JP6164070B2 - POLYIMIDE PRECURSOR, RESIN COMPOSITION CONTAINING THE POLYIMIDE PRECURSOR, METHOD FOR PRODUCING PATTERN CURED FILM USING SAME, AND SEMICONDUCTOR DEVICE - Google Patents

POLYIMIDE PRECURSOR, RESIN COMPOSITION CONTAINING THE POLYIMIDE PRECURSOR, METHOD FOR PRODUCING PATTERN CURED FILM USING SAME, AND SEMICONDUCTOR DEVICE Download PDF

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Description

本発明は、ポリイミド前駆体、該ポリイミド前駆体を含む樹脂組成物、それを用いたパターン硬化膜の製造方法及び半導体装置に関する。   The present invention relates to a polyimide precursor, a resin composition containing the polyimide precursor, a method for producing a patterned cured film using the polyimide precursor, and a semiconductor device.

近年、半導体集積回路(LSI)の保護膜材料として、ポリイミド樹脂等の高い耐熱性を有する有機材料が広く適用されている。
このようなポリイミド樹脂を用いた保護膜(硬化膜)は、ポリイミド前駆体又はポリイミド前駆体を含有する樹脂組成物を基板上に塗布及び乾燥して形成した樹脂膜を、加熱して硬化することで得られる。
In recent years, organic materials having high heat resistance such as polyimide resin have been widely applied as protective film materials for semiconductor integrated circuits (LSIs).
A protective film (cured film) using such a polyimide resin is obtained by heating and curing a resin film formed by applying and drying a polyimide precursor or a resin composition containing a polyimide precursor on a substrate. It is obtained by.

半導体集積回路の微細化に伴い、low−k層と呼ばれる層間絶縁膜の誘電率を低減する必要がある。誘電率を低減するために、例えば、空孔構造を有する層間絶縁膜を適用する方法がある。しかしながら、この方法では機械的強度が低下するという課題が生じている。この様な機械的強度の弱い層間絶縁膜を保護するために、層間絶縁膜上に保護膜を設ける方法がある。
また、バンプと呼ばれる突起状の外部電極が形成される領域において、層間絶縁膜に作用する応力が集中して、層間絶縁膜が破壊されないように、保護膜については、厚膜形成性(例えば5μm以上)や高弾性率化(例えば4GPa以上)といった要求が高まっている。しかし、保護膜を厚膜化及び高弾性率化することによって、保護膜の応力が増大し、半導体ウエハの反りが大きくなって、搬送やウエハ固定の際に不具合が生じる場合がある。そのため、低応力のポリイミド樹脂の開発が望まれている。
With the miniaturization of semiconductor integrated circuits, it is necessary to reduce the dielectric constant of an interlayer insulating film called a low-k layer. In order to reduce the dielectric constant, for example, there is a method of applying an interlayer insulating film having a hole structure. However, this method has a problem that the mechanical strength is lowered. In order to protect such an interlayer insulating film having low mechanical strength, there is a method of providing a protective film on the interlayer insulating film.
In addition, in the region where the protruding external electrodes called bumps are formed, the protective film has a thick film formability (for example, 5 μm) so that the stress acting on the interlayer insulating film is concentrated and the interlayer insulating film is not destroyed. The demand for higher elasticity (for example, 4 GPa or more) is increasing. However, by increasing the thickness of the protective film and increasing the elastic modulus, the stress of the protective film increases and the warp of the semiconductor wafer increases, which may cause problems during transportation and wafer fixing. Therefore, development of a low stress polyimide resin is desired.

ポリイミド樹脂を低応力にする方法として、ポリイミドの熱膨張係数をシリコンウエハの熱膨張係数に近づけるために、ポリイミドの分子鎖を剛直な骨格にする方法(例えば特許文献1)、ポリイミドにシロキサン構造等の柔軟な構造を導入してポリイミドの弾性率を低減する方法(例えば特許文献2)等が挙げられる。   As a method for reducing the stress of the polyimide resin, a method in which the molecular chain of the polyimide is made to have a rigid skeleton in order to make the thermal expansion coefficient of the polyimide close to the thermal expansion coefficient of the silicon wafer (for example, Patent Document 1). And a method of reducing the elastic modulus of polyimide by introducing a flexible structure (for example, Patent Document 2).

一方、保護膜を形成するために用いられるポリイミド樹脂が感光性であると、容易にパターン硬化膜(パターン形成された硬化膜)を形成することができる。
ポリイミド樹脂を感光性とする方法として、ポリイミドに感光性を付与する方法が挙げられる。ポリイミドに感光性を付与する手法としては、ポリイミド前駆体にエステル結合やイオン結合を介してメタクリロイル基を導入する方法、光重合性オレフィンを有する可溶性ポリイミドを用いる方法、ベンゾフェノン骨格を有し、かつ窒素原子が結合する芳香環のオルト位にアルキル基を有する自己増感型ポリイミドを用いる方法等が知られている(例えば、特許文献3)。これら手法の中でも、ポリイミド前駆体にエステル結合を介してメタクリロイル基を導入する方法は、ポリイミド前駆体を合成する際に用いるモノマーを自由に選択することが可能であり、また、メタクリロイル基が化学結合を介して導入されていることから、経時安定性に優れているという特徴がある。
On the other hand, when the polyimide resin used for forming the protective film is photosensitive, a pattern cured film (patterned cured film) can be easily formed.
As a method for making the polyimide resin photosensitive, there is a method for imparting photosensitivity to the polyimide. As a method for imparting photosensitivity to polyimide, a method of introducing a methacryloyl group into a polyimide precursor via an ester bond or an ionic bond, a method of using a soluble polyimide having a photopolymerizable olefin, a benzophenone skeleton, and nitrogen A method using a self-sensitized polyimide having an alkyl group at the ortho position of an aromatic ring to which atoms are bonded is known (for example, Patent Document 3). Among these methods, the method of introducing a methacryloyl group into a polyimide precursor via an ester bond can freely select a monomer used for synthesizing the polyimide precursor, and the methacryloyl group is chemically bonded. Therefore, it is characterized by excellent stability over time.

しかし、上述の低応力のポリイミド樹脂において、分子鎖を剛直な骨格にするために芳香環ユニットを多量に導入した場合、共役する芳香環ユニットが分子鎖内に多く含まれることになり、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミド酸(ポリイミド前駆体)であっても、紫外線領域に吸収を有してしまう。そのため、パターン樹脂膜を形成するための露光工程において広く用いられているi線(波長365nm)の透過率が低下し、感度及び解像度が低下する傾向があった。   However, in the low-stress polyimide resin described above, when a large amount of aromatic ring units are introduced in order to make the molecular chain a rigid skeleton, many conjugated aromatic ring units are contained in the molecular chain. Even the polyamic acid (polyimide precursor) which is a precursor of the compound has absorption in the ultraviolet region. Therefore, the transmittance of i-line (wavelength 365 nm) widely used in the exposure process for forming the patterned resin film tends to decrease, and the sensitivity and resolution tend to decrease.

また、ピロメリット酸二無水物に基づく構造単位を有するポリイミドは低応力化に好適であるが、パターン形成性の観点からはi線透過率の高いフッ素原子を含有するジアミン化合物を用いる必要がある。しかしながら、ピロメリット酸二無水物に基づく構造単位と、フッ素原子を含有するジアミン化合物から合成されたポリイミド前駆体を使用した場合、溶媒中で粘度変化が生じるという課題があった。   In addition, a polyimide having a structural unit based on pyromellitic dianhydride is suitable for lowering stress, but it is necessary to use a diamine compound containing a fluorine atom having high i-line transmittance from the viewpoint of pattern formation. . However, when the polyimide precursor synthesize | combined from the structural unit based on pyromellitic dianhydride and the diamine compound containing a fluorine atom was used, the subject that a viscosity change arose in the solvent occurred.

特開平5−295115号公報JP-A-5-295115 特開平7−304950号公報JP 7-304950 A 特開平7−242744号公報JP-A-7-242744

本発明の目的は、室温での粘度変化の少ない樹脂組成物を提供することである。   An object of the present invention is to provide a resin composition having a small change in viscosity at room temperature.

本発明によれば、以下の樹脂組成物等が提供される。
1.下記一般式(1)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体と、2,4,6−トリメチルピリジニウム p−トルエンスルホナートとを含有する樹脂組成物。

Figure 0006164070
(一般式(1)中、Bは、下記一般式(2)で表される2価の有機基である。
及びRは、それぞれ独立に、水素原子、又は1価の有機基である。)
Figure 0006164070
(一般式(2)中、R〜R10は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、トリフルオロメチル基、又はメチル基である。但し、R〜R10の少なくとも1つは、フッ素原子、トリフルオロメチル基、又はメチル基である。)
2.前記ポリイミド前駆体が、さらに下記一般式(3)で表される構造単位を有する、1に記載の樹脂組成物。
Figure 0006164070
(一般式(3)中、Dは下記一般式(4)で表される4価の有機基である。
B、R及びRは、それぞれ前記一般式(1)と同じである。)
Figure 0006164070
(一般式(4)中、Zは、エーテル結合(−O−)である。)
3.前記ポリイミド前駆体が、一般式(1)で表される構造単位を全構造単位に対して50mol%以上有するポリイミド前駆体である1又は2に記載の樹脂組成物。
4.さらに、(b)活性光線照射によってラジカルを発生する化合物、(c)溶剤とを含有する、1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物。
5.1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物を加熱して得られる硬化膜。
6.1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物を基板上に塗布し乾燥して塗膜を形成する工程、
前記形成した塗膜に活性光線を照射してパターン状に露光する工程、
前記露光部以外の未露光部を現像によって除去してパターン樹脂膜を得る工程、及び
パターン樹脂膜を加熱処理する工程を含むパターン硬化膜の製造方法。
7.6に記載のパターン硬化膜の製造方法で得られるパターン硬化膜を有する半導体装置。 According to the present invention, the following resin composition and the like are provided.
1. A resin composition comprising a polyimide precursor having a structural unit represented by the following general formula (1) and 2,4,6-trimethylpyridinium p-toluenesulfonate.
Figure 0006164070
(In General Formula (1), B is a divalent organic group represented by the following General Formula (2).
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group. )
Figure 0006164070
(In General Formula (2), R 3 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a trifluoromethyl group, or a methyl group, provided that at least one of R 3 to R 10 is fluorine. An atom, a trifluoromethyl group, or a methyl group.)
2. 2. The resin composition according to 1, wherein the polyimide precursor further has a structural unit represented by the following general formula (3).
Figure 0006164070
(In General Formula (3), D is a tetravalent organic group represented by the following General Formula (4).
B, R 1 and R 2 are the same as in the general formula (1), respectively. )
Figure 0006164070
(In General Formula (4), Z is an ether bond (—O—).)
3. 3. The resin composition according to 1 or 2, wherein the polyimide precursor is a polyimide precursor having 50 mol% or more of the structural unit represented by the general formula (1) with respect to all structural units.
4). Furthermore, the resin composition in any one of 1-3 containing the compound which generate | occur | produces a radical by (b) actinic ray irradiation, and (c) solvent.
The cured film obtained by heating the resin composition in any one of 5.1-4.
The process of apply | coating the resin composition in any one of 6.1-4 on a board | substrate, and drying and forming a coating film,
Irradiating an actinic ray to the formed coating film and exposing it in a pattern,
A method for producing a patterned cured film, comprising: removing a non-exposed portion other than the exposed portion by development to obtain a patterned resin film; and heating the pattern resin film.
A semiconductor device having a patterned cured film obtained by the method for producing a patterned cured film according to 7.6.

本発明によれば、室温での粘度変化の少ない樹脂組成物を提供できる。   According to the present invention, a resin composition with little change in viscosity at room temperature can be provided.

本発明の樹脂組成物は、下記一般式(1)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体と、2,4,6−トリメチルピリジニウム p−トルエンスルホナートとを含有する。

Figure 0006164070
(一般式(1)中、Bは、下記一般式(2)で表される2価の有機基である。
及びRは、それぞれ独立に、水素原子、又は1価の有機基である。)
Figure 0006164070
(一般式(2)中、
〜R10は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、トリフルオロメチル基、又はメチル基である。但し、R〜R10の少なくとも1つは、フッ素原子、トリフルオロメチル基、又はメチル基である。) The resin composition of the present invention contains a polyimide precursor having a structural unit represented by the following general formula (1) and 2,4,6-trimethylpyridinium p-toluenesulfonate.
Figure 0006164070
(In General Formula (1), B is a divalent organic group represented by the following General Formula (2).
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group. )
Figure 0006164070
(In general formula (2),
R 3 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a trifluoromethyl group, or a methyl group. However, at least one of R 3 to R 10 is a fluorine atom, a trifluoromethyl group, or a methyl group. )

ポリイミド前駆体は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを付加重合させることで合成することができるが、その際にテトラカルボン酸二無水物は、ジエステル誘導体を経由して酸塩化物に変換される。ポリイミド前駆体を含む組成物中に塩素イオンが残存することで、樹脂組成物の安定性を向上させることができるが、半導体用途では当該塩素イオンが断線の原因となってしまう。
本発明の樹脂組成物では、2,4,6−トリメチルピリジニウム p−トルエンスルホナートを含むことで組成物中の酸性度を適当な範囲とすることができ、組成物中のポリイミド前駆体とポリイミド前駆体以外の成分との相互作用による粘度変化を抑制することができると推測される。初期粘度(組成物調製直後の粘度)よりも粘度が10%程度変化すると、スピンコーティング等によって塗布成膜する場合において、得られる塗膜の厚みを調整することが困難となるが、粘度変化が抑制された本発明の組成物では、得られる塗膜の厚みの調整は容易である。
The polyimide precursor can be synthesized by addition polymerization of tetracarboxylic dianhydride and diamine. At that time, the tetracarboxylic dianhydride is converted into an acid chloride via a diester derivative. . Although chlorine ions remain in the composition containing the polyimide precursor, the stability of the resin composition can be improved. However, in semiconductor applications, the chlorine ions cause disconnection.
In the resin composition of the present invention, by including 2,4,6-trimethylpyridinium p-toluenesulfonate, the acidity in the composition can be within an appropriate range, and the polyimide precursor and polyimide in the composition It is presumed that changes in viscosity due to interaction with components other than the precursor can be suppressed. If the viscosity changes by about 10% from the initial viscosity (viscosity immediately after preparation of the composition), it becomes difficult to adjust the thickness of the coating film obtained when coating is formed by spin coating or the like. In the suppressed composition of the present invention, the thickness of the obtained coating film can be easily adjusted.

本発明の樹脂組成物は、(1)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体、及び2,4,6−トリメチルピリジニウム p−トルエンスルホナートを含めば特に限定されず、例えば以下の成分(a)〜(d)を含有する:
(a)式(1)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体
(b)活性光線照射によってラジカルを発生する化合物
(c)2,4,6−トリメチルピリジニウム p−トルエンスルホナート
(d)溶剤
以下、本発明の各成分について説明する。
The resin composition of the present invention is not particularly limited as long as it includes a polyimide precursor having the structural unit represented by (1) and 2,4,6-trimethylpyridinium p-toluenesulfonate. For example, the following components ( Contains a) to (d):
(A) Polyimide precursor having a structural unit represented by formula (1) (b) Compound that generates radicals upon irradiation with actinic rays (c) 2,4,6-trimethylpyridinium p-toluenesulfonate (d) Solvent Hereinafter, each component of the present invention will be described.

[ポリイミド前駆体]
成分(a)であるポリイミド前駆体は、下記一般式(1)で表される構造単位を有する。

Figure 0006164070
(一般式(1)中、Bは、下記一般式(2)で表される2価の有機基である。
及びRは、それぞれ独立に、水素原子、又は1価の有機基である。)
Figure 0006164070
(一般式(2)中、
〜R10は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、トリフルオロメチル基、又はメチル基である。但し、R〜R10の少なくとも1つは、フッ素原子、トリフルオロメチル基、又はメチル基である。) [Polyimide precursor]
The polyimide precursor which is a component (a) has a structural unit represented by following General formula (1).
Figure 0006164070
(In General Formula (1), B is a divalent organic group represented by the following General Formula (2).
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group. )
Figure 0006164070
(In general formula (2),
R 3 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a trifluoromethyl group, or a methyl group. However, at least one of R 3 to R 10 is a fluorine atom, a trifluoromethyl group, or a methyl group. )

一般式(1)中のBは、ポリイミド前駆体の原料として用いるジアミンに由来する構造であり、一般式(2)で表される2価の有機基である。
一般式(2)のR〜R10の少なくとも1つはフッ素原子、トリフルオロメチル基、又はメチル基であり、好ましくはR〜R10の少なくとも1つはフッ素原子又はトリフルオロメチル基であり、より好ましくはR〜R10の2つ以上がフッ素原子、トリフルオロメチル基又はメチル基であり、さらに好ましくはR〜R10の2つ以上がトリフルオロメチル基である。
B in the general formula (1) is a structure derived from a diamine used as a raw material for the polyimide precursor, and is a divalent organic group represented by the general formula (2).
At least one of R 3 to R 10 in the general formula (2) is a fluorine atom, a trifluoromethyl group, or a methyl group, and preferably at least one of R 3 to R 10 is a fluorine atom or a trifluoromethyl group. More preferably, two or more of R 3 to R 10 are a fluorine atom, a trifluoromethyl group or a methyl group, and more preferably two or more of R 3 to R 10 are a trifluoromethyl group.

ポリイミド前駆体が、フッ素原子又はトリフルオロメチル基のような疎水性基を有することによって、吸水率を低減することができる。従って、半導体集積回路上に上記ポリイミド前駆体を含む組成物を塗布し加熱硬化して、ポリイミドからなる保護膜を形成した場合に、該保護膜は低吸水率化した膜である。このような保護膜は、バンプ形成工程における金属薄膜蒸着のような高真空プロセスにおいて、真空排気時間の短縮及び蒸着装置の汚染を抑制することができ、生産性を向上することができる。   When the polyimide precursor has a hydrophobic group such as a fluorine atom or a trifluoromethyl group, the water absorption rate can be reduced. Therefore, when a protective film made of polyimide is formed by applying a composition containing the polyimide precursor on a semiconductor integrated circuit and curing by heating, the protective film is a film having a low water absorption. Such a protective film can shorten the evacuation time and suppress the contamination of the vapor deposition apparatus in a high vacuum process such as metal thin film vapor deposition in the bump forming step, and can improve productivity.

Bの構造を与えるジアミンとしては、例えば、下記一般式(14)〜式(20)で表されるジアミンが挙げられる。
ポリイミド前駆体の重合時、これらは単独で用いてもよいし、2つ以上のジアミンを組み合わせて用いてもよい。

Figure 0006164070
Examples of the diamine that gives the structure of B include diamines represented by the following general formulas (14) to (20).
During polymerization of the polyimide precursor, these may be used alone or in combination of two or more diamines.
Figure 0006164070

これらジアミンの中でも、i線透過率の観点から式(14)、式(19)及び式(20)で表されるジアミンが好ましく、低吸水率化の観点から式(19)及び式(20)で表されるジアミンを用いることがさらに好ましく、式(19)で表されるジアミンが特に好ましい。   Among these diamines, diamines represented by formula (14), formula (19) and formula (20) are preferable from the viewpoint of i-line transmittance, and formula (19) and formula (20) from the viewpoint of low water absorption. It is more preferable to use a diamine represented by the formula (19), and a diamine represented by the formula (19) is particularly preferable.

一般式(1)中のR及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基である。
1価の有機基としては、例えば、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のシクロアルキル基、アルキル部分の炭素数が1〜10のアルキル基である(メタ)アクリロキシアルキル基が挙げられる。
上記アルキル基としては、例えばエタノール、イソプロピルアルコール、トリフルオロメタノール、フェンチルアルコール、メタノール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、n−プロピルアルコール、n−ヘプチルアルコールから水酸基を除いた残基(アルコール残基)が挙げられる。これらのうち、ゲル化防止の観点において、エタノール、トリフルオロエタノールから水酸基を除いた残基が好ましい。
上記(メタ)アクリロキシアルキル基としては、(メタ)アクリロキシエチル基、(メタ)アクリロキシプロピル基(メタ)アクリロキシブチル基等が挙げられる。中でも(メタ)アクリロキシエチル基が好ましい。
R 1 and R 2 in the general formula (1) are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group.
Examples of the monovalent organic group include a (meth) acryloxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms in the alkyl moiety. Is mentioned.
Examples of the alkyl group include ethanol, isopropyl alcohol, trifluoromethanol, fentyl alcohol, methanol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, n-propyl alcohol, and n-heptyl alcohol. Examples include residues (alcohol residues) excluding a hydroxyl group. Among these, from the viewpoint of preventing gelation, a residue obtained by removing a hydroxyl group from ethanol or trifluoroethanol is preferable.
Examples of the (meth) acryloxyalkyl group include a (meth) acryloxyethyl group, a (meth) acryloxypropyl group (meth) acryloxybutyl group, and the like. Of these, a (meth) acryloxyethyl group is preferred.

ポリイミド前駆体は、一般式(1)で表される構造を含むことでポリイミドの分子鎖が剛直となって低熱膨張化し、低応力化できる。
一般式(1)で表わされる構造は、全構造単位に対して60mol%以上有すると好ましく、全構造単位に対して70mol%以上有するとより好ましい。ポリイミド前駆体における一般式(1)で表わされる構造の割合の上限は特にないが、低応力化と粘度抑制の観点から、例えば全構造単位に対して95mol%以下であると好ましく、90mol%以下であるとより好ましく、80mol%以下であるとさらに好ましい。
一般式(1)で表わされる構造の割合を上記範囲とするには、ポリイミド前駆体重合時のテトラカルボン酸二無水物とジアミンの配合量を適宜調整すればよい。
Since the polyimide precursor includes the structure represented by the general formula (1), the molecular chain of the polyimide becomes stiff so that the thermal expansion can be reduced and the stress can be reduced.
The structure represented by the general formula (1) is preferably 60 mol% or more with respect to all structural units, and more preferably 70 mol% or more with respect to all structural units. The upper limit of the ratio of the structure represented by the general formula (1) in the polyimide precursor is not particularly limited, but is preferably 95 mol% or less, for example, 90 mol% or less with respect to all structural units from the viewpoint of reducing stress and suppressing viscosity. More preferably, it is more preferably 80 mol% or less.
In order to make the ratio of the structure represented by the general formula (1) within the above range, the blending amount of tetracarboxylic dianhydride and diamine during polymerization of the polyimide precursor may be adjusted as appropriate.

ポリイミド前駆体は、i線透過率、硬化後の密着性及び機械特性を向上させる目的で、一般式(1)で表わされる構造の他に、さらに下記一般式(3)で表わされる構造を有してもよい。

Figure 0006164070
(一般式(3)中、Dは下記一般式(4)で表される4価の有機基である。
B、R及びRは、それぞれ前記一般式(1)と同じである。)
Figure 0006164070
(一般式(4)中、Zは、エーテル結合(−O−)である。) The polyimide precursor has a structure represented by the following general formula (3) in addition to the structure represented by the general formula (1) for the purpose of improving i-line transmittance, adhesion after curing, and mechanical properties. May be.
Figure 0006164070
(In General Formula (3), D is a tetravalent organic group represented by the following General Formula (4).
B, R 1 and R 2 are the same as in the general formula (1), respectively. )
Figure 0006164070
(In General Formula (4), Z is an ether bond (—O—).)

一般式(3)において、Zを含む部分は、ポリイミド前駆体の原料であるテトラカルボン酸二無水物に由来する構造である。Zを含む部分の構造を与えるテトラカルボン酸二無水物としては、4,4’−オキシジフタル酸二無水物が挙げられる。   In General formula (3), the part containing Z is a structure derived from the tetracarboxylic dianhydride which is a raw material of a polyimide precursor. Examples of the tetracarboxylic dianhydride that gives the structure of the moiety containing Z include 4,4'-oxydiphthalic dianhydride.

一般式(3)のB、R及びRは、一般式(1)のB、R及びRと同じであり、好ましい基も一般式(1)のB、R及びRと同じである。 Formula (3) B, R 1 and R 2, general formula (1) B, it is the same as R 1 and R 2, B preferred group formula (1), R 1 and R 2 The same.

ポリイミド前駆体において、一般式(1)で表される構造単位と一般式(3)で表される構造単位の両方を有する場合は、ポリイミド前駆体は共重合となる。ポリイミド前駆体の共重合体としては、例えばブロック共重合体、ランダム共重合体が挙げられるが、特に制限はない。   When the polyimide precursor has both the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3), the polyimide precursor is copolymerized. Examples of the copolymer of the polyimide precursor include a block copolymer and a random copolymer, but are not particularly limited.

ポリイミド前駆体が、一般式(1)で表わされる構造単位及び一般式(3)で表わされる構造単位の両方を有する場合、より低い応力とより良好なi線透過率を得るという観点から、一般式(1)で表される構造単位と一般式(3)で表される構造単位のモル比[式(1)/式(3)]は、好ましくは5/5〜9/1であり、より好ましくは6/4〜9/1であり、さらに好ましくは7/3〜9/1である。   In the case where the polyimide precursor has both the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3), from the viewpoint of obtaining lower stress and better i-line transmittance, The molar ratio of the structural unit represented by the formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3) [formula (1) / formula (3)] is preferably 5/5 to 9/1. More preferably, it is 6/4 to 9/1, and more preferably 7/3 to 9/1.

ポリイミド前駆体は、一般式(1)で表わされる構造単位及び一般式(3)で表わされる構造単位以外の構造単位(その他の構造単位)を有してもよい。
その他の構造単位を与えるテトラカルボン酸二無水物としては、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。その他の構造単位を与えるジアミンとしては、パラフェニレンジアミン、4,4’−オキシジアニリン、2,2’−ジメチルベンジジン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。
The polyimide precursor may have a structural unit (other structural unit) other than the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3).
Examples of tetracarboxylic dianhydrides that give other structural units include 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 1 2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride and the like. Examples of diamines that give other structural units include paraphenylene diamine, 4,4′-oxydianiline, 2,2′-dimethylbenzidine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, and the like.

応力とi線透過率の観点から、その他の構造単位を与えるテトラカルボン酸二無水物は、ポリイミド前駆体の原料として用いるテトラカルボン酸二無水物総量に対して、20mol%以下であることが好ましく、10mol%以下であることがより好ましい。特に好ましくは、その他の構造単位を与えるテトラカルボン酸二無水物は用いずに、一般式(1)及び(3)の構造を与えるテトラカルボン酸二無水物のみを用いる。
その他の構造を与えるジアミンは、ジアミン総量に対して、20mol%以下であることが好ましく、10mol%以下であることが好ましい。特に好ましくは、一般式(3)の構造を与えるジアミンのみを用いる。
From the viewpoint of stress and i-line transmittance, the tetracarboxylic dianhydride providing other structural units is preferably 20 mol% or less based on the total amount of tetracarboxylic dianhydride used as a raw material for the polyimide precursor. More preferably, it is 10 mol% or less. Particularly preferably, only tetracarboxylic dianhydrides that give the structures of the general formulas (1) and (3) are used without using tetracarboxylic dianhydrides that give other structural units.
The diamine giving other structure is preferably 20 mol% or less, and preferably 10 mol% or less, based on the total amount of diamine. Particularly preferably, only diamines giving the structure of general formula (3) are used.

ポリイミド前駆体の分子量は、ポリスチレン換算での重量平均分子量が10000〜100000であることが好ましく、15000〜100000であることがより好ましく、20000〜85000であることがさらに好ましい。
ポリイミド前駆体の重量平均分子量が10000以上であると、硬化後の応力を充分に低下できる。ポリイミド前駆体の重量平均分子量が100000以下であると、溶剤への溶解性を向上したり、溶液の粘度が増大して取り扱い性が低下することを防ぐことができる。
尚、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法によって測定することができ、標準ポリスチレン検量線を用いて換算することによって求めることができる。
As for the molecular weight of a polyimide precursor, it is preferable that the weight average molecular weights in polystyrene conversion are 10,000-100000, It is more preferable that it is 15000-100,000, It is further more preferable that it is 20000-85000.
When the weight average molecular weight of the polyimide precursor is 10,000 or more, the stress after curing can be sufficiently reduced. When the weight average molecular weight of the polyimide precursor is 100,000 or less, it is possible to improve the solubility in a solvent or to prevent the handleability from decreasing due to an increase in the viscosity of the solution.
In addition, a weight average molecular weight can be measured by the gel permeation chromatography method, and can be calculated | required by converting using a standard polystyrene calibration curve.

ポリイミド前駆体の合成法に特に制限はないが、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを付加重合させて合成することができる。また、原料であるテトラカルボン酸二無水物を下記一般式(21)で表されるジエステル誘導体に誘導した後、下記一般式(22)で表される酸塩化物に変換し、ジアミンと塩基性化合物(例えば、ピリジン)存在下で縮合させることによって合成することもできる。

Figure 0006164070
(一般式(21)及び(22)中、
Qは、一般式(1)のベンゼン環、又は一般式(3)中のDの構造を表す。) Although there is no restriction | limiting in particular in the synthesis | combining method of a polyimide precursor, For example, it can synthesize | combine by addition-polymerizing tetracarboxylic dianhydride and diamine. Moreover, after derivatizing the tetracarboxylic dianhydride as a raw material into a diester derivative represented by the following general formula (21), it is converted to an acid chloride represented by the following general formula (22), and diamine and basic It can also be synthesized by condensation in the presence of a compound (for example, pyridine).
Figure 0006164070
(In the general formulas (21) and (22),
Q represents the benzene ring of the general formula (1) or the structure of D in the general formula (3). )

ポリイミド前駆体を合成する際のテトラカルボン酸二無水物とジアミンのモル比(テトラカルボン酸二無水物/ジアミン)は、通常1.0であることが好ましいが、分子量や末端残基を制御する目的で、0.7〜1.3の範囲のモル比で行ってもよい。   The molar ratio of tetracarboxylic dianhydride and diamine (tetracarboxylic dianhydride / diamine) in synthesizing the polyimide precursor is usually preferably 1.0, but the molecular weight and terminal residue are controlled. For the purpose, it may be carried out at a molar ratio in the range of 0.7 to 1.3.

式(21)で表されるジエステル誘導体は、原料であるテトラカルボン酸二無水物1モルに対して、少なくとも2モル当量以上のアルコール類を塩基性触媒存在下で反応させることによって合成することができる。
しかし、式(21)で表されるジエステル誘導体を式(22)で表される酸塩化物に変換する場合、未反応のアルコール類が残っていると、塩素化剤が未反応のアルコール類と反応してしまい、酸塩化物への変換が充分に進行しないことが懸念されるため、アルコール類の当量としては、2.0〜2.5モル当量であることが好ましく、2.0〜2.3モル当量であることがより好ましく、2.0〜2.2モル当量であることがさらに好ましい。
The diester derivative represented by the formula (21) can be synthesized by reacting at least 2 molar equivalents of alcohol in the presence of a basic catalyst with respect to 1 mol of tetracarboxylic dianhydride as a raw material. it can.
However, when the diester derivative represented by the formula (21) is converted into the acid chloride represented by the formula (22), if unreacted alcohol remains, the chlorinating agent becomes unreacted alcohol and Since it reacts and there is a concern that the conversion to an acid chloride does not proceed sufficiently, the equivalent of alcohol is preferably 2.0 to 2.5 molar equivalent, and preferably 2.0 to 2 More preferably, it is 3 molar equivalents, more preferably 2.0-2.2 molar equivalents.

ジエステル誘導体の合成に用いるアルコール類としては、炭素数1〜20のアルキル基を有するアルコール、炭素数1〜20のシクロアルキル基を有するアルコール、アルキル部分の炭素数が1〜10の(メタ)アクリロキシアルキル基を有するアルコールを用いることができる。
例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、及び4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
Alcohols used for the synthesis of diester derivatives include alcohols having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, alcohols having a cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and (meth) acrylates having an alkyl moiety having 1 to 10 carbon atoms. Alcohols having a roxyalkyl group can be used.
For example, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, 2-butanol, t-butanol, hexanol, cyclohexanol, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxy Examples include butyl (meth) acrylate and 4-hydroxybutyl (meth) acrylate. These may be used singly or in combination of two or more.

ジエステル誘導体の合成に用いる塩基性触媒としては、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン等を用いることができる。   As the basic catalyst used for the synthesis of the diester derivative, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene or the like is used. be able to.

ジエステル誘導体の合成に用いる原料として、2種類以上のテトラカルボン酸二無水物を用いる場合、それぞれのテトラカルボン酸二無水物を別々にエステル誘導体に導いたものを混合して用いてもよいし、あらかじめ、2種類以上のテトラカルボン酸二無水物を混合した後、同時にエステル誘導体に導いてもよい。   When using two or more kinds of tetracarboxylic dianhydrides as raw materials used in the synthesis of the diester derivative, they may be used by mixing each of the tetracarboxylic dianhydrides separately led to an ester derivative, Two or more kinds of tetracarboxylic dianhydrides may be mixed in advance and then led to an ester derivative at the same time.

式(21)で表されるジエステル誘導体を式(22)で表される酸塩化物に変換するには、ジエステル誘導体1モルに対して、通常2モル当量の塩素化剤を反応させることによって用いて行うが、合成されるポリイミド前駆体の分子量を制御するために、当量を適宜調整してもよい。
塩素化剤としては、塩化チオニル、ジクロロシュウ酸を用いることができ、その使用量としては、ジエステル誘導体1モルに対して1.5〜2.5モル当量が好ましく、1.6〜2.4モル当量がより好ましく、1.7〜2.3モル当量がさらに好ましい。
塩素化剤の使用量が1.5モル当量未満の場合には、得られるポリイミド前駆体の分子量が低すぎて硬化後の応力が充分に低下しないおそれがあり、2.5モル当量超の場合には、未反応の塩素化剤と原料であるジアミンが反応してしまうおそれがある。
In order to convert the diester derivative represented by the formula (21) into the acid chloride represented by the formula (22), it is usually used by reacting 1 mol of the diester derivative with 2 mol equivalent of a chlorinating agent. However, in order to control the molecular weight of the synthesized polyimide precursor, the equivalent may be appropriately adjusted.
As the chlorinating agent, thionyl chloride and dichlorooxalic acid can be used, and the amount used is preferably 1.5 to 2.5 molar equivalents relative to 1 mol of the diester derivative, and 1.6 to 2.4. The molar equivalent is more preferable, and 1.7 to 2.3 molar equivalent is more preferable.
If the amount of chlorinating agent used is less than 1.5 molar equivalents, the molecular weight of the resulting polyimide precursor may be too low and stress after curing may not be sufficiently reduced. There is a risk that unreacted chlorinating agent and raw material diamine may react.

式(22)で表される酸塩化物に、塩基性化合物存在下で、原料であるジアミンを添加することによって、ポリイミド前駆体が得られる。塩基性化合物は、酸塩化物とジアミンが反応した際に発生する塩化水素を捕捉する目的で用いられる。
塩基性化合物としては、例えばピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、トリエチルアミン等を用いることができ、塩素化剤の量に対して、1.5〜2.5倍量用いることが好ましく、1.7〜2.4倍量であることがより好ましく、1.8〜2.3倍量であることがさらに好ましい。塩基性化合物の使用量が1.5倍量未満であると、ポリイミド前駆体の分子量が低くなるおそれがあり、塩基性化合物の使用量が2.5倍量超であると、ポリイミド前駆体が着色するおそれがある。
A polyimide precursor is obtained by adding the diamine which is a raw material to acid chloride represented by Formula (22) in the presence of a basic compound. The basic compound is used for the purpose of capturing hydrogen chloride generated when the acid chloride and diamine react.
As the basic compound, for example, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, triethylamine and the like can be used, and it is preferably used in an amount of 1.5 to 2.5 times the amount of the chlorinating agent. The amount is preferably 2.4 times, and more preferably 1.8 to 2.3 times. If the amount of the basic compound used is less than 1.5 times, the molecular weight of the polyimide precursor may be lowered, and if the amount of the basic compound used is more than 2.5 times, the polyimide precursor is There is a risk of coloring.

上述の付加重合、縮合反応、及びジエステル誘導体や酸塩化物の合成は有機溶媒中で行うことが望ましい。
使用する有機溶媒としては、合成されるポリイミド前駆体を完全に溶解する極性溶媒が望ましく、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ヘキサメチルリン酸トリアミド、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
The above addition polymerization, condensation reaction, and synthesis of diester derivatives and acid chlorides are preferably performed in an organic solvent.
The organic solvent to be used is preferably a polar solvent that completely dissolves the polyimide precursor to be synthesized, such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetramethyl. Examples include urea, hexamethylphosphoric triamide, and γ-butyrolactone.

上述の方法によりポリイミド前駆体を合成すると、ポリイミド前駆体は溶媒等が混合した反応液として得られる。得られた反応液は、蒸留水に滴下して生じた沈殿物をろ別して集め、蒸留水で数回洗浄した後、真空乾燥することによりポリイミド前駆体(ポリアミド酸エステル)が得られる。蒸留水による洗浄は2回以上行なうことが好ましい。一度蒸留水で洗浄、乾燥後のポリイミド前駆体(ポリアミド酸エステル)を再度溶媒に溶かし、同様に蒸留水に滴下し蒸留水で数回洗浄した後、真空乾燥するとよい。この時の蒸留水による洗浄は5回以上行うことが好ましい。このような工程により、ポリイミド前駆体中の塩素濃度を減少することができ、結果的に樹脂組成物中の塩素濃度を抑制することができる。   When a polyimide precursor is synthesized by the above-described method, the polyimide precursor is obtained as a reaction liquid in which a solvent or the like is mixed. The obtained reaction solution is dropped into distilled water, collected by filtration, washed several times with distilled water, and vacuum dried to obtain a polyimide precursor (polyamic acid ester). Washing with distilled water is preferably performed twice or more. The polyimide precursor (polyamic acid ester) once washed with distilled water and dried is dissolved again in a solvent, similarly dropped in distilled water, washed several times with distilled water, and then vacuum dried. The washing with distilled water at this time is preferably performed 5 times or more. By such a process, the chlorine concentration in the polyimide precursor can be reduced, and as a result, the chlorine concentration in the resin composition can be suppressed.

ピロメリット酸二無水物に基づく構造単位を有するポリイミドであって、フッ素原子を含有するジアミン化合物を用いたポリイミドは、通常、溶媒と相互に作用して室温での粘度変化が生じる。しかし、上述の方法によりポリイミド前駆体を合成し、塩基性化合物にピリジンを用いた場合において、例えばピリジン塩酸塩が50ppm以上含まれる場合、粘度の変化を抑えることができる。一方で、半導体用途として適応する場合、ピリジン塩酸塩由来の塩素は断線の原因となるため、塩素含有量は減量するのが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、例えばピリジン塩酸塩の残存量が50ppm以下のポリイミド前駆体を用いても、2,4,6−トリメチルピリジニウム p−トルエンスルホナートを添加することで、室温での粘度変化を抑制できる。
A polyimide having a structural unit based on pyromellitic dianhydride and using a diamine compound containing a fluorine atom usually interacts with a solvent to cause a change in viscosity at room temperature. However, when a polyimide precursor is synthesized by the above-described method and pyridine is used as the basic compound, for example, when pyridine hydrochloride is contained in an amount of 50 ppm or more, a change in viscosity can be suppressed. On the other hand, when applied as a semiconductor application, chlorine derived from pyridine hydrochloride causes disconnection, and thus the chlorine content is preferably reduced.
The resin composition of the present invention has a viscosity at room temperature by adding 2,4,6-trimethylpyridinium p-toluenesulfonate even when, for example, a polyimide precursor having a residual amount of pyridine hydrochloride of 50 ppm or less is used. Change can be suppressed.

成分(a)であるポリイミド前駆体は、樹脂組成物中に20〜60質量%含有することが好ましく、25〜55質量%含有することがより好ましく、30〜55質量%含有することがさらに好ましい。   The polyimide precursor as component (a) is preferably contained in the resin composition in an amount of 20 to 60% by mass, more preferably 25 to 55% by mass, and further preferably 30 to 55% by mass. .

[活性光線を照射によってラジカルを発生する化合物]
(b)成分である活性光線を照射によってラジカルを発生する化合物としては、例えば、後述するオキシムエステル化合物、ベンゾフェノン、N,N’−テトラメチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)等のN,N’−テトラアルキル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン−1、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−プロパノン−1等の芳香族ケトン;アルキルアントラキノン等の芳香環と縮環したキノン類;ベンゾインアルキルエーテル等のベンゾインエーテル化合物;ベンゾイン、アルキルベンゾイン等のベンゾイン化合物;ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体が挙げられる。
これらの中でも、感度に優れ、良好なパターンを与えるため、オキシムエステル化合物が好ましい。
[Compounds that generate radicals upon irradiation with actinic rays]
Examples of compounds that generate radicals upon irradiation with actinic rays as component (b) include N, such as oxime ester compounds, benzophenone, N, N′-tetramethyl-4,4′-diaminobenzophenone (Michler ketone), which will be described later. , N′-tetraalkyl-4,4′-diaminobenzophenone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1,2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl An aromatic ketone such as 2-morpholino-propanone-1; a quinone fused with an aromatic ring such as alkylanthraquinone; a benzoin ether compound such as benzoin alkyl ether; a benzoin compound such as benzoin or alkylbenzoin; a benzyldimethyl ketal Of the benzyl derivative.
Among these, an oxime ester compound is preferable because it is excellent in sensitivity and gives a good pattern.

良好な感度、残膜率が得られる観点で、上記オキシムエステル化合物は、下記式(7)で表される化合物、下記式(8)で表される化合物、及び下記式(9)で表される化合物のいずれかであることが好ましい。   The oxime ester compound is represented by the following formula (7), the following formula (8), and the following formula (9) from the viewpoint of obtaining good sensitivity and remaining film ratio. It is preferable that it is any one of the following compounds.

Figure 0006164070
(式(7)中、R及びRは、それぞれ炭素数1〜12のアルキル基、炭素数4〜10のシクロアルキル基、又はフェニル基を示し、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜6のシクロアルキル基又はフェニル基であることが好ましく、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数4〜6のシクロアルキル基又はフェニル基であることがより好ましく、メチル基、シクロペンチル基又はフェニル基であることがさらに好ましい。
は、H、OH、COOH、O(CH)OH、O(CHOH、COO(CH)OH又はCOO(CHOHを示し、H、O(CH)OH、O(CHOH、COO(CH)OH又はCOO(CHOHであることが好ましく、H、O(CHOH又はCOO(CHOHであることがより好ましい。)
Figure 0006164070
(In the formula (7), R and R 1 are each an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group, or a phenyl group having 4 to 10 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, carbon atoms It is preferably a cycloalkyl group having 4 to 6 carbon atoms or a phenyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 6 carbon atoms or a phenyl group, and a methyl group, cyclopentyl group or More preferably, it is a phenyl group.
R 2 represents H, OH, COOH, O (CH 2 ) OH, O (CH 2 ) 2 OH, COO (CH 2 ) OH or COO (CH 2 ) 2 OH, and H, O (CH 2 ) OH O (CH 2 ) 2 OH, COO (CH 2 ) OH or COO (CH 2 ) 2 OH is preferred, and H, O (CH 2 ) 2 OH or COO (CH 2 ) 2 OH is preferred. More preferred. )

Figure 0006164070
(式(8)中、Rは、それぞれ炭素数1〜6のアルキル基を示し、プロピル基であることが好ましい。
は、NO又はArCO(ここで、Arはアリール基を示す。)を示し、Arとしては、トリル基が好ましい。
及びRは、それぞれ炭素数1〜12のアルキル基、フェニル基、又はトリル基を示し、メチル基、フェニル基又はトリル基であることが好ましい。)
Figure 0006164070
(In Formula (8), R < 3 > shows a C1-C6 alkyl group, respectively, and it is preferable that it is a propyl group.
R 4 represents NO 2 or ArCO (wherein Ar represents an aryl group), and Ar is preferably a tolyl group.
R 5 and R 6 each represent an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, or a tolyl group, and is preferably a methyl group, a phenyl group, or a tolyl group. )

Figure 0006164070
(式(9)中、Rは、炭素数1〜6のアルキル基を示し、エチル基であることが好ましい。
はアセタール結合を有する有機基であり、後述する式(9−1)に示す化合物が有するRに対応する置換基であることが好ましい。
及びR10は、それぞれ炭素数1〜12のアルキル基、フェニル基又はトリル基を示し、メチル基、フェニル基又はトリル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。
尚、芳香環には、R以外の置換基を有してもよい。)
Figure 0006164070
(In the formula (9), R 7 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferably an ethyl group.
R 8 is an organic group having an acetal bond, and is preferably a substituent corresponding to R 8 included in the compound represented by the formula (9-1) described later.
R 9 and R 10 each represent an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, or a tolyl group, preferably a methyl group, a phenyl group, or a tolyl group, and more preferably a methyl group.
The aromatic ring may have a substituent other than R 8 . )

上記式(7)で表される化合物としては、例えば、下記式(7−1)で表される化合物及び下記式(7−2)で表される化合物が挙げられる。これらのうち、下記式(7−1)で表される化合物はIRGACURE OXE−01(BASF株式会社製、商品名)として入手可能である。

Figure 0006164070
Examples of the compound represented by the formula (7) include a compound represented by the following formula (7-1) and a compound represented by the following formula (7-2). Among these, the compound represented by the following formula (7-1) is available as IRGACURE OXE-01 (trade name, manufactured by BASF Corporation).
Figure 0006164070

上記式(8)で表される化合物としては、例えば、下記式(8−1)で表される化合物が挙げられる。この化合物は、DFI−091(ダイトーケミックス株式会社製、商品名)として入手可能である。

Figure 0006164070
Examples of the compound represented by the above formula (8) include a compound represented by the following formula (8-1). This compound is available as DFI-091 (trade name, manufactured by Daito Chemix Co., Ltd.).
Figure 0006164070

上記式(9)で表される化合物としては、例えば、下記式(9−1)で表される化合物が挙げられる。アデカオプトマーN−1919(株式会社ADEKA製、商品名)として入手可能である。

Figure 0006164070
Examples of the compound represented by the above formula (9) include a compound represented by the following formula (9-1). It is available as Adekaoptomer N-1919 (manufactured by ADEKA, trade name).
Figure 0006164070

その他のオキシムエステル化合物としては、下記化合物を用いることが好ましい。

Figure 0006164070
As other oxime ester compounds, the following compounds are preferably used.
Figure 0006164070

また、(c)成分として、以下の化合物を用いることもできる。

Figure 0006164070
Moreover, the following compounds can also be used as the component (c).
Figure 0006164070

活性光線の照射によってラジカルを発生する化合物の含有量としては、ポリイミド前駆体100重量部に対して、0.01〜10重量部であることが好ましく、0.01〜5重量部であることがより好ましく、0.05〜3重量部であることがさらに好ましい。配合量が0.01重量部以上であると、露光部の架橋がより十分に進行し、組成物の感光特性(感度、解像度)がより良好となる傾向があり、10重量部以下であると、得られる硬化膜の耐熱性をより良好にすることができる。   As content of the compound which generate | occur | produces a radical by irradiation of actinic light, it is preferable that it is 0.01-10 weight part with respect to 100 weight part of polyimide precursors, and it is 0.01-5 weight part. More preferred is 0.05 to 3 parts by weight. When the blending amount is 0.01 parts by weight or more, crosslinking of the exposed part proceeds more sufficiently, and the photosensitive properties (sensitivity, resolution) of the composition tend to be better, and when it is 10 parts by weight or less. The heat resistance of the cured film obtained can be made better.

[溶剤]
(d)成分である溶剤としては、(a)成分であるポリイミド前駆体を完全に溶解する極性溶剤が好ましい。当該極性溶媒としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ヘキサメチルリン酸トリアミド、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−バレロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレンカーボネート、乳酸エチル、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これら溶剤のうち、N−メチル−2−ピロリドンが好ましい。
[solvent]
The solvent that is component (d) is preferably a polar solvent that completely dissolves the polyimide precursor that is component (a). Examples of the polar solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetramethylurea, hexamethylphosphoric triamide, γ-butyrolactone, and δ-valerolactone. , Γ-valerolactone, cyclohexanone, cyclopentanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene carbonate, ethyl lactate, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone. These may be used alone or in combination of two or more. Of these solvents, N-methyl-2-pyrrolidone is preferred.

溶剤の含有量は、樹脂組成物中に40〜80質量%含有することが好ましく、45〜75質量%含有することがより好ましく、45〜70質量%含有することがさらに好ましい。   The content of the solvent is preferably 40 to 80% by mass, more preferably 45 to 75% by mass, and still more preferably 45 to 70% by mass in the resin composition.

[その他の成分]
本発明の樹脂組成物は、(a)ポリイミド前駆体、(b)活性光線の照射によってラジカルを発生する化合物、(c)2,4,6−トリメチルピリジニウム p−トルエンスルホナート、及び(d)溶剤を含めばよく、さらに以下のその他の成分を含んでもよい。
[Other ingredients]
The resin composition of the present invention comprises (a) a polyimide precursor, (b) a compound that generates radicals upon irradiation with actinic rays, (c) 2,4,6-trimethylpyridinium p-toluenesulfonate, and (d) A solvent may be included, and the following other components may be further included.

本発明の樹脂組成物は、硬化後のシリコン基板等への密着性を向上させるために、(e)有機シラン化合物を含んでもよい。有機シラン化合物としては、従来公知のものを特に制限無く使用することができる。   The resin composition of the present invention may contain (e) an organosilane compound in order to improve adhesion to a cured silicon substrate or the like. A conventionally well-known thing can be especially used as an organosilane compound without a restriction | limiting.

本発明の樹脂組成物は、必要に応じて(f)付加重合性化合物を含んでもよい。
付加重合性化合物としては、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオール(メタ)ジアクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、4−ビニルトルエン、4−ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、1,3−(メタ)アクリロイルオキシ−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等が挙げられる。
これら付加重合性化合物は、単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
The resin composition of the present invention may contain (f) an addition polymerizable compound as necessary.
Examples of the addition polymerizable compound include diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol (meth) diacrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, styrene, divinylbenzene, 4-vinyltoluene, 4-vinylpyridine, N-vinylpyrrolidone, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 1,3- (meth) acryloyloxy-2-hydroxypropane, methylenebisacrylamide, , N- dimethyl acrylamide, N- methylol acrylamide.
These addition polymerizable compounds may be used alone or in combination of two or more.

樹脂組成物が付加重合性化合物を含有する場合において、付加重合性化合物の含有量は、現像液への溶解性及び得られる硬化膜の耐熱性の観点から、ポリイミド前駆体100重量部に対して、1〜100重量部とすることが好ましく、1〜75重量部とすることがより好ましく、1〜50重量部とすることがさらに好ましい。   When the resin composition contains an addition polymerizable compound, the content of the addition polymerizable compound is based on 100 parts by weight of the polyimide precursor from the viewpoint of solubility in a developer and heat resistance of a cured film to be obtained. 1 to 100 parts by weight, preferably 1 to 75 parts by weight, and more preferably 1 to 50 parts by weight.

本発明の樹脂組成物は、より良好な保存安定性を確保するために、(g)ラジカル重合禁止剤又はラジカル重合抑制剤を含んでもよい。ラジカル重合禁止剤又はラジカル重合抑制剤としては、従来公知のものを特に制限無く使用することができる。   In order to ensure better storage stability, the resin composition of the present invention may contain (g) a radical polymerization inhibitor or a radical polymerization inhibitor. As the radical polymerization inhibitor or radical polymerization inhibitor, conventionally known ones can be used without any particular limitation.

本発明の樹脂組成物は、成分(a)〜(d)及び任意に成分(e)〜(g)から選択される1以上を含めばよく、これら成分から実質的になっていてもよく、これら成分のみからなっていてもよい。
上記「実質的になる」とは、例えば樹脂組成物中の成分(a)〜(d)及び成分(e)〜(g)の合計量が組成物全体の、95重量%以上、97重量%以上、98重量%以上、又は99重量%以上であることを意味する。
The resin composition of the present invention may include at least one selected from components (a) to (d) and optionally components (e) to (g), and may consist essentially of these components, You may consist only of these components.
The “substantially” means, for example, that the total amount of components (a) to (d) and components (e) to (g) in the resin composition is 95% by weight or more and 97% by weight of the entire composition This means 98% by weight or more, or 99% by weight or more.

[硬化膜]
本発明の組成物を加熱処理してポリイミド化を進行させることにより硬化膜が得られる。
組成物中のポリイミド前駆体をポリイミドに変換する加熱温度としては、80〜450℃が好ましく、100〜450℃がより好ましく、200〜400℃であることがさらに好ましい。
80℃未満ではイミド化が充分進行せず、耐熱性が低下するおそれがあり、450℃超の温度で加熱処理を行うと、硬化して得られるポリイミドが劣化してしまうおそれがある。
[Curing film]
A cured film is obtained by heat-treating the composition of the present invention to advance imidization.
As heating temperature which converts the polyimide precursor in a composition into a polyimide, 80-450 degreeC is preferable, 100-450 degreeC is more preferable, It is more preferable that it is 200-400 degreeC.
If it is less than 80 ° C., imidization does not proceed sufficiently and heat resistance may be lowered, and if heat treatment is performed at a temperature higher than 450 ° C., there is a possibility that a polyimide obtained by curing is deteriorated.

本発明の組成物を硬化して得られる硬化膜の残留応力は、30MPa以下であることが好ましく、27MPa以下であることがより好ましく、25MPa以下であることがさらに好ましい。得られる硬化膜の残留応力が30MPa超の場合、硬化後膜厚が10μmとなるように硬化膜を厚膜形成した場合に、ウエハの反りが大きくなって、ウエハの搬送や吸着固定において不具合が生じるおそれがある。   The residual stress of the cured film obtained by curing the composition of the present invention is preferably 30 MPa or less, more preferably 27 MPa or less, and further preferably 25 MPa or less. When the resulting cured film has a residual stress of more than 30 MPa, when the cured film is formed thick so that the film thickness after curing is 10 μm, the warpage of the wafer becomes large, and there is a problem in transporting and fixing the wafer. May occur.

硬化膜の残留応力は、ポリイミド膜形成前後でのシリコンウエハの曲率半径の変化量を用いて、下記式(I)から算出できる。
尚、シリコンウエハの曲率半径は、シリコンウエハを走査するレーザーの反射角度から計算され、薄膜ストレス測定装置(例えばKLATencor社製 FLX−2320)を用いて測定することができる。

Figure 0006164070
σ:残留応力(Pa)
E/(1−ν):シリコンウエハの二軸弾性係数(Pa)
h:シリコンウエハの厚さ(m)
t:ポリイミド膜厚(m)
R:シリコンウエハの曲率半径の変化量(m) The residual stress of the cured film can be calculated from the following formula (I) using the amount of change in the radius of curvature of the silicon wafer before and after the polyimide film is formed.
The curvature radius of the silicon wafer is calculated from the reflection angle of the laser that scans the silicon wafer, and can be measured using a thin film stress measuring device (for example, FLX-2320 manufactured by KLA Tencor).
Figure 0006164070
σ: Residual stress (Pa)
E / (1-ν): Biaxial elastic modulus of silicon wafer (Pa)
h: thickness of silicon wafer (m)
t: Polyimide film thickness (m)
R: Change amount of curvature radius of silicon wafer (m)

組成物中のポリイミド前駆体を硬化して得られるポリイミドを、硬化後膜厚10μmとなるように形成するためには、例えばポリイミド前駆体樹脂膜を20μm程度の厚さで形成する。
組成物を基板上に塗布及び乾燥して得られるポリイミド前駆体樹脂膜の膜厚が20μmにおいて、当該樹脂膜のi線透過率が5%以上であることが好ましく、8%以上であることがより好ましく、15%以上であることがさらに好ましく、30%以上であることが特に好ましい。i線透過率が5%未満であると、i線が深部まで到達せず、ラジカルが充分に発生しないために、感光特性が低下するおそれがある。
尚、上記i線透過率は、例えば、ガラス板にポリイミド前駆体を塗布乾燥することによって樹脂膜を形成し、紫外可視分光光度計によって測定することが可能である。
In order to form a polyimide obtained by curing the polyimide precursor in the composition so as to have a film thickness of 10 μm after curing, for example, a polyimide precursor resin film is formed with a thickness of about 20 μm.
When the thickness of the polyimide precursor resin film obtained by applying and drying the composition on the substrate is 20 μm, the i-line transmittance of the resin film is preferably 5% or more, and preferably 8% or more. More preferably, it is more preferably 15% or more, and particularly preferably 30% or more. If the i-line transmittance is less than 5%, the i-line does not reach the deep part, and radicals are not sufficiently generated, so that the photosensitive characteristics may be deteriorated.
The i-line transmittance can be measured by, for example, forming a resin film by applying and drying a polyimide precursor on a glass plate, and measuring with an ultraviolet-visible spectrophotometer.

[パターン硬化膜]
本発明のパターン硬化膜は、本発明の樹脂組成物を露光及び加熱することで得られる。本発明のパターン硬化膜は層間絶縁膜であるLow−K材の保護層として用いられることが好ましい。Low−K材としては、多孔質シリカ、ベンゾシクロブテン、水素シルセスキオキサン、ポリアリルエーテル等が挙げられる。
[Pattern cured film]
The cured pattern film of the present invention can be obtained by exposing and heating the resin composition of the present invention. The patterned cured film of the present invention is preferably used as a protective layer of a Low-K material that is an interlayer insulating film. Examples of the Low-K material include porous silica, benzocyclobutene, hydrogen silsesquioxane, polyallyl ether, and the like.

本発明のパターン硬化膜の製造方法は、本発明の樹脂組成物を基板上に塗布し乾燥して塗膜を形成する工程、形成した塗膜に活性光線を照射してパターン状に露光する工程、露光部以外の未露光部を現像によって除去してパターン樹脂膜を得る工程、及びパターン樹脂膜を加熱処理する工程を含む。   The method for producing a patterned cured film of the present invention includes a step of applying the resin composition of the present invention on a substrate and drying to form a coating film, a step of irradiating the formed coating film with an actinic ray and exposing to a pattern And a step of removing a non-exposed portion other than the exposed portion by development to obtain a pattern resin film, and a step of heat-treating the pattern resin film.

ポリイミド前駆体を含む樹脂組成物を、基板上に塗布し乾燥して塗膜を形成する工程において、樹脂組成物を基板上に塗布する方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、スクリーン印刷法、スピンコート法が挙げられる。
基板としては、シリコンウエハ、金属基板、セラミック基板が挙げられる。本発明のポリイミド前駆体を含む樹脂組成物は、低応力の硬化膜を形成可能であるので、特に、12インチ以上の大口径のシリコンウエハへの適用に好適である。
In the step of applying a resin composition containing a polyimide precursor onto a substrate and drying to form a coating film, as a method of applying the resin composition onto the substrate, for example, an immersion method, a spray method, a screen printing method And spin coating method.
Examples of the substrate include a silicon wafer, a metal substrate, and a ceramic substrate. Since the resin composition containing the polyimide precursor of the present invention can form a low-stress cured film, it is particularly suitable for application to a silicon wafer having a large diameter of 12 inches or more.

樹脂組成物を基板上に塗布した後、溶剤を加熱により除去(乾燥)することによって、粘着性の少ない塗膜(樹脂膜)を形成することができる。
尚、乾燥する際の加熱温度は80〜130℃であることが好ましく、乾燥時間は30〜300秒であることが好ましい。乾燥はホットプレート等の装置を用いて行なうことが好ましい。
After the resin composition is applied on the substrate, the solvent is removed (dried) by heating to form a coating film (resin film) with less adhesiveness.
In addition, it is preferable that the heating temperature at the time of drying is 80-130 degreeC, and it is preferable that drying time is 30-300 second. Drying is preferably performed using an apparatus such as a hot plate.

塗膜に活性光線を照射してパターン状に露光する工程、及び露光部以外の未露光部を現像によって除去してパターン樹脂膜を得る工程において、パターン状の露光は、得られた塗膜に、所望のパターンが描かれたマスクを通して活性光線を照射することで行う。
本発明の樹脂組成物はi線露光用に好適であるが、照射する活性光線としては、紫外線、遠紫外線、可視光線、電子線、X線等を用いることができる。
In the step of irradiating the coating film with an actinic ray to expose it in a pattern, and the step of removing the unexposed portion other than the exposed portion by development to obtain a patterned resin film, the pattern exposure is performed on the obtained coating film. Then, actinic rays are irradiated through a mask on which a desired pattern is drawn.
Although the resin composition of the present invention is suitable for i-line exposure, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, visible rays, electron beams, X-rays, and the like can be used as the active rays to be irradiated.

露光後に未露光部を適当な現像液で溶解除去することによって、所望のパターンを得ることができる。
現像液としては、特に制限はないが、1,1,1−トリクロロエタン等の難燃性溶媒;炭酸ナトリウム水溶液、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液等のアルカリ水溶液;N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、酢酸エステル類等の良溶媒;これら良溶媒と低級アルコール、水、芳香族炭化水素等の貧溶媒との混合溶媒等が用いられる。現像後は必要に応じて貧溶媒(例えば、水、エタノール、2−プロパノール)等でリンス洗浄を行う。
A desired pattern can be obtained by dissolving and removing the unexposed portion with an appropriate developer after exposure.
Although there is no restriction | limiting in particular as a developing solution, Flame retardant solvents, such as 1,1,1-trichloroethane; Alkaline aqueous solutions, such as sodium carbonate aqueous solution and tetramethylammonium hydroxide aqueous solution; N, N- dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, Good solvents such as N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, cyclopentanone, γ-butyrolactone, and acetates; and these good solvents and poor solvents such as lower alcohols, water, and aromatic hydrocarbons A mixed solvent or the like is used. After development, rinsing with a poor solvent (for example, water, ethanol, 2-propanol) or the like is performed as necessary.

パターン樹脂膜を加熱処理する工程において、得られたパターン樹脂膜を例えば80〜400℃で5〜300分間加熱することによって、樹脂組成物に含まれるポリイミド前駆体のイミド化を進行させてパターン硬化膜を得ることができる。
この加熱処理する工程は、加熱時のポリイミドの酸化劣化を抑制するために、100ppm以下の低酸素濃度で硬化できる硬化炉を用いることが好ましく、例えばイナートガスオーブンや縦型拡散炉を用いて行うことができる。
In the process of heat-treating the pattern resin film, the resulting pattern resin film is heated at, for example, 80 to 400 ° C. for 5 to 300 minutes to advance the imidation of the polyimide precursor contained in the resin composition, thereby pattern curing. A membrane can be obtained.
In order to suppress the oxidative deterioration of the polyimide during heating, it is preferable to use a curing furnace that can be cured at a low oxygen concentration of 100 ppm or less, for example, an inert gas oven or a vertical diffusion furnace. Can do.

[半導体装置]
本発明の半導体装置は、本発明の樹脂組成物を用いて得られるパターン硬化膜を有する。半導体装置としては、MPU等のLogic系半導体、DRAM、NANDフラッシュ等のメモリー系半導体などが挙げられる。
[Semiconductor device]
The semiconductor device of the present invention has a patterned cured film obtained by using the resin composition of the present invention. Examples of the semiconductor device include logic semiconductors such as MPU, and memory semiconductors such as DRAM and NAND flash.

以下、実施例及び比較例を用いて、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example and a comparative example, this invention is not limited to these Examples.

実施例1
[ポリアミド酸エステル(ポリイミド前駆体)の合成]
ピロメリット酸二無水物、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、及び触媒量の1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)を、重量比でピロメリット酸二無水物の4倍量のN−メチル−2−ピロリドン中に溶解し、室温で48時間撹拌してエステル溶液1を得た。
さらに、4,4’−オキシジフタル酸無水物、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、及び触媒量のDBUを、重量比で4,4‘―オキシジフタル酸二無水物の4倍量のN−メチル−2−ピロリドン中に溶解して、室温で48時間撹拌してエステル溶液2を得た。
得られたエステル溶液1とエステル溶液2を混合した後、氷浴中で冷却しながら、ピロメリット酸二無水物及び4,4‘−オキシジフタル酸二無水物の総量に対して2.2倍モル当量の塩化チオニルを滴下した後、1時間撹拌して、酸塩化物溶液を調製した。
別途、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、塩化チオニルの2倍モル当量のピリジンを、重量比でジアミン1の4倍量のN−メチル−2−ピロリドンに溶解させた溶液を準備し、先に調製した酸塩化物溶液に、氷浴中で冷却しながら滴下した。滴下終了後、反応液を蒸留水に滴下した。
滴下終了後、沈殿物をろ別して集め、蒸留水で数回洗浄した後、真空乾燥してポリアミド酸エステルを得た。得られたポリアミド酸エステル100重量部を、N−メチル−2−ピロリドン150重量部に溶解して、ポリアミド酸エステル溶液を調製した。
Example 1
[Synthesis of polyamic acid ester (polyimide precursor)]
Pyromellitic dianhydride, 2-hydroxyethyl methacrylate, and a catalytic amount of 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene (DBU) were added in a weight ratio of pyromellitic dianhydride. Dissolved in 4 volumes of N-methyl-2-pyrrolidone and stirred at room temperature for 48 hours to give ester solution 1.
Further, 4,4′-oxydiphthalic anhydride, 2-hydroxyethyl methacrylate, and a catalytic amount of DBU were added in a weight ratio of 4 times the amount of 4,4′-oxydiphthalic dianhydride to N-methyl-2- Dissolved in pyrrolidone and stirred at room temperature for 48 hours to obtain ester solution 2.
The resulting ester solution 1 and ester solution 2 were mixed, and then cooled in an ice bath, and 2.2 times moles of the total amount of pyromellitic dianhydride and 4,4′-oxydiphthalic dianhydride. An equivalent amount of thionyl chloride was added dropwise, followed by stirring for 1 hour to prepare an acid chloride solution.
Separately, a solution is prepared by dissolving 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine and 2-fold molar equivalent of pyridine of thionyl chloride in N-methyl-2-pyrrolidone 4 times as much as diamine 1 by weight. Then, the solution was added dropwise to the previously prepared acid chloride solution while cooling in an ice bath. After completion of dropping, the reaction solution was added dropwise to distilled water.
After completion of the dropwise addition, the precipitate was collected by filtration, washed several times with distilled water, and then vacuum dried to obtain a polyamic acid ester. 100 parts by weight of the resulting polyamic acid ester was dissolved in 150 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a polyamic acid ester solution.

得られたポリアミド酸エステルについて、塩素含有量(塩素残存量)を電位差滴定計COM−1700(日立ハイテク株式会社製)により評価したところ、50重量ppmであった。   About the obtained polyamic-acid ester, when chlorine content (chlorine residual amount) was evaluated with potentiometric titrator COM-1700 (made by Hitachi High-Tech), it was 50 weight ppm.

[樹脂組成物の調製及び評価]
得られたポリアミド酸エステル100重量部、テトラエチレングリコールジメタクリレート20重量部、及び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)]2重量部、及び2,4,6−トリメチルピリジニウム p−トルエンスルホナート3.5重量部をN−メチル−2−ピロリドン150重量部中に均一に溶解するまで撹拌した後、1μmフィルタを用いて加圧ろ過することによって樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物について、ワニスの室温での粘度変化を評価した。結果を表1に示す。
[Preparation and Evaluation of Resin Composition]
100 parts by weight of the resulting polyamic acid ester, 20 parts by weight of tetraethylene glycol dimethacrylate, and 2 parts by weight of 1,2-octanedione-1- [4- (phenylthio) phenyl-2- (O-benzoyloxime)], Then, 3.5 parts by weight of 2,4,6-trimethylpyridinium p-toluenesulfonate is stirred until it is uniformly dissolved in 150 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone, followed by pressure filtration using a 1 μm filter. Thus, a resin composition was obtained.
About the obtained resin composition, the viscosity change at room temperature of a varnish was evaluated. The results are shown in Table 1.

上記粘度変化は、製造した樹脂組成物の粘度を測定した後、当該樹脂組成物を暗所にある23℃の恒温槽内で保管し、14日後及び25日後にそれぞれ粘度を測定することで評価した。
尚、粘度の測定は、E型回転粘度計(VISCONIC EHD;東機産業株式会社製)を用いて、測定温度25℃で、回転速度を2.5〜20rpmで測定したときの値とした。
The viscosity change is evaluated by measuring the viscosity of the produced resin composition, storing the resin composition in a thermostatic chamber at 23 ° C. in the dark, and measuring the viscosity after 14 days and 25 days, respectively. did.
The viscosity was measured using an E-type rotational viscometer (VISCONIC EHD; manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) at a measurement temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 2.5 to 20 rpm.

比較例1−7
2,4,6−トリメチルピリジニウムp−トルエンスルホナートの代わりに表1に示す化合物を用いた他は実施例1と同様にして樹脂組成物を調製し、評価した。結果を表1に示す。
尚、比較例1で使用したポリアミド酸エステルは、塩化チオニルとピリジンの量を変更した他は実施例1と同様にして製造したポリアミド酸エステルである。
Comparative Example 1-7
A resin composition was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the compounds shown in Table 1 were used instead of 2,4,6-trimethylpyridinium p-toluenesulfonate. The results are shown in Table 1.
The polyamic acid ester used in Comparative Example 1 is a polyamic acid ester produced in the same manner as in Example 1 except that the amounts of thionyl chloride and pyridine were changed.

Figure 0006164070
Figure 0006164070

尚、表1中のC1〜C7は、それぞれ下記化合物である。
C1:2,4,6−トリメチルピリジニウム p−トルエンスルホナート
C2:ピリジニウム p−トルエンスルホナート
C3:2−フルオロ−1−メチルピリジニウム p−トルエンスルホナート
C4:2,6−ジメチルピリジニウム p−トルエンスルホナート
C5:2−クロロ−1−メチルピリジニウム p−トルエンスルホナート
C6:ピリジニウム トリフルオロメタンスルホナート
C7:1−フルオロ−2,4,6−トリメチルピリジニウムトリフルオロメタンスルホナート
In addition, C1-C7 in Table 1 is the following compound, respectively.
C1: 2,4,6-trimethylpyridinium p-toluenesulfonate C2: pyridinium p-toluenesulfonate C3: 2-fluoro-1-methylpyridinium p-toluenesulfonate C4: 2,6-dimethylpyridinium p-toluenesulfo Nato C5: 2-chloro-1-methylpyridinium p-toluenesulfonate C6: pyridinium trifluoromethanesulfonate C7: 1-fluoro-2,4,6-trimethylpyridinium trifluoromethanesulfonate

表1に示すように、実施例1は室温放置後25日後の初期粘度からの変化率が10%以下と粘度変化が少なく、低応力(375℃/1hキュアで16MPa、270℃/4hキュアで24MPa)であり実用上問題ない粘度変化となった。   As shown in Table 1, in Example 1, the rate of change from the initial viscosity at 25 days after standing at room temperature is 10% or less, and the viscosity change is small, and low stress (16 MPa at 375 ° C./1 h cure, 270 ° C./4 h cure 24 MPa), and the viscosity change had no practical problem.

本発明のポリイミド前駆体を含む樹脂組成物は、半導体装置等の電子部品の保護膜材料やパターン膜形成材料として好適に使用することができる。   The resin composition containing the polyimide precursor of the present invention can be suitably used as a protective film material or a pattern film forming material for electronic parts such as semiconductor devices.

Claims (7)

下記一般式(1)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体と、2,4,6−トリメチルピリジニウム p−トルエンスルホナートとを含有する樹脂組成物。
Figure 0006164070
(一般式(1)中、Bは、下記一般式(2)で表される2価の有機基である。
及びRは、それぞれ独立に、水素原子、又は1価の有機基である。)
Figure 0006164070
(一般式(2)中、R〜R10は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、トリフルオロメチル基、又はメチル基である。但し、R〜R10の少なくとも1つは、フッ素原子、トリフルオロメチル基、又はメチル基である。)
A resin composition comprising a polyimide precursor having a structural unit represented by the following general formula (1) and 2,4,6-trimethylpyridinium p-toluenesulfonate.
Figure 0006164070
(In General Formula (1), B is a divalent organic group represented by the following General Formula (2).
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group. )
Figure 0006164070
(In General Formula (2), R 3 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a trifluoromethyl group, or a methyl group, provided that at least one of R 3 to R 10 is fluorine. An atom, a trifluoromethyl group, or a methyl group.)
前記ポリイミド前駆体が、さらに下記一般式(3)で表される構造単位を有する、請求項1に記載の樹脂組成物。
Figure 0006164070
(一般式(3)中、Dは下記一般式(4)で表される4価の有機基である。
B、R及びRは、それぞれ前記一般式(1)と同じである。)
Figure 0006164070
(一般式(4)中、Zは、エーテル結合(−O−)である。)
The resin composition according to claim 1, wherein the polyimide precursor further has a structural unit represented by the following general formula (3).
Figure 0006164070
(In General Formula (3), D is a tetravalent organic group represented by the following General Formula (4).
B, R 1 and R 2 are the same as in the general formula (1), respectively. )
Figure 0006164070
(In General Formula (4), Z is an ether bond (—O—).)
前記ポリイミド前駆体が、一般式(1)で表される構造単位を全構造単位に対して50mol%以上有するポリイミド前駆体である請求項1又は2に記載の樹脂組成物。   The resin composition according to claim 1 or 2, wherein the polyimide precursor is a polyimide precursor having 50 mol% or more of the structural unit represented by the general formula (1) with respect to all the structural units. さらに、(b)活性光線照射によってラジカルを発生する化合物、(c)溶剤とを含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物。   Furthermore, the resin composition in any one of Claims 1-3 containing (b) the compound which generate | occur | produces a radical by irradiation of actinic light, and (c) solvent. 請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物を加熱して得られる硬化膜。   The cured film obtained by heating the resin composition in any one of Claims 1-4. 請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物を基板上に塗布し乾燥して塗膜を形成する工程、
前記形成した塗膜に活性光線を照射してパターン状に露光する工程、
前記露光部以外の未露光部を現像によって除去してパターン樹脂膜を得る工程、及び
パターン樹脂膜を加熱処理する工程を含むパターン硬化膜の製造方法。
Applying the resin composition according to any one of claims 1 to 4 on a substrate and drying to form a coating film;
Irradiating an actinic ray to the formed coating film and exposing it in a pattern,
A method for producing a patterned cured film, comprising: removing a non-exposed portion other than the exposed portion by development to obtain a patterned resin film; and heating the pattern resin film.
請求項6に記載のパターン硬化膜の製造方法で得られるパターン硬化膜を有する半導体装置。   The semiconductor device which has a pattern cured film obtained with the manufacturing method of the pattern cured film of Claim 6.
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