JP4826415B2 - 感光性樹脂組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁層、回路基板の配線保護絶縁膜などに適した感光性樹脂組成物に関するものである。さらに詳しくは、露光前はアルカリ水溶液に容易に溶解し、露光するとアルカリ水溶液に不溶となるネガ型の感光性樹脂組成物に関する。
半導体工業において、半導体集積回路やプリント基板上の回路パターン形成は、基材表面へのレジスト材の造膜、所定箇所への露光、エッチングなどによる不要箇所の除去、基板表面の洗浄作業などの煩雑で多岐にわたる工程を経て行われる。このため、近年、露光、現像によるパターン形成後も必要な部分のレジストを絶縁材料としてそのまま残して用いることができる耐熱感光材料が使用されてきている。
これらの材料として、例えば、感光性ポリイミド、感光性ポリベンゾオキサゾールなどの耐熱感光材料が開発実用化されており、特に有機現像するネガ型の感光性ポリイミドは、その耐熱性が優れていることや不純物の排除が容易であることなどの点から多くのデバイスメーカーで使用されている。これらネガ型感光性ポリイミドについては、ポリイミド前駆体に感光性基を有する化合物を付加もしくは混合し、光架橋反応によりパターンを形成する方法(例えば、特許文献1、2参照)などが知られている。しかし、これらのネガ型感光性ポリイミドは、基本的に有機溶剤現像に対応した材料設計がなされており、近年環境に対する配慮から用いられているアルカリ水溶液現像(例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液による現像)には対応しておらず、溶解性が悪く、パターンを形成することは困難であった。
一方、アルカリ現像可能なネガ型の感光性ポリイミドを得るためには、アルカリ可溶性基を含有する必要がある。そのようなポリイミドとしては、ポリイミド前駆体に対し、全アルカリ可溶性基の一部に光反応性基を導入する方法によるアルカリネガ現像型感光性ポリイミド前駆体や、ポリイミドにアルカリ可溶性基を導入したアルカリ可溶性ポリイミドに対し、重合性化合物と光重合性開始剤を加える方法によるネガ型の感光性ポリイミドが開発されている(例えば、特許文献3〜5参照)。しかし、これらの方法では十分な感度は得られていなかった。一方、高感度な感光性樹脂組成物を得る方法としては、光重合開始剤として、特定のヘキサアリールビスイミダゾール化合物を用いる方法も開発されているが(例えば、特許文献6、7参照)、アルカリ可溶性が不十分で現像スカムが生じたり、金属上でパターン加工を行った場合に下地金属を腐食するという問題があった。
特開昭54−109828号公報(第1−3頁) 特開平11−24268号公報(第1−3頁) 特開平3−220558号公報(第1−3頁) 特開2002−182378号公報(第3−4頁) 国際公開第04/109403号パンフレット 特開平11−338141号公報(第1−4頁) 特開2004−226990号公報(第1−4頁)
本発明は、アルカリ現像可能で、高感度であり、現像スカムを生じることなくパターンが得られ、かつ金属上でパターン加工を行った場合でも下地金属を腐食しないポリイミド膜を形成することのできる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
すなわち本発明は、(a)アルカリ可溶性ポリイミドおよび/またはその前駆体、(b)不飽和結合含有化合物および(c)光重合開始剤を含有する感光性樹脂組成物であって、(c)光重合開始剤が一般式(2)で表されるオキシム化合物を含有することを特徴とする感光性樹脂組成物である。
Figure 0004826415
(一般式(2)中、R〜R12はそれぞれ独立にヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。ただし前記炭化水素基はN、O、F、SおよびPからなる群より選ばれる一種以上の原子を有する基で置換されていてもよい。gは0〜5の整数、hおよびiは0〜3の整数を表す。)
本発明によれば、アルカリ水溶液で現像可能で、高感度であり、現像スカムを生じることなくパターン加工可能な感光性樹脂組成物が得られる。さらに、該感光性樹脂組成物を用いれば、銅などの金属上でも下地金属を腐食せずにパターン加工を行うことができる。
本発明の感光性樹脂組成物は(a)アルカリ可溶性ポリイミドおよび/またはアルカリ可溶性ポリイミド前駆体、(b)不飽和結合含有化合物および(c)光重合開始剤を含有する感光性樹脂組成物であって、(c)光重合開始剤が前記一般式(2)で表されるオキシム化合物を含有することを特徴とする。このような感光性樹脂組成物は、露光前はアルカリ現像液に容易に溶解するが、露光するとアルカリ現像液に不溶になるために、現像による膜減りが少なく、高感度で現像スカムを生じることなくパターンを形成することができる。また、金属基板上でパターン加工を行っても、下地金属を腐食することがない。
本発明において、(a)アルカリ可溶性ポリイミドは、主鎖末端にカルボキシル基、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有する。このようなポリイミドは、主鎖末端にこれらアルカリ可溶性基が存在するため、アルカリ可溶性を有する。中でも、半導体業界で用いられるアルカリ現像液に対する実用性を考慮すると、フェノール性水酸基またはチオール基を有するものが好ましい。このようなポリイミドは、特に限定されるものではないが、一般式(3)で表される構造単位を有するポリイミドが好ましい。
Figure 0004826415
一般式(3)中、R13は4〜14価の有機基、R14は2〜12価の有機基を表す。R15およびR16は、水素原子、フェノール性水酸基、スルホン酸基、チオール基または炭素数1〜20の有機基を表し、それぞれ同じでも異なっていてもよい。αおよびβは0〜10の整数を表す。
また、本発明に用いられる(a)アルカリ可溶性ポリイミド前駆体は、加熱あるいは適当な触媒により、イミド環、オキサゾール環、その他の環状構造を有するポリマーとなり得るものであり、好ましくはポリイミド前駆体のポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリベンゾオキサゾール前駆体のポリヒドロキシアミドが挙げられる。また、これらの化合物はカルボキシル基、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有する。中でも、これらの基を主鎖末端に有することが好ましい。主鎖末端にこれらアルカリ可溶性基を有するポリイミド前駆体は、主鎖末端にアルカリ可溶性基を有しないポリイミド前駆体よりもより大きなアルカリ可溶性を有する。中でも、半導体業界で用いられるアルカリ現像液に対する実用性を考慮すると、フェノール性水酸基またはチオール基を有するものが好ましい。このようなポリイミド前駆体は、特に限定されるものではないが、一般式(4)で表される構造単位を有することが好ましい。
Figure 0004826415
一般式(4)中、R17は2〜14価の有機基、R14は2〜12価の有機基を表す。R15およびR16は、水素原子、フェノール性水酸基、スルホン酸基、チオール基または炭素数1〜20の有機基、R18は水素原子または炭素数1〜20の有機基を表し、それぞれ同じでも異なっていてもよい。αおよびβは0〜10の整数を表し、γは0〜2の整数を表す。
また、一般式(3)または(4)で表される構造単位中にフッ素原子を有すると、アルカリ水溶液で現像する際に、膜の界面に撥水性が付与され、界面のしみこみなどが抑えられるため好ましい。一般式(3)で表される構造単位を有するポリイミドおよび一般式(4)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体それぞれに対するフッ素原子含有量は、界面のしみこみ防止効果を十分得るために10重量%以上が好ましく、また、アルカリ水溶液に対する溶解性の点から20重量%以下が好ましい。
上記一般式(3)中、R13は酸二無水物の残基を表しており、4価〜14価の有機基である。なかでも芳香族環又は環状脂肪族基を含有する炭素原子数5〜40の有機基であることが好ましい。
酸二無水物としては具体的には、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン酸二無水物、9,9−ビス{4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル}フルオレン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物や、ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物などの脂肪族のテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物及び下記に示した構造の酸二無水物などを挙げることができる。
Figure 0004826415
19は酸素原子、C(CF、C(CH、SOより選ばれる基を、R20、R21は水素原子、水酸基、チオール基より選ばれる基を表す。
これらのうち、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン酸二無水物、9,9−ビス{4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル}フルオレン酸二無水物及び下記に示した構造の酸二無水物が好ましい。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
Figure 0004826415
19は酸素原子、C(CF、C(CH、SOより選ばれる基を、R20、R21は水素原子、水酸基、チオール基より選ばれる基を表す。
上記一般式(4)のR17は酸二無水物の構造成分を表しており、2価〜14価の有機基である。なかでも芳香族環又は環状脂肪族基を含有する炭素原子数5〜40の有機基であることが好ましい。
酸二無水物としては、上に例示したテトラカルボン酸のほか、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、ビス(カルボキシフェニル)プロパンなどの芳香族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸などの脂肪族ジカルボン酸などのジカルボン酸、トリメリット酸、トリメシン酸などのトリカルボン酸などを挙げることができる。また、ヒドロキシフタル酸、ヒドロキシトリメリット酸などの水酸基を有する酸も用いることができる。これら酸成分は単独または2種以上混合しても構わないが、テトラカルボン酸を1〜40モル%共重合して用いることが好ましい。
上記一般式(3)および一般式(4)において、R14はジアミンの残基を表しており、2〜12価の有機基である。中でも芳香族環又は環状脂肪族基を含有する炭素原子数5〜40の有機基が好ましい。
ジアミンの具体的な例としては、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルヒド、4,4’−ジアミノジフェニルスルヒド、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ベンジン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、ビス(4−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス{4−(4−アミノフェノキシ)フェニル}エーテル、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’,3,3’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’,4,4’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジ(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレンあるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物や、脂肪族のシクロヘキシルジアミン、メチレンビスシクロヘキシルアミン及び下記に示した構造のジアミンなどが挙げられる。
Figure 0004826415
19は酸素原子、C(CF、C(CH、SOより選ばれる基を、R20〜R23は水素原子、水酸基、チオール基より選ばれる基を表す。
これらのうち、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルヒド、4,4’−ジアミノジフェニルスルヒド、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン及び下記に示した構造のジアミンなどが好ましい。
Figure 0004826415
19は酸素原子、C(CF、C(CH、SOより選ばれる基を、R20〜R23は水素原子、水酸基、チオール基より選ばれる基を表す。
特に好ましくは3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、下記に示した構造のジアミンなどである。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
Figure 0004826415
19は酸素原子、C(CF、C(CH、SOより選ばれる基を、R20、R21は水素原子、水酸基、チオール基より選ばれる基を表す。
一般式(3)および(4)において、R15、R16は水素原子、フェノール性水酸基、スルホン酸基、チオール基または炭素数1〜20の有機基を表している。得られる感光性樹脂組成物溶液の安定性からは、R15、R16は水素原子または炭素数1〜20の有機基が好ましいが、アルカリ水溶液の溶解性より見るとアルカリ可溶性基であるフェノール性水酸基、スルホン酸基、チオール基が好ましい。本発明においては、フェノール性水酸基、スルホン酸基、チオール基と、水素原子やアルキル基を混在させることができる。
このR15およびR16のアルカリ可溶性基と水素原子や有機基の量を調整することで、アルカリ水溶液に対する溶解速度が変化するので、この調整により適度な溶解速度を有したネガ型感光性樹脂組成物を得ることができる。R15、R16は総量で5%〜100%がアルカリ可溶性基であることが好ましい。また、R15、R16の炭素数が20以下であれば十分なアルカリ可溶性が得られる。以上よりR15、R16は、水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を少なくとも1つ以上含有し、その他はアルカリ可溶性基であることがより好ましい。
一般式(3)および一般式(4)において、α、βはそれぞれR15、R16の数を表しており、0〜10の整数を表す。
一般式(4)において、R18は水素または炭素数1〜20の有機基を表している。得られる感光性樹脂組成物溶液の安定性からは、R18は有機基が好ましいが、アルカリ水溶液の溶解性より水素が好ましい。本発明においては、水素原子とアルキル基を混在させることができる。このR13の水素と有機基の量を調整することで、アルカリ水溶液に対する溶解速度が変化するので、この調整により適度な溶解速度を有した感光性樹脂組成物を得ることができる。好ましい範囲は、R18の各々10%〜90%が水素原子である。また、R18の炭素数が20以下であれば十分なアルカリ可溶性が得られる。以上よりR18は、炭素数1〜20の炭化水素基を少なくとも1つ含有し、その他は水素原子であることが好ましい。R18が炭化水素基である場合の好ましい例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。
また一般式(4)において、γは0〜2の整数を表している。より好ましくは1または2である。
また、一般式(3)で表される構造単位を有するポリイミドは、主鎖末端にカルボキシル基、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有する。また、一般式(4)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体は、主鎖末端にカルボキシル基、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有することが好ましい。主鎖末端へのアルカリ可溶性基の導入は、末端封止剤にアルカリ可溶性基を持たせることにより行うことができる。末端封止剤は、モノアミン、酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物などを用いることができる。
末端封止剤として用いられるモノアミンとは、具体的には、5−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、4−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、1−ヒドロキシ−8−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−3−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−2−アミノナフタレン、1−アミノ−7−ヒドロキシナフタレン、2−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−3−アミノナフタレン、1−アミノ−2−ヒドロキシナフタレン、1−カルボキシ−8−アミノナフタレン、1−カルボキシ−7−アミノナフタレン、1−カルボキシ−6−アミノナフタレン、1−カルボキシ−5−アミノナフタレン、1−カルボキシ−4−アミノナフタレン、1−カルボキシ−3−アミノナフタレン、1−カルボキシ−2−アミノナフタレン、1−アミノ−7−カルボキシナフタレン、2−カルボキシ−7−アミノナフタレン、2−カルボキシ−6−アミノナフタレン、2−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−カルボキシ−4−アミノナフタレン、2−カルボキシ−3−アミノナフタレン、1−アミノ−2−カルボキシナフタレン、2−アミノニコチン酸、4−アミノニコチン酸、5−アミノニコチン酸、6−アミノニコチン酸、4−アミノサリチル酸、5−アミノサリチル酸、6−アミノサリチル酸、3−アミノ−o−トルイック酸、アメライド、2−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、4−アミノ安息香酸、2−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノベンゼンスルホン酸、4−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−アミノフェノール、3−アミノフェノール、4−アミノフェノール、5−アミノ−8−メルカプトキノリン、4−アミノ−8−メルカプトキノリン、1−メルカプト−8−アミノナフタレン、1−メルカプト−7−アミノナフタレン、1−メルカプト−6−アミノナフタレン、1−メルカプト−5−アミノナフタレン、1−メルカプト−4−アミノナフタレン、1−メルカプト−3−アミノナフタレン、1−メルカプト−2−アミノナフタレン、1−アミノ−7−メルカプトナフタレン、2−メルカプト−7−アミノナフタレン、2−メルカプト−6−アミノナフタレン、2−メルカプト−5−アミノナフタレン、2−メルカプト−4−アミノナフタレン、2−メルカプト−3−アミノナフタレン、1−アミノ−2−メルカプトナフタレン、3−アミノ−4,6−ジメルカプトピリミジン、2−アミノチオフェノール、3−アミノチオフェノール、4−アミノチオフェノールなどが挙げられる。
これらのうち、5−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、1−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−カルボキシ−7−アミノナフタレン、1−カルボキシ−6−アミノナフタレン、1−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−カルボキシ−7−アミノナフタレン、2−カルボキシ−6−アミノナフタレン、2−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、4−アミノ安息香酸、4−アミノサリチル酸、5−アミノサリチル酸、6−アミノサリチル酸、2−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノベンゼンスルホン酸、4−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−アミノフェノール、3−アミノフェノール、4−アミノフェノール、2−アミノチオフェノール、3−アミノチオフェノール、4−アミノチオフェノールなどが好ましい。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
末端封止剤として用いられる酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物の具体例は、無水フタル酸、無水マレイン酸、ナジック酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3−ヒドロキシフタル酸無水物などの酸無水物、2−カルボキシフェノール、3−カルボキシフェノール、4−カルボキシフェノール、2−カルボキシチオフェノール、3−カルボキシチオフェノール、4−カルボキシチオフェノール、1−ヒドロキシ−8−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−7−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−6−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−5−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−4−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−3−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−2−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−8−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−7−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−6−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−5−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−4−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−3−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−2−カルボキシナフタレン、2−カルボキシベンゼンスルホン酸、3−カルボキシベンゼンスルホン酸、4−カルボキシベンゼンスルホン酸などのモノカルボン酸類及びこれらのカルボキシル基が酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物及び、テレフタル酸、フタル酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、3−ヒドロキシフタル酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、1,2−ジカルボキシナフタレン、1,3−ジカルボキシナフタレン、1,4−ジカルボキシナフタレン、1,5−ジカルボキシナフタレン、1,6−ジカルボキシナフタレン、1,7−ジカルボキシナフタレン、1,8−ジカルボキシナフタレン、2,3−ジカルボキシナフタレン、2,6−ジカルボキシナフタレン、2,7−ジカルボキシナフタレンなどのジカルボン酸類のモノカルボキシル基だけが酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物、モノ酸クロリド化合物とN−ヒドロキシベンゾトリアゾールやN−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドとの反応により得られる活性エステル化合物などが挙げられる。
これらのうち、無水フタル酸、無水マレイン酸、ナジック酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3−ヒドロキシフタル酸無水物などの酸無水物、3−カルボキシフェノール、4−カルボキシフェノール、3−カルボキシチオフェノール、4−カルボキシチオフェノール、1−ヒドロキシ−7−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−6−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−5−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−7−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−6−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−5−カルボキシナフタレン、3−カルボキシベンゼンスルホン酸、4−カルボキシベンゼンスルホン酸などのモノカルボン酸類及びこれらのカルボキシル基が酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物及びテレフタル酸、フタル酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、1,5−ジカルボキシナフタレン、1,6−ジカルボキシナフタレン、1,7−ジカルボキシナフタレン、2,6−ジカルボキシナフタレンなどのジカルボン酸類のモノカルボキシル基だけが酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物、モノ酸クロリド化合物とN−ヒドロキシベンゾトリアゾールやN−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドとの反応により得られる活性エステル化合物などが好ましい。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
末端封止剤に用いられるモノアミンの導入割合は、全アミン成分に対して、好ましくは0.1モル%以上、特に好ましくは5モル%以上であり、好ましくは60モル%以下、特に好ましくは50モル%以下である。末端封止剤として用いられる酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物またはモノ活性エステル化合物の導入割合は、ジアミン成分に対して、好ましくは0.1モル%以上、特に好ましくは5モル%以上であり、好ましくは100モル%以下、特に好ましくは90モル%以下である。複数の末端封止剤を反応させることにより、複数の異なる末端基を導入しても良い。
一般式(3)で表される構造単位を有するポリイミドにおいて、構造単位の繰り返し数は3以上が好ましく、5以上がより好ましく、また200以下が好ましく、100以下がより好ましい。また、一般式(4)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体において、構造単位の繰り返し数は10以上が好ましく、100,000以下が好ましい。この範囲であれば本発明の感光性樹脂組成物の厚膜での使用が可能になり、かつアルカリ現像液に対する十分な溶解性を付与できる。
さらに、基板との接着性を向上させるために、耐熱性を低下させない範囲で、R13、R14、R17にシロキサン構造を有する脂肪族の基を共重合してもよい。具体的には、ジアミン成分として、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p−アミノ−フェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどを1〜10モル%共重合したものなどがあげられる。
本発明の感光性樹脂組成物に用いられる(a)成分のアルカリ可溶性ポリイミドは、一般式(3)で表される構造単位のみからなるものであっても良いし、他の構造単位との共重合体あるいは混合体であっても良い。その際、一般式(3)で表される構造単位をポリイミド全体の10重量%以上含有していることが好ましい。10重量%以上であれば、熱硬化時の収縮を抑えることができ、厚膜作製に好適である。共重合あるいは混合に用いられる構造単位の種類および量は、最終加熱処理によって得られるポリイミドの耐熱性を損なわない範囲で選択することが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物に用いられる(a)成分のアルカリ可溶性ポリイミド前駆体は、一般式(4)で表される構造単位のみからなるものであっても良いし、他の構造単位との共重合体あるいは混合体であっても良い。その際、一般式(4)で表される構造単位をポリイミド全体の50重量%以上含有していることが好ましく、70重量%以上、さらには90重量%以上含有していることがより好ましい。共重合あるいは混合に用いられる構造単位の種類および量は、最終加熱処理によって得られるポリイミドの耐熱性を損なわない範囲で選択することが好ましい。
本発明に用いられる(a)成分のアルカリ可溶性ポリイミド前駆体は、ジアミンの一部を末端封止剤であるモノアミン置き換えて、または、酸二無水物を、末端封止剤であるモノカルボン酸、酸無水物、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物に置き換えて、公知の方法を利用して合成される。例えば、低温中でテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物(一部をモノアミンに置換)を反応させる方法、低温中でテトラカルボン酸二無水物(一部を酸無水物、モノ酸クロリド化合物またはモノ活性エステル化合物に置換)とジアミン化合物を反応させる方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後ジアミン(一部をモノアミンに置換)と縮合剤の存在下で反応させる方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後残りのジカルボン酸を酸クロリド化し、ジアミン(一部をモノアミンに置換)と反応させる方法などの方法がある。
また、本発明に用いられる(a)成分のアルカリ可溶性ポリイミドは、前記ポリイミド前駆体を合成する方法を利用して、ポリイミド前駆体を得、これを、公知のイミド化反応法を用いて完全イミド化させる方法、または、途中でイミド化反応を停止し、一部イミド構造を導入する方法、さらには、完全イミド化したポリマーと、前記ポリイミド前駆体を混合することによって、一部イミド構造を導入する方法を利用して合成することができる。
また、(a)成分のアルカリ可溶性ポリイミドのイミド化率は、例えば、以下の方法で容易に求めることができる。まず、ポリマーの赤外吸収スペクトルを測定し、ポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピーク(1780cm−1付近、1377cm−1付近)の存在を確認する。次に、そのポリマーを350℃で1時間熱処理し、赤外吸収スペクトルを測定し、1377cm−1付近のピーク強度を比較することによって、熱処理前ポリマー中のイミド基の含量を算出し、イミド化率を求める。
また、(a)成分のアルカリ可溶性ポリイミドおよびアルカリ可溶性ポリイミド前駆体に導入された末端封止剤は、以下の方法で容易に検出できる。例えば、末端封止剤が導入されたポリイミドを、酸性溶液に溶解し、ポリイミドの構成単位であるアミン成分と酸無水成分に分解、これをガスクロマトグラフィー(GC)や、NMR測定することにより、本発明に使用の末端封止剤を容易に検出できる。これとは別に、末端封止剤が導入されたポリマー成分を直接、熱分解ガスクロクロマトグラフ(PGC)や赤外スペクトル及び13C−NMRスペクトル測定でも、容易に検出可能である。
本発明で用いられる(b)不飽和結合含有化合物は、重合性不飽和官能基を含有するものである。重合性不飽和官能基としては例えば、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基等の不飽和二重結合官能基および/またプロパルギル等の不飽和三重結合官能基が挙げられ、これらの中でも共役型のビニル基やアクリロイル基、メタクリロイル基が重合性の面で好ましい。またその官能基が含有される数としては安定性の点から1〜4であることが好ましく、それぞれは同一の基でなくとも構わない。また、ここで言う化合物は、分子量30〜800のものが好ましい。分子量が30〜800の範囲であれば、ポリイミドまたはポリイミド前駆体との相溶性がよく、感光性樹脂組成物溶液の安定性がよい。
(b)不飽和結合含有化合物としては、例えば、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、1,2−ジヒドロナフタレン、1,3−ジイソプロペニルベンゼン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−ビニルナフタレン、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、1,10−デカンジオールジメタクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、1,3−ジアクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパン、1,3−ジメタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパン、メチレンビスアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、 2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルメタクリレート、2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルアクリレート、N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルメタクリレート、N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルアクリレート、エチレンオキシド変性ビスフェノールAジアクリレート、エチレンオキシド変性ビスフェノールAジメタクリレート、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム等が挙げられる。これらは単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
これらのうち、特に好ましくは、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、1,10−デカンジオールジメタクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、メチレンビスアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、 2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルメタクリレート、2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルアクリレート、N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルメタクリレート、N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルアクリレート、エチレンオキシド変性ビスフェノールAジアクリレート、エチレンオキシド変性ビスフェノールAジメタクリレート、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム等が挙げられる。
本発明の感光性樹脂組成物における(b)不飽和結合含有化合物の含有量は、(a)のポリマー100重量部に対して、5〜200重量部とすることが好ましく、相溶性の点から5〜150重量部とすることがより好ましい。(b)成分の含有量を5重量部以上とすることで、現像時の露光部の溶出を防ぎ、現像後の残膜率の高い樹脂組成物を得ることができ、また、200重量部以下とすることで、膜形成時の膜の白化を抑えることができる。
本発明で用いられる(c)光重合開始剤は、一般式(2)で表されるオキシム化合物を含有する。
Figure 0004826415
一般式(2)中、R〜R12はそれぞれ独立にヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。ただし前記炭化水素基はN、O、F、SおよびPからなる群より選ばれる一種以上の原子を有する基で置換されていてもよい。gは0〜5の整数、hおよびiは0〜3の整数を表す。
一般式(2)において、R〜R12はそれぞれ独立にヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。ただし前記炭化水素基はN、O、F、SおよびPからなる群より選ばれる一種以上の原子を有する基で置換されていてもよい。中でも、Rのうち少なくとも一つはN、O、F、SもしくはPを有する基により置換されているまたは置換されていない炭素数1〜8の炭化水素基であることが好ましい。gは0〜5の整数を表し、1または2であることが好ましい。RおよびRはそれぞれ独立に炭素数1〜6の炭化水素基であることが好ましい。hおよびiはそれぞれ0〜3の整数を表し、0または1であることが好ましい。R10〜R12はそれぞれ独立に炭素数1〜6の炭化水素基であることが好ましく、中でもメチル基、エチル基、n−プロピル基またはフェニル基であることが特に好ましい。このようなオキシム化合物を含有する感光性樹脂組成物は、カルバゾール構造を有することにより、高感度で、スカムを生じることがない。また、金属上に塗布しても下地金属を腐食しない。
一般式(2)で表されるオキシム化合物の好ましい例を下記に示す。
Figure 0004826415
式中、R24はN、O、F、SもしくはPを有する基により置換されている炭素数1〜8の炭化水素基を表す。
また、上記オキシム化合物は、他の光重合開始剤と組み合わせて用いることもできる。この場合、他の光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、4,4,−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、3,3,4,4,−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類や3,5−ビス(ジエチルアミノベンジリデン)−N−メチル−4−ピペリドン、3,5−ビス(ジエチルアミノベンジリデン)−N−エチル−4−ピペリドン等のベンジリデン類、7−ジエチルアミノ−3−テノニルクマリン、4,6−ジメチル−3−エチルアミノクマリン、3,3,−カルボニルビス(7−ジエチルアミノクマリン)、7−ジエチルアミノ3−(1−メチルメチルベンゾイミダゾリル)クマリン、3−(2−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン等のクマリン類、2−t−ブチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン等のアントラキノン類、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾイン類、N−フェニルグリシン、N−メチル−N−フェニルグリシン、N−エチル−N−(p−クロロフェニル)グリシン、N−(4−シアノフェニル)グリシン等のグリシン類、1−フェニル−1,2−ブタンジオン−2−(o−メトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−メトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−ベンゾイル)オキシム、ビス(α−イソニトロソプロピオフェノンオキシム)イソフタル等の一般式(2)で表されるオキシム化合物以外のオキシム類、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン等のα−アミノアルキルフェノン類などが挙げられる。
これらのうち、1−フェニル−1,2−ブタンジオン−2−(o−メトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−メトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−ベンゾイル)オキシム、ビス(α−イソニトロソプロピオフェノンオキシム)イソフタル等の一般式(2)で表されるオキシム化合物以外のオキシム類が好ましく、特に好ましくは、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−ベンゾイル)オキシム、ビス(α−イソニトロソプロピオフェノンオキシム)イソフタルである。
上記光重合開始剤の含有量は、(a)のポリマー100重量部に対して、通常、1種類につき0.1〜40重量部が好ましく、(c)光重合開始剤の総量で0.2〜60重量部とされることが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は(d)チオキサントン化合物を含有することができる。チオキサントン化合物を用いることにより、一般式(1)で表されるビイミダゾール化合物または一般式(2)で表されるオキシム化合物が効率的に増感され、感度がより向上する。
チオキサントン化合物としては、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−プロピルチオキサントン、4−メチルチオキサントン、4−エチルチオキサントン、4−プロピルチオキサントン、2−メチル−4−エチルチオキサントン、2−エチル−4−プロピルチオキサントン、2−エチル−4−メチルチオキサントン、2−エチル−4−プロピルチオキサントン、2−プロピル−4−メチルチオキサントン、2−プロピル−4−エチルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジプロピルチオキサントンなどが好ましい。
(d)チオキサントン化合物の含有量は、(a)成分のポリマー100重量部に対して、好ましくは0.01重量部以上、特に好ましくは0.05重量部以上であり、好ましくは10重量部以下、特に好ましくは5重量部以下である。
本発明の感光性樹脂組成物は、(e)熱架橋性化合物を含有することができる。(e)熱架橋性化合物を含有することで、熱処理時に熱架橋反応するため、収縮率を小さくすることができる。(e)の熱架橋性化合物としては、一般式(5)で表される熱架橋性基を有する化合物、およびベンゾオキサジン化合物があげられる。
Figure 0004826415
一般式(5)中、R25は水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数4〜20の脂環式炭化水素基またはR26CO基を表す。また、R26は、炭素数1〜20のアルキル基を表す。
(e)熱架橋性化合物としては、たとえば、熱架橋性基を1つ有するものとしてML−26X、ML−24X、ML−236TMP、4−メチロール3M6C、ML−MC、ML−TBC(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、P−a型ベンゾオキサジン(商品名、四国化成工業(株)製)など、2つ有するものとしてDM−BI25X−F、46DMOC、46DMOIPP、46DMOEP(以上、商品名、旭有機材工業(株)製)、DML−MBPC、DML−MBOC、DML−OCHP、DML−PC、DML−PCHP、DML−PTBP、DML−34X、DML−EP、DML−POP、DML−OC、ジメチロール−Bis−C、ジメチロール−BisOC−P、DML−BisOC−Z、DML−BisOCHP−Z、DML−PFP、DML−PSBP、DML−MB25、DML−MTrisPC、DML−Bis25X−34XL、DML−Bis25X−PCHP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、ニカラックMX−290(商品名、(株)三和ケミカル製)、B−a型ベンゾオキサジン、B−m型ベンゾオキサジン(以上、商品名、四国化成工業(株)製)、2,6−ジメトキシメチル−4−t−ブチルフェノール、2,6−ジメトキシメチル−p−クレゾール、2,6−ジアセトキシメチル−p−クレゾールなど、3つ有するものとしてTriML−P、TriML−35XL、TriML−TrisCR−HAP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)など、4つ有するものとしてTM−BIP−A(商品名、旭有機材工業(株)製)、TML−BP、TML−HQ、TML−pp−BPF、TML−BPA、TMOM−BP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、ニカラックMX−280、ニカラックMX−270(以上、商品名、(株)三和ケミカル製)など、6つ有するものとしてHML−TPPHBA、HML−TPHAP、HMOM−TPPHBA、HMOM−TPHAP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、ニカラックMW−390、ニカラックMW−100LM(以上、商品名、(株)三和ケミカル製)が挙げられる。
これらのうち、本発明では熱架橋性基を少なくとも2つ含有するものが好ましく、特に好ましくは、2つ有するものとして46DMOC、46DMOEP、DML−MBPC、DML−MBOC、DML−OCHP、DML−PC、DML−PCHP、DML−PTBP、DML−34X、DML−EP、DML−POP、ジメチロール−BisOC−P、DML−PFP、DML−PSBP、DML−MTrisPC、ニカラックMX−290、B−a型ベンゾオキサジン、B−m型ベンゾオキサジン、2,6−ジメトキシメチル−4−t−ブチルフェノール、2,6−ジメトキシメチル−p−クレゾール、2,6−ジアセトキシメチル−p−クレゾールなど、3つ有するものとしてTriML−P、TriML−35XLなど、4つ有するものとしてTM−BIP−A、TML−BP、TML−HQ、TML−pp−BPF、TML−BPA、TMOM−BP、ニカラックMX−280、ニカラックMX−270など、6つ有するものとしてHML−TPPHBA、HML−TPHAP、HMOM−TPPHBA、HMOM−TPHAPなどが挙げられる。また、さらに好ましくは、ニカラックMX−280、ニカラックMX−270、B−a型ベンゾオキサジン、B−m型ベンゾオキサジン、ニカラックMW−390、ニカラックMW−100LM(商品名、(株)三和ケミカル製)などが挙げられる。
これら(e)熱架橋性化合物のうち、たとえば、メチロール基またはアルコール性水酸基の水素原子を置換したメチロール基を有する化合物は、以下のように、ベンゼン環に直接付加する反応機構によって架橋する。
Figure 0004826415
下記に本発明の感光性樹脂組成物に特に好ましく用いられる代表的な熱架橋性化合物の構造を示す。
Figure 0004826415
(e)熱架橋性化合物の含有量は、(a)成分のポリマー100重量部に対して、好ましくは0.5重量部以上、特に好ましくは1重量部以上であり、好ましくは150重量部以下、特に好ましくは130重量部以下である。(a)成分100重量部に対する(d)の熱架橋性化合物の含有量を150重量部以下にすることで、感光性樹脂組成物被膜の熱処理により得られる耐熱性樹脂組成物被膜の耐熱性を低下させることがない。一方、0.5重量部以上とすることで、十分な架橋による分子量増大効果により、耐熱性樹脂組成物被膜の耐熱性が向上する。
その他、本発明の感光性樹脂組成物のアルカリ現像性を制御する目的で、フェノール性水酸基を有する化合物を含有することができる。
本発明で使用することができるフェノール性水酸基を有する化合物としては、たとえば、Bis−Z、BisOC−Z、BisOPP−Z、BisP−CP、Bis26X−Z、BisOTBP−Z、BisOCHP−Z、BisOCR−CP、BisP−MZ、BisP−EZ、Bis26X−CP、BisP−PZ、BisP−IPZ、BisCR−IPZ、BisOCP−IPZ、BisOIPP−CP、Bis26X−IPZ、BisOTBP−CP、TekP−4HBPA(テトラキスP−DO−BPA)、TrisP−HAP、TrisP−PA、BisOFP−Z、BisRS−2P、BisPG−26X、BisRS−3P、BisOC−OCHP、BisPC−OCHP、Bis25X−OCHP、Bis26X−OCHP、BisOCHP−OC、Bis236T−OCHP、メチレントリス−FR−CR、BisRS−26X、BisRS−OCHP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、BIR−OC、BIP−PC、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−PCHP、BIP−BIOC−F、4PC、BIR−BIPC−F、TEP−BIP−A(以上、商品名、旭有機材工業(株)製)が挙げられる。
これらのうち、好ましいフェノール性水酸基を有する化合物としては、たとえば、Bis−Z、BisP−EZ、TekP−4HBPA、TrisP−HAP、TrisP−PA、BisOCHP−Z、BisP−MZ、BisP−PZ、BisP−IPZ、BisOCP−IPZ、BisP−CP、BisRS−2P、BisRS−3P、BisP−OCHP、メチレントリス−FR−CR、BisRS−26X、BIP−PC、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−BIPC−Fなどが挙げられる。これらのうち、特に好ましいフェノール性水酸基を有する化合物としては、たとえば、Bis−Z、TekP−4HBPA、TrisP−HAP、TrisP−PA、BisRS−2P、BisRS−3P、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−BIPC−Fである。このフェノール性水酸基を有する化合物を含有することで、得られる樹脂組成物は、露光前はアルカリ現像液に容易に溶解し、露光するとアルカリ現像液に難溶になりかつ、現像による膜減りが少なく、短時間で現像が容易になる。
このようなフェノール性水酸基を有する化合物の含有量は、(a)のポリマー100重量部に対して、好ましくは1〜60重量部であり、さらに好ましくは3〜50重量部の範囲である。
さらに、必要に応じて、感光性樹脂組成物と基板との塗れ性を向上させる目的で界面活性剤、乳酸エチルやプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、エタノールなどのアルコール類、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類を含有しても良い。また、二酸化ケイ素、二酸化チタンなどの無機粒子、あるいはポリイミドの粉末などを含有することもできる。
また、シリコンウエハーなどの下地基板との接着性を高めるために、シランカップリング剤、チタンキレート剤などを感光性樹脂組成物のワニスに0.5〜10重量%添加したり、下地基板をこのような薬液で前処理したりすることもできる。
ワニスに添加する場合、メチルメタクリロキシジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、などのシランカップリング剤、チタンキレート剤、アルミキレート剤をワニス中のポリマーに対して0.5〜10重量%添加する。
基板を処理する場合、上記で述べたカップリング剤をイソプロパノール、エタノール、メタノール、水、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、アジピン酸ジエチルなどの溶媒に0.5〜20重量%溶解させた溶液をスピンコート、浸漬、スプレー塗布、蒸気処理などで表面処理をする。場合によっては、その後50℃〜300℃までの温度をかけることで、基板と上記カップリング剤との反応を進行させることもできる。
本発明において、(a)〜(e)成分およびフェノール性水酸基を有する化合物は、有機溶剤に溶解および/または分散した状態で用いられる。有機溶剤は、大気圧下沸点が80℃〜250℃であるものが好ましく用いられる。
本発明に好ましく用いられる有機溶剤としては具体的には、エチレングリゴ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、プロピレングリコールモノメチルエール、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテルなどのエーテル類、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチルなどのアセテート類、アセチルアセトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、2−ヘプタノンなどのケトン類、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ペンタノ−ル、4−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−2−ブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、ジアセトンアルコールなどのアルコール類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、N−メチル−2−ピロリドン、N−シクロヘキシル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。これらは単独あるいは混合して用いてもかまわない。
これらのうち、(a)成分を溶解しかつ、大気圧下沸点が100℃〜180℃であるものが特に好ましい。沸点がこの範囲であれば、組成物塗布時に溶剤が揮発しすぎて塗布できなくなることがなく、かつ組成物の熱処理温度を高くしなくてもよいため、下地基板の材質に制約が生じることがない。また、(a)成分を溶解する溶剤を用いることによって、下地基盤に均一性の良い塗膜を形成することができる。
このような沸点を有する特に好ましい有機溶剤として、具体的には、シクロペンタノン、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、ジアセトンアルコール、3−メチル−3−メトキシブタノールが挙げられる。
また、本発明の感光性樹脂組成物に使用される有機溶剤は、(a)成分のポリマー100重量部に対して、好ましくは20重量部以上、特に好ましくは30重量部以上であり、好ましくは800重量部以下、特に好ましくは500重量部以下である。
次に、本発明の感光性樹脂組成物を用いて耐熱性樹脂パターンを形成する方法について説明する。
感光性樹脂組成物を基板上に塗布する。基板としてはシリコンウエハー、セラミックス類、ガリウムヒ素などが用いられるが、これらに限定されない。塗布方法としてはスピンナを用いた回転塗布、スプレー塗布、ロールコーティングなどの方法がある。また、塗布膜厚は、塗布手法、組成物の固形分濃度、粘度などによって異なるが通常、乾燥後の膜厚が、1〜150μmになるように塗布する。
次に感光性樹脂組成物を塗布した基板を乾燥して、感光性樹脂組成物被膜を得る。乾燥はオーブン、ホットプレート、赤外線などを使用し、50〜150℃の範囲で1分から数時間行うことが好ましい。
次に、この感光性樹脂組成物被膜上に所望のパターンを有するマスクを通して化学線を照射し、露光する。露光に用いられる化学線としては紫外線、可視光線、電子線、X線などがあるが、本発明では水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)を用いることが好ましい。
感光性樹脂組成物のパタ−ンを形成するには、露光後、現像液を用いて未露光部を除去する。
現像液としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N−アセチル−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ルトリアミドなどを単独あるいはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、トルエン、キシレン、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、酢酸エチルなどの有機溶剤と組み合わせて使用したり、テトラメチルアンモニウムの水溶液、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルカリ性を示す化合物の水溶液を使用することができる。特に、テトラメチルアンモニウムの水溶液、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミンなどのアルカリ性を示す化合物の水溶液が好ましい。また場合によっては、これらのアルカリ水溶液にN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクロン、ジメチルアクリルアミドなどの極性溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類などを単独あるいは数種を組み合わせたものを添加してもよい。現像後は水にてリンス処理をする。ここでもエタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類などを水に加えてリンス処理をしても良い。
また、現像前にベーク処理をする工程を取り入れても差し支えない。この温度としては50〜180℃の範囲が好ましく、特に60〜150℃の範囲がより好ましい。時間は特に制限はないが、その後の現像性の観点からは10秒〜数時間が好ましい。
現像後、120〜280℃で加熱して耐熱性樹脂組成物被膜にする。この加熱処理は温度を選び、段階的に昇温するか、ある温度範囲を選び連続的に昇温しながら5分から5時間実施する。一例としては、130℃、200℃、350℃で各30分ずつ熱処理する、あるいは室温より400℃まで2時間かけて直線的に昇温するなどの方法が挙げられる。
本発明の感光性樹脂組成物により形成した耐熱性樹脂被膜は、半導体のパッシベーション膜、半導体素子の保護膜、高密度実装用多層配線の層間絶縁膜、回路基板の配線保護絶縁膜などの用途に用いることができる。また、基板上に形成された第一電極と、前記第一電極に対向して設けられた第二電極とを含む表示装置、具体的には例えば、LCD、ECD、ELD、有機電界発光素子を用いた表示装置(有機電界発光装置)などの絶縁層に用いることができる。特に、近年の半導体素子の電極や多層配線、回路基板の配線は、構造のさらなる微細化に伴い、銅電極、銅配線が主流となっており、本発明の感光性樹脂組成物により形成した耐熱性樹脂被膜をそのような電極、配線の保護膜として用いると、下地の銅電極や銅配線を腐食することなく高感度でパターン形成できるため、特に好ましく用いられる。
以下実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、実施例中の感光性樹脂組成物の評価は以下の方法により行った。
合成したポリイミドのイミド化率
合成したポリイミドについて、まず、ポリマーの赤外吸収スペクトルを測定し、ポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピーク(1780cm−1付近、1377cm−1付近)の存在を確認した。次に、そのポリイミドを350℃で1時間窒素雰囲気で熱処理した後、赤外吸収スペクトルを測定し、1377cm−1付近のピーク強度を比較することによって、熱処理前ポリマー中のイミド基の含量を算出して、ポリイミドのイミド化率を求めた。
感光性樹脂組成物被膜の作製
6インチシリコンウエハ上に、感光性樹脂組成物(以下ワニスと呼ぶ)をプリベーク後の膜厚が30μmとなるように塗布し、ついでホットプレート(東京エレクトロン(株)製Mark−7)を用いて、110℃で2分プリベークすることにより、感光性樹脂組成物被膜を得た。
膜厚の測定方法
大日本スクリーン製造(株)製ラムダエースSTM−602を使用し、屈折率1.63で測定を行った。
露光
露光機(ウルトラテック(株)社製全波長ステッパーSpectrum 3e)に、パターンの切られたレチクルをセットし、露光量700−1500mJ/cm(i線換算)で全波長露光を行った。
現像
東京エレクトロン(株)製Mark−7の現像装置を用い、50回転で水酸化テトラメチルアンモニウムの2.38%水溶液を10秒間噴霧した。この後、0回転で30秒間静置し、再び10秒間噴霧、30秒間静置を繰り返した後400回転で水にてリンス処理し、3000回転で10秒振り切り乾燥した。
熱処理(キュア)
現像後被膜を、イナートオーブンINH−21CD(光洋サーモシステム(株)社製)を用いて、各実施例に記載された温度、時間で熱処理を行った。
残膜率の測定
残膜率は以下の式に従って算出した。
残膜率(%)=現像後の膜厚÷プリベーク後の膜厚×100
収縮残膜率の測定
収縮残膜率は以下の式に従って算出した。
収縮残膜率(%)=熱処理後の膜厚÷現像後の膜厚×100
感度の評価
露光量を700−1500mJ/cmの範囲で50mJ/cmずつ上げて露光を行い、現像後の残膜率を算出し、残膜率が一定となるときの露光量を最小露光量とした。
現像スカムの評価
最小露光量でパターン形成した際の現像後のパターンを光学顕微鏡で観察し、パターンの縁部分にスカムが生じているか否かを観察した。
銅腐食性の有無の評価
上記の方法で銅基板上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、上記の方法で露光、現像、キュアを行った。その後キュア膜を47%フッ化水素酸に室温で7分間浸した後、水道水で洗浄し、破れないように慎重に基板から剥離し、銅の腐食の有無を目視観察した。
合成例1 ヒドロキシル基含有酸無水物(I)の合成
乾燥窒素気流下、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(BAHF)18.3g(0.05モル)とアリルグリシジルエーテル34.2g(0.3モル)をガンマブチロラクトン(GBL)100gに溶解させ、−15℃に冷却した。ここにGBL50gに溶解させた無水トリメリット酸クロリド22.1g(0.11モル)を反応液の温度が0℃を越えないように滴下した。滴下終了後、0℃で4時間反応させた。この溶液をロータリーエバポレーターで濃縮して、トルエン1Lに投入してヒドロキシル基含有酸無水物(I)を得た。
Figure 0004826415
合成例2 ヒドロキシル基含有ジアミン化合物(II)の合成
BAHF18.3g(0.05モル)をアセトン100mL、プロピレンオキシド17.4g(0.3モル)に溶解させ、−15℃に冷却した。ここに4−ニトロベンゾイルクロリド20.4g(0.11モル)をアセトン100mLに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、−15℃で4時間反応させ、その後室温に戻した。析出した白色粉体をろ別し、50℃で真空乾燥した。
粉体30gを300mLのステンレスオートクレーブに入れ、メチルセルソルブ250mLに分散させ、5%パラジウム−炭素を2g加えた。ここに水素を風船で導入して、還元反応を室温で行った。約2時間後、風船がこれ以上しぼまないことを確認して反応を終了させた。反応終了後、ろ過して触媒であるパラジウム化合物を除き、ロータリーエバポレーターで濃縮し、ヒドロキシル基含有ジアミン化合物(II)を得た。得られた粉体をそのまま反応に使用した。
Figure 0004826415
各実施例、比較例に使用した不飽和結合含有化合物、熱架橋性化合物、フェノール性水酸基を有する化合物を下記に示した。
Figure 0004826415
参考例1
乾燥窒素気流下、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル11.41g(0.057モル)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン1.24g(0.005モル)、末端封止剤として、3−アミノフェノール(東京化成工業(株)製)8.18g(0.075モル)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)80gに溶解した。ここにビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物31.02g(0.1モル)をNMP20gとともに加えて、20℃で1時間攪拌し、次いで50℃で4時間攪拌した。その後、キシレンを15g添加し、水をキシレンとともに共沸しながら、150℃で5時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を集めた。この沈殿を
ろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。得られたポリマー粉体を、赤外吸収スペクトルで測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして得られたポリマー粉体についてまず、イミド化率を調べた。次に、このポリマー粉体10gに光重合開始剤の4,5−ジフェニル−2−(2−メチルフェニル)ビイミダゾール0.5g、熱架橋性化合物のニカラック(NIKALAC)MX−270(商品名、(株)三和ケミカル製)1g、TrisP−PA(商品名、本州化学(株)製)2g、PDBE−250(商品名、(株)日本油脂製、不飽和結合含有化合物)4.0gを乳酸エチル12gに溶解させて、ネガ型感光性ポリイミド組成物のワニスAを得た。得られたワニスAを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、170℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
参考例2
乾燥窒素気流下、合成例2で得られたヒドロキシル基含ジアミン化合物(I)49.57g(0.082モル)、末端封止剤として、3−ヒドロキシフタル酸無水物(東京化成工業(株)製)5.7g(0.035モル)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)150gに溶解させた。ここにビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物31.02g(0.1モル)をNMP30gとともに加えて、20℃で1時間攪拌し、次いで50℃で4時間攪拌した。その後、180℃で5時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水2Lに投入して白色沈殿を集めた。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。得られたポリマー粉体を、赤外吸収スペクトルで測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして得られたポリマー粉体についてまず、イミド化率を調べた。次に、このポリマー粉体10gを計り、光重合開始剤の4,5−ジフェニル−2−(2,4,6−トリメチルフェニル)ビイミダゾール2.5g、ペンタエリスリトールトリアクリレート3.2g、熱架橋性化合物のDML−PC(商品名、本州化学工業(株)製)5g、ビニルトリメトキシシラン1gとを3−メチル−3−メトキシブタノール10gに溶解させてネガ感光性ポリイミド組成物のワニスBを得た。得られたワニスBを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、180℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
参考例3
乾燥窒素気流下、合成例2で得られたヒドロキシル基含有ジアミン化合物(II)40.5g(0.067モル)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン1.24g(0.005モル)をNMP130gに溶解させた。ここに3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.42g(0.1モル)をNMP20gとともに加えて、20℃で1時間攪拌し、次いで50℃で2時間攪拌した。ここに4−アミノチオフェノール(東京化成工業(株)製)6.89g(0.055モル)を加え、50℃で2時間攪拌後、180℃で5時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を集めた。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。得られたポリマー粉体を、赤外吸収スペクトルで測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして得られたポリマー粉体についてまず、イミド化率を調べた。次に、このポリマーの粉体10gを計り、光重合開始剤の4,5−ジフェニル−2−(2−エチルフェニル)ビイミダゾール1.0g、ビス(α−イソニトロソプロピオフェノンオキシム)イソフタル1.5g、熱架橋性化合物TML−HQ(商品名、本州化
学工業(株)製)0.3g、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート2.7gをプロピレングリコールモノメチルエーテル13gに溶解させてネガ型感光性ポリイミド組成物のワニスCを得た。得られたワニスCを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、150℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
参考例4
参考例1で得られたポリマー粉体10gに光重合開始剤の1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−ベンゾイル)オキシム0.2g、4,5−ジフェニル−2−(2−メチルフェニル)ビイミダゾール0.3g、熱架橋性化合物のニカラック(NIKALAC)MW−100LM(商品名、(株)三和ケミカル製)1.5g、PDBE−250(商品名、(株)日本油脂製、不飽和結合含有化合物)8g、トリメチロールプロパントリアクリレート2gをジアセトンアルコール10gに溶解させ、ネガ型感光性ポリイミド組成物のワニスDを得た。得られたワニスDを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、180℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
参考例5
参考例2で得られたポリマー粉体10gに光重合開始剤の4,5−ジフェニル−2−(2,4,6−トリメチルフェニル)ビイミダゾール3g、TrisP−PA(商品名、本州化学(株)製)2g、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート1g、トリメチロールプロパントリアクリレート4gをγ−ブチロラクトン13gに溶解させてネガ型感光性ポリイミド組成物のワニスEを得た。得られたワニスEを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、200℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
参考例6
乾燥窒素気流下、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル11.41g(0.057モル)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン1.24g(0.005モル)、末端封止剤として、3−アミノフェノール(東京化成工業(株)製)8.18g(0.075モル)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)80gに溶解させた。ここにビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物31.02g(0.1モル)をNMP20gとともに加えて、20℃で1時間攪拌し、次いで50℃で4時間攪拌した。その後、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール15.19g(0.127モル)をNMP4gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、50℃で3時間攪拌した。反応終了後、溶液を水2Lに投入して、ポリマー粉体の沈殿をろ過で集めた。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、ポリマー粉体を80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。得られたポリマー粉体を、赤外吸収スペクトルで測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出されなかった。次に、このポリマー粉体8.5gと参考例1で得られたポリマー粉体1.5gに光重合開始剤の1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−ベンゾイル)オキシム0.3g、4,5−ジフェニル−2−(2−エチルフェニル)ビイミダゾール0.2g、熱架橋性化合物のDMOM−PTBP(商品名、本州化学工業(株)製)1g、PDBE−250(商品名、共栄社(株)製、重合性不飽和二重結合を有する化合物)4g、イソボルニルアクリレート1gを乳酸エチル12gに溶解させて、ネガ
型感光性ポリイミド組成物のワニスFを得た。得られたワニスFを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、210℃で30分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
参考例7
乾燥窒素気流下、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(BAHF)30.03g(0.082モル)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン1.24g(0.005モル)、末端封止剤として、3−アミノフェノール(東京化成工業(株)製)2.73g(0.025モル)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)100gに溶解させた。ここにビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物31.02g(0.10モル)をNMP30gとともに加えて、20℃で1時間攪拌し、次いで50℃で4時間攪拌した。その後、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール15.19g(0.127モル)をNMP4gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、80℃で7時間攪拌した。反応終了後、溶液を水2Lに投入して、ポリマー粉体の沈殿をろ過で集めた。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、ポリマー粉体を80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。得られたポリマー粉体を、赤外吸収スペクトルで測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出されなかった。次に、このポリマー粉体10.5gと参考例4で得られたポリマー粉体4.5gに光重合開始剤の1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム0.4g、4,5−ジフェニル−2−(2−メチルフェニル)ビイミダゾール0.1g、熱架橋性化合物のHMOM−TPHAP(商品名、本州化学工業(株)製)1.5g、トリメチロールプロパントリアクリレート7g、イソボルニルアクリレート3gをジアセトンアルコール10gに溶解させ、ネガ型感光性ポリイミド組成物のワニスGを得た。得られたワニスGを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、150℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
実施例
光重合開始剤として4,5−ジフェニル−2−(2−メチルフェニル)ビイミダゾールの代わりに一般式(2)で表されるオキシム化合物としてOXE−02(商品名、チバスペシャルティケミカルズ(株)製)を用いる以外は参考例1と同様にしてネガ型感光性ポリイミド組成物のワニスHを得た。得られたワニスHを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、170℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
実施例
参考例1で得られたポリマー粉体10gに光重合開始剤のOXE−02(商品名、チバスペシャルティケミカルズ(株)製)0.5g、熱架橋性化合物のニカラック(NIKALAC)MW−100LM(商品名、(株)三和ケミカル製)1.5g、PDBE−250(商品名、(株)日本油脂製、不飽和結合含有化合物)8g、トリメチロールプロパントリアクリレート2gをジアセトンアルコール10gに溶解させ、ネガ型感光性ポリイミド組成物のワニスIを得た。得られたワニスIを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、180℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
参考例8
増感剤として2,4−ジエチルチオキサントン(日本化薬(株)製)0.05gをさらに添加する以外は参考例1と同様にしてネガ型感光性ポリイミド組成物のワニスJを得た。得られたワニスJを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、170℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
実施例
増感剤として2,4−ジエチルチオキサントン(日本化薬(株)製)0.05gをさらに添加する以外は実施例と同様にしてネガ型感光性ポリイミド組成物のワニスKを得た。得られたワニスKを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、170℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
実施例
光重合開始剤としてOXE−02の代わりに一般式(2)で表されるオキシム化合物としてN−1919(商品名、旭電化工業(株)製)を用いる以外は実施例と同様にしてネガ型感光性ポリイミド組成物のワニスLを得た。得られたワニスLを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、170℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
比較例1
乾燥窒素気流下、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル11.41g(0.057モル)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン1.24g(0.005モル)、末端封止剤として、3−アミノフェノール(東京化成工業(株)製)8.18g(0.075モル)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)80gに溶解させた。ここにビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物31.02g(0.10モル)をNMP20gとともに加えて、20℃で1時間攪拌し、次いで50℃で4時間攪拌した。その後、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール15.19g(0.127モル)をNMP4gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、50℃で3時間攪拌した。反応終了後、溶液を水2Lに投入して、ポリイミド前駆体ポリマー粉体の沈殿をろ過で集めた。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、ポリイミド前駆体ポリマー粉体を80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。得られたポリイミド前駆体ポリマー粉体を、赤外吸収スペクトルで測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出されなかった。このようにして得られたポリイミド前駆体ポリマー10gに光重合開始剤の4,5−ジフェニル−2−(2−クロロフェニル)ビイミダゾール0.5g、熱架橋性化合物のニカラック(NIKALAC)MX−270(商品名、(株)三和ケミカル製)1g、TrisP−PA 2g、トリメチロールプロパントリアクリレート5gを乳酸エチル12gに溶解させて、ネガ型感光性ポリイミド組成物のワニスMを得た。得られたワニスMを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、170℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
比較例2
光重合開始剤として4,5−ジフェニル−2−(2,4,6−トリメチルフェニル)ビイミダゾールの代わりに4,5−ジフェニル−2−(2−クロロフェニル)ビイミダゾール5.4gを用いる以外は参考例2と同様にして感光性ポリイミド組成物のワニスNを得た。得られたワニスNを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、180℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
比較例3
光重合開始剤として4,5−ジフェニル−2−(2−メチルフェニル)ビイミダゾールを用いない以外は参考例4と同様にして感光性ポリイミド組成物のワニスOを得た。得られたワニスOを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、180℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
比較例4
光重合開始剤として4,5−ビス(3−メチルフェニル)−2−(2,4,6−トリメチルフェニル)ビイミダゾールの代わりに4,5−ビス(3−メチルフェニル)−2−(1−ナフチル)ビイミダゾールを用いる以外は参考例5と同様にして感光性ポリイミド組成物のワニスPを得た。得られたワニスPを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、200℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
比較例5
光重合開始剤として4,5−ジフェニル−2−(2−エチルフェニル)ビイミダゾールの代わりに4,5−ビス(3−メトキシフェニル)−2−(2,6−ジフルオロフェニル)ビイミダゾールを用いる以外は参考例3と同様にして感光性ポリイミド組成物のワニスQを得た。得られたワニスQを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、150℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
比較例6
参考例1で得られたポリマー粉体10gに光重合開始剤のビス(α−イソニトロソプロピオフェノンオキシム)イソフタル0.5g、熱架橋性化合物のニカラック(NIKALAC)MX−270(商品名、(株)三和ケミカル製)1.5g、トリメチロールプロパントリアクリレート10gを乳酸エチル10gに溶解させ、ネガ型感光性ポリイミド組成物のワニスRを得た。得られたワニスRを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、170℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。
比較例7
光重合開始剤としてビス(α−イソニトロソプロピオフェノンオキシム)イソフタルの代わりに1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−,2−(o
−ベンゾイルオキシム)を用いる以外は比較例6と同様にして感光性ポリイミド組成物のワニスSを得た。得られたワニスSを用いて前記のように、シリコンウエハー上に感光性樹脂組成物被膜を作製し、露光、露光後ベーク、アルカリ現像、170℃で60分熱処理し、残膜率、収縮残膜率、感度の評価および現像スカムの有無の観察を行った。また、同様の処理を銅基板上で行い、熱処理後の膜を剥離して銅腐食性の有無を観察した。参考例1〜8、実施例1〜、比較例1〜7の組成、評価結果を以下の表1〜3に示した。
Figure 0004826415
Figure 0004826415
Figure 0004826415

Claims (3)

  1. (a)アルカリ可溶性ポリイミドおよび/またはアルカリ可溶性ポリイミド前駆体、(b)不飽和結合含有化合物および(c)光重合開始剤を含有する感光性樹脂組成物であって、(c)光重合開始剤が一般式(2)で表されるオキシム化合物を含有することを特徴とする感光性樹脂組成物。
    Figure 0004826415
    (一般式(2)中、R〜R12はそれぞれ独立にヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。ただし、前記炭化水素基はN、O、F、SおよびPからなる群より選ばれる一種以上の原子を有する基で置換されていてもよい。gは0〜5の整数、hおよびiは0〜3の整数を表す。)
  2. (d)チオキサントン化合物を含有することを特徴とする請求項1記載の感光性樹脂組成物。
  3. (e)熱架橋性化合物を含有することを特徴とする請求項1または2記載の感光性樹脂組成物。
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