JP7092121B2 - Positive photosensitive resin composition, thermal cross-linking agent for positive photosensitive resin, pattern cured film and its manufacturing method, semiconductor device, and electronic device. - Google Patents
Positive photosensitive resin composition, thermal cross-linking agent for positive photosensitive resin, pattern cured film and its manufacturing method, semiconductor device, and electronic device. Download PDFInfo
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Description
本発明は、ポジ型感光性樹脂組成物、ポジ型感光性樹脂用熱架橋剤、パターン硬化膜及びその製造方法、半導体素子、並びに電子デバイスに関する。 The present invention relates to a positive photosensitive resin composition, a thermal cross-linking agent for a positive photosensitive resin, a pattern cured film and a method for producing the same, a semiconductor device, and an electronic device.
近年、半導体素子の高集積化、小型化に伴い、半導体素子の層間絶縁層、表面保護層等の絶縁層は、より優れた耐熱性(熱膨張係数等)、機械特性(破断強度、破断伸び等)等を有することが求められている。このような特性を併せ持つ絶縁層を形成するための材料として、アルカリ可溶性樹脂を含有するポジ型感光性樹脂組成物が開発されている(例えば、特許文献1、2及び3参照)。これらのポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布及び乾燥して樹脂膜を形成し、該樹脂膜を露光及び現像することでパターン樹脂膜(パターン形成された樹脂膜)が得られる。そして、上記パターン樹脂膜を加熱硬化することでパターン硬化膜(パターン形成された硬化膜)を形成でき、該パターン硬化膜は絶縁層として用いることができる。しかも、これらの感光性樹脂組成物はパターン硬化膜を形成する工程において、低温での加熱硬化が可能であるという利点がある。
In recent years, with the increasing integration and miniaturization of semiconductor devices, the insulating layers such as the interlayer insulating layer and the surface protective layer of the semiconductor element have more excellent heat resistance (thermal expansion coefficient, etc.) and mechanical properties (breaking strength, breaking elongation, etc.). Etc.), etc. are required to have. As a material for forming an insulating layer having such characteristics, a positive photosensitive resin composition containing an alkali-soluble resin has been developed (see, for example,
ところで、半導体素子は、ウエハが小型化され、また絶縁層が多層化されるにつれて、絶縁層に用いられるパターン硬化膜の残留応力に起因するパッケージの反りが問題となっている。そのため、使用する材料には、形成されるパターン硬化膜の残留応力を低減することが求められている。 By the way, as the wafer becomes smaller and the insulating layer becomes multi-layered, the semiconductor element has a problem of warpage of the package due to the residual stress of the pattern curing film used for the insulating layer. Therefore, the material used is required to reduce the residual stress of the formed pattern cured film.
一般に、硬化膜の残留応力を低減するためには、硬化膜の架橋密度を低くすることが効果的であると考えられている。しかし、架橋密度を低くすると、膜強度も同時に低下する傾向にあり、パターン硬化膜の薬液耐性が低下してしまう傾向にある。 Generally, in order to reduce the residual stress of the cured film, it is considered effective to reduce the crosslink density of the cured film. However, when the crosslink density is lowered, the film strength tends to decrease at the same time, and the chemical resistance of the patterned cured film tends to decrease.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、残留応力が低く、薬液耐性に優れ、かつ基板との密着性に優れる硬化膜を形成することが可能なポジ型感光性樹脂組成物を提供することを主な目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a positive photosensitive resin composition capable of forming a cured film having low residual stress, excellent chemical resistance, and excellent adhesion to a substrate. The main purpose is to provide things.
上記目的を達成するために鋭意検討した結果、本発明者らは、ポジ型感光性樹脂組成物において、特定の化合物を組み合わせることによって、残留応力が低く、薬液耐性に優れる硬化膜を形成できることを見出した。さらに、得られる硬化膜が、基板との密着性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies to achieve the above object, the present inventors have found that a cured film having low residual stress and excellent chemical resistance can be formed by combining specific compounds in a positive photosensitive resin composition. I found it. Furthermore, they have found that the obtained cured film has excellent adhesion to the substrate, and have completed the present invention.
本発明の一側面は、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)下記一般式(1)で表される化合物又は下記一般式(2)で表される化合物と、(C)2つ以上のエポキシ基を有する化合物と、を含有する、ポジ型感光性樹脂組成物を提供する。このようなポジ型感光性樹脂組成物によれば、残留応力が低く、薬液耐性に優れ、かつ基板との密着性に優れるパターン硬化膜を形成することが可能となる。 One aspect of the present invention is (A) an alkali-soluble resin, (B) a compound represented by the following general formula (1) or a compound represented by the following general formula (2), and (C) two or more. Provided is a positive photosensitive resin composition containing a compound having an epoxy group. According to such a positive photosensitive resin composition, it is possible to form a pattern cured film having low residual stress, excellent chemical resistance, and excellent adhesion to a substrate.
(B)成分に対する(C)成分のモル比率は、1.0以下であってもよい。モル比率がこのような範囲にあると、薬液耐性及び破断強度がより優れる傾向にある。 The molar ratio of the component (C) to the component (B) may be 1.0 or less. When the molar ratio is in such a range, the chemical resistance and the breaking strength tend to be better.
(C)成分は、芳香環又は複素環を有する化合物であってもよい。また、(C)成分は、下記一般式(3)で表される化合物であってもよい。(C)成分がこのような化合物であると、形成されるパターン硬化膜の薬液耐性がより優れる傾向にある。 The component (C) may be a compound having an aromatic ring or a heterocycle. Further, the component (C) may be a compound represented by the following general formula (3). When the component (C) is such a compound, the chemical resistance of the formed pattern cured film tends to be more excellent.
ポジ型感光性樹脂組成物は、(D)エラストマをさらに含有していてもよい。また、ポジ型感光性樹脂組成物は、(E)光により酸を生成する化合物をさらに含有していてもよい。これらの成分を用いることによって、形成されるパターン硬化膜の耐熱性(熱膨張係数)及び機械特性(破断強度及び破断伸び)が優れる傾向にある。 The positive photosensitive resin composition may further contain (D) an elastomer. Further, the positive photosensitive resin composition may further contain a compound that produces an acid by (E) light. By using these components, the heat resistance (coefficient of thermal expansion) and mechanical properties (breaking strength and breaking elongation) of the formed pattern cured film tend to be excellent.
別の側面において、下記一般式(1)で表される化合物若しくは下記一般式(2)で表される化合物、及び2つ以上のエポキシ基を有する化合物からなるポジ型感光性樹脂用熱架橋剤を提供する。このようなポジ型感光性樹脂用熱架橋剤を用いると、残留応力が低く、薬液耐性に優れ、かつ基板との密着性に優れるパターン硬化膜を形成することが可能なポジ型感光性樹脂組成物を容易に調製することができる。 In another aspect, a thermal cross-linking agent for a positive photosensitive resin comprising a compound represented by the following general formula (1), a compound represented by the following general formula (2), and a compound having two or more epoxy groups. I will provide a. When such a thermal cross-linking agent for positive photosensitive resin is used, a positive photosensitive resin composition capable of forming a pattern cured film having low residual stress, excellent chemical resistance, and excellent adhesion to a substrate is possible. The thing can be easily prepared.
別の側面において、パターンを有し、パターンが上記のポジ型感光性樹脂組成物からなる樹脂膜の硬化物を含む、パターン硬化膜を提供する。 In another aspect, there is provided a pattern cured film comprising a cured product of a resin film having a pattern and the pattern comprising the above positive photosensitive resin composition.
別の側面において、上記のポジ型感光性樹脂組成物を基板の一部又は全部に塗布及び乾燥して樹脂膜を形成する工程と、樹脂膜の一部又は全部を露光する工程と、露光後の樹脂膜をアルカリ水溶液によって現像してパターン樹脂膜を形成する工程と、パターン樹脂膜を加熱する工程と、を備える、パターン硬化膜の製造方法を提供する。 In another aspect, a step of applying the above positive photosensitive resin composition to a part or all of the substrate and drying it to form a resin film, a step of exposing a part or all of the resin film, and a step after exposure. Provided is a method for producing a pattern cured film, comprising a step of developing the resin film of the above with an alkaline aqueous solution to form a pattern resin film and a step of heating the pattern resin film.
別の側面において、上記のパターン硬化膜を層間絶縁層又は表面保護層として備える、半導体素子を提供する。 In another aspect, a semiconductor device provided with the above-mentioned pattern curing film as an interlayer insulating layer or a surface protective layer is provided.
別の側面において、上記の半導体素子を備える、電子デバイスを提供する。 In another aspect, an electronic device comprising the above semiconductor device is provided.
本発明によれば、残留応力が低く、薬液耐性に優れ、かつ基板との密着性に優れる硬化膜を形成することが可能なポジ型感光性樹脂組成物を提供することができる。また、このようなポジ型感光性樹脂組成物を容易に調製可能なポジ型感光性樹脂用熱架橋剤を提供することができる。さらに、このようなポジ型感光性樹脂組成物を用いたパターン硬化膜及びその製造方法、半導体素子、並びに電子デバイスを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a positive photosensitive resin composition capable of forming a cured film having low residual stress, excellent chemical resistance, and excellent adhesion to a substrate. Further, it is possible to provide a thermal cross-linking agent for a positive photosensitive resin, which can easily prepare such a positive photosensitive resin composition. Further, it is possible to provide a pattern cured film using such a positive photosensitive resin composition, a method for producing the same, a semiconductor device, and an electronic device.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
本明細書における「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸」又は「メタクリル酸」を意味し、(メタ)アクリレート等の他の類似の表現においても同様である。 As used herein, "(meth) acrylic acid" means "acrylic acid" or "methacrylic acid", and is the same in other similar expressions such as (meth) acrylate.
[ポジ型感光性樹脂組成物]
一実施形態のポジ型感光性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)一般式(1)で表される化合物又は一般式(2)で表される化合物と、(C)2つ以上のエポキシ基を有する化合物と、を含有する。[Positive photosensitive resin composition]
The positive photosensitive resin composition of one embodiment includes (A) an alkali-soluble resin, (B) a compound represented by the general formula (1) or a compound represented by the general formula (2), and (C). Contains a compound having two or more epoxy groups.
<(A)成分>
(A)成分は、アルカリ水溶液(現像液)に対して可溶な樹脂である。なお、アルカリ水溶液とは、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液、金属水酸化物水溶液、有機アミン水溶液等のアルカリ性の溶液である。一般には、濃度が2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液が現像に用いられる。<Ingredient (A)>
The component (A) is a resin that is soluble in an alkaline aqueous solution (developer). The alkaline aqueous solution is an alkaline solution such as a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, a metal hydroxide aqueous solution, or an organic amine aqueous solution. Generally, an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide having a concentration of 2.38% by mass is used for development.
(A)成分がアルカリ現像液で可溶であることは、例えば、以下のようにして確認することができる。 It can be confirmed, for example, that the component (A) is soluble in an alkaline developer as follows.
(A)成分を任意の溶剤に溶解して得られたワニスを、シリコンウェハ等の基板上にスピン塗布して形成することにより膜厚5μm程度の塗膜とする。これをTMAH水溶液、金属水酸化物水溶液又は有機アミン水溶液のいずれかに20~25℃において、浸漬する。この結果、塗膜が均一に溶解し得るとき、その(A)成分はアルカリ性現像液で可溶と見なすことができる。 The varnish obtained by dissolving the component (A) in an arbitrary solvent is spin-coated on a substrate such as a silicon wafer to form a coating film having a film thickness of about 5 μm. This is immersed in any of a TMAH aqueous solution, a metal hydroxide aqueous solution, or an organic amine aqueous solution at 20 to 25 ° C. As a result, when the coating film can be uniformly dissolved, the component (A) can be regarded as soluble in an alkaline developer.
(A)成分としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンイミド樹脂、ポリウレタンアミドイミド樹脂、シロキサンポリイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、(メタ)アクリル共重合体、フェノール性水酸基を有する樹脂等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらの樹脂の主鎖又は側鎖に、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール基、カルボキシル基又は水酸基が付与されたものであってもよい。 Examples of the component (A) include polyester resin, polyether resin, polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polyurethane resin, polyurethaneimide resin, polyurethaneamideimide resin, siloxane polyimide resin, and polyesterimide resin. , Polybenzoxazole resin, phenoxy resin, polysulfone resin, polyether sulfone resin, polyphenylene sulfide resin, polycarbonate resin, polyether ketone resin, (meth) acrylic copolymer, resin having a phenolic hydroxyl group and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Further, the main chain or side chain of these resins may be provided with a glycol group such as ethylene glycol or propylene glycol, a carboxyl group or a hydroxyl group.
これらの中で、高温接着性、耐熱性及びフィルム形成性の観点から、(A)成分はフェノール性水酸基を有する樹脂であることが好ましい。 Among these, from the viewpoint of high temperature adhesiveness, heat resistance and film forming property, the component (A) is preferably a resin having a phenolic hydroxyl group.
フェノール性水酸基を有する樹脂としては、例えば、ポリヒドロキシスチレン又はヒドロキシスチレンを単量体単位として含む共重合体等のヒドロキシスチレン系樹脂、フェノール樹脂、ポリ(ヒドロキシアミド)等のポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリ(ヒドロキシフェニレン)エーテル、ポリナフトールなどが挙げられる。(A)成分は、これらの樹脂のうちの1種のみで構成されていてもよく、また、2種以上を含んで構成されていてもよい。 Examples of the resin having a phenolic hydroxyl group include hydroxystyrene resins such as polyhydroxystyrene or a copolymer containing hydroxystyrene as a monomer unit, phenolic resins, and polybenzoxazole precursors such as poly (hydroxyamide). Examples thereof include poly (hydroxyphenylene) ether and polynaphthol. The component (A) may be composed of only one of these resins, or may be composed of two or more of them.
これらの中で、電気特性(絶縁性)に優れること及び硬化時の体積収縮が小さいことから、(A1)ヒドロキシスチレン系樹脂が好ましい。また、低価格であること、コントラストが高いこと及び硬化時の体積収縮が小さいことから、(A2)フェノール樹脂が好ましく、ノボラック型フェノール樹脂がより好ましい。 Among these, the (A1) hydroxystyrene resin is preferable because it has excellent electrical characteristics (insulation properties) and has a small volume shrinkage during curing. Further, the (A2) phenol resin is preferable, and the novolak type phenol resin is more preferable, because the price is low, the contrast is high, and the volume shrinkage at the time of curing is small.
(A1)ヒドロキシスチレン系樹脂は、下記一般式(21)で表される構造単位を有する。 (A1) The hydroxystyrene resin has a structural unit represented by the following general formula (21).
一般式(21)中、R21は水素原子又はメチル基を示し、R22は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基又は炭素数1~10のアルコキシ基を示し、aは0~3の整数を示し、bは1~3の整数を示す。aとbの合計は5以下である。In the general formula (21), R 21 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 22 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. a indicates an integer of 0 to 3, and b indicates an integer of 1 to 3. The total of a and b is 5 or less.
(A1)ヒドロキシスチレン系樹脂は、一般式(21)で表される構造単位を与えるモノマ等を重合させることで得ることができる。 (A1) The hydroxystyrene resin can be obtained by polymerizing a monoma or the like giving a structural unit represented by the general formula (21).
一般式(21)において、R21で表わされる炭素数1~10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。これらの基は直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。また、R22で表わされる炭素数6~10のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。R21で表わされる炭素数1~10のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキソキシ基、ヘプトキシ基、オクトキシ基、ノノキシ基、デコキシ基等が挙げられる。これらの基は直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。In the general formula (21), examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 21 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group and a nonyl group. Groups, decyl groups and the like can be mentioned. These groups may be linear or branched. Examples of the aryl group having 6 to 10 carbon atoms represented by R 22 include a phenyl group and a naphthyl group. Examples of the alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 21 include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a pentoxy group, a hexoxy group, a heptoxy group, an octoxy group, a nonoxy group and a decoxy group. Be done. These groups may be linear or branched.
一般式(21)で表される構造単位を与えるモノマとしては、例えば、p-ヒドロキシスチレン、m-ヒドロキシスチレン、o-ヒドロキシスチレン、p-イソプロペニルフェノール、m-イソプロペニルフェノール、o-イソプロペニルフェノール等が挙げられる。これらのモノマはそれぞれ1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of the monoma giving the structural unit represented by the general formula (21) include p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, o-hydroxystyrene, p-isopropenylphenol, m-isopropenylphenol, and o-isopropenyl. Examples include phenol. Each of these monomas can be used alone or in combination of two or more.
(A1)ヒドロキシスチレン系樹脂は、その製造方法に制限されないが、例えば、一般式(21)で示される構造単位を与えるモノマの水酸基をt-ブチル基、アセチル基等で保護して水酸基が保護されたモノマとし、水酸基が保護されたモノマを重合して重合体を得て、さらに得られた重合体を、公知の方法(酸触媒下で脱保護してヒドロキシスチレン系構造単位に変換すること等)で脱保護することにより得ることができる。 The hydroxystyrene resin (A1) is not limited to the production method thereof, but for example, the hydroxyl group of the monomer giving the structural unit represented by the general formula (21) is protected by a t-butyl group, an acetyl group, or the like to protect the hydroxyl group. A polymer is obtained by polymerizing a monoma with a protected hydroxyl group to obtain a polymer, and the obtained polymer is deprotected under an acid catalyst and converted into a hydroxystyrene-based structural unit. Etc.) can be obtained by deprotecting.
(A1)ヒドロキシスチレン系樹脂は、一般式(21)で表される構造単位を与えるモノマのみからなる重合体又は共重合体であってもよく、一般式(21)で表される構造単位を与えるモノマとそれ以外のモノマとの共重合体であってもよい。(A1)ヒドロキシスチレン系樹脂が共重合体である場合、共重合体中の一般式(21)で示される構造単位の割合は、露光部のアルカリ現像液に対する溶解性の観点から、(A)成分100モル%に対して、10~100モル%が好ましく、20~97モル%がより好ましく、30~95モル%がさらに好ましく、50~95モル%が特に好ましい。 (A1) The hydroxystyrene resin may be a polymer or a copolymer consisting only of a monoma giving a structural unit represented by the general formula (21), and the structural unit represented by the general formula (21) may be used. It may be a copolymer of the given monoma and other monomas. (A1) When the hydroxystyrene resin is a copolymer, the ratio of the structural units represented by the general formula (21) in the polymer is (A) from the viewpoint of solubility in the alkaline developing solution of the exposed portion. With respect to 100 mol% of the components, 10 to 100 mol% is preferable, 20 to 97 mol% is more preferable, 30 to 95 mol% is further preferable, and 50 to 95 mol% is particularly preferable.
(A1)ヒドロキシスチレン系樹脂は、未露光部のアルカリ現像液に対する溶解阻害性をより向上する観点から、さらに下記一般式(22)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂であることが好ましい。 The hydroxystyrene resin (A1) is preferably an alkali-soluble resin having a structural unit represented by the following general formula (22) from the viewpoint of further improving the dissolution inhibitory property of the unexposed portion in the alkaline developer. ..
一般式(22)中、R23は水素原子又はメチル基を示し、R24は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基又は炭素数1~10のアルコキシ基を示し、cは0~3の整数を示す。In the general formula (22), R 23 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 24 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. c represents an integer of 0 to 3.
R24で表わされる炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基又は炭素数1~10のアルコキシ基としては、それぞれR22と同様のものが例示できる。Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, the aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and the alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 24 are the same as those of R 22 .
一般式(22)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂は、一般式(22)で表される構造単位を与えるモノマを用いることによって得られる。一般式(22)で表される構造単位を与えるモノマとしては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、o-メトキシスチレン、m-メトキシスチレン、p-メトキシスチレン等の芳香族ビニル化合物などが挙げられる。これらのモノマはそれぞれ1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The alkali-soluble resin having the structural unit represented by the general formula (22) can be obtained by using a monoma giving the structural unit represented by the general formula (22). Examples of the monoma giving the structural unit represented by the general formula (22) include styrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, o-methoxystyrene, and m-methoxystyrene. , P-Aromatic vinyl compounds such as methoxystyrene and the like. Each of these monomas can be used alone or in combination of two or more.
(A1)ヒドロキシスチレン系樹脂が一般式(22)で示される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂である場合、未露光部のアルカリ現像液に対する溶解阻害性及びパターン硬化膜の機械特性の観点から、一般式(22)で示される構造単位の割合は(A)成分100モル%に対して、1~90モル%が好ましく、3~80モル%がより好ましく、5~70モル%がさらに好ましく、5~50モル%が特に好ましい。 (A1) When the hydroxystyrene resin is an alkali-soluble resin having a structural unit represented by the general formula (22), it is generally used from the viewpoint of inhibition of dissolution of the unexposed portion in an alkaline developer and mechanical properties of the pattern cured film. The ratio of the structural unit represented by the formula (22) is preferably 1 to 90 mol%, more preferably 3 to 80 mol%, still more preferably 5 to 70 mol%, and 5 to 100 mol% of the component (A). -50 mol% is particularly preferred.
また、(A1)ヒドロキシスチレン系樹脂は、弾性率を低くする観点から、さらに下記一般式(23)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂であることが好ましい。 Further, the hydroxystyrene resin (A1) is preferably an alkali-soluble resin having a structural unit represented by the following general formula (23) from the viewpoint of lowering the elastic modulus.
一般式(23)中、R25は水素原子又はメチル基を示し、R26は炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のヒドロキシアルキル基を示す。In the general formula (23), R 25 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 26 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a hydroxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
一般式(23)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂は、一般式(23)で表される構造単位を与えるモノマを用いることで得られる。一般式(23)で表される構造単位を与えるモノマとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシペンチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘプチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシノニル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシデシル等が挙げられる。これらのモノマはそれぞれ1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The alkali-soluble resin having the structural unit represented by the general formula (23) can be obtained by using a monoma giving the structural unit represented by the general formula (23). Examples of the monoma giving the structural unit represented by the general formula (23) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, and (meth). Pentyl acrylate, (meth) hexyl acrylate, (meth) heptyl acrylate, (meth) octyl acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, hydroxymethyl (meth) acrylate, (meth) Hydroxyethyl acrylate, (meth) hydroxypropyl acrylate, (meth) hydroxybutyl acrylate, (meth) hydroxypentyl acrylate, (meth) hydroxyhexyl acrylate, (meth) hydroxyheptyl acrylate, (meth) acrylate Examples thereof include hydroxyoctyl, hydroxynonyl (meth) acrylate, and hydroxydecyl (meth) acrylate. Each of these monomas can be used alone or in combination of two or more.
(A1)ヒドロキシスチレン系樹脂が一般式(23)で示される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂である場合、未露光部のアルカリ現像液に対する溶解阻害性及びパターン硬化膜の機械特性の観点から、一般式(23)で示される構造単位の割合は(A)成分100モル%に対して、1~90モル%が好ましく、3~80モル%がより好ましく、5~70モル%がさらに好ましく、5~50モル%が特に好ましい。 (A1) When the hydroxystyrene resin is an alkali-soluble resin having a structural unit represented by the general formula (23), it is generally used from the viewpoint of inhibition of dissolution of the unexposed portion in an alkaline developer and mechanical properties of the pattern cured film. The ratio of the structural unit represented by the formula (23) is preferably 1 to 90 mol%, more preferably 3 to 80 mol%, still more preferably 5 to 70 mol%, and 5 to 100 mol% of the component (A). -50 mol% is particularly preferred.
(A2)フェノール樹脂は、フェノール又はその誘導体とアルデヒド類との重縮合生成物である。重縮合は、通常、酸、塩基等の触媒存在下で行われる。酸触媒を用いた場合に得られるフェノール樹脂は、特にノボラック型フェノール樹脂と呼ばれる。ノボラック型フェノール樹脂としては、例えば、フェノール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂、クレゾール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂、キシレノール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂、レゾルシノール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂、フェノール-ナフトール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂等が挙げられる。 (A2) Phenol resin is a polycondensation product of phenol or a derivative thereof and aldehydes. Polycondensation is usually carried out in the presence of a catalyst such as an acid or a base. The phenol resin obtained when an acid catalyst is used is particularly called a novolak type phenol resin. Examples of the novolak type phenol resin include phenol / formaldehyde novolak resin, cresol / formaldehyde novolak resin, xylenol / formaldehyde novolak resin, resorcinol / formaldehyde novolak resin, phenol-naphthol / formaldehyde novolak resin and the like.
(A2)フェノール樹脂を構成するフェノール誘導体としては、例えば、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、o-エチルフェノール、m-エチルフェノール、p-エチルフェノール、o-ブチルフェノール、m-ブチルフェノール、p-ブチルフェノール、2,3-キシレノール、2,4-キシレノール、2,5-キシレノール、2,6-キシレノール、3,4-キシレノール、3,5-キシレノール、2,3,5-トリメチルフェノール、3,4,5-トリメチルフェノール等のアルキルフェノール、メトキシフェノール、2-メトキシ-4-メチルフェノール等のアルコキシフェノール、ビニルフェノール、アリルフェノール等のアルケニルフェノール、ベンジルフェノール等のアラルキルフェノール、メトキシカルボニルフェノール等のアルコキシカルボニルフェノール、ベンゾイルオキシフェノール等のアリールカルボニルフェノール、クロロフェノール等のハロゲン化フェノール、カテコール、レゾルシノール、ピロガロール等のポリヒドロキシベンゼン、ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール、α-又はβ-ナフトール等のナフトール誘導体、p-ヒドロキシフェニル-2-エタノール、p-ヒドロキシフェニル-3-プロパノール、p-ヒドロキシフェニル-4-ブタノール等のヒドロキシアルキルフェノール、ヒドロキシエチルクレゾール等のヒドロキシアルキルクレゾール、ビスフェノールのモノエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールのモノプロピレンオキサイド付加物等のアルコール性水酸基含有フェノール誘導体、p-ヒドロキシフェニル酢酸、p-ヒドロキシフェニルプロピオン酸、p-ヒドロキシフェニルブタン酸、p-ヒドロキシ桂皮酸、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシフェニル安息香酸、ヒドロキシフェノキシ安息香酸、ジフェノール酸等のカルボキシル基含有フェノール誘導体などが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the phenol derivative constituting the (A2) phenol resin include o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-butylphenol, and m-butylphenol. p-Butylphenol, 2,3-Xylenol, 2,4-Xylenol, 2,5-Xylenol, 2,6-Xylenol, 3,4-Xylenol, 3,5-Xylenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3 , Alkylphenol such as 4,5-trimethylphenol, methoxyphenol, alkoxyphenol such as 2-methoxy-4-methylphenol, alkenylphenol such as vinylphenol and allylphenol, aralkylphenol such as benzylphenol, alkoxy such as methoxycarbonylphenol. Arylcarbonylphenol such as carbonylphenol and benzoyloxyphenol, halogenated phenol such as chlorophenol, polyhydroxybenzene such as catechol, resorcinol and pyrogallol, bisphenol such as bisphenol A and bisphenol F, and naphthol derivatives such as α- or β-naphthol. , P-Hydroxyphenyl-2-ethanol, p-hydroxyphenyl-3-propanol, hydroxyalkylphenol such as p-hydroxyphenyl-4-butanol, hydroxyalkylcresol such as hydroxyethylcrezole, monoethylene oxide adduct of bisphenol, bisphenol Alcoholic hydroxyl group-containing phenol derivatives such as monopropylene oxide adducts, p-hydroxyphenylacetic acid, p-hydroxyphenylpropionic acid, p-hydroxyphenylbutanoic acid, p-hydroxykatsura acid, hydroxybenzoic acid, hydroxyphenylbenzoic acid, Examples thereof include carboxyl group-containing phenol derivatives such as hydroxyphenoxybenzoic acid and diphenolic acid. These can be used alone or in combination of two or more.
(A2)フェノール樹脂を構成するアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、メトキシベンズアルデヒド、ヒドロキシフェニルアセトアルデヒド、メトキシフェニルアセトアルデヒド、クロトンアルデヒド、クロロアセトアルデヒド、クロロフェニルアセトアルデヒド、グリセルアルデヒド、グリオキシル酸、グリオキシル酸メチル、グリオキシル酸フェニル、グリオキシル酸ヒドロキシフェニル、ホルミル酢酸、ホルミル酢酸メチル、2-ホルミルプロピオン酸、2-ホルミルプロピオン酸メチル等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、パラホルムアルデヒド、トリオキサン等のホルムアルデヒドの前駆体、アセトン、ピルビン酸、レブリン酸、4-アセチルブチル酸、アセトンジカルボン酸、3,3’-4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸等のケトン類を反応に用いてもよい。 Examples of the aldehydes constituting the (A2) phenol resin include formaldehyde, acetaldehyde, furfural, benzaldehyde, hydroxybenzaldehyde, methoxybenzaldehyde, hydroxyphenylacetaldehyde, methoxyphenylacetaldehyde, crotonaldehyde, chloroacetaldehyde, chlorophenylacetaldehyde, and glyceraldehyde. Examples thereof include glyoxylic acid, methyl glyoxylate, phenyl glyoxylate, hydroxyphenyl glyoxylate, formaldehyde acetic acid, methyl formyl acetate, 2-formylpropionic acid, methyl 2-formylpropionic acid and the like. These can be used alone or in combination of two or more. In addition, formaldehyde precursors such as paraformaldehyde and trioxane, and ketones such as acetone, pyruvate, levulinic acid, 4-acetylbutyl acid, acetone dicarboxylic acid, and 3,3'-4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid. It may be used for the reaction.
(A)成分が(A1)ヒドロキシスチレン系樹脂又は(A2)フェノール樹脂を含有する場合、(A1)成分及び(A2)成分のそれぞれの重量平均分子量は、アルカリ水溶液に対する溶解性、感光特性及びパターン硬化膜の機械特性のバランスを考慮すると、重量平均分子量で1000~500000が好ましく、2000~200000がより好ましく、2000~100000であることがさらに好ましい。ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定し、標準ポリスチレン検量線より換算して得られる値である。 When the component (A) contains (A1) hydroxystyrene resin or (A2) phenol resin, the weight average molecular weights of the components (A1) and (A2) are the solubility in an alkaline aqueous solution, the photosensitive characteristics and the pattern. Considering the balance of the mechanical properties of the cured film, the weight average molecular weight is preferably 1000 to 500,000, more preferably 2000 to 200,000, and even more preferably 2000 to 100,000. Here, the weight average molecular weight is a value obtained by measuring by a gel permeation chromatography (GPC) method and converting from a standard polystyrene calibration curve.
<(B)成分>
(B)成分である化合物は、パターン形成後の感光性樹脂膜を加熱して硬化する際に、(A)成分と反応して橋架け構造を形成し得る構造を有する化合物である。(B)成分は、下記一般式(1)で表される化合物又は下記一般式(2)で表される化合物である。<Ingredient (B)>
The compound (B) is a compound having a structure capable of reacting with the component (A) to form a bridging structure when the photosensitive resin film after pattern formation is heated and cured. The component (B) is a compound represented by the following general formula (1) or a compound represented by the following general formula (2).
一般式(1)中、R1~R6は、それぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基を示す。In the general formula (1), R 1 to R 6 each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
R1~R6で表される炭素数1~10のアルキル基は、R22と同様のものが例示できる。アルキル基の炭素数は、1~5であることが好ましく、1~3であることがより好ましく、1又は2であることがさらに好ましく、1であることが特に好ましい。Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 1 to R 6 are the same as those of R 22 . The number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, further preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.
一般式(2)中、R7~R12は、それぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基を示す。In the general formula (2), R 7 to R 12 each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
R7~R12で表される炭素数1~10のアルキル基は、R22と同様のものが例示できる。アルキル基の炭素数は、1~5であることが好ましく、1~3であることがより好ましく、1又は2であることがさらに好ましく、1であることが特に好ましい。As the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 7 to R 12 , the same as R 22 can be exemplified. The number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, further preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.
<(C)成分>
(C)成分である化合物は、2以上のエポキシ基を有し、上述の(B)成分である化合物とともに、パターン形成後の感光性樹脂膜を加熱して硬化する際に、(A)成分と反応して橋架け構造を形成し得る構造を有する化合物である。<Ingredient (C)>
The compound (C) has two or more epoxy groups, and when the photosensitive resin film after pattern formation is heated and cured together with the above-mentioned compound (B), the component (A) is formed. It is a compound having a structure capable of forming a bridging structure by reacting with.
(C)成分は、2以上のエポキシ基を有しているものであれば、特に制限なく使用することができる。(C)成分としては、例えば、脂肪族エポキシ化合物、芳香族エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、複素環式エポキシ化合物、ビスフェノール型エポキシ化合物、ノボラック型エポキシ化合物、グリシジルアミン型エポキシ化合物、ハロゲン化エポキシ化合物等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 The component (C) can be used without particular limitation as long as it has two or more epoxy groups. Examples of the component (C) include an aliphatic epoxy compound, an aromatic epoxy compound, an alicyclic epoxy compound, a heterocyclic epoxy compound, a bisphenol type epoxy compound, a novolak type epoxy compound, a glycidylamine type epoxy compound, and a halogenated epoxy. Examples include compounds. These can be used alone or in combination of two or more.
これらのうち、(C)成分は、薬液耐性により優れる観点から、芳香環又は複素環を有するエポキシ化合物であることが好ましく、複素環を有するエポキシ化合物であることがより好ましく、含窒素複素環を有するエポキシ化合物であることがさらに好ましい。 Of these, the component (C) is preferably an epoxy compound having an aromatic ring or a heterocycle, more preferably an epoxy compound having a heterocycle, and a nitrogen-containing heterocycle, from the viewpoint of being more excellent in chemical resistance. It is more preferably an epoxy compound having.
(C)成分は、薬液耐性により優れる観点から、下記一般式(3)で表される化合物であることが好ましい。 The component (C) is preferably a compound represented by the following general formula (3) from the viewpoint of being more excellent in chemical resistance.
一般式(3)中、R13~R15は、それぞれ独立に炭素数1~10のアルキレン基を示す。In the general formula (3), R 13 to R 15 each independently represent an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms.
一般式(3)において、R13~R15で表わされる炭素数1~10のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基等が挙げられる。これらの基は直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。アルキレン基の炭素数は、1~8であることが好ましく、1~6であることがより好ましい。In the general formula (3), examples of the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 13 to R 15 include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group and an octylene. Examples include a group, a nonylene group, a decylene group and the like. These groups may be linear or branched. The alkylene group preferably has 1 to 8 carbon atoms, and more preferably 1 to 6 carbon atoms.
(B)成分に対する(C)成分のモル比率((C)成分のモル数/(B)成分のモル数)は、薬液耐性及び破断強度により優れる観点から、1.0以下であり、0.9以下であることが好ましく、0.8以下であることがより好ましい。(B)成分に対する(C)成分のモル比率の下限は、特に制限されないが、0.1以上、0.2以上又は0.3以上であってもよい。 The molar ratio of the component (C) to the component (B) (the number of moles of the component (C) / the number of moles of the component (B)) is 1.0 or less from the viewpoint of being superior in chemical resistance and breaking strength, and is 0. It is preferably 9 or less, and more preferably 0.8 or less. The lower limit of the molar ratio of the component (C) to the component (B) is not particularly limited, but may be 0.1 or more, 0.2 or more, or 0.3 or more.
(B)成分及び(C)成分の合計量は、残留応力及び薬液耐性により優れる観点から、(A)成分100質量部に対して、2~35質量部であることが好ましく、4~30質量部であることがより好ましく、5~25質量部であることがさらに好ましい。 The total amount of the component (B) and the component (C) is preferably 2 to 35 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) from the viewpoint of being superior in residual stress and chemical resistance. It is more preferably parts, and even more preferably 5 to 25 parts by mass.
本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物は、(A)~(C)成分に加えて、(D)エラストマ又は(E)光により酸を生成する化合物をさらに含有していてもよい。これらの成分を用いることによって、破断強度及び熱膨張性に優れたポジ型感光性樹脂組成物を得ることができる。 The positive photosensitive resin composition of the present embodiment may further contain (D) an elastomer or (E) a compound that produces an acid by light, in addition to the components (A) to (C). By using these components, a positive photosensitive resin composition having excellent breaking strength and thermal expansion property can be obtained.
<(D)成分>
エラストマとしては、例えば、スチレン系エラストマ、オレフィン系エラストマ、ウレタン系エラストマ、ポリエステル系エラストマ、ポリアミド系エラストマ、アクリル系エラストマ、シリコーン系エラストマ等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのうち、(D)成分は、得られるパターン硬化膜の破断強度、破断伸び及び熱膨張性に優れることから、アクリル系エラストマであってもよい。<(D) component>
Examples of the elastomer include styrene-based elastomers, olefin-based elastomers, urethane-based elastomers, polyester-based elastomers, polyamide-based elastomers, acrylic-based elastomers, and silicone-based elastomers. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, the component (D) may be an acrylic elastomer because the obtained pattern cured film is excellent in breaking strength, breaking elongation and thermal expansion.
アクリル系エラストマは、下記一般式(31)で表される構造単位を有することが好ましい。 The acrylic elastomer preferably has a structural unit represented by the following general formula (31).
一般式(31)中、R31は水素原子又はメチル基を示し、R32は炭素数2~20のヒドロキシアルキル基を示す。In the general formula (31), R 31 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 32 represents a hydroxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms.
R32で表わされる炭素数2~20のヒドロキシアルキル基としては、例えば、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシブチル基、ヒドロキシペンチル基、ヒドロキシヘキシル基、ヒドロキシヘプチル基、ヒドロキシオクチル基、ヒドロキシノニル基、ヒドロキシデシル基、ヒドロキシウンデシル基、ヒドロキシドデシル基(ヒドロキシラウリル基という場合もある。)、ヒドロキシトリデシル基、ヒドロキシテトラデシル基、ヒドロキシペンタデシル基、ヒドロキシヘキサデシル基、ヒドロキシヘプタデシル基、ヒドロキシオクタデシル基、ヒドロキシノナデシル基、ヒドロキシエイコシル基等が挙げられる。Examples of the hydroxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms represented by R 32 include a hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group, a hydroxybutyl group, a hydroxypentyl group, a hydroxyhexyl group, a hydroxyheptyl group, a hydroxyoctyl group and a hydroxynonyl group. , Hydroxydecyl group, hydroxyundecyl group, hydroxydodecyl group (sometimes referred to as hydroxylauryl group), hydroxytridecyl group, hydroxytetradecyl group, hydroxypentadecyl group, hydroxyhexadecyl group, hydroxyheptadecyl group, hydroxy Examples thereof include an octadecyl group, a hydroxynonadecil group and a hydroxyeicocil group.
アクリル系エラストマは、さらに下記一般式(32)で表される構造単位、下記一般式(33)で表される構造単位、又は下記一般式(34)で表される構造単位を有していてもよい。 The acrylic elastomer further has a structural unit represented by the following general formula (32), a structural unit represented by the following general formula (33), or a structural unit represented by the following general formula (34). May be good.
一般式(32)中、R33は水素原子又はメチル基を示し、R34は1級、2級又は3級アミノ基を有する1価の有機基を示す。In the general formula (32), R 33 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 34 represents a monovalent organic group having a primary, secondary or tertiary amino group.
R34で表わされる1級、2級又は3級アミノ基としては、例えば、アミノエチル基、N-メチルアミノエチル基、N,N-ジメチルアミノエチル基、N-エチルアミノエチル基、N,N-ジエチルアミノエチル基、アミノプロピル基、N-メチルアミノプロピル基、N,N-ジメチルアミノプロピル基、N-エチルアミノプロピル基、N,N-ジエチルアミノプロピル基、ピペリジン-4-イル基、1-メチルピペリジン-4-イル基、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル基、1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン-4-イル基、(ピペリジン-4-イル)メチル基、2-(ピペリジン-4-イル)エチル基等が挙げられる。Examples of the primary, secondary or tertiary amino group represented by R 34 include aminoethyl group, N-methylaminoethyl group, N, N-dimethylaminoethyl group, N-ethylaminoethyl group, N, N. -Diethylaminoethyl group, aminopropyl group, N-methylaminopropyl group, N, N-dimethylaminopropyl group, N-ethylaminopropyl group, N, N-diethylaminopropyl group, piperidine-4-yl group, 1-methyl Piperidine-4-yl group, 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl group, 1,2,2,6,6-pentamethylpiperidin-4-yl group, (piperidin-4-yl) Examples thereof include a methyl group and a 2- (piperidine-4-yl) ethyl group.
一般式(33)中、R35は水素原子又はメチル基を示し、R36は炭素数4~20のアルキル基を示す。In the general formula ( 33 ), R35 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R36 represents an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms.
R36で表わされる炭素数4~20のアルキル基としては、例えば、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基(ラウリル基という場合もある。)、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基等が挙げられる。これらの基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。Examples of the alkyl group having 4 to 20 carbon atoms represented by R 36 include a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, an undecyl group, and a dodecyl group (also referred to as a lauryl group). ), Tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecil group, eikosyl group and the like. These groups may be linear or branched.
一般式(34)中、R37は水素原子又はメチル基を示す。In the general formula (34), R 37 represents a hydrogen atom or a methyl group.
アクリル系エラストマは、例えば、上記一般式(31)で表される構造単位を与えるモノマ、及び必要に応じて添加される一般式(32)、(33)又は(34)で表される構造単位を与えるモノマを配合し、乳酸エチル、トルエン、イソプロパノール等の溶媒中で撹拌し、必要に応じて加熱することによって得ることができる。 The acrylic elastomer is, for example, a monoma giving a structural unit represented by the above general formula (31), and a structural unit represented by the general formula (32), (33) or (34) added as needed. It can be obtained by blending a monoma to give the above product, stirring it in a solvent such as ethyl lactate, toluene, or isopropanol, and heating it if necessary.
アクリル系エラストマの重量平均分子量は、2000~100000であることが好ましく、3000~60000であることがより好ましく、5000~50000であることがさらに好ましく、10000~40000であることが特に好ましい。ここで、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(GPC)法により測定し、標準ポリスチレン検量線より換算して得られる値である。 The weight average molecular weight of the acrylic elastomer is preferably 2000 to 100,000, more preferably 3000 to 60,000, further preferably 5000 to 50,000, and particularly preferably 10,000 to 40,000. Here, the weight average molecular weight is a value obtained by measuring by a gel permeation chromatography (GPC) method and converting from a standard polystyrene calibration curve.
(D)成分の含有量は、破断強度及び破断伸びにより優れる観点から、(A)成分100質量部に対して、1~35質量部であることが好ましく、3~30質量部であることがより好ましく、5~25質量部であることがさらに好ましい。 The content of the component (D) is preferably 1 to 35 parts by mass and 3 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) from the viewpoint of being superior in breaking strength and breaking elongation. More preferably, it is 5 to 25 parts by mass.
<(E)成分>
(E)成分である光により(光を受けることにより)酸を生成する化合物は、感光性樹脂組成物において感光剤として機能する。(E)成分は、光照射を受けて酸を生成させ、光照射を受けた部分のアルカリ水溶液への可溶性をより増大させる機能を有する。(E)成分としては、一般に光酸発生剤と称される化合物を用いることができる。(E)成分の具体例としては、o-キノンジアジド化合物、アリールジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩等が挙げられる。(E)成分は、これらの化合物のうちの1種のみからなるものであってもよく、また、2種以上を含んで構成されるものであってもよい。これらの中で、感度が高いことから、o-キノンジアジド化合物が好ましい。<(E) component>
The compound (E) that produces an acid by light (by receiving light), which is a component, functions as a photosensitive agent in the photosensitive resin composition. The component (E) has a function of generating an acid by being irradiated with light and further increasing the solubility of the portion irradiated with light in an alkaline aqueous solution. As the component (E), a compound generally called a photoacid generator can be used. Specific examples of the component (E) include an o-quinone diazode compound, an aryldiazonium salt, a diallyliodonium salt, a triarylsulfonium salt and the like. The component (E) may be composed of only one of these compounds, or may be composed of two or more of them. Among these, the o-quinone diazide compound is preferable because of its high sensitivity.
o-キノンジアジド化合物としては、例えば、o-キノンジアジドスルホニルクロリドと、ヒドロキシ化合物又はアミノ化合物等とを脱塩酸剤の存在下で縮合反応させることで得られるもの等を用いることができる。 As the o-quinone diazide compound, for example, a compound obtained by condensing an o-quinone diazidosulfonyl chloride with a hydroxy compound or an amino compound in the presence of a dehydrochloric acid agent can be used.
o-キノンジアジド化合物は、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-[4-{1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル}フェニル]エタンと1-ナフトキノン-2-ジアジド-5-スルホニルクロリドとの縮合物、トリス(4-ヒドロキシフェニル)メタン又はトリス(4-ヒドロキシフェニル)エタンと1-ナフトキノン-2-ジアジド-5-スルホニルクロリドとの縮合物を用いることが好ましい。 The o-quinone diazide compounds are 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1- [4- {1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl} phenyl] ethane and 1-naphthoquinone-2-diazide-. It is preferable to use a condensate with 5-sulfonyl chloride, a condensate of tris (4-hydroxyphenyl) methane or tris (4-hydroxyphenyl) ethane with 1-naphthoquinone-2-diazide-5-sulfonyl chloride.
(E)成分の含有量は、露光部と未露光部との溶解速度差がより大きくなり、感度がより良好となる観点から、(A)成分100質量部に対して、5~25質量部であることが好ましく、6~20質量部であることがより好ましく、7~18質量部であることがさらに好ましい。 The content of the component (E) is 5 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) from the viewpoint that the difference in dissolution rate between the exposed part and the unexposed part becomes larger and the sensitivity becomes better. It is preferably 6 to 20 parts by mass, more preferably 7 to 18 parts by mass.
<その他の成分>
本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物は、上記(A)~(E)成分以外に、溶剤、加熱により酸を生成する化合物、溶解促進剤、溶解阻害剤、カップリング剤、界面活性剤、レベリング剤等の成分を含有していてもよい。<Other ingredients>
In addition to the above components (A) to (E), the positive photosensitive resin composition of the present embodiment includes a solvent, a compound that produces an acid by heating, a dissolution accelerator, a dissolution inhibitor, a coupling agent, and a surfactant. , A leveling agent or the like may be contained.
(溶剤)
溶剤を用いることによって、基板上への塗布を容易にし、均一な厚さの塗膜を形成することができる。溶剤としては、例えば、γ-ブチロラクトン、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ベンジル、n-ブチルアセテート、エトキシエチルプロピオナート、3-メチルメトキシプロピオネート、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリルアミド、テトラメチレンスルホン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。これらの溶剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、溶解性及び塗布膜の均一性の観点から、乳酸エチル又はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートであることが好ましい。(solvent)
By using a solvent, it is possible to facilitate coating on a substrate and form a coating film having a uniform thickness. Examples of the solvent include γ-butyrolactone, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate, benzyl acetate, n-butyl acetate, ethoxyethyl propionate, 3-methylmethoxypropionate, N-methyl-2-pyrrolidone, and N. , N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphorylamide, tetramethylenesulfone, diethylketone, diisobutylketone, methylamylketone, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol Examples thereof include monobutyl ether and dipropylene glycol monomethyl ether. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Among these, ethyl lactate or propylene glycol monomethyl ether acetate is preferable from the viewpoint of solubility and uniformity of the coating film.
(加熱により酸を生成する化合物)
加熱により酸を生成する化合物を用いることによって、パターン樹脂膜を加熱する際に酸を発生させることが可能となるため、(A)成分と(B)成分及び(C)成分との反応、すなわち熱架橋反応が促進され、パターン硬化膜の耐熱性が向上する。また、加熱により酸を生成する化合物は光照射によっても酸を発生するため、露光部のアルカリ水溶液への溶解性が増大する。よって、未露光部と露光部とのアルカリ水溶液に対する溶解性の差がさらに大きくなり解像度がより向上する。(Compound that produces acid by heating)
By using a compound that produces an acid by heating, it is possible to generate an acid when the patterned resin film is heated, so that the reaction between the component (A) and the components (B) and (C), that is, The thermal cross-linking reaction is promoted, and the heat resistance of the pattern cured film is improved. Further, since the compound that produces an acid by heating also generates an acid by light irradiation, the solubility of the exposed portion in the alkaline aqueous solution is increased. Therefore, the difference in solubility between the unexposed portion and the exposed portion in the alkaline aqueous solution becomes larger, and the resolution is further improved.
このような加熱により酸を生成する化合物は、例えば、50~250℃まで加熱することにより酸を生成するものであるもの等が挙げられる。加熱により酸を生成する化合物の具体例としては、オニウム塩等の強酸と塩基とから形成される塩、イミドスルホナートなどが挙げられる。 Examples of the compound that produces an acid by such heating include a compound that produces an acid by heating to 50 to 250 ° C. Specific examples of the compound that produces an acid by heating include a salt formed from a strong acid such as an onium salt and a base, an imide sulfonate, and the like.
(溶解促進剤)
溶解促進剤を用いることによって、アルカリ水溶液で現像する際の露光部の溶解速度を増加させ、感度及び解像性を向上させることができる。溶解促進剤としては従来公知のものを用いることができる。その具体例としては、カルボキシル基、スルホン酸、スルホンアミド基を有する化合物が挙げられる。(Dissolution accelerator)
By using the dissolution accelerator, the dissolution rate of the exposed portion when developing with an alkaline aqueous solution can be increased, and the sensitivity and resolution can be improved. As the dissolution accelerator, conventionally known ones can be used. Specific examples thereof include compounds having a carboxyl group, a sulfonic acid, and a sulfonamide group.
また、溶解促進剤は、下記一般式(41)~(43)のいずれかで表されるフェノール性低分子化合物であってもよい。 Further, the dissolution accelerator may be a phenolic small molecule compound represented by any of the following general formulas (41) to (43).
一般式(41)中、R41は水素原子又はメチル基を示す。a1~f1は0~3の整数を示し、d1~f1の合計は1以上であり、a1とd1の合計は5以下であり、b1とe1の合計は5以下であり、c1とf1の合計は5以下である。In the general formula (41), R 41 represents a hydrogen atom or a methyl group. a1 to f1 represent integers of 0 to 3, the total of d1 to f1 is 1 or more, the total of a1 and d1 is 5 or less, the total of b1 and e1 is 5 or less, and the total of c1 and f1. Is 5 or less.
一般式(42)中、R42は水素原子又はメチル基を示す。a2~c2は0~3の整数を示し、d2~f2は1~3の整数を示し、a2とd2の合計は5以下であり、b2とe2の合計は5以下であり、c2とf2の合計は5以下である。In the general formula (42), R 42 represents a hydrogen atom or a methyl group. a2 to c2 indicate an integer of 0 to 3, d2 to f2 indicate an integer of 1 to 3, the total of a2 and d2 is 5 or less, the total of b2 and e2 is 5 or less, and c2 and f2. The total is 5 or less.
一般式(43)中、a3、c3、h及びiは0~3の整数を示し、d3及びf3は1~3の整数を示し、a3とd3の合計は5以下であり、c3とf3の合計は5以下であり、hとiの合計は4以下である。 In the general formula (43), a3, c3, h and i indicate an integer of 0 to 3, d3 and f3 indicate an integer of 1 to 3, the total of a3 and d3 is 5 or less, and c3 and f3. The total is 5 or less, and the total of h and i is 4 or less.
(溶解阻害剤)
溶解阻害剤は、(A)成分のアルカリ水溶液に対する溶解を阻害する化合物であり、残膜厚、現像時間及びコントラストをコントロールするために用いられる。溶解阻害剤としては、例えば、ジフェニルヨードニウムニトラート、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムニトラート、ジフェニルヨードニウムブロミド、ジフェニルヨードニウムクロリド、ジフェニルヨードニウムヨージド等が挙げられる。(Dissolution inhibitor)
The dissolution inhibitor is a compound that inhibits the dissolution of the component (A) in an alkaline aqueous solution, and is used to control the residual film thickness, development time, and contrast. Examples of the dissolution inhibitor include diphenyliodonium nitrate, bis (p-tert-butylphenyl) iodinenium nitrate, diphenyliodonium bromide, diphenyliodonium chloride, diphenyliodonium iodine and the like.
(カップリング剤)
カップリング剤を用いることによって、形成されるパターン硬化膜と基板との接着性をより高めることができる。カップリング剤としては、例えば、有機シラン化合物、アルミキレート化合物等が挙げられる。(Coupling agent)
By using the coupling agent, the adhesiveness between the formed pattern curing film and the substrate can be further enhanced. Examples of the coupling agent include an organic silane compound and an aluminum chelate compound.
(界面活性剤、レベリング剤)
界面活性剤又はレベリング剤を用いることによって、塗布性をより向上することができる。具体的には、例えば、界面活性剤又はレベリング剤を含有することで、ストリエーション(膜厚のムラ)をより防いだり、現像性をより向上させたりすることができる。界面活性剤又はレベリング剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル等が挙げられる。(Surfactant, Leveling agent)
By using a surfactant or a leveling agent, the coatability can be further improved. Specifically, for example, by containing a surfactant or a leveling agent, striation (unevenness of film thickness) can be further prevented and developability can be further improved. Examples of the surfactant or leveling agent include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether and the like.
その他の成分を用いる場合の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.01~20質量部であってもよい。 When other components are used, the content may be 0.01 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).
本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物によれば、残留応力が低く、薬液耐性に優れ、かつ基板との密着性に優れるパターン硬化膜を形成することが可能となる。 According to the positive photosensitive resin composition of the present embodiment, it is possible to form a pattern cured film having low residual stress, excellent chemical resistance, and excellent adhesion to a substrate.
[ポジ型感光性樹脂用熱架橋剤]
一実施形態のポジ型感光性樹脂用熱架橋剤は、上述の(B)成分(一般式(1)で表される化合物若しくは一般式(2)で表される化合物)及び(C)成分(2つ以上のエポキシ基を有する化合物)からなるものである。このようなポジ型感光性樹脂用熱架橋剤によれば、残留応力が低く、薬液耐性に優れ、かつ基板との密着性に優れるパターン硬化膜を形成することが可能なポジ型感光性樹脂組成物を容易に調製することができる。[Thermal cross-linking agent for positive photosensitive resin]
The thermal cross-linking agent for a positive photosensitive resin of one embodiment includes the above-mentioned component (B) (compound represented by the general formula (1) or compound represented by the general formula (2)) and the component (C) ( It consists of a compound having two or more epoxy groups). According to such a thermal cross-linking agent for positive photosensitive resin, a positive photosensitive resin composition capable of forming a pattern cured film having low residual stress, excellent chemical resistance, and excellent adhesion to a substrate. The thing can be easily prepared.
[パターン硬化膜及びその製造方法]
一実施形態のパターン硬化膜は、パターンを有し、パターンが上述のポジ型感光性樹脂組成物からなる樹脂膜の硬化物を含む。パターン硬化膜は、上述のポジ型感光性樹脂組成物を加熱することによって得られる。以下、パターン硬化膜の製造方法について説明する。[Pattern cured film and its manufacturing method]
The pattern cured film of one embodiment includes a cured product of a resin film having a pattern and having the pattern made of the above-mentioned positive photosensitive resin composition. The pattern cured film is obtained by heating the above-mentioned positive photosensitive resin composition. Hereinafter, a method for manufacturing a pattern cured film will be described.
本実施形態のパターン硬化膜の製造方法は、上述のポジ型感光性樹脂組成物を基板の一部又は全部に塗布及び乾燥し樹脂膜を形成する工程(塗布・乾燥(成膜)工程)と、樹脂膜の一部又は全部を露光する工程(露光工程)と、露光後の樹脂膜をアルカリ水溶液により現像してパターン樹脂膜を形成する工程(現像工程)と、パターン樹脂膜を加熱する工程(加熱処理工程)とを備える。以下、各工程について説明する。 The method for producing the pattern cured film of the present embodiment includes a step of applying and drying the above-mentioned positive photosensitive resin composition to a part or all of the substrate to form a resin film (coating / drying (deposition) step). , A step of exposing a part or all of the resin film (exposure step), a step of developing the exposed resin film with an alkaline aqueous solution to form a pattern resin film (development step), and a step of heating the pattern resin film. (Heat treatment step) is provided. Hereinafter, each step will be described.
<塗布・乾燥(成膜)工程>
まず、本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布し乾燥して樹脂膜を形成する。この工程では、ガラス基板、半導体、金属酸化物絶縁体(例えば、TiO2、SiO2等)、窒化ケイ素等の基板上に、本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物を、スピンナー等を用いて回転塗布し、塗膜を形成する。塗膜の厚さに特に制限はないが、0.1~40μmであることが好ましい。この塗膜が形成された基板をホットプレート、オーブン等を用いて乾燥する。乾燥温度及び乾燥時間に特に制限はないが80~140℃で、1~7分行なうことが好ましい。これにより、支持基板上に樹脂膜が形成される。樹脂膜の厚さに特に制限はないが、0.1~40μmであることが好ましい。<Applying / drying (deposition) process>
First, the positive photosensitive resin composition of the present embodiment is applied onto a substrate and dried to form a resin film. In this step, the positive photosensitive resin composition of the present embodiment is applied to a substrate such as a glass substrate, a semiconductor, a metal oxide insulator (for example, TiO 2 , SiO 2 , etc.), silicon nitride, etc. using a spinner or the like. And apply by rotation to form a coating film. The thickness of the coating film is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 40 μm. The substrate on which this coating film is formed is dried using a hot plate, an oven, or the like. The drying temperature and drying time are not particularly limited, but it is preferably carried out at 80 to 140 ° C. for 1 to 7 minutes. As a result, a resin film is formed on the support substrate. The thickness of the resin film is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 40 μm.
<露光工程>
次に、露光工程では、基板上に形成した樹脂膜に、マスクを介して紫外線、可視光線、放射線等の活性光線を照射する。本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物において、(A)成分はi線に対する透明性が高いので、i線の照射を好適に用いることができる。なお、露光後、必要に応じて、溶解速度を向上させる観点から露光後加熱(PEB)を行うこともできる。露光後加熱を行なう場合の温度は70℃~140℃、露光後加熱の時間は1分~5分が好ましい。<Exposure process>
Next, in the exposure step, the resin film formed on the substrate is irradiated with active rays such as ultraviolet rays, visible rays, and radiation through a mask. In the positive photosensitive resin composition of the present embodiment, since the component (A) has high transparency to i-rays, i-ray irradiation can be suitably used. After exposure, post-exposure heating (PEB) can also be performed, if necessary, from the viewpoint of improving the dissolution rate. The temperature for post-exposure heating is preferably 70 ° C. to 140 ° C., and the post-exposure heating time is preferably 1 minute to 5 minutes.
<現像工程>
現像工程では、露光工程後の樹脂膜の露光部を現像液で除去することにより、樹脂膜がパターン化され、パターン樹脂膜が得られる。現像液としては、例えば、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)等のアルカリ水溶液が好適に用いられる。これらの水溶液の塩基濃度は、0.1~10質量%とすることが好ましい。さらに、上記現像液にアルコール類又は界面活性剤を添加して使用することもできる。これらはそれぞれ、現像液100質量部に対して、好ましくは0.01~10質量部、より好ましくは0.1~5質量部の範囲で配合することができる。現像液を用いて現像を行なう場合は、例えば、シャワー現像、スプレー現像、浸漬現像、パドル現像等の方法によって、現像液を樹脂膜上に配し、18~40℃の条件下、30~360秒間放置する。放置後、水洗しスピン乾燥を行うことでパターン樹脂膜を洗浄する。<Development process>
In the developing step, the exposed portion of the resin film after the exposure step is removed with a developing solution, so that the resin film is patterned and a patterned resin film is obtained. As the developing solution, for example, an alkaline aqueous solution such as sodium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium silicate, ammonia, ethylamine, diethylamine, triethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is preferably used. Be done. The base concentration of these aqueous solutions is preferably 0.1 to 10% by mass. Further, alcohols or surfactants may be added to the developer for use. Each of these can be blended in the range of preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the developing solution. When developing with a developer, the developer is placed on a resin film by, for example, shower development, spray development, immersion development, paddle development, etc., and 30 to 360 ° C. under the conditions of 18 to 40 ° C. Leave for a second. After leaving it to stand, the pattern resin film is washed by washing with water and performing spin drying.
<加熱処理工程>
次いで、加熱処理工程では、パターン樹脂膜を加熱処理することにより、パターン硬化膜を形成することができる。加熱処理工程における加熱温度は、半導体装置に対する熱によるダメージを充分に防止する点から、250℃以下が好ましく、230℃以下がより好ましい。<Heat treatment process>
Next, in the heat treatment step, the pattern cured film can be formed by heat-treating the pattern resin film. The heating temperature in the heat treatment step is preferably 250 ° C. or lower, more preferably 230 ° C. or lower, from the viewpoint of sufficiently preventing heat damage to the semiconductor device.
加熱処理は、例えば、石英チューブ炉、ホットプレート、ラピッドサーマルアニール、縦型拡散炉、赤外線硬化炉、電子線硬化炉、マイクロ波硬化炉等のオーブンを用いて行うことができる。また、大気中又は窒素等の不活性雰囲気中いずれを選択することもできるが、窒素下で行う方がパターンの酸化を防ぐことができるので望ましい。上述の好ましい加熱温度の範囲は従来の加熱温度よりも低いため、支持基板及び半導体装置へのダメージを小さく抑えることができる。従って、本実施形態のレジストパターンの製造方法を用いることによって、電子デバイスを歩留まり良く製造することができる。また、プロセスの省エネルギー化につながる。さらに、本実施形態のポジ型感光性樹脂組成物によれば、感光性ポリイミド等に見られる加熱処理工程における体積収縮(硬化収縮)が小さいため、寸法精度の低下を防ぐことができる。 The heat treatment can be performed using, for example, an oven such as a quartz tube furnace, a hot plate, a rapid thermal annealing, a vertical diffusion furnace, an infrared curing furnace, an electron beam curing furnace, or a microwave curing furnace. Further, either the atmosphere or the inert atmosphere such as nitrogen can be selected, but it is preferable to carry out under nitrogen because the pattern oxidation can be prevented. Since the above-mentioned preferable heating temperature range is lower than the conventional heating temperature, damage to the support substrate and the semiconductor device can be suppressed to a small extent. Therefore, by using the method for manufacturing the resist pattern of the present embodiment, the electronic device can be manufactured with a high yield. It also leads to energy saving of the process. Further, according to the positive photosensitive resin composition of the present embodiment, since the volume shrinkage (curing shrinkage) in the heat treatment step seen in the photosensitive polyimide or the like is small, it is possible to prevent a decrease in dimensional accuracy.
加熱処理工程における加熱処理時間は、ポジ型感光性樹脂組成物が硬化するのに充分な時間であればよいが、作業効率との兼ね合いから、5時間以下が好ましい。 The heat treatment time in the heat treatment step may be a time sufficient for the positive photosensitive resin composition to cure, but is preferably 5 hours or less in view of work efficiency.
また、加熱処理は、上述のオーブンの他、マイクロ波硬化装置又は周波数可変マイクロ波硬化装置を用いて行うこともできる。これらの装置を用いることにより、基板及び半導体装置の温度を例えば200℃以下に保ったままで、感光性樹脂膜のみを効果的に加熱することが可能である(J.Photopolym.Sci.Technol.,18,327-332(2005)参照)。 Further, the heat treatment can be performed by using a microwave curing device or a frequency variable microwave curing device in addition to the above-mentioned oven. By using these devices, it is possible to effectively heat only the photosensitive resin film while keeping the temperature of the substrate and the semiconductor device, for example, 200 ° C. or lower (J. Photopolym. Sci. Technol.,. 18,327-332 (2005)).
上述の本実施形態のパターン硬化膜の製造方法によれば、充分に高い感度及び解像度で、密着性及び熱衝撃性にも優れるパターン硬化膜が得られる。 According to the method for producing a pattern-cured film of the present embodiment described above, a pattern-cured film having sufficiently high sensitivity and resolution and excellent adhesion and thermal shock resistance can be obtained.
[層間絶縁層、表面保護層]
本実施形態のパターン硬化膜は、半導体素子の層間絶縁層又は表面保護層として用いることができる。[Interlayer insulation layer, surface protection layer]
The pattern cured film of the present embodiment can be used as an interlayer insulating layer or a surface protective layer of a semiconductor device.
[半導体素子]
一実施形態の半導体素子は、本実施形態の層間絶縁層又は表面保護層を備える。本実施形態の半導体素子は、特に制限に制限されないが、多層配線構造、再配線構造等を有する、メモリ、パッケージ等のことを意味する。[Semiconductor device]
The semiconductor device of one embodiment includes an interlayer insulating layer or a surface protective layer of the present embodiment. The semiconductor element of the present embodiment is not particularly limited, but means a memory, a package, or the like having a multi-layer wiring structure, a rewiring structure, or the like.
ここで、半導体素子の製造工程の一例を図面に基づいて説明する。図1~5は、多層配線構造を有する半導体素子の製造工程の一実施形態を示す概略斜視図及び概略端面図である。図1~5中、(a)は概略斜視図であり、(b)は、それぞれ(a)におけるIb-Ib~Vb-Vb端面を示す概略端面図である。 Here, an example of the manufacturing process of the semiconductor element will be described with reference to the drawings. 1 to 5 are a schematic perspective view and a schematic end view showing an embodiment of a manufacturing process of a semiconductor element having a multilayer wiring structure. In FIGS. 1 to 5, (a) is a schematic perspective view, and (b) is a schematic end view showing the Ib-Ib to Vb-Vb end faces in (a), respectively.
まず、図1に示す構造体100を準備する。構造体100は、回路素子を有するSi基板等の半導体基板1と、回路素子が露出する所定のパターンを有し、半導体基板1を被覆するシリコン酸化膜等の保護膜2と、露出した回路素子上に形成された第1導体層3と、保護膜2及び第1導体層3上にスピンコート法等により成膜されたポリイミド樹脂等からなる層間絶縁層4とを備える。
First, the
次に、層間絶縁層4上に窓部6Aを有する感光性樹脂層5を形成することにより、図2に示す構造体200を得る。感光性樹脂層5は、例えば、塩化ゴム系、フェノールノボラック系、ポリヒドロキシスチレン系、ポリアクリル酸エステル系等の感光性樹脂を、スピンコート法により塗布することにより形成される。窓部6Aは、公知の写真食刻技術によって所定部分の層間絶縁層4が露出するように形成される。
Next, the
層間絶縁層4をエッチングして窓部6Bを形成した後に、感光性樹脂層5を除去し、図3に示す構造体300を得る。層間絶縁層4のエッチングには、酸素、四フッ化炭素等のガスを用いるドライエッチング手段を用いることができる。このエッチングにより、窓部6Aに対応する部分の層間絶縁層4が選択的に除去され、第1導体層3が露出するように窓部6Bが設けられた層間絶縁層4が得られる。次いで、窓部6Bから露出した第1導体層3を腐食することなく、感光性樹脂層5のみを腐食するようなエッチング溶液を用いて感光性樹脂層5を除去する。
After the
さらに、窓部6Bに対応する部分に第2導体層7を形成し、図4に示す構造体400を得る。第2導体層7の形成には、公知の写真食刻技術を用いることができる。これにより、第2導体層7と第1導体層3との電気的接続が行われる。
Further, the
最後に、層間絶縁層4及び第2導体層7上に表面保護層8を形成し、図5に示す半導体素子500を得る。本実施形態では、表面保護層8は次のようにして形成する。まず、上述の感光性樹脂組成物をスピンコート法により層間絶縁層4及び第2導体層7上に塗布し、乾燥して感光性樹脂膜を形成する。次に、所定部分に窓部6Cに対応するパターンを描いたマスクを介して光照射した後、露光後の樹脂膜をアルカリ水溶液にて現像してパターン樹脂膜を形成する。その後、パターン樹脂膜を加熱により硬化することで、表面保護層8として用いられるパターン硬化膜が形成される。この表面保護層8は、第1導体層3及び第2導体層7を外部からの応力、α線等から保護するものであり、本実施形態の表面保護層8を用いた半導体素子500は信頼性に優れる。
Finally, the surface
なお、上述の実施形態では2層の配線構造を有する半導体素子の製造方法を示したが、3層以上の多層配線構造を形成する場合は、上述の工程を繰り返して行い、各層を形成することができる。すなわち、層間絶縁層4を形成する各工程、及び表面保護層8を形成する各工程を繰り返すことによって、多層のパターンを形成することが可能である。また、上記例において、表面保護層8のみでなく、層間絶縁層4も本実施形態の感光性樹脂組成物を用いて形成することが可能である。
本実施形態の電子デバイスは、上述のポジ型感光性樹脂組成物を用いて形成される表面保護層、カバーコート層又は層間絶縁層を有するものに限られず、様々な構造をとることができる。Although the above-described embodiment shows a method for manufacturing a semiconductor element having a two-layer wiring structure, when forming a three-layer or more multi-layer wiring structure, the above steps are repeated to form each layer. Can be done. That is, it is possible to form a multi-layered pattern by repeating each step of forming the interlayer insulating
The electronic device of the present embodiment is not limited to the one having a surface protective layer, a cover coat layer or an interlayer insulating layer formed by using the above-mentioned positive photosensitive resin composition, and can have various structures.
図6及び7は、再配線構造を有する半導体素子の一実施形態を示す概略断面図である。本実施形態の感光性樹脂組成物は、応力緩和性、接着性等にも優れるため、近年開発された図6及び7のような再配線構造を有する半導体素子において使用することができる。 6 and 7 are schematic cross-sectional views showing an embodiment of a semiconductor device having a rewiring structure. Since the photosensitive resin composition of the present embodiment is also excellent in stress relaxation property, adhesiveness, etc., it can be used in a semiconductor device having a rewiring structure as shown in FIGS. 6 and 7 which has been developed in recent years.
図6は、半導体素子の一実施形態としての配線構造を示す概略断面図である。図6に示す半導体素子600は、シリコン基板23と、シリコン基板23の一方面側に設けられた層間絶縁層11と、層間絶縁層11上に形成された、パッド部15を含むパターンを有するAl配線層12と、パッド部15上に開口を形成しながら層間絶縁層11及びAl配線層12上に順次積層された絶縁層13(例えば、P-SiN層等)及び表面保護層14と、表面保護層14上で開口近傍に配された島状のコア18と、絶縁層13及び表面保護層14の開口内でパッド部15と接するとともにコア18の表面保護層14とは反対側の面に接するように表面保護層14上に延在する再配線層16とを備える。さらに、半導体素子600は、表面保護層14、コア18及び再配線層16を覆って形成され、コア18上の再配線層16の部分に開口が形成されているカバーコート層19と、カバーコート層19の開口においてバリアメタル20を間に挟んで再配線層16と接続された導電性ボール17と、導電性ボールを保持するカラー21と、導電性ボール17周囲のカバーコート層19上に設けられたアンダーフィル22とを備える。導電性ボール17は外部接続端子として用いられ、はんだ、金等から形成される。アンダーフィル22は、半導体素子600を実装する際に応力を緩和するために設けられている。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a wiring structure as an embodiment of a semiconductor element. The
図7の半導体素子700においては、シリコン基板23上にAl配線層(図示せず)及びAl配線層のパッド部15が形成されており、その上部には絶縁層13が形成され、さらに素子の表面保護層14が形成されている。パッド部15上には、再配線層16が形成され、この再配線層16は、導電性ボール17との接続部24の上部まで伸びている。さらに、表面保護層14の上には、カバーコート層19が形成されている。再配線層16は、バリアメタル20を介して導電性ボール17に接続されている。
In the
図6及び7の半導体素子において、感光性樹脂組成物は、層間絶縁層11及び表面保護層14ばかりではなく、カバーコート層19、コア18、カラー21、アンダーフィル22等を形成するための材料として使用することができる。本実施形態の感光性樹脂組成物を用いたパターン硬化膜は、Al配線層12若しくは再配線層16等のメタル層又は封止剤等との接着性に優れ、応力緩和効果も高いため、このパターン硬化膜を層間絶縁層11、表面保護層14、カバーコート層19、コア18、はんだ等のカラー21、フリップチップ等で用いられるアンダーフィル22等に用いた半導体素子は、極めて信頼性に優れるものとなる。
In the semiconductor devices of FIGS. 6 and 7, the photosensitive resin composition is a material for forming not only the interlayer insulating
本実施形態の感光性樹脂組成物は、図6及び7における再配線層16を有する半導体素子の層間絶縁層11、表面保護層14又はカバーコート層19に用いることが好適である。
The photosensitive resin composition of the present embodiment is preferably used for the interlayer insulating
層間絶縁層11、表面保護層14及び上記カバーコート層19の膜厚は、3~20μmであることが好ましく、5~15μmであることがより好ましい。
The film thickness of the interlayer insulating
[電子デバイス]
一実施形態の電子デバイスは、本実施形態の半導体素子を有する。電子デバイスとは、上述の半導体素子を含むものであり、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末、パソコン、ハードディスクサスペンション等が挙げられる。[Electronic device]
The electronic device of one embodiment has the semiconductor device of this embodiment. The electronic device includes the above-mentioned semiconductor element, and examples thereof include mobile phones, smartphones, tablet terminals, personal computers, hard disk suspensions, and the like.
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited thereto.
実施例で用いた材料を以下に示す。 The materials used in the examples are shown below.
[(A)成分]
A1:4-ヒドロキシスチレンの重合体(重量平均分子量=10000、丸善石油化学株式会社製、商品名「マルカリンカーM」)
A2:4-ヒドロキシスチレン/スチレン=85/15(モル比)の共重合体(重量平均分子量=10000、丸善石油化学株式会社製、商品名「マルカリンカーCST」)
A3:4-ヒドロキシスチレン/メタクリル酸メチル=70/30(モル比)の共重合体(重量平均分子量=12000、丸善石油化学株式会社製、商品名「マルカリンカーCMM」)
A4:クレゾールノボラック樹脂(クレゾール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂、m-クレゾール/p-クレゾール(モル比)=60/40、重量平均分子量=12000、旭有機材株式会社製、商品名「EP4020G」)[(A) component]
Polymer of A1: 4-hydroxystyrene (weight average molecular weight = 10,000, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name "Marcalinker M")
A2: 4-Hydroxystyrene / styrene = 85/15 (molar ratio) copolymer (weight average molecular weight = 10,000, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name "Marcalinker CST")
A3: 4-hydroxystyrene / methyl methacrylate = 70/30 (molar ratio) copolymer (weight average molecular weight = 12000, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name "Marcalinker CMM")
A4: Cresol novolak resin (cresol / formaldehyde novolak resin, m-cresol / p-cresol (molar ratio) = 60/40, weight average molecular weight = 12000, manufactured by Asahi Organic Materials Co., Ltd., trade name "EP4020G")
なお、重量平均分子量は、それぞれゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を用いて、標準ポリスチレン換算により求めた。 The weight average molecular weight was determined by gel permeation chromatography (GPC) method in terms of standard polystyrene.
具体的には、以下の装置及び条件にて重量平均分子量を測定した。
測定装置:
検出器:株式会社日立製作所製L4000UV
ポンプ:株式会社日立製作所製L6000
カラム:Gelpack GL-S300MDT-5×2本
測定条件:
溶離液:THF
LiBr(0.03mol/l)、H3PO4(0.06mol/l)
流速:1.0ml/分、検出器:UV270nm
試料0.5mgに対して溶媒[THF/DMF=1/1(容積比)]1mlの溶液を用いて測定した。Specifically, the weight average molecular weight was measured with the following devices and conditions.
measuring device:
Detector: L4000UV manufactured by Hitachi, Ltd.
Pump: L6000 manufactured by Hitachi, Ltd.
Column: Gelpack GL-S300MDT-5
Eluent: THF
LiBr (0.03 mol / l), H 3 PO 4 (0.06 mol / l)
Flow rate: 1.0 ml / min, detector: UV270 nm
The measurement was performed using a solution of 1 ml of a solvent [THF / DMF = 1/1 (volume ratio)] with respect to 0.5 mg of the sample.
[(B)成分]
B1:一般式(1)のR1~R6が全てメチル基である化合物(ヘキサキス(メトキシメチル)メラミン、株式会社三和ケミカル製、商品名「ニカラックMW-30HM」、分子量:390.4)
B2:一般式(2)のR7~R12が全てメチル基である化合物(本州化学工業株式会社製、商品名「HMOM-TPPA」、分子量688.9)[(B) component]
B1: Compounds in which R 1 to R 6 of the general formula (1) are all methyl groups (hexakis (methoxymethyl) melamine, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd., trade name "Nicarac MW-30HM", molecular weight: 390.4).
B2: A compound in which R 7 to R 12 of the general formula (2) are all methyl groups (manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd., trade name "HMOM-TPPA", molecular weight 688.9).
[(C)成分]
C1:3官能エポキシ化合物(一般式(3)のR13~R15が全てメチレン基である化合物、日産化学工業株式会社製、商品名「TEPIC-L」、分子量:297.3)
C2:3官能エポキシ化合物(一般式(3)のR13~R15が全てn-プロピレン基である化合物、日産化学工業株式会社製、商品名「TEPIC-VL」、分子量:381.4)
C3:3官能エポキシ化合物(一般式(3)のR13~R15が全てn-へキシレン基である化合物、日産化学工業株式会社製、商品名「TEPIC-FL」、分子量:507.7)
C4:3官能エポキシ化合物(下記式(X)で表される化合物、株式会社プリンテック製、商品名「TECHMORE VG3101L」、分子量:592.7)
C1: 3 functional epoxy compound (compound in which R 13 to R 15 of the general formula (3) are all methylene groups, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name "TEPIC-L", molecular weight: 297.3)
C2: Trifunctional epoxy compound (compound in which R13 to R15 of the general formula ( 3) are all n-propylene groups, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name "TEPIC-VL", molecular weight: 381.4)
C3: Trifunctional epoxy compound (compound in which R13 to R15 of the general formula ( 3) are all n-hexylene groups, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name "TEPIC-FL", molecular weight: 507.7)
C4: Trifunctional epoxy compound (compound represented by the following formula (X), manufactured by Printec Co., Ltd., trade name "TECHMORE VG3101L", molecular weight: 592.7)
[(D)成分]
D1:撹拌機、窒素導入管及び温度計を備えた100mlの三口フラスコに、乳酸エチル55gを秤取し、別途に秤取した重合性単量体(アクリル酸n-ブチル(BA)34.7g、アクリル酸ラウリル(LA)2.2g、アクリル酸(AA)3.9g、アクリル酸ヒドロキシブチル(HBA)2.6g及び1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン-4-イルメタクリレート(商品名:FA-711MM、日立化成株式会社製)1.7g、並びにアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.29gを加えた。室温にて約160rpmの撹拌回転数で撹拌しながら、窒素ガスを400ml/分の流量で30分間流し、溶存酸素を除去した。その後、窒素ガスの流入を止め、フラスコを密閉し、恒温水槽にて約25分で65℃まで昇温した。同温度を10時間保持して重合反応を行い、エラストマD1を得た。この際の重合率は99%であった。また、このD1の重量平均分子量は、約22000であった。なお、エラストマD1における重合性単量体のモル比は以下のとおりである。
BA/LA/AA/HBA/FA-711MM=70.5/2.5/20/5/2(mol%)[(D) component]
D1: 55 g of ethyl lactate was weighed in a 100 ml three-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen introduction tube and a thermometer, and a separately weighed polymerizable monomer (n-butyl (BA) 34.7 g). , 2.2 g of lauryl acrylate (LA), 3.9 g of acrylic acid (AA), 2.6 g of hydroxybutyl acrylate (HBA) and 1,2,2,6,6-pentamethylpiperidin-4-ylmethacrylate ( Product name: FA-711MM, manufactured by Hitachi Kasei Co., Ltd.) 1.7 g and 0.29 g of azobisisobutyronitrile (AIBN) were added. Nitrogen gas was added while stirring at room temperature at a stirring speed of about 160 rpm. Was flown at a flow rate of 400 ml / min for 30 minutes to remove dissolved oxygen. After that, the inflow of nitrogen gas was stopped, the flask was sealed, and the temperature was raised to 65 ° C. in a constant temperature water bath in about 25 minutes. The polymerization reaction was carried out for a long time to obtain Elastoma D1. The polymerization rate at this time was 99%, and the weight average molecular weight of this D1 was about 22000. The polymerizable property in Elastoma D1. The molar ratio of the monomers is as follows.
BA / LA / AA / HBA / FA-711MM = 70.5 / 2.5 / 20/5/2 (mol%)
なお、(D)成分の重量平均分子量は、(A)成分の重量平均分子量の測定と同様の方法により求めた。 The weight average molecular weight of the component (D) was determined by the same method as the measurement of the weight average molecular weight of the component (A).
[(E)成分]
E1:下記式(Y)で表される化合物(ダイトーケミックス株式会社製、商品名「PA-28」)
E1: Compound represented by the following formula (Y) (manufactured by Daito Chemix Co., Ltd., trade name "PA-28")
(実施例1~9及び比較例1~3)
表1に示す配合量(質量部)の(A)~(C)成分、溶剤として乳酸エチル120質量部を配合し、これを3μm孔のテフロン(登録商標)フィルターを用いて加圧ろ過して、実施例1~9及び比較例1~3のポジ型感光性樹脂組成物を調製した。(Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3)
The components (A) to (C) of the blending amount (parts by mass) shown in Table 1 and 120 parts by mass of ethyl lactate as a solvent are blended, and this is pressure-filtered using a Teflon (registered trademark) filter having 3 μm pores. , Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3 were prepared as positive photosensitive resin compositions.
<ポジ型感光性樹脂組成物の評価>
(硬化膜の作製)
実施例1~9及び比較例1~3のポジ型感光性樹脂組成物を6インチシリコン基板上にスピンコートして、120℃で3分間加熱し、膜厚約12~14μmの樹脂膜を形成した。その後、樹脂膜を以下の(i)の方法で加熱処理(硬化)し、膜厚約10μmの硬化膜を得た。
(i)縦型拡散炉(光洋サーモシステム社製、商品名「μ-TF」)を用い、窒素中、温度230℃(昇温時間1.5時間)で2時間、樹脂膜を加熱処理した。<Evaluation of positive photosensitive resin composition>
(Preparation of cured film)
The positive photosensitive resin compositions of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3 were spin-coated on a 6-inch silicon substrate and heated at 120 ° C. for 3 minutes to form a resin film having a film thickness of about 12 to 14 μm. did. Then, the resin film was heat-treated (cured) by the following method (i) to obtain a cured film having a film thickness of about 10 μm.
(I) Using a vertical diffusion furnace (manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd., trade name "μ-TF"), the resin membrane was heat-treated in nitrogen at a temperature of 230 ° C. (heating time 1.5 hours) for 2 hours. ..
(薬液膨潤率)
上述の(硬化膜の作製)で得られた硬化膜上に、薬液としてフラックス(千住金属工業株式会社製、商品名「WF-6300LF」)を塗布し、260℃で3分加熱処理を行った後に、水洗して薬液を除去した。薬液処理前後での硬化膜の膜厚を測定し、以下の式から薬液膨潤率を算出した。薬液膨潤率は、数値が小さい(25%以下)ほど、良好であることを意味する。結果を表1に示す。
薬液膨潤率(%)=[(薬液処理後の硬化膜の膜厚)/(薬液処理前の硬化膜の膜厚)-1]×100(Chemical swelling rate)
Flux (manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd., trade name "WF-6300LF") was applied as a chemical solution on the cured film obtained by the above-mentioned (preparation of cured film), and heat-treated at 260 ° C. for 3 minutes. Later, it was washed with water to remove the chemical solution. The film thickness of the cured film before and after the chemical treatment was measured, and the chemical swelling rate was calculated from the following formula. The smaller the value (25% or less), the better the chemical swelling rate. The results are shown in Table 1.
Chemical solution swelling rate (%) = [(Thickness of cured film after chemical solution treatment) / (Thickness of cured film before chemical solution treatment) -1] x 100
(残留応力)
上述の(硬化膜の作製)で得られた硬化膜の残留応力を応力測定装置(ケーエルエー・テンコール社製、FLX-2320型)を用いて測定した。残留応力は、数値が小さい(20MPa以下)ほど、良好であることを意味する。結果を表1に示す。(Residual stress)
The residual stress of the cured film obtained by the above-mentioned (preparation of the cured film) was measured using a stress measuring device (FLX-2320 type manufactured by KLA Tencor Co., Ltd.). The smaller the value (20 MPa or less), the better the residual stress. The results are shown in Table 1.
(Al密着強度)
実施例1~9及び比較例1~3のポジ型感光性樹脂組成物を6インチアルミ基板(シリコン基板上にTiをスパッタ形成後、さらにそのTi上にアルミをスパッタ形成した基板)上にスピンコートして、120℃で3分間加熱し、膜厚11~13μmの樹脂膜を形成した。その後、上記(i)の方法で加熱処理(硬化)し、膜厚約10μmの硬化膜を得た。この硬化膜を基板とともに小片(1cm×1cm)に切断し、アルミニウム製スタッドと硬化膜とをエポキシ樹脂層を介して接合した。次に、スタッドを引っ張り、剥離時の荷重を測定した。密着強度は、数値が大きい(39.2MPa(400kgf/cm2)以上)ほど、良好であることを意味する。結果を表1に示す。(Al adhesion strength)
The positive photosensitive resin compositions of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3 are spun on a 6-inch aluminum substrate (a substrate in which Ti is sputtered on a silicon substrate and then aluminum is spattered on the Ti). It was coated and heated at 120 ° C. for 3 minutes to form a resin film having a film thickness of 11 to 13 μm. Then, it was heat-treated (cured) by the method of (i) above to obtain a cured film having a film thickness of about 10 μm. This cured film was cut into small pieces (1 cm × 1 cm) together with the substrate, and the aluminum stud and the cured film were bonded via an epoxy resin layer. Next, the stud was pulled and the load at the time of peeling was measured. The larger the value (39.2 MPa (400 kgf / cm 2 ) or more), the better the adhesion strength. The results are shown in Table 1.
表1に示すとおり、(B)成分及び(C)成分を含有するポジ型感光性樹脂組成物は、(B)成分及び(C)成分を含有しないポジ型感光性樹脂組成物に比べて、得られる硬化膜において、残留応力が低減されており、薬液耐性及び基板との密着性においても優れていた。 As shown in Table 1, the positive photosensitive resin composition containing the component (B) and the component (C) is compared with the positive photosensitive resin composition containing the component (B) and the component (C). In the obtained cured film, the residual stress was reduced, and the chemical solution resistance and the adhesion to the substrate were also excellent.
(実施例10、11及び比較例4~6)
表2に示す配合量(質量部)の(A)~(E)成分、溶剤として乳酸エチル120質量部を配合し、これを3μm孔のテフロン(登録商標)フィルターを用いて加圧ろ過して、実施例10、11及び比較例4~6のポジ型感光性樹脂組成物を調製した。(Examples 10 and 11 and Comparative Examples 4 to 6)
The components (A) to (E) in the blending amount (parts by mass) shown in Table 2 and 120 parts by mass of ethyl lactate as a solvent are blended, and this is pressure-filtered using a Teflon (registered trademark) filter having 3 μm pores. , And the positive photosensitive resin compositions of Examples 10 and 11 and Comparative Examples 4 to 6 were prepared.
<ポジ型感光性樹脂組成物の評価>
(薬液膨潤率、残留応力、密着強度)
上述した手法と同一の手法で評価を行った。結果を表2に示す。<Evaluation of positive photosensitive resin composition>
(Chemical swelling rate, residual stress, adhesion strength)
The evaluation was performed by the same method as the above-mentioned method. The results are shown in Table 2.
(パターン硬化膜の作製)
実施例10、11及び比較例4~6のポジ型感光性樹脂組成物を6インチシリコン基板上にスピンコートして、120℃で3分間加熱し、膜厚約12~14μmの樹脂膜を形成した。その後、この樹脂膜をプロキシミティ露光機(キャノン社製、商品名「PLA-600FA」)を用いて、マスクを介して全波長で、最小露光量の2倍の露光量で露光を行った。露光後、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)の2.38質量%水溶液を用いて現像を行い、10mm幅のパターン樹脂膜を得た。その後、パターン樹脂膜を以下の(i)の方法で加熱処理(硬化)し、膜厚約10μmのパターン硬化膜を得た。
(i)縦型拡散炉(光洋サーモシステム社製、商品名「μ-TF」)を用い、窒素中、温度230℃(昇温時間1.5時間)で2時間、パターン樹脂膜を加熱処理した。(Preparation of pattern cured film)
The positive photosensitive resin compositions of Examples 10 and 11 and Comparative Examples 4 to 6 were spin-coated on a 6-inch silicon substrate and heated at 120 ° C. for 3 minutes to form a resin film having a film thickness of about 12 to 14 μm. did. Then, this resin film was exposed using a proximity exposure machine (manufactured by Canon Inc., trade name "PLA-600FA") through a mask at all wavelengths with an exposure amount twice the minimum exposure amount. After the exposure, development was carried out using a 2.38% by mass aqueous solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide) to obtain a pattern resin film having a width of 10 mm. Then, the pattern resin film was heat-treated (cured) by the following method (i) to obtain a pattern-cured film having a film thickness of about 10 μm.
(I) Using a vertical diffusion furnace (manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd., trade name "μ-TF"), heat-treat the pattern resin film in nitrogen at a temperature of 230 ° C. (heating time 1.5 hours) for 2 hours. did.
(硬化後破断強度、硬化後破断伸び)
得られたパターン硬化膜の破断強度及び破断伸びをオートグラフAGS-H100N(株式会社島津製作所製)を用いて測定した。試料の幅は10mm、膜厚は9~11μmであり、チャック間は20mmとした。引っ張り速度は5mm/分で、測定温度は20℃~25℃とした。同一条件で得たパターン硬化膜から得た5本以上の試験片の測定値の平均を「破断強度」及び「破断伸び」とした。破断強度は、数値が大きい(100MPa以上)ほど、良好であることを意味する。破断伸びは、数値が大きい(30%以上)ほど、良好であることを意味する。結果を表2に示す。(Breaking strength after curing, breaking elongation after curing)
The breaking strength and breaking elongation of the obtained pattern cured film were measured using Autograph AGS-H100N (manufactured by Shimadzu Corporation). The width of the sample was 10 mm, the film thickness was 9 to 11 μm, and the distance between the chucks was 20 mm. The pulling speed was 5 mm / min and the measurement temperature was 20 ° C to 25 ° C. The average of the measured values of five or more test pieces obtained from the pattern cured film obtained under the same conditions was defined as "break strength" and "break elongation". The larger the value (100 MPa or more), the better the breaking strength. The larger the value (30% or more), the better the elongation at break. The results are shown in Table 2.
(CTE)
上述の(パターン硬化膜の作製)と同様の手法で得られた硬化膜の50~150℃の平均熱膨張係数(CTE)をTMA/SS600(セイコーインスツル株式会社製)を用いて測定した。測定に用いる試料は、幅を2mm、膜厚を約10μm、チャック間を10mmに調整した。また、測定条件は、荷重を10g、昇温速度を5℃/分とした。CTEは、数値が低い(70ppm/K以下)ほど、良好であることを意味する。結果を表2に示す。(CTE)
The average coefficient of thermal expansion (CTE) at 50 to 150 ° C. of the cured film obtained by the same method as described above (preparation of the patterned cured film) was measured using TMA / SS600 (manufactured by Seiko Instruments Inc.). The width of the sample used for the measurement was adjusted to 2 mm, the film thickness was adjusted to about 10 μm, and the chuck spacing was adjusted to 10 mm. The measurement conditions were a load of 10 g and a heating rate of 5 ° C./min. The lower the value of CTE (70 ppm / K or less), the better. The results are shown in Table 2.
表2に示すとおり、(B)成分及び(C)成分を含有し、さらに(D)成分及び(E)成分を含有するポジ型感光性樹脂組成物は、(B)成分及び(C)成分を含有しないポジ型感光性樹脂組成物に比べて、得られる硬化膜において、残留応力が低減されており、薬液耐性及び基板との密着性においても優れていた。また、得られるパターン硬化膜は、破断強度、破断伸び及び熱膨張係数においても、優れていることが判明した。 As shown in Table 2, the positive photosensitive resin composition containing the component (B) and the component (C) and further containing the component (D) and the component (E) is the component (B) and the component (C). Compared with the positive photosensitive resin composition containing no, the residual stress was reduced in the obtained cured film, and the chemical solution resistance and the adhesion to the substrate were also excellent. It was also found that the obtained pattern cured film was excellent in breaking strength, breaking elongation and thermal expansion coefficient.
以上より、本発明のポジ型感光性樹脂組成物が、残留応力が低く、薬液耐性に優れ、かつ基板との密着性に優れる硬化膜を形成することが可能であることが確認された。 From the above, it was confirmed that the positive photosensitive resin composition of the present invention can form a cured film having low residual stress, excellent chemical resistance, and excellent adhesion to a substrate.
1…半導体基板、2…保護膜、3…第1導体層、4…層間絶縁層、5…感光性樹脂層、6A,6B,6C…窓部、7…第2導体層、8…表面保護層、11…層間絶縁層、12…Al配線層、13…絶縁層、14…表面保護層、15…パッド部、16…再配線層、17…導電性ボール、18…コア、19…カバーコート層、20…バリアメタル、21…カラー、22…アンダーフィル、23…シリコン基板、24…接続部、100,200,300,400…構造体、500,600,700…半導体素子。 1 ... semiconductor substrate, 2 ... protective film, 3 ... first conductor layer, 4 ... interlayer insulating layer, 5 ... photosensitive resin layer, 6A, 6B, 6C ... window, 7 ... second conductor layer, 8 ... surface protection Layer, 11 ... Interlayer insulation layer, 12 ... Al wiring layer, 13 ... Insulation layer, 14 ... Surface protection layer, 15 ... Pad part, 16 ... Rewiring layer, 17 ... Conductive ball, 18 ... Core, 19 ... Cover coat Layer, 20 ... Barrier metal, 21 ... Color, 22 ... Underfill, 23 ... Silicon substrate, 24 ... Connection, 100, 200, 300, 400 ... Structure, 500, 600, 700 ... Semiconductor element.
Claims (7)
(B)下記一般式(1)で表される化合物と、
(C)下記一般式(3)で表される化合物と、
を含有し、
前記(B)成分及び前記(C)成分の合計量が、(A)成分100質量部に対して、5~25質量部であり、
前記(B)成分に対する前記(C)成分のモル比率が、0.2~1.0である、ポジ型感光性樹脂組成物。
[一般式(21)中、R 21 は水素原子又はメチル基を示し、R 22 は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基又は炭素数1~10のアルコキシ基を示し、aは0~3の整数を示し、bは1~3の整数を示す。aとbの合計は5以下である。]
[一般式(1)中、R1~R6は、それぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基を示す。]
[一般式(3)中、R13~R15は、それぞれ独立に炭素数1~10のアルキレン基を示す。] (A) A hydroxystyrene resin having a structural unit represented by the following general formula (21), and
(B) The compound represented by the following general formula (1) and
(C) The compound represented by the following general formula (3) and
Contains,
The total amount of the component (B) and the component (C) is 5 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).
A positive photosensitive resin composition in which the molar ratio of the component (C) to the component (B) is 0.2 to 1.0.
[In the general formula (21), R 21 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 22 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. , A indicate an integer of 0 to 3, and b indicates an integer of 1 to 3. The total of a and b is 5 or less. ]
[In the general formula (1), R 1 to R 6 each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. ]
[In the general formula (3), R 13 to R 15 each independently represent an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. ]
前記樹脂膜の一部又は全部を露光する工程と、
露光後の前記樹脂膜をアルカリ水溶液によって現像してパターン樹脂膜を形成する工程と、
前記パターン樹脂膜を加熱する工程と、
を備える、パターン硬化膜の製造方法。 A step of applying the positive photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 3 to a part or all of a substrate and drying it to form a resin film.
The step of exposing a part or all of the resin film and
A step of developing the resin film after exposure with an alkaline aqueous solution to form a pattern resin film, and
The step of heating the pattern resin film and
A method for producing a patterned cured film.
An electronic device comprising the semiconductor device according to claim 6 .
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