JP2022098629A - Composition for forming coating film on metal surface comprising maleimide polymer - Google Patents

Composition for forming coating film on metal surface comprising maleimide polymer Download PDF

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高広 岸岡
Takahiro Kishioka
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Abstract

To provide a composition for forming a coating film on a metal surface (a composition for forming an oxidation-preventing film of rewiring for semiconductor to prevent surface oxidation of rewiring metal, a composition for forming an oxidation-preventing film of metal, and a composition for forming an adhesion-enhancing film between rewiring for semiconductor and an interlayer insulating film, in particular useful in a rewiring-forming step in a semiconductor post-process), a wiring substrate and a semiconductor device using them, and a production method thereof.SOLUTION: A composition for forming a coating film on a metal surface includes a polymer comprising a unit structure with a maleimide group and an organic solvent. The polymer preferably comprises a unit structure including a cross-linking site.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、金属表面塗布膜形成組成物、特に半導体後工程における再配線形成工程において有用である、金属表面塗布膜形成組成物(半導体用再配線の酸化抑制膜形成組成物、金属の酸化抑制膜形成組成物、半導体用再配線と層間絶縁膜との密着性向上膜形成組成物及び金属マイグレーション抑制膜)、それらを用いた配線基板、半導体装置、それらの製造方法に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a metal surface coating film forming composition, particularly a metal surface coating film forming composition (an oxidation-suppressing film-forming composition for semiconductor rewiring, metal oxidation-suppressing), which is useful in a rewiring forming step in a semiconductor post-process. The present invention relates to a film forming composition, a film forming composition for improving adhesion between rewiring for a semiconductor and an interlayer insulating film, and a metal migration suppressing film), a wiring substrate using them, a semiconductor device, and a method for manufacturing them.

近年の半導体チップの特性向上に伴い、様々な配線基板が使用されている。これらの配線基板は、電気伝導率が高くデバイスの高速化に有利な銅やアルミニウム配線を基材の上に形成することで作製されることが多い。 With the recent improvement in the characteristics of semiconductor chips, various wiring boards have been used. These wiring boards are often manufactured by forming copper or aluminum wiring, which has high electrical conductivity and is advantageous for speeding up the device, on the base material.

但し、銅やアルミニウム配線は形成するのが容易であるものの、配線基板の製造途中でその表層部分が酸化することがある。その場合には酸化により高抵抗化した銅やアルミニウム配線の表層部分を硫酸等でエッチングして除去することになるが、銅やアルミニウム配線が微細な場合には銅配線の大部分がエッチングで除去されてしまうため、銅やアルミニウム配線の微細化が難しくなってしまう問題があった。 However, although copper or aluminum wiring is easy to form, the surface layer portion thereof may be oxidized during the manufacturing of the wiring board. In that case, the surface layer of the copper or aluminum wiring whose resistance has been increased by oxidation is removed by etching with sulfuric acid or the like, but if the copper or aluminum wiring is fine, most of the copper wiring is removed by etching. Therefore, there is a problem that it becomes difficult to miniaturize copper or aluminum wiring.

更に、製品化された後に使用環境によって銅やアルミニウム配線が酸化し、これによりデバイスの電気性能が損なわれるという問題も発生していた。 Further, after commercialization, copper and aluminum wiring are oxidized depending on the usage environment, which causes a problem that the electrical performance of the device is impaired.

特許文献1には、基材の上に形成された銅を含む配線と、前記配線の表面に形成された酸化チタンと酸化ジルコニウムのいずれかの重合体を含む、銅の酸化を防ぐ重合膜が開示されている。特許文献2には、ポリオキシアルキレン型ノニオン性界面活性剤及びリン酸エステル型アニオン性界面活性剤から選ばれた少なくとも一種の界面活性剤を含有する、表面処理後に熱が加わった場合に形成される酸化被膜が、良好な密着性を有する銅系材料用表面処理剤が開示されている。 Patent Document 1 describes a wiring containing copper formed on a base material and a polymer film containing a polymer of either titanium oxide or zirconium oxide formed on the surface of the wiring to prevent copper from oxidizing. It has been disclosed. Patent Document 2 contains at least one surfactant selected from a polyoxyalkylene type nonionic surfactant and a phosphoric acid ester type anionic surfactant, and is formed when heat is applied after the surface treatment. A surface treatment agent for a copper-based material having an oxide film having good adhesion is disclosed.

特開2019-021771号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-021771 特開平11-310883号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-310883

本発明は、金属表面塗布膜形成組成物、特に半導体後工程における再配線形成工程において有用である、金属表面塗布膜形成組成物(半導体用再配線の酸化抑制膜形成組成物、金属の酸化抑制膜形成組成物、半導体用再配線と層間絶縁膜との密着性向上膜形成組成物及び金属マイグレーション抑制膜)、それらを用いた配線基板、半導体装置、それらの製造方法を提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a metal surface coating film forming composition, particularly a metal surface coating film forming composition (an oxidation-suppressing film-forming composition for semiconductor rewiring, metal oxidation-suppressing), which is useful in a rewiring forming step in a semiconductor post-process. A film-forming composition, a film-forming composition for improving adhesion between rewiring for semiconductors and an interlayer insulating film, and a metal migration-suppressing film), a wiring substrate using them, a semiconductor device, and a method for manufacturing them. do.

本発明は以下を包含する。 The present invention includes the following.

[1]
マレイミド基を有する単位構造を含むポリマー、及び有機溶剤を含む、金属表面塗布膜形成組成物。
[1]
A metal surface coating film forming composition comprising a polymer containing a unit structure having a maleimide group and an organic solvent.

[2]
前記ポリマーが、架橋性部位を含む単位構造をさらに含む、[1]に記載の金属表面塗布膜形成組成物。
[2]
The metal surface coating film forming composition according to [1], wherein the polymer further comprises a unit structure including a crosslinkable site.

[3]
前記架橋性部位が、エポキシ基である、[2]に記載の金属表面塗布膜形成組成物。
[3]
The metal surface coating film forming composition according to [2], wherein the crosslinkable moiety is an epoxy group.

[4]
バインダー、架橋剤、及び添加剤からなる群より選択される少なくとも一種をさらに含む、[1]~[3]何れか1項に記載の金属表面塗布膜形成組成物。
[4]
The metal surface coating film forming composition according to any one of [1] to [3], further comprising at least one selected from the group consisting of a binder, a cross-linking agent, and an additive.

[5]
金属表面に塗布膜を形成するための、[1]~[4]何れか1項に記載の金属表面塗布膜形成組成物。
[5]
The metal surface coating film forming composition according to any one of [1] to [4] for forming a coating film on a metal surface.

[6]
前記金属表面が、銅又はアルミニウムを含む、[5]に記載の金属表面塗布膜形成組成物。
[6]
The metal surface coating film forming composition according to [5], wherein the metal surface contains copper or aluminum.

[7]
前記金属表面が、半導体再配線、プリント配線及び半田バンプからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、[5]に記載の金属表面塗布膜形成組成物。
[7]
The metal surface coating film forming composition according to [5], wherein the metal surface contains at least one selected from the group consisting of semiconductor rewiring, printed wiring and solder bumps.

[8]
金属表面に塗布膜を形成するための、[1]~[4]何れか1項に記載の金属表面塗布膜形成組成物の使用。
[8]
Use of the metal surface coating film forming composition according to any one of [1] to [4] for forming a coating film on a metal surface.

[9]
銅又はアルミニウムを含む金属表面に塗布膜を形成するための、[1]~[4]何れか1項に記載の金属表面塗布膜形成組成物の使用。
[9]
Use of the metal surface coating film forming composition according to any one of [1] to [4] for forming a coating film on a metal surface containing copper or aluminum.

[10]
半導体再配線、プリント配線及び半田バンプからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む金属表面に塗布膜を形成するための、[1]~[4]何れか1項に記載の金属表面塗布膜形成組成物の使用。
[10]
The metal surface coating film forming composition according to any one of [1] to [4] for forming a coating film on a metal surface containing at least one selected from the group consisting of semiconductor rewiring, printed wiring and solder bumps. Use of things.

[11]
[1]~[7]何れか1項に記載の金属表面塗布膜形成組成物からなる塗布膜の焼成物である、金属表面塗布膜。
[11]
A metal surface coating film which is a fired product of a coating film comprising the metal surface coating film forming composition according to any one of [1] to [7].

[12]
金属表面の酸化抑制膜である、[11]に記載の金属表面塗布膜。
[12]
The metal surface coating film according to [11], which is an oxidation-suppressing film on a metal surface.

[13]
基材と、
前記基材の上に形成された配線であって、金属表面を有する配線と、
前記配線の金属表面の少なくとも一部に[11]又は[12]に記載の金属表面塗布膜を備える、配線基板。
[13]
With the base material
Wiring formed on the base material and having a metal surface,
A wiring board provided with the metal surface coating film according to [11] or [12] on at least a part of the metal surface of the wiring.

[14]
前記配線の金属表面は側面と上面とを有し、
前記側面と前記上面の各々に前記金属表面塗布膜が形成された、[13]に記載の配線基板。
[14]
The metal surface of the wiring has a side surface and an upper surface.
The wiring board according to [13], wherein the metal surface coating film is formed on each of the side surface and the upper surface.

[15]
前記配線又は金属表面塗布膜が絶縁膜で被覆された、[13]又は[14]に記載の配線基板。
[15]
The wiring board according to [13] or [14], wherein the wiring or the metal surface coating film is coated with an insulating film.

[16]
前記金属表面塗布膜が前記配線の金属表面と前記絶縁膜との密着性向上膜である、[15]に記載の配線基板。
[16]
The wiring board according to [15], wherein the metal surface coating film is a film for improving the adhesion between the metal surface of the wiring and the insulating film.

[17]
前記金属表面塗布膜が前記配線の金属表面の酸化抑制膜である、[13]~[16]何れか1項に記載の配線基板。
[17]
The wiring board according to any one of [13] to [16], wherein the metal surface coating film is an oxidation inhibitory film on the metal surface of the wiring.

[18]
基材の上に、金属表面を有する配線を形成する工程と、前記配線に、[1]~[7]何れか1項に記載の金属表面塗布膜形成組成物を塗布し、前記配線の金属表面の少なくとも一部に金属表面塗布膜を形成する工程を含む、配線基板の製造方法。
[18]
The step of forming a wiring having a metal surface on a base material, and the metal surface coating film forming composition according to any one of [1] to [7] are applied to the wiring, and the metal of the wiring is applied. A method for manufacturing a wiring substrate, which comprises a step of forming a metal surface coating film on at least a part of a surface.

[19]
[13]~[17]何れか1項に記載の配線基板を100℃~300℃で加熱する工程を含む、配線基板の製造方法。
[19]
[13] A method for manufacturing a wiring board, which comprises a step of heating the wiring board according to any one of [13] to [17] at 100 ° C. to 300 ° C.

[20]
前記配線の金属表面が、前記加熱工程後に、厚さ100nm以下の酸化金属層を有する、[19]に記載の配線基板の製造方法。
[20]
The method for manufacturing a wiring board according to [19], wherein the metal surface of the wiring has a metal oxide layer having a thickness of 100 nm or less after the heating step.

[21]
前記金属表面塗布膜が前記配線の金属表面の酸化抑制膜である、[18]~[20]何れか1項に記載の配線基板の製造方法。
[21]
The method for manufacturing a wiring board according to any one of [18] to [20], wherein the metal surface coating film is an oxidation inhibitory film on the metal surface of the wiring.

[22]
[13]~[17]何れか1項に記載の配線基板が設けられた半導体素子を含む、半導体装置。
[22]
A semiconductor device including a semiconductor element provided with the wiring board according to any one of [13] to [17].

[23]
[18]~[21]何れか1項に記載の方法で製造された配線基板を半導体素子に設ける工程を含む、半導体装置の製造方法。
[23]
[18] A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of providing a wiring board manufactured by the method according to any one of [18] to [21] on a semiconductor element.

本発明の金属表面塗布膜形成組成物は、例えば再配線形成後の表面に塗布、焼成するだけの簡易なプロセスで、表面金属の酸化を防止し、且つその後の絶縁膜埋め込み後に該半導体用再配線と層間絶縁膜との密着性を向上することができるため、該半導体用再配線と層間絶縁膜との間の界面剥離(デラミネーション)や、金属(特に銅)のマイグレーションを防止、抑制出来るため、本発明の金属表面塗布膜形成組成物を用いて製造された半導体チップの電気特性の信頼性(長期に渡る性能安定性)が向上できる。 The metal surface coating film forming composition of the present invention is a simple process of simply coating and firing on the surface after rewiring formation, for example, to prevent oxidation of the surface metal, and to re-embed the insulating film for the semiconductor. Since the adhesion between the wiring and the interlayer insulating film can be improved, interface delamination between the semiconductor rewiring and the interlayer insulating film and migration of metal (particularly copper) can be prevented or suppressed. Therefore, the reliability (long-term performance stability) of the electrical characteristics of the semiconductor chip manufactured by using the metal surface coating film forming composition of the present invention can be improved.

実施例の基板を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the substrate of an Example. 実施例の基板の側面部のFE-SEM写真(拡大図)である。It is an FE-SEM photograph (enlarged view) of the side surface part of the substrate of an Example. 実施例1で作成した、高温保持後の基板の側面部のFE-SEM写真(拡大図)である。It is an FE-SEM photograph (enlarged view) of the side surface part of the substrate after high temperature holding made in Example 1. FIG. 実施例1で作成した、高温保持後の基板の側面部のFE-SEM写真である。It is an FE-SEM photograph of the side surface part of the substrate after high temperature holding, which was made in Example 1. FIG. 比較例1で作成した、高温保持後の基板の側面部のFE-SEM写真(拡大図)である。It is an FE-SEM photograph (enlarged view) of the side surface part of the substrate after high temperature holding made in the comparative example 1. FIG. 比較例1で作成した、高温保持後の基板の側面部のFE-SEM写真である。It is an FE-SEM photograph of the side surface part of the substrate after high temperature holding, which was made in the comparative example 1. FIG.

<金属表面塗布膜形成組成物>
本発明の金属表面塗布膜形成組成物は、マレイミド基を有する単位構造を含むポリマー、及び有機溶剤を含む。マレイミド基を有する単位構造は、例えば以下の式で表される。
<Metal surface coating film forming composition>
The metal surface coating film forming composition of the present invention contains a polymer containing a unit structure having a maleimide group and an organic solvent. The unit structure having a maleimide group is represented by, for example, the following formula.

Figure 2022098629000002

上記マレイミド基を有する単位構造が、本発明のポリマーに含まれる単位構造の全体に対し、10モル%以上含まれることが好ましく、30~100モル%含まれることが好ましい。
Figure 2022098629000002

The unit structure having a maleimide group is preferably contained in an amount of 10 mol% or more, preferably 30 to 100 mol%, based on the total unit structure contained in the polymer of the present invention.

本発明のポリマーは、本発明の効果を妨げない範囲で、マレイミド基を有する単位構造以外の単位構造を含んでよい。すなわち前記ポリマーは、他のモノマーとの共重合体(例えば、ラジカル重合を行うことが可能な官能基を有する)であってよい。マレイミド基を有する単位構造以外の単位構造が、架橋性部位を含む単位構造を含むことが好ましい。 The polymer of the present invention may contain a unit structure other than the unit structure having a maleimide group as long as the effect of the present invention is not impaired. That is, the polymer may be a copolymer with another monomer (for example, having a functional group capable of performing radical polymerization). It is preferable that the unit structure other than the unit structure having a maleimide group includes a unit structure containing a crosslinkable site.

当該架橋性部位を有することで、架橋性部位同士又はマレイミドのNH基と反応し、ポリマー同士が架橋構造を有することで、より改善された本願の効果を奏する金属表面塗布膜が形成できると考えられる。 It is considered that having the cross-linking site allows the cross-linking sites to react with each other or the NH group of maleimide, and the polymers having a cross-linking structure can form a metal surface coating film having a more improved effect of the present application. Be done.

架橋性部位の具体例としては、ヒドロキシ基、エポキシ基、アシル基、アセチル基、ホルミル基、ベンゾイル基、カルボキシ基、カルボニル基、アミノ基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、アジ基、チオール基、スルホ基及びアリル基が挙げられるが、これらの中でエポキシ基であることが好ましい。 Specific examples of the crosslinkable site include a hydroxy group, an epoxy group, an acyl group, an acetyl group, a formyl group, a benzoyl group, a carboxy group, a carbonyl group, an amino group, an imino group, a cyano group, an azo group, an azi group and a thiol group. , Sulf group and allyl group, and among these, an epoxy group is preferable.

本発明のポリマーが架橋性部位を含む単位構造を含む場合、ポリマーに含まれる単位構造の全体に対する架橋性部位を含む単位構造のモル比率は、例えば5~50モル%である。 When the polymer of the present invention contains a unit structure containing a crosslinkable moiety, the molar ratio of the unit structure including the crosslinkable moiety to the entire unit structure contained in the polymer is, for example, 5 to 50 mol%.

前記架橋性部位を含む単位構造が、下記式で表されることが好ましい。 The unit structure including the crosslinkable site is preferably represented by the following formula.

Figure 2022098629000003

(上記式[I]中、Rは水素原子又は炭素原子数1~10のアルキル基を表し、Lは、単結合、エステル結合、エーテル結合又はアミド結合を表し、Aは酸素原子又は硫黄原子で中断されていてもよい炭素原子数1~10のアルキレン基を表し、Dは上記架橋性部位を表す。)
Figure 2022098629000003

(In the above formula [I], R 0 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, L 1 represents a single bond, an ester bond, an ether bond or an amide bond, and A 1 represents an oxygen atom or an oxygen atom or an amide bond. It represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms which may be interrupted by a sulfur atom, and D 1 represents the crosslinkable moiety.)

上記炭素原子数1~10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、シクロブチル基、1-メチル-シクロプロピル基、2-メチル-シクロプロピル基、n-ペンチル基、1-メチル-n-ブチル基、2-メチル-n-ブチル基、3-メチル-n-ブチル基、1,1-ジメチル-n-プロピル基、1,2-ジメチル-n-プロピル基、2,2-ジメチル-n-プロピル基、1-エチル-n-プロピル基、シクロペンチル基、1-メチル-シクロブチル基、2-メチル-シクロブチル基、3-メチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロプロピル基、2,3-ジメチル-シクロプロピル基、1-エチル-シクロプロピル基、2-エチル-シクロプロピル基、n-ヘキシル基、1-メチル-n-ペンチル基、2-メチル-n-ペンチル基、3-メチル-n-ペンチル基、4-メチル-n-ペンチル基、1,1-ジメチル-n-ブチル基、1,2-ジメチル-n-ブチル基、1,3-ジメチル-n-ブチル基、2,2-ジメチル-n-ブチル基、2,3-ジメチル-n-ブチル基、3,3-ジメチル-n-ブチル基、1-エチル-n-ブチル基、2-エチル-n-ブチル基、1,1,2-トリメチル-n-プロピル基、1,2,2-トリメチル-n-プロピル基、1-エチル-1-メチル-n-プロピル基、1-エチル-2-メチル-n-プロピル基、シクロヘキシル基、1-メチル-シクロペンチル基、2-メチル-シクロペンチル基、3-メチル-シクロペンチル基、1-エチル-シクロブチル基、2-エチル-シクロブチル基、3-エチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロブチル基、1,3-ジメチル-シクロブチル基、2,2-ジメチル-シクロブチル基、2,3-ジメチル-シクロブチル基、2,4-ジメチル-シクロブチル基、3,3-ジメチル-シクロブチル基、1-n-プロピル-シクロプロピル基、2-n-プロピル-シクロプロピル基、1-i-プロピル-シクロプロピル基、2-i-プロピル-シクロプロピル基、1,2,2-トリメチル-シクロプロピル基、1,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、2,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、1-エチル-2-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-1-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-2-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-3-メチル-シクロプロピル基、デシル基が挙げられる。 Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, a cyclopropyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, an s-butyl group, and t-. Butyl group, cyclobutyl group, 1-methyl-cyclopropyl group, 2-methyl-cyclopropyl group, n-pentyl group, 1-methyl-n-butyl group, 2-methyl-n-butyl group, 3-methyl-n -Butyl group, 1,1-dimethyl-n-propyl group, 1,2-dimethyl-n-propyl group, 2,2-dimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-n-propyl group, cyclopentyl group, 1 -Methyl-cyclobutyl group, 2-methyl-cyclobutyl group, 3-methyl-cyclobutyl group, 1,2-dimethyl-cyclopropyl group, 2,3-dimethyl-cyclopropyl group, 1-ethyl-cyclopropyl group, 2- Ethyl-cyclopropyl group, n-hexyl group, 1-methyl-n-pentyl group, 2-methyl-n-pentyl group, 3-methyl-n-pentyl group, 4-methyl-n-pentyl group, 1,1 -Dimethyl-n-butyl group, 1,2-dimethyl-n-butyl group, 1,3-dimethyl-n-butyl group, 2,2-dimethyl-n-butyl group, 2,3-dimethyl-n-butyl Group, 3,3-dimethyl-n-butyl group, 1-ethyl-n-butyl group, 2-ethyl-n-butyl group, 1,1,2-trimethyl-n-propyl group, 1,2,2- Trimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-1-methyl-n-propyl group, 1-ethyl-2-methyl-n-propyl group, cyclohexyl group, 1-methyl-cyclopentyl group, 2-methyl-cyclopentyl group, 3-Methyl-cyclopentyl group, 1-ethyl-cyclobutyl group, 2-ethyl-cyclobutyl group, 3-ethyl-cyclobutyl group, 1,2-dimethyl-cyclobutyl group, 1,3-dimethyl-cyclobutyl group, 2,2- Dimethyl-cyclobutyl group, 2,3-dimethyl-cyclobutyl group, 2,4-dimethyl-cyclobutyl group, 3,3-dimethyl-cyclobutyl group, 1-n-propyl-cyclopropyl group, 2-n-propyl-cyclopropyl Group, 1-i-propyl-cyclopropyl group, 2-i-propyl-cyclopropyl group, 1,2,2-trimethyl-cyclopropyl group, 1,2,3-trimethyl-cyclopropyl group, 2,2 3-trimethyl-Cyclopropyl group, 1-ethyl-2-methyl-cyclopropyl group, 2-ethyl-1-methyl-cyclopropyl group, 2-ethyl-2 -Methyl-cyclopropyl group, 2-ethyl-3-methyl-cyclopropyl group, decyl group and the like.

上記炭素原子数1~10のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、シクロプロピレン基、n-ブチレン基、イソブチレン基、s-ブチレン基、t-ブチレン基、シクロブチレン基、1-メチル-シクロプロピレン基、2-メチル-シクロプロピレン基、n-ペンチレン基、1-メチル-n-ブチレン基、2-メチル-n-ブチレン基、3-メチル-n-ブチレン基、1,1-ジメチル-n-プロピレン基、1,2-ジメチル-n-プロピレン基、2,2-ジメチル-n-プロピレン、1-エチル-n-プロピレン基、シクロペンチレン基、1-メチル-シクロブチレン基、2-メチル-シクロブチレン基、3-メチル-シクロブチレン基、1,2-ジメチル-シクロプロピレン基、2,3-ジメチル-シクロプロピレン基、1-エチル-シクロプロピレン基、2-エチル-シクロプロピレン基、n-ヘキシレン基、1-メチル-n-ペンチレン基、2-メチル-n-ペンチレン基、3-メチル-n-ペンチレン基、4-メチル-n-ペンチレン基、1,1-ジメチル-n-ブチレン基、1,2-ジメチル-n-ブチレン基、1,3-ジメチル-n-ブチレン基、2,2-ジメチル-n-ブチレン基、2,3-ジメチル-n-ブチレン基、3,3-ジメチル-n-ブチレン基、1-エチル-n-ブチレン基、2-エチル-n-ブチレン基、1,1,2-トリメチル-n-プロピレン基、1,2,2-トリメチル-n-プロピレン基、1-エチル-1-メチル-n-プロピレン基、1-エチル-2-メチル-n-プロピレン基、シクロヘキシレン基、1-メチル-シクロペンチレン基、2-メチル-シクロペンチレン基、3-メチル-シクロペンチレン基、1-エチル-シクロブチレン基、2-エチル-シクロブチレン基、3-エチル-シクロブチレン基、1,2-ジメチル-シクロブチレン基、1,3-ジメチル-シクロブチレン基、2,2-ジメチル-シクロブチレン基、2,3-ジメチル-シクロブチレン基、2,4-ジメチル-シクロブチレン基、3,3-ジメチル-シクロブチレン基、1-n-プロピル-シクロプロピレン基、2-n-プロピル-シクロプロピレン基、1-イソプロピル-シクロプロピレン基、2-イソプロピル-シクロプロピレン基、1,2,2-トリメチル-シクロプロピレン基、1,2,3-トリメチル-シクロプロピレン基、2,2,3-トリメチル-シクロプロピレン基、1-エチル-2-メチル-シクロプロピレン基、2-エチル-1-メチル-シクロプロピレン基、2-エチル-2-メチル-シクロプロピレン基、2-エチル-3-メチル-シクロプロピレン基、n-ヘプチレン基、n-オクチレン基、n-ノニレン基又はn-デカニレン基が挙げられる。 Examples of the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms include methylene group, ethylene group, n-propylene group, isopropylene group, cyclopropylene group, n-butylene group, isobutylene group, s-butylene group, and t-butylene group. Cyclobutylene group, 1-methyl-cyclopropylene group, 2-methyl-cyclopropylene group, n-pentylene group, 1-methyl-n-butylene group, 2-methyl-n-butylene group, 3-methyl-n-butylene Group, 1,1-dimethyl-n-propylene group, 1,2-dimethyl-n-propylene group, 2,2-dimethyl-n-propylene, 1-ethyl-n-propylene group, cyclopentylene group, 1- Methyl-cyclobutylene group, 2-methyl-cyclobutylene group, 3-methyl-cyclobutylene group, 1,2-dimethyl-cyclopropylene group, 2,3-dimethyl-cyclopropylene group, 1-ethyl-cyclopropylene group, 2-Ethyl-cyclopropylene group, n-hexylene group, 1-methyl-n-pentylene group, 2-methyl-n-pentylene group, 3-methyl-n-pentylene group, 4-methyl-n-pentylene group, 1 , 1-dimethyl-n-butylene group, 1,2-dimethyl-n-butylene group, 1,3-dimethyl-n-butylene group, 2,2-dimethyl-n-butylene group, 2,3-dimethyl-n -Butylene group, 3,3-dimethyl-n-butylene group, 1-ethyl-n-butylene group, 2-ethyl-n-butylene group, 1,1,2-trimethyl-n-propylene group, 1,2, 2-trimethyl-n-propylene group, 1-ethyl-1-methyl-n-propylene group, 1-ethyl-2-methyl-n-propylene group, cyclohexylene group, 1-methyl-cyclopentylene group, 2- Methyl-cyclopentylene group, 3-methyl-cyclopentylene group, 1-ethyl-cyclobutylene group, 2-ethyl-cyclobutylene group, 3-ethyl-cyclobutylene group, 1,2-dimethyl-cyclobutylene group, 1,3-dimethyl-cyclobutylene group, 2,2-dimethyl-cyclobutylene group, 2,3-dimethyl-cyclobutylene group, 2,4-dimethyl-cyclobutylene group, 3,3-dimethyl-cyclobutylene group, 1-n-propyl-cyclopropylene group, 2-n-propyl-cyclopropylene group, 1-isopropyl-cyclopropylene group, 2-isopropyl-cyclopropylene group, 1,2,2-trimethyl-cyclopropylene group, 1, 2,3-trimethyl-Cyclopropylene group, 2,2,3- Trimethyl-Cyclopropylene group, 1-ethyl-2-methyl-cyclopropylene group, 2-ethyl-1-methyl-cyclopropylene group, 2-ethyl-2-methyl-cyclopropylene group, 2-ethyl-3-methyl- Cyclopropylene group, n-heptylene group, n-octylene group, n-nonylene group or n-decanylen group can be mentioned.

上記酸素原子又は硫黄原子で中断されていてもよい炭素原子数1~10のアルキレン基とは、前記アルキレン基が含む1つ以上の炭素―炭素結合の間に、エーテル結合又はスルフィド結合を含むことを言う。 The alkylene group having 1 to 10 carbon atoms which may be interrupted by the oxygen atom or the sulfur atom includes an ether bond or a sulfide bond between one or more carbon-carbon bonds contained in the alkylene group. Say.

上記Lがエステル結合であることが好ましく、Aは酸素原子で中断されている炭素原子数1~10のアルキレン基であることが好ましい。 It is preferable that L 1 is an ester bond, and A 1 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms interrupted by an oxygen atom.

上記重合体の重量平均分子量は特に限定されないが、例えば500~500,000である。500未満であると、塗布・形成した金属表面塗布膜が、不均一(膜ができない部分ができる)になる可能性が高くなり、500,000を超えると、金属表面塗布膜形成組成物の粘度が高くなり、均一な膜厚での塗布が難しくなる恐れがある。 The weight average molecular weight of the polymer is not particularly limited, but is, for example, 500 to 500,000. If it is less than 500, there is a high possibility that the coated / formed metal surface coating film becomes non-uniform (a portion where the film cannot be formed), and if it exceeds 500,000, the viscosity of the metal surface coating film forming composition is high. May become difficult to apply with a uniform film thickness.

<有機溶剤>
本発明の金属表面塗布膜形成組成物は、有機溶剤を含む。本有機溶剤は、前記ポリマーを溶解できるものであれば特に制限は無いが、具体的には、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、γ-ブチロラクトン、α-アセチル-γ-ブチロラクトン、メチルラクテート、エチルラクテート、テトラメチル尿素、1,3-ジメチル-2-イミダゾリノン、N-シクロヘキシル-2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリジノン、p-メンタン、n-デカン等が挙げられ、これらは単独又は2種以上の組合せで用いることができる。
<Organic solvent>
The metal surface coating film forming composition of the present invention contains an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the polymer, but specifically, N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, diethylene glycol dimethyl ether, cyclopentanone, cyclohexanone, γ-butyrolactone, α-acetyl-γ-butyrolactone, methyllactate, ethyllactate, tetramethylurea, 1,3-dimethyl-2-imidazolinone, Examples thereof include N-cyclohexyl-2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidinone, p-menthan, n-decane and the like, and these can be used alone or in combination of two or more.

また、本発明に係る金属表面塗布膜形成組成物の有機溶剤としては、いわゆる半導体リソグラフィー工程に一般的に使用される有機溶剤であってもよい。具体例としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘプタノン、4-メチル-2-ペンタノール、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、2-ヒドロキシイソ酪酸エチル、エトキシ酢酸エチル、酢酸2-ヒドロキシエチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸ブチル、2-ヘプタノン、メトキシシクロペンタン、アニソールが挙げられる。これらの溶剤も、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Further, the organic solvent of the metal surface coating film forming composition according to the present invention may be an organic solvent generally used in a so-called semiconductor lithography process. Specific examples include, for example, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, and propylene. Glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cycloheptanone, 4-methyl-2-pentanol, methyl 2-hydroxyisobutyrate, ethyl 2-hydroxyisobutyrate, ethoxyacetate Ethyl, 2-hydroxyethyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, ethyl acetate, butyl acetate, Examples include butyl lactic acid, 2-heptanone, methoxycyclopentane and anisole. These solvents can also be used alone or in combination of two or more.

さらに、本発明の金属表面塗布膜形成組成物は、バインダー、架橋剤、及び添加剤からなる群より選択される少なくとも一種を含んでよい。 Further, the metal surface coating film forming composition of the present invention may contain at least one selected from the group consisting of a binder, a cross-linking agent, and an additive.

<バインダー>
本発明の金属表面塗布膜形成組成物は、バインダーを含んでもよい。具体例としては(メタ)アクリル樹脂、ポリスチレン誘導体、ポリヒドロキシスチレン誘導体、フェノールノボラック、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミック酸エステル、ポリアミック酸、ポリイミド、ビスマレイミド、ポリスルホン、PEEK、アミノ樹脂などがあげられる。
<Binder>
The metal surface coating film forming composition of the present invention may contain a binder. Specific examples include (meth) acrylic resin, polystyrene derivative, polyhydroxystyrene derivative, phenol novolac, polyester, polyether, polyamic acid ester, polyamic acid, polyimide, bismaleimide, polysulfone, PEEK, amino resin and the like.

本発明のバインダーとしては、WO2020/080207に記載の、以下の単位構造を有する樹脂を含むことが好ましい。 The binder of the present invention preferably contains the resin having the following unit structure described in WO2020 / 080207.

(A)下記一般式(1):

Figure 2022098629000004

[式(1)中、Xは、4価の有機基であり、Yは、2価の有機基であり、R及びRは、それぞれ独立に、1価の有機基である。]で表される単位構造を有するポリイミド前駆体。 (A) The following general formula (1):
Figure 2022098629000004

[In the formula (1), X 1 is a tetravalent organic group, Y 1 is a divalent organic group, and R 1 and R 2 are independently monovalent organic groups. ] Is a polyimide precursor having a unit structure represented by.

上記X及びYの詳細については後述する。 Details of the above X 1 and Y 1 will be described later.

また下記の単位構造を有する樹脂であってもよい。 Further, it may be a resin having the following unit structure.

Figure 2022098629000005
Figure 2022098629000005

<架橋剤>
本発明の金属表面塗布膜形成組成物は、架橋剤を含んでもよい。具体例としてはエポキシ化合物、エポキシ樹脂、アミノプラスト架橋剤、(ブロック化)イソシアネート、多官能(メタ)アクリレートなどがあげられる。
<Crosslinking agent>
The metal surface coating film forming composition of the present invention may contain a cross-linking agent. Specific examples include epoxy compounds, epoxy resins, aminoplast cross-linking agents, (blocking) isocyanates, polyfunctional (meth) acrylates and the like.

本発明に用いられるエポキシ化合物として、下記式(A-1)~(A-15)を例示することができる。 The following formulas (A-1) to (A-15) can be exemplified as the epoxy compound used in the present invention.

Figure 2022098629000006
Figure 2022098629000006

Figure 2022098629000007
Figure 2022098629000007

式(A-1)は日産化学(株)製、商品名TEPIC-G、TEPIC-S、TEPIC-SS、TEPIC-HP、TEPIC-L(いずれも1,3,5-トリス(2,3-エポキシプロピル)イソシアヌル酸)として入手することができる。 The formula (A-1) is manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., and the trade names are TEPIC-G, TEPIC-S, TEPIC-SS, TEPIC-HP, and TEPIC-L (all 1,3,5-Tris (2,3-). It can be obtained as (epoxypropyl) isocyanuric acid).

式(A-2)は日産化学(株)製、商品名TEPIC-VLとして入手することができる。 Formula (A-2) is available from Nissan Chemical Industries, Ltd. under the trade name TEPIC-VL.

式(A-3)は日産化学(株)製、商品名TEPIC-FLとして入手することができる。 Formula (A-3) is available from Nissan Chemical Industries, Ltd. under the trade name TEPIC-FL.

式(A-4)は日産化学(株)製、商品名TEPIC-UCとして入手することができる。 Formula (A-4) is available from Nissan Chemical Industries, Ltd. under the trade name TEPIC-UC.

式(A-5)はナガセケムテック(株)製、商品名デナコールEX-411として入手することができる。 Formula (A-5) is available from Nagase Chemtech Co., Ltd. under the trade name Denacol EX-411.

式(A-6)はナガセケムテック(株)製、商品名デナコールEX-521として入手することができる。 Formula (A-6) is available from Nagase Chemtech Co., Ltd. under the trade name Denacol EX-521.

式(A-7)は三菱ガス化学(株)製、商品名TETRAD-Xとして入手することができる。 Formula (A-7) is available from Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. under the trade name TETRAD-X.

式(A-8)は昭和電工(株)製、商品名BATGとして入手することができる。 Formula (A-8) is manufactured by Showa Denko KK and can be obtained under the trade name BATG.

式(A-9)は日鉄ケミカル&マテリアル(株)製、商品名YH-434Lとして入手することができる。 Formula (A-9) is available from Nittetsu Chemical & Materials Co., Ltd. under the trade name YH-434L.

式(A-10)は旭有機材工業(株)製、商品名TEP-Gとして入手することができる。 Formula (A-10) is available from Asahi Organic Materials Industry Co., Ltd. under the trade name TEP-G.

式(A-11)はDIC(株)製、商品名EPICLON HP-4700として入手することができる。 Formula (A-11) is available from DIC Corporation under the trade name EPICLON HP-4700.

式(A-12)は(株)ダイセル製、商品名エポリード GT401として入手することができる。尚、a、b、c、dはそれぞれ0又は1であり、a+b+c+d=1である。 Formula (A-12) is available from Daicel Corporation under the trade name Epolide GT401. Note that a, b, c, and d are 0 or 1, respectively, and a + b + c + d = 1.

この他、エポキシ基を有する化合物としては、アミノ基を有するエポキシ樹脂としてはYH-434(日鉄ケミカル&マテリアル(株)製、商品名)、シクロヘキセンオキサイド構造を有するエポキシ樹脂としては、エポリードGT-401、同GT-403、同GT-301、同GT-302、セロキサイド2021、セロキサイド3000(ダイセル化学(株)製、商品名)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、エピコート1001、同1002、同1003、同1004、同1007、同1009、同1010、同828(以上、油化シェルエポキシ(株)製、商品名)等を、ビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、エピコート807(油化シェルエポキシ(株)製、商品名)等を、フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、エピコート152、同154(以上、油化シェルエポキシ(株)製、商品名)、EPPN201、同202(以上、日本化薬(株)製、商品名)等を、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、EOCN-102、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1020、EOCN-1025、EOCN-1027(以上、日本化薬(株)製、商品名)、エピコート180S75(油化シェルエポキシ(株)製、商品名)等を、脂環式エポキシ樹脂としては、デナコールEX-252(ナガセケムテックス(株)製、商品名)、CY175、CY177、CY179(以上、CIBA-GEIGY A.G製、商品名)、アラルダイトCY-182、同CY-192、同CY-184(以上、CIBA-GEIGY A.G製、商品名)、エピクロン200、同400(以上、大日本インキ工業(株)製、商品名)、エピコート871、同872(以上、油化シェルエポキシ(株)製、商品名)、ED-5661、ED-5662(以上、セラニーズコーティング(株)製、商品名)等を、脂肪族ポリグリシジルエーテルとしては、デナコールEX-611、同EX-612、同EX-614、同EX-622、同EX-411、同EX-512、同EX-522、同EX-421、同EX-313、同EX-314、同EX-321(ナガセケムテックス(株)製、商品名)等を挙げることができる。 In addition, as a compound having an epoxy group, YH-434 (manufactured by Nittetsu Chemical & Materials Co., Ltd., trade name) as an epoxy resin having an amino group, and Eporide GT- as an epoxy resin having a cyclohexene oxide structure. 401, GT-403, GT-301, GT-302, Selokiside 2021, Selokiside 3000 (manufactured by Daicel Chemical Co., Ltd., trade name), as bisphenol A type epoxy resins, Epicoat 1001, 1002, 1003 , 1004, 1007, 1009, 1010, 828 (all manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., trade name), etc., as the bisphenol F type epoxy resin, Epicoat 807 (Oilized Shell Epoxy Co., Ltd.) ), Etc., as phenol novolac type epoxy resins, Epicoat 152, 154 (above, Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., trade name), EPPN201, 202 (above, Nippon Kayaku Co., Ltd.) ), Etc., as cresol novolac type epoxy resins, EOCN-102, EOCN-103S, EOCN-104S, EOCN-1020, EOCN-1025, EOCN-1027 (all manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) , Product name), Epicoat 180S75 (manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., product name), etc. CY177, CY179 (above, CIBA-GEIGY AG, trade name), Araldite CY-182, CY-192, CY-184 (above, CIBA-GEIGY AG, trade name), Epicron 200, 400 (above, manufactured by Dainippon Ink Industry Co., Ltd., trade name), Epicoat 871, 872 (above, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., trade name), ED-5661, ED-5662 (above, Cera) Needs Coating Co., Ltd. (trade name), etc., as the aliphatic polyglycidyl ether, Denacol EX-611, EX-612, EX-614, EX-622, EX-411, EX-512. , EX-522, EX-421, EX-313, EX-314, EX-321 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, trade name) and the like.

上記架橋剤のポリマーに対する添加量は、例えば5~50質量%である。 The amount of the cross-linking agent added to the polymer is, for example, 5 to 50% by mass.

<添加剤>
本発明の金属表面塗布膜形成組成物は、添加剤を含んでもよい。具体例としては滑剤、充填剤、可塑剤、酸化抑制剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、難燃剤、着色剤、防黴剤、硬化促進剤などの添加剤を用途、目的に応じて適量配合してもよい。添加剤を含む場合、添加剤の含有量は、上記組成物の全量100質量%に対して、0.01質量%~20質量%であることが好ましい。
<Additives>
The metal surface coating film forming composition of the present invention may contain an additive. Specific examples include additives such as lubricants, fillers, plasticizers, antioxidants, UV absorbers, light stabilizers, antistatic agents, flame retardants, colorants, fungicides, and curing accelerators for the purpose. An appropriate amount may be blended accordingly. When the additive is contained, the content of the additive is preferably 0.01% by mass to 20% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the above composition.

<金属>
本発明でいう金属は、特に制限は無い。具体例としては鉄、銅、スズ及びアルミニウムが挙げられるが、本発明は特に銅及びアルミニウムに対して優れた特性を発揮する。すなわち、銅又はアルミニウムを含む金属であれば、本発明の金属表面塗布膜は、銅の表面での酸化銅の生成を抑制でき、アルミニウムの表面での酸化アルミニウムの生成を抑制できる。
<Metal>
The metal referred to in the present invention is not particularly limited. Specific examples include iron, copper, tin and aluminum, but the present invention exhibits excellent properties particularly with respect to copper and aluminum. That is, if it is a metal containing copper or aluminum, the metal surface coating film of the present invention can suppress the formation of copper oxide on the surface of copper and can suppress the formation of aluminum oxide on the surface of aluminum.

本発明の金属表面塗布膜による金属の酸化抑制能の評価方法としては、実施例に記載の、金属配線、例えば銅配線を形成した配線基板の酸化処理試験後、FE-SEMの目視による観察により、酸化金属膜発生の有無を観察することにより確認することができる。 As a method for evaluating the oxidation inhibitory ability of a metal by the metal surface coating film of the present invention, after an oxidation treatment test of a metal wiring, for example, a wiring substrate on which a copper wiring is formed, which is described in Examples, visual observation by FE-SEM is performed. It can be confirmed by observing the presence or absence of metal oxide film formation.

前記金属が、半導体再配線、プリント配線及び半田バンプからなる群より選ばれる少なくとも一種を形成する材料であってよい。 The metal may be a material forming at least one selected from the group consisting of semiconductor rewiring, printed wiring and solder bumps.

<金属表面塗布膜形成組成物>
前記金属表面塗布膜形成組成物を、金属表面に公知の方法で塗布、次いで焼成を行うことで、金属表面塗布膜が形成できる。塗布方法としては特に制限は無く、通常のスピンコート、ディップコート、溶媒キャスト法等の塗布法が用いられる。次いで通常大気下での焼成工程(焼成温度100~300℃、焼成時間10秒~1時間)を経て、膜厚1nm~500nmの塗布膜が形成できる。
<Metal surface coating film forming composition>
A metal surface coating film can be formed by applying the metal surface coating film forming composition to a metal surface by a known method and then firing. The coating method is not particularly limited, and ordinary spin coating, dip coating, solvent casting and other coating methods are used. Next, a coating film having a film thickness of 1 nm to 500 nm can be formed through a firing step in a normal atmosphere (firing temperature 100 to 300 ° C., firing time 10 seconds to 1 hour).

<配線基板、配線基板の製造方法>
本発明でいう配線基板を製造するための「基材」とは、後述する金属配線、絶縁膜(感光性、非感光性)層を支えるための基材である。材質としては金属、樹脂等特に制限は無いが、例えばシリコン、ガラスからなる基材が挙げられる。上記金属配線層、絶縁膜層の形状を維持する強度を有すること、加熱工程を含む場合は、100℃~400℃の加熱工程を経ても変形しない耐熱性を有することが好ましい。基材の形状としては平面状、角を有するもの、曲面状、凹凸を有するもの、窪みを有するもの等特に限定されないが、通常平板状である。
<Manufacturing method of wiring board and wiring board>
The "base material" for manufacturing the wiring board referred to in the present invention is a base material for supporting the metal wiring and the insulating film (photosensitive and non-photosensitive) layers described later. The material is not particularly limited, such as metal and resin, and examples thereof include a base material made of silicon and glass. It is preferable that the metal wiring layer and the insulating film layer have strength to maintain the shape, and when the heating step is included, the metal wiring layer and the insulating film layer have heat resistance that does not deform even after the heating step of 100 ° C. to 400 ° C. The shape of the base material is not particularly limited, such as a flat surface, a surface having corners, a curved surface, an uneven surface, and a depression, but is usually a flat plate.

本発明の配線基板は、上述の基材と、前記基板の上に形成された金属表面を含む配線と、前記配線の表面の少なくとも一部に上述の金属表面塗布膜を備える配線基板、である。上記金属配線は、鋳型を作った後めっき工程で金属を埋め込む等の公知の方法で製造できる。上記金属配線は例えば1μm~20μm程度の高さ、幅を有するラインアンドスペース形状を有するものであってよい。 The wiring substrate of the present invention is a wiring substrate including the above-mentioned base material, a wiring including a metal surface formed on the substrate, and the above-mentioned metal surface coating film on at least a part of the surface of the wiring. .. The metal wiring can be manufactured by a known method such as embedding metal in a plating step after making a mold. The metal wiring may have a line-and-space shape having a height and width of, for example, about 1 μm to 20 μm.

公知の方法で作られた金属配線の上に、前記金属表面塗布膜形成組成物を上述の方法で塗布、焼成することにより、前記配線の表面の少なくとも一部に上述の金属表面塗布膜を備える配線基板が製造できるが、配線の露出部分全面にわたって上述の金属表面塗布膜が形成されていることが望ましい。いわゆる上記基材上に形成された配線は、通常矩形状をしており、側面と上面とを有する。この側面と上面側の配線の露出部分が次の加熱工程等を経て酸化されやすいため、本発明の金属表面塗布膜を側面と上面との各々の少なくとも一部に上記金属表面塗布膜が形成されていることが好ましく、側面と上面との各々の全面にわたって形成されていることがさらに好ましい。上記金属表面塗布膜形成組成物から作られる金属表面塗布膜は、膜厚が前述のように薄いため、金属表面に対しほぼ均一の膜厚(例えば1nm~200nm、1nm~500nm)である。このような薄膜でありながら、本発明の金属表面塗布膜は金属の酸化抑制能に優れる。 By applying and firing the metal surface coating film forming composition on a metal wiring made by a known method by the above method, the above-mentioned metal surface coating film is provided on at least a part of the surface of the wiring. Although a wiring board can be manufactured, it is desirable that the above-mentioned metal surface coating film is formed over the entire exposed portion of the wiring. The wiring formed on the so-called base material usually has a rectangular shape and has a side surface and an upper surface. Since the exposed portion of the wiring on the side surface and the upper surface side is easily oxidized through the next heating step or the like, the metal surface coating film of the present invention is formed on at least a part of each of the side surface and the upper surface. It is preferable that it is formed over the entire surface of each of the side surface and the upper surface. Since the metal surface coating film made from the metal surface coating film forming composition has a thin film thickness as described above, the film has a substantially uniform film thickness (for example, 1 nm to 200 nm and 1 nm to 500 nm) with respect to the metal surface. Despite being such a thin film, the metal surface coating film of the present invention is excellent in the ability to suppress metal oxidation.

上記配線が、さらに絶縁膜(感光性、非感光性)で被覆されたものであってよい。上記被覆する方法は、公知の方法によってよく、例えば絶縁膜形成組成物を上記金属表面塗布膜を設けた配線基板上に塗布焼成することにより被覆することができる。 The wiring may be further coated with an insulating film (photosensitive, non-photosensitive). The coating method may be a known method, and for example, the insulating film forming composition can be coated by coating and firing on a wiring board provided with the metal surface coating film.

上記にように作製された基板を100℃~300℃で加熱する工程に付してもよい。加熱工程は、例えば半導体素子に使用される配線基板としての信頼性試験で適用される場合がある。通常大気下、125℃~150℃、1~1000時間で実施されるが、いわゆる温度85℃/湿度85%(85/85試験)のような高湿条件下で実施されてもよい。 The substrate produced as described above may be subjected to a step of heating at 100 ° C to 300 ° C. The heating step may be applied, for example, in a reliability test as a wiring board used for a semiconductor element. It is usually carried out under the atmosphere at 125 ° C. to 150 ° C. for 1 to 1000 hours, but may be carried out under high humidity conditions such as so-called temperature 85 ° C./humidity 85% (85/85 test).

上記加熱試験後の、配線表面の酸化金属層の厚さが1μm(1000nm)以下であることが好ましく、900nm以下、800nm以下、700nm以下、600nm以下、500nm以下、400nm以下、300nm以下、200nm以下、100nm以下、90nm以下、80nm以下、70nm以下、60nm以下、50nm以下、40nm以下、30nm以下、20nm以下、10nm以下、10nm以下、5nm以下、3nm以下、2nm以下、1nm以下、0nm(酸化膜が観察されない)であることが好ましい。 After the heating test, the thickness of the metal oxide layer on the wiring surface is preferably 1 μm (1000 nm) or less, 900 nm or less, 800 nm or less, 700 nm or less, 600 nm or less, 500 nm or less, 400 nm or less, 300 nm or less, 200 nm or less. , 100 nm or less, 90 nm or less, 80 nm or less, 70 nm or less, 60 nm or less, 50 nm or less, 40 nm or less, 30 nm or less, 20 nm or less, 10 nm or less, 10 nm or less, 5 nm or less, 3 nm or less, 2 nm or less, 1 nm or less, 0 nm (oxide film) Is not observed).

<絶縁膜、感光性絶縁膜>
本発明でいう絶縁膜、感光性絶縁膜は公知のものを使用してよいが、例えば上記の金属配線間を電気的に絶縁するために、後から形成される場合もあるため、上記金属配線間を隙間なく埋め込むことができる塗布型又は非塗布型(蒸着工程(CVD)等)で製造できる絶縁膜であることが好ましいが、製造プロセスの効率の観点から塗布型の感光性絶縁膜形成組成物が用いられる場合が多い。絶縁膜は、金属配線間の導通を防ぐために形成されるものであり、通常低誘電率(例えば2.0~3.5)、より微細な金属配線が必要な、最先端の半導体素子用としては、低誘電正接(例えば0.01以下)を有する絶縁膜が用いられる。形状加工性の容易さから、リソグラフィー工程により形状加工が可能な、感光性絶縁膜であることが好ましい。
<Insulating film, photosensitive insulating film>
As the insulating film and the photosensitive insulating film referred to in the present invention, known ones may be used, but for example, the metal wiring may be formed later in order to electrically insulate between the metal wirings. It is preferable that the insulating film can be manufactured by a coating type or a non-coating type (vapor deposition step (CVD), etc.) that can be embedded without gaps, but from the viewpoint of efficiency of the manufacturing process, a coating type photosensitive insulating film forming composition is preferable. Things are often used. The insulating film is formed to prevent conduction between metal wirings, and is usually used for state-of-the-art semiconductor devices that require a low dielectric constant (for example, 2.0 to 3.5) and finer metal wirings. An insulating film having a low dielectric loss tangent (for example, 0.01 or less) is used. From the viewpoint of ease of shape processing, a photosensitive insulating film that can be shaped by a lithography process is preferable.

塗布型の絶縁膜としては、公知のポリイミド、ポリアリールエーテル、ポリベンゾオキサゾール等を含む樹脂を含む絶縁膜形成組成物(半導体素子製造に用いる再配線用絶縁膜形成組成物等)を用いて製造できる。 As the coating type insulating film, it is manufactured by using an insulating film forming composition (such as an insulating film forming composition for rewiring used for manufacturing a semiconductor device) containing a resin containing a known polyimide, polyarylether, polybenzoxazole or the like. can.

具体的には、WO2019/044874、WO2019/139028及びWO2020/080206に記載の感光性絶縁膜形成組成物が挙げられる。 Specific examples thereof include the photosensitive insulating film forming compositions described in WO2019 / 044874, WO2019 / 139028 and WO2020 / 080206.

本発明でいう感光性絶縁膜は、例えばWO2020/080207に記載の、以下の構造を有する樹脂を含む、感光性絶縁膜組成物であることが好ましい。 The photosensitive insulating film referred to in the present invention is preferably a photosensitive insulating film composition containing, for example, the resin having the following structure described in WO2020 / 080207.

(A)下記一般式(1):

Figure 2022098629000008

[式中、Xは、4価の有機基であり、Yは、2価の有機基であり、R及びRは、それぞれ独立に、1価の有機基である。]で表される単位構造を有するポリイミド前駆体、及び
(B)下記一般式(20):
Figure 2022098629000009

[式中、R23は水素原子又はメチル基を表し、R24は、置換基を有してもよく、酸素原子によって中断されていてもよい炭素原子数1乃至5のアルキレン基を表し、R25は、イソシアネート基又はブロックイソシアネート基を表す。]
で表されるイソシアネート化合物、を含む感光性樹脂組成物、である。 (A) The following general formula (1):
Figure 2022098629000008

[In the formula, X 1 is a tetravalent organic group, Y 1 is a divalent organic group, and R 1 and R 2 are independently monovalent organic groups. ], And (B) the following general formula (20):
Figure 2022098629000009

[In the formula, R 23 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 24 represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms which may have a substituent and may be interrupted by an oxygen atom. Reference numeral 25 represents an isocyanate group or a blocked isocyanate group. ]
A photosensitive resin composition containing an isocyanate compound represented by.

さらに(C)下記一般式(30):

Figure 2022098629000010

[式中、Z及びZは、それぞれ独立に、
水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、メルカプト基、カルボキシ基、シアノ基、ホルミル基、ハロホルミル基、スルホ基、ニトロ基、ニトロソ基、オキソ基、チオキシ基、
置換されていてもよい炭素原子数1~10のアルキル、アルコキシ、もしくはアルキルスルファニル基、
置換されていてもよい炭素原子数2~10のアルケニル、アルキニル、もしくはアルコキシカルボニル基、又は
置換されていてもよいアミノ、イミノ、もしくはカルバモイル基を表し、
及びZは、相互に結合して、ヘテロ原子を含んでもよく、置換基を有していてもよく、縮合していてもよい環を形成してもよく、当該環が芳香族環であるとき、
Figure 2022098629000011

はHOOCがCOOHに対してオルト位にある共役二重結合を示し、当該環が芳香族環であるとき以外の場合、
Figure 2022098629000012

はHOOCとCOOHについてのシス型二重結合を示す。]
で表されるカルボン酸化合物又はその無水物、を含む感光性樹脂組成物であってよい。 Further (C) the following general formula (30):
Figure 2022098629000010

[In the formula, Z 1 and Z 2 are independent of each other.
Hydrogen atom, halogen atom, hydroxy group, mercapto group, carboxy group, cyano group, formyl group, haloformyl group, sulfo group, nitro group, nitroso group, oxo group, tioxy group,
An alkyl, alkoxy, or alkylsulfanil group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted,
Represents an alkenyl, alkynyl, or alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms which may be substituted, or an amino, imino, or carbamoyl group which may be substituted.
Z 1 and Z 2 may be bonded to each other to form a ring which may contain a heteroatom, may have a substituent, or may be condensed, and the ring may be an aromatic ring. When
Figure 2022098629000011

Indicates a conjugated double bond in which the HOOC is in the ortho position with respect to COOH, except when the ring is an aromatic ring.
Figure 2022098629000012

Shows a cis-type double bond for HOOC and COOH. ]
It may be a photosensitive resin composition containing a carboxylic acid compound represented by (1) or an anhydride thereof.

上記一般式(1)中、Xは、4価の有機基であれば特に限定されないが、耐熱性と感光特性とを両立するという観点で、好ましくは、炭素原子数6~40の4価の有機基であり、より好ましくは、-COOR基及び-COOR基と-CONH-基とが互いにオルト位置にある芳香族基、又は脂環式脂肪族基である。また、Xで表される4価の有機基は、芳香族環を含有する炭素原子数6~40の有機基であることがより好ましい。 In the above general formula (1), X 1 is not particularly limited as long as it is a tetravalent organic group, but is preferably a tetravalent group having 6 to 40 carbon atoms from the viewpoint of achieving both heat resistance and photosensitive characteristics. It is an organic group of, and more preferably an aromatic group or an alicyclic aliphatic group in which one -COOR group and two -COOR groups and -CONH- group are in ortho positions with each other. Further, the tetravalent organic group represented by X 1 is more preferably an organic group having an aromatic ring and having 6 to 40 carbon atoms.

さらに好ましくは、Xは、下記式(5)又は下記式(5-1)~(5-7)で表される4価の有機基である。 More preferably, X 1 is a tetravalent organic group represented by the following formula (5) or the following formulas (5-1) to (5-7).

Figure 2022098629000013
Figure 2022098629000013

Figure 2022098629000014
Figure 2022098629000014

Figure 2022098629000015
Figure 2022098629000015

また、Xの構造は1種でも2種以上の組み合わせでもよい。 Further, the structure of X 1 may be one kind or a combination of two or more kinds.

上記一般式(1)中、Yは、炭素原子数6~40の2価の有機基であれば限定されないが、耐熱性と感光特性とを両立するという観点で、置換されていてもよい芳香族環又は脂肪族環を1~4個有する環状有機基、又は環状構造を持たない脂肪族基又はシロキサン基であることが好ましい。より好ましくは、Yは、下記一般式(6)、下記一般式(7)又は下記式(8)で表される構造である。 In the above general formula (1), Y 1 is not limited as long as it is a divalent organic group having 6 to 40 carbon atoms, but may be substituted from the viewpoint of achieving both heat resistance and photosensitive characteristics. It is preferably a cyclic organic group having 1 to 4 aromatic rings or an aliphatic ring, or an aliphatic group or a siloxane group having no cyclic structure. More preferably, Y 1 has a structure represented by the following general formula (6), the following general formula (7), or the following formula (8).

Figure 2022098629000016

Figure 2022098629000017

(式中、Aは、それぞれ独立に、メチル基(-CH)、エチル基(-C)、プロピル基(-C)又はブチル基(-C)を表す。}
Figure 2022098629000018
Figure 2022098629000016

Figure 2022098629000017

(In the formula, A independently represents a methyl group (-CH 3 ), an ethyl group (-C 2 H 5 ), a propyl group (-C 3 H 7 ) or a butyl group (-C 4 H 9 ), respectively. .}
Figure 2022098629000018

また、Yの構造は1種でも2種以上の組み合わせでもよい。 Further, the structure of Y 1 may be one kind or a combination of two or more kinds.

上記一般式(1)中、R及びRは、それぞれ独立に、1価の有機基であれば特に限定されない。例えば、R及びRは、それぞれ独立に、炭素原子数1~30、又は炭素原子数5~22の1価の脂肪族基、環状脂肪族基、芳香族基と脂肪族基とが結合した基、若しくはそれらの基がハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、メトキシ基、アセトキシ基などで置換された基とすることができる。ハロゲン原子としては、F、Cl、Br、Iが典型的である。 In the above general formula (1), R 1 and R 2 are not particularly limited as long as they are independently monovalent organic groups. For example, R 1 and R 2 each independently have a monovalent aliphatic group, a cyclic aliphatic group, an aromatic group and an aliphatic group having 1 to 30 carbon atoms or 5 to 22 carbon atoms bonded to each other. The group can be a group in which the group is substituted with a halogen atom, a nitro group, an amino group, a cyano group, a methoxy group, an acetoxy group or the like. As the halogen atom, F, Cl, Br, and I are typical.

WO2020/080207公報に記載の全開示は、本発明に参照として援用される。 The entire disclosure described in WO2020 / 080207 publication is incorporated herein by reference.

<金属表面の酸化抑制膜形成組成物>
本発明の金属表面塗布膜形成組成物は、金属表面の酸化抑制膜形成組成物として使用することができる。金属表面の酸化抑制については、上述の通りである。
<Oxidation-suppressing film-forming composition on metal surface>
The metal surface coating film forming composition of the present invention can be used as an oxidation inhibitory film forming composition on a metal surface. The suppression of oxidation of the metal surface is as described above.

<密着性向上膜形成組成物>
本発明の金属表面塗布膜形成組成物は、半導体用再配線と層間絶縁膜との密着性向上膜形成組成物としても使用することができる。
<Adhesion-enhancing film-forming composition>
The metal surface coating film forming composition of the present invention can also be used as a film forming composition for improving adhesion between rewiring for semiconductors and an interlayer insulating film.

本発明の金属表面塗布膜形成組成物は、半導体再配線の金属配線に塗布して金属表面塗布膜を形成することにより、半導体用再配線と層間絶縁膜との間の密着性が向上し、上記配線と層間絶縁膜との間の隙間の発生を抑制できる。この隙間は、上記の信頼性試験における加熱工程を経て発生する場合がある。通常、層間絶縁膜は有機物、配線は金属のため、密着性が低下しやすい。本発明の密着性向上膜形成組成物を上記金属配線上に塗布、焼成することで、配線上に密着性向上膜を表面の少なくとも一部に形成することで、層間絶縁膜と金属配線との間の密着性を向上させることができるが、配線上に金属表面塗布膜を全面にわたって形成することが、層間絶縁膜と金属配線との間の密着性を向上の観点から好ましい。 The metal surface coating film forming composition of the present invention is applied to the metal wiring of the semiconductor rewiring to form the metal surface coating film, whereby the adhesion between the semiconductor rewiring and the interlayer insulating film is improved. The generation of a gap between the wiring and the interlayer insulating film can be suppressed. This gap may be generated through the heating step in the above reliability test. Usually, the interlayer insulating film is an organic substance and the wiring is a metal, so that the adhesion tends to decrease. By applying and firing the adhesion improving film forming composition of the present invention on the metal wiring, the adhesion improving film is formed on at least a part of the surface on the wiring, so that the interlayer insulating film and the metal wiring can be combined. Although it is possible to improve the adhesion between the wiring, it is preferable to form the metal surface coating film on the entire surface from the viewpoint of improving the adhesion between the interlayer insulating film and the metal wiring.

本発明の配線基板は、基材と、前記基材の上に形成された配線と、
前記配線の表面の少なくとも一部に、半導体用再配線と層間絶縁膜との密着性向上膜を備える。前記再配線の前記表面は側面と上面とを有し、前記側面と前記上面の各々の少なくとも一部に前記金属表面塗布膜が形成された配線基板であることが好ましいが、側面と上面との各々の全面にわたって形成されていることが密着性の観点からさらに好ましい。再配線の側面と上面に関する説明は上述の通りである。
The wiring board of the present invention includes a base material, wiring formed on the base material, and the like.
At least a part of the surface of the wiring is provided with a film for improving the adhesion between the semiconductor rewiring and the interlayer insulating film. The surface of the rewiring has a side surface and an upper surface, and a wiring board having the metal surface coating film formed on at least a part of each of the side surface and the upper surface is preferable. It is more preferable that it is formed over the entire surface of each from the viewpoint of adhesion. The description of the side and top surfaces of the rewiring is as described above.

前記再配線が、前記絶縁膜で被覆された配線基板であってよい。 The rewiring may be a wiring board coated with the insulating film.

本発明の配線基板の製造方法は、上記基材の上に、上述のように配線を形成する工程と、前記配線の表面に、上述のように半導体用再配線と層間絶縁膜との金属表面塗布膜形成組成物を塗布し、金属表面塗布膜を形成する工程を含む。 The method for manufacturing a wiring substrate of the present invention includes a step of forming wiring on the base material as described above, and a metal surface of the semiconductor rewiring and the interlayer insulating film as described above on the surface of the wiring. The step of applying the coating film forming composition to form a metal surface coating film is included.

本発明の配線基板の製造方法は、上記配線基板を100℃~300℃で加熱する工程を含み、前記再配線表面と、絶縁膜との接触界面剥離が起こらない方法である。接触界面剥離が起こらないとは、例えば実施例に記載のFE-SEMによる基板の断面観察により、金属(再配線)表面と、絶縁膜との接触界面において、目視上隙間が発生していないことを言う。 The method for manufacturing a wiring board of the present invention includes a step of heating the wiring board at 100 ° C. to 300 ° C., and is a method in which the contact interface peeling between the rewiring surface and the insulating film does not occur. The fact that the contact interface peeling does not occur means that, for example, by observing the cross section of the substrate by the FE-SEM described in the embodiment, there is no visual gap at the contact interface between the metal (rewiring) surface and the insulating film. Say.

<金属マイグレーション抑制膜形成組成物>
本発明の金属表面塗布膜形成組成物は、金属マイグレーション抑制膜としても使用することができる。金属マイグレーションとは、配線や電極として使用した金属が絶縁物の上を移動し(マイグレーション現象)、電極間の絶縁抵抗値の低下を招くことをいう。最終的には短絡が発生し、電子部品不良の原因となる。本発明の金属表面塗布膜形成組成物を金属表面に塗布し金属表面塗布膜を形成することで、上記マイグレーションを防止又は抑制することができる。
<Metal migration suppressing film forming composition>
The metal surface coating film forming composition of the present invention can also be used as a metal migration suppressing film. Metal migration means that the metal used as wiring or electrodes moves on the insulator (migration phenomenon), causing a decrease in the insulation resistance value between the electrodes. Eventually, a short circuit will occur, causing defective electronic components. By applying the metal surface coating film forming composition of the present invention to a metal surface to form a metal surface coating film, the above migration can be prevented or suppressed.

<半導体装置、半導体装置の製造方法>
本発明の半導体装置は、半導体素子と、該半導体素子の上部又は下部に設けられた上記配線基板を備える半導体装置である。
<Semiconductor device, manufacturing method of semiconductor device>
The semiconductor device of the present invention is a semiconductor device including a semiconductor element and the wiring substrate provided above or below the semiconductor element.

実施の形態では、上述した感光性絶縁膜を用いた公知の硬化レリーフパターンの製造方法により得られる硬化レリーフパターンを有して成る、半導体装置も提供される。したがって、半導体素子である基板と、上述した硬化レリーフパターン製造方法により該基板上に形成された絶縁膜の硬化レリーフパターンとを有する半導体装置が提供されることができる。また、本発明は、基板として半導体素子を用い、上述した硬化レリーフパターンの製造方法を工程の一部として含む半導体装置の製造方法にも適用できる。本発明の半導体装置は、上記硬化レリーフパターン製造方法で形成される硬化レリーフパターンを、表面保護膜、層間絶縁膜、再配線用絶縁膜、フリップチップ装置用保護膜、又はバンプ構造を有する半導体装置の保護膜等として形成し、既知の半導体装置の製造方法と組合せることで製造することができる。 In the embodiment, a semiconductor device having a cured relief pattern obtained by a known method for producing a cured relief pattern using the photosensitive insulating film described above is also provided. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device having a substrate which is a semiconductor element and a cured relief pattern of an insulating film formed on the substrate by the above-described cured relief pattern manufacturing method. Further, the present invention can also be applied to a method for manufacturing a semiconductor device, which uses a semiconductor element as a substrate and includes the above-mentioned method for manufacturing a cured relief pattern as a part of a process. The semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a surface protective film, an interlayer insulating film, an insulating film for rewiring, a protective film for a flip chip device, or a bump structure of a cured relief pattern formed by the above-mentioned cured relief pattern manufacturing method. It can be manufactured by forming it as a protective film or the like and combining it with a known manufacturing method of a semiconductor device.

以下、本発明に係る組成物の具体例を、下記実施例等を用いて説明するが、これによって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples of the composition according to the present invention will be described with reference to the following examples and the like, but the present invention is not limited thereto.

本明細書の下記合成例に示す重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、本明細書ではGPCと略称する。)による測定結果である。測定には東ソー株式会社製GPC装置(HLC-8320GPC)を用い、測定条件等は次のとおりである。 The weight average molecular weight shown in the following synthetic example of the present specification is a measurement result by gel permeation chromatography (hereinafter, abbreviated as GPC in the present specification). A GPC device (HLC-8320GPC) manufactured by Tosoh Corporation is used for the measurement, and the measurement conditions and the like are as follows.

GPCカラム:KD-803,KD-805(Shodex製)
カラム温度:50℃
溶媒:N,N-ジメチルホルムアミド(関東化学株式会社,特級),臭化リチウム一水和物(関東化学株式会社,鹿特級)(30mM)/リン酸(Aldrich)(30mM)/テトラヒドロフラン(関東化学株式会社,特級)(1%)
流量:1.0mL/分
標準試料:ポリスチレン(ジーエルサイエンス製)
GPC column: KD-803, KD-805 (manufactured by Shodex)
Column temperature: 50 ° C
Solvent: N, N-dimethylformamide (Kanto Chemical Co., Ltd., special grade), lithium bromide monohydrate (Kanto Chemical Co., Ltd., deer special grade) (30 mM) / phosphoric acid (Aldrich) (30 mM) / tetrahydrofuran (Kanto Chemical Co., Ltd.) Co., Ltd., special grade) (1%)
Flow rate: 1.0 mL / min Standard sample: Polystyrene (manufactured by GL Sciences)

<製造例1> ジカルボン酸ジエステル(1)の合成
4,4’-ビフタル酸二無水物(東京化成工業株式会社)200.00g(0.68mol)を2リットル容量の四口フラスコに入れ、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(Aldrich)176.92g(1.366mol)とヒドロキノン(東京化成工業株式会社)0.74g(0.007mol)とγ―ブチロラクトン(関東化学,鹿特級)600gを入れて23℃で攪拌し、ピリジン(関東化学,脱水)108.63g(1.36mol)を加えた後に50℃まで昇温し、50℃で2時間撹拌することで、下記式(1)で表される化合物を含む溶液を得た。
<Production Example 1> Synthesis of dicarboxylic acid diester (1) 4,4'-biphthalic acid dianhydride (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 200.00 g (0.68 mol) was placed in a 2-liter volumetric flask and 2 -Add 176.92 g (1.366 mol) of hydroxyethyl methacrylate (Aldrich), 0.74 g (0.007 mol) of hydroquinone (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) and 600 g of γ-butyrolactone (Kanto Kagaku, deer special grade) at 23 ° C. After stirring, 108.63 g (1.36 mol) of pyridine (Kanto Kagaku, dehydration) was added, the temperature was raised to 50 ° C., and the mixture was stirred at 50 ° C. for 2 hours to obtain the compound represented by the following formula (1). A solution containing was obtained.

Figure 2022098629000019
Figure 2022098629000019

<製造例2> ポリイミド前駆体としてのポリマー(2)の合成
製造例1で調製した溶液82.46gとγ―ブチロラクトン19.45gを500ミリリットル容量の四口フラスコに入れ、約5℃において、N,N’-ジイソプロピルカルボジイミド(DIC,東京化成工業株式会社)13.13gをγ-ブチロラクトン30gに溶解した溶液を攪拌しながら0.5時間かけて反応液に滴下し、滴下後、0.5時間撹拌した。続いて2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(東京化成工業株式会社)19.68gをN-メチル-2-ピロリジノン(関東化学,鹿特級)30gに溶解したものを攪拌しながら2時間かけて滴下した。その後、約25℃に昇温し、6時間攪拌した後、エタノール(関東化学,特級)4.5gを加えて1時間攪拌した。
<Production Example 2> Synthesis of polymer (2) as a polyimide precursor 82.46 g of the solution prepared in Production Example 1 and 19.45 g of γ-butyrolactone were placed in a four-necked flask having a capacity of 500 ml, and at about 5 ° C., N , N'-diisopropylcarbodiimide (DIC, Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 13.13 g was dissolved in 30 g of γ-butyrolactone and added dropwise to the reaction solution over 0.5 hours with stirring, and 0.5 hours after the addition. Stirred. Subsequently, 19.68 g of 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 30 g of N-methyl-2-pyrrolidinone (Kanto Chemical Co., Inc., special grade deer). It was added dropwise over 2 hours with stirring. Then, the temperature was raised to about 25 ° C., the mixture was stirred for 6 hours, 4.5 g of ethanol (Kanto Chemical Co., Inc., special grade) was added, and the mixture was stirred for 1 hour.

得られた反応混合物を1,500gのメタノール(関東化学,特級)に加えて粗ポリマーから成る沈殿物を生成した。上澄み液をデカンテーションして粗ポリマーを分離し、N-メチル-2-ピロリジノン150.0g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2,250g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、メタノール600gで二回洗浄し、真空乾燥して粉状のポリマー(2)を得た。ポリマー(2)の分子量をGPC(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は8,016であった。収率は73.6%であった。この反応生成物は、下記式(2)で表される繰り返し単位構造を有する。 The obtained reaction mixture was added to 1,500 g of methanol (Kanto Chemical Co., Inc., special grade) to form a precipitate composed of a crude polymer. The supernatant was decanted to separate the crude polymer and dissolved in 150.0 g of N-methyl-2-pyrrolidinone to give a crude polymer solution. The obtained crude polymer solution was added dropwise to 2,250 g of water to precipitate the polymer, and the obtained precipitate was filtered off, washed twice with 600 g of methanol, vacuum dried, and powdered polymer (2). ) Was obtained. When the molecular weight of the polymer (2) was measured by GPC (standard polystyrene equivalent), the weight average molecular weight (Mw) was 8,016. The yield was 73.6%. This reaction product has a repeating unit structure represented by the following formula (2).

Figure 2022098629000020
Figure 2022098629000020

<製造例3>
製造例2で得られたポリマー28.5714g、IRGACURE[登録商標]OXE01(BASF社製、光重合開始剤)1.71g、AOI-BM(昭和電工株式会社製、2-(O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチルアクリレート)8.57g、KBM-5103(信越化学工業株式会社製、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン)0.43g、IRGANOX[登録商標]3114(BASF社製、ヒンダードフェノール系酸化抑制剤)0.43g、及びフタル酸(東京化成工業株式会社製)0.28gを、シクロヘキサノン48.00g、エチルラクテート12.00gに溶解させ、組成物を調製した。その後、孔径5μmのポリプロピレン製マイクロフィルターを用いてろ過して、ネガ型感光性樹脂組成物を調製した。
<Manufacturing example 3>
Polymer 28.5714 g obtained in Production Example 2, IRGACURE [registered trademark] OXE01 (manufactured by BASF, photopolymerization initiator) 1.71 g, AOI-BM (manufactured by Showa Denko KK, 2- (O- [1'). -Methylpropyrideneamino] carboxyamino) ethyl acrylate) 8.57 g, KBM-5103 (3-acryloxypropyltrimethoxysilane, manufactured by Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd.) 0.43 g, IRGANOX [registered trademark] 3114 (manufactured by BASF) , 0.43 g of hindered phenolic oxidation inhibitor) and 0.28 g of phthalic acid (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) were dissolved in 48.00 g of cyclohexanone and 12.00 g of ethyl lactate to prepare a composition. Then, it was filtered using a polypropylene microfilter having a pore size of 5 μm to prepare a negative photosensitive resin composition.

<製造例4> (マレイミド/4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル共重合体の合成)
マレイミド10.0g(103mmol)、4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル5.2g(26mmol)、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)0.2gをプロピレングリコールモノメチルエーテル61.8g中に溶解させ、75℃窒素中で24時間加熱重合させポリマー溶液を得た。ポリマーの分子量をGPC(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は4,000であった。この反応生成物は、下記式で表される繰り返し単位構造を有する。
<Production Example 4> (Synthesis of maleimide / 4-hydroxybutyl acrylate glycidyl ether copolymer)
10.0 g (103 mmol) of maleimide, 5.2 g (26 mmol) of 4-hydroxybutyl acrylate glycidyl ether, and 0.2 g of 2,2'-azobis (isobutyronitrile) were dissolved in 61.8 g of propylene glycol monomethyl ether. A polymer solution was obtained by heating and polymerizing in nitrogen at 75 ° C. for 24 hours. When the molecular weight of the polymer was measured by GPC (standard polystyrene equivalent), the weight average molecular weight (Mw) was 4,000. This reaction product has a repeating unit structure represented by the following formula.

Figure 2022098629000021
Figure 2022098629000021

(評価用基板)
シリコン基板にチタン(20nm)および銅(50nm)をスパッタで積層した基板を作成した(図1、図2)。
(Evaluation board)
Titanium (20 nm) and copper (50 nm) were laminated on a silicon substrate by sputtering (FIGS. 1 and 2).

<実施例1>
製造例4で得られたマレイミド/4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル共重合体溶液を6質量%にプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)で希釈し、スピナーにより膜厚100nmとなるように、評価用基板に塗布し、その基板をホットプレート上に配置し230℃で1分間ベークすることで、酸化抑制膜を形成した。
<Example 1>
The maleimide / 4-hydroxybutyl acrylate glycidyl ether copolymer solution obtained in Production Example 4 was diluted with propylene glycol monomethyl ether (PGME) to 6% by mass, and the film was put on an evaluation substrate so as to have a film thickness of 100 nm by a spinner. After coating, the substrate was placed on a hot plate and baked at 230 ° C. for 1 minute to form an oxidation-suppressing film.

次に、製造例3で調製した樹脂組成物をスピンコートし、その基板をホットプレート上に配置し、115℃で270秒間ベークした。その後、アライナー(PLA-501、キヤノン株式会社製)を用いて露光(i線、露光量:500mJ/cm)後、さらに160℃1時間及び230℃1時間窒素下のオーブンで焼成し、膜厚5μmの絶縁膜を形成した。続いてオーブン(大気下)にて150℃で500時間高温保持し、その前後の銅の改質状態を確認した。 Next, the resin composition prepared in Production Example 3 was spin-coated, the substrate was placed on a hot plate, and baked at 115 ° C. for 270 seconds. Then, after exposure (i-line, exposure amount: 500 mJ / cm 2 ) using an aligner (PLA-501, manufactured by Canon Inc.), the film is further fired in an oven at 160 ° C. for 1 hour and 230 ° C. for 1 hour under nitrogen to form a film. An insulating film having a thickness of 5 μm was formed. Subsequently, the copper was kept at a high temperature of 150 ° C. for 500 hours in an oven (under the atmosphere), and the reformed state of copper before and after that was confirmed.

高温保持後の断面SEM写真(図3)では、銅表面に酸化銅層は形成されず、カテコールノボラック層の上部に20nmの薄い酸化銅層が形成されるのみであったことが示された。 The cross-sectional SEM photograph (FIG. 3) after holding at high temperature showed that the copper oxide layer was not formed on the copper surface, but only a thin copper oxide layer of 20 nm was formed on the upper part of the catechol novolak layer.

また、高温保持後の断面SEM写真にて、銅層中のボイドが少なく、絶縁膜中への銅の拡散を抑制できたことが示された(図4)。 In addition, a cross-sectional SEM photograph after holding at a high temperature showed that there were few voids in the copper layer and that the diffusion of copper into the insulating film could be suppressed (FIG. 4).

<比較例1>
酸化防止膜を塗布せず評価基板に製造例3で調製した樹脂組成物をスピンコートし、その基板をホットプレート上に配置し、115℃で270秒間ベークした。その後、アライナー(PLA-501、キヤノン株式会社製)を用いて露光(i線、露光量:500mJ/cm)後、さらに160℃1時間及び230℃1時間窒素下のオーブンで焼成し、膜厚5μmの絶縁膜を形成した。続いてオーブン(大気下)にて150℃で500時間高温保持することで、銅の高温処理前後の改質状態を確認した。
<Comparative Example 1>
The resin composition prepared in Production Example 3 was spin-coated on the evaluation substrate without applying the antioxidant film, and the substrate was placed on a hot plate and baked at 115 ° C. for 270 seconds. Then, after exposure (i-line, exposure amount: 500 mJ / cm 2 ) using an aligner (PLA-501, manufactured by Canon Inc.), the film is further fired in an oven at 160 ° C. for 1 hour and 230 ° C. for 1 hour under nitrogen to form a film. An insulating film having a thickness of 5 μm was formed. Subsequently, the copper was kept at a high temperature of 150 ° C. for 500 hours in an oven (under the atmosphere) to confirm the reformed state before and after the high temperature treatment of copper.

高温保持後の断面SEM写真(図5)では、銅表面に酸化銅層が110nmと厚く形成され、かつ、銅層中のボイドが多くみられることから、絶縁膜中へ銅が多く拡散していたことが示された(図6)。 In the cross-sectional SEM photograph (Fig. 5) after holding at high temperature, the copper oxide layer is formed as thick as 110 nm on the copper surface, and many voids are seen in the copper layer, so that a large amount of copper is diffused into the insulating film. It was shown that it was (Fig. 6).

特に、今後需要が高まると想定される半導体製造の再配線工程において、本発明の金属表面塗布膜を配線上に形成することにより、配線形成後も配線表面の酸化が起こらず、且つ層間絶縁膜との密着性に優れるため、半導体の長期信頼性向上寄与が期待できる。 In particular, in the rewiring process of semiconductor manufacturing, where demand is expected to increase in the future, by forming the metal surface coating film of the present invention on the wiring, oxidation of the wiring surface does not occur even after the wiring is formed, and the interlayer insulating film is not generated. Since it has excellent adhesion to semiconductors, it can be expected to contribute to improving the long-term reliability of semiconductors.

Claims (23)

マレイミド基を有する単位構造を含むポリマー、及び有機溶剤を含む、金属表面塗布膜形成組成物。 A metal surface coating film forming composition comprising a polymer containing a unit structure having a maleimide group and an organic solvent. 前記ポリマーが、架橋性部位を含む単位構造をさらに含む、請求項1に記載の金属表面塗布膜形成組成物。 The metal surface coating film forming composition according to claim 1, wherein the polymer further comprises a unit structure including a crosslinkable moiety. 前記架橋性部位が、エポキシ基である、請求項2に記載の金属表面塗布膜形成組成物。 The metal surface coating film forming composition according to claim 2, wherein the crosslinkable moiety is an epoxy group. バインダー、架橋剤、及び添加剤からなる群より選択される少なくとも一種をさらに含む、請求項1~3何れか1項に記載の金属表面塗布膜形成組成物。 The metal surface coating film forming composition according to any one of claims 1 to 3, further comprising at least one selected from the group consisting of a binder, a cross-linking agent, and an additive. 金属表面に塗布膜を形成するための、請求項1~4何れか1項に記載の金属表面塗布膜形成組成物。 The metal surface coating film forming composition according to any one of claims 1 to 4, for forming a coating film on a metal surface. 前記金属表面が、銅又はアルミニウムを含む、請求項5に記載の金属表面塗布膜形成組成物。 The metal surface coating film forming composition according to claim 5, wherein the metal surface contains copper or aluminum. 前記金属表面が、半導体再配線、プリント配線及び半田バンプからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項5に記載の金属表面塗布膜形成組成物。 The metal surface coating film forming composition according to claim 5, wherein the metal surface comprises at least one selected from the group consisting of semiconductor rewiring, printed wiring and solder bumps. 金属表面に塗布膜を形成するための、請求項1~4何れか1項に記載の金属表面塗布膜形成組成物の使用。 Use of the metal surface coating film forming composition according to any one of claims 1 to 4 for forming a coating film on a metal surface. 銅又はアルミニウムを含む金属表面に塗布膜を形成するための、請求項1~4何れか1項に記載の金属表面塗布膜形成組成物の使用。 Use of the metal surface coating film forming composition according to any one of claims 1 to 4, for forming a coating film on a metal surface containing copper or aluminum. 半導体再配線、プリント配線及び半田バンプからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む金属表面に塗布膜を形成するための、請求項1~4何れか1項に記載の金属表面塗布膜形成組成物の使用。 The metal surface coating film forming composition according to any one of claims 1 to 4, for forming a coating film on a metal surface containing at least one selected from the group consisting of semiconductor rewiring, printed wiring and solder bumps. use. 請求項1~7何れか1項に記載の金属表面塗布膜形成組成物からなる塗布膜の焼成物である、金属表面塗布膜。 A metal surface coating film which is a fired product of a coating film comprising the metal surface coating film forming composition according to any one of claims 1 to 7. 金属表面の酸化抑制膜である、請求項11に記載の金属表面塗布膜。 The metal surface coating film according to claim 11, which is an oxidation-suppressing film on a metal surface. 基材と、
前記基材の上に形成された配線であって、金属表面を有する配線と、
前記配線の金属表面の少なくとも一部に請求項11又は12に記載の金属表面塗布膜を備える、配線基板。
With the base material
Wiring formed on the base material and having a metal surface,
A wiring board comprising the metal surface coating film according to claim 11 or 12 on at least a part of the metal surface of the wiring.
前記配線の金属表面は側面と上面とを有し、
前記側面と前記上面の各々に前記金属表面塗布膜が形成された、請求項13に記載の配線基板。
The metal surface of the wiring has a side surface and an upper surface.
The wiring board according to claim 13, wherein the metal surface coating film is formed on each of the side surface and the upper surface.
前記配線又は金属表面塗布膜が絶縁膜で被覆された、請求項13又は14に記載の配線基板。 The wiring board according to claim 13 or 14, wherein the wiring or the metal surface coating film is coated with an insulating film. 前記金属表面塗布膜が前記配線の金属表面と前記絶縁膜との密着性向上膜である、請求項15に記載の配線基板。 The wiring substrate according to claim 15, wherein the metal surface coating film is a film for improving the adhesion between the metal surface of the wiring and the insulating film. 前記金属表面塗布膜が前記配線の金属表面の酸化抑制膜である、請求項13~16何れか1項に記載の配線基板。 The wiring substrate according to any one of claims 13 to 16, wherein the metal surface coating film is an oxidation-suppressing film on the metal surface of the wiring. 基材の上に、金属表面を有する配線を形成する工程と、前記配線に、請求項1~7何れか1項に記載の金属表面塗布膜形成組成物を塗布し、前記配線の金属表面の少なくとも一部に金属表面塗布膜を形成する工程を含む、配線基板の製造方法。 The step of forming a wiring having a metal surface on a base material, and the metal surface coating film forming composition according to any one of claims 1 to 7 are applied to the wiring to cover the metal surface of the wiring. A method for manufacturing a wiring substrate, which comprises a step of forming a metal surface coating film on at least a part thereof. 請求項13~17何れか1項に記載の配線基板を100℃~300℃で加熱する工程を含む、配線基板の製造方法。 A method for manufacturing a wiring board, comprising a step of heating the wiring board according to any one of claims 13 to 17 at 100 ° C. to 300 ° C. 前記配線の金属表面が、前記加熱工程後に、厚さ100nm以下の酸化金属層を有する、請求項19に記載の配線基板の製造方法。 The method for manufacturing a wiring board according to claim 19, wherein the metal surface of the wiring has a metal oxide layer having a thickness of 100 nm or less after the heating step. 前記金属表面塗布膜が前記配線の金属表面の酸化抑制膜である、請求項18~20何れか1項に記載の配線基板の製造方法。 The method for manufacturing a wiring substrate according to any one of claims 18 to 20, wherein the metal surface coating film is an oxidation-suppressing film on the metal surface of the wiring. 請求項13~17何れか1項に記載の配線基板が設けられた半導体素子を含む、半導体装置。 A semiconductor device including a semiconductor element provided with the wiring board according to any one of claims 13 to 17. 請求項18~21何れか1項に記載の方法で製造された配線基板を半導体素子に設ける工程を含む、半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of providing a wiring board manufactured by the method according to any one of claims 18 to 21 on a semiconductor element.
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