JP2024002706A - Photosensitive resin composition, method for producing patterned cured film, patterned cured film, and semiconductor element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、感光性樹脂組成物、パターン硬化膜の製造方法、パターン硬化膜、及び半導体素子に関する。 The present invention relates to a photosensitive resin composition, a method for producing a patterned cured film, a patterned cured film, and a semiconductor element.
近年、半導体素子の高集積化、小型化に伴い、半導体素子の層間絶縁層は、耐熱性、機械特性、金属銅配線との密着性に加え、微細加工性、つまり高解像度が求められる。このような特性を併せ持つ絶縁層を形成するための材料としては、アルカリ可溶性樹脂を含有する感光性樹脂組成物が開発されている(例えば、特許文献1~4参照。)。これらの感光性樹脂組成物を基板上に塗布及び乾燥して樹脂膜を形成し、該樹脂膜を露光及び現像することでパターン樹脂膜(パターン形成された樹脂膜)が得られる。そして、上記パターン樹脂膜を加熱硬化することでパターン硬化膜(パターン形成された硬化膜)を形成でき、該パターン硬化膜は、層間絶縁層として用いることができる。 In recent years, with the increasing integration and miniaturization of semiconductor devices, interlayer insulating layers of semiconductor devices are required to have not only heat resistance, mechanical properties, and adhesion with metal copper wiring, but also microfabricability, that is, high resolution. Photosensitive resin compositions containing alkali-soluble resins have been developed as materials for forming insulating layers having such characteristics (see, for example, Patent Documents 1 to 4). A resin film is formed by coating and drying these photosensitive resin compositions on a substrate, and a patterned resin film (patterned resin film) is obtained by exposing and developing the resin film. Then, by heating and curing the patterned resin film, a patterned cured film (a patterned cured film) can be formed, and the patterned cured film can be used as an interlayer insulating layer.
層間絶縁層に用いられる感光性樹脂組成物には、配線の高密度化に伴う微細加工性、及び多層化に伴う接続信頼性を高めるための機械強度が必要とされる。特に層間絶縁層に関する微細加工性は高解像性、高解像度を指し、これを達成することで半導体パッケージの高密度化が期待できる。しかし、従来の感光性絶縁材料においては、アスペクト比(本願では、膜厚/解像度とする)が1以下の感光性樹脂組成物が一般的であり、膜厚5~7μmに対して、解像度2~6μmが限界であった。今後、半導体素子の更なる高集積のため、層間絶縁材料にも更なる微細加工性が求められるとともに、解像度1μm、つまりアスペクト比5以上の高解像度を示すパターン硬化膜が必要とされる。 The photosensitive resin composition used for the interlayer insulating layer is required to have mechanical strength in order to improve microprocessability in accordance with higher wiring densities and connection reliability in accordance with multilayering. In particular, the fine machinability of interlayer insulating layers refers to high resolution and high resolution, and achieving this can be expected to lead to higher density semiconductor packages. However, in conventional photosensitive insulating materials, photosensitive resin compositions with an aspect ratio (in this application, referred to as film thickness/resolution) of 1 or less are common, and for a film thickness of 5 to 7 μm, a resolution of 2 The limit was ~6 μm. In the future, in order to achieve higher integration of semiconductor devices, interlayer insulating materials will be required to have even more microfabricability, and a patterned cured film that exhibits a high resolution of 1 μm, that is, an aspect ratio of 5 or more, will be required.
本発明は、微細加工可能な高解像度1μmを示し、かつ、優れた機械強度を有する硬化膜を形成できる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition that can form a cured film that exhibits a high resolution of 1 μm that can be microfabricated and has excellent mechanical strength.
本開示は、下記[1]~[9]の実施形態を含むものである。
[1](A)フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂と、
(B)光により酸を生成する4位にスルホン酸エステルを有する化合物と、
を含有する、感光性樹脂組成物。
[2]上記(A)フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂が、下記式(21)で表される化合物、下記式(22)で表される化合物、及び下記式(23)で表される化合物、からなる群より選ばれる少なくとも1種に由来する構造を有する、[1]項に記載の感光性樹脂組成物。
The present disclosure includes the embodiments [1] to [9] below.
[1] (A) an alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group;
(B) a compound having a sulfonic acid ester at the 4-position that generates an acid when exposed to light;
A photosensitive resin composition containing.
[2] The above (A) alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group is a compound represented by the following formula (21), a compound represented by the following formula (22), and a compound represented by the following formula (23). The photosensitive resin composition according to item [1], having a structure derived from at least one selected from the group consisting of.
[3]上記(B)光により酸を生成する4位にスルホン酸エステルを有する化合物が、下記式(b0)で表される化合物と、下記式(b2)で表される化合物との縮合物を少なくとも含む、o-キノンジアジド化合物である、[1]又は[2]項に記載の感光性樹脂組成物。
[3] The above (B) compound having a sulfonic acid ester at the 4-position that generates an acid when exposed to light is a condensate of a compound represented by the following formula (b0) and a compound represented by the following formula (b2) The photosensitive resin composition according to item [1] or [2], which is an o-quinonediazide compound containing at least
[4](C)熱により架橋反応が生じる化合物を更に含有する、[1]~[3]のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
[5]上記(C)熱により架橋反応が生じる化合物が、アルコキシ基又はエポキシ基を有する化合物である、[4]項に記載の感光性樹脂組成物。
[6](D)エラストマを更に含有する、[1]~[5]のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
[7][1]~[6]のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物を基板の一部又は全面に塗布、及び乾燥し樹脂膜を形成する工程と、
上記樹脂膜の一部又は全面を露光する工程と、
露光後の樹脂膜をアルカリ水溶液により現像してパターン樹脂膜を形成する工程と、
上記パターン樹脂膜を加熱する工程と、を有する、パターン硬化膜の製造方法。
[8]パターンを有し、上記パターンが[1]~[6]のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物の硬化物を含む、パターン硬化膜。
[9][8]に記載のパターン硬化膜を層間絶縁層又は表面保護層として備える、半導体素子。
[4] The photosensitive resin composition according to any one of [1] to [3], further comprising (C) a compound that undergoes a crosslinking reaction when heated.
[5] The photosensitive resin composition according to item [4], wherein the compound (C) that undergoes a crosslinking reaction due to heat is a compound having an alkoxy group or an epoxy group.
[6] (D) The photosensitive resin composition according to any one of [1] to [5], further containing an elastomer.
[7] Applying the photosensitive resin composition according to any one of [1] to [6] on a part or the entire surface of the substrate and drying it to form a resin film;
a step of exposing a part or the entire surface of the resin film;
Developing the exposed resin film with an alkaline aqueous solution to form a patterned resin film;
A method for producing a patterned cured film, comprising the step of heating the patterned resin film.
[8] A patterned cured film having a pattern, the pattern comprising a cured product of the photosensitive resin composition according to any one of [1] to [6].
[9] A semiconductor device comprising the patterned cured film according to [8] as an interlayer insulating layer or a surface protective layer.
本発明によれば、微細加工が可能で非常に高い解像度1μmを示し、優れた機械強度を有するパターン硬化膜を形成できる感光性樹脂組成物を提供することができる。また、本発明によれば、該感光性樹脂組成物を用いたパターン硬化膜及びその製造方法、半導体素子、並びに電子デバイスを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a photosensitive resin composition that can be microfabricated, exhibits a very high resolution of 1 μm, and can form a patterned cured film having excellent mechanical strength. Further, according to the present invention, it is possible to provide a patterned cured film using the photosensitive resin composition, a method for producing the same, a semiconductor element, and an electronic device.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。本明細書における「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸」又は「メタクリル酸」を意味し、(メタ)アクリレート等の他の類似の表現においても同様である。本明細書において、「固形分」とは、感光性樹脂組成物に含まれる水、溶剤等の揮発する物質を除いた不揮発分のことであり、該樹脂組成物を乾燥させた際に、揮発せずに残る成分を示し、また室温(25℃)付近で液状、水飴状、及びワックス状のものも含む。 Embodiments of the present invention will be described in detail below. However, the present invention is not limited to the following embodiments. "(Meth)acrylic acid" in this specification means "acrylic acid" or "methacrylic acid", and the same applies to other similar expressions such as (meth)acrylate. In this specification, "solid content" refers to the non-volatile content excluding volatile substances such as water and solvent contained in the photosensitive resin composition. It also includes components that remain in the form of liquid, starch syrup, and wax at room temperature (25°C).
本明細書において、「工程」との語は、独立した工程だけではなく、その工程の所期の作用が達成される限り、他の工程と明確に区別できない工程も含む。「層」との語は、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構造に加え、一部に形成されている形状の構造も包含される。「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。 As used herein, the term "step" includes not only independent steps but also steps that cannot be clearly distinguished from other steps as long as the intended effect of the step is achieved. When observed as a plan view, the term "layer" includes a structure having a shape formed on the entire surface as well as a structure having a shape formed in a part of the layer. A numerical range indicated using "~" indicates a range that includes the numerical values written before and after "~" as the minimum and maximum values, respectively. In the numerical ranges described stepwise in this specification, the upper limit or lower limit of the numerical range of one step may be replaced with the upper limit or lower limit of the numerical range of another step. In the numerical ranges described in this specification, the upper limit or lower limit of the numerical range may be replaced with the value shown in the Examples.
[感光性樹脂組成物]
一実施形態に係る感光性樹脂組成物は、(A)フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂(以下、「(A)成分」という場合がある。)と、(B)光により酸を生成する4位にスルホン酸エステルを有する化合物(以下、「(B)成分」という場合がある。)と、を含有する。本実施形態に係る感光性樹脂組成物は、ポジ型感光性樹脂組成物として好適に用いることができる。以下、ポジ型感光性樹脂組成物の形態について、詳細に説明する。
[Photosensitive resin composition]
The photosensitive resin composition according to one embodiment includes (A) an alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group (hereinafter sometimes referred to as "component (A)"); A compound having a sulfonic acid ester at the position (hereinafter sometimes referred to as "component (B)"). The photosensitive resin composition according to this embodiment can be suitably used as a positive photosensitive resin composition. Hereinafter, the form of the positive photosensitive resin composition will be explained in detail.
<(A)成分:フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂>
本明細書において、アルカリ可溶性樹脂は、アルカリ水溶液(現像液)に対して可溶である樹脂を意味する。なお、アルカリ水溶液とは、水酸化テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液、金属水酸化物水溶液、有機アミン水溶液等のアルカリ性の溶液である。一般には、濃度が2.38質量%のTMAH水溶液が現像に用いられる。(A)成分がアルカリ現像液に可溶であることは、例えば、以下のようにして確認することができる。
<Component (A): Alkali-soluble resin having phenolic hydroxyl group>
In this specification, an alkali-soluble resin means a resin that is soluble in an alkaline aqueous solution (developer). Note that the alkaline aqueous solution is an alkaline solution such as a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, a metal hydroxide aqueous solution, or an organic amine aqueous solution. Generally, a TMAH aqueous solution having a concentration of 2.38% by mass is used for development. Whether component (A) is soluble in an alkaline developer can be confirmed, for example, as follows.
樹脂を任意の溶剤に溶解して得られたワニスを、シリコンウェハ等の基板上にスピン塗布して形成することによって膜厚5μm程度の塗膜とする。これを20~25℃のTMAH水溶液、金属水酸化物水溶液、又は有機アミン水溶液のいずれかに浸漬する。この結果、塗膜が均一に溶解し得るとき、その樹脂はアルカリ現像液に可溶と見なすことができる。 A varnish obtained by dissolving a resin in an arbitrary solvent is spin-coated onto a substrate such as a silicon wafer to form a coating film with a thickness of about 5 μm. This is immersed in either a TMAH aqueous solution, a metal hydroxide aqueous solution, or an organic amine aqueous solution at 20 to 25°C. As a result, when the coating can be uniformly dissolved, the resin can be considered soluble in an alkaline developer.
(A)成分は、アルカリ水溶液への溶解性、高解像性、機械特性の観点からフェノール性水酸基を有する樹脂であってもよい。
(A)成分が有するフェノール性水酸基は、フェノール、o-クレゾール、m-クレゾール、又はp-クレゾールに由来する構造であってもよい。
(A)成分は、微細加工性と機械強度をより高めることからヒドロキシスチレン系樹脂として、下記式(21)で表される構造単位を有してもよい。
Component (A) may be a resin having a phenolic hydroxyl group from the viewpoint of solubility in an aqueous alkaline solution, high resolution, and mechanical properties.
The phenolic hydroxyl group contained in component (A) may have a structure derived from phenol, o-cresol, m-cresol, or p-cresol.
Component (A) may have a structural unit represented by the following formula (21) as a hydroxystyrene resin to further improve microprocessability and mechanical strength.
[一般式(21)中、R21は水素原子又はメチル基を示し、R22は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基又は炭素数1~10のアルコキシ基を示し、aは0~3の整数を示し、bは1~3の整数を示す。aとbの合計は5以下である。]
[In general formula (21), R 21 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 22 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. , a represents an integer from 0 to 3, and b represents an integer from 1 to 3. The sum of a and b is 5 or less. ]
ヒドロキシスチレン系樹脂は、一般式(21)で表される構造単位を与えるモノマ等を重合させることで得ることができる。
一般式(21)において、R21で表わされる炭素数1~10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。これらの基は直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。また、R22で表わされる炭素数6~10のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。R21で表わされる炭素数1~10のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキソキシ基、ヘプトキシ基、オクトキシ基、ノノキシ基、デコキシ基等が挙げられる。これらの基は直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
The hydroxystyrene resin can be obtained by polymerizing monomers that provide the structural unit represented by the general formula (21).
In the general formula (21), the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 21 includes, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, and a nonyl group. group, decyl group, etc. These groups may be linear or branched. Furthermore, examples of the aryl group having 6 to 10 carbon atoms represented by R 22 include phenyl group and naphthyl group. Examples of the alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms represented by R21 include methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentoxy group, hexoxy group, heptoxy group, octoxy group, nonoxy group, decoxy group, etc. It will be done. These groups may be linear or branched.
一般式(21)で表される構造単位を与えるモノマとしては、例えば、p-ヒドロキシスチレン、m-ヒドロキシスチレン、o-ヒドロキシスチレン、p-イソプロペニルフェノール、m-イソプロペニルフェノール、o-イソプロペニルフェノール等が挙げられる。これらのモノマはそれぞれ1種単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
ヒドロキシスチレン系樹脂は、その製造方法に制限されないが、例えば、一般式(21)で示される構造単位を与えるモノマの水酸基をt-ブチル基、アセチル基等で保護して水酸基が保護されたモノマとし、水酸基が保護されたモノマを重合して重合体を得て、さらに得られた重合体を、公知の方法(酸触媒下で脱保護してヒドロキシスチレン系構造単位に変換すること等)で脱保護することにより得ることができる。
Examples of monomers providing the structural unit represented by general formula (21) include p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, o-hydroxystyrene, p-isopropenylphenol, m-isopropenylphenol, o-isopropenyl Examples include phenol. These monomers can be used alone or in combination of two or more.
Hydroxystyrene-based resins are not limited to the manufacturing method, but for example, monomers in which the hydroxyl group of a monomer that provides the structural unit represented by general formula (21) is protected with a t-butyl group, an acetyl group, etc. Then, a monomer with a protected hydroxyl group is polymerized to obtain a polymer, and the obtained polymer is further converted to a hydroxystyrene structural unit by deprotection under an acid catalyst, etc. It can be obtained by deprotection.
ヒドロキシスチレン系樹脂は、一般式(21)で表される構造単位を与えるモノマのみからなる重合体又は共重合体であってもよく、一般式(21)で表される構造単位を与えるモノマとそれ以外のモノマとの共重合体であってもよい。ヒドロキシスチレン系樹脂が共重合体である場合、共重合体中の一般式(21)で示される構造単位の割合は、露光部のアルカリ現像液に対する溶解性の観点から、(A)成分100モル%に対して、10~100モル%が好ましく、20~97モル%がより好ましく、30~95モル%がさらに好ましく、50~95モル%が特に好ましい。 The hydroxystyrene resin may be a polymer or copolymer consisting only of a monomer that provides the structural unit represented by the general formula (21), or may be a polymer or copolymer consisting only of a monomer that provides the structural unit represented by the general formula (21). It may also be a copolymer with other monomers. When the hydroxystyrene resin is a copolymer, the proportion of the structural unit represented by general formula (21) in the copolymer is determined to be 100 moles of component (A) from the viewpoint of solubility of the exposed area in an alkaline developer. %, preferably 10 to 100 mol%, more preferably 20 to 97 mol%, even more preferably 30 to 95 mol%, and particularly preferably 50 to 95 mol%.
ヒドロキシスチレン系樹脂は、未露光部のアルカリ現像液に対する溶解阻害性をより向上させる観点から、さらに下記一般式(22)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂であることが好ましい。 The hydroxystyrene-based resin is preferably an alkali-soluble resin having a structural unit represented by the following general formula (22) from the viewpoint of further improving the dissolution inhibition property of the unexposed area in an alkaline developer.
[一般式(22)中、R23は水素原子又はメチル基を示し、R24は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基又は炭素数1~10のアルコキシ基を示し、cは0~3の整数を示す。
R24で表わされる炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基又は炭素数1~10のアルコキシ基としては、それぞれR22と同様のものが例示できる。]
[In the general formula (22), R 23 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 24 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. , c represents an integer from 0 to 3.
Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 24 are the same as those for R 22 , respectively. ]
一般式(22)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂は、一般式(22)で表される構造単位を与えるモノマを用いることによって得られる。一般式(22)で表される構造単位を与えるモノマとしては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、o-メトキシスチレン、m-メトキシスチレン、p-メトキシスチレン等の芳香族ビニル化合物などが挙げられる。これらのモノマはそれぞれ1種単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The alkali-soluble resin having the structural unit represented by the general formula (22) can be obtained by using a monomer that provides the structural unit represented by the general formula (22). Examples of monomers providing the structural unit represented by general formula (22) include styrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, o-methoxystyrene, m-methoxystyrene. and aromatic vinyl compounds such as p-methoxystyrene. These monomers can be used alone or in combination of two or more.
ヒドロキシスチレン系樹脂が一般式(22)で示される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂である場合、未露光部のアルカリ現像液に対する溶解阻害性及びパターン硬化膜の機械特性の観点から、一般式(22)で示される構造単位の割合は(A)成分100モル%に対して、1~90モル%が好ましく、3~80モル%がより好ましく、5~70モル%がさらに好ましく、5~50モル%が特に好ましい。
また、ヒドロキシスチレン系樹脂は、弾性率を低くする観点から、さらに下記一般式(23)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂であることが好ましい。
When the hydroxystyrene resin is an alkali-soluble resin having a structural unit represented by the general formula (22), from the viewpoint of inhibiting dissolution of the unexposed area in an alkaline developer and the mechanical properties of the patterned cured film, the general formula (22) ) is preferably 1 to 90 mol%, more preferably 3 to 80 mol%, even more preferably 5 to 70 mol%, and even more preferably 5 to 50 mol%, based on 100 mol% of component (A). % is particularly preferred.
Further, from the viewpoint of lowering the elastic modulus, the hydroxystyrene resin is preferably an alkali-soluble resin having a structural unit represented by the following general formula (23).
[一般式(23)中、R25は水素原子又はメチル基を示し、R26は炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のヒドロキシアルキル基を示す。]
[In general formula (23), R 25 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 26 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a hydroxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms. ]
一般式(23)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂は、一般式(23)で表される構造単位を与えるモノマを用いることで得られる。一般式(23)で表される構造単位を与えるモノマとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシペンチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘプチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシノニル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシデシル等が挙げられる。これらのモノマはそれぞれ1種単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The alkali-soluble resin having the structural unit represented by the general formula (23) can be obtained by using a monomer that provides the structural unit represented by the general formula (23). Examples of monomers providing the structural unit represented by general formula (23) include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, and (meth)acrylate. Pentyl acrylate, hexyl (meth)acrylate, heptyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, hydroxymethyl (meth)acrylate, (meth)acrylate Hydroxyethyl acrylate, Hydroxypropyl (meth)acrylate, Hydroxybutyl (meth)acrylate, Hydroxypentyl (meth)acrylate, Hydroxyhexyl (meth)acrylate, Hydroxyheptyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid Examples include hydroxyoctyl, hydroxynonyl (meth)acrylate, and hydroxydecyl (meth)acrylate. These monomers can be used alone or in combination of two or more.
ヒドロキシスチレン系樹脂が一般式(23)で示される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂である場合、未露光部のアルカリ現像液に対する溶解阻害性、及びパターン硬化膜の機械特性を向上させる観点から、一般式(23)で示される構造単位の割合は(A)成分100モル%に対して、1~90モル%が好ましく、3~80モル%がより好ましく、5~70モル%がさらに好ましく、5~50モル%が特に好ましい。 When the hydroxystyrene resin is an alkali-soluble resin having a structural unit represented by the general formula (23), from the viewpoint of inhibiting dissolution of the unexposed area in an alkaline developer and improving the mechanical properties of the patterned cured film, the general The proportion of the structural unit represented by formula (23) is preferably 1 to 90 mol%, more preferably 3 to 80 mol%, even more preferably 5 to 70 mol%, based on 100 mol% of component (A). Particularly preferred is ~50 mol%.
フェノール樹脂は、フェノール又はその誘導体とアルデヒド類との重縮合生成物である。重縮合は、通常、酸、塩基等の触媒存在下で行われる。酸触媒を用いた場合に得られるフェノール樹脂は、特にノボラック型フェノール樹脂と呼ばれる。ノボラック型フェノール樹脂としては、例えば、フェノール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂、クレゾール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂、キシレノール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂、レゾルシノール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂、フェノール-ナフトール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂等が挙げられる。 Phenol resins are polycondensation products of phenol or its derivatives and aldehydes. Polycondensation is usually carried out in the presence of a catalyst such as an acid or a base. The phenolic resin obtained when an acid catalyst is used is particularly called a novolak type phenolic resin. Examples of the novolak type phenolic resin include phenol/formaldehyde novolak resin, cresol/formaldehyde novolak resin, xylenol/formaldehyde novolak resin, resorcinol/formaldehyde novolak resin, phenol-naphthol/formaldehyde novolak resin, and the like.
フェノール樹脂を構成するフェノール誘導体としては、例えば、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、o-エチルフェノール、m-エチルフェノール、p-エチルフェノール、o-ブチルフェノール、m-ブチルフェノール、p-ブチルフェノール、2,3-キシレノール、2,4-キシレノール、2,5-キシレノール、2,6-キシレノール、3,4-キシレノール、3,5-キシレノール、2,3,5-トリメチルフェノール、3,4,5-トリメチルフェノール等のアルキルフェノール、メトキシフェノール、2-メトキシ-4-メチルフェノール等のアルコキシフェノール、ビニルフェノール、アリルフェノール等のアルケニルフェノール、ベンジルフェノール等のアラルキルフェノール、メトキシカルボニルフェノール等のアルコキシカルボニルフェノール、ベンゾイルオキシフェノール等のアリールカルボニルフェノール、クロロフェノール等のハロゲン化フェノール、カテコール、レゾルシノール、ピロガロール等のポリヒドロキシベンゼン、ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール、α-又はβ-ナフトール等のナフトール誘導体、p-ヒドロキシフェニル-2-エタノール、p-ヒドロキシフェニル-3-プロパノール、p-ヒドロキシフェニル-4-ブタノール等のヒドロキシアルキルフェノール、ヒドロキシエチルクレゾール等のヒドロキシアルキルクレゾール、ビスフェノールのモノエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールのモノプロピレンオキサイド付加物等のアルコール性水酸基含有フェノール誘導体、p-ヒドロキシフェニル酢酸、p-ヒドロキシフェニルプロピオン酸、p-ヒドロキシフェニルブタン酸、p-ヒドロキシ桂皮酸、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシフェニル安息香酸、ヒドロキシフェノキシ安息香酸、ジフェノール酸等のカルボキシル基含有フェノール誘導体などが挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the phenol derivatives constituting the phenol resin include o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-butylphenol, m-butylphenol, p-butylphenol. , 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4, Alkylphenols such as 5-trimethylphenol, alkoxyphenols such as methoxyphenol and 2-methoxy-4-methylphenol, alkenylphenols such as vinylphenol and allylphenol, aralkylphenols such as benzylphenol, alkoxycarbonylphenols such as methoxycarbonylphenol, Arylcarbonylphenols such as benzoyloxyphenol, halogenated phenols such as chlorophenol, polyhydroxybenzenes such as catechol, resorcinol, and pyrogallol, bisphenols such as bisphenol A and bisphenol F, naphthol derivatives such as α- or β-naphthol, p- Hydroxyalkyl phenols such as hydroxyphenyl-2-ethanol, p-hydroxyphenyl-3-propanol, and p-hydroxyphenyl-4-butanol, hydroxyalkyl cresols such as hydroxyethyl cresol, monoethylene oxide adducts of bisphenol, and monopropylene of bisphenol. Alcoholic hydroxyl group-containing phenol derivatives such as oxide adducts, p-hydroxyphenylacetic acid, p-hydroxyphenylpropionic acid, p-hydroxyphenylbutanoic acid, p-hydroxycinnamic acid, hydroxybenzoic acid, hydroxyphenylbenzoic acid, hydroxyphenoxybenzoic acid Examples include carboxyl group-containing phenol derivatives such as acids and diphenolic acids. These can be used alone or in combination of two or more.
フェノール樹脂を構成するアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、メトキシベンズアルデヒド、ヒドロキシフェニルアセトアルデヒド、メトキシフェニルアセトアルデヒド、クロトンアルデヒド、クロロアセトアルデヒド、クロロフェニルアセトアルデヒド、グリセルアルデヒド、グリオキシル酸、グリオキシル酸メチル、グリオキシル酸フェニル、グリオキシル酸ヒドロキシフェニル、ホルミル酢酸、ホルミル酢酸メチル、2-ホルミルプロピオン酸、2-ホルミルプロピオン酸メチル等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、パラホルムアルデヒド、トリオキサン等のホルムアルデヒドの前駆体、アセトン、ピルビン酸、レブリン酸、4-アセチルブチル酸、アセトンジカルボン酸、3,3’-4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸等のケトン類を反応に用いてもよい。 Examples of the aldehydes constituting the phenol resin include formaldehyde, acetaldehyde, furfural, benzaldehyde, hydroxybenzaldehyde, methoxybenzaldehyde, hydroxyphenylacetaldehyde, methoxyphenylacetaldehyde, crotonaldehyde, chloroacetaldehyde, chlorophenylacetaldehyde, glyceraldehyde, glyoxylic acid, Examples include methyl glyoxylate, phenyl glyoxylate, hydroxyphenyl glyoxylate, formylacetic acid, methyl formylacetate, 2-formylpropionic acid, methyl 2-formylpropionate, and the like. These can be used alone or in combination of two or more. In addition, formaldehyde precursors such as paraformaldehyde and trioxane, ketones such as acetone, pyruvic acid, levulinic acid, 4-acetylbutyric acid, acetonedicarboxylic acid, and 3,3'-4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid are May be used in reactions.
(A)成分の重量平均分子量(Mw)は、アルカリ水溶液に対する溶解性、感光特性及びパターン硬化膜の機械特性のバランスを考慮すると、重量平均分子量で1000~500000が好ましく、2000~200000がより好ましく、2000~100000であることがさらに好ましい。ここで、重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定し、標準ポリスチレン検量線より換算して得られる値である。 The weight average molecular weight (Mw) of component (A) is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 2,000 to 200,000, considering the balance between solubility in aqueous alkaline solutions, photosensitive properties, and mechanical properties of the patterned cured film. , more preferably from 2,000 to 100,000. Here, the weight average molecular weight (Mw) is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted from a standard polystyrene calibration curve.
<(B)成分:光により酸を生成する4位にスルホン酸エステルを有する化合物>
(B)成分である光により(光を受けることにより)酸を生成する4位にスルホン酸エステルを有する化合物は、感光性樹脂組成物において感光剤として機能する。(B)成分は、光照射を受けて酸を生成させ、光照射を受けた部分のアルカリ水溶液への可溶性を増大させる機能を有する。(B)成分としては、一般に光酸発生剤と称される化合物を用いることができる。(B)成分としては、例えば、o-キノンジアジド化合物、アリールジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、及びトリアリールスルホニウム塩が挙げられる。(B)成分は、これらの化合物のうちの1種のみからなるものであってもよく、また2種以上を含んで構成されるものであってもよい。これらの中で、感度が高いことから、(B)成分は、o-キノンジアジド化合物であってよい。
o-キノンジアジド化合物としては、例えば、o-キノンジアジドスルホニルクロリドと、ヒドロキシ化合物及び/又はアミノ化合物とを脱塩酸剤の存在下で縮合反応させることで得られるものを用いることができる。
o-キノンジアジドスルホニルクロリドとしては、例えば、ベンゾキノン-1,2-ジアジド-4-スルホニルクロリド、ナフトキノン-1,2-ジアジド-5-スルホニルクロリド、及びナフトキノン-1,2-ジアジド-6-スルホニルクロリドが挙げられる。
<Component (B): Compound having a sulfonic acid ester at the 4-position that generates acid when exposed to light>
Component (B), a compound having a sulfonic acid ester at the 4-position that generates an acid when exposed to light (by receiving light), functions as a photosensitizer in the photosensitive resin composition. Component (B) has the function of generating an acid upon irradiation with light and increasing the solubility of the irradiated portion in an alkaline aqueous solution. As component (B), a compound generally referred to as a photoacid generator can be used. Component (B) includes, for example, o-quinonediazide compounds, aryldiazonium salts, diaryliodonium salts, and triarylsulfonium salts. Component (B) may be composed of only one kind of these compounds, or may be composed of two or more kinds. Among these, component (B) may be an o-quinonediazide compound because of its high sensitivity.
As the o-quinonediazide compound, for example, one obtained by subjecting o-quinonediazide sulfonyl chloride and a hydroxy compound and/or an amino compound to a condensation reaction in the presence of a dehydrochlorination agent can be used.
Examples of o-quinonediazide sulfonyl chloride include benzoquinone-1,2-diazide-4-sulfonyl chloride, naphthoquinone-1,2-diazide-5-sulfonyl chloride, and naphthoquinone-1,2-diazide-6-sulfonyl chloride. Can be mentioned.
ヒドロキシ化合物としては、例えば、ヒドロキノン、レゾルシノール、ピロガロール、ビスフェノールA、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-[4-{1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル}フェニル]エタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,2’,3’-ペンタヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,3’,4’,5’-ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、ビス(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)プロパン、4b,5,9b,10-テトラヒドロ-1,3,6,8-テトラヒドロキシ-5,10-ジメチルインデノ[2,1-a]インデン、トリス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、及びトリス(4-ヒドロキシフェニル)エタンが挙げられる。 Examples of hydroxy compounds include hydroquinone, resorcinol, pyrogallol, bisphenol A, bis(4-hydroxyphenyl)methane, 1,1-bis(4-hydroxyphenyl)-1-[4-{1-(4-hydroxyphenyl) )-1-methylethyl}phenyl]ethane, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane, 2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2 , 2',4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,3,4,2',3'-pentahydroxybenzophenone, 2,3,4,3',4',5'-hexahydroxybenzophenone, bis( 2,3,4-trihydroxyphenyl)methane, bis(2,3,4-trihydroxyphenyl)propane, 4b,5,9b,10-tetrahydro-1,3,6,8-tetrahydroxy-5,10 -dimethylindeno[2,1-a]indene, tris(4-hydroxyphenyl)methane, and tris(4-hydroxyphenyl)ethane.
アミノ化合物としては、例えば、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、o-アミノフェノール、m-アミノフェノール、p-アミノフェノール、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシビフェニル、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジヒドロキシビフェニル、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、及びビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンが挙げられる。 Examples of amino compounds include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide. , o-aminophenol, m-aminophenol, p-aminophenol, 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxybiphenyl, 4,4'-diamino-3,3'-dihydroxybiphenyl, bis(3- Amino-4-hydroxyphenyl)propane, bis(4-amino-3-hydroxyphenyl)propane, bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)sulfone, bis(4-amino-3-hydroxyphenyl)sulfone, bis( Examples include 3-amino-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane and bis(4-amino-3-hydroxyphenyl)hexafluoropropane.
これらの中でも、o-キノンジアジド化合物を合成する際の反応性が良好な観点、及び樹脂膜を露光する際に吸収する波長が適度な範囲に調整できる観点から、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-[4-{1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル}フェニル]エタンと1-ナフトキノン-2-ジアジド-5-スルホニルクロリドとの縮合物、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-[4-{1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル}フェニル]エタンと1-ナフトキノン-2-ジアジド-4-スルホニルクロリドとの縮合物、トリス(4-ヒドロキシフェニル)メタン又はトリス(4-ヒドロキシフェニル)エタンと1-ナフトキノン-2-ジアジド-5-スルホニルクロリドとの縮合物、トリス(4-ヒドロキシフェニル)メタン又はトリス(4-ヒドロキシフェニル)エタンと1-ナフトキノン-2-ジアジド-4-スルホニルクロリドとの縮合物であってもよい。 Among these, 1,1-bis(4-hydroxy condensate of phenyl)-1-[4-{1-(4-hydroxyphenyl)-1-methylethyl}phenyl]ethane and 1-naphthoquinone-2-diazide-5-sulfonyl chloride, 1,1-bis( Condensation product of 4-hydroxyphenyl)-1-[4-{1-(4-hydroxyphenyl)-1-methylethyl}phenyl]ethane and 1-naphthoquinone-2-diazido-4-sulfonyl chloride, tris(4 - Condensates of hydroxyphenyl)methane or tris(4-hydroxyphenyl)ethane and 1-naphthoquinone-2-diazide-5-sulfonyl chloride, tris(4-hydroxyphenyl)methane or tris(4-hydroxyphenyl)ethane and It may also be a condensate with 1-naphthoquinone-2-diazide-4-sulfonyl chloride.
(B1)成分:下記式(b0)で表される化合物と、下記式(b1)で表される化合物との縮合物である。
(B2)成分:下記式(b0)で表される化合物と、下記式(b2)で表される化合物との縮合物である。
b0:1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-[4-{1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル}
b1:1-ナフトキノン-2-ジアジド-5-スルホニルクロリド
b2:1-ナフトキノン-2-ジアジド-4-スルホニルクロリド
Component (B1): A condensate of a compound represented by the following formula (b0) and a compound represented by the following formula (b1).
Component (B2): A condensate of a compound represented by the following formula (b0) and a compound represented by the following formula (b2).
b0: 1,1-bis(4-hydroxyphenyl)-1-[4-{1-(4-hydroxyphenyl)-1-methylethyl}
b1: 1-naphthoquinone-2-diazido-5-sulfonyl chloride b2: 1-naphthoquinone-2-diazido-4-sulfonyl chloride
脱塩酸剤としては、例えば、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、トリメチルアミン、トリエチルアミン、及びピリジンが挙げられる。 Examples of the dehydrochlorination agent include sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydroxide, trimethylamine, triethylamine, and pyridine.
o-キノンジアジドスルホニルクロリドと、ヒドロキシ化合物及び/又はアミノ化合物との配合は、o-キノンジアジドスルホニルクロリドが1モルに対して、ヒドロキシ基とアミノ基とのモル数の合計が0.5~1.0モルになるように配合されることが好ましい。脱塩酸剤とo-キノンジアジドスルホニルクロリドの好ましい配合割合は、0.95/1.00モル~1.00/0.95モル当量の範囲である。
上述の反応の好ましい反応温度は0~40℃、好ましい反応時間は1~10時間である。反応溶媒としては、例えば、ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、又はN-メチルピロリドンが用いられる。
When blending o-quinonediazide sulfonyl chloride with a hydroxy compound and/or an amino compound, the total number of moles of hydroxyl groups and amino groups is 0.5 to 1.0 per 1 mole of o-quinonediazide sulfonyl chloride. It is preferable to mix them in molar amounts. A preferred blending ratio of the dehydrochloric agent and o-quinonediazide sulfonyl chloride is in the range of 0.95/1.00 mol to 1.00/0.95 mol equivalent.
The preferred reaction temperature for the above reaction is 0 to 40°C, and the preferred reaction time is 1 to 10 hours. As the reaction solvent, for example, dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, diethyl ether, or N-methylpyrrolidone is used.
(B)成分の含有量は、露光部と未露光部の溶解速度差が大きくなり、感度がより良好となる観点から、(A)成分100質量部に対して1~50質量部、3~35質量部、又は5~20質量部であってよい。 The content of component (B) is 1 to 50 parts by mass, and 3 to 50 parts by mass per 100 parts by mass of component (A), from the viewpoint of increasing the dissolution rate difference between exposed and unexposed areas and improving sensitivity. It may be 35 parts by weight, or 5 to 20 parts by weight.
<(C)成分:熱架橋剤>
本実施形態の感光性樹脂組成物は、(C)成分として、熱架橋剤を更に含有してもよい。(C)成分は、パターン樹脂膜を加熱して硬化させる際に、(A)成分と反応して橋架け構造を形成し得る構造を有する化合物である。これにより、膜の脆さ、及び膜の溶融を防ぐことができる。(C)成分としては、例えば、フェノール性水酸基を有する化合物、アルコキシ基を有する化合物、及びエポキシ基を有する化合物が挙げられる。
<(C) component: thermal crosslinking agent>
The photosensitive resin composition of this embodiment may further contain a thermal crosslinking agent as component (C). Component (C) is a compound having a structure that can react with component (A) to form a bridged structure when heating and curing the patterned resin film. This can prevent the film from becoming brittle and from melting. Component (C) includes, for example, a compound having a phenolic hydroxyl group, a compound having an alkoxy group, and a compound having an epoxy group.
ここでいう「フェノール性水酸基を有する化合物」には、(A)成分は包含されない。熱架橋剤としてのフェノール性水酸基を有する化合物は、熱架橋剤としてだけでなく、アルカリ水溶液で現像する際の露光部の溶解速度を増加させ、感度を向上させることができる。このようなフェノール性水酸基を有する化合物の重量平均分子量(Mw)は、アルカリ水溶液に対する溶解性、感光特性及び機械強度のバランスを考慮して、3000以下、2000以下、又は1500以下であってよい。 The "compound having a phenolic hydroxyl group" as used herein does not include component (A). A compound having a phenolic hydroxyl group as a thermal crosslinking agent not only functions as a thermal crosslinking agent, but also increases the dissolution rate of the exposed area during development with an alkaline aqueous solution, thereby improving sensitivity. The weight average molecular weight (Mw) of such a compound having a phenolic hydroxyl group may be 3000 or less, 2000 or less, or 1500 or less, taking into consideration the balance of solubility in an aqueous alkaline solution, photosensitivity, and mechanical strength.
アルコキシ基を有する化合物は、公知のものを用いることができる。アルコキシ基を有する化合物は、高い反応性と耐熱性を付与できることから、メトキシ基を有してよく、4つ以上のメトキシ基を有してよい。アルコキシ基を有する化合物は、露光部の溶解促進効果と硬化膜の機械強度のバランスに優れているため、下記式で表される化合物から選ばれる化合物であってよい。 As the compound having an alkoxy group, known compounds can be used. The compound having an alkoxy group may have a methoxy group, and may have four or more methoxy groups, since it can impart high reactivity and heat resistance. The compound having an alkoxy group has an excellent balance between the effect of promoting dissolution in the exposed area and the mechanical strength of the cured film, and therefore may be a compound selected from the compounds represented by the following formula.
エポキシ基を有する化合物としては、公知のものを用いることができる。エポキシ基を有する化合物としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、グリシジルアミン型エポキシ化合物、複素環式エポキシ化合物、ハロゲン化エポキシ化合物、及びポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルが挙げられる。 As the compound having an epoxy group, known compounds can be used. Examples of compounds having an epoxy group include bisphenol A type epoxy compounds, bisphenol F type epoxy compounds, phenol novolac type epoxy compounds, cresol novolac type epoxy compounds, alicyclic epoxy compounds, glycidylamine type epoxy compounds, and heterocyclic epoxy compounds. compounds, halogenated epoxy compounds, and polyalkylene glycol diglycidyl ethers.
(C)成分として、上述した化合物以外に、例えば、ビス[3,4-ビス(ヒドロキシメチル)フェニル]エーテル、1,3,5-トリス(1-ヒドロキシ-1-メチルエチル)ベンゼン等のヒドロキシメチル基を有する芳香族化合物、ビス(4-マレイミドフェニル)メタン、2,2-ビス[4-(4’-マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン等のマレイミド基を有する化合物、ノルボルネン骨格を有する化合物、多官能アクリレート化合物、オキセタニル基を有する化合物、ビニル基を有する化合物、又はブロック化イソシアネート化合物を用いることもできる。
(C)成分の含有量は、硬化膜の耐熱性と塗布基板の反りの観点から、(A)成分100質量部に対して1~70質量部、2~50質量部、又は3~40質量部であってよい。
In addition to the above-mentioned compounds, component (C) may include hydroxyl compounds such as bis[3,4-bis(hydroxymethyl)phenyl]ether, 1,3,5-tris(1-hydroxy-1-methylethyl)benzene Aromatic compounds with a methyl group, compounds with a maleimide group such as bis(4-maleimidophenyl)methane, 2,2-bis[4-(4'-maleimidophenoxy)phenyl]propane, compounds with a norbornene skeleton, etc. It is also possible to use functional acrylate compounds, compounds with oxetanyl groups, compounds with vinyl groups, or blocked isocyanate compounds.
The content of component (C) is 1 to 70 parts by mass, 2 to 50 parts by mass, or 3 to 40 parts by mass based on 100 parts by mass of component (A) from the viewpoint of heat resistance of the cured film and warpage of the coated substrate. It may be a department.
<(D)成分:エラストマ>
本実施形態の樹脂組成物は、パターン硬化膜の柔軟性を向上する観点から、(D)成分としてエラストマを更に含有してもよい。(D)成分としては、例えば、スチレン系エラストマ、オレフィン系エラストマ、ウレタン系エラストマ、ポリエステル系エラストマ、ポリアミド系エラストマ、アクリル系エラストマ、及びシリコン系エラストマが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また(A)成分中にエラストマ成分の骨格を導入してもよい。
<(D) Component: Elastomer>
The resin composition of this embodiment may further contain an elastomer as component (D) from the viewpoint of improving the flexibility of the patterned cured film. Component (D) includes, for example, styrene elastomer, olefin elastomer, urethane elastomer, polyester elastomer, polyamide elastomer, acrylic elastomer, and silicone elastomer. These can be used alone or in combination of two or more. Furthermore, a skeleton of an elastomer component may be introduced into the component (A).
アクリル系エラストマは、下記式(8)で表される構造単位を有していてもよい。アクリル系エラストマは、下記式(8)で表される構造単位を有することにより、(A)成分と(D)成分との相溶性が向上するため感光性樹脂組成物の白濁を充分に抑え、パターン硬化膜のヘイズ値を低くすることができると共に、機械強度をより向上できる。 The acrylic elastomer may have a structural unit represented by the following formula (8). By having the structural unit represented by the following formula (8), the acrylic elastomer improves the compatibility between the components (A) and (D), thereby sufficiently suppressing clouding of the photosensitive resin composition. The haze value of the patterned cured film can be lowered, and the mechanical strength can be further improved.
[式(8)中、R17は水素原子又はメチル基を示し、R18は炭素数2~20のヒドロキシアルキル基を示す。]
[In formula (8), R 17 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 18 represents a hydroxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms. ]
R18で示される炭素数2~20のヒドロキシアルキル基としては、例えば、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシブチル基、ヒドロキシペンチル基、ヒドロキシヘキシル基、ヒドロキシヘプチル基、ヒドロキシオクチル基、ヒドロキシノニル基、ヒドロキシデシル基、ヒドロキシウンデシル基、ヒドロキシドデシル基(ヒドロキシラウリル基という場合もある。)、ヒドロキシトリデシル基、ヒドロキシテトラデシル基、ヒドロキシペンタデシル基、ヒドロキシヘキサデシル基、ヒドロキシヘプタデシル基、ヒドロキシオクタデシル基、ヒドロキシノナデシル基、及びヒドロキシエイコシル基が挙げられる。これらの基は直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。 Examples of the hydroxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms represented by R 18 include hydroxyethyl group, hydroxypropyl group, hydroxybutyl group, hydroxypentyl group, hydroxyhexyl group, hydroxyheptyl group, hydroxyoctyl group, and hydroxynonyl group. , hydroxydecyl group, hydroxyundecyl group, hydroxydodecyl group (sometimes referred to as hydroxylauryl group), hydroxytridecyl group, hydroxytetradecyl group, hydroxypentadecyl group, hydroxyhexadecyl group, hydroxyheptadecyl group, hydroxy Examples include octadecyl group, hydroxynonadecyl group, and hydroxyeicosyl group. These groups may be linear or branched.
式(8)中、(A)成分との相溶性及び機械強度をより向上させる観点から、R18は、炭素数2~15のヒドロキシアルキル基が好ましく、炭素数2~10のヒドロキシアルキル基がより好ましく、炭素数2~8のヒドロキシアルキル基が更に好ましい。 In formula (8), from the viewpoint of further improving compatibility with component (A) and mechanical strength, R 18 is preferably a hydroxyalkyl group having 2 to 15 carbon atoms, and a hydroxyalkyl group having 2 to 10 carbon atoms. More preferred is a hydroxyalkyl group having 2 to 8 carbon atoms.
式(8)で表される構造単位を与えるモノマとしては、例えば、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシペンチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘプチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシノニル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシウンデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシドデシル((メタ)アクリル酸ヒドロキシラウリルという場合もある。)、(メタ)アクリル酸ヒドロキシトリデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシテトラデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘプタデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシオクタデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシノナデシル、及び(メタ)アクリル酸ヒドロキシエイコシルが挙げられる。これらのモノマは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of monomers providing the structural unit represented by formula (8) include hydroxyethyl (meth)acrylate, hydroxypropyl (meth)acrylate, hydroxybutyl (meth)acrylate, hydroxypentyl (meth)acrylate, Hydroxyhexyl (meth)acrylate, Hydroxyheptyl (meth)acrylate, Hydroxyoctyl (meth)acrylate, Hydroxynonyl (meth)acrylate, Hydroxydecyl (meth)acrylate, Hydroxyundecyl (meth)acrylate, ( Hydroxydodecyl (meth)acrylate (sometimes referred to as hydroxylauryl (meth)acrylate), Hydroxytridecyl (meth)acrylate, Hydroxytetradecyl (meth)acrylate, Hydroxypentadecyl (meth)acrylate, (Meth) ) hydroxyhexadecyl acrylate, hydroxyheptadecyl (meth)acrylate, hydroxyoctadecyl (meth)acrylate, hydroxynonadecyl (meth)acrylate, and hydroxyeicosyl (meth)acrylate. These monomers can be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも、(A)成分との相溶性、硬化膜の破断伸びをより向上させる観点から、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシペンチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘプチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシノニル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシウンデシル、又は(メタ)アクリル酸ヒドロキシドデシルを用いることが好ましい。 Among these, hydroxyethyl (meth)acrylate, hydroxypropyl (meth)acrylate, hydroxybutyl (meth)acrylate, ( Hydroxypentyl (meth)acrylate, Hydroxyhexyl (meth)acrylate, Hydroxyheptyl (meth)acrylate, Hydroxyoctyl (meth)acrylate, Hydroxynonyl (meth)acrylate, Hydroxydecyl (meth)acrylate, (meth) It is preferable to use hydroxyundecyl acrylate or hydroxydodecyl (meth)acrylate.
(D)成分は、式(8)で表される構造単位のみからなるアクリル系エラストマであってもよく、式(8)で表される構造単位以外の構造単位を有するアクリル系エラストマであってもよい。式(8)で表される構造単位以外の構造単位を有するアクリル樹脂である場合、アクリル樹脂中の式(8)で表される構造単位の割合は、(D)成分の総量に対して、0.1~30.0モル%、0.3~20.0モル%、又は0.5~10.0モル%であってよい。
アクリル系エラストマは、下記式(9)で表される構造単位を更に有していてもよい。
Component (D) may be an acrylic elastomer consisting only of the structural unit represented by formula (8), or an acrylic elastomer having a structural unit other than the structural unit represented by formula (8). Good too. In the case of an acrylic resin having a structural unit other than the structural unit represented by formula (8), the proportion of the structural unit represented by formula (8) in the acrylic resin is as follows: It may be 0.1 to 30.0 mol%, 0.3 to 20.0 mol%, or 0.5 to 10.0 mol%.
The acrylic elastomer may further have a structural unit represented by the following formula (9).
[式(9)中、R19は水素原子又はメチル基を示し、R20は1級、2級又は3級アミノ基を有する1価の有機基を示す。]
[In formula (9), R 19 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 20 represents a monovalent organic group having a primary, secondary, or tertiary amino group. ]
(D)成分が式(9)で表される構造単位を有することで、未露光部の現像液に対する溶解阻害性、及び金属基板に対する密着性をより向上できる。
式(9)で表される構造単位を有するアクリル系エラストマを与えるモノマとしては、例えば、アミノエチル(メタ)アクリレート、N-メチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N-エチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、アミノプロピル(メタ)アクリレート、N-メチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N-エチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ピペリジン-4-イル(メタ)アクリレート、1-メチルピペリジン-4-イル(メタ)アクリレート、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル(メタ)アクリレート、1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン-4-イル(メタ)アクリレート、(ピペリジン-4-イル)メチル(メタ)アクリレート、及び2-(ピペリジン-4-イル)エチル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらのモノマは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
When the component (D) has a structural unit represented by formula (9), it is possible to further improve the dissolution inhibiting property of the unexposed area in the developer and the adhesion to the metal substrate.
Examples of monomers that provide an acrylic elastomer having a structural unit represented by formula (9) include aminoethyl (meth)acrylate, N-methylaminoethyl (meth)acrylate, and N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate. Acrylate, N-ethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-diethylaminoethyl (meth)acrylate, aminopropyl (meth)acrylate, N-methylaminopropyl (meth)acrylate, N,N-dimethylaminopropyl (meth) Acrylate, N-ethylaminopropyl (meth)acrylate, N,N-diethylaminopropyl (meth)acrylate, piperidin-4-yl (meth)acrylate, 1-methylpiperidin-4-yl (meth)acrylate, 2,2, 6,6-tetramethylpiperidin-4-yl (meth)acrylate, 1,2,2,6,6-pentamethylpiperidin-4-yl (meth)acrylate, (piperidin-4-yl)methyl (meth)acrylate , and 2-(piperidin-4-yl)ethyl (meth)acrylate. These monomers can be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも、パターン硬化膜の基板への密着性、(A)成分との相溶性をより向上できる観点から、式(9)中、R20が下記式(10)で表される1価の有機基であることが好ましい。 Among these, from the viewpoint of further improving the adhesion of the patterned cured film to the substrate and the compatibility with the component (A), R20 in formula (9) is a monovalent compound represented by the following formula (10). An organic group is preferred.
[式(10)中、Yは炭素数1~5のアルキレン基を示し、R21、R22、R23、R24、及びR25は各々独立に水素原子又は炭素数1~20のアルキル基を示し、eは0~10の整数を示す。]
[In formula (10), Y represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and R 21 , R 22 , R 23 , R 24 , and R 25 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. , and e represents an integer from 0 to 10. ]
式(9)中、R20が式(10)で表される1価の有機基で表される構造単位を与えるモノマとしては、例えば、ピペリジン-4-イル(メタ)アクリレート、1-メチルピペリジン-4-イル(メタ)アクリレート、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル(メタ)アクリレート、1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン-4-イル(メタ)アクリレート、(ピペリジン-4-イル)メチル(メタ)アクリレート、及び2-(ピペリジン-4-イル)エチル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの中で、1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン-4-イルメタクリレートはFA-711MMとして、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イルメタクリレートはFA-712HMとして(いずれも昭和電工マテリアルズ株式会社製、商品名)、それぞれ商業的に入手可能であるため好ましい。 In formula (9), monomers that provide a structural unit in which R 20 is a monovalent organic group represented by formula (10) include, for example, piperidin-4-yl (meth)acrylate, 1-methylpiperidine -4-yl (meth)acrylate, 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl (meth)acrylate, 1,2,2,6,6-pentamethylpiperidin-4-yl (meth)acrylate , (piperidin-4-yl)methyl (meth)acrylate, and 2-(piperidin-4-yl)ethyl (meth)acrylate. Among these, 1,2,2,6,6-pentamethylpiperidin-4-yl methacrylate is designated as FA-711MM, and 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl methacrylate is designated as FA-712HM. (both manufactured by Showa Denko Materials Co., Ltd., trade names) are preferred because they are commercially available.
(D)成分が式(10)で表される構造単位を有する場合、式(9)で表される構造単位の割合は、(A)成分との相溶性と現像液に対する溶解性の観点から、(D)成分の総量に対して、0.3~10.0モル%であることが好ましく、0.4~6.0モル%であることがより好ましく、0.5~5.0モル%であることが更に好ましい。
アクリル系エラストマは、下記式(11)で表される構造単位を更に有していてもよい。アクリル系エラストマが式(11)で表される構造単位を有することで、硬化膜の耐熱衝撃性をより向上できる。
When component (D) has a structural unit represented by formula (10), the proportion of the structural unit represented by formula (9) is determined from the viewpoint of compatibility with component (A) and solubility in a developer. , preferably from 0.3 to 10.0 mol%, more preferably from 0.4 to 6.0 mol%, and from 0.5 to 5.0 mol%, based on the total amount of component (D). % is more preferable.
The acrylic elastomer may further have a structural unit represented by the following formula (11). When the acrylic elastomer has a structural unit represented by formula (11), the thermal shock resistance of the cured film can be further improved.
[式(11)中、R26は水素原子又はメチル基を示し、R27は炭素数4~20のアルキル基を示す。]
[In formula (11), R 26 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 27 represents an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms. ]
R27で示される炭素数4~20のアルキル基としては、例えば、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基(ラウリル基という場合もある。)、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、及びエイコシル基が挙げられる。これらの基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。 Examples of the alkyl group having 4 to 20 carbon atoms represented by R 27 include butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group (also referred to as lauryl group). ), tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, and eicosyl group. These groups may be linear or branched.
式(11)中、アルカリ溶解性、耐熱衝撃性、(A)成分との相溶性の観点から、R27が炭素数4~16のアルキル基であることが好ましく、炭素数4~12のアルキル基であることがより好ましく、炭素数4のアルキル基(n-ブチル基)であることが更に好ましい。 In formula (11), from the viewpoint of alkali solubility, thermal shock resistance, and compatibility with component (A), R 27 is preferably an alkyl group having 4 to 16 carbon atoms; It is more preferably a group, and even more preferably an alkyl group having 4 carbon atoms (n-butyl group).
式(11)で表されるモノマとしては、例えば、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル((メタ)アクリル酸ラウリルという場合もある。)、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、及び(メタ)アクリル酸エイコシルが挙げられる。これらのモノマは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of the monomer represented by formula (11) include butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, heptyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, ( Nonyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, undecyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate (sometimes referred to as lauryl (meth)acrylate), tridecyl (meth)acrylate, (meth)acrylate Examples include tetradecyl acrylate, pentadecyl (meth)acrylate, hexadecyl (meth)acrylate, heptadecyl (meth)acrylate, octadecyl (meth)acrylate, nonadecyl (meth)acrylate, and eicosyl (meth)acrylate. These monomers can be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも破断伸びをより向上させ、弾性率をより低くする観点から、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、又は(メタ)アクリル酸ドデシル((メタ)アクリル酸ラウリルともいう。)を用いることが好ましい。 Among these, from the viewpoint of further improving the elongation at break and lowering the elastic modulus, butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, heptyl (meth)acrylate, and (meth)acrylate are used. It is preferable to use octyl acrylate, nonyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, undecyl (meth)acrylate, or dodecyl (meth)acrylate (also referred to as lauryl (meth)acrylate).
(D)成分が式(11)で表される構造単位を有する場合、式(11)で表される構造単位の割合は、(D)成分の総量に対して、50~93モル%であることが好ましく、55~85モル%であることがより好ましく、60~80モル%であることが更に好ましい。上記式(11)で表される構造単位の割合が50~93モル%であることにより、硬化膜の耐熱衝撃性をより向上させることができる。 When component (D) has a structural unit represented by formula (11), the proportion of the structural unit represented by formula (11) is 50 to 93 mol% with respect to the total amount of component (D). The amount is preferably from 55 to 85 mol%, and even more preferably from 60 to 80 mol%. When the proportion of the structural unit represented by the above formula (11) is 50 to 93 mol%, the thermal shock resistance of the cured film can be further improved.
アクリル系エラストマは、下記式(12)で表される構造単位を更に有していてもよい。アクリル系エラストマが式(12)で表される構造単位を有することで、樹脂膜の露光部のアルカリ溶解性をより向上させることができる。 The acrylic elastomer may further have a structural unit represented by the following formula (12). When the acrylic elastomer has the structural unit represented by formula (12), the alkali solubility of the exposed portion of the resin film can be further improved.
[式(12)中、R28は水素原子又はメチル基を示す。]
[In formula (12), R 28 represents a hydrogen atom or a methyl group. ]
式(12)で表される構造単位を与えるモノマとしては、アクリル酸及びメタクリル酸が挙げられる。
(D)成分が式(12)で表される構造単位を有する場合、式(12)で表される構造単位の割合は、(D)成分の総量に対して、5~35モル%であることが好ましく、10~30モル%であることがより好ましく、15~25モル%であることが更に好ましい。上記式(12)で表される構造単位の組成比が5~35モル%であることにより、(A)成分との相溶性、及び露光部のアルカリ溶解性をより向上させることができる。
Examples of monomers that provide the structural unit represented by formula (12) include acrylic acid and methacrylic acid.
When component (D) has a structural unit represented by formula (12), the proportion of the structural unit represented by formula (12) is 5 to 35 mol% with respect to the total amount of component (D). The amount is preferably from 10 to 30 mol%, and even more preferably from 15 to 25 mol%. When the composition ratio of the structural unit represented by the above formula (12) is 5 to 35 mol %, the compatibility with component (A) and the alkali solubility of the exposed area can be further improved.
アクリル系エラストマは、例えば、上記式(8)で表される構造単位を与えるモノマ、及び必要に応じて添加される式(9)、(11)又は(12)で表される構造単位を与えるモノマを配合し、乳酸エチル、トルエン、イソプロパノール等の溶剤中で攪拌し、必要に応じて加熱することにより得られる。 Acrylic elastomers include, for example, a monomer that provides a structural unit represented by the above formula (8), and a structural unit that is added as necessary and is represented by a formula (9), (11), or (12). It is obtained by blending monomers, stirring in a solvent such as ethyl lactate, toluene, isopropanol, etc., and heating if necessary.
アクリル系エラストマの合成に用いられるモノマは、式(8)、(9)、(11)、及び(12)で表される構造単位を与えるモノマ以外のモノマを更に含んでいてもよい。 The monomers used to synthesize the acrylic elastomer may further contain monomers other than the monomers providing the structural units represented by formulas (8), (9), (11), and (12).
そのようなモノマとしては、例えば、N-(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、1,4-シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸4-メチルベンジル、アクリロニトリル、ビニル-n-ブチルエーテル等のビニルアルコールのエステル類、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸グリシジル、2,2,2-トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、α-ブロモ(メタ)アクリル酸、α-クロル(メタ)アクリル酸、β-フリル(メタ)アクリル酸、β-スチリル(メタ)アクリル酸、マレイン酸、マレイン酸無水物、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノイソプロピル等のマレイン酸モノエステル、フマール酸、ケイ皮酸、α-シアノケイ皮酸、イタコン酸、クロトン酸、及びプロピオール酸が挙げられる。これらのモノマは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Such monomers include, for example, N-(meth)acryloyloxyethylhexahydrophthalimide, 1,4-cyclohexanedimethanol mono(meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, and 4-methylbenzyl (meth)acrylate. , acrylonitrile, vinyl alcohol esters such as vinyl-n-butyl ether, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, glycidyl (meth)acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth)acrylate, 2,2, 3,3-Tetrafluoropropyl (meth)acrylate, α-bromo(meth)acrylic acid, α-chloro(meth)acrylic acid, β-furyl (meth)acrylic acid, β-styryl (meth)acrylic acid, maleic acid , maleic acid anhydride, maleic acid monoesters such as monomethyl maleate, monoethyl maleate, monoisopropyl maleate, fumaric acid, cinnamic acid, α-cyanocinnamic acid, itaconic acid, crotonic acid, and propiolic acid. . These monomers can be used alone or in combination of two or more.
(D)成分の重量平均分子量(Mw)は、2000~100000、3000~60000、5000~50000、又は10000~40000であってよい。Mwが2000以上では硬化膜の熱衝撃性をより向上させ、100000以下であると(A)成分との相溶性及び現像性をより向上させることができる。 The weight average molecular weight (Mw) of component (D) may be 2,000 to 100,000, 3,000 to 60,000, 5,000 to 50,000, or 10,000 to 40,000. When Mw is 2,000 or more, the thermal shock resistance of the cured film can be further improved, and when it is 100,000 or less, compatibility with component (A) and developability can be further improved.
(D)成分の含有量は、露光部のアルカリ溶解性、未露光部のアルカリ溶解阻害性、金属基板との密着性、及び耐熱衝撃性のバランスの観点から、(A)成分100質量部に対して1~50質量部、2~30質量部、又は3~20質量部であってよい。 The content of component (D) is determined to be 100 parts by mass of component (A) from the viewpoint of the balance of alkali solubility in the exposed area, alkali dissolution inhibition in the unexposed area, adhesion to the metal substrate, and thermal shock resistance. The amount may be 1 to 50 parts by weight, 2 to 30 parts by weight, or 3 to 20 parts by weight.
<その他の成分>
本実施形態の感光性樹脂組成物は、上記(A)~(D)成分以外に、基板との密着性を向上させる接着助剤を含有してもよい。更に、溶剤、加熱により酸を生成する化合物、溶解促進剤、溶解阻害剤、カップリング剤、界面活性剤、及びレベリング剤等の成分を含有してもよい。
<Other ingredients>
The photosensitive resin composition of this embodiment may contain, in addition to the above-mentioned components (A) to (D), an adhesion aid that improves adhesion to the substrate. Furthermore, components such as a solvent, a compound that generates an acid upon heating, a dissolution promoter, a dissolution inhibitor, a coupling agent, a surfactant, and a leveling agent may be contained.
(溶剤)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、溶剤を含有することにより、基板上への塗布を容易にし、均一な厚さの塗膜を形成できるという効果を奏する。溶剤としては、例えば、γ-ブチロラクトン、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ベンジル、n-ブチルアセテート、エトキシエチルプロピオナート、3-メチルメトキシプロピオナート、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリルアミド、テトラメチレンスルホン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、及びジプロピレングリコールモノメチルエーテルが挙げられる。溶剤は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、溶解性と塗布膜の均一性の観点から、乳酸エチル又はγ-ブチロラクトンを用いるのが好ましい。
(solvent)
By containing a solvent, the photosensitive resin composition of the present embodiment has the advantage that it can be easily applied onto a substrate and can form a coating film with a uniform thickness. Examples of the solvent include γ-butyrolactone, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate, benzyl acetate, n-butyl acetate, ethoxyethyl propionate, 3-methylmethoxypropionate, N-methyl-2-pyrrolidone, N , N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphorylamide, tetramethylene sulfone, diethyl ketone, diisobutyl ketone, methyl amyl ketone, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol Monobutyl ether and dipropylene glycol monomethyl ether are mentioned. One type of solvent can be used alone or two or more types can be used in combination. Among these, it is preferable to use ethyl lactate or γ-butyrolactone from the viewpoint of solubility and uniformity of the coating film.
(接着助剤)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、接着助剤を含有してもよい。接着助剤を含有することにより、基板との密着性が良好なパターン硬化膜を備える感光性樹脂組成物を提供することができる。接着助剤は、下記式(7)で表される含窒素芳香族化合物を含んでいてよい。
(adhesion aid)
The photosensitive resin composition of this embodiment may contain an adhesion aid. By containing the adhesion aid, it is possible to provide a photosensitive resin composition having a patterned cured film with good adhesion to the substrate. The adhesion aid may contain a nitrogen-containing aromatic compound represented by the following formula (7).
[式(7)中、R51は水素原子又は炭化水素基を示し、R52は水素原子、アミノ基、又はフェニル基を示す。A及びBはそれぞれ独立に窒素原子、又は、炭素原子及びこれに結合した水素原子(C-H)を示す。]
[In formula (7), R 51 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and R 52 represents a hydrogen atom, an amino group, or a phenyl group. A and B each independently represent a nitrogen atom, or a carbon atom and a hydrogen atom (CH) bonded thereto. ]
式(7)で表される含窒素芳香族化合物は、より基板への密着性を向上させる観点から、下記式(7a)で表される含窒素芳香族化合物であってもよい。式(7a)中のR52は式(7)のR52と同義である。 The nitrogen-containing aromatic compound represented by the formula (7) may be a nitrogen-containing aromatic compound represented by the following formula (7a) from the viewpoint of further improving the adhesion to the substrate. R 52 in formula (7a) has the same meaning as R 52 in formula (7).
(E)成分としては、例えば、1H-テトラゾール、5-アミノテトラゾール、5-フェニルテトラゾール、及び5-メチルテトラゾールが挙げられる。これらの中でも、より良好な基板への密着性を与える観点から、(E)成分は、1H-テトラゾール又は5-アミノテトラゾールを含んでよい。
(E)成分の配合量は、良好な基板への密着性と感度を与える観点から、(A)成分100質量部に対して、0.01~20質量部、0.015~10質量部、又は0.02~7質量部であってよい。
Component (E) includes, for example, 1H-tetrazole, 5-aminotetrazole, 5-phenyltetrazole, and 5-methyltetrazole. Among these, component (E) may include 1H-tetrazole or 5-aminotetrazole from the viewpoint of providing better adhesion to the substrate.
From the viewpoint of providing good adhesion to the substrate and sensitivity, the blending amount of component (E) is 0.01 to 20 parts by mass, 0.015 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A), Or it may be 0.02 to 7 parts by mass.
(加熱により酸を生成する化合物)
本願の一形態では、加熱により酸を生成する化合物を用いることにより、パターン樹脂膜を加熱する際に酸を発生させることが可能となり、(A)成分と(C)成分との反応、すなわち熱架橋反応が促進され、パターン硬化膜の耐熱性が向上する。
また、本願の他の一形態で用いる、加熱により酸を生成する化合物は、光照射によっても酸を発生するため、露光部のアルカリ水溶液への溶解性が増大する。よって、未露光部と露光部とのアルカリ水溶液に対する溶解性の差が更に大きくなり解像度をより向上させることができる。
(Compound that generates acid when heated)
In one form of the present application, by using a compound that generates an acid when heated, it is possible to generate an acid when heating a patterned resin film, and the reaction between the (A) component and the (C) component, that is, the heat The crosslinking reaction is promoted and the heat resistance of the patterned cured film is improved.
In addition, the compound used in another embodiment of the present application that generates an acid when heated also generates an acid when irradiated with light, so that the solubility of the exposed portion in the alkaline aqueous solution increases. Therefore, the difference in solubility in an alkaline aqueous solution between the unexposed area and the exposed area is further increased, and resolution can be further improved.
加熱により酸を生成する化合物は、例えば、50~250℃の温度で加熱することにより酸を生成するものであることが好ましい。加熱により酸を生成する化合物としては、例えば、オニウム塩等の強酸と塩基とから形成される塩、及びイミドスルホナートが挙げられる。加熱により酸を生成する化合物を用いる場合の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1~30.0質量部、0.2~20.0質量部、又は0.5~10.0質量部であってよい。 The compound that generates an acid when heated is preferably one that generates an acid when heated at a temperature of 50 to 250°C, for example. Examples of compounds that generate acids upon heating include salts formed from strong acids and bases such as onium salts, and imidosulfonates. When using a compound that generates an acid upon heating, the content is 0.1 to 30.0 parts by mass, 0.2 to 20.0 parts by mass, or 0.5 parts by mass relative to 100 parts by mass of component (A). It may be 10.0 parts by mass.
(溶解促進剤)
溶解促進剤を上述のポジ型感光性樹脂組成物に配合することによって、アルカリ水溶液で現像する際の露光部の溶解速度を増加させ、感度及び解像性を向上させることができる。溶解促進剤としては公知のものを用いることができる。溶解促進剤としては、例えば、カルボキシ基、スルホ基、又はスルホンアミド基を有する化合物が挙げられる。溶解促進剤を用いる場合の含有量は、アルカリ水溶液に対する溶解速度によって決めることができ、例えば、(A)成分100質量部に対して、0.01~30質量部とすることができる。
(Solubility promoter)
By blending a dissolution promoter into the above-mentioned positive photosensitive resin composition, it is possible to increase the dissolution rate of exposed areas during development with an alkaline aqueous solution and improve sensitivity and resolution. As the solubility promoter, known ones can be used. Examples of the solubility promoter include compounds having a carboxy group, a sulfo group, or a sulfonamide group. When using a dissolution promoter, the content can be determined depending on the rate of dissolution in the alkaline aqueous solution, and can be, for example, 0.01 to 30 parts by mass relative to 100 parts by mass of component (A).
(溶解阻害剤)
溶解阻害剤は(A)成分のアルカリ水溶液に対する溶解性を阻害する化合物であり、残膜厚、現像時間及びコントラストをコントロールするために用いられる。溶解阻害剤としては、例えば、ジフェニルヨードニウムニトラート、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムニトラート、ジフェニルヨードニウムブロミド、ジフェニルヨードニウムクロリド、及びジフェニルヨードニウムヨージドが挙げられる。溶解阻害剤を用いる場合の含有量は、感度と現像時間の許容幅の観点から、(A)成分100質量部に対して0.01~20質量部、0.01~15質量部、又は0.05~10質量部であってよい。
(dissolution inhibitor)
The dissolution inhibitor is a compound that inhibits the solubility of component (A) in an alkaline aqueous solution, and is used to control the remaining film thickness, development time, and contrast. Dissolution inhibitors include, for example, diphenyliodonium nitrate, bis(p-tert-butylphenyl)iodonium nitrate, diphenyliodonium bromide, diphenyliodonium chloride, and diphenyliodonium iodide. When using a dissolution inhibitor, the content is 0.01 to 20 parts by mass, 0.01 to 15 parts by mass, or 0.01 to 15 parts by mass, based on 100 parts by mass of component (A), from the viewpoint of sensitivity and development time tolerance. It may be from .05 to 10 parts by weight.
(カップリング剤)
カップリング剤を感光性樹脂組成物に配合することによって、形成されるパターン硬化膜の基板との接着性をより高めることができる。カップリング剤としては、例えば、有機シラン化合物、アルミキレート化合物が挙げられる。
有機シラン化合物としては、例えば、KBM-403、KBM-803、及びKBM-903(信越化学工業株式会社製、商品名)が挙げられる。カップリング剤を用いる場合の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1~20.0質量部又は0.5~10.0質量部であってよい。
(coupling agent)
By blending a coupling agent into the photosensitive resin composition, the adhesiveness of the formed patterned cured film to the substrate can be further improved. Examples of the coupling agent include organic silane compounds and aluminum chelate compounds.
Examples of the organic silane compound include KBM-403, KBM-803, and KBM-903 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name). When using a coupling agent, the content may be 0.1 to 20.0 parts by weight or 0.5 to 10.0 parts by weight based on 100 parts by weight of component (A).
(界面活性剤、又はレベリング剤)
界面活性剤、又はレベリング剤を感光性樹脂組成物に配合することによって、塗布性をより向上させることができる。具体的には、例えば、界面活性剤又はレベリング剤を含有することで、ストリエーション(膜厚のムラ)をより防いだり、現像性をより向上させることができる。このような界面活性剤、又はレベリング剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、及びポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテルが挙げられる。市販品としては、例えば、メガファックF-171、F-565、及びRS-78(DIC株式会社製、商品名)、が挙げられる。
界面活性剤又はレベリング剤を用いる場合の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.001~5質量部又は0.01~3質量部であってよい。
(Surfactant or leveling agent)
By incorporating a surfactant or a leveling agent into the photosensitive resin composition, the applicability can be further improved. Specifically, for example, by containing a surfactant or a leveling agent, striations (unevenness in film thickness) can be further prevented and developability can be further improved. Such surfactants or leveling agents include, for example, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, and polyoxyethylene octylphenol ether. Commercially available products include, for example, Megafac F-171, F-565, and RS-78 (manufactured by DIC Corporation, trade name).
When using a surfactant or a leveling agent, the content may be 0.001 to 5 parts by weight or 0.01 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of component (A).
本実施形態の感光性樹脂組成物は、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)等のアルカリ水溶液を用いて現像することが可能である。 The photosensitive resin composition of this embodiment can be developed using an alkaline aqueous solution such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH).
[パターン硬化膜及びパターン硬化膜の製造方法]
一実施形態に係るパターン硬化膜は、パターンを有し、パターンが上述の感光性樹脂組成物の硬化物を含む。パターン硬化膜は、上述の感光性樹脂組成物を加熱することにより得られる。以下、パターン硬化膜の製造方法について説明する。
[Patterned cured film and method for producing patterned cured film]
The patterned cured film according to one embodiment has a pattern, and the pattern includes a cured product of the above-described photosensitive resin composition. The patterned cured film is obtained by heating the above-mentioned photosensitive resin composition. Hereinafter, a method for manufacturing a patterned cured film will be described.
本実施形態に係るパターン硬化膜の製造方法は、上述の感光性樹脂組成物を基板の一部又は全面に塗布、乾燥し樹脂膜を形成する工程(塗布・乾燥(成膜)工程)と、樹脂膜の一部又は全面を露光する工程(露光工程)と、露光後の樹脂膜をアルカリ水溶液により現像してパターン樹脂膜を形成する工程(現像工程)と、パターン樹脂膜を加熱する工程(加熱処理工程)とを有する。以下、各工程について説明する。 The method for producing a patterned cured film according to the present embodiment includes a step of applying the above-described photosensitive resin composition to a part or the entire surface of a substrate and drying it to form a resin film (coating/drying (film forming) step); A step of exposing a part or the entire surface of the resin film (exposure step), a step of developing the exposed resin film with an alkaline aqueous solution to form a patterned resin film (developing step), and a step of heating the patterned resin film ( heat treatment step). Each step will be explained below.
(塗布・乾燥(成膜)工程)
まず、本実施形態の感光性樹脂組成物を基板上に塗布、乾燥して樹脂膜を形成する。この工程では、ガラス基板、半導体、金属酸化物絶縁体(例えば、TiO2、SiO2)、窒化ケイ素等の基板上に、本実施形態の感光性樹脂組成物を、スピナー等を用いて回転塗布し、塗膜を形成する。塗膜の厚さは特に制限されないが、0.1~40μmであってよい。この塗膜が形成された基板をホットプレート、オーブン等を用いて乾燥する。乾燥温度及び乾燥時間に特に制限はないが、80~140℃で1~7分間であってよい。これにより、基板上に樹脂膜が形成される。樹脂膜の厚さに特に制限はないが、0.1~40μmであってよい。
(Coating/drying (film formation) process)
First, the photosensitive resin composition of this embodiment is applied onto a substrate and dried to form a resin film. In this step, the photosensitive resin composition of this embodiment is spin-coated onto a substrate such as a glass substrate, a semiconductor, a metal oxide insulator (e.g., TiO 2 , SiO 2 ), silicon nitride, etc. using a spinner or the like. and forms a coating film. The thickness of the coating film is not particularly limited, but may be 0.1 to 40 μm. The substrate on which this coating film is formed is dried using a hot plate, an oven, or the like. The drying temperature and drying time are not particularly limited, but may be 80 to 140°C for 1 to 7 minutes. As a result, a resin film is formed on the substrate. The thickness of the resin film is not particularly limited, but may be 0.1 to 40 μm.
(露光工程)
次に、露光工程では、基板上に形成した樹脂膜に、マスクを介して紫外線、可視光線、放射線等の活性光線を照射する。本実施形態の感光性樹脂組成物において、(A)成分はg、h、及びi線に対する透明性が高いので、g、h、i線のいずれか、又は全てを露光に用いることができる。
(Exposure process)
Next, in the exposure step, the resin film formed on the substrate is irradiated with actinic rays such as ultraviolet rays, visible rays, and radiation through a mask. In the photosensitive resin composition of the present embodiment, component (A) has high transparency to g, h, and i lines, so any or all of the g, h, and i lines can be used for exposure.
(現像工程)
現像工程では、露光工程後の樹脂膜の露光部を現像液で除去することによって、樹脂膜がパターン化され、パターン樹脂膜が得られる。現像液としては、例えば、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)等のアルカリ水溶液が好適に用いられる。これらの水溶液の塩基濃度は、0.1~10.0質量%であってよい。上記現像液にアルコール類又は界面活性剤を添加して使用することもできる。これらはそれぞれ、現像液100質量部に対して、0.01~10.0質量部又は0.1~5.0質量部の範囲で配合してよい。現像液を用いて現像を行う場合は、例えば、シャワー現像、スプレー現像、浸漬現像、パドル現像等の方法によって、樹脂膜上を現像液で満たし、18~40℃の液温条件下、30~360秒間放置する。放置後、水洗し、スピン乾燥を行うことによってパターン樹脂膜を洗浄、乾燥する。
(Developing process)
In the development step, the resin film is patterned by removing the exposed portion of the resin film after the exposure step with a developer, and a patterned resin film is obtained. As the developer, for example, an alkaline aqueous solution such as sodium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium silicate, ammonia, ethylamine, diethylamine, triethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), etc. is preferably used. It will be done. The base concentration of these aqueous solutions may be 0.1 to 10.0% by weight. Alcohols or surfactants may also be added to the developer. Each of these may be blended in an amount of 0.01 to 10.0 parts by weight or 0.1 to 5.0 parts by weight per 100 parts by weight of the developer. When developing using a developer, for example, the resin film is filled with the developer by a method such as shower development, spray development, immersion development, paddle development, etc., and the temperature is 30 to 40 degrees Celsius. Leave for 360 seconds. After being left to stand, the patterned resin film is washed and dried by washing with water and spin drying.
(加熱処理工程)
次いで、加熱処理工程では、パターン樹脂膜を加熱処理することによって、パターン硬化膜を形成することができる。加熱処理工程における加熱温度は、半導体装置に対する熱によるダメージを充分に防止する観点から、300℃以下、270℃以下、又は250℃以下であってよい。
(heat treatment process)
Next, in the heat treatment step, a patterned cured film can be formed by heat-treating the patterned resin film. The heating temperature in the heat treatment step may be 300° C. or lower, 270° C. or lower, or 250° C. or lower, from the viewpoint of sufficiently preventing heat damage to the semiconductor device.
加熱処理は、例えば、石英チューブ炉、ホットプレート、ラピッドサーマルアニール、縦型拡散炉、赤外線加熱炉、電子線照射装置、マイクロ波照射装置等のオーブンを用いて行うことができる。また、大気中又は窒素等の不活性ガス雰囲気中のいずれを選択することもできるが、パターン樹脂膜の酸化を防ぐことができるので、不活性ガス雰囲気中で加熱処理を行うのが望ましい。上述の加熱温度の範囲は従来の加熱温度よりも低いため、支持基板及び半導体装置への熱ダメージを小さく抑えることができる。
したがって、本実施形態に係るパターン硬化膜の製造方法を用いることによって、電子デバイスを歩留まり良く製造することができる。また、プロセスの省エネルギー化につながる。さらに、本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物によれば、感光性ポリイミド等に見られる加熱処理工程における体積収縮(硬化収縮)が小さいため、寸法精度の悪化を防ぐことができる。
加熱処理工程における加熱処理時間は、ポジ型感光性樹脂組成物が硬化するのに充分な時間であればよく、作業効率との兼ね合いから概ね5時間以下に設定するのが好ましい。
The heat treatment can be performed using an oven such as a quartz tube furnace, a hot plate, a rapid thermal annealing, a vertical diffusion furnace, an infrared heating furnace, an electron beam irradiation device, a microwave irradiation device, or the like. Further, although either the air or an inert gas atmosphere such as nitrogen can be selected, it is preferable to perform the heat treatment in an inert gas atmosphere because oxidation of the patterned resin film can be prevented. Since the heating temperature range described above is lower than the conventional heating temperature, thermal damage to the supporting substrate and the semiconductor device can be suppressed to a small level.
Therefore, by using the method for manufacturing a patterned cured film according to this embodiment, electronic devices can be manufactured with high yield. It also leads to energy savings in the process. Furthermore, according to the positive photosensitive resin composition of the present embodiment, the volumetric shrinkage (curing shrinkage) during the heat treatment step, which is observed in photosensitive polyimides, is small, so that deterioration in dimensional accuracy can be prevented.
The heat treatment time in the heat treatment step may be any time sufficient to cure the positive photosensitive resin composition, and is preferably set to approximately 5 hours or less in view of work efficiency.
加熱処理は、上述のオーブンの他、マイクロ波照射装置又は周波数可変マイクロ波照射装置を用いて行うこともできる。これらの装置を用いることによって、基板及び半導体装置の温度を所望の温度(例えば、200℃以下)に保ちつつ、樹脂膜のみを効果的に加熱することが可能である(J.Photopolym.Sci.Technol.,18,327-332(2005)参照)。 The heat treatment can also be performed using a microwave irradiation device or a frequency variable microwave irradiation device in addition to the above-mentioned oven. By using these devices, it is possible to effectively heat only the resin film while keeping the temperature of the substrate and semiconductor device at a desired temperature (for example, 200° C. or lower) (J. Photopolym. Sci. Technol., 18, 327-332 (2005)).
本実施形態に係るパターン硬化膜は、半導体素子の層間絶縁層、及び表面保護層として用いることができる。上述の感光性樹脂組成物の硬化膜から形成された層間絶縁層、表面保護層を備える半導体素子、及び該半導体素子を含む電子デバイスを作製することができる。半導体素子は、例えば、多層配線構造、再配線構造等を有する、メモリ、パッケージ等であってよい。電子デバイスとしては、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末、パソコン、及びハードディスクサスペンションが挙げられる。本実施形態の感光性樹脂組成物により形成されるパターン硬化膜を備えることにより、信頼性に優れた半導体素子、及び電子デバイスを提供することができる。 The patterned cured film according to this embodiment can be used as an interlayer insulating layer and a surface protective layer of a semiconductor element. A semiconductor element including an interlayer insulating layer and a surface protective layer formed from a cured film of the above-described photosensitive resin composition, and an electronic device including the semiconductor element can be produced. The semiconductor device may be, for example, a memory, a package, etc., having a multilayer wiring structure, a rewiring structure, or the like. Examples of electronic devices include mobile phones, smartphones, tablet terminals, personal computers, and hard disk suspensions. By providing a patterned cured film formed from the photosensitive resin composition of this embodiment, it is possible to provide a semiconductor element and an electronic device with excellent reliability.
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 The present invention will be specifically explained below based on Examples, but the present invention is not limited thereto.
実施例、及び比較例で用いた材料について以下に示す。
((A)成分)
A1:4-ヒドロキシスチレン/スチレン=85/15(モル比)の共重合体(重量平均分子量(Mw)=30000、群栄化学工業株式会社製、商品名「レヂトップ」)
A2:4-ヒドロキシスチレン/スチレン=85/15(モル比)の共重合体(重量平均分子量(Mw)=10000、丸善石油化学株式会社製、商品名「マルカリンカーCST」)
A3:4-ヒドロキシスチレン/スチレン=70/30(モル比)の共重合体(重量平均分子量(Mw)=10000、丸善石油化学株式会社製、商品名「マルカリンカーCST」)
なお、重量平均分子量(Mw)は、それぞれゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を用いて、標準ポリスチレン換算により求めた。
The materials used in Examples and Comparative Examples are shown below.
((A) component)
A1: copolymer of 4-hydroxystyrene/styrene = 85/15 (mole ratio) (weight average molecular weight (Mw) = 30,000, manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd., product name "Resitop")
A2: 4-hydroxystyrene/styrene = 85/15 (mole ratio) copolymer (weight average molecular weight (Mw) = 10,000, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name "Maruka Linker CST")
A3: 4-hydroxystyrene/styrene = 70/30 (mole ratio) copolymer (weight average molecular weight (Mw) = 10,000, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name "Maruka Linker CST")
The weight average molecular weight (Mw) was determined in terms of standard polystyrene using gel permeation chromatography (GPC).
具体的には、以下の装置及び条件にて重量平均分子量(Mw)を測定した。
測定装置
検出器:株式会社日立製作所製L4000UV
ポンプ:株式会社日立製作所製L6000
カラム:株式会社日立ハイテク製Gelpack GL-S300MDT-5×2本
測定条件
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
LiBr(0.03mol/L)、H3PO4(0.06mol/L)
流速:1.0mL/分、検出器:UV270nm
試料0.5mgに対して溶媒[THF/DMF=1/1(容積比)]1mLの溶液を用いて測定した。
Specifically, the weight average molecular weight (Mw) was measured using the following apparatus and conditions.
Measuring device Detector: L4000UV manufactured by Hitachi, Ltd.
Pump: L6000 manufactured by Hitachi, Ltd.
Column: Hitachi High-Tech Corporation Gelpack GL-S300MDT-5 x 2 Measurement conditions Eluent: Tetrahydrofuran (THF)
LiBr (0.03mol/L), H3PO4 ( 0.06mol /L)
Flow rate: 1.0mL/min, detector: UV270nm
The measurement was performed using a solution of 1 mL of solvent [THF/DMF=1/1 (volume ratio)] for 0.5 mg of sample.
((B)成分)
B1:1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-[4-{1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル}フェニル]エタンの1-ナフトキノン-2-ジアジド-5-スルホン酸エステル(エステル化率約90%、ダイトーケミックス株式会社製、商品名「PA28」)
B2:1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-[4-{1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル}フェニル]エタンの1-ナフトキノン-2-ジアジド-4-スルホン酸エステル(ダイトーケミックス株式会社製、商品名「4C-PA-28」)
((B) component)
B1: 1-naphthoquinone-2-diazido-5-sulfonic acid of 1,1-bis(4-hydroxyphenyl)-1-[4-{1-(4-hydroxyphenyl)-1-methylethyl}phenyl]ethane Ester (esterification rate approximately 90%, manufactured by Daito Chemix Co., Ltd., product name "PA28")
B2: 1-naphthoquinone-2-diazido-4-sulfonic acid of 1,1-bis(4-hydroxyphenyl)-1-[4-{1-(4-hydroxyphenyl)-1-methylethyl}phenyl]ethane Ester (manufactured by Daito Chemix Co., Ltd., product name "4C-PA-28")
((C)成分)
C1:4,4’-[1-[4-[1-[4-ヒドロキシ-3,5-ビス(メトキシメチル)フェニル]-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビス[2,6-ビス(メトキシメチル)フェノール](本州化学工業株式会社製、商品名「HMOM-TPPA」)
C2:ヘキサキス(メトキシメチル)メラミン(株式会社三和ケミカル製、商品名「ニカラックMW-30HM」)
((C) component)
C1: 4,4'-[1-[4-[1-[4-hydroxy-3,5-bis(methoxymethyl)phenyl]-1-methylethyl]phenyl]ethylidene]bis[2,6-bis( methoxymethyl)phenol] (manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd., product name "HMOM-TPPA")
C2: Hexakis(methoxymethyl)melamine (manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd., trade name "Nicalac MW-30HM")
((D)成分)
D1:攪拌機、窒素導入管及び温度計を備えた100mLの三つ口フラスコに、乳酸エチル55gを秤取し、別途に秤取した重合性単量体(アクリル酸n-ブチル(BA)34.7g、アクリル酸ラウリル(LA)2.2g、アクリル酸(AA)3.9g、アクリル酸ヒドロキシブチル(HBA)2.6g、1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン-4-イルメタクリレート(商品名:FA-711MM、昭和電工マテリアルズ株式会社製)1.7g、及びアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.29gを加えた。室温(25℃)にて約160min-1の攪拌回転数で攪拌しながら、窒素ガスを400mL/分の流量で30分間流し、溶存酸素を除去した。その後、窒素ガスの流入を止め、フラスコを密閉し、恒温水槽にて約25分で65℃まで昇温した。同温度を10時間保持して重合反応を行い、アクリル樹脂であるD1を得た。このときの重合率は99%であった。D1の重量平均分子量(Mw)は、約22000であった。なお、D1における重合性単量体のモル比は下記のとおりである。
BA/LA/AA/HBA/FA711MM=69/2/20/5/4(mol%)
((D) component)
D1: In a 100 mL three-neck flask equipped with a stirrer, a nitrogen inlet tube, and a thermometer, 55 g of ethyl lactate was weighed, and 34 g of a polymerizable monomer (n-butyl acrylate (BA)) weighed separately. 7g, lauryl acrylate (LA) 2.2g, acrylic acid (AA) 3.9g, hydroxybutyl acrylate (HBA) 2.6g, 1,2,2,6,6-pentamethylpiperidin-4-yl methacrylate (Product name: FA-711MM, manufactured by Showa Denko Materials Co., Ltd.) 1.7 g and azobisisobutyronitrile (AIBN) 0.29 g were added. Stirring at room temperature (25°C) for about 160 min -1 Dissolved oxygen was removed by flowing nitrogen gas at a flow rate of 400 mL/min for 30 minutes while stirring at the rotational speed.After that, the flow of nitrogen gas was stopped, the flask was sealed, and the temperature was increased to 65°C for about 25 minutes in a constant temperature water bath. The temperature was maintained at the same temperature for 10 hours to carry out a polymerization reaction to obtain D1, which is an acrylic resin.The polymerization rate at this time was 99%.The weight average molecular weight (Mw) of D1 was approximately The molar ratio of the polymerizable monomers in D1 was as follows.
BA/LA/AA/HBA/FA711MM=69/2/20/5/4 (mol%)
(実施例1~7)
表1に示した配合量の(A)、(B)及び(C)成分、溶剤として乳酸エチルを配合し、これを0.2μm孔のポリテトラフルオロエチレン製フィルターを用いて加圧ろ過して、感光性樹脂組成物を調製した。
(Examples 1 to 7)
Components (A), (B), and (C) in the amounts shown in Table 1 were blended with ethyl lactate as a solvent, and this was filtered under pressure using a polytetrafluoroethylene filter with 0.2 μm pores. , a photosensitive resin composition was prepared.
(比較例1~3)
表2に示した配合量の(A)、(B)及び(C)成分を用いた以外は、実施例と同様にして、感光性樹脂組成物を調製した。
(Comparative Examples 1 to 3)
A photosensitive resin composition was prepared in the same manner as in the example except that components (A), (B), and (C) were used in the amounts shown in Table 2.
[感光性樹脂組成物の評価]
(外観)
感光性樹脂組成物の外観を目視で観察し、透明であれば「A」、若干白濁していれば「B」、酷く白濁していれば「C」と判定した。感光性樹脂組成物の外観判定が「A」又は「B」であれば、感光性樹脂組成物を用いて形成したパターン硬化膜を有する半導体装置を製造する際の、基板上に記された位置合わせのための目印を視認することができる。
[Evaluation of photosensitive resin composition]
(exterior)
The appearance of the photosensitive resin composition was visually observed, and if it was transparent it was rated "A", if it was slightly cloudy it was rated "B", and if it was extremely cloudy it was rated "C". If the appearance judgment of the photosensitive resin composition is "A" or "B", the position marked on the substrate when manufacturing a semiconductor device having a patterned cured film formed using the photosensitive resin composition. Marks for alignment can be visually recognized.
(現像後残膜率)
現像後残膜率は、現像前の樹脂膜の膜厚と現像後のパターン膜の膜厚とから下記式により算出した。
現像後残膜率(%)=(現像後のパターン膜の膜厚/現像前の樹脂膜の膜厚)×100
現像後の残膜率が大きいと、アルカリ現像液による未露光部の溶解量を低減させることができる。そのため、露光部の溶解に必要な露光量の調整の裕度が向上する。つまり、ポジ型の感光性樹脂組成物において、溶解コントラストが向上するため、高解像度を達成することができる。
(Remaining film rate after development)
The residual film rate after development was calculated by the following formula from the thickness of the resin film before development and the thickness of the pattern film after development.
Remaining film rate after development (%) = (thickness of pattern film after development/thickness of resin film before development) x 100
When the residual film rate after development is large, the amount of unexposed areas dissolved by the alkaline developer can be reduced. Therefore, the latitude in adjusting the exposure amount necessary for dissolving the exposed portion is improved. That is, in a positive photosensitive resin composition, the dissolution contrast is improved, so high resolution can be achieved.
(解像度)
感光性樹脂組成物をシリコン基板上にスピンコートして、120℃で3分間加熱し、膜厚6~8μmの塗膜を形成した。次いで、i線ステッパー(キヤノン株式会社製、商品名「FPA-3000iW」)を用いて、1μmから100μmまでのホールパターンを有するマスクを介してi線(365nm)で縮小投影露光した。露光量は、100mJ/cm2~1500mJ/cm2で行った。露光後、2.38%のTMAH水溶液を用いて現像し、水でリンスしてパターン樹脂膜を得た。
上記パターン樹脂膜をイナートガスオーブン(光洋サーモシステム株式会社製、商品名「INH-9CD-S」)を用い、窒素雰囲気中、室温(25℃)から1時間掛けて温度230℃まで昇温後、温度を保持して2時間加熱処理を行い、膜厚約5μmの解像度評価用のパターン硬化膜を作製した。パターン硬化膜の、1μmから100μmまでのホールパターン中、開口している最小サイズを微細加工性の解像度とした。開口しているパターンサイズが小さい程、解像性に優れ微細加工が可能となる。
(resolution)
The photosensitive resin composition was spin-coated onto a silicon substrate and heated at 120° C. for 3 minutes to form a coating film with a thickness of 6 to 8 μm. Next, using an i-line stepper (manufactured by Canon Inc., trade name "FPA-3000iW"), reduction projection exposure was performed with i-line (365 nm) through a mask having a hole pattern of 1 μm to 100 μm. The exposure amount was 100 mJ/cm 2 to 1500 mJ/cm 2 . After exposure, it was developed using a 2.38% TMAH aqueous solution and rinsed with water to obtain a patterned resin film.
The patterned resin film was heated in a nitrogen atmosphere from room temperature (25°C) to 230°C over 1 hour using an inert gas oven (manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd., product name "INH-9CD-S"). Heat treatment was performed for 2 hours while maintaining the temperature to produce a patterned cured film for resolution evaluation with a film thickness of approximately 5 μm. The minimum open size of the hole pattern from 1 μm to 100 μm in the patterned cured film was defined as the resolution of microfabrication. The smaller the opening pattern size, the better the resolution and the more fine processing becomes possible.
(破断伸び、破断強度)
感光性樹脂組成物をシリコン基板上にスピンコートして、120℃で4分間加熱し、膜厚約11~12μmの塗膜を形成した。その後、この塗膜をプロキシミティ露光機(キヤノン株式会社製、商品名「PLA-600FA」)を用いて、マスクを介して全波長で、1000mJ/cm2の条件で露光を行った。露光後、TMAHの2.38%水溶液を用いて現像を行い、10mm幅のパターン樹脂膜を得た。その後、パターン樹脂膜を、イナートガスオーブン(INH-9CD-S)を用い、窒素雰囲気中、室温(25℃)から1時間掛けて温度230℃まで昇温後、温度を保持して2時間加熱処理を行い、膜厚約10μmの機械強度測定用のパターン硬化膜を得た。
(Elongation at break, strength at break)
The photosensitive resin composition was spin-coated onto a silicon substrate and heated at 120° C. for 4 minutes to form a coating film with a thickness of about 11 to 12 μm. Thereafter, this coating film was exposed to light at all wavelengths at 1000 mJ/cm 2 through a mask using a proximity exposure machine (manufactured by Canon Inc., trade name "PLA-600FA"). After exposure, development was performed using a 2.38% aqueous solution of TMAH to obtain a patterned resin film with a width of 10 mm. Thereafter, the patterned resin film was heated in a nitrogen atmosphere from room temperature (25°C) to 230°C over 1 hour using an inert gas oven (INH-9CD-S), and then heat-treated for 2 hours while maintaining the temperature. A patterned cured film for mechanical strength measurement with a film thickness of about 10 μm was obtained.
硬化膜をシリコン基板から剥離し、剥離した硬化膜の破断伸びを株式会社島津製作所製、オートグラフAGS-H100Nを用いて測定した。試料の幅は10mm、膜厚は約10μm、チャック間は20mmとした。引っ張り速度は5mm/分で、環境温度は室温(25℃)とした。同一条件で得た硬化膜から得た5本の試験片の測定値上位3点の平均を、破断伸び及び破断強度とした。 The cured film was peeled off from the silicon substrate, and the elongation at break of the peeled cured film was measured using Autograph AGS-H100N manufactured by Shimadzu Corporation. The width of the sample was 10 mm, the film thickness was about 10 μm, and the distance between chucks was 20 mm. The pulling speed was 5 mm/min, and the environmental temperature was room temperature (25° C.). The average of the top three measured values of five test pieces obtained from cured films obtained under the same conditions was taken as the elongation at break and the strength at break.
(B2)成分を含有する実施例の樹脂組成物は、パターン硬化膜厚5μmにおいて、1μmのパターンを開口でき、非常に高い解像度を示した。
また、高い破断強度を有するパターン硬化膜を形成することができた。一方、(B1)成分のみを含有する比較例1~3の樹脂組成物は2μmのパターンは開口できたが、1μmのパターンは開口できなかった。
The resin composition of the example containing the component (B2) was able to open a pattern of 1 μm in a cured pattern film thickness of 5 μm, and exhibited very high resolution.
Furthermore, a patterned cured film with high breaking strength could be formed. On the other hand, with the resin compositions of Comparative Examples 1 to 3 containing only the component (B1), a 2 μm pattern could be opened, but a 1 μm pattern could not be opened.
(実施例12~14)
表3に示した配合量の(A)~(D)成分を用いた以外は、実施例1~7と同様にして、感光性樹脂組成物を調製した。
(Examples 12 to 14)
Photosensitive resin compositions were prepared in the same manner as in Examples 1 to 7, except that components (A) to (D) were used in the amounts shown in Table 3.
実施例12~14の感光性樹脂組成物は、(D)成分を更に含有することにより、パターン硬化膜の強度、及び破断伸びが更に向上した。 In the photosensitive resin compositions of Examples 12 to 14, the strength and elongation at break of the patterned cured film were further improved by further containing the component (D).
Claims (9)
(B)光により酸を生成する4位にスルホン酸エステルを有する化合物と、
を含有する、感光性樹脂組成物。 (A) an alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group;
(B) a compound having a sulfonic acid ester at the 4-position that generates an acid when exposed to light;
A photosensitive resin composition containing.
(一般式(21)中、R21は水素原子又はメチル基を示し、R22は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基又は炭素数1~10のアルコキシ基を示し、aは0~3の整数を示し、bは1~3の整数を示す。aとbの合計は5以下である。)
(一般式(22)中、R23は水素原子又はメチル基を示し、R24は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基又は炭素数1~10のアルコキシ基を示し、cは0~3の整数を示す。R24で表わされる炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基又は炭素数1~10のアルコキシ基としては、それぞれR22と同様のものが例示できる。)
(一般式(23)中、R25は水素原子又はメチル基を示し、R26は炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のヒドロキシアルキル基を示す。) The alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group (A) consists of a compound represented by the following formula (21), a compound represented by the following formula (22), and a compound represented by the following formula (23). The photosensitive resin composition according to claim 1, having a structure derived from at least one selected from the group.
(In general formula (21), R 21 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 22 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. , a represents an integer from 0 to 3, and b represents an integer from 1 to 3. The sum of a and b is 5 or less.)
(In general formula (22), R 23 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 24 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. , c represents an integer of 0 to 3.The alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 24 are the same as R 22 , respectively. can be exemplified)
(In general formula (23), R 25 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 26 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a hydroxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)
前記樹脂膜の一部又は全面を露光する工程と、
露光後の樹脂膜をアルカリ水溶液により現像してパターン樹脂膜を形成する工程と、
前記パターン樹脂膜を加熱する工程と、を有する、パターン硬化膜の製造方法。 A step of applying the photosensitive resin composition according to claim 1 or 2 to a part or the entire surface of the substrate and drying it to form a resin film;
a step of exposing a part or the entire surface of the resin film;
Developing the exposed resin film with an alkaline aqueous solution to form a patterned resin film;
A method for producing a patterned cured film, comprising the step of heating the patterned resin film.
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