボン酸基を下記式に示すようなカルボン酸基の反応性を活性化する基(以下、活性基と呼ぶ場合がある。)で修飾した化合物を用いてもよい。 In producing a resin, when performing polycondensation, for example, a carboxylic acid group of an acid having residues of X 1 and X 4 is a group that activates the reactivity of the carboxylic acid group as shown in the following formula (hereinafter referred to as a group). , May be referred to as an active group.) May be used.

Figure 2022022578000004
Figure 2022022578000004

式中、X及びYは、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t-ブチル基、トリフルオロメチル基、ハロゲン基、フェノキシ基、ニトロ基などが挙げられるが、これらに限定されない。 In the formula, X and Y independently include a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a t-butyl group, a trifluoromethyl group, a halogen group, a phenoxy group, a nitro group and the like. , Not limited to these.

この中でも、前記活性基は、クロライド化合物以外の活性基であることが好ましい。クロライド化合物以外の活性基を用いることで、得られる樹脂中の塩素イオンを低減し、塩素イオンの存在に起因する金属基板からの剥離を防ぐことができる。また、活性基としては、ジイミダゾリド化合物を用いることがさらに好ましい。ジイミダゾリド化合物の脱離基は、水溶性のイミダゾールとなることから、得られた樹脂の再沈殿や洗浄を水で行うことができる。 Among these, the active group is preferably an active group other than the chloride compound. By using an active group other than the chloride compound, chlorine ions in the obtained resin can be reduced and peeling from the metal substrate due to the presence of chloride ions can be prevented. Further, it is more preferable to use a diimidazolide compound as the active group. Since the leaving group of the diimidazolide compound becomes a water-soluble imidazole, the obtained resin can be reprecipitated or washed with water.

一般式(2)~(4)中のY~Yは2価の炭素数1~100の有機基を示し、一般式(5)中のYは4価の炭素数1~100の有機基を示し、Y~Yはジアミン残基由来の有機基、Yは、2組のアミノ基のオルト位にヒドロキシル基を有するジアミン残基由来の有機基を表している。 Y1 to Y3 in the general formulas (2) to ( 4 ) represent divalent organic groups having 1 to 100 carbon atoms, and Y4 in the general formula (5) has a tetravalent carbon number of 1 to 100. Indicates an organic group, Y 1 to Y 3 represent an organic group derived from a diamine residue, and Y 4 represents an organic group derived from a diamine residue having a hydroxyl group at the ortho position of two sets of amino groups.

~Yのジアミン残基としては、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)メチレン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシ)ビフェニル、2,2’-ジトリフルオロメチル-5,5’-ジヒドロキシル-4,4’-ジアミノビフェニル、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)フルオレン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-5,5’-ジヒドロキシベンジジン、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、ベンジン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、1,5-ナフタレンジアミン、2,6-ナフタレンジアミン、ビス(4-アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(3-アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス{4-(4-アミノフェノキシ)フェニル}エーテル、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジエチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジエチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’,3,3’-テトラメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’,4,4’-テトラメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、2-メチル-1,3-プロパンジアミン、1,4-ジアミノブタン、1,5-ジアミノペンタン、2-メチル-1,5-ジアミノペンタン、1,6-ジアミノヘキサン、1,7-ジアミノヘプタン、1,8-ジアミノオクタン、1,9-ジアミノノナン、1,10-ジアミノデカン、1,11-ジアミノウンデカン、1,12-ジアミノドデカン、1,2-シクロヘキサンジアミン、1,3-シクロヘキサンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、1,2-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、4,4’-メチレンビス(2-メチルシクロヘキシルアミン)、1,2-ビス(2-アミノエトキシ)エタン、KH-511、ED-600、ED-900、ED-2003、EDR-148、EDR-176、D-200、D-400、D-2000、THF-100、THF-140、THF-170、RE-600、RE-900、RE-2000、RP-405、RP-409、RP-2005、RP-2009、RT-1000、HE-1000、HT-1100、HT-1700、(以上商品名、HUNTSMAN(株)製)や、これらの芳香族環や炭化水素の水素原子の一部を、炭素数1~10のアルキル基やフルオロアルキル基、ハロゲン原子などで置換した化合物、また、下記に示す構造を有するジアミン、など公知のジアミンの残基を挙げることができるが、これらに限定されない。 Examples of the diamine residues of Y 1 to Y 3 include bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, and bis (3-amino-4-hydroxyphenyl). ) Propane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) methylene, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) ether, bis (3-amino-4-hydroxy) biphenyl, 2,2'-ditrifluoromethyl- 5,5'-Dihydroxyl-4,4'-diaminobiphenyl, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) fluorene, 2,2'-bis (trifluoromethyl) -5,5'-dihydroxybenzidine, 3 , 4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3 , 4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, benzine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 1,5-naphthalenediamine, 2 , 6-naphthalenediamine, bis (4-aminophenoxyphenyl) sulfone, bis (3-aminophenoxyphenyl) sulfone, bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis {4- (4-aminophenoxy) phenyl} ether, 1 , 4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 2,2'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-diethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4 , 4'-diaminobiphenyl, 3,3'-diethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2', 3,3'-tetramethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3', 4, 4'-Tetramethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl, ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, 2-methyl-1,3 -Propanediamine, 1,4-diaminobutane, 1,5-diaminopentane, 2-methyl-1,5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,10-diaminodecane, 1,11-diaminoundecane, 1,1 2-Diaminododecane, 1,2-cyclohexanediamine, 1,3-cyclohexanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 1,2-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1, 4-bis (aminomethyl) cyclohexane, 4,4'-methylenebis (cyclohexylamine), 4,4'-methylenebis (2-methylcyclohexylamine), 1,2-bis (2-aminoethoxy) ethane, KH-511 , ED-600, ED-900, ED-2003, EDR-148, EDR-176, D-200, D-400, D-2000, THF-100, THF-140, THF-170, RE-600, RE -900, RE-2000, RP-405, RP-409, RP-2005, RP-2009, RT-1000, HE-1000, HT-1100, HT-1700, (trade name, manufactured by HUNTSMAN Co., Ltd.) A compound in which a part of the hydrogen atom of these aromatic rings or hydrocarbons is replaced with an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a fluoroalkyl group, a halogen atom, or the like, or a diamine having the structure shown below, etc. Known diamine residues can be mentioned, but are not limited thereto.

Figure 2022022578000005
Figure 2022022578000005

Figure 2022022578000006
Figure 2022022578000006

のジアミン残基としては、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)メチレン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシ)ビフェニル、2,2’-ジトリフルオロメチル-5,5’-ジヒドロキシル-4,4’-ジアミノビフェニル、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)フルオレン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-5,5’-ジヒドロキシベンジジンや、これらの芳香族環や炭化水素の水素原子の一部を、炭素数1~10のアルキル基やフルオロアルキル基、ハロゲン原子などで置換した化合物、また、下記に示す構造を有するジアミン、など公知のジアミンの残基を挙げることができるが、これらに限定されない。
上記構造中、nはそれぞれ独立に1~10、好ましくは1~5の整数である。
Examples of the amine residue of Y4 include bis (3-amino- 4 -hydroxyphenyl) hexafluoropropane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, and bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) propane. Bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) methylene, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) ether, bis (3-amino-4-hydroxy) biphenyl, 2,2'-ditrifluoromethyl-5,5 '-Dihydroxyl-4,4'-diaminobiphenyl, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) fluorene, 2,2'-bis (trifluoromethyl) -5,5'-dihydroxybenzidine and their fragrances Remains of known diamines such as compounds in which a part of hydrogen atoms of a group ring or hydrocarbon is replaced with an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a fluoroalkyl group, a halogen atom, or a diamine having the structure shown below. Groups can be mentioned, but are not limited to these.
In the above structure, n is an integer of 1 to 10, preferably 1 to 5, respectively.

(a)樹脂は、フェノール性水酸基を含むことが好ましく、ヒドロキシル基を有する、ポリイミド前駆体、ポリアミド、ポリイミド、およびポリベンゾオキサゾールや、ポリヒドロキシスチレン樹脂、ノボラック樹脂など公知の樹脂が挙げられるが、これに限定されない。
この中でも、(a)樹脂は、フェノール性水酸基を有するジアミン残基を有することが好ましい。
The resin (a) preferably contains a phenolic hydroxyl group, and examples thereof include polyimide precursors, polyamides, polyimides, and known resins such as polybenzoxazole, polyhydroxystyrene resin, and novolak resin, which have a hydroxyl group. Not limited to this.
Among these, the resin (a) preferably has a diamine residue having a phenolic hydroxyl group.

フェノール性水酸基を有するジアミン残基を有し、該フェノール性水酸基を有するジアミン残基の含有量は、前記(a)樹脂中の全ジアミン残基100モル%に対して、50~95モル%であることが好ましい。フェノール性水酸基を有するジアミン残基としては、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)メチレン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシ)ビフェニル、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)フルオレンなどのヒドロキシル基含有ジアミンの残基や、これらの芳香族環の水素原子の一部を、炭素数1~10のアルキル基やフルオロアルキル基、ハロゲン原子などで置換した化合物、などの残基を挙げることができるがこれに限定されない。 It has a diamine residue having a phenolic hydroxyl group, and the content of the diamine residue having the phenolic hydroxyl group is 50 to 95 mol% with respect to 100 mol% of the total diamine residue in the resin (a). It is preferable to have. Examples of the diamine residue having a phenolic hydroxyl group include bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, and bis (3-amino-4-hydroxyphenyl). Propane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) methylene, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) ether, bis (3-amino-4-hydroxy) biphenyl, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) ) Residues of hydroxyl group-containing diamine residues such as fluorene and compounds in which some of the hydrogen atoms of these aromatic rings are replaced with alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, fluoroalkyl groups, halogen atoms, etc. The basis can be mentioned, but it is not limited to this.

前記(a)樹脂は、前記一般式(1)で表される構造単位を有することがより好ましい。前記一般式(1)で表される構造単位は、1,2-ビス(2-アミノエトキシ)エタン、KH-511、ED-600、ED-900、ED-2003、EDR-148、EDR-176、D-200、D-400、D-2000、THF-100、THF-140、THF-170、RE-600、RE-900、RE-2000、RP-405、RP-409、RP-2005、RP-2009、RT-1000、HE-1000、HT-1100、HT-1700、(以上商品名、HUNTSMAN(株)製)などのジアミンの残基であることが好ましい。 It is more preferable that the resin (a) has a structural unit represented by the general formula (1). The structural unit represented by the general formula (1) is 1,2-bis (2-aminoethoxy) ethane, KH-511, ED-600, ED-900, ED-2003, EDR-148, EDR-176. , D-200, D-400, D-2000, THF-100, THF-140, THF-170, RE-600, RE-900, RE-2000, RP-405, RP-409, RP-2005, RP -It is preferable that it is a residue of a diamine such as 2009, RT-1000, HE-1000, HT-1100, HT-1700, (trade name, manufactured by HUNTSMAN Co., Ltd.).

また、一般式(1)で表される構造単位の数平均分子量は、150以上2,000以下が好ましい。一般式(1)で表される構造単位の数平均分子量は、柔軟性および伸縮性が得られるため、150以上が好ましく、600以上がより好ましく、900以上がさらに好ましい。また、一般式(1)で表される構造単位の数平均分子量は、アルカリ溶液への溶解性を維持することができるため、2,000以下が好ましく、1,800以下がより好ましく、1,500以下がさらに好ましい。 The number average molecular weight of the structural unit represented by the general formula (1) is preferably 150 or more and 2,000 or less. The number average molecular weight of the structural unit represented by the general formula (1) is preferably 150 or more, more preferably 600 or more, still more preferably 900 or more, because flexibility and elasticity can be obtained. Further, the number average molecular weight of the structural unit represented by the general formula (1) is preferably 2,000 or less, more preferably 1,800 or less, and more preferably 1,800 or less because the solubility in an alkaline solution can be maintained. More preferably 500 or less.

一般式(1)で表される構造単位の含有量は、高いリフロー耐性を得ることができるため、前記(a)樹脂の全ジアミン残基100モル%に対して、5~40モル%であることが好ましい。 The content of the structural unit represented by the general formula (1) is 5 to 40 mol% with respect to 100 mol% of the total diamine residues of the resin (a), because high reflow resistance can be obtained. Is preferable.

さらに、シリコン基板との密着性を向上させるために、(a)樹脂は、シロキサン構造を有する脂肪族の基を共重合してもよい。具体的には、ジアミン成分として、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノ-フェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどを1~10モル%共重合したものなどが挙げられる。 Further, in order to improve the adhesion to the silicon substrate, the resin (a) may be copolymerized with an aliphatic group having a siloxane structure. Specific examples of the diamine component include those obtained by copolymerizing 1 to 10 mol% of bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, bis (p-amino-phenyl) octamethylpentasiloxane, and the like.

また、ポリイミド前駆体構造である上記一般式(3)やポリイミド構造である一般式(4)中、X~Xは酸二無水物の残基を表しており、4価の炭素数1~100の有機基である。 Further, in the above general formula ( 3 ) having a polyimide precursor structure and the general formula (4) having a polyimide structure, X2 to X3 represent residues of acid dianhydride, and have a tetravalent carbon number of 1. ~ 100 organic groups.

酸二無水物の残基としては、具体的には、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン酸二無水物、9,9-ビス{4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル}フルオレン酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6-ピリジンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,4-ジカルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸二無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフリル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸二無水物、2,3,5-トリカルボキシ-2-シクロペンタン酢酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、2,3,4,5-テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、3,5,6-トリカルボキシ-2-ノルボルナン酢酸二無水物、1,3,3a,4,5,9b-ヘキサヒドロ-5(テトラヒドロ-2,5-ジオキソ-3-フラニル)ナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオンおよび下記式に示した構造の酸二無水物や、これらの芳香族環や炭化水素の水素原子の一部を、炭素数1~10のアルキル基やフルオロアルキル基、ハロゲン原子などで置換した化合物などの残基を挙げることができるが、これらに限定されない。 Specific examples of the acid dianhydride residue include pyromellitic acid dianhydride, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, 2,3,3', 4'-. Biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, 2,2', 3,3'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, 3,3', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride, 2,2', 3 , 3'-Benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 1,1-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methanedi Anhydrous, bis (2,3-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfonate dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, 1, 2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid dianhydride, 9,9-bis (3,4-dicarboxyphenyl) fluorenic acid dianhydride, 9,9-bis {4- (3,4-dicarboxyphenoxy) ) Phenyl} fluorenic acid dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic acid dianhydride, 2,3,5,6-pyridinetetracarboxylic acid dianhydride, 3,4,9,10-perylene Aromatic tetracarboxylic acid dianhydride, such as tetracarboxylic acid dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride, 3,3', 4,4'-diphenylsulfone Tetracarboxylic acid dianhydride, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic acid dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexanetetra Carboxylic acid dianhydride, 3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene succinic acid dianhydride, 5- (2,5-dioxotetrahydrofuryl) -3-methyl-3 -Cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid dianhydride, 2,3,5-tricarboxy-2-cyclopentaneacetic acid dianhydride, bicyclo [2.2.2] octo-7-en-2,3,5 , 6-Tetracarboxylic acid dianhydride, 2,3,4,5-tetracarboxylic acid dianhydride, 3,5,6-tricarboxy-2-norbornan acetate dianhydride, 1,3,3a, 4 , 5,9b-Hexahydro-5 ( Tetrahydro-2,5-dioxo-3-franyl) naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione and acid dianhydride having the structure shown in the following formula, and their aromatic rings and hydrocarbons. Residues such as compounds in which a part of a hydrogen atom is replaced with an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a fluoroalkyl group, a halogen atom, or the like can be mentioned, but the present invention is not limited thereto.

一般式(3)のRは、水素原子または炭素数1~20の1価の有機基を示す。アルカリ現像液に対する溶解性と、得られる感光性樹脂組成物の溶液安定性の点から、全R100モル%に対して、10モル%~90モル%が水素原子であることが好ましい。 R of the general formula (3) represents a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. From the viewpoint of solubility in an alkaline developer and solution stability of the obtained photosensitive resin composition, it is preferable that 10 mol% to 90 mol% of hydrogen atoms are used with respect to 100 mol% of the total R.

(a)樹脂中の一般式(2)~(5)で表される構造のモル比は、重合する際に用いるモノマーのモル比から算出する方法や、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて、得られた樹脂、感光性樹脂組成物、硬化膜におけるポリアミド構造やイミド前駆体構造、イミド構造のピークを検出する方法において確認できる。 (A) The molar ratio of the structures represented by the general formulas (2) to (5) in the resin is calculated from the molar ratio of the monomers used at the time of polymerization, or by using a nuclear magnetic resonance apparatus (NMR). , The obtained resin, the photosensitive resin composition, the polyamide structure and the imide precursor structure in the cured film, and the method for detecting the peak of the imide structure can be confirmed.

(a)樹脂は、重量平均分子量で3,000~200,000の範囲内であることが好ましい。この範囲では、アルカリ現像液への適度な溶解性が得られるため、露光部と未露光部の高いコントラストが得られ、所望のパターンが形成できる。アルカリ現像液への溶解性の面から、100,000以下がより好ましく、50,000以下がより好ましい。また、伸度向上の面から、1.0000以上が好ましい。ここで分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)により測定し、標準ポリスチレン検量線より換算して得ることができる。 The resin (a) preferably has a weight average molecular weight in the range of 3,000 to 200,000. In this range, since appropriate solubility in an alkaline developer can be obtained, high contrast between the exposed portion and the unexposed portion can be obtained, and a desired pattern can be formed. From the viewpoint of solubility in an alkaline developer, 100,000 or less is more preferable, and 50,000 or less is more preferable. Further, from the viewpoint of improving elongation, 1.0000 or more is preferable. Here, the molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted from a standard polystyrene calibration curve.

(a)樹脂は、主鎖末端をモノアミン、モノカルボン酸、酸無水物、モノ活性エステル化合物などの他の末端封止剤で封止してもよい。
末端封止剤の導入割合は、本発明の樹脂の重量平均分子量が高くなりアルカリ溶液への溶解性が低下することを抑制するため、全アミン成分に対して好ましくは0.1モル%以上、より好ましくは5モル%以上である。また、ポリアミド樹脂の重量平均分子量が低くなることで得られる硬化膜の機械特性が低下することを抑制するため、好ましくは60モル%以下、より好ましくは50モル%以下である。また、複数の末端封止剤を反応させ、複数の異なる末端基を導入してもよい。
(A) The resin may be sealed at the end of the main chain with another end-capping agent such as monoamine, monocarboxylic acid, acid anhydride, or monoactive ester compound.
The introduction ratio of the terminal encapsulant is preferably 0.1 mol% or more with respect to all the amine components in order to suppress the increase in the weight average molecular weight of the resin of the present invention and the decrease in the solubility in the alkaline solution. More preferably, it is 5 mol% or more. Further, in order to suppress deterioration of the mechanical properties of the cured film obtained by lowering the weight average molecular weight of the polyamide resin, the content is preferably 60 mol% or less, more preferably 50 mol% or less. Further, a plurality of terminal encapsulants may be reacted to introduce a plurality of different end groups.

末端封止剤としてのモノアミンとして具体的には、アニリン、2-エチニルアニリン、3-エチニルアニリン、4-エチニルアニリン、5-アミノ-8-ヒドロキシキノリン、2-アミノ安息香酸、3-アミノ安息香酸、4-アミノ安息香酸、4-アミノサリチル酸、5-アミノサリチル酸、6-アミノサリチル酸、2-アミノベンゼンスルホン酸、3-アミノベンゼンスルホン酸、4-アミノベンゼンスルホン酸、3-アミノ-4,6-ジヒドロキシピリミジン、2-アミノフェノール、3-アミノフェノール、4-アミノフェノール、2-アミノチオフェノール、3-アミノチオフェノール、4-アミノチオフェノールなどを用いることができる。これらを2種以上用いてもよい。 Specifically, as monoamine as a terminal sealant, aniline, 2-ethynylaniline, 3-ethynylaniline, 4-ethynylaniline, 5-amino-8-hydroxyquinoline, 2-aminobenzoic acid, 3-aminobenzoic acid , 4-Aminobenzoic acid, 4-Aminosalicylic acid, 5-Aminosalicylic acid, 6-Aminosalicylic acid, 2-Aminobenzenesulfonic acid, 3-Aminobenzenesulfonic acid, 4-Aminobenzenesulfonic acid, 3-Amino-4,6 -Dihydroxypyrimidine, 2-aminophenol, 3-aminophenol, 4-aminophenol, 2-aminothiophenol, 3-aminothiophenol, 4-aminothiophenol and the like can be used. Two or more of these may be used.

末端封止剤としてのモノカルボン酸、モノ活性エステル化合物は、3-カルボキシフェノール、4-カルボキシフェノール、3-カルボキシチオフェノール、4-カルボキシチオフェノール、1-ヒドロキシ-7-カルボキシナフタレン、無水フタル酸、無水マレイン酸、ナジック酸無水物、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3-ヒドロキシフタル酸無水物などの酸無水物、ジカルボン酸であるフタル酸、マレイン酸、ナジック酸、シクロヘキサンジカルボン酸、3-ヒドロキシフタル酸、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸や、トリカルボン酸である、トリメリット酸、トリメシン酸、ジフェニルエーテルトリカルボン酸、テレフタル酸、フタル酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、1,5-ジカルボキシナフタレン、1,6-ジカルボキシナフタレン、1,7-ジカルボキシナフタレン、2,6-ジカルボキシナフタレンなどのジカルボン酸類の一方のカルボキシル基とN-ヒドロキシベンゾトリアゾールやイミダゾール、N-ヒドロキシ-5-ノルボルネン-2,3-ジカルボキシイミドとの反応により得られる活性エステル化合物、これらの芳香族環や炭化水素の水素原子の一部を、炭素数1~10のアルキル基やフルオロアルキル基、ハロゲン原子などで置換した化合物などを用いることができる。これらを2種以上用いてもよい。 The monocarboxylic acid as the terminal encapsulant and the monoactive ester compound are 3-carboxyphenol, 4-carboxyphenol, 3-carboxythiophenol, 4-carboxythiophenol, 1-hydroxy-7-carboxynaphthalene and phthalic anhydride. , Maleic anhydride, Nasic acid anhydride, Cyclohexanedicarboxylic acid anhydride, Acid anhydrides such as 3-hydroxyphthalic acid anhydride, Dicarboxylic acid phthalic acid, Maleic acid, Nasic acid, Cyclohexanedicarboxylic acid, 3-Hydroxyphthalic acid Acid, 5-norbornen-2,3-dicarboxylic acid, tricarboxylic acid, trimellitic acid, trimesic acid, diphenyl ether tricarboxylic acid, terephthalic acid, phthalic acid, maleic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, 1,5-dicarboxynaphthalene , 1,6-dicarboxynaphthalene, 1,7-dicarboxynaphthalene, 2,6-dicarboxynaphthalene and one of the carboxyl groups of dicarboxylic acids and N-hydroxybenzotriazole, imidazole, N-hydroxy-5-norbornene- Active ester compounds obtained by reaction with 2,3-dicarboxyimide, and some of the hydrogen atoms of these aromatic rings and hydrocarbons are represented by alkyl groups, fluoroalkyl groups, halogen atoms, etc. having 1 to 10 carbon atoms. Substituted compounds and the like can be used. Two or more of these may be used.

(a)樹脂は、たとえば、次の方法により合成されるがこれに限定はされない。
まず、ジカルボン酸を活性カルボン酸基で置換した化合物、または酸二無水物、ジアミン化合物、他の共重合成分を室温で、場合によっては高めた温度で、有機溶剤中に溶解し、次いで加熱して重合させる。反応時の溶液の安定性の観点から、溶解させる順番は溶解性の高いジアミン化合物を先に行うことが好ましい。その後、場合によっては他の共重合成分を加え、末端封止剤となる酸、または酸無水物を加えて重合させる。
(A) The resin is synthesized, for example, by the following method, but the resin is not limited thereto.
First, a compound in which a dicarboxylic acid is replaced with an active carboxylic acid group, or an acid dianhydride, a diamine compound, or another copolymerization component is dissolved in an organic solvent at room temperature, and in some cases at a higher temperature, and then heated. And polymerize. From the viewpoint of the stability of the solution during the reaction, it is preferable to dissolve the highly soluble diamine compound first. Then, in some cases, another copolymerization component is added, and an acid or an acid anhydride as an end-capping agent is added to polymerize.

ポリイミド前駆体構造は、上記重合法において、酸無水物の残基を有し、アミド酸エステルの場合は、上記の重合後、残ったカルボン酸をエステル化剤で反応させることなどによって得られる。 The polyimide precursor structure has an acid anhydride residue in the above polymerization method, and in the case of an amic acid ester, it can be obtained by reacting the remaining carboxylic acid with an esterifying agent after the above polymerization.

ポリイミドは、例えば、酸二無水物、ジアミン化合物、場合によっては他の成分を有機溶剤中に溶解し、次いで40℃~60℃程度で加熱して重合させ、その後、場合によってはエステル化剤を加え、イミド前駆体を得て、これを70~200℃で重合する方法、公知のイミド化反応法を用いてイミド前駆体のイミド環を全て閉環させる方法、また、途中でイミド化反応を停止し、イミド構造を一部導入する方法、さらには、イミド前駆体のイミド環を全て閉環させた既閉環のイミドポリマーと前記ポリイミド前駆体を混合することによってイミド構造を一部導入する方法、を利用して合成することができる。 In the polyimide, for example, an acid dianhydride, a diamine compound, and in some cases other components are dissolved in an organic solvent, and then heated at about 40 ° C. to 60 ° C. for polymerization, and then an esterifying agent is added in some cases. In addition, a method of obtaining an imide precursor and polymerizing the imide precursor at 70 to 200 ° C., a method of closing all the imide rings of the imide precursor using a known imidization reaction method, and stopping the imidization reaction in the middle. Then, a method of partially introducing the imide structure, and further, a method of partially introducing the imide structure by mixing the imide polymer having a closed ring in which all the imide rings of the imide precursor are closed and the polyimide precursor. It can be used and synthesized.

ポリアミドは、例えば、ジカルボン酸クロライド、ジアミン化合物を0℃~15℃で混合し、場合によっては他の成分を有機溶剤中に溶解し、次いで40℃~100℃程度で加熱して重合させる方法や、ジカルボン酸を活性基で置換した化合物、ジアミン化合物を場合によっては他の成分を有機溶剤中に40℃~60℃で混合し、次いで60℃~100℃程度で加熱して重合させる方法を利用して合成することができる。 For polyamide, for example, a method in which a dicarboxylic acid chloride and a diamine compound are mixed at 0 ° C to 15 ° C, other components are dissolved in an organic solvent, and then heated at about 40 ° C to 100 ° C to polymerize. , A compound in which a dicarboxylic acid is replaced with an active group, or a diamine compound, in some cases, another component is mixed in an organic solvent at 40 ° C to 60 ° C, and then heated at about 60 ° C to 100 ° C for polymerization. Can be synthesized.

ベンゾオキサゾールは、例えば、2組のアミノ基のオルト位にヒドロキシル基を有するジアミン残基由来の有機基を有するポリアミドを得て、これを150~250℃で重合する方法、酸性触媒を加えて閉環させる方法を利用して合成することができる。 For benzoxazole, for example, a method of obtaining a polyamide having an organic group derived from a diamine residue having a hydroxyl group at the ortho position of two sets of amino groups and polymerizing this at 150 to 250 ° C., and adding an acidic catalyst to close the ring. It can be synthesized by using the method of making it.

樹脂の重合に用いる有機溶剤としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、N,N’-ジメチルプロピレン尿素、N,N-ジメチルイソ酪酸アミド、メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミドのアミド類、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、ε-カプロラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトンなどの環状エステル類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート類、トリエチレングリコールなどのグリコール類、m-クレゾール、p-クレゾールなどのフェノール類、アセトフェノン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチルなどが挙げられるがこれらに限定されない。 Examples of the organic solvent used for resin polymerization include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N, N'. -Dimethylpropylene urea, N, N-dimethylisobutyric acid amide, methoxy-N, N-dimethylpropionamide amides, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, α- Cyclic esters such as methyl-γ-butylolactone, carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, glycols such as triethylene glycol, phenols such as m-cresol and p-cresol, acetophenone, 1,3-dimethyl-2. -Includes, but is not limited to, imidazolidinone, sulfolane, dimethylsulfoxide, tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate and the like.

(a)樹脂は、上記の方法で重合させた後、多量の水またはメタノールおよび水の混合液などに投入し、沈殿させて濾別乾燥し、単離することが好ましい。乾燥温度は40~100℃が好ましく、より好ましくは50~80℃である。この操作によって未反応のモノマーや、2量体や3量体などのオリゴマー成分が除去され、熱硬化後の膜特性を向上させることができる。 It is preferable that the resin (a) is polymerized by the above method, then put into a large amount of water or a mixed solution of methanol and water, precipitated, dried by filtration, and isolated. The drying temperature is preferably 40 to 100 ° C, more preferably 50 to 80 ° C. By this operation, unreacted monomers and oligomer components such as dimers and trimers are removed, and the film properties after thermosetting can be improved.

本発明の樹脂組成物は、(b)ナノダイヤモンド粒子を含有する。
(b)ナノダイヤモンド粒子は、カルボキシル基、水酸基、ケトン基およびエーテル基からなる群より選択される1種以上を含む。前記(b)ナノダイヤモンド粒子を含有することで、(a)樹脂と(c)感光性化合物の両方に相互作用し、PED工程中の感光性化合物の分解や反応を抑制するとともに、硬化時の収縮によるパターン形状変化や硬化膜の熱重量減少を抑制できる。
The resin composition of the present invention contains (b) nanodiamond particles.
(B) The nanodiamond particles include one or more selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, a ketone group and an ether group. By containing the (b) nanodiamond particles, it interacts with both the (a) resin and (c) the photosensitive compound, suppresses the decomposition and reaction of the photosensitive compound during the PED process, and at the time of curing. It is possible to suppress the change in pattern shape due to shrinkage and the decrease in thermal weight of the cured film.

好ましくは、(b)ナノダイヤモンド粒子は、爆轟法によって生成したナノダイヤモンド粒子(爆轟法ナノダイヤモンド粒子)である。爆轟法ナノダイヤモンド粒子の一次粒子径は一桁ナノメートルであるところ、このような構成は、感光性組成物から形成される樹脂層ないしフィルムについて可視光域での高い透明性を実現するうえで好適である。 Preferably, (b) the nanodiamond particles are nanodiamond particles produced by the detonation method (detonation nanodiamond particles). The primary particle size of the explosive nanodiamond particles is a single digit nanometer, and such a configuration provides high transparency in the visible light region for the resin layer or film formed from the photosensitive composition. Is suitable.

ナノダイヤモンド粒子の爆轟法としては、空冷式爆轟法と水冷式爆轟法とが知られているところ、好ましくは空冷式爆轟法ナノダイヤモンド粒子である。空冷式爆轟法ナノダイヤモンド粒子は、水冷式爆轟法ナノダイヤモンド粒子よりも、一次粒子が小さい傾向にあるので、好適である。また、より好ましくは空冷式大気共存下爆轟法ナノダイヤモンド粒子、即ち、空冷式であって大気組成の気体(有意量の酸素を含む)が共存する条件下での爆轟法によって生成したナノダイヤモンド粒子である。空冷式であって大気組成の気体が共存する条件下で実施される爆轟法は、一次粒子表面にカルボキシル基、水酸基、ケトン基およびエーテル基からなる群より選択される1種以上を含む(b)ナノダイヤモンド粒子を生じさせるうえで好適である。 As the detonation method of nanodiamond particles, an air-cooled detonation method and a water-cooled detonation method are known, and the air-cooled detonation method nanodiamond particles are preferable. Air-cooled detonation nanodiamond particles are suitable because the primary particles tend to be smaller than water-cooled detonation nanodiamond particles. Further, more preferably, the air-cooled detonation nanodiamond particles in the coexistence with the atmosphere, that is, the nanodiamonds produced by the detonation method under the condition of being air-cooled and coexisting with a gas having an atmospheric composition (including a significant amount of oxygen). It is a diamond particle. The detonation method, which is air-cooled and carried out under the condition that a gas having an atmospheric composition coexists, contains one or more selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, a ketone group and an ether group on the surface of the primary particle (1). b) Suitable for producing nanodiamond particles.

具体的には、商品名V-ダイヤ(ビジョン開発社製)、商品名Nanodiamond (particle size : <10nm)(東京化成工業株式会社製)、商品名Nanodiamond (particle size : <10nm) (Carboxyl-modified)(東京化成工業株式会社製)、商品名単分散ナノダイヤモンド粒子(商品名、メルク社製)、商品名ナノダイヤNMP分散液(固形分濃度1%)(株式会社ダイセル製)などが挙げられるが、これに限定されない。 Specifically, the product name is V-diamond (manufactured by Vision Development Co., Ltd.), the product name is Nanodiamond (particle size: <10 nm) (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), and the product name is Nanodiamond (particle size: <10 nm) (Carboxyl-model). ) (Manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), trade name: monodisperse nanodiamond particles (trade name, manufactured by Merck), trade name: Nanodiamond NMP dispersion (solid content concentration: 1%) (manufactured by Daicel Co., Ltd.), etc. , Not limited to this.

PED工程前後の感度変化を抑制できるため、樹脂組成物における前記(b)ナノダイヤモンド粒子の含有量は、(c)感光性化合物100重量部に対し、1~70重量部であることが好ましく、3~30重量であることがより好ましい。
ナノダイヤモンド粒子を適切な範囲で混合した場合、PED工程中の感光性化合物の分解や反応を抑制することができるためと推察される。
Since the change in sensitivity before and after the PED step can be suppressed, the content of the (b) nanodiamond particles in the resin composition is preferably 1 to 70 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the (c) photosensitive compound. It is more preferably 3 to 30 weight.
It is presumed that when the nanodiamond particles are mixed in an appropriate range, the decomposition and reaction of the photosensitive compound during the PED process can be suppressed.

前記(b)ナノダイヤモンド粒子は、パターン形状に優れた硬化膜が得られるため、その表面にアモルファス層を有し、該アモルファス層がフェノール性水酸基で表面修飾されていることが好ましい。これは、フェノール性水酸基が、樹脂と感光性化合物と相互作用することで、硬化時の急激な収縮によるパターン形状変化を抑制できるためと考えられる。具体的には、商品名V-ダイヤ(ビジョン開発社製)、商品名Nanodiamond (particle size : <10nm)(東京化成工業株式会社製)、商品名単分散ナノダイヤモンド粒子(商品名、メルク社製)、商品名ナノダイヤNMP分散液(固形分濃度1%)(株式会社ダイセル製)などが挙げられるが、これに限定されない。 Since the nanodiamond particles (b) can obtain a cured film having an excellent pattern shape, it is preferable that the nanodiamond particles have an amorphous layer on the surface thereof, and the amorphous layer is surface-modified with a phenolic hydroxyl group. It is considered that this is because the phenolic hydroxyl group interacts with the resin and the photosensitive compound to suppress the pattern shape change due to the rapid shrinkage during curing. Specifically, the product name is V-diamond (manufactured by Vision Development Co., Ltd.), the product name is Nanodiamond (particle size: <10 nm) (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), and the product name is monodisperse nanodiamond particles (product name, manufactured by Merck). ), Product name Nanodiamond NMP dispersion (solid content concentration 1%) (manufactured by Daicel Co., Ltd.), etc., but is not limited thereto.

本発明の樹脂組成物は、さらに(c)感光性化合物を含有する。
(c)感光性化合物として光酸発生剤を含有する樹脂組成物は、ポジ型感光性樹脂組成物(ポジ型感光性ワニス)として使用することができる。また、(c)感光性化合物としてとして光重合性化合物と開始剤を含有する樹脂組成物は、ネガ型感光性樹脂組成物(ネガ型感光性ワニス)として使用することができる。
The resin composition of the present invention further contains (c) a photosensitive compound.
(C) The resin composition containing a photoacid generator as a photosensitive compound can be used as a positive photosensitive resin composition (positive photosensitive varnish). Further, (c) the resin composition containing the photopolymerizable compound and the initiator as the photosensitive compound can be used as a negative type photosensitive resin composition (negative type photosensitive varnish).

(c)感光性化合物としては、パターン形状に優れた硬化膜が得られるため、ナフトキノンジアジド化合物を含むことが好ましい。
これは、ナフトキノンジアジド化合物が、(a)樹脂と、(b)ナノダイヤモンド粒子の両方に相互作用することで、硬化時の急激な収縮によるパターン形状変化を抑制したと考えられる。
(C) The photosensitive compound preferably contains a naphthoquinone diazide compound because a cured film having an excellent pattern shape can be obtained.
It is considered that this is because the naphthoquinone diazide compound interacts with both the resin (a) and the nanodiamond particles (b) to suppress the pattern shape change due to the rapid shrinkage during curing.

ナフトキノンジアジド化合物としては、ポリヒドロキシ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合したもの、ポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がスルホンアミド結合したもの、ポリヒドロキシポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合および/またはスルホンアミド結合したものなどが挙げられる。これらポリヒドロキシ化合物、ポリアミノ化合物、ポリヒドロキシポリアミノ化合物の全ての官能基がキノンジアジドで置換されていなくてもよいが、平均して官能基全体の40モル%以上がキノンジアジドで置換されていることが好ましい。このようなナフトキノンジアジド化合物を含有することで、一般的な紫外線である水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、g線(波長436nm)に感光するポジ型の感光性樹脂組成物を得ることができる。 The naphthoquinone diazide compound includes a polyhydroxy compound with an ester bond of quinone diazide sulfonic acid, a polyamino compound with a sulfonamide bond of quinone diazide sulfonic acid, and a polyhydroxypolyamino compound with a quinone diazide sulfonic acid ester-bonded and / or sulfone. Examples thereof include amide-bonded compounds. All the functional groups of these polyhydroxy compounds, polyamino compounds, and polyhydroxypolyamino compounds may not be substituted with quinonediazide, but it is preferable that 40 mol% or more of all the functional groups are substituted with quinonediazide on average. .. By containing such a naphthoquinone diazide compound, a positive photosensitive resin composition that is sensitive to i-line (wavelength 365 nm), h-line (wavelength 405 nm), and g-line (wavelength 436 nm) of a mercury lamp which is a general ultraviolet ray. You can get things.

ポリヒドロキシ化合物として具体的には、Bis-Z、BisP-EZ、TekP-4HBPA、TrisP-HAP、TrisP-PA、TrisP-SA、TrisOCR-PA、BisOCHP-Z、BisP-MZ、BisP-PZ、BisP-IPZ、BisOCP-IPZ、BisP-CP、BisRS-2P、BisRS-3P、BisP-OCHP、メチレントリス-FR-CR、BisRS-26X、DML-MBPC、DML-MBOC、DML-OCHP、DML-PCHP、DML-PC、DML-PTBP、DML-34X、DML-EP、DML-POP、ジメチロール-BisOC-P、DML-PFP、DML-PSBP、DML-MTrisPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-BP、TML-HQ、TML-pp-BPF、TML-BPA、TMOM-BP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP(以上、商品名、本州化学工業製)、BIR-OC、BIP-PC、BIR-PC、BIR-PTBP、BIR-PCHP、BIP-BIOC-F、4PC、BIR-BIPC-F、TEP-BIP-A、46DMOC、46DMOEP、TM-BIP-A(以上、商品名、旭有機材工業製)、2,6-ジメトキシメチル-4-t-ブチルフェノール、2,6-ジメトキシメチル-p-クレゾール、2,6-ジアセトキシメチル-p-クレゾール、ナフトール、テトラヒドロキシベンゾフェノン、没食子酸メチルエステル、ビスフェノールA、ビスフェノールE、メチレンビスフェノール、BisP-AP(商品名、本州化学工業製)、ノボラック樹脂などを挙げることができるが、これらに限定されない。 Specifically, as the polyhydroxy compound, Bis-Z, BisP-EZ, TekP-4HBPA, TrisP-HAP, TrisP-PA, TrisP-SA, TrisOCR-PA, BisOCHP-Z, BisP-MZ, BisP-PZ, BisP -IPZ, BisOCP-IPZ, BisP-CP, BisRS-2P, BisRS-3P, BisP-OCHP, Methyltris-FR-CR, BisRS-26X, DML-MBPC, DML-MBOC, DML-OCHP, DML-PCHP, DML-PC, DML-PTBP, DML-34X, DML-EP, DML-POP, Dimethylol-BisOC-P, DML-PFP, DML-PSBP, DML-MTrisPC, TriML-P, TriML-35XL, TML-BP, TML-HQ, TML-pp-BPF, TML-BPA, TMOM-BP, HML-TPPHBA, HML-TPHAP (trade name, manufactured by Honshu Kagaku Kogyo), BIR-OC, BIP-PC, BIR-PC, BIR -PTBP, BIRO-PCHP, BIP-BIOC-F, 4PC, BIR-BIPC-F, TEP-BIP-A, 46DMOC, 46DMOEP, TM-BIP-A (trade name, manufactured by Asahi Organic Materials Industry), 2 , 6-Dimethoxymethyl-4-t-butylphenol, 2,6-dimethoxymethyl-p-cresol, 2,6-diacetoxymethyl-p-cresol, naphthol, tetrahydroxybenzophenone, gallic acid methyl ester, bisphenol A, bisphenol E, methylene bisphenol, BisP-AP (trade name, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.), novolak resin and the like can be mentioned, but the present invention is not limited thereto.

ポリアミノ化合物として具体的には、1,4-フェニレンジアミン、1,3-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィドなどを挙げることができるが、これらに限定されない。 Specifically, as the polyamino compound, 1,4-phenylenediamine, 1,3-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4 '-Diaminodiphenyl sulfide and the like can be mentioned, but the present invention is not limited thereto.

また、ポリヒドロキシポリアミノ化合物として具体的には、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3’-ジヒドロキシベンジジンなどを挙げることができるが、これらに限定されない。 Specific examples of the polyhydroxypolyamino compound include, but are not limited to, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane and 3,3'-dihydroxybenzidine. ..

これらの中でも、ナフトキノンジアジド化合物が、フェノール化合物および4-ナフトキノンジアジドスルホニル基とのエステルを含むことが好ましい。これによりi線露光で高い感度と、より高い解像度を得ることができる。 Among these, it is preferable that the naphthoquinone diazide compound contains an ester with a phenol compound and a 4-naphthoquinone diazidosulfonyl group. As a result, high sensitivity and higher resolution can be obtained by i-line exposure.

樹脂組成物が含有するナフトキノンジアジド化合物の含有量は、樹脂組成物における全樹脂100重量部に対して、1重量部以上が好ましく、10重量部以上がより好ましく、50重量部以下が好ましく、40重量部以下がより好ましい。ナフトキノンジアジド化合物の含有量をこの範囲とすることにより、露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度の差が高くなることでより高感度とすることができ、含有量が多い際に発生する残渣がみられないため好ましい。さらに増感剤などを必要に応じて添加してもよい。 The content of the naphthoquinone diazide compound contained in the resin composition is preferably 1 part by weight or more, more preferably 10 parts by weight or more, preferably 50 parts by weight or less, and 40 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total resin in the resin composition. More preferably, it is by weight or less. By setting the content of the naphthoquinone diazide compound in this range, the difference in the dissolution rate between the exposed part and the unexposed part with respect to the developing solution becomes high, so that the sensitivity can be made higher, and it occurs when the content is high. It is preferable because no residue is observed. Further, a sensitizer or the like may be added as needed.

また、樹脂組成物は、光重合性化合物と開始剤を含む場合は、光によって不可溶化するネガ型の感光性を有する樹脂組成物となる。
光重合性化合物は、重合性不飽和官能基を含有するものである。重合性不飽和官能基としては例えば、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基等の不飽和二重結合官能基やプロパルギル等の不飽和三重結合官能基が挙げられる。これらの中でも共役型のビニル基、アクリロイル基およびメタクリロイル基から選ばれた基が重合性の面で好ましい。
When the resin composition contains a photopolymerizable compound and an initiator, it is a negative-type photosensitive resin composition that is insolubilized by light.
The photopolymerizable compound contains a polymerizable unsaturated functional group. Examples of the polymerizable unsaturated functional group include unsaturated double bond functional groups such as vinyl group, allyl group, acryloyl group and methacryloyl group, and unsaturated triple bond functional groups such as propargyl. Among these, a group selected from a conjugated vinyl group, an acryloyl group and a methacryloyl group is preferable in terms of polymerizable property.

またその官能基が含有される数としては安定性の点から1~4であることが好ましく、それぞれの基は同一でなくとも構わない。また、光重合性化合物は、数平均分子量が30~800のものが好ましい。数平均分子量が30~800の範囲であれば、ポリアミドとの相溶性がよく、樹脂組成物溶液の安定性がよい。 Further, the number of the functional groups contained is preferably 1 to 4 from the viewpoint of stability, and the respective groups do not have to be the same. The photopolymerizable compound preferably has a number average molecular weight of 30 to 800. When the number average molecular weight is in the range of 30 to 800, the compatibility with the polyamide is good and the stability of the resin composition solution is good.

好ましい光重合性化合物としては、例えば、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、スチレン、α-メチルスチレン、1,2-ジヒドロナフタレン、1,3-ジイソプロペニルベンゼン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、2-ビニルナフタレン、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、1,3-ブタンジオールジアクリレート、1,3-ブタンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9-ノナンジオールジメタクリレート、1,10-デカンジオールジメタクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、1,3-ジアクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロパン、1,3-ジメタクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロパン、メチレンビスアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、2,2,6,6-テトラメチルピペリジニルメタクリレート、2,2,6,6-テトラメチルピペリジニルアクリレート、N-メチル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジニルメタクリレート、N-メチル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジニルアクリレート、エチレンオキシド変性ビスフェノールAジアクリレート、エチレンオキシド変性ビスフェノールAジメタクリレート、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム等が挙げられる。これらは単独でまたは2種類以上を組み合わせて使用される。 Preferred photopolymerizable compounds include, for example, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane diacrylate, trimethylol. Propanetriacrylate, trimethylolpropanedimethacrylate, trimethylolpropanetrimethacrylate, styrene, α-methylstyrene, 1,2-dihydronaphthalene, 1,3-diisopropenylbenzene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 2 -Vinylnaphthalene, butyl acrylate, butyl methacrylate, isobutyl acrylate, hexyl acrylate, isooctyl acrylate, isobornyl acrylate, isobornyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, 1,3-butanediol diacrylate, 1,3-butanediol dimethacrylate. , Neopentyl glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, 1,9-nonanediol di Methacrylate, 1,10-decanediol dimethacrylate, dimethylol-tricyclodecanediacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, dipentaerythritol hexamethacrylate , 2-Hydroxyethyl acrylate, 2-Hydroxyethyl methacrylate, 1,3-diacryloyloxy-2-hydroxypropane, 1,3-dimethacryloyloxy-2-hydroxypropane, methylenebisacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-methylolacrylamide, 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl methacrylate, 2,2,6,6-tetramethylpiperidinylacrylate, N-methyl-2,2,6,6-tetramethylpi Peridinyl methacrylate, N-methyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl acrylate, ethylene oxide modified bisphenol A diacrylate , Ethylene oxide-modified bisphenol A dimethacrylate, N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

これらのうち、特に好ましく使用できるものとして、1,9-ノナンジオールジメタクリレート、1,10-デカンジオールジメタクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、メチレンビスアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、2,2,6,6-テトラメチルピペリジニルメタクリレート、2,2,6,6-テトラメチルピペリジニルアクリレート、N-メチル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジニルメタクリレート、N-メチル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジニルアクリレート、エチレンオキシド変性ビスフェノールAジアクリレート、エチレンオキシド変性ビスフェノールAジメタクリレート、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム等が挙げられる。 Of these, those that can be particularly preferably used are 1,9-nonanediol dimethacrylate, 1,10-decanediol dimethacrylate, dimethylol-tricyclodecanediacrylate, isobornyl acrylate, isobornyl methacrylate, and pentaerythritol tri. Acrylate, pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, dipentaerythritol hexamethacrylate, methylenebisacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-methylolacrylamide, 2,2,6 , 6-Tetramethylpiperidinyl methacrylate, 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl acrylate, N-methyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl methacrylate, N-methyl-2, Examples thereof include 2,6,6-tetramethylpiperidinyl acrylate, ethylene oxide-modified bisphenol A diacrylate, ethylene oxide-modified bisphenol A dimethacrylate, N-vinylpyrrolidone, and N-vinylcaprolactam.

光重合性化合物の含有量は、(a)樹脂100重量部に対して、5~200重量部とすることが好ましく、相溶性の点から5~150重量部とすることがより好ましい。光重合性化合物の含有量を5重量部以上とすることで、現像時の露光部の溶出を防ぎ、現像後の残膜率の高い樹脂組成物を得ることができる。また、光重合性化合物の含有量を200重量部以下とすることで、膜形成時の膜の白化を抑えることができる。 The content of the photopolymerizable compound is preferably 5 to 200 parts by weight, more preferably 5 to 150 parts by weight from the viewpoint of compatibility with respect to 100 parts by weight of the resin (a). By setting the content of the photopolymerizable compound to 5 parts by weight or more, it is possible to prevent elution of the exposed portion during development and obtain a resin composition having a high residual film ratio after development. Further, by setting the content of the photopolymerizable compound to 200 parts by weight or less, whitening of the film during film formation can be suppressed.

重合開始剤としては、パターン露光時に活性ラジカルを生成する化合物であれば特に限定されないが、例えば、アゾ系化合物、アジド系化合物、ジアゾ系化合物、o-キノンジアジド系化合物、有機過酸化物、ベンゾフェノン類、ビスクマリン、ビスイミダゾール化合物、チタノセン化合物、有機チオール化合物、ハロゲン化炭化水素化合物、トリクロロメチルトリアジン化合物、あるいはヨードニウム塩化合物、スルホニウム塩化合物などのオニウム塩化合物等が挙げられる。 The polymerization initiator is not particularly limited as long as it is a compound that generates an active radical during pattern exposure, but for example, an azo compound, an azido compound, a diazo compound, an o-quinone diazide compound, an organic peroxide, and benzophenones. , Biscmarin, bisimidazole compound, titanosen compound, organic thiol compound, halogenated hydrocarbon compound, trichloromethyltriazine compound, iodonium salt compound, onium salt compound such as sulfonium salt compound and the like.

さらに、本発明の樹脂組成物は、アルコキシメチル基を有する化合物を含有することが好ましい。アルコキシメチル基含有化合物としては、以下の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。 Further, the resin composition of the present invention preferably contains a compound having an alkoxymethyl group. Examples of the alkoxymethyl group-containing compound include, but are not limited to, the following compounds.

Figure 2022022578000007
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Figure 2022022578000008
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Figure 2022022578000009
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(b)ナノダイヤモンド粒子とアルコキシメチル基を有する化合物を併用することで、熱収縮を抑制できるため好ましい。 (B) It is preferable to use nanodiamond particles and a compound having an alkoxymethyl group in combination because heat shrinkage can be suppressed.

アルコキシメチル基を有する化合物の添加量は、(a)樹脂100重量部に対し、10重量部以上が好ましく、20重量部以上がより好ましい。また、60重両部以下が好ましく、40重量部以下がより好ましい。上記範囲においては、熱架橋剤による架橋密度が高いため、硬化膜の耐薬品性の向上が得られ、また充分な柔軟性を得られるため高い伸度が得られるため好ましい。 The amount of the compound having an alkoxymethyl group added is preferably 10 parts by weight or more, more preferably 20 parts by weight or more, based on 100 parts by weight of the resin (a). Further, 60 parts by weight or less is preferable, and 40 parts by weight or less is more preferable. In the above range, since the cross-linking density by the thermal cross-linking agent is high, the chemical resistance of the cured film can be improved, and sufficient flexibility can be obtained, so that high elongation can be obtained, which is preferable.

また、樹脂組成物は、耐薬品性や耐熱品性を向上するため、エポキシ基、アクリル基、オキセタン基またはメチロール基を有する熱架橋剤を含有してもよい。 Further, the resin composition may contain a heat-crosslinking agent having an epoxy group, an acrylic group, an oxetane group or a methylol group in order to improve chemical resistance and heat resistance.

本発明の樹脂組成物は、酸化防止剤を含有してもよい。酸化防止剤は、酸化を抑制するために添加される抗酸化物質であるが、本発明においては、酸化防止剤は、架橋基を有さないものを意味する。酸化防止剤は架橋基を有さないことで、架橋基が反応可能な部位だけでなく、膜全体に作用することができる。 The resin composition of the present invention may contain an antioxidant. The antioxidant is an antioxidant added to suppress oxidation, but in the present invention, the antioxidant means one having no cross-linking group. Since the antioxidant does not have a cross-linking group, it can act not only on the site where the cross-linking group can react but also on the entire membrane.

前記(a)樹脂100重量部に対する酸化防止剤の含有量は0.1~10重量部の範囲内が好ましい。 The content of the antioxidant with respect to 100 parts by weight of the resin (a) is preferably in the range of 0.1 to 10 parts by weight.

酸化防止剤としては、ベンゾトリアゾール、有機リン、ヒンダードフェノール構造を有する酸化防止剤が挙げられる。この中でも、ヒンダードフェノール構造を有する酸化防止剤は、現像時の溶解性や保存安定性に優れ、面内における膜厚・パターン均一性と共に、高解像度の樹脂組成物が得られるため好ましい。 Examples of the antioxidant include benzotriazole, organic phosphorus, and an antioxidant having a hindered phenol structure. Among these, an antioxidant having a hindered phenol structure is preferable because it is excellent in solubility and storage stability during development, and a high-resolution resin composition can be obtained as well as in-plane film thickness and pattern uniformity.

また、必要に応じて、キュア後の収縮残膜率を小さくしない範囲でフェノール性水酸基を有する低分子化合物を含有してもよい。これにより、現像時間を短縮することができる。 Further, if necessary, a small molecule compound having a phenolic hydroxyl group may be contained within a range that does not reduce the shrinkage residual film ratio after curing. As a result, the development time can be shortened.

これらの化合物としては、例えば、Bis-Z、BisP-EZ、TekP-4HBPA、TrisP-HAP、TrisP-PA、BisOCHP-Z、BisP-MZ、BisP-PZ、BisP-IPZ、BisOCP-IPZ、BisP-CP、BisRS-2P、BisRS-3P、BisP-OCHP、メチレントリス-FR-CR、BisRS-26X(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、BIP-PC、BIR-PC、BIR-PTBP、BIR-BIPC-F(以上、商品名、旭有機材工業(株)製)等が挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。 Examples of these compounds include Bis-Z, BisP-EZ, TekP-4HBPA, TrisP-HAP, TrisP-PA, BisOCHP-Z, BisP-MZ, BisP-PZ, BisP-IPZ, BisOCP-IPZ, and BisP-. CP, BisRS-2P, BisRS-3P, BisP-OCHP, Methylenetris-FR-CR, BisRS-26X (trade name, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.), BIP-PC, BIR-PC, BIR-PTBP , BIR-BIPC-F (above, trade name, manufactured by Asahi Organic Materials Industry Co., Ltd.) and the like. Two or more of these may be contained.

フェノール性水酸基を有する低分子化合物の含有量は、全樹脂100重量部に対して、1~40重量部含有することが好ましい。 The content of the small molecule compound having a phenolic hydroxyl group is preferably 1 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total resin.

本発明の樹脂組成物は、基板との濡れ性を向上させる目的で、界面活性剤、乳酸エチルやプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、エタノールなどのアルコール類、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエ-テル類を含有してもよい。 The resin composition of the present invention has a surfactant, esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate, alcohols such as ethanol, and ketones such as cyclohexanone and methyl isobutyl ketone for the purpose of improving wettability with a substrate. Etels such as Class, Tetrahydrofuran and Dioxane may be contained.

この中でも、本発明の樹脂組成物は、アクリル重合物の界面活性剤を含有することが好ましい。アクリル重合物の界面活性剤は、(a)樹脂との相溶性が低いことで硬化膜の膜表面に偏在しやすく、結果、硬化膜の濡れ性を向上することができる。このため、バリアメタルを面内で均一にウエットエッチングすることが可能であり、寸法均一性にすぐれた配線を形成できるため好ましい。 Among these, the resin composition of the present invention preferably contains a surfactant of an acrylic polymer. Since the surfactant of the acrylic polymer has low compatibility with the resin (a), it tends to be unevenly distributed on the film surface of the cured film, and as a result, the wettability of the cured film can be improved. Therefore, the barrier metal can be uniformly wet-etched in the plane, and wiring having excellent dimensional uniformity can be formed, which is preferable.

具体的には、共栄社化学(株)製のポリフローなど挙げられる。アクリル重合物の界面活性剤は、(a)樹脂100重量部に対し、0.01~10重量部含有することが好ましい。 Specific examples include Polyflow manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. The surface active agent of the acrylic polymer is preferably (a) contained in an amount of 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin.

また、他の界面活性剤としては、住友3M(株)製の“フロラード”(登録商標)、D
IC(株)製の“メガファック”(登録商標)、旭硝子(株)製の“スルフロン”(登録
商標)などのフッ素系界面活性剤、信越化学工業(株)製のKP341、チッソ(株)製
のDBE、共栄社化学(株)製の“ポリフロー”(登録商標)、“グラノール”(登録商
標)、ビック・ケミー(株)製のBYKなどの有機シロキサン界面活性剤が上げられる。
Other surfactants include "Florard" (registered trademark) manufactured by Sumitomo 3M Ltd., D.
Fluorosurfactants such as "Megafuck" (registered trademark) manufactured by IC Co., Ltd., "Sulflon" (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., KP341 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Chisso Co., Ltd. Examples thereof include organic siloxane surfactants such as DBE manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., "Polyflow" (registered trademark) manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., "Glanol" (registered trademark), and BYK manufactured by Big Chemie Co., Ltd.

また、基板との接着性を高めるために、保存安定性を損なわない範囲で本発明の樹脂組成物にシリコン成分として、トリメトキシアミノプロピルシラン、トリメトキシエポキシシラン、トリメトキシビニルシラン、トリメトキシチオールプロピルシランなどのシランカップリング剤を含有してもよい。シランカップリング剤の好ましい含有量は、(a)樹脂100重量部に対して0.01~5重量部である。 Further, in order to enhance the adhesiveness to the substrate, trimethoxyaminopropylsilane, trimethoxyepoxysilane, trimethoxyvinylsilane, trimethoxythiolpropyl as silicon components in the resin composition of the present invention within a range that does not impair storage stability. It may contain a silane coupling agent such as silane. The preferable content of the silane coupling agent is (a) 0.01 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin.

さらに、本発明の樹脂組成物には、キュア後の収縮率を大きくしない範囲で溶解調整剤を含有してもよい。溶解調整剤としては、ポリヒドロキシ化合物、スルホンアミド化合物、ウレア化合物など、一般にポジ型レジストに溶解調整剤として用いられる化合物であれば、いずれの化合物でも好ましく含有することができる。特に、キノンジアジド化合物を合成する際の原料であるポリヒドロキシ化合物が好ましく用いられる。 Further, the resin composition of the present invention may contain a dissolution modifier within a range that does not increase the shrinkage rate after curing. As the dissolution adjusting agent, any compound such as a polyhydroxy compound, a sulfonamide compound, and a urea compound, which is generally used as a dissolution adjusting agent in a positive resist, can be preferably contained. In particular, a polyhydroxy compound, which is a raw material for synthesizing a quinonediazide compound, is preferably used.

本発明の樹脂組成物の粘度は、25℃において、2~5,000mPa・sが好ましい。粘度は、E型回転粘度計を用いて測定することができる。粘度が2mPa・s以上となるように固形分濃度を調整することにより、所望の膜厚を得ることが容易になる。一方、粘度が5,000mPa・s以下であれば、均一性の高い塗布膜を得ることが容易になる。このような粘度を有する樹脂組成物は、例えば固形分濃度を5~60重量%にすることで容易に得ることができる。 The viscosity of the resin composition of the present invention is preferably 2 to 5,000 mPa · s at 25 ° C. The viscosity can be measured using an E-type rotational viscometer. By adjusting the solid content concentration so that the viscosity is 2 mPa · s or more, it becomes easy to obtain a desired film thickness. On the other hand, when the viscosity is 5,000 mPa · s or less, it becomes easy to obtain a highly uniform coating film. A resin composition having such a viscosity can be easily obtained, for example, by setting the solid content concentration to 5 to 60% by weight.

本発明の樹脂組成物の製造方法を例示する。例えば、(a)~(c)成分、および必要により他成分をガラス製のフラスコやステンレス製の容器に入れてメカニカルスターラーなどによって攪拌溶解させる方法、超音波で溶解させる方法、遊星式攪拌脱泡装置で攪拌溶解させる方法などが挙げられる。その中でも、メカニカルスターラーなどによって攪拌溶解させる方法が好ましい。
その後、異物を除去するために0.1μm~5μmのポアサイズのフィルターで濾過することが好ましい。
The method for producing the resin composition of the present invention is exemplified. For example, a method of putting the components (a) to (c) and, if necessary, other components in a glass flask or a stainless steel container and stirring and dissolving them with a mechanical stirrer, a method of dissolving by ultrasonic waves, and a planetary stirring defoaming method. Examples thereof include a method of stirring and dissolving with an apparatus. Among them, a method of stirring and dissolving with a mechanical stirrer or the like is preferable.
Then, it is preferable to filter with a filter having a pore size of 0.1 μm to 5 μm in order to remove foreign matter.

本発明の硬化膜は、樹脂組成物を基板に塗布、加熱処理をして熱架橋反応を進行させることにより樹脂膜を硬化させて得られる。架橋により、耐熱性および耐薬品性を向上することができる。この加熱処理の方法は、段階的に昇温する方法や、ある温度範囲を選び連続的に昇温しながら5分間~5時間実施する方法を選択できる。前者の一例として、130℃、200℃で各30分ずつ熱処理する方法が挙げられる。後者の一例として室温より400℃まで2時間かけて直線的に昇温するなどの方法が挙げられる。 The cured film of the present invention is obtained by curing the resin film by applying the resin composition to the substrate and heat-treating it to promote the thermal cross-linking reaction. Crosslinking can improve heat resistance and chemical resistance. As the method of this heat treatment, a method of raising the temperature stepwise or a method of selecting a certain temperature range and continuously raising the temperature for 5 minutes to 5 hours can be selected. As an example of the former, there is a method of heat-treating at 130 ° C. and 200 ° C. for 30 minutes each. As an example of the latter, there is a method of linearly raising the temperature from room temperature to 400 ° C. over 2 hours.

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

まず、本発明の樹脂組成物を基板に塗布する。基板としては、シリコンウエハ、セラミックス類、ガリウムヒ素、有機系回路基板、無機系回路基板、シリコンウエハとエポキシ樹脂などの封止樹脂の複合基板、封止樹脂基板、およびこれらの基板に回路の構成材料が配置されたものなどが挙げられるが、これらに限定されない。有機系回路基板の例としては、ガラス布・エポキシ銅張積層板などのガラス基板銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板などのコンポジット銅張積層板、仮張りキャリア基板、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板などの耐熱・熱可塑性基板、ポリエステル銅張フィルム基板、ポリイミド銅張フィルム基板などのフレキシブル基板が挙げられる。また、無機系回路基板の例は、ガラス基板、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板などのセラミック基板、アルミニウムベース基板、鉄ベース基板などの金属系基板が挙げられる。回路の構成材料の例は、銀、金、銅などの金属を含有する導体、無機系酸化物などを含有する抵抗体、ガラス系材料および/または樹脂などを含有する低誘電体、樹脂や高誘電率無機粒子などを含有する高誘電体、ガラス系材料などを含有する絶縁体などが挙げられる。塗布方法としてはスピナーを用いた回転塗布、スプレー塗布、ロールコーティング、スクリーン印刷、ブレードコーター、ダイコーター、カレンダーコーター、メニスカスコーター、バーコーター、ロールコーター、コンマロールコーター、グラビアコーター、スクリーンコーター、スリットダイコーターなどの方法が挙げられる。また、塗布膜厚は、塗布手法、組成物の固形分濃度、粘度などによって異なるが、通常、乾燥後の膜厚が0.1~150μmになるように塗布される。 First, the resin composition of the present invention is applied to a substrate. The boards include silicon wafers, ceramics, gallium arsenic, organic circuit boards, inorganic circuit boards, composite boards of silicon wafers and sealing resins such as epoxy resins, sealing resin boards, and circuit configurations on these boards. Examples include, but are not limited to, those in which materials are arranged. Examples of organic circuit boards include glass substrate copper-clad laminates such as glass cloth and epoxy copper-clad laminates, composite copper-clad laminates such as glass non-woven fabrics and epoxy copper-clad laminates, temporary carrier substrates, and polyetherimide. Examples thereof include heat-resistant and thermoplastic substrates such as resin substrates, polyether ketone resin substrates, polysulfon-based resin substrates, and flexible substrates such as polyester copper-clad film substrates and polyimide copper-clad film substrates. Examples of the inorganic circuit board include a glass substrate, an alumina substrate, an aluminum nitride substrate, a ceramic substrate such as a silicon carbide substrate, an aluminum base substrate, and a metal substrate such as an iron base substrate. Examples of circuit constituent materials are conductors containing metals such as silver, gold and copper, resistors containing inorganic oxides, low dielectrics containing glass materials and / or resins, resins and highs. Dielectric constants Examples include high dielectrics containing inorganic particles and insulators containing glass-based materials. As the coating method, rotary coating using a spinner, spray coating, roll coating, screen printing, blade coater, die coater, calendar coater, meniscus coater, bar coater, roll coater, comma roll coater, gravure coater, screen coater, slit die coater. There are methods such as ter. The coating film thickness varies depending on the coating method, the solid content concentration of the composition, the viscosity, and the like, but is usually applied so that the film thickness after drying is 0.1 to 150 μm.

シリコンウエハなどの基板と樹脂組成物との接着性を高めるために、基板を前述のシランカップリング剤で前処理することもできる。例えば、シランカップリング剤をイソプロパノール、エタノール、メタノール、水、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、アジピン酸ジエチルなどの溶媒に0.5~20重量%溶解させた溶液を、スピンコート、浸漬、スプレー塗布、蒸気処理などにより表面処理をする。場合によっては、その後50℃~300℃までの熱処理を行い、基板とシランカップリング剤との反応を進行させる。 In order to enhance the adhesiveness between the substrate such as a silicon wafer and the resin composition, the substrate can also be pretreated with the above-mentioned silane coupling agent. For example, a solution prepared by dissolving 0.5 to 20% by weight of a silane coupling agent in a solvent such as isopropanol, ethanol, methanol, water, tetrahydrofuran, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate, and diethyl adipate. Surface treatment by spin coating, dipping, spray coating, steam treatment, etc. In some cases, heat treatment is then performed at 50 ° C to 300 ° C to allow the reaction between the substrate and the silane coupling agent to proceed.

次に樹脂組成物を基板上に塗布した基板を乾燥して、樹脂膜を得る。乾燥はオーブン、ホットプレート、赤外線などを使用し、50℃~150℃の範囲で1分間~数時間行うことが好ましい。 Next, the substrate on which the resin composition is applied is dried to obtain a resin film. Drying is preferably carried out in the range of 50 ° C. to 150 ° C. for 1 minute to several hours using an oven, a hot plate, infrared rays or the like.

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

パターンを形成するには、露光後、現像液を用いて、ポジ型の場合は露光部を、ネガ型の場合は未露光部を現像する。現像液としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルカリ性を示す化合物の溶液が好ましい。 To form a pattern, after exposure, a developer is used to develop the exposed area in the case of the positive type and the unexposed area in the case of the negative type. The developing solution includes tetramethylammonium hydroxide, diethanolamine, diethylaminoethanol, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, triethylamine, diethylamine, methylamine, dimethylamine, dimethylaminoethyl acetate, dimethylaminoethanol, and dimethyl. A solution of an alkaline compound such as aminoethylmethacrylate, cyclohexylamine, ethylenediamine and hexamethylenediamine is preferable.

本発明では特に、現像液として、アルカリ水溶液を用いることが好ましい。アルカリ現像工程後、微小な表面あれと面内で均一な濡れ性が向上し、寸法均一性にすぐれた配線を形成できるため好ましい。 In the present invention, it is particularly preferable to use an alkaline aqueous solution as the developing solution. After the alkaline development step, it is preferable because the minute surface roughness and the uniform wettability in the surface are improved, and the wiring having excellent dimensional uniformity can be formed.

また場合によっては、アルカリ溶液にN-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、ジメチルアクリルアミドなどの極性溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類などを単独あるいは数種を組み合わせたものを添加してもよい。現像は上記の現像液を被膜面にスプレーする、現像液中に浸漬する、あるいは浸漬しながら超音波をかける、基板を回転させながら現像液をスプレーするなどの方法によって行うことができる。現像後は水にてリンス処理をすることが好ましい。ここでもエタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類などを水に加えてリンス処理をしてもよい。 In some cases, an alkaline solution containing a polar solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, γ-butyrolactone, or dimethylacrylamide, methanol, ethanol, isopropanol, etc. Alcohols, esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate, and ketones such as cyclopentanone, cyclohexanone, isobutyl ketone and methyl isobutyl ketone may be added alone or in combination of several kinds. Development can be carried out by a method such as spraying the above-mentioned developer on the film surface, immersing it in the developer, applying ultrasonic waves while immersing it, or spraying the developer while rotating the substrate. After development, it is preferable to rinse with water. Here, too, alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol, and esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate may be added to water for rinsing.

現像後、加熱処理をして熱架橋反応を進行させることにより樹脂膜を硬化させて硬化膜を得る。架橋により、耐熱性および耐薬品性を向上することができる。この加熱処理の方法は、段階的に昇温する方法や、ある温度範囲を選び連続的に昇温しながら5分間~5時間実施する方法を選択できる。前者の一例として、130℃、200℃で各30分ずつ熱処理する方法が挙げられる。後者の一例として室温より400℃まで2時間かけて直線的に昇温するなどの方法が挙げられる。本発明においてのキュア条件としては150℃以上350℃以下が好ましい。 After the development, a heat treatment is performed to allow the thermal cross-linking reaction to proceed, thereby curing the resin film to obtain a cured film. Crosslinking can improve heat resistance and chemical resistance. As the method of this heat treatment, a method of raising the temperature stepwise or a method of selecting a certain temperature range and continuously raising the temperature for 5 minutes to 5 hours can be selected. As an example of the former, there is a method of heat-treating at 130 ° C. and 200 ° C. for 30 minutes each. As an example of the latter, there is a method of linearly raising the temperature from room temperature to 400 ° C. over 2 hours. The cure conditions in the present invention are preferably 150 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

さらに、本発明の硬化膜の製造方法は、加熱処理して得られた硬化膜にドライエッチング処理を施す工程を含むことが好ましい。ドライエッチング工程を施すことで、硬化膜上での微小な表面あれを向上し、アンカー効果によるバリアメタルとの密着性を向上できる。 Further, the method for producing a cured film of the present invention preferably includes a step of performing a dry etching process on the cured film obtained by heat treatment. By performing the dry etching process, it is possible to improve minute surface roughness on the cured film and improve the adhesion to the barrier metal due to the anchor effect.

本発明のドライエッチング工程は、プラズマエッチング、反応性イオンエッチングなどが挙げられる。硬化膜において、異方性の高いエッチングが可能になるため、高いアンカー効果が得られる点から、反応性イオンエッチングの方が好ましい。ドライエッチングに用いられる反応性ガスは特に限定されず、テトラフルオロメタン、トリフルオロメタン、酸素、窒素、テトラクロロメタン、一酸化炭素、二酸化炭素などの反応性ガスを単独あるいは2種類以上を混合し用いられる。また、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを混合してもよい。この中でも、硬化膜の表面エネルギーを向上し、バリアメタルとの密着性を向上できるため、反応性ガスは酸素を有することが好ましい。また、RF出力は200W以上1500W以下が好ましく、圧力は、5~80Paが好ましい。 Examples of the dry etching step of the present invention include plasma etching and reactive ion etching. Reactive ion etching is preferable from the viewpoint that a high anchoring effect can be obtained because etching with high anisotropy is possible in the cured film. The reactive gas used for dry etching is not particularly limited, and reactive gases such as tetrafluoromethane, trifluoromethane, oxygen, nitrogen, tetrachloromethane, carbon monoxide, and carbon dioxide are used alone or in combination of two or more. Be done. Further, an inert gas such as helium or argon may be mixed. Among these, it is preferable that the reactive gas has oxygen because the surface energy of the cured film can be improved and the adhesion to the barrier metal can be improved. The RF output is preferably 200 W or more and 1500 W or less, and the pressure is preferably 5 to 80 Pa.

ドライエッチング工程により、エッチングされる硬化膜の膜べり量は、0.1~0.5μmが好ましい。 The amount of film sag of the cured film etched by the dry etching step is preferably 0.1 to 0.5 μm.

本発明の半導体装置は、前記硬化膜を具備する半導体装置である。 The semiconductor device of the present invention is a semiconductor device provided with the cured film.

本発明の有機EL表示装置は、前記硬化膜を具備する有機EL表示装置である。好ましくは、前記硬化膜を絶縁層や平坦化層として具備する有機EL表示装置である。 The organic EL display device of the present invention is an organic EL display device provided with the cured film. Preferably, it is an organic EL display device including the cured film as an insulating layer or a flattening layer.

以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。まず、各実施例および比較例における評価方法について説明する。評価には、あらかじめ1μmのポリテトラフルオロエチレン製のフィルター(住友電気工業(株)製)でろ過した樹脂組成物(以下ワニスと呼ぶ)を用いた。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. First, the evaluation method in each Example and Comparative Example will be described. For the evaluation, a resin composition (hereinafter referred to as varnish) filtered with a 1 μm polytetrafluoroethylene filter (manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd.) was used.

(1)PED感度変化率
加工法(i)
(c)感光性化合物として、ナフトキノンジアジド化合物が添加されているポジ型感光性樹脂組成物については、ワニスを、2枚の8インチのシリコンウエハ上に塗布現像装置ACT-8(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコート法で膜厚が10μmとなるように塗布し、120℃で3分間のプリベークを行なった。これらのウエハを露光機i線ステッパーDSW-8000(GCA社製)に円形のビアパターンの切られたレチクルをセットし、0~1500mJ/cmの露光量にて10mJ/cmステップで露光した。
1枚は露光直後、もう1枚は24時間放置(PED工程)後、それぞれACT-8の現像装置を用いて、2.38重量%のテトラメチルアンモニウム水溶液(以下TMAH、多摩化学工業(株)製)を用いてパドル法で現像液の吐出時間10秒、パドル時間40秒の現像を2回繰り返し、その後純水でリンス後、振り切り乾燥し、現像膜を得た。露光部分が完全に溶出してなくなった露光量を感度とし、2枚のウエハの感度の差をPED感度変化率とした。
(1) PED sensitivity change rate processing method (i)
(C) For a positive photosensitive resin composition to which a naphthoquinone diazide compound is added as a photosensitive compound, a varnish is applied onto two 8-inch silicon wafers and a developing device ACT-8 (Tokyo Electron Limited). ) Was applied by a spin coating method so that the film thickness was 10 μm, and prebaking was performed at 120 ° C. for 3 minutes. These wafers were set with a reticle with a circular via pattern cut on an exposure machine i-line stepper DSW-8000 (manufactured by GCA), and exposed in 2 steps of 10 mJ / cm with an exposure amount of 0 to 1500 mJ / cm 2 . ..
One sheet is immediately after exposure and the other sheet is left for 24 hours (PED step), and then using the ACT-8 developer, a 2.38 wt% tetramethylammonium aqueous solution (hereinafter TMAH, Tama Chemical Industry Co., Ltd.) The developer was repeatedly developed twice with a discharge time of 10 seconds and a paddle time of 40 seconds by a paddle method, then rinsed with pure water and then shaken off to dry to obtain a developing film. The exposure amount at which the exposed portion was completely eluted was defined as the sensitivity, and the difference in sensitivity between the two wafers was defined as the PED sensitivity change rate.

加工法(ii)
(c)感光性化合物として、開始剤、光重合性化合物が添加されているネガ型感光性樹脂組成物については、ワニスを、8インチのシリコンウエハ上に塗布現像装置ACT-8(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコート法で膜厚が10.5μm~12μmとなるように塗布し、120℃で3分間のプリベークを行なった。これらのウエハを露光機i線ステッパーDSW-8000(GCA社製)に円形のビアパターンの切られたレチクルをセットし、0~1500mJ/cmの露光量にて10mJ/cmステップで露光した。1枚は露光直後、もう1枚は24時間放置後、ACT-8の現像装置を用いて、シクロペンタノンを用いてパドル法で現像液の吐出時間10秒、パドル時間40秒の現像を2回繰り返し、その後純水でリンス後、振り切り乾燥し、現像膜を得た。未露光部分が完全に溶出してなくなった露光量を感度とし、2枚のウエハの感度の差をPED感度変化率とした。
Processing method (ii)
(C) For the negative-type photosensitive resin composition to which the initiator and the photopolymerizable compound are added as the photosensitive compound, varnish is applied onto an 8-inch silicon wafer and the developing apparatus ACT-8 (Tokyo Electron (Tokyo Electron). Co., Ltd.) was applied by a spin coating method so that the film thickness was 10.5 μm to 12 μm, and prebaking was performed at 120 ° C. for 3 minutes. These wafers were set with a reticle with a circular via pattern cut on an exposure machine i-line stepper DSW-8000 (manufactured by GCA), and exposed in 2 steps of 10 mJ / cm with an exposure amount of 0 to 1500 mJ / cm 2 . .. Immediately after exposure, one sheet is left for 24 hours, and then the developer is developed using the ACT-8 developer with a paddle method using a cyclopentanone with a developer discharge time of 10 seconds and a paddle time of 40 seconds. The process was repeated several times, then rinsed with pure water, shaken off and dried to obtain a developing film. The exposure amount at which the unexposed portion was completely eluted was defined as the sensitivity, and the difference in sensitivity between the two wafers was defined as the PED sensitivity change rate.

加工法(i)(ii)で得た現像膜について、PED感度変化率が15%を超えるものを不良(E)、15%以下であって10%を超えるものを可(D)、10%以下であって7%を超えるものを可(C)、7%以下であって5%を超えるものを良(B)、5%以下のものを良好(A)、とした。 Regarding the developing films obtained by the processing methods (i) and (ii), those having a PED sensitivity change rate of more than 15% are defective (E), and those having a PED sensitivity change rate of 15% or less and exceeding 10% are acceptable (D), 10%. Those below 7% were considered acceptable (C), those below 7% and above 5% were good (B), and those below 5% were good (A).

(2)熱重量減少
ワニスを8インチのシリコンウエハ上に、120℃で3分間のプリベーク後の膜厚が11μmとなるように塗布現像装置ACT-8を用いてスピンコート法で塗布およびプリベークした後、イナートオーブンCLH-21CD-S(光洋サーモシステム(株)製)を用いて、酸素濃度20ppm以下で3.5℃/分で320℃まで昇温し、硬化温度で1時間加熱処理を行なった。温度が50℃以下になったところでウエハを取り出し、徐冷した後、45重量%のフッ化水素酸に5分間浸漬することで、ウエハから樹脂組成物の硬化膜を剥がした。 この方法で得た硬化膜を3×0.5cmになるように片刃で切り出した。これを熱重量減少測定機(島津製作所製 TGA50)を用いて空気気流下80mL/min条件下において、10℃/minの速度で昇温し測定した。5%重量減少温度が350℃未満のものを不良(D)とし、350℃以上360℃未満であるものを可(C)、360℃以上370℃未満であるものを良(B)、370℃以上であるものを良好(A)とした。
(2) Thermal weight reduction The varnish was applied and prebaked on an 8-inch silicon wafer by a spin coating method using a coating developer ACT-8 so that the film thickness after prebaking at 120 ° C. for 3 minutes was 11 μm. After that, using the varnish oven CLH-21CD-S (manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd.), the temperature was raised to 320 ° C. at 3.5 ° C./min at an oxygen concentration of 20 ppm or less, and heat treatment was performed at the curing temperature for 1 hour. rice field. When the temperature became 50 ° C. or lower, the wafer was taken out, slowly cooled, and then immersed in 45% by weight of hydrofluoric acid for 5 minutes to peel off the cured film of the resin composition from the wafer. The cured film obtained by this method was cut out with a single blade so as to have a size of 3 × 0.5 cm. This was measured by raising the temperature at a rate of 10 ° C./min under a condition of 80 mL / min under an air flow using a thermogravimetric reduction measuring machine (TGA50 manufactured by Shimadzu Corporation). Those with a 5% weight loss temperature of less than 350 ° C are considered defective (D), those with a temperature of 350 ° C or higher and lower than 360 ° C are acceptable (C), those with a weight loss temperature of 360 ° C or higher and lower than 370 ° C are good (B), and those with a temperature of 370 ° C are good (B). The above was regarded as good (A).

(3)パターン形状
(1)PED感度変化率にて作成した、露光直後に現像した現像膜について、 イナートオーブンCLH-21CD-S(光洋サーモシステム(株)製)を用いて、酸素濃度20ppm以下で3.5℃/分で320℃まで昇温し、硬化温度で1時間加熱処理を行なった。得られたパターンを走査型電子顕微鏡(SEM、日立ハイテクノロジーズ社製S-3000N)を用い、倍率5000倍で断面観察し、パターン形状が歪なものを不良(E)、パターン形状が逆矩形なものを不良(D)、テーパー角が、70°以下のものを良(C)、80°以下であって70°を超えるものを良好(B)、90°以下であって80°を超えるものをより良好(A)、とした。
(3) Pattern shape (1) For the developing film developed immediately after exposure, which was created at the PED sensitivity change rate, the oxygen concentration was 20 ppm or less using the Inert Oven CLH-21CD-S (manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd.). The temperature was raised to 320 ° C. at 3.5 ° C./min, and heat treatment was performed at the curing temperature for 1 hour. The obtained pattern was observed in cross section at a magnification of 5000 times using a scanning electron microscope (SEM, S-3000N manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). Those with a defect (D), those with a taper angle of 70 ° or less are good (C), those with a taper angle of 80 ° or less and exceeding 70 ° are good (B), those with a taper angle of 90 ° or less and exceeding 80 °. Was better (A).

以下、使用した化合物の名称または構造を示す。 The names or structures of the compounds used are shown below.

Figure 2022022578000010
Figure 2022022578000010

(合成例1)樹脂(A-1)の合成
乾燥窒素気流下、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(以降BAHFと呼ぶ)29.30g(0.08モル)、1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン1.24g(0.005モル)、末端封止剤として、4-アミノフェノール(東京化成工業(株)製)3.27g(0.03モル)をN-メチル-2-ピロリドン(以降NMPと呼ぶ)80gに溶解させた。ここにビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物(以降ODPAと呼ぶ、マナック(株)製)31.2g(0.1モル)をNMP20gとともに加えて、60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥し、ポリイミド樹脂として、樹脂(A-1)が得られた。
(Synthesis Example 1) Synthesis of Resin (A-1) 29.30 g (0.08 mol) of 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane (hereinafter referred to as BAHF) under a dry nitrogen stream. ), 1,3-Bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane 1.24 g (0.005 mol), 4-aminophenol (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 3.27 g (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a terminal encapsulant. 0.03 mol) was dissolved in 80 g of N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP). To this, 31.2 g (0.1 mol) of bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride (hereinafter referred to as ODPA, manufactured by Manac Inc.) was added together with 20 g of NMP, and the mixture was reacted at 60 ° C. for 1 hour. Then, the mixture was stirred at 180 ° C. for 4 hours. After the stirring was completed, the solution was poured into 3 L of water to obtain a white precipitate. This precipitate was collected by filtration, washed with water three times, and then dried in a vacuum dryer at 80 ° C. for 20 hours to obtain a resin (A-1) as a polyimide resin.

(合成例2)樹脂(A-2)の合成
テトラヒドロフラン500ml、開始剤としてsec-ブチルリチウム0.01モルを加えた混合溶液に、p-t-ブトキシスチレンとスチレンをモル比3:1の割合で合計20gを添加し、3時間撹拌しながら重合させた。重合停止反応は反応溶液にメタノール0.1モルを添加して行った。
(Synthesis Example 2) Synthesis of Resin (A-2) In a mixed solution containing 500 ml of tetrahydrofuran and 0.01 mol of sec-butyllithium as an initiator, pt-butoxystyrene and styrene are added in a molar ratio of 3: 1. In total, 20 g was added, and the mixture was polymerized with stirring for 3 hours. The polymerization termination reaction was carried out by adding 0.1 mol of methanol to the reaction solution.

次にポリマーを精製するために反応混合物をメタノール中に注ぎ、沈降した重合体を乾燥させたところ白色重合体が得られた。更に、アセトン400mlに溶解し、60℃で少量の濃塩酸を加えて7時間撹拌後、水に注ぎ、ポリマーを沈澱させ、p-t-ブトキシスチレンを脱保護してヒドロキシスチレンに変換し、洗浄乾燥したところ、精製されたp-ヒドロキシスチレンとスチレンの共重合体であるポリヒドロキシスチレン樹脂として、樹脂(A-2)が得られた。 The reaction mixture was then poured into methanol to purify the polymer and the precipitated polymer was dried to give a white polymer. Further, it is dissolved in 400 ml of acetone, a small amount of concentrated hydrochloric acid is added at 60 ° C., and the mixture is stirred for 7 hours, then poured into water to precipitate the polymer, deprotect the pt-butoxystyrene, convert it to hydroxystyrene, and wash it. After drying, a resin (A-2) was obtained as a polyhydroxystyrene resin which is a copolymer of purified p-hydroxystyrene and styrene.

(合成例3)樹脂(A-3)の合成
乾燥窒素気流下、HA30.23g(0.05モル)をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)80gに溶解させた。ここに3,3’,4,4’-ジフェニルエーテルテトラカルボン酸無水物(ODPA)13.95g(0.045モル)をNMP10gとともに加えて、40℃で1時間反応させた。その後、末端封止剤として、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物(NA)1.64g(0.01モル)を加え、さらに40℃で1時間反応させた。その後、N,N’-ジメチルホルムアミドジメチルアセタール12.50g(0.11モル)をNMP15gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、40℃で2時間撹拌した。反応終了後、溶液を水2Lに投入して、ポリマー固体の沈殿をろ過で集めた。ポリマー固体を50℃の真空乾燥機で72時間乾燥しポリイミド前駆体として、樹脂(A-3)を得た。
(Synthesis Example 3) Synthesis of Resin (A-3) Under a dry nitrogen air flow, 30.23 g (0.05 mol) of HA was dissolved in 80 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). To this, 13.95 g (0.045 mol) of 3,3', 4,4'-diphenyl ether tetracarboxylic dianhydride (ODPA) was added together with 10 g of NMP, and the mixture was reacted at 40 ° C. for 1 hour. Then, 1.64 g (0.01 mol) of 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride (NA) was added as an end-capping agent, and the mixture was further reacted at 40 ° C. for 1 hour. Then, a solution of 12.50 g (0.11 mol) of N, N'-dimethylformamide dimethylacetal diluted with 15 g of NMP was added dropwise over 10 minutes. After the dropping, the mixture was stirred at 40 ° C. for 2 hours. After completion of the reaction, the solution was poured into 2 L of water and the precipitate of the polymer solid was collected by filtration. The polymer solid was dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 72 hours to obtain a resin (A-3) as a polyimide precursor.

(合成例4)樹脂(A-4)の合成
4,4’-オキシジフタル酸二無水物(155.1g、0.5モル)を2l容量のセパラブルフラスコに入れ、2-ヒドロキシエチルメタクリレート125gとγ―ブチロラクトン400mlを入れて室温下で攪拌し、攪拌しながらピリジン81.5gを加えて反応混合物を得た。反応による発熱の終了後に室温まで放冷し、16時間放置した。
(Synthesis Example 4) Synthesis of Resin (A-4) Place 4,4'-oxydiphthalic acid dianhydride (155.1 g, 0.5 mol) in a 2 liter volume separable flask and add 125 g of 2-hydroxyethyl methacrylate. 400 ml of γ-butyrolactone was added and stirred at room temperature, and 81.5 g of pyridine was added while stirring to obtain a reaction mixture. After the heat generated by the reaction was completed, the mixture was allowed to cool to room temperature and left for 16 hours.

次に、氷冷下において、ジシクロヘキシルカルボジイミド206.3gをγ-ブチロラクトン180mlに溶解した溶液を攪拌しながら40分かけて反応混合物に加え、続いて4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(95.0g、0.48モル)をγ-ブチロラクトン350mlに懸濁したものを攪拌しながら60分かけて加えた。更に室温で2時間攪拌した後、エチルアルコール30mlを加えて1時間攪拌し、次に、γ-ブチロラクトン400mlを加えた。反応混合物に生じた沈殿物をろ過により取り除き、反応液を得た。得られた反応液を3Lのエチルアルコールに加えて粗ポリマーから成る沈殿物を生成した。生成した粗ポリマーを濾別し、テトラヒドロフラン1.5Lに溶解して粗ポリマー溶液を得た。得られた粗ポリマー溶液を28Lの水に滴下してポリマーを沈殿させ、得られた沈殿物を濾別した後、真空乾燥してポリイミド前駆体として、樹脂(A-4)が得られた。 Next, under ice-cooling, a solution of 206.3 g of dicyclohexylcarbodiimide in 180 ml of γ-butyrolactone was added to the reaction mixture over 40 minutes with stirring, followed by 4,4'-diaminodiphenyl ether (95.0 g, 0). .48 mol) was suspended in 350 ml of γ-butyrolactone and added over 60 minutes with stirring. After further stirring at room temperature for 2 hours, 30 ml of ethyl alcohol was added and the mixture was stirred for 1 hour, and then 400 ml of γ-butyrolactone was added. The precipitate formed in the reaction mixture was removed by filtration to obtain a reaction solution. The obtained reaction solution was added to 3 L of ethyl alcohol to form a precipitate composed of a crude polymer. The produced crude polymer was filtered off and dissolved in 1.5 L of tetrahydrofuran to obtain a crude polymer solution. The obtained crude polymer solution was added dropwise to 28 L of water to precipitate the polymer, and the obtained precipitate was filtered off and then vacuum dried to obtain a resin (A-4) as a polyimide precursor.

(合成例5)樹脂(A-5)の合成
乾燥窒素気流下、HA13.6g(0.0225モル)、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(5.5g、0.275モル)をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)80gに溶解させた。ここに3,3’,4,4’-ジフェニルエーテルテトラカルボン酸無水物(ODPA)13.95g(0.045モル)をNMP10gとともに加えて、40℃で1時間反応させた。その後、末端封止剤として、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物(NA)1.64g(0.01モル)を加え、さらに40℃で1時間反応させた。その後、N,N’-ジメチルホルムアミドジメチルアセタール12.50g(0.11モル)をNMP15gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、40℃で2時間撹拌した。反応終了後、溶液を水2Lに投入して、ポリマー固体の沈殿をろ過で集めた。ポリマー固体を50℃の真空乾燥機で72時間乾燥しポリイミド前駆体として、樹脂(A-5)を得た。
(Synthesis Example 5) Synthesis of Resin (A-5) Under a dry nitrogen air flow, 13.6 g (0.0225 mol) of HA and 4,4'-diaminodiphenyl ether (5.5 g, 0.275 mol) were added to N-methyl-. It was dissolved in 80 g of 2-pyrrolidone (NMP). To this, 13.95 g (0.045 mol) of 3,3', 4,4'-diphenyl ether tetracarboxylic dianhydride (ODPA) was added together with 10 g of NMP, and the mixture was reacted at 40 ° C. for 1 hour. Then, 1.64 g (0.01 mol) of 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride (NA) was added as an end-capping agent, and the mixture was further reacted at 40 ° C. for 1 hour. Then, a solution of 12.50 g (0.11 mol) of N, N'-dimethylformamide dimethylacetal diluted with 15 g of NMP was added dropwise over 10 minutes. After the dropping, the mixture was stirred at 40 ° C. for 2 hours. After completion of the reaction, the solution was poured into 2 L of water and the precipitate of the polymer solid was collected by filtration. The polymer solid was dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 72 hours to obtain a resin (A-5) as a polyimide precursor.

(合成例6)樹脂(A-6)の合成
乾燥窒素気流下、BAHF(11.9g、0.033モル)、RT-1000(15.0g、0.015モル)、1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(0.62g、0.0025モル)、)をNMP100gに溶解させた。ここに、酸A(14.26g、0.048モル)、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸(0.41g、0.0025モル)をNMP25gとともに加えて、85℃で3時間反応させた。反応終了後、室温まで冷却し、酢酸(13.20g、0.25モル)、NMP150gを用いて同様に行い、ポリアミドとして、樹脂(A-6)を得た。
(Synthesis Example 6) Synthesis of Resin (A-6) BAHF (11.9 g, 0.033 mol), RT-1000 (15.0 g, 0.015 mol), 1,3-bis (under a dry nitrogen air flow). 3-Aminopropyl) tetramethyldisiloxane (0.62 g, 0.0025 mol),) was dissolved in 100 g of NMP. To this, acid A (14.26 g, 0.048 mol) and 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid (0.41 g, 0.0025 mol) were added together with NMP 25 g, and the mixture was reacted at 85 ° C. for 3 hours. .. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, and the same procedure was carried out using acetic acid (13.20 g, 0.25 mol) and NMP 150 g to obtain a resin (A-6) as a polyamide.

以下、実施例と比較例に用いた各成分を下記に示す。
GBL:γブチルラクトン
(B-1)ナノダイヤモンド粒子:ナノダイヤNMP分散液(固形分濃度1%)(株式会社ダイセル製)。ナノダイヤモンド粒子の表面にアモルファス層を有し、該アモルファス層がフェノール性水酸基で表面修飾されている。
(B-2)ナノダイヤモンド粒子:Nanodiamond (particle size : <10nm) (Carboxyl-modified)(東京化成株式会社製) のNMP分散液(固形分濃度1%)。ナノダイヤモンド粒子がカルボキシル基を含む。
(B’-1)シリカ微粒子:MEK-EC-2130Y (日産化学製)のNMP分散液(固形分濃度1%)
(C-1)、(C-2)、(C-3)、(D-1)は、下記化学式にそれぞれ示す化合物である。
Hereinafter, each component used in Examples and Comparative Examples is shown below.
GBL: γ-butyl lactone (B-1) nanodiamond particles: nanodiamond NMP dispersion (solid content concentration 1%) (manufactured by Daicel Corporation). The surface of the nanodiamond particles has an amorphous layer, and the amorphous layer is surface-modified with a phenolic hydroxyl group.
(B-2) Nanodiamond particles: Nanodiamond (particle size: <10 nm) (Carboxyl-modified) (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) NMP dispersion (solid content concentration 1%). Nanodiamond particles contain a carboxyl group.
(B'-1) Silica fine particles: MEK-EC-2130Y (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) NMP dispersion (solid content concentration 1%)
(C-1), (C-2), (C-3), and (D-1) are compounds represented by the following chemical formulas, respectively.

Figure 2022022578000011
Figure 2022022578000011

[実施例1~8、10~11、比較例1、3、4]
表1に示した組成にて(a)樹脂として、上記樹脂(A-1)~(A-6)10g、(D-1)3g、(c)感光性化合物として、(C-1)4g、溶剤GBL5.0gを配合し、(c)感光性化合物に対して、(b)ナノダイヤモンド粒子が、固形分比で、表1に示した重量比(b)ナノダイヤモンド粒子としては、3gになるよう配合し、GBL5.0gをポジ型感光性樹脂組成物のワニスを作成した。
[Examples 1 to 8, 10 to 11, Comparative Examples 1, 3, 4]
In the composition shown in Table 1, (a) the resin (A-1) to (A-6) 10 g, (D-1) 3 g, and (c) the photosensitive compound (C-1) 4 g. , 5.0 g of solvent GBL was blended, and (c) the nanodiamond particles had a solid content ratio of 3 g with respect to the photosensitive compound (b) as the weight ratio (b) nanodiamond particles shown in Table 1. A varnish of a positive photosensitive resin composition was prepared by blending 5.0 g of GBL.

表1について、実施例1を例とした場合、(c)に対する(b)の重量比75%の場合、
(b)ナノダイヤモンド粒子としては3g用いるため、分散液(B-1)としては、300gを配合する。
[実施例9、比較例5、]
(a)樹脂として、上記樹脂(A-2)10g、(D-1)3g、(c)感光性化合物として(C-2)2.0g、(C-3)2.0g、溶剤GBL5.0gを配合し、(c)感光性化合物に対して、(b)ナノダイヤモンド粒子(B-1)が、固形分比で、表1に示した重量比になるよう配合し、ネガ型感光性樹脂組成物のワニスを作製した。
[比較例2]
表1に示した組成にて、(a)樹脂として、上記樹脂(A-1)10g、(D-1)3g、(c)感光性化合物として、(C-1)4g、溶剤GBL5.0gを配合し、(c)感光性化合物に対して、シリカ微粒子(B’-1)を固形分比で、75%になるよう配合し、ポジ型感光性樹脂組成物のワニスを作成した。
Regarding Table 1, when Example 1 is taken as an example, when the weight ratio of (b) to (c) is 75%,
(B) Since 3 g of nanodiamond particles is used, 300 g of the dispersion liquid (B-1) is blended.
[Example 9, Comparative Example 5,]
(A) As the resin, 10 g of the above resin (A-2), (D-1) 3 g, (c) as the photosensitive compound (C-2) 2.0 g, (C-3) 2.0 g, solvent GBL 5. 0 g is blended, and (c) the photosensitive compound is blended so that (b) the nanodiamond particles (B-1) have a solid content ratio of the weight ratio shown in Table 1, and the negative type photosensitive is blended. A varnish of the resin composition was prepared.
[Comparative Example 2]
In the composition shown in Table 1, (a) the resin (A-1) is 10 g, (D-1) 3 g, (c) the photosensitive compound is (C-1) 4 g, and the solvent GBL 5.0 g. (C) Silica fine particles (B'-1) were blended with the photosensitive compound so as to have a solid content ratio of 75% to prepare a varnish of a positive photosensitive resin composition.

[比較例6]
表1に示した組成にて、(a)樹脂として、上記樹脂(A-1)10g、(D-1)3g、溶剤GBL5.0g(b)ナノダイヤモンド粒子(B-1)を分散液300g(固形分3.0g配合し、樹脂組成物のワニスを作成した。
[Comparative Example 6]
In the composition shown in Table 1, as the resin (a), 10 g of the above resin (A-1), 3 g of (D-1), 5.0 g of the solvent GBL (b) and 300 g of the dispersion liquid of nanodiamond particles (B-1). (A solid content of 3.0 g was blended to prepare a varnish of a resin composition.

[比較例7]
(D-1)3g、(c)感光性化合物として(C-2)2.0g、(C-3)2.0gを配合し、(c)感光性化合物に対して、(b)ナノダイヤモンド粒子(B-1)が、固形分比で、75重量比になるよう配合し、ネガ型感光性樹脂組成物のワニスを作製した。
[Comparative Example 7]
(D-1) 3 g, (c) 2.0 g of (C-2) as a photosensitive compound, and (C-3) 2.0 g are blended, and (b) nanodiamond is blended with respect to (c) the photosensitive compound. The particles (B-1) were blended so as to have a solid content ratio of 75% by weight to prepare a varnish of a negative photosensitive resin composition.

表1に、得られた樹脂組成物の評価結果を示す。 Table 1 shows the evaluation results of the obtained resin composition.

Figure 2022022578000012
Figure 2022022578000012

Claims (12)

(a)樹脂、(b)ナノダイヤモンド粒子および(c)感光性化合物を含有する樹脂組成物であって、該(b)ナノダイヤモンド粒子が、カルボキシル基、水酸基、ケトン基およびエーテル基からなる群より選択される1種以上を含む樹脂組成物。 A resin composition containing (a) a resin, (b) nanodiamond particles and (c) a photosensitive compound, wherein the (b) nanodiamond particles are a group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, a ketone group and an ether group. A resin composition containing one or more selected from the above. 前記(b)ナノダイヤモンド粒子の含有量が、(c)感光性化合物100重量部に対し、1~70重量部である請求項1に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to claim 1, wherein the content of the (b) nanodiamond particles is 1 to 70 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the (c) photosensitive compound. 前記(a)樹脂が、ポリイミド前駆体、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾールおよびそれらの共重合体からなる群より選択される1種類以上を含む請求項1または2に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to claim 1 or 2, wherein the resin (a) comprises at least one selected from the group consisting of a polyimide precursor, a polyamide, a polyimide, a polybenzoxazole, and a copolymer thereof. (a)樹脂が、フェノール性水酸基を含む請求項1~3のいずれかに記載の樹脂組成物。 (A) The resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the resin contains a phenolic hydroxyl group. 前記(b)ナノダイヤモンド粒子が、その表面にアモルファス層を有し、該アモルファス層がフェノール性水酸基で表面修飾されている請求項1~4のいずれかに記載の樹脂組成物。 The resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the nanodiamond particles (b) have an amorphous layer on the surface thereof, and the amorphous layer is surface-modified with a phenolic hydroxyl group. 前記(c)感光性化合物が、ナフトキノンジアジド化合物を含む請求項1~5のいずれかに記載の樹脂組成物。 The resin composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the (c) photosensitive compound contains a naphthoquinone diazide compound. 前記(a)樹脂が、フェノール性水酸基を有するジアミン残基を有し、該フェノール性水酸基を有するジアミン残基の含有量が、前記(a)樹脂中の全ジアミン残基100モル%に対して、50~95モル%である、請求項1~6のいずれかに記載の樹脂組成物。 The resin (a) has a diamine residue having a phenolic hydroxyl group, and the content of the diamine residue having the phenolic hydroxyl group is 100 mol% of the total diamine residue in the resin (a). , 50-95 mol%, according to any one of claims 1-6. 前記(a)樹脂が、一般式(1)で表される構造単位を有する、請求項1~6のいずれかに記載の樹脂組成物。
Figure 2022022578000013
(一般式(1)中、Rはそれぞれ独立に炭素数2~10のアルキレン基を表す。aは1≦a≦60の整数を表す。*は化学結合を表す。)
The resin composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the resin (a) has a structural unit represented by the general formula (1).
Figure 2022022578000013
(In the general formula (1), R 1 independently represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms. A represents an integer of 1 ≦ a ≦ 60. * Represents a chemical bond.)
請求項1~8のいずれかに記載の樹脂組成物を硬化した硬化膜。 A cured film obtained by curing the resin composition according to any one of claims 1 to 8. 請求項1~8のいずれかに記載の樹脂組成物を基板に塗布し、乾燥して樹脂膜を形成する工程と、露光する工程と、現像する工程と、および現像後の樹脂膜を加熱処理する工程を含む、硬化膜の製造方法。 A step of applying the resin composition according to any one of claims 1 to 8 to a substrate and drying to form a resin film, a step of exposing, a step of developing, and a heat treatment of the developed resin film. A method for producing a cured film, which comprises a step of making a cured film. 請求項9に記載の硬化膜を具備する半導体装置。 A semiconductor device comprising the cured film according to claim 9. 請求項9に記載の硬化膜を具備する有機EL表示装置。
An organic EL display device comprising the cured film according to claim 9.
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