JP6915533B2 - 硬化膜およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、感光性樹脂組成物の硬化膜およびその製造方法に関する。より詳しくは、半導体素子等の表面保護膜、層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁層などに好適に用いられる感光性樹脂組成物およびその硬化膜並びにその製造方法に関する。
従来、半導体素子の表面保護膜や層間絶縁膜、有機電解素子の絶縁層やTFT基板の平坦化膜には、耐熱性や電気絶縁性等に優れたポリイミド系樹脂、ポリベンゾオキサゾール系樹脂が広く使用されている。さらに、生産性の向上のために感光性を付与した感光性ポリイミドや、感光性ポリベンゾオキサゾールの検討も行われている)。しかしこれらは現像時の膜減りが大きく、あるいは使用時の環境による影響が大きく、工業的な使用は困難であると指摘されてきた。
一方で、ヒドロキシスチレン樹脂とポリアミド酸、キノンジアジド化合物を含有するポジ型感光性樹脂組成物(特許文献1)が提案されている。この樹脂組成物において、未露光部では、ヒドロキシスチレン樹脂のフェノール性水酸基とキノンジアジド化合物との相互作用から、現像液であるアルカリ溶液に対する溶解性が抑制さる。一方、露光部ではキノンジアジド化合物が光により酸を発生することでアルカリ溶液に対する溶解性が著しく向上する。この未露光部と露光部のアルカリ溶液に対する溶解性の差により、ポジ型のレリーフパターンを作成することができる。
さらに、ポリヒドロキシスチレン樹脂、アルコキシメチル基またはメチロール基を有する化合物を含有するポジ型感光性樹脂組成物(特許文献2)が提案されており、高感度化、低応力性を実現している。
また、脂肪族ジカルボン酸から合成される柔軟性基を有するポリベンゾオキサゾール(特許文献3)が柔軟性を有する感光性樹脂組成物として提案されている。
特開2007−156243号公報 特許第4692219号公報 特開2008−224984号公報
近年は、半導体の高集積化に伴い、多層の金属再配線を形成する半導体デバイスに注目が集められている。半導体デバイスの生産プロセスには、レジストを剥離する工程が含まれるが、金属再配線間の絶縁膜には、耐薬品性としてレジスト剥離液への耐性が求められる。しかしながら、上記の材料では、レジスト剥離液への耐性が十分ではなく、膨潤や溶出、剥がれなどが生じてしまう場合があった。
耐薬品性を向上させる上では、多量の架橋剤を導入することが考えられるが、多量の架橋剤によって3次元網目構造が形成された結果、得られる硬化膜の機械特性が著しく低下してしまう場合があった。
また、脂肪族ジカルボン酸から合成される柔軟性基を有するポリベンゾオキサゾールは、硬化時の脱水閉環により基板ウエハへの応力の増加や官能基の減少による相互作用の低下により、金属(例えば銅など)との密着性が低下してしまい、特に熱衝撃試験などの信頼性試験後に金属との密着性が低下してしまという問題があった。
本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決し、高耐薬品性、高伸度性、および金属、特に銅との高密着性を有する硬化膜を提供するものである。
上記課題を解決するため、本発明は次のものに関する。
すなわち、ポリベンゾオキサゾール前駆体を含有する感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜であって、前記硬化膜におけるポリベンゾオキサゾール前駆体がポリベンゾオキサゾールに閉環している割合が10%以上60%以下であって、前記ポリベンゾオキサゾール前駆体が、(A)一般式(1)で表される構造単位および一般式(2)で表されるポリエーテル構造単位を有し、かつ、前記一般式(2)で表されるポリエーテル構造単位の含有量が全ジアミン残基中5〜40モル%であることを特徴とする硬化膜に関する。
Figure 0006915533
(式中、X、Yはそれぞれ独立に2個以上の炭素原子を有する2価〜8価の有機基を示す。R、Rはそれぞれ独立に水素、または炭素数1〜20の有機基のいずれかを示す。nは2〜500の整数、pは0〜4の整数、qは1〜4の整数、r、sはそれぞれ独立に0〜2の整数を示す。ただし、p、r、sが0の時、括弧内の官能基はそれぞれ水素原子を示す。)
Figure 0006915533
(式中、R〜Rはそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基を表す。R〜R14はそれぞれ独立に水素、フッ素、または炭素数1〜6のアルキル基を表す。但し、括弧内に表される構造はそれぞれ異なる。x、y、zはそれぞれ独立に0〜35の整数を表す。)
また、前記感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、乾燥して感光性樹脂膜を形成する工程または前記感光性樹脂組成物から形成された感光性シートを基材上にラミネートして感光性樹脂膜を形成する工程と、マスクを介して露光する工程と、照射部をアルカリ溶液で溶出または除去する工程と、および現像後の感光性樹脂膜を加熱処理する工程を含む硬化膜の製造方法に関する。
また、前記硬化膜が配置された層間絶縁膜または半導体保護膜、半導体電子部品、および半導体装置に関する。
本発明によれば、高耐薬品性、高伸度性、金属、特に銅との高密着性の硬化膜を得ることができる。また、本発明の電子部品または半導体装置は、良好な形状と接着性、耐薬品性に優れたパターンを有し、信頼性の高いものである。
バンプを有する半導体装置のパット部分の拡大断面を示した図である。 バンプを有する半導体装置の詳細な作製方法を示した図である。
本発明の硬化膜は、感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜であって、前記感光性樹脂組成物がポリベンゾオキサゾール前駆体を含有し、前記硬化膜におけるポリベンゾオキサゾール前駆体がポリベンゾオキサゾールに閉環している割合が10%以上60%以下であることを特徴とする硬化膜である。つまり、硬化膜中の特定ポリ(o−ヒドロキシアミド)構造単位が、一部オキサゾール化された樹脂である。硬化膜とは、感光性樹脂組成物を塗布、露光・現像を経て、150℃〜320℃の温度を加えて熱架橋反応を進行させた膜のことである。
本発明の硬化膜は、ポリベンゾオキサゾール前駆体がポリベンゾオキサゾールに閉環している割合が10%以上60%以下であることにより、硬化膜のレジスト剥離液への耐性を向上させ、かつ完全には閉環させないことにより、金属との高密着性も確保できる。ここで閉環率は、ポリベンゾオキサゾール前駆体構造単位がポリベンゾオキサゾールに閉環している割合を示し、FT−IR測定により算出される。硬化膜における閉環率を10%以上、より好ましくは15%以上とすることで、ポリベンゾオキサゾール前駆体に由来する極性基を減少させ、レジスト剥離液への親和性を低下させることができ、耐薬品性を確保できる。また、硬化膜における閉環率を60%以下、より好ましくは55%以下とすることにより、ポリベンゾオキサゾール前駆体に由来する極性基を残存させ、封止樹脂や金属など他の材料との接着性を向上させることができる。さらに、ポリベンゾオキサゾール前駆体に柔軟性構造を導入することにより、分子鎖の絡み合いが増大し、高い機械特性、特に高伸度の硬化膜を得ることができる。
すなわち、本発明の硬化膜は、ポリベンゾオキサゾール前駆体がポリベンゾオキサゾールに閉環している割合を10%以上60%以下とすることにより、耐薬品性および金属への密着性を両立し、柔軟性構造をポリベンゾオキサゾール前駆体に有することで、高伸度性も具備するものである。
ポリベンゾオキサゾール前駆体の例としては、ポリ(o‐ヒドロキシアミド)、もしくはポリ(o‐ヒドロキシアミド)のヒドロキシル基を一部有機基で保護したポリマーなどが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明のポリベンゾオキサゾール前駆体は、(A)一般式(1)で表される構造単位を有し、X(COOH)の構造を有するジカルボン酸、またはX(COZ)の構造を有するジカルボン酸誘導体とY(NHの構造を有するジアミンを重縮合させて得ることができるポリアミドである。
Figure 0006915533
(式中、X、Yはそれぞれ独立に2個以上の炭素原子を有する2価〜8価の有機基、R、Rはそれぞれ独立に水素、または炭素数1〜20の有機基のいずれかを示す。n1は2〜500の範囲の整数、pは0〜4の整数、qは1〜4の整数、r、sはそれぞれ独立に0〜2の整数を示す。ただし、p、r、sについては、値が0の場合には、括弧内の官能基はそれぞれ水素原子を示す。
(COOH)の構造を有するジカルボン酸、またはX(COZ)の構造を有するジカルボン酸誘導体としては、シクロブタンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、マロン酸、ジメチルマロン酸、エチルマロン酸、イソプロピルマロン酸、ジ−n−ブチルマロン酸、スクシン酸、テトラフルオロスクシン酸、メチルスクシン酸、2,2−ジメチルスクシン酸、2,3−ジメチルスクシン酸、ジメチルメチルスクシン酸、グルタル酸、ヘキサフルオログルタル酸、2−メチルグルタル酸、3−メチルグルタル酸、2,2−ジメチルグルタル酸、3,3−ジメチルグルタル酸、3−エチル−3−メチルグルタル酸、アジピン酸、オクタフルオロアジピン酸、3−メチルアジピン酸、オクタフルオロアジピン酸、ピメリン酸、2,2,6,6−テトラメチルピメリン酸、スベリン酸、ドデカフルオロスベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ヘキサデカフルオロセバシン酸、1,9−ノナン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、エイコサン二酸、ヘンエイコサン二酸、ドコサン二酸、トリコサン二酸、テトラコサン二酸、ペンタコサン二酸、ヘキサコサン二酸、ヘプタコサン二酸、オクタコサン二酸、ノナコサン二酸、トリアコンタン二酸、ヘントリアコンタン二酸、ドトリアコンタン二酸、ジグリコール酸などの脂肪族ジカルボン酸や、さらに、トリメリット酸、トリメシン酸などのトリカルボン酸、これらの芳香族環や炭化水素の水素原子の一部を、炭素数1〜10のアルキル基やフルオロアルキル基、また、Xが下記の構造式から選ばれた芳香族基の場合が挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 0006915533
(式中、Aは―、―O―、―S―、―SO―、―COO―、―OCO―、―CONH―、―NHCO―、―C(CH―、―C(CF―からなる群から選択される2価の基を有する。)
(COZ)の構造を有するジカルボン酸誘導体としては、Zが炭素数1〜12の有機基、もしくはハロゲン元素から選ばれた基であり、下記の構造式から選ばれた基であることが好ましい。
Figure 0006915533
(式中、B及びCは、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、トリフルオロメチル基、ハロゲン基、フェノキシ基、ニトロ基などが挙げられるが、これらに限定されない。)
(NHの構造を有するジアミンとしては、例えば、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、3,5−ジアミノ安息香酸、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、9,10−アントラセンジアミン、2,7−ジアミノフルオレン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、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−カルボキシ−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3−スルホン酸−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、3,3’−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ホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4−アミノ安息香酸4−アミノフェニルエステル、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、1,3−ビス(4−アニリノ)テトラメチルジシロキサン、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、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、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)メチレン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ)ビフェニル、4,4’−ジアミノ−6,6’−ビス(トリフルオロメチル)−[1,1’−ビフェニル]−3,3’−ジオール、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、2,2’−ビス[N−(3−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]プロパン、2,2’−ビス[N−(3−アミノベンゾイル)−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、2,2’−ビス[N−(4−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]プロパン、2,2’−ビス[N−(4−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]ヘキサフルオロプロパン、ビス[N−(3−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]スルホン、ビス[N−(4−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]スルホン、9,9−ビス[N−(3−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]フルオレン、9,9−ビス[N−(4−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]フルオレン、N、N’−ビス(3−アミノベンゾイル)−2,5−ジアミノ−1,4−ジヒドロキシベンゼン、N、N’−ビス(4−アミノベンゾイル)−2,5−ジアミノ−1,4−ジヒドロキシベンゼン、N、N’−ビス(4−アミノベンゾイル)−4,4’−ジアミノ−3,3−ジヒドロキシビフェニル、N、N’−ビス(3−アミノベンゾイル)−3,3’−ジアミノ−4,4−ジヒドロキシビフェニル、N、N’−ビス(4−アミノベンゾイル)−3,3’−ジアミノ−4,4−ジヒドロキシビフェニル、2−(4−アミノフェニル)−5−アミノベンゾオキサゾール、2−(3−アミノフェニル)−5−アミノベンゾオキサゾール、2−(4−アミノフェニル)−6−アミノベンゾオキサゾール、2−(3−アミノフェニル)−6−アミノベンゾオキサゾール、1,4−ビス(5−アミノ−2−ベンゾオキサゾリル)ベンゼン、1,4−ビス(6−アミノ−2−ベンゾオキサゾリル)ベンゼン、1,3−ビス(5−アミノ−2−ベンゾオキサゾリル)ベンゼン、1,3−ビス(6−アミノ−2−ベンゾオキサゾリル)ベンゼン、2,6−ビス(4−アミノフェニル)ベンゾビスオキサゾール、2,6−ビス(3−アミノフェニル)ベンゾビスオキサゾール、ビス[(3−アミノフェニル)−5−ベンゾオキサゾリル]、ビス[(4−アミノフェニル)−5−ベンゾオキサゾリル]、ビス[(3−アミノフェニル)−6−ベンゾオキサゾリル]、ビス[(4−アミノフェニル)−6−ベンゾオキサゾリル]などの芳香族ジアミンや、これらの芳香族環の水素原子の一部を、炭素数1〜10のアルキル基やフルオロアルキル基、ハロゲン原子などで置換した化合物、下記に示す構造であるものなどを挙げることができるが、これらに限定されない。共重合させる他のジアミンは、そのまま、あるいは対応するジイソシアネート化合物、トリメチルシリル化ジアミンとして使用できる。また、これら2種以上のジアミン成分を組み合わせて用いてもよい。
Figure 0006915533
Figure 0006915533
本発明に用いる(A)構造単位において、硬化時の脱水閉環により基板ウエハへの応力の増加や官能基の減少による相互作用の低下により、金属(例えば銅など)との密着性の低下を抑制できることから、Yとして一般式(2)で表される構造単位を有するジアミンを含んでいることが好ましい。
Figure 0006915533
(式中、R〜Rはそれぞれ独立に炭素数1から6のアルキレン基を表す。R〜R14はそれぞれ独立に水素、フッ素または炭素数1から6のアルキル基を表す。但し、x、y、zはそれぞれ独立に0〜35の整数を表す。)
一般式(2)で表される構造単位を有するジアミンとしては例えば、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、2−メチル−1,3−プロパンジアミン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、2−メチル−1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,11−ジアミノウンデカン、1,12−ジアミノドデカン、1,2−シクロヘキサンジアミン、1,3−シクロヘキサンジアミン、1,4−シクロヘキサンジアミン、1,2−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、4,4’−メチレンビス(2−メチルシクロヘキシルアミン)、KH−511、ED−600、ED−900、ED−2003、EDR−148、EDR−176、D−200、D−400、D−2000、THF−100、THF−140、THF−170、RE−600、RE−900、RE−2000、RP−405、RP−409、RP−2005、RP−2009、RT−1000、HE−1000、HT−1100、HT−1700、(以上商品名、HUNTSMAN(株)製)などが挙げられるが、アルキレンオキシド構造を含むことがより柔軟性が増し高伸度化できる点で好ましい。また、―S―、―SO―、―SO―、―NH―、―NCH―、―N(CHCH)―、―N(CHCHCH)―、―N(CH(CH)―、―COO―、―CONH―、―OCONH―、―NHCONH―などの結合を含んでもよい。
一般式(2)で表される構造単位において、エーテル基のもつ柔軟性により、硬化膜とした際に高伸度性を付与することができる。また、前記エーテル基の存在により、金属と錯形成や水素結合することができ、金属との高い密着性を得ることができる。
一般式(2)で表されるポリエーテル構造単位の含有量が全ジアミン残基中5〜40モル%の範囲内であることが好ましい。得られる硬化膜の高伸度性を確保できる点で、全ジアミン残基中、5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましい。また、一般式(2)で表される構造単位を有するジアミンの含有量は、アルカリ溶液への溶解性を維持する点で、全ジアミン残基中、40モル%以下であることが好ましく、30モル%以下であることがより好ましく、20モル%以下であることがさらに好ましい。
また、本発明に用いる(A)一般式(1)で表されるポリベンゾオキサゾール前駆体(以下、(A)成分と省略する場合がある)において、Yとして一般式(2)で表される構造単位の分子量が、150以上であることにより、硬化膜における加熱硬化に伴う基板ウエハへの応力増加を抑制できる。すなわち、Y成分の柔軟性が応力を緩和することができ、低応力化が実現できる。また、低紫外線吸収性の柔軟性基の導入によりi線透過性が向上し高感度化も同時に実現できる。一般式(2)で表される構造単位の分子量は、150以上が好ましく、600以上がより好ましく、900以上がさらに好ましい。また、分子量が2,000以下であれば、アルカリ溶液への溶解性を維持する点で好ましく、1800以下がより好ましく、1500以下がさらに好ましい。600以上、1,800以下の分子量であることがより好ましく、900以上、1,500以下の分子量であることがさらに好ましい。これにより、より低応力性、感度を高めることができる。
また、アルキルエーテルの中でも、テトラメチレンエーテル基は耐熱性に優れる。このため、一般式(2)で表されるポリエーテル構造単位がテトラメチレンエーテルグリコール構造単位を有することが好ましい。テトラメチレンエーテルグリコール構造単位を有することで、信頼性試験後の金属密着性を付与できる。一般式(2)で表されるポリエーテル構造単位中に、テトラメチレンエーテルグリコール構造単位が、50モル%以上であることが好ましい。ポリエーテル構造単位が、すべてテトラメチレンエーテルグリコール構造単位でもよい。例として、RT−1000、HE−1000、HT−1100、HT−1700、(以上商品名、HUNTSMAN(株)製)などを用いることができるが、これに限定されない。
(A)成分の樹脂におけるY成分の分子量は、Y構造を含むジアミンモノマーに関して、例えばLC−MSで測定し、主要シグナルの分子量として求めることができる。
また、耐熱性を低下させない範囲で、シロキサン構造を有する脂肪族の基を共重合してもよく、基板との接着性を向上させることができる。 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1〜15モル%共重合したものなどが挙げられる。共重合を1モル%以上とした場合、シリコンウエハなどの基板との接着性を向上できる点で好ましく、15モル%以下とした場合、アルカリ溶液へ溶解性を維持できる点で好ましい。
本発明における(A)成分は、重量平均分子量10,000以上50,000以下であることが好ましい。重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算で10,000以上とすることにより、硬化後の機械特性を向上させることができる。一方、重量平均分子量を50,000以下とすることにより、アルカリ溶液による現像性を向上させることができる。機械特性を得るため、20,000以上がより好ましい。また、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリイミド、もしくはポリベンゾオキサゾールを2種以上含有する場合、少なくとも1種の重量平均分子量が上記範囲であればよい。
また、ポジ型感光性樹脂組成物の保存安定性を向上させるため、(A)成分は主鎖末端を末端封止剤で封止することが好ましい。末端封止剤としては、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が挙げられる。また、樹脂の末端を水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、チオール基、ビニル基、エチニル基またはアリル基を有する末端封止剤により封止することで、樹脂のアルカリ溶液に対する溶解速度や得られる硬化膜の機械特性を好ましい範囲に容易に調整することができる。
末端封止剤の導入割合は、(A)成分の分子量が高くなり、アルカリ溶液への溶解性が低下することを抑制するため、全アミン成分に対して、好ましくは0.1モル%以上、特に好ましくは5モル%以上である。また、末端封止剤の導入割合は、(A)構造単位を有する樹脂の分子量が低くなることで、得られる硬化膜の機械特性低下を抑えるため、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。複数の末端封止剤を反応させ、複数の異なる末端基を導入してもよい。
末端封止剤に用いるモノアミンとしては、M−600,M−1000,M−2005,M−2070(以上商品名、HUNTSMAN(株)製)、アニリン、2−エチニルアニリン、3−エチニルアニリン、4−エチニルアニリン、5−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、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。これらを2種以上用いてもよい。
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としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、ナジック酸無水物、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3−ヒドロキシフタル酸無水物などの酸無水物、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およ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、テレフタル酸、フタル酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、1,5−ジカルボキシナフタレン、1,6−ジカルボキシナフタレン、1,7−ジカルボキシナフタレン、2,6−ジカルボキシナフタレンなどのジカルボン酸類の一方のカルボキシル基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イミダゾール、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドとの反応により得られる活性エステル化合物などが好ましい。これらを2種以上用いてもよい。
また、本発明に用いる(A)成分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樹脂を、酸性溶液に溶解し、構成単位であるアミン成分と酸無水物成分に分解し、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樹脂成分を直接、熱分解ガスクロマトグラフ(PGC)や赤外スペクトルおよび13C−NMRスペクトルで測定することによっても、容易に検出可能である。
また、本発明に用いる(A)成分は溶媒を用いて重合する。重合溶媒は、原料モノマーであるジカルボン酸類やジカルボン酸類誘導体、テトラカルボン酸二無水物類とジアミン類を溶解できればよく、その種類は特に限定されない。例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N’−ジメチルプロピレン尿素、N,N−ジメチルイソ酪酸アミド、メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミドのアミド類、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトンなどの環状エステル類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート類、トリエチレングリコールなどのグリコール類、m−クレゾール、p−クレゾールなどのフェノール類、アセトフェノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、スルホラン、ジメチルスルホキシドなどを挙げることができる。
本発明に用いる重合溶媒は、反応後の樹脂を溶解させるため、得られる樹脂100質量部に対して100質量部以上使用することが好ましく、150質量部以上使用することがより好ましい。また、沈殿回収時に樹脂を粉末として得るために1,900質量部以下使用することが好ましく、950質量部以下使用することがより好ましい。
また、本発明の硬化前の感光性樹脂組成物は、前期(A)成分、(B)光により酸を発生する化合物(以下、(B)成分と省略する場合がある)、(C)熱架橋剤を含有するポジ型感光性樹脂組成物である。このポジ型感光性樹脂組成物はこれらの成分が含まれていればその形状に制限はなく、例えばペースト状であってもシート状であってもよい。
また、本発明の感光性シートとは、本発明の感光性樹脂組成物を支持体上に塗布し、溶媒を揮発させることが可能な範囲の温度および時間で乾燥し、完全に硬化されていないシート状のもので、アルカリ水溶液に可溶である状態のものを指す。
支持体は特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリイミドフィルムなど、通常市販されている各種のフィルムが使用可能である。支持体と感光性樹脂組成物との接合面には、密着性と剥離性を向上させるために、シリコーン、シランカップリング剤、アルミキレート剤、ポリ尿素などの表面処理を施してもよい。また、支持体の厚みは特に限定されないが、作業性の観点から、10〜100μmの範囲であることが好ましい。さらに塗布で得られた感光性組成物の膜表面を保護するために、膜表面上に保護フィルムを有してもよい。これにより、大気中のゴミやチリ等の汚染物質から感光性樹脂組成物の表面を保護することができる。
感光性樹脂組成物を支持体に塗布する方法としてはスピンナーを用いた回転塗布、スプレー塗布、ロールコーティング、スクリーン印刷、ブレードコーター、ダイコーター、カレンダーコーター、メニスカスコーター、バーコーター、ロールコーター、コンマロールコーター、グラビアコーター、スクリーンコーター、スリットダイコーターなどの方法が挙げられる。また、塗布膜厚は、塗布手法、組成物の固形分濃度、粘度などによって異なるが、通常、乾燥後の膜厚が、0.5μm以上100μm以下であることが好ましい。
乾燥には、オーブン、ホットプレート、赤外線などを使用することができる。乾燥温度および乾燥時間は、溶媒を揮発させることが可能な範囲であればよく、感光性樹脂組成物が未硬化または半硬化状態となるような範囲を適宜設定することが好ましい。具体的には、40℃から150℃の範囲で1分から数十分行うことが好ましい。また、これらの温度を組み合わせて段階的に昇温してもよく、例えば、80℃、90℃で各2分ずつ熱処理してもよい。
本発明の硬化前のポジ型感光性樹脂組成物は、光により酸を発生する化合物、即ち光酸発生剤である感光剤を含有する。本発明における感光剤は光によって可溶化するポジ型であり、キノンジアジド化合物などが好ましく用いられる。
キノンジアジド化合物としては、ポリヒドロキシ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合したもの、ポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がスルホンアミド結合したもの、ポリヒドロキシポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合および/またはスルホンアミド結合したものなどが挙げられる。これらポリヒドロキシ化合物、ポリアミノ化合物、ポリヒドロキシポリアミノ化合物の全ての官能基がキノンジアジドで置換されていなくてもよいが、平均して官能基全体の40モル%以上がキノンジアジドで置換されていることが好ましい。このようなキノンジアジド化合物を用いることで、一般的な紫外線である水銀灯のi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、g線(波長436nm)に感光するポジ型の感光性樹脂組成物を得ることができる。
ポリヒドロキシ化合物は、Bis−Z、BisP−EZ、TekP−4HBPA、TrisP−HAP、TrisP−PA、TrisP−SA、TrisOCR−PA、BisOCHP−Z、BisP−MZ、BisP−PZ、BisP−IPZ、BisOCP−IPZ、BisP−CP、BisRS−2P、BisRS−3P、BisP−OCHP、メチレントリス−FR−CR、BisRS−26X、DML−MBPC、DML−MBOC、DML−OCHP、DML−PCHP、DML−PC、DML−PTBP、DML−34X、DML−EP、DML−POP、ジメチロール−BisOC−P、DML−PFP、DML−PSBP、DML−MTrisPC、TriML−P、TriML−35XL、TML−BP、TML−HQ、TML−pp−BPF、TML−BPA、TMOM−BP、HML−TPPHBA、HML−TPHAP(以上、商品名、本州化学工業製)、BIR−OC、BIP−PC、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−PCHP、BIP−BIOC−F、4PC、BIR−BIPC−F、TEP−BIP−A、46DMOC、46DMOEP、TM−BIP−A(以上、商品名、旭有機材工業製)、2,6−ジメトキシメチル−4−t−ブチルフェノール、2,6−ジメトキシメチル−p−クレゾール、2,6−ジアセトキシメチル−p−クレゾール、ナフトール、テトラヒドロキシベンゾフェノン、没食子酸メチルエステル、ビスフェノールA、ビスフェノールE、メチレンビスフェノール、BisP−AP(商品名、本州化学工業製)、ノボラック樹脂などが挙げられるが、これらに限定されない。
ポリアミノ化合物は、1,4−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィドなどが挙げられるが、これらに限定されない。
また、ポリヒドロキシポリアミノ化合物は、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3’−ジヒドロキシベンジジンなどが挙げられるが、これらに限定されない。
これらの中でもキノンジアジド化合物が、フェノール化合物および4−ナフトキノンジアジドスルホニル基とのエステルを含むことがより好ましい。これによりi線露光で高い感度と、より高い解像度を得ることができる。
(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、露光後、十分な感度が得られる、1質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましい。また、キノンジアジド化合物の含有量は、(A)成分100質量部に対して、膜特性を低下させない、50質量部以下が好ましく、40質量部以下がより好ましい。キノンジアジド化合物の含有量をこの範囲とすることにより、目的の膜特性を得ながらより高感度化を図ることができる。 さらに、オニウム塩やジアリール化合物などの他の光酸発生剤や、増感剤などを必要に応じて添加してもよい。
本発明の硬化前のポジ型感光性樹脂組成物は、(C)熱架橋剤(以下、(C)成分と省略する場合がある)を含有することが好ましい。具体的には、アルコキシメチル基またはメチロール基を少なくとも2つ有する化合物が好ましい。これらの基を少なくとも2つ有することで、樹脂および同種分子と縮合反応して架橋構造体とすることができる。また、(B)成分と併用することで、感度や硬化膜の機械特性の向上のためにより幅広い設計が可能になる。
(C)成分の好ましい例としては、例えば、DML−PC、DML−PEP、DML−OC、DML−OEP、DML−34X、DML−PTBP、DML−PCHP、DML−OCHP、DML−PFP、DML−PSBP、DML−POP、DML−MBOC、DML−MBPC、DML−MTrisPC、DML−BisOC−Z、DMLBisOCHP−Z、DML−BPC、DML−BisOC−P、DMOM−PC、DMOM−PTBP、DMOM−MBPC、TriML−P、TriML−35XL、TML−HQ、TML−BP、TML−pp−BPF、TML−BPE、TML−BPA、TML−BPAF、TML−BPAP、TMOM−BP、TMOM−BPE、TMOM−BPA、TMOM−BPAF、TMOM−BPAP、HML−TPPHBA、HML−TPHAP、HMOM−TPPHBA、HMOM−TPHAP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、NIKALAC(登録商標) MX−290、NIKALAC MX−280、NIKALAC MX−270、NIKALAC MX−279、NIKALAC MW−100LM、NIKALAC MX−750LM(以上、商品名、(株)三和ケミカル製)が挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。この中でも、HMOM−TPHAP、MW−100LMを添加した場合、キュア時のリフローが起こりにくくなり、パターンが高矩形になるためより好ましい。
(C)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、溶剤に対する耐薬品性を得るために5質量部以上とすることが好ましく、十分な機械特性を得るために40質量部以下とすることが好ましい。この範囲内であれば感度や硬化膜の機械特性の向上のために幅広い設計をより適切に行うことができる。
また、必要に応じて、キュア後の収縮残膜率を小さくしない範囲でフェノール性水酸基を有する低分子化合物を含有してもよい。これにより、現像時間を短縮することができる。
これらの化合物としては、例えば、Bis−Z、BisP−EZ、TekP−4HBPA、TrisP−HAP、TrisP−PA、BisOCHP−Z、BisP−MZ、BisP−PZ、BisP−IPZ、BisOCP−IPZ、BisP−CP、BisRS−2P、BisRS−3P、BisP−OCHP、メチレントリス−FR−CR、BisRS−26X(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、BIP−PC、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−BIPC−F(以上、商品名、旭有機材工業(株)製)等が挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。
フェノール性水酸基を有する低分子化合物の含有量は、(A)成分100質量部に対して、1〜40質量部含有することが好ましい。
本発明の硬化前の感光性樹脂組成物は、(D)一般式(3)で表される化合物(以下、(D)成分と省略する場合がある)を含有することが好ましい。(D)成分を含有することで、加熱硬化後の膜と金属材料、とりわけ銅との密着性を著しく向上させる。これは、一般式(3)で表される化合物のS原子やN原子が金属表面と効率良く相互作用することに由来しており、さらに金属面と相互作用しやすい立体構造となっていることに起因する。これらの効果により、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、金属材料との接着性に優れた硬化膜を得ることができる。一般式(3)中のR18〜R20としては、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルエーテル基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、アリール基、アリールエーテル基、カルボキシル基、カルボニル基、アリル基、ビニル基、複素環基、それらを組み合わせたものなど挙げられ、さらに置換基を有していてもよい。
Figure 0006915533
(一般式(3)中、R15〜R17は、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子のいずれかを示し、R15〜R17のうち少なくとも1つは硫黄原子を示す。lは0または1を示し、m、nは0〜2の整数を示す。R18〜R20は、各々独立に、水素原子または炭素数1〜20の有機基を示す。)
また、(D)成分の添加量は、(A)成分100質量部に対し、0.1〜10質量部が好ましい。添加量を0.1質量部以上とすることで、金属材料に対する密着性の効果を十分に得ることができ、また10質量部以下とすることで、本発明に用いられる感光性樹脂組成物がポジ型の場合には、感光剤との相互作用により、硬化前のポジ型感光性樹脂組成物の感度低下を抑制できるため好ましい。
本発明に用いる(D)成分のR15〜R17は、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子のいずれかを示し、R15〜R17のうち少なくとも1つは硫黄原子であることが好ましい。一般に、窒素原子を含有する化合物を添加する場合、感光剤と窒素原子含有化合物の相互作用により感度を損なう場合がある。しかし、硫黄原子を含有することにより感光剤との相互作用効果が低下することで、硬化前のポジ型感光性樹脂組成物の感度を低下させることなく密着性向上の効果を得ることができる。また、金属以外の基板への密着性の観点から、トリアルコキシメチル基を有することがより好ましい。
一般式(3)で表される化合物は、例として以下のものが挙げられるが、下記構造に限らない。
Figure 0006915533
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また、本発明における硬化膜中の(B)成分、(C)成分、及び(D)成分は、硬化膜の脱ガス分析(例えば、熱分解GC/MS)を行うことにより、それぞれの成分残基を検出することができる。
本発明の硬化前のポジ型感光性樹脂組成物は、(E)下記一般式(4)で表される化合物(以下、(E)成分と省略する場合がある)を含有することが好ましい。(E)成分を含有することで、信頼性評価後の硬化膜の機械特性や、金属材料との密着性の低下を抑制することができる。
Figure 0006915533
(一般式(4)中、R21は水素原子または炭素数2以上のアルキル基を示し、R22は炭素数2以上のアルキレン基を示す。R23は、炭素数2以上のアルキレン基、酸素原子、および窒素原子のうち少なくともいずれかを含む1〜4価の有機基を示す。kは1〜4の整数を示す。)
(E)成分は、酸化防止剤として作用することで、(A)成分の脂肪族基やフェノール性水酸基の酸化劣化を抑制する。また、金属材料への防錆作用により、金属材料の酸化を抑制することができる。
本発明で用いる(E)成分のR21は、水素原子または炭素数2以上のアルキル基を示し、R22は炭素数2以上のアルキレン基を示す。R23は、炭素数2以上のアルキレン基、酸素原子、および窒素原子のうち少なくともいずれかを含む1〜4価の有機基を示す。kは1〜4の整数を示す。硬化膜中の(A)成分と金属材料の両方に相互作用することで、硬化膜と金属材料との密着性を向上させることができる。硬化膜中の(A)成分と金属材料の両方に対して、より効率的に相互作用するために、kは2〜4の整数がより好ましい。R23としては、アルキル基、シクロアルキル機、アリール基、アリールエーテル基、カルボキシル基、カルボニル基、アリル基、ビニル基、複素環基、−O−、−NH−、−NHNH−、またそれらを組み合わせたものなど挙げられ、さらに置換基を有していてもよい。この中でも、現像液への溶解性や金属密着性の点から、アルキルエーテル、−NH−を含有することが好ましく、(A)成分との相互作用と金属錯形成による金属密着性の点から−NH−がより好ましい。
また、(E)成分の添加量は、(A)成分100質量部に対し、0.1〜10質量部が好ましく、0.5〜5質量部がより好ましい。添加量を0.1質量部以上とすることで、脂肪族基やフェノール性水酸基の酸化劣化を抑制でき、また、金属材料への防錆作用により、金属材料の酸化を抑制することができるため、好ましい。また、添加量を10質量部以下とすることで、感光剤との相互作用により、硬化前のポジ型感光性樹脂組成物の感度低下を抑制できるため好ましい。
(E)成分は、例として以下のものが挙げられるが、下記構造に限らない。
Figure 0006915533
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本発明の硬化前のポジ型感光性樹脂組成物は、(F)一般式(5)で表される構造単位を有する熱架橋剤(以下、(F)成分と省略する場合がある)を含有することが好ましい。(F)成分を含有することで、更なる機械特性向上と低応力化が可能である。
Figure 0006915533
(一般式(5)中、R25およびR26は、各々独立に、水素原子またはメチル基を示す。R24は炭素数2以上のアルキレン基を有する2価の有機基であり、直鎖状、分岐状、および環状のいずれでも良い。)
本発明で用いる(F)成分のR25およびR26は、各々独立に、水素原子またはメチル基を示す。また、R24は炭素数2以上のアルキレン基を有する2価の有機基であり、直鎖状、分岐状、および環状のいずれでもよい。R24は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルエーテル基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、アリール基、アリールエーテル基、カルボキシル基、カルボニル基、アリル基、ビニル基、複素環基、またそれらを組み合わせたものなどが挙げられ、さらに置換基を有していてもよい。
本発明で用いる(F)成分は、柔軟なアルキレン基と剛直な芳香族基を有するため、耐熱性を有し、かつ硬化膜の機械特性の向上と低応力化が可能である。架橋基としては、アクリル基やメチロール基、アルコキシメチル基、エポキシ基が挙げられるがこれらに限定されない。この中でも、(A)成分のフェノール性水酸基と反応し、硬化膜の耐熱性を向上できる点と、脱水による膜収縮が起こりにくく、発生する基板への応力を低減できる点から、エポキシ基が好ましい。
本発明に用いる(F)成分は、例えば以下のものが挙げられるが、下記構造に限らない。
Figure 0006915533
(式中nは1〜5の整数、nは1〜20の整数である。)
本発明に用いる(F)成分は、上記構造の中でも、耐熱性と機械特性を両立する点から、nは1〜2、nは3〜7であることが好ましい。
また、(F)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、2〜35質量部が好ましく、5〜25質量部がより好ましい。添加量を2以上にすることにより、機械特性の向上と低応力化の効果が得られ、また添加量を35質量部以下にすることにより、硬化前のポジ型感光性樹脂組成物の感度低下を抑制できる。
また、本発明で用いる(F)成分100質量部に対して、本発明で用いる(E)成分の含有量が10質量部〜50質量部の範囲であることが好ましい。この範囲内であれば、信頼性評価後のアルキレン基の劣化を抑制できるため、信頼性評価後の硬化膜の機械特性低下を抑制できる。
本発明の硬化前のポジ型感光性樹脂組成物は、溶剤を含有することが好ましい。溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、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、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N’−ジメチルプロピレン尿素、N,N‐ジメチルイソ酪酸アミド、メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミドなどの極性の非プロトン性溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテートなどのエステル類、乳酸エチル、乳酸メチル、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等が挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。
溶剤の含有量は、(A)成分100質量部に対して、組成物を溶解させるため、100質量部以上含有することが好ましく、膜厚1μm以上の塗布膜を形成させるため、1,500質量部以下含有することが好ましい。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜は、必要に応じて基板との濡れ性を向上させる目的で界面活性剤、乳酸エチルやプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、エタノールなどのアルコール類、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエ−テル類を含有してもよい。
また、基板との接着性を高めるために、保存安定性を損なわない範囲で本発明のポジ型感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜にシリコン成分として、トリメトキシアミノプロピルシラン、トリメトキシエポキシシラン、トリメトキシビニルシラン、トリメトキシチオールプロピルシランなどのシランカップリング剤を含有してもよい。好ましい含有量は、(A)構造単位を有する樹脂100質量部に対して0.01〜5質量部である。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜は、(A)成分以外に他のアルカリ可溶性の樹脂を含有してもよい。具体的には、アルカリ可溶性のポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、アクリル酸を共重合したアクリルポリマー、ノボラック樹脂、シロキサン樹脂などが挙げられる。このような樹脂は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、トリエチルアミン、ジメチルアミノピリジン、モノエタノールアミン、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、炭酸ナトリウムなどのアルカリの溶液に溶解するものである。これらのアルカリ可溶性樹脂を含有することにより、硬化膜の密着性や優れた感度を保ちながら、各アルカリ可溶性樹脂の特性を付与することができる。
本発明の硬化前のポジ型感光性樹脂組成物の粘度は、2〜5,000mPa・sが好ましい。粘度が2mPa・s以上となるように固形分濃度を調整することにより、所望の膜厚を得ることが容易になる。一方、粘度が5,000mPa・s以下であれば、均一性の高い塗布膜を得ることが容易になる。このような粘度を有するポジ型感光性樹脂組成物は、例えば固形分濃度を5〜60質量%にすることで容易に得ることができる。
また、本発明に用いる感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜の(A)成分は、一般式(1)で表される構造単位を含んでいれば、ポリイミドなどの他の構造と共重合させてもよい。共重合させるモノマーとしては、酸二無水物として、例えば、ピロメリット酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,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、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、2,2−ビス[4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]スルホン二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレ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、p−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル)酸二無水物、p−ビフェニレンビス(トリメリット酸モノエステル)酸二無水物、エチレンビス(トリメリット酸モノエステル)酸二無水物、ビスフェノールAビス(トリメリット酸モノエステル)酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1.]ヘプタンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[3.3.1.]テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[3.1.1.]ヘプト−2−エンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2.]オクタンテトラカルボン酸二無水物、アダマタンテトラカルボン酸、4,4’−(フルオレニル)ジフタル酸無水物、3,4’−オキシジフタル酸無水物、4,4’−オキシジフタル酸無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物などが挙げらる。
ジアミンとしては、例えば、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、3,5−ジアミノ安息香酸、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、9,10−アントラセンジアミン、2,7−ジアミノフルオレン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、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−カルボキシ−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3−スルホン酸−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、3,3’−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ホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4−アミノ安息香酸4−アミノフェニルエステル、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、1,3−ビス(4−アニリノ)テトラメチルジシロキサン、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、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、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)メチレン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ)ビフェニル、4,4’−ジアミノ−6,6’−ビス(トリフルオロメチル)−[1,1’−ビフェニル]−3,3’−ジオール、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、2,2’−ビス[N−(3−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]プロパン、2,2’−ビス[N−(3−アミノベンゾイル)−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、2,2’−ビス[N−(4−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]プロパン、2,2’−ビス[N−(4−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]ヘキサフルオロプロパン、ビス[N−(3−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]スルホン、ビス[N−(4−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]スルホン、9,9−ビス[N−(3−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]フルオレン、9,9−ビス[N−(4−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]フルオレン、N、N’−ビス(3−アミノベンゾイル)−2,5−ジアミノ−1,4−ジヒドロキシベンゼン、N、N’−ビス(4−アミノベンゾイル)−2,5−ジアミノ−1,4−ジヒドロキシベンゼン、N、N’−ビス(4−アミノベンゾイル)−4,4’−ジアミノ−3,3−ジヒドロキシビフェニル、N、N’−ビス(3−アミノベンゾイル)−3,3’−ジアミノ−4,4−ジヒドロキシビフェニル、N、N’−ビス(4−アミノベンゾイル)−3,3’−ジアミノ−4,4−ジヒドロキシビフェニル、2−(4−アミノフェニル)−5−アミノベンゾオキサゾール、2−(3−アミノフェニル)−5−アミノベンゾオキサゾール、2−(4−アミノフェニル)−6−アミノベンゾオキサゾール、2−(3−アミノフェニル)−6−アミノベンゾオキサゾール、1,4−ビス(5−アミノ−2−ベンゾオキサゾリル)ベンゼン、1,4−ビス(6−アミノ−2−ベンゾオキサゾリル)ベンゼン、1,3−ビス(5−アミノ−2−ベンゾオキサゾリル)ベンゼン、1,3−ビス(6−アミノ−2−ベンゾオキサゾリル)ベンゼン、2,6−ビス(4−アミノフェニル)ベンゾビスオキサゾール、2,6−ビス(3−アミノフェニル)ベンゾビスオキサゾール、ビス[(3−アミノフェニル)−5−ベンゾオキサゾリル]、ビス[(4−アミノフェニル)−5−ベンゾオキサゾリル]、ビス[(3−アミノフェニル)−6−ベンゾオキサゾリル]、ビス[(4−アミノフェニル)−6−ベンゾオキサゾリル]などが挙げられるが、これに限定されない。これらを2種以上用いてもよい。
ポリベンゾオキサゾール前駆体は、閉環率が10%以上60%以下であることが好ましい。閉環率をこの範囲内とすることで、得られる硬化膜の金属への密着性を損なわず、レジスト剥離液に対する高耐薬品性を付与できるとともに、ポリベンゾオキサゾール前駆体アミド基の分子鎖間に対する立体障害により、分子鎖間の分子間相互作用が弱められ、得られる硬化膜が高伸度となる点で好ましい。
次に、本発明の硬化前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。
本発明の硬化前の感光性樹脂組成物を基板に塗布する。基板としては金属銅めっき基板、シリコンウエハ、また材質としてはセラミックス類、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ナーを用いた回転塗布、スプレー塗布、ロールコーティングなどの方法がある。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0.1〜150μmになるように塗布される。
基板と感光性樹脂組成物との接着性を高めるために、基板を前述のシランカップリング剤で前処理することもできる。例えば、シランカップリング剤をイソプロパノール、エタノール、メタノール、水、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、アジピン酸ジエチルなどの溶媒に0.5〜20質量%溶解させた溶液を、スピンコート、浸漬、スプレー塗布、蒸気処理などにより表面処理をする。場合によっては、その後50℃〜300℃までの熱処理を行い、基板とシランカップリング剤との反応を進行させる。
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分間〜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。
樹脂のパターンを形成するには、露光後、現像液を用いて露光部を除去する。現像液としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルカリ性を示す化合物の溶液が好ましい。また場合によっては、これらのアルカリ溶液にN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、ジメチルアクリルアミドなどの極性溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類などを単独あるいは数種を組み合わせたものを添加してもよい。現像後は水にてリンス処理をすることが好ましい。ここでもエタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類などを水に加えてリンス処理をしてもよい。
現像後、150℃〜320℃の温度を加えて熱架橋反応を進行させ、耐熱性および耐薬品性を向上させる。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分間〜5時間実施する。一例としては、130℃、200℃で各30分ずつ熱処理する。本発明においてのキュア条件の下限としては170℃以上が好ましいが、十分に硬化を進行させるために180℃以上であることがより好ましい。また、キュア条件の上限としては、280℃以下が好ましいが、本発明は特に低温硬化性において優れた硬化膜を提供するものであるため、250℃以下がより好ましい。
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、半導体装置や多層配線板等の電子部品に使用することができる。具体的には、半導体のパッシベーション膜、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜、高密度実装用多層配線の層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁層などの用途に好適に用いられるが、これに制限されず、様々な構造をとることができる。
次に、本発明の感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜を用いた、バンプを有する半導体装置への応用例について図面を用いて説明する。図1は、本発明のバンプを有する半導体装置のパット部分の拡大断面図である。図1に示すように、シリコンウエハ1には入出力用のアルミニウム(以下、Alと略す)パッド2上にパッシベーション膜3が形成され、そのパッシベーション膜3にビアホールが形成されている。この上に本発明の感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜によるパターンとして絶縁膜4が形成され、更に、金属(Cr、Ti等)膜5がAlパッド2と接続されるように形成され、電解めっき等で金属配線(Al、Cu等)6が形成されている。金属膜5はハンダバンプ10の周辺をエッチングして、各パッド間を絶縁する。絶縁されたパッドにはバリアメタル8とハンダバンプ10が形成されている。絶縁膜7の感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜はスクライブライン9において、厚膜加工を行うことができる。感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜に柔軟成分を導入した場合は、ウエハの反りが小さいため、露光やウエハの運搬を高精度に行うことができる。また、本発明の樹脂は機械特性にも優れるため、実装時も封止樹脂からの応力を緩和することできるため、low−k層のダメージを防ぎ、高信頼性の半導体装置を提供できる。
次に、半導体装置の詳細な作製方法について図2に記す。図2の2aに示すように、シリコンウエハ1に入出力用のAlパッド2、さらにパッシベーション膜3を形成させ、本発明の感光性樹脂組成物硬化した硬化膜によるパターンとして絶縁膜4を形成させる。続いて、図2の2bに示すように、金属(Cr、Ti等)膜5をAlパッド2と接続されるように形成させ、図2の2cに示すように、金属配線6をメッキ法で成膜する。次に、図2の2d’に示すように、本発明の硬化前の感光性樹脂組成物を塗布し、フォトリソ工程を経て図2の2dに示すようなパターンとして絶縁膜7を形成する。この際に、絶縁膜7の硬化前の感光性樹脂組成物はスクライブライン9において、厚膜加工を行うことになる。3層以上の多層配線構造を形成する場合は、上記の工程を繰り返して行い各層を形成することができる。
次いで、図2の2eおよび2fに示すように、バリアメタル8、ハンダバンプ10を形成する。そして、最後のスクライブライン9に沿ってダイシングしてチップ毎に切り分ける。絶縁膜7がスクライブライン9においてパターンが形成されていない場合または残渣が残っていた場合は、ダイシングの際クラック等が発生しチップの信頼性評価に影響する。このため、本発明のように、厚膜加工に優れたパターン加工を提供できることは、半導体装置の高信頼性を得るために非常に好ましい。
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。まず、各実施例および比較例における評価方法について説明する。評価には、あらかじめ1μmのポリテトラフルオロエチレン製のフィルター(住友電気工業(株)製)で濾過した硬化前の感光性樹脂組成物(以下ワニスと呼ぶ)を用いた。
(1)分子量測定
(A)構造単位を有する樹脂の重量平均分子量(Mw)は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)装置Waters2690−996(日本ウォーターズ(株)製)を用いて確認した。展開溶媒をN−メチル−2−ピロリドン(以降NMPと呼ぶ)として測定し、ポリスチレン換算で重量平均分子量(Mw)及び分散度(PDI=Mw/Mn)を計算した。
(2)耐薬品性の評価
ワニスを、シリコンウエハ上に120℃で3分間プリベークを行った後の膜厚が10μmとなるように塗布現像装置ACT−8を用いてスピンコート法で塗布し、プリベークした後、イナートオーブンCLH−21CD−Sを用いて、窒素気流下において酸素濃度20ppm以下で毎分3.5℃の昇温速度で220〜320℃まで昇温し、220〜320℃で1時間加熱処理を行なった。温度が50℃以下になったところでシリコンウエハを取り出し、その硬化膜を有機薬液(ジメチルスルホキシド:25%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液=92:2)に65℃で60分間浸漬させ、パターンの剥がれや溶出の有無を観察した。その結果が、パターンの剥がれや溶出なしの場合は良好として2、パターンの剥がれや溶出が観測された場合は不良として1、と評価した。
(3)高伸度性(破断点伸度)評価
ワニスを8インチのシリコンウエハ上に、120℃で3分間のプリベーク後の膜厚が11μmとなるように塗布現像装置ACT−8を用いてスピンコート法で塗布およびプリベークした後、イナートオーブンCLH−21CD−S(光洋サーモシステム(株)製)を用いて、酸素濃度20ppm以下で3.5℃/分で220℃まで昇温し、220℃で1時間加熱処理を行なった。温度が50℃以下になったところでシリコンウエハを取り出し、45質量%のフッ化水素酸に5分間浸漬することで、ウエハより樹脂組成物の硬化膜を剥がした。この膜を幅1cm、長さ9cmの短冊状に切断し、テンシロンRTM−100((株)オリエンテック製)を用いて、室温23.0℃、湿度45.0%RH下で引張速度50mm/分で引っ張り、破断点伸度の測定を行なった。測定は1検体につき10枚の短冊について行ない、結果から上位5点の平均値を求めた。破断点伸度の値が60%以上のものを極めて良好として4、20%以上60%未満のものを良好として3、10%以上20%未満のものを可として2、10%未満のものを不良として1、と評価した。
(4)密着性評価
次の方法にて金属銅との密着性評価を行なった。
まず、厚さ約3μmの金属銅めっき基板上にワニスをスピンナ(ミカサ(株)製)を用いてスピンコート法で塗布し、次いでホットプレート(大日本スクリーン製造(株)製D−SPIN)を用いて120℃のホットプレートで3分ベークし、最終的に厚さ8μmのプリベーク膜を作製した。この膜をイナートオーブンCLH−21CD−S(光洋サーモシステム(株)製)を用いて、酸素濃度20ppm以下で3.5℃/分で220〜320℃まで昇温し、220〜320℃で1時間加熱処理を行なった。温度が50℃以下になったところで基板を取り出し、基板を2分割し、それぞれの基板についてキュア後の膜に片刃を使用して2mm間隔で10行10列の碁盤目状の切り込みをいれた。このうち一方のサンプル基板を用い、“セロテープ”(登録商標)による引き剥がしによって100マスのうち何マス剥がれたかで金属材料/樹脂硬化膜間の接着特性の評価を行なった。また、もう一方のサンプル基板については、プレッシャークッカー試験(PCT)装置(タバイエスペエック(株)製HAST CHAMBER EHS−211MD)を用いて121℃、2気圧の飽和条件で400時間PCT処理を行なった後、上記の引き剥がしテストを行なった。いずれの基板についても引き剥がしテストで剥がれ個数が0を極めて良好として4、1以上20未満を良好として3、20以上50未満を可として2、50以上を不良として1とした。
(5)硬化膜の閉環率の算出
得られた硬化膜(A)を300〜350℃で加熱した硬化膜(B)を得た。これらの硬化膜(A)、および硬化膜(B)の赤外吸収スペクトルを測定し、1050cm−1付近のC−O伸縮振動に起因するピークの吸光度を求めた。赤外吸収スペクトルの測定は、測定装置として「FT−720」(商品名、株式会社堀場製作所製)を使用した。硬化膜(B)の閉環率を100%として、次の式から硬化膜(A)の閉環率を算出した。ここでいう閉環率とは、ポリベンゾオキサゾール前駆体構造単位の閉環率を示す。本実施例では、ワニスより硬化膜を作製し、閉環率の算出を行った。本実施例における閉環率の算出は、ワニスをシリコンウエハ上にスピンコートして、120℃で3分間乾燥し、膜厚5μmの塗布膜を得た。さらにこの塗布膜を220℃で10分、または320℃で10分加熱して硬化膜(220℃で加熱した硬化膜(A)、320℃で加熱した硬化膜(B))を得た。これらの硬化膜(A)、および硬化膜(B)を用いて次の式から220℃での硬化膜(A)の閉環率を算出した。硬化膜(A)の加熱温度が硬化膜の硬化温度である。硬化膜(B)の加熱温度320℃は、硬化膜中の(A)成分が完全に硬化する(硬化率100%となる)温度である。硬化膜の熱分解温度は熱重量減少測定(TGA)により分析できる。
Figure 0006915533
(6)信頼性評価
次の方法にて信頼性評価を行なった。
(6)−1.高温保存(High Temperature Strage、HTS)後の機械特性評価
ワニスを8インチのシリコンウエハ上に、120℃で3分間のプリベーク後の膜厚が11μmとなるように塗布現像装置ACT−8を用いてスピンコート法で塗布およびプリベークした後、イナートオーブンCLH−21CD−S(光洋サーモシステム(株)製)を用いて、酸素濃度20ppm以下で3.5℃/分で220℃まで昇温し、220℃で1時間加熱処理を行なった。温度が50℃以下になったところでウエハを取り出し、次に、高温保存試験機を用いて、150℃で500時間処理を行った。ウエハを取り出し、45質量%のフッ化水素酸に5分間浸漬することで、ウエハから樹脂組成物の膜を剥がした。この膜を幅1cm、長さ9cmの短冊状に切断し、テンシロンRTM−100((株)オリエンテック製)を用いて、室温23.0℃、湿度45.0%RH下で引張速度5mm/分で引っ張り、破断点伸度の測定を行なった。測定は1検体につき10枚の短冊について行ない、結果から上位5点の平均値を求めた。破断点伸度の値が60%以上のものをきわめて良好として4、20%以上60%未満のものを良好として3、10%以上20%未満のものを可2、10%未満のものを不良1とした。
(6)−2.高温保存(HTS)後の密着性評価
厚さ約3μmの金属銅めっき基板上にワニスをスピンナ(ミカサ(株)製)を用いてスピンコート法で塗布し、次いでホットプレート(大日本スクリーン製造(株)製D−SPIN)を用いて120℃のホットプレートで3分ベークし、最終的に厚さ8μmのプリベーク膜を作製した。この膜をイナートオーブンCLH−21CD−S(光洋サーモシステム(株)製)を用いて、酸素濃度20ppm以下で3.5℃/分で220℃まで昇温し、220℃で1時間加熱処理を行なった。温度が50℃以下になったところで基板を取り出し、キュア後の膜に片刃を使用して2mm間隔で10行10列の碁盤目状の切り込みをいれた。このサンプル基板について、高温保存試験機を用いて150℃で500時間加熱保存処理を行なった後、上記の引き剥がしテストを行なった。いずれの基板についても引き剥がしテストで剥がれ個数が0を極めて良好として4、1以上20未満を良好として3、20以上50未満を可として2、50以上を不良として1とした。
合成例1 アルカリ溶液可溶性ポリアミド樹脂(A−1)の合成
乾燥窒素気流下、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(以降BAHFと呼ぶ)(27.47g、0.075モル)をNMP257gに溶解させた。ここに、1,1’−(4,4’−オキシベンゾイル)ジイミダゾール(以降PBOMと呼ぶ)(17.20g、0.048モル)をNMP20gとともに加えて、85℃で3時間反応させた。続いて、プロピレンオキシド及びテトラメチレンエーテルグリコール構造を含むRT−1000(20.00g、0.020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、0.0050モル)、PBOM(14.33g、0.044モル)をNMP50gとともに加えて、85℃で1時間反応させた。さらに、末端封止剤として、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(3.94g、0.024モル)をNMP10gとともに加えて、85℃で30分反応させた。反応終了後、室温まで冷却し、酢酸(52.82g、0.88モル)をNMP87gとともに加えて、室温で1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得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の通風乾燥機で3日間乾燥し、アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−1)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−1)の重量平均分子量は40,000、PDIは2.2であった。
合成例2 アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−2)の合成
乾燥窒素気流下、BAHF(29.30g、0.080モル)、プロピレンオキシド及びテトラメチレンエーテルグリコール構造を含むRT−1000(20.00g、0.020モル)をNMP205gに溶解させた。ここに、PBOM(28.67g、0.080モル)をNMP20gとともに加えて、85℃で3時間反応させた。続いて、2,2’−ビス[N−(3−アミノベンゾイル)−3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]ヘキサフルオロプロパン(以降HFHAと呼ぶ)(0.60g、0.0010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(1.49g、0.0060モル)をNMP20gとともに加えて、85℃で30分反応させた。続いて、末端封止剤として、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(6.57g、0.040モル)をNMP10gとともに加えて、85℃で30分反応させた。さらに、4,4’−オキシジフタル酸無水物(以降ODPAと呼ぶ)(2.17g、0.0070モル)をNMP30gとともに加えて、85℃で1時間反応させた。反応終了後、室温まで冷却し、酢酸(48.02g、0.80モル)をNMP67gとともに加えて、室温で1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得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の通風乾燥機で3日間乾燥し、アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−2)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−2)の重量平均分子量は31,600、PDIは1.9であった。
合成例3 アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−3)の合成
前記合成例2に従って、BAHF(32.96g、0.090モル)、PBOM(29.38g、0.082モル)、RT−1000(10.00g、0.010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(1.49g、0.0060モル)、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(5.91g、0.036モル)、HFHA(0.60g、0.0010モル)、ODPA(2.17g、0.0070モル)、酢酸(49.22g、0.82モル)、NMP360gを用いて同様に行い、アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−3)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−3)の重量平均分子量は30,200、PDIは2.2であった。
合成例4 アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−4)の合成
前記合成例1に従って、BAHF(27.47g、0.075モル)、PBOM(30.10g、0.084モル)、プロピレンオキシド及びエチレングリコール構造を含むED−900(9.00g、0.020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、0.0050モル)、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(5.25g、0.032モル)、酢酸(48.02g、0.80モル)、NMP409gを用いて同様に行い、アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−4)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−4)の重量平均分子量は34,500、PDIは2.1であった。
合成例5 アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−5)の合成
前記合成例2に従って、BAHF(29.30g、0.080モル)、PBOM(30.10g、0.084モル)、ED−900(18.00g、0.020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(1.49g、0.0060モル)、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(5.25g、0.032モル)、HFHA(0.60g、0.0010モル)、ODPA(2.17g、0.0070モル)、酢酸(50.42g、0.84モル)、NMP340gを用いて同様に行い、アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−5)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−5)の重量平均分子量は33,200、PDIは2.0であった。
合成例6 アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−6)の合成
前記合成例2に従って、BAHF(32.96g、0.090モル)、PBOM(30.10g、0.084モル)、ED−900(9.00g、0.010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(1.49g、0.0060モル)、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(5.25g、0.032モル)、HFHA(0.60g、0.0010モル)、ODPA(2.17g、0.0070モル)、酢酸(50.42g、0.84モル)、NMP360gを用いて同様に行い、アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−6)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−6)の重量平均分子量は32,200、PDIは2.2であった。
合成例7 アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−7)の合成
前記合成例1に従って、BAHF(34.79g、0.095モル)、PBOM(31.53g、0.088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、0.0050モル)、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(3.94g、0.024モル)、酢酸(52.82g、0.50モル)、NMP352gを用いて同様に行い、アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−7)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−7)の重量平均分子量は35,800、PDIは2.5であった。
合成例8 ポリ(o−ヒドロキシアミド)(A−8)の合成
乾燥窒素気流下、N−メチルピロリドン100gを仕込み、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(32.96g、0.090モル)、m−アミノフェノール(2.18g、0.020モル)を添加し、室温で攪拌溶解した後、反応溶液の温度を−10〜0℃に保ちながら、ドデカン二酸ジクロリド(20.04g、0.075モル)を10分間で滴下した後、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸クロリド(7.38g、0.025モル)を加え、室温で3時間攪拌を続けた。反応溶液を3リットルの水に投入し、析出物を回収、純水で3回洗浄した後、50℃の通風乾燥機で3日間乾燥し、ポリ(o−ヒドロキシアミド)(A−8)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−8)の重量平均分子量は31,000、PDIは2.3であった。
合成例9 アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−9)の合成
前記合成例2に従って、BAHF(32.96g、0.090モル)、PBOM(29.38g、0.082モル)、HT−1100(11.00g、0.010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(1.49g、0.0060モル)、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(5.91g、0.036モル)、HFHA(0.60g、0.0010モル)、ODPA(2.17g、0.0070モル)、酢酸(49.22g、0.50モル)、NMP360gを用いて同様に行い、アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−9)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−9)の重量平均分子量は31,200、PDIは2.3であった。
合成例10 アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−10)の合成
前記合成例2に従って、BAHF(32.96g、0.090モル)、PBOM(29.38g、0.082モル)、HT−1700(17.00g、0.010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(1.49g、0.0060モル)、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(5.91g、0.036モル)、HFHA(0.60g、0.0010モル)、ODPA(2.17g、0.0070モル)、酢酸(49.22g、0.50モル)、NMP360gを用いて同様に行い、アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−10)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−10)の重量平均分子量は32,100、PDIは2.4であった。
合成例11 既閉環ポリイミド樹脂(A−11)の合成
乾燥窒素気流下、BAHF(11.9g、0.0325モル)、RT−1000(15.0g、0.015モル)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(0.62g、0.0025モル)、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸(0.82g、0.005モル)、をNMP125gに溶解させた。ここに4,4’−オキシジフタル酸無水物(13.95g、0.045モル)をNMP25gとともに加えて、60℃で1時間攪拌し、次いで180℃で4時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の通風乾燥機で3日間乾燥し既閉環ポリイミド樹脂(A−11)の粉末を得た。得られた樹脂のイミド化率は97%であった。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−11)の重量平均分子量は38,800、PDIは.1.9であった。
合成例12 アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−12)の合成
窒素気流下、250mlの三頸フラスコ中にイミダゾール27.2g(0.4モル)を入れ、NMP100gに室温で攪拌溶解させた。これを−10〜0℃に保ちながら、ドデカン二酸ジクロリド(26.72g、0.1モル)を100gのNMPに溶解させた液体を、反応溶液の温度が0℃を越えないようにして1時間かけて滴下した。滴下後、室温にて反応溶液をさらに3時間攪拌し、1Lの純水に投入して沈殿物を濾過した。濾過した沈殿物を純水で数回洗浄し、50℃の真空オーブンで100時間乾燥して、下記式で示される酸Aを得た。
続いて、前記合成例2に従って、BAHF(32.96g、0.090モル)、PBOM(7.17g、0.020モル)、酸A(20.49g、0.062モル)、RT−1000(10.00g、0.010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(1.49g、0.0060モル)、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(5.91g、0.036モル)、HFHA(0.60g、0.0010モル)、ODPA(2.17g、0.0070モル)、酢酸(49.22g、0.82モル)、NMP360gを用いて同様に行い、アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−12)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−12)の重量平均分子量は31,200、PDIは2.3であった。
Figure 0006915533
合成例13 アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−13)の合成
前記合成例12に従って、BAHF(32.96g、0.090モル)、PBOM(14.69g、0.041モル)、酸A(13.55g、0.041モル)、RT−1000(10.00g、0.010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(1.49g、0.0060モル)、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(5.91g、0.036モル)、HFHA(0.60g、0.0010モル)、ODPA(2.17g、0.0070モル)、酢酸(49.22g、0.82モル)、NMP360gを用いて同様に行い、アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−13)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−13)の重量平均分子量は30,800、PDIは2.3であった。
合成例14 アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−14)の合成
窒素気流下、250mlの三頸フラスコ中にイミダゾール27.2g(0.4モル)を入れ、NMP100gに室温で攪拌溶解させた。これを−10〜0℃に保ちながら、セバシン酸ジクロリド(23.91g、0.1モル)を100gのNMPに溶解させた液体を、反応溶液の温度が0℃を越えないようにして1時間かけて滴下した。滴下後、室温にて反応溶液をさらに3時間攪拌し、1Lの純水に投入して沈殿物を濾過した。濾過した沈殿物を純水で数回洗浄し、50℃の真空オーブンで100時間乾燥して、下記式で示される酸Bを得た。
続いて、前記合成例2に従って、BAHF(32.96g、0.090モル)、PBOM(7.17g、0.020モル)、酸B(18.75g、0.062モル)、RT−1000(10.00g、0.010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(1.49g、0.0060モル)、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(5.91g、0.036モル)、HFHA(0.60g、0.0010モル)、ODPA(2.17g、0.0070モル)、酢酸(49.22g、0.82モル)、NMP360gを用いて同様に行い、アルカリ可溶性ポリアミド樹脂(A−14)の粉末を得た。上記の方法で評価した結果、樹脂(A−14)の重量平均分子量は29,200、PDIは2.3であった。
Figure 0006915533
[実施例1〜19、比較例1〜10]
得られた樹脂(A−1〜A−10、A−12)10gに(B)成分として下記式で表される光酸発生剤を2.0g、(C)成分としてHMOM−TPHAP(C1)を1.0gとMW−100LM(C2)を0.5g加え、溶剤としてγ−ブチロラクトンを20g加えてワニスを作製し、これらの特性を上記評価方法により測定した。得られた結果を表1に示す。
[実施例20〜33、比較例11〜13]
得られた樹脂(A−3、A−8、A−10、A−11〜A−14)10gに(B)成分として下記式で表される光酸発生剤を2.0g、(C)成分としてHMOM−TPHAP(C1)を0.5gとMW−100LM(C2)を0.5g加え、溶剤としてγ−ブチロラクトンを20g加えてワニスを作製し、さらに下記式で表される(D−1)、(D−2)、(E−1)、(E−2)、(F)をそれぞれ表2の質量部で加えてワニスを作製し、これらの特性を上記評価方法により測定した。得られた結果を表2に示す。
Figure 0006915533
Figure 0006915533
Figure 0006915533
Figure 0006915533
Figure 0006915533
Figure 0006915533
(C)熱架橋剤の()内は(A)成分の樹脂100質量部に対する添加量(質量部)を示した。
Figure 0006915533
1 シリコンウエハ
2 Alパッド
3 パッシベーション膜
4 絶縁膜
5 金属(Cr、Ti等)膜
6 金属配線(Al、Cu等)
7 絶縁膜
8 バリアメタル
9 スクライブライン
10 ハンダバンプ

Claims (14)

  1. ポリベンゾオキサゾール前駆体を含有する感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜であって、前記硬化膜におけるポリベンゾオキサゾール前駆体がポリベンゾオキサゾールに閉環している割合が10%以上60%以下であって、前記ポリベンゾオキサゾール前駆体が、(A)一般式(1)で表される構造単位および一般式(2)で表されるポリエーテル構造単位を有し、かつ、前記一般式(2)で表されるポリエーテル構造単位の含有量が全ジアミン残基中5〜40モル%であることを特徴とする硬化膜。
    Figure 0006915533
    (式中、X、Yはそれぞれ独立に2個以上の炭素原子を有する2価〜8価の有機基を示す。R、Rはそれぞれ独立に水素、または炭素数1〜20の有機基のいずれかを示す。nは2〜500の整数、pは0〜4の整数、qは1〜4の整数、r、sはそれぞれ独立に0〜2の整数を示す。ただし、pr、sが0の時、括弧内の官能基はそれぞれ水素原子を示す。)
    Figure 0006915533
    (式中、R〜Rはそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基を表す。R〜R14はそれぞれ独立に水素、フッ素、または炭素数1〜6のアルキル基を表す。但し、括弧内に表される構造はそれぞれ異なる。x、y、zはそれぞれ独立に0〜35の整数を表す。)
  2. 前記一般式(2)で表されるポリエーテル構造単位の分子量が150以上2,000以下である、請求項に記載の硬化膜。
  3. 前記一般式(2)で表されるポリエーテル構造単位がテトラメチレンエーテルグリコール構造単位を有する請求項1または2に記載の硬化膜。
  4. 前記感光性樹脂組成物が、さらに、(B)光により酸を発生する化合物、および(C)熱架橋剤を含有する請求項1〜のいずれかに記載の硬化膜。
  5. 前記感光性樹脂組成物が、さらに、(D)一般式(3)で表される化合物を含有する、請求項1〜のいずれかに記載の硬化膜。
    Figure 0006915533
    (一般式(3)中、R15〜R17は、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子のいずれかを示し、R15〜R17のうち少なくとも1つは硫黄原子を示す。lは0または1を示し、m、nは0〜2の整数を示す。R18〜R20は、各々独立に、水素原子または炭素数1〜20の有機基を示す。)
  6. 前記感光性樹脂組成物が、さらに、(E)下記一般式(4)で表される化合物を含有する、請求項1〜のいずれかに記載の硬化膜。
    Figure 0006915533
    (一般式(4)中、R21は水素原子または炭素数2以上のアルキル基を表し、R22は炭素数2以上のアルキレン基を表す。R23は、炭素数2以上のアルキレン基、O原子、およびN原子のうち少なくともいずれかを含む1〜4価の有機基を示す。kは1〜4の整数を示す。)
  7. 前記感光性樹脂組成物が、さらに、(F)下記一般式(5)で表される構造単位を有する熱架橋剤を含有する、請求項1〜のいずれかに記載の硬化膜。
    Figure 0006915533
    (一般式(5)中、R25およびR26は、各々独立に、水素原子またはメチル基を示す。R24は炭素数2以上のアルキレン基を有する2価の有機基であり、直鎖状、分岐状、および環状のいずれでも良い。)
  8. 請求項1〜のいずれかに記載の硬化膜を製造する方法であって、前記感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、乾燥して感光性樹脂膜を形成する工程または前記感光性樹脂組成物から形成された感光性シートを基材上にラミネートして感光性樹脂膜を形成する工程と、前記感光性樹脂膜を露光する工程と、現像する工程と、加熱処理する工程を含む、硬化膜の製造方法。
  9. 前記感光性樹脂膜を加熱処理する工程が170℃以上250℃以下の温度で加熱処理する工程を含む、請求項に記載の硬化膜の製造方法。
  10. 請求項1〜のいずれかに記載の硬化膜が配置された、層間絶縁膜または半導体保護膜。
  11. 請求項1〜のいずれかに記載の硬化膜のレリーフパターン層を有する、半導体電子部品または半導体装置。
  12. 請求項1〜のいずれかに記載の硬化膜が再配線間の層間絶縁膜として配置された、半導体電子部品または半導体装置。
  13. 前記再配線と層間絶縁膜が2〜10層繰り返し配置された、請求項12に記載の半導体電子部品または半導体装置。
  14. 請求項1〜のいずれかに記載の硬化膜が2種以上の材質で構成される隣接する基板の層間絶縁膜として配置された、半導体電子部品または半導体装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111133382B (zh) * 2017-09-26 2023-10-31 东丽株式会社 感光性树脂组合物、固化膜、具备固化膜的元件与有机el显示装置、及其制造方法
TWI781220B (zh) * 2017-10-31 2022-10-21 日商太陽控股股份有限公司 感光性樹脂組成物、乾膜、硬化物、半導體元件、印刷配線板及電子零件
KR102584694B1 (ko) * 2017-12-28 2023-10-06 메르크 파텐트 게엠베하 알칼리 가용성 수지 및 가교결합제를 포함하는 네거티브 톤 리프트 오프 레지스트 조성물 및 기판 상에 금속 필름 패턴을 제조하는 방법

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3478094B2 (ja) * 1997-11-28 2003-12-10 東レ株式会社 耐熱性ポリマー前駆体の脱水閉環方法
TW525407B (en) * 2000-06-28 2003-03-21 Toray Industries Display
KR100774672B1 (ko) * 2004-05-07 2007-11-08 히다치 가세이듀퐁 마이쿠로시스데무즈 가부시키가이샤 포지티브형 감광성 수지 조성물, 패턴의 제조방법 및전자부품
JP4692219B2 (ja) 2004-10-29 2011-06-01 Jsr株式会社 ポジ型感光性絶縁樹脂組成物およびその硬化物
JP2007132978A (ja) * 2005-11-08 2007-05-31 Toray Ind Inc ポジ型感光性樹脂前駆体組成物
JP2007156243A (ja) 2005-12-07 2007-06-21 Nissan Chem Ind Ltd ポジ型感光性樹脂組成物及びその硬化膜
MY146083A (en) * 2007-02-19 2012-06-29 Sumitomo Bakelite Co Photosensitive resin composition, cured film, protective film, insulating film, semiconductor device and display device using the same
EP2133743B1 (en) 2007-03-12 2018-01-24 Hitachi Chemical DuPont Microsystems, Ltd. Photosensitive resin composition, process for producing patterned hardened film with use thereof and electronic part
JP5386781B2 (ja) 2007-03-12 2014-01-15 日立化成デュポンマイクロシステムズ株式会社 感光性樹脂組成物、該樹脂組成物を用いたパターン硬化膜の製造方法及び電子部品
JP5163812B2 (ja) 2009-05-20 2013-03-13 住友ベークライト株式会社 ポジ型感光性樹脂組成物、硬化膜、保護膜、層間絶縁膜、およびそれを用いた半導体装置、表示素子
TW201042390A (en) * 2009-05-22 2010-12-01 Sumitomo Bakelite Co Positive photosensitive resin composition, cured layer, protecting layer, interlayer dielectric, and semiconductor device and display chip using same
JP5768348B2 (ja) * 2009-09-17 2015-08-26 大日本印刷株式会社 熱塩基発生剤、高分子前駆体組成物、当該組成物を用いた物品
JP5548604B2 (ja) * 2010-12-21 2014-07-16 富士フイルム株式会社 感光性樹脂組成物
WO2012172793A1 (ja) * 2011-06-15 2012-12-20 日立化成デュポンマイクロシステムズ株式会社 感光性樹脂組成物、該樹脂組成物を用いたパターン硬化膜の製造方法及び電子部品
KR101807630B1 (ko) * 2013-12-11 2017-12-11 후지필름 가부시키가이샤 감광성 수지 조성물, 경화막의 제조 방법, 경화막, 액정 표시 장치 및 유기 el 표시 장치
WO2015087830A1 (ja) * 2013-12-11 2015-06-18 富士フイルム株式会社 感光性樹脂組成物、硬化膜の製造方法、硬化膜、液晶表示装置および有機el表示装置
TWI644979B (zh) * 2014-06-27 2018-12-21 日商富士軟片股份有限公司 熱硬化性樹脂組成物、硬化膜、硬化膜的製造方法及半導體元件
JPWO2016017191A1 (ja) * 2014-07-31 2017-04-27 Jsr株式会社 表示素子、感光性組成物およびエレクトロウェッティングディスプレイ
CN107407877B (zh) * 2015-03-24 2021-01-01 东丽株式会社 感光性树脂组合物
EP3358407A4 (en) * 2015-09-28 2019-05-22 Toray Industries, Inc. HARDENED FILM AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

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