JP7403268B2 - Photosensitive resin compositions, dry films, cured products, and electronic components - Google Patents
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Landscapes
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- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
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Description
本発明は、特定の構造を有するポリイミド前駆体を含む感光性樹脂組成物、該感光性樹脂組成物により形成された樹脂層を備えるドライフィルム、該感光性樹脂組成物により形成された硬化物および該硬化物を形成材料として有するプリント配線板、半導体素子等の電子部品に関する。 The present invention relates to a photosensitive resin composition containing a polyimide precursor having a specific structure, a dry film having a resin layer formed from the photosensitive resin composition, a cured product formed from the photosensitive resin composition, and The present invention relates to electronic components such as printed wiring boards and semiconductor devices that have the cured product as a forming material.
ポリイミド前駆体を含む感光性樹脂組成物は、絶縁性、耐熱性、機械強度等に優れた特性を発現することから、様々な分野において広く利用されている。例えば、フレキシブルプリント配線板や半導体素子のバッファーコート膜、ウエハレベルパッケージ(WLP)の再配線層用絶縁膜への適用が進められている。 Photosensitive resin compositions containing polyimide precursors exhibit excellent properties such as insulation, heat resistance, and mechanical strength, and are therefore widely used in various fields. For example, it is being applied to flexible printed wiring boards, buffer coat films for semiconductor devices, and insulating films for redistribution layers in wafer level packages (WLP).
具体的には、アルカリ現像型の感光性樹脂組成物を基板上に塗工、乾燥し、塗膜を形成させた後、パターンマスクを通して露光した後、露光部と未露光部のアルカリ現像液への溶解性の差を利用するアルカリ現像を行うことにより、所望のパターンを有する膜を形成し、このパターン膜を加熱することにより、感光性樹脂組成物に含まれるポリイミド前駆体を閉環反応させ、硬化膜を得ることができる。 Specifically, an alkali-developable photosensitive resin composition is applied onto a substrate, dried to form a coating film, exposed through a pattern mask, and then exposed and unexposed areas are treated with an alkaline developer. By performing alkaline development utilizing the difference in solubility of , a film having a desired pattern is formed, and by heating this pattern film, the polyimide precursor contained in the photosensitive resin composition is subjected to a ring-closing reaction, A cured film can be obtained.
最近の半導体素子においては、高機能化や小型化の要求に伴い、バッファーコート膜やウエハレベルパッケージの再配線層用絶縁膜に、より微細なパターンを有する硬化膜を形成することが求められ、感光性樹脂組成物には、優れた解像性を有することが求められている。このような要求に対し、特許文献1には、ポリイミド前駆体を含む感光性ポリイミド樹脂組成物が開示されており、特許文献2には、ポリイミド樹脂と同等の特性を有していながら、高解像性を有する感光性樹脂としてポリベンゾオキサゾール前駆体を用いた組成物が開示されている。 In recent semiconductor devices, with the demand for higher functionality and miniaturization, it is required to form cured films with finer patterns on buffer coat films and insulating films for rewiring layers of wafer level packages. Photosensitive resin compositions are required to have excellent resolution. In response to such demands, Patent Document 1 discloses a photosensitive polyimide resin composition containing a polyimide precursor, and Patent Document 2 discloses a photosensitive polyimide resin composition that has properties equivalent to those of polyimide resin but with high resolution. A composition using a polybenzoxazole precursor as a photosensitive resin having imageability is disclosed.
このような優れた解像性を実現するためには、感光性樹脂組成物からなる塗膜において、露光部のアルカリ現像液に対する溶解速度(以下、単に、露光部溶解速度という)が高く、かつ、未露光部のアルカリ現像液に対する耐溶解性が優れることが重要となる。即ち、露光部と、未露光部とでアルカリ現像液への溶解速度の差、いわゆる溶解コントラストの大きい感光性樹脂組成物が求められている。 In order to achieve such excellent resolution, in a coating film made of a photosensitive resin composition, the dissolution rate of the exposed area in an alkaline developer (hereinafter simply referred to as the dissolution rate of the exposed area) must be high, and It is important that the unexposed area has excellent dissolution resistance to an alkaline developer. That is, there is a need for a photosensitive resin composition that has a large difference in dissolution rate in an alkaline developer between exposed areas and unexposed areas, that is, a large so-called dissolution contrast.
一方、ポリイミド前駆体を含む感光性樹脂組成物により形成される硬化膜では、閉環反応に伴う反りの発生を抑制すべく、パターン膜の加熱温度を低下させる試みも行われている(特許文献3参照)。 On the other hand, in a cured film formed from a photosensitive resin composition containing a polyimide precursor, attempts have been made to lower the heating temperature of the patterned film in order to suppress the occurrence of warpage accompanying the ring-closing reaction (Patent Document 3 reference).
しかしながら、特許文献1および2に記載の組成物では、最近の半導体素子に要求される解像性を実現するための溶解コントラストを十分に満足し得るものとはいえず、また、特許文献3に記載の組成物では、かかる解像性の課題の他に、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)やγ-ブチロラクトン(GBL)等の高沸点溶剤を用いる必要があることから、低い加熱温度での硬化を実現させても、硬化物中に高沸点性溶剤が残留してしまうという課題があった。 However, the compositions described in Patent Documents 1 and 2 cannot be said to sufficiently satisfy the dissolution contrast required to achieve the resolution required for recent semiconductor devices, and the compositions described in Patent Document 3 In addition to the resolution problem, the described composition requires the use of a high boiling point solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or γ-butyrolactone (GBL), so it is difficult to use a low heating temperature. Even if curing was achieved, there was a problem in that high boiling point solvents remained in the cured product.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、種々の溶剤への溶解性(以下、単に溶剤溶解性という)を有するポリイミド前駆体を含み、かつ大きい溶解コントラスト(解像性)を有する感光性樹脂組成物を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its main purpose is to provide a polyimide precursor that has solubility in various solvents (hereinafter simply referred to as solvent solubility) and that has a large dissolution contrast (resolution). It is an object of the present invention to provide a photosensitive resin composition having imageability).
また、本発明の他の目的は、前記感光性樹脂組成物を用いたドライフィルムおよびプリント配線板、半導体素子等の電子部品を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide dry films and electronic components such as printed wiring boards and semiconductor devices using the photosensitive resin composition.
本発明者らは、露光部溶解速度を高くすることで優れた溶解コントラストを得ることに着目し、鋭意検討した結果、感光性樹脂組成物の解像性を顕著に改善することのできる、特定の構造を有するポリイミド前駆体を新たに見出し、本発明を完成させるに至った。また、該ポリイミド前駆体は、酢酸-2-メトキシ-1-メチルエチル(PGMEA)や4-メチル-2-ペンタノン等の低沸点溶剤をはじめとする様々な溶剤に対し高い溶解性を有することを見出した。 The present inventors focused on obtaining excellent dissolution contrast by increasing the dissolution rate of the exposed area, and as a result of intensive study, the present inventors discovered a specific method that can significantly improve the resolution of photosensitive resin compositions. We have newly discovered a polyimide precursor having the structure and completed the present invention. In addition, the polyimide precursor has been shown to have high solubility in various solvents including low boiling point solvents such as 2-methoxy-1-methylethyl acetate (PGMEA) and 4-methyl-2-pentanone. I found it.
すなわち、本発明の感光性樹脂組成物は、(A)下記一般式(1)および(2)で示される構造の少なくとも一方を有するポリイミド前駆体と、(B)感光剤とを含むことを特徴とする。
Xは、4価の有機基であり、
Aは、単結合、Oおよび2価の有機基から選択され、
Bは、フルオロアルコール基であり、
Rは、置換または無置換のアルキル基であり、
n1は、それぞれ独立して、1以上の整数であり、
n2およびn3は、それぞれ独立して、0~4の整数であり、かつn2+n3は1以上であり、
n4は、それぞれ独立して、0~3の整数であり、
n5は、1~4の整数であり、
n6は、0~3の整数である。)
That is, the photosensitive resin composition of the present invention is characterized by containing (A) a polyimide precursor having at least one of the structures represented by the following general formulas (1) and (2), and (B) a photosensitizer. shall be.
X is a tetravalent organic group,
A is selected from a single bond, O and a divalent organic group,
B is a fluoroalcohol group,
R is a substituted or unsubstituted alkyl group,
n1 is each independently an integer of 1 or more,
n2 and n3 are each independently an integer of 0 to 4, and n2+n3 is 1 or more,
n4 is each independently an integer from 0 to 3,
n5 is an integer from 1 to 4,
n6 is an integer from 0 to 3. )
本発明においては、一般式(1)および(2)におけるXが、以下の構造を有する4価の有機基から選択されることが好ましい。
本発明においては、一般式(1)および(2)におけるBで示されるフルオロアルコールの炭素数が、それぞれ独立して1~10であり、フッ素数が、それぞれ独立して1~10であることが好ましい。 In the present invention, the number of carbon atoms of the fluoroalcohol represented by B in general formulas (1) and (2) is each independently from 1 to 10, and the number of fluorine is each independently from 1 to 10. is preferred.
本発明においては、ポリイミド前駆体におけるカルボキシル基濃度が、300~800mol/gであることが好ましい。 In the present invention, the carboxyl group concentration in the polyimide precursor is preferably 300 to 800 mol/g.
本発明においては、ポリイミド前駆体におけるフッ素濃度が、20~200mol/gであることが好ましい。 In the present invention, the fluorine concentration in the polyimide precursor is preferably 20 to 200 mol/g.
本発明においては、感光性樹脂組成物は、密着剤をさらに含むことが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the photosensitive resin composition further contains an adhesive.
本発明においては、感光剤が、ナフトキノンジアジド化合物であることが好ましい。 In the present invention, the photosensitizer is preferably a naphthoquinone diazide compound.
本発明のドライフィルムは、上記感光性樹脂組成物により形成された樹脂層をフィルム上に備えることを特徴とする。 The dry film of the present invention is characterized in that it includes a resin layer formed from the above photosensitive resin composition on the film.
本発明の硬化物は、上記感光性樹脂組成物または上記ドライフィルムの樹脂層により形成されたものであることを特徴とする。 The cured product of the present invention is characterized in that it is formed from the resin layer of the photosensitive resin composition or the dry film.
プリント配線板や半導体素子等の本発明の電子部品は、上記硬化物を形成材料として有することを特徴とする。 The electronic components of the present invention, such as printed wiring boards and semiconductor devices, are characterized by having the above-mentioned cured product as a forming material.
本発明によれば、高い露光部溶解速度を有し、かつ優れた溶解コントラスト(解像性)を実現し得る、感光性樹脂組成物を提供することができる。また、該感光性樹脂組成物に含まれるポリイミド前駆体は、低沸点溶剤をはじめとする様々な溶剤への溶解性に優れるため、上記した残留溶剤の問題を解決することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a photosensitive resin composition that has a high dissolution rate in exposed areas and can realize excellent dissolution contrast (resolution). Furthermore, since the polyimide precursor contained in the photosensitive resin composition has excellent solubility in various solvents including low boiling point solvents, the above-mentioned problem of residual solvent can be solved.
[感光性樹脂組成物]
本発明の感光性樹脂組成物は、(A)下記一般式(1)および(2)で示される構造の少なくとも一方の構造を有するポリイミド前駆体と、(B)感光剤と、を含むことを特徴とする。
[Photosensitive resin composition]
The photosensitive resin composition of the present invention includes (A) a polyimide precursor having at least one structure represented by the following general formulas (1) and (2), and (B) a photosensitizer. Features.
本発明の感光性樹脂組成物により形成した露光部の25℃の2.38%のTMAH水溶液への溶解速度は、200~1000nm/minであることが好ましく、500~900nm/minであることがより好ましい。
これにより、現像工程条件のコントロールが容易となり、微細パターンの形成が極めて容易となる。
なお、溶解速度の測定は、以下のようにして行う。
シリコン基板上に、感光性樹脂組成物を塗布乾燥し、厚さ2μmの乾燥塗膜を形成させ、この乾燥塗膜に、ブロード光を、パターンを有するフォトマスクを通して照射する。露光量は200mJ/cm2とする。
露光後の乾燥塗膜を、25℃の2.38%のTMAH水溶液を用いて現像し、現像速度測定装置(リソテックジャパン(株)製のRDA-790)を用いて、露光部における乾燥塗膜の溶解速度を測定する。
The dissolution rate of the exposed area formed from the photosensitive resin composition of the present invention in a 2.38% TMAH aqueous solution at 25°C is preferably 200 to 1000 nm/min, more preferably 500 to 900 nm/min. More preferred.
This makes it easy to control the conditions of the developing process, making it extremely easy to form fine patterns.
Note that the dissolution rate is measured as follows.
A photosensitive resin composition is applied and dried on a silicon substrate to form a dried coating film with a thickness of 2 μm, and this dried coating film is irradiated with broad light through a patterned photomask. The exposure amount is 200 mJ/cm 2 .
The dried coating film after exposure was developed using a 2.38% TMAH aqueous solution at 25°C, and the dry coating film in the exposed area was measured using a development rate measuring device (RDA-790 manufactured by Lithotech Japan Co., Ltd.). Measure the dissolution rate of the membrane.
以下、本発明の感光性樹脂組成物が含有する成分について詳述する。 Hereinafter, the components contained in the photosensitive resin composition of the present invention will be explained in detail.
[(A)ポリイミド前駆体]
本発明の感光性樹脂組成物は、(A)下記一般式(1)および(2)で示される構造の少なくとも一方の構造を有する
The photosensitive resin composition of the present invention has (A) at least one structure represented by the following general formulas (1) and (2).
上記一般式(1)および(2)において、Xは、4価の有機基である。
4価の有機基としては、以下のような構造を有する基を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
なお、構造中のaは、それぞれ独立して選択される、0~2の整数であり、溶剤溶解性という観点からは、0~1であることが好ましく、0であることが特に好ましい。また、構造中のbは、1~3の整数であり、溶剤溶解性および硬化物の透明性という観点からは、2~3であることが好ましく、3であることが特に好ましい。
Examples of the tetravalent organic group include, but are not limited to, groups having the following structures.
Note that a in the structure is an integer of 0 to 2, each independently selected, and from the viewpoint of solvent solubility, is preferably 0 to 1, and particularly preferably 0. Further, b in the structure is an integer of 1 to 3, preferably 2 to 3, and particularly preferably 3 from the viewpoint of solvent solubility and transparency of the cured product.
上記した4価の有機基の中でも、溶剤溶解性という観点からは、以下の構造を有する基が好ましい。
上記好ましい構造を有する4価の有機基の具体例として、以下の構造を有する基を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
上記した4価の有機基の中でも、露光部溶解速度および溶解コントラストという観点からは、特に好ましくは、以下の構造を有する基である。
Aは、単結合、Oおよび2価の有機基から選択される。
2価の有機基は、炭素数が、1~10であることが好ましく、1~6であることがより好ましく、1~3であることがさらに好ましい。
2価の有機基としては、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基およびアルキルエーテル基、ケトン基、エステル基等が挙げられる。
A is selected from a single bond, O and a divalent organic group.
The divalent organic group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably 1 to 3 carbon atoms.
Examples of divalent organic groups include alkylene groups, cycloalkylene groups, arylene groups, alkyl ether groups, ketone groups, and ester groups.
上記一般式(1)および(2)において、Bは、フルオロアルコール基である。
フルオロアルコール基の炭素数は、それぞれ独立して、1~10であることが好ましく、3~6であることがより好ましい。
フルオロアルコール基のフッ素数は、それぞれ独立して、1~10であることが好ましく、4~8であることがより好ましい。これにより、溶剤溶解性および硬化物の透明性を向上することができる。
フルオロアルコール基としては、具体的には、以下のような構造を有する基を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
The number of carbon atoms in each fluoroalcohol group is preferably 1 to 10, more preferably 3 to 6.
The number of fluorine atoms in each fluoroalcohol group is preferably 1 to 10, more preferably 4 to 8. Thereby, solvent solubility and transparency of the cured product can be improved.
Specific examples of the fluoroalcohol group include, but are not limited to, groups having the following structures.
上記一般式(1)および(2)において、Rは、置換または無置換のアルキル基またはアリール基である。
アルキル基の炭素数は、1~10であることが好ましく、1~6であることがより好ましい。
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、sec-ペンチル基、n-へキシル基、シクロへキシル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、クロロメチル基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基、ブロモメチル基、ジブロモメチル基、トリブロモメチル基、フルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、クロロエチル基、ジクロロエチル基、トリクロロエチル基、ブロモエチル基、ジブロモエチル基、トリブロモエチル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシルプロピル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、n-ブトキシ基、n-ペンチルオキシ基、sec-ペンチルオキシ基、n-へキシルオキシ基、シクロへキシルオキシ基、n-へプチルオキシ基、n-オクチルオキシ基、n-ノニルオキシ基、n-デシルオキシ基、トリフルオロメトキシ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、トリメチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基等が挙げられる。
アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基、フェナントレニル基、ビフェニル基等が挙げられる。
置換基としては、例えば、アルキル基、フルオロ基やクロロ基等のハロゲンを有するアルキル基、ハロゲン基、アミノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、シアノ基、カルボキシル基、スルホン酸基等が挙げられる。
In the above general formulas (1) and (2), R is a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group.
The alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms.
Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, sec-pentyl group, n-hexyl group, and cyclohexyl group. group, fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, chloromethyl group, dichloromethyl group, trichloromethyl group, bromomethyl group, dibromomethyl group, tribromomethyl group, fluoroethyl group, difluoroethyl group, trifluoroethyl group group, chloroethyl group, dichloroethyl group, trichloroethyl group, bromoethyl group, dibromoethyl group, tribromoethyl group, hydroxymethyl group, hydroxyethyl group, hydroxylpropyl group, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, n- Butoxy group, n-pentyloxy group, sec-pentyloxy group, n-hexyloxy group, cyclohexyloxy group, n-heptyloxy group, n-octyloxy group, n-nonyloxy group, n-decyloxy group, trifluoro Examples include methoxy group, methylamino group, dimethylamino group, trimethylamino group, ethylamino group, and propylamino group.
Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a pyrenyl group, a phenanthrenyl group, and a biphenyl group.
Examples of the substituent include an alkyl group, an alkyl group having a halogen such as a fluoro group and a chloro group, a halogen group, an amino group, a nitro group, a hydroxyl group, a cyano group, a carboxyl group, and a sulfonic acid group.
上記一般式(1)および(2)において、n1は、それぞれ独立して、1以上の整数であり、好ましくは、1~20の整数である。
上記一般式(1)において、n2およびn3は、それぞれ独立して、0~4の整数であり、好ましくは、1~2の整数である。なお、n2+n3は1以上である。
上記一般式(1)において、n4は、それぞれ独立して、0~3の整数であり、好ましくは、0~1の整数である。
上記一般式(2)において、n5は、1~4の整数であり、好ましくは、1~2の整数である。
上記一般式(2)において、n6は、0~3の整数であり、好ましくは、0~1の整数である。
In the above general formulas (1) and (2), n1 is each independently an integer of 1 or more, preferably an integer of 1 to 20.
In the above general formula (1), n2 and n3 are each independently an integer of 0 to 4, preferably an integer of 1 to 2. Note that n2+n3 is 1 or more.
In the above general formula (1), n4 is each independently an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 1.
In the above general formula (2), n5 is an integer of 1 to 4, preferably an integer of 1 to 2.
In the above general formula (2), n6 is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 1.
上記一般式(1)または(2)を満たす構造としては、以下の構造が挙げられるが、これに限定されるものではない。 Structures satisfying the above general formula (1) or (2) include, but are not limited to, the following structures.
ポリイミド前駆体の数平均分子量(Mn)は、2,000~30,000であることが好ましく、5,000~10,000であることがより好ましい。これにより、感光性樹脂組成物における露光部のアルカリ現像液への溶解性と、未露光部のアルカリ現像液への耐溶解性がバランスよく得られる。
また、ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は、4,000~80,000であることが好ましく、10,000~30,000であることがより好ましい。これにより、硬化物におけるクラックの発生をより低減することができる。
さらに、Mw/Mnは、2.0~4.0であることが好ましく、2.3~3.0であることがより好ましい。これにより、現像時に発生する残渣や膨潤が低減される。
なお、本発明において、数平均分子量および重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定し、標準ポリスチレンで換算した数値である。
The number average molecular weight (Mn) of the polyimide precursor is preferably 2,000 to 30,000, more preferably 5,000 to 10,000. This provides a good balance between the solubility of the exposed areas of the photosensitive resin composition in the alkaline developer and the solubility of the unexposed areas in the alkaline developer.
Further, the weight average molecular weight (Mw) of the polyimide precursor is preferably 4,000 to 80,000, more preferably 10,000 to 30,000. This can further reduce the occurrence of cracks in the cured product.
Furthermore, Mw/Mn is preferably 2.0 to 4.0, more preferably 2.3 to 3.0. This reduces residue and swelling generated during development.
In the present invention, the number average molecular weight and the weight average molecular weight are values measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted using standard polystyrene.
ポリイミド前駆体を閉環反応させたポリイミドとしてのガラス転移温度(Tg)は、180℃以上であることが好ましく、200℃以上であることがより好ましい。これにより、硬化物として優れた耐熱性が得られる。
本発明において、Tgは、JIS K 7121に準拠して、示査走査熱量測定(DSC)により求める値である。
The glass transition temperature (Tg) of the polyimide prepared by subjecting a polyimide precursor to a ring-closing reaction is preferably 180°C or higher, more preferably 200°C or higher. As a result, excellent heat resistance can be obtained as a cured product.
In the present invention, Tg is a value determined by differential scanning calorimetry (DSC) in accordance with JIS K 7121.
本発明のポリイミド前駆体におけるカルボキシル基濃度は、300~800mol/gであることが好ましく、300~600mol/gであることがより好ましい。これにより、露光部溶解速度および溶解コントラストをより向上することができる。 The carboxyl group concentration in the polyimide precursor of the present invention is preferably 300 to 800 mol/g, more preferably 300 to 600 mol/g. Thereby, the dissolution rate and dissolution contrast of the exposed area can be further improved.
本発明のポリイミド前駆体におけるフッ素濃度は、20~200mol/gであることが好ましく、50~100mol/gであることがより好ましい。これにより、溶剤溶解性と透明性をより向上することができる。 The fluorine concentration in the polyimide precursor of the present invention is preferably 20 to 200 mol/g, more preferably 50 to 100 mol/g. Thereby, solvent solubility and transparency can be further improved.
本発明の特性を損なわない範囲において、本発明の感光性樹脂組成物は、その一部に、上記した
一般式(1)および(2)で示される構造が閉環した構造を有していてもよく、例えば、以下のような構造が挙げられる。
ポリイミド前駆体(A)における、一般式(1)および(2)で示される構造が閉環した構造の含有量、即ち、イミド化率は、50%以下であることが好ましく、40%以下であることがより好ましく、20%以下であることがさらに好ましい。これにより、未露光部のアルカリ現像液への耐溶解性が向上する。 The content of the structure in which the structures represented by general formulas (1) and (2) are ring-closed in the polyimide precursor (A), that is, the imidization rate is preferably 50% or less, and 40% or less. More preferably, it is 20% or less. This improves the dissolution resistance of the unexposed area to an alkaline developer.
[(B)感光剤]
本発明の感光性樹脂組成物は、感光剤を含み、これにより、感光性樹脂組成物のアルカリ現像液への溶解性を調整することができる。感光剤としては、例えば、光酸発生剤および光塩基発生剤等が挙げられる。これらの中でも、溶解コントラストという観点から、光酸発生剤が好ましい。
この感光剤は、公知慣用の割合で配合することができ、例えば、光酸発生剤については、ポリイミド前駆体100質量部に対して、0.1~30質量部、好ましくは1~20質量部の割合で配合することが好ましい。
なお、感光性樹脂組成物は、感光剤を2種以上含んでいてもよい。
[(B) Photosensitizer]
The photosensitive resin composition of the present invention contains a photosensitizer, and thereby the solubility of the photosensitive resin composition in an alkaline developer can be adjusted. Examples of the photosensitizer include photoacid generators and photobase generators. Among these, photoacid generators are preferred from the viewpoint of dissolution contrast.
This photosensitizer can be blended in a known and commonly used ratio; for example, for a photoacid generator, 0.1 to 30 parts by weight, preferably 1 to 20 parts by weight, per 100 parts by weight of the polyimide precursor. It is preferable to mix in the ratio of .
In addition, the photosensitive resin composition may contain two or more types of photosensitizers.
光酸発生剤は、紫外線や可視光等の光照射により酸を発生する化合物であり、例えば、ナフトキノンジアジド化合物、ジアリールスルホニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、ジアルキルフェナシルスルホニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、アリールジアゾニウム塩、芳香族テトラカルボン酸エステル、芳香族スルホン酸エステル、ニトロベンジルエステル、芳香族N-オキシイミドスルフォネート、芳香族スルファミドおよびベンゾキノンジアゾスルホン酸エステル等を挙げることができる。
上記した中でも、溶解コントラストという観点から、ナフトキノンジアジド化合物が好ましい。
ナフトキノンジアジド化合物としては、具体的には、例えば、トリス(4-ヒドロキシフェニル)-1-エチル-4-イソプロピルベンゼンのナフトキノンジアジド付加物(例えば、三宝化学研究所社製のTS533、TS567、TS583、TS593)、テトラヒドロキシベンゾフェノンのナフトキノンジアジド付加物(例えば、三宝化学研究所社製のBS550、BS570、BS599)、および4-{4-[1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エチル]-α,α-ジメチルベンジル}フェノールのナフトキノンジアジド付加物(例えば、三宝化学研究所社製のTKF-428、TKF-528)等が挙げられる。
A photoacid generator is a compound that generates an acid when irradiated with light such as ultraviolet rays or visible light, and includes, for example, naphthoquinone diazide compounds, diarylsulfonium salts, triarylsulfonium salts, dialkylphenacylsulfonium salts, diaryliodonium salts, and aryldiazonium salts. Examples include salts, aromatic tetracarboxylic acid esters, aromatic sulfonic acid esters, nitrobenzyl esters, aromatic N-oximide sulfonates, aromatic sulfamides, and benzoquinonediazosulfonic acid esters.
Among the above, naphthoquinone diazide compounds are preferred from the viewpoint of dissolution contrast.
Specifically, the naphthoquinone diazide compound includes, for example, a naphthoquinone diazide adduct of tris(4-hydroxyphenyl)-1-ethyl-4-isopropylbenzene (for example, TS533, TS567, TS583 manufactured by Sanpo Chemical Research Institute, TS593), naphthoquinone diazide adducts of tetrahydroxybenzophenone (for example, BS550, BS570, BS599 manufactured by Sanpo Chemical Research Institute), and 4-{4-[1,1-bis(4-hydroxyphenyl)ethyl]-α , α-dimethylbenzyl}phenol and naphthoquinonediazide adducts (for example, TKF-428 and TKF-528 manufactured by Sanpo Chemical Research Institute).
光塩基発生剤は、紫外線や可視光等の光照射により分子構造が変化することにより、または分子が開裂することにより、1種以上の塩基性物質(2級アミンおよび3級アミン等)を生成する化合物である。
光塩基発生剤としては、イオン型光塩基発生剤でもよく、非イオン型光塩基発生剤でもよいが、感光性樹脂組成物の感度という観点からは、イオン型光塩基発生剤が好ましい。
イオン型光塩基発生剤としては、例えば、芳香族成分含有カルボン酸と3級アミンとの塩等が挙げられ、この市販品としては、和光純薬社製イオン型PBGのWPBG-082、WPBG-167、WPBG-168、WPBG-266およびWPBG-300等が挙げられる。
非イオン型の光塩基発生剤としては、例えば、α-アミノアセトフェノン化合物、オキシムエステル化合物や、N-ホルミル化芳香族アミノ基、N-アシル化芳香族アミノ基、ニトロベンジルカーバメイト基およびアルコオキシベンジルカーバメート基等の置換基を有する化合物等が挙げられる。
その他の光塩基発生剤として、和光純薬社製のWPBG-018(商品名:9-anthrylmethyl N,N’-diethylcarbamate)、WPBG-027(商品名:(E)-1-[3-(2-hydroxyphenyl)-2-propenoyl]piperidine)、WPBG-140(商品名:1-(anthraquinon-2-yl)ethyl imidazolecarboxylate)およびWPBG-165等が挙げられる。
A photobase generator generates one or more basic substances (secondary amines, tertiary amines, etc.) by changing the molecular structure or by cleavage of the molecules due to light irradiation such as ultraviolet rays or visible light. It is a compound that
The photobase generator may be an ionic photobase generator or a nonionic photobase generator, but from the viewpoint of the sensitivity of the photosensitive resin composition, an ionic photobase generator is preferable.
Examples of ionic photobase generators include salts of aromatic component-containing carboxylic acids and tertiary amines, and commercially available products include ionic PBGs WPBG-082 and WPBG- manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 167, WPBG-168, WPBG-266 and WPBG-300.
Examples of nonionic photobase generators include α-aminoacetophenone compounds, oxime ester compounds, N-formylated aromatic amino groups, N-acylated aromatic amino groups, nitrobenzyl carbamate groups, and alkoxybenzyl Examples include compounds having substituents such as carbamate groups.
Other photobase generators include WPBG-018 (product name: 9-anthrylmethyl N,N'-diethylcarbamate) and WPBG-027 (product name: (E)-1-[3-(2) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. -hydroxyphenyl)-2-propenoyl]piperidine), WPBG-140 (trade name: 1-(anthraquinon-2-yl)ethyl imidazolecarboxylate), and WPBG-165.
[架橋剤]
本発明の感光性樹脂組成物は架橋剤を含有することができる。架橋剤を添加することで感光性樹脂組成物の硬化温度を低下することができる。架橋剤は、特に限定されず、公知慣用の架橋剤が挙げられる。
本明細書においてその架橋剤はポリイミド前駆体中のカルボキシル基と反応し架橋構造を形成し得る化合物であることが好ましい。
ポリイミド前駆体またはポリイミド中の水酸基と反応する化合物としては、エポキシ基等の環状エーテル基、エピスルフィド基等の環状チオエーテル基を有する架橋剤、メチロール基等の炭素数1~12のアルキレン基にヒドロキシル基が結合したアルコール性水酸基を有する架橋剤、アルコキシメチル基等のエーテル結合を有する化合物、トリアジン環構造を有する架橋剤、および尿素系架橋剤が挙げられる。
これらの中でも、環状エーテル基、特には、エポキシ基を有する架橋剤およびアルコール性水酸基、特には、ヒドロキシル基が結合したメチロール基を有する架橋剤が好ましい。
架橋剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の感光性樹脂組成物における架橋剤の配合量は、ポリイミド前駆体の不揮発成分100質量部に対し、0.1~30質量部であることが好ましい。また、0.1~20質量部がより好ましい。
[Crosslinking agent]
The photosensitive resin composition of the present invention can contain a crosslinking agent. By adding a crosslinking agent, the curing temperature of the photosensitive resin composition can be lowered. The crosslinking agent is not particularly limited, and examples thereof include known and commonly used crosslinking agents.
In this specification, the crosslinking agent is preferably a compound capable of reacting with carboxyl groups in the polyimide precursor to form a crosslinked structure.
Compounds that react with the hydroxyl group in the polyimide precursor or polyimide include crosslinking agents having a cyclic ether group such as an epoxy group, a cyclic thioether group such as an episulfide group, and a hydroxyl group on an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms such as a methylol group. Examples include a crosslinking agent having an alcoholic hydroxyl group bonded to , a compound having an ether bond such as an alkoxymethyl group, a crosslinking agent having a triazine ring structure, and a urea-based crosslinking agent.
Among these, crosslinking agents having a cyclic ether group, particularly an epoxy group, and alcoholic hydroxyl groups, particularly crosslinking agents having a methylol group to which a hydroxyl group is bonded, are preferred.
One type of crosslinking agent may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The amount of the crosslinking agent in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 0.1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the nonvolatile components of the polyimide precursor. Further, 0.1 to 20 parts by mass is more preferable.
(エポキシ基を有する架橋剤)
本発明の感光性樹脂組成物は、架橋剤としてエポキシ基を有する架橋剤を含有することが好ましい。エポキシ基を有する架橋剤は、ポリイミド前駆体またはポリイミドの水酸基と熱反応し、架橋構造を形成する。エポキシ基を有する架橋剤の官能基数は、2~4であることが好ましい。感光性樹脂組成物が、エポキシ基を有する架橋剤を含有することにより、低温硬化性が得られ、形成される乾燥塗膜の溶解コントラストをより改善できる。
エポキシ基を有する架橋剤のなかでも、ナフタレン骨格を有する2官能以上のエポキシ化合物が好ましい。柔軟性および耐薬品性により優れた絶縁膜が得られるだけでなく、柔軟性と二律背反の関係にある低CTE化が可能となり、絶縁膜の反りやクラックの発生を抑制することができる。また、ビスフェノールA型エポキシ化合物も柔軟性の観点から好適に用いることができる。
(Crosslinking agent with epoxy group)
The photosensitive resin composition of the present invention preferably contains a crosslinking agent having an epoxy group as a crosslinking agent. A crosslinking agent having an epoxy group thermally reacts with a polyimide precursor or a hydroxyl group of polyimide to form a crosslinked structure. The number of functional groups of the crosslinking agent having an epoxy group is preferably 2 to 4. When the photosensitive resin composition contains a crosslinking agent having an epoxy group, low-temperature curability can be obtained, and the dissolution contrast of the dried coating film formed can be further improved.
Among the crosslinking agents having an epoxy group, a difunctional or higher functional epoxy compound having a naphthalene skeleton is preferred. Not only can an insulating film with excellent flexibility and chemical resistance be obtained, but also a low CTE, which is in a trade-off relationship with flexibility, can be achieved, and warping and cracking of the insulating film can be suppressed. Furthermore, bisphenol A type epoxy compounds can also be suitably used from the viewpoint of flexibility.
(メチロール基を有する架橋剤)
本発明の感光性樹脂組成物は、架橋剤としてメチロール基を有する架橋剤を含有することが好ましい。メチロール基を有する架橋剤としては、メチロール基を2以上有することが好ましく、下記一般式(5)で表される化合物であることがさらに好ましい。
The photosensitive resin composition of the present invention preferably contains a crosslinking agent having a methylol group as a crosslinking agent. The crosslinking agent having a methylol group preferably has two or more methylol groups, and is more preferably a compound represented by the following general formula (5).
前記一般式(5)中、RA1は、置換基を有していてもよい炭素数1~3のアルキレン基であることが好ましい。 In the general formula (5), R A1 is preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms which may have a substituent.
前記一般式(5)中、RA2は、水素原子であることが好ましい。 In the general formula (5), R A2 is preferably a hydrogen atom.
前記一般式(5)中、rは、2~4の整数であることが好ましく、2であることがより好ましい。 In the general formula (5), r is preferably an integer of 2 to 4, and more preferably 2.
また、メチロール基を有する架橋剤は、フッ素原子を有することが好ましく、トリフルオロメチル基を有することがより好ましい。前記フッ素原子または前記トリフルオロメチル基は、前記一般式(5)中のRA1が示す2~10価の有機基が有することが好ましく、RA1はジ(トリフルオロメチル)メチレン基であることが好ましい。また、メチロール基を有する架橋剤は、ビスフェノール構造を有することが好ましく、ビスフェノールAF構造を有することがより好ましい。 Further, the crosslinking agent having a methylol group preferably has a fluorine atom, and more preferably has a trifluoromethyl group. The fluorine atom or the trifluoromethyl group is preferably a divalent to 10-valent organic group represented by R A1 in the general formula (5), and R A1 is a di(trifluoromethyl)methylene group. is preferred. Moreover, it is preferable that the crosslinking agent which has a methylol group has a bisphenol structure, and it is more preferable that it has a bisphenol AF structure.
[可塑剤]
本発明の感光性樹脂組成物は、可塑剤を含有することが好ましい。本発明においては、可塑剤の可塑作用、すなわち、ポリマー分子鎖間の凝集作用を削減し、分子鎖間の移動性、柔軟性が向上したことによって、ポリイミド前駆体の熱分子運動が向上し、環化反応が促進されることで低温硬化性が付与されると考えられる。可塑剤としては、可塑性を向上する化合物であれば特に限定されず、2官能(メタ)アクリル化合物、スルホンアミド化合物、フタル酸エステル化合物、マレイン酸エステル化合物、脂肪族二塩基酸エステル、リン酸エステル、クラウンエーテル等のエーテル化合物等が挙げられる。中でも、2官能(メタ)アクリル化合物であることが好ましい。2官能(メタ)アクリル化合物は、組成物中の他の成分と架橋構造を形成しない化合物であることが好ましい。また、2官能(メタ)アクリル化合物は、硬化物の内部応力をより緩和する観点から、自己重合により直鎖構造を形成する化合物であることが好ましい。本発明の感光性樹脂組成物における可塑剤の配合量としては、ポリイミド前駆体の不揮発成分100質量部に対し、3~40質量部であることが好ましい。
[Plasticizer]
The photosensitive resin composition of the present invention preferably contains a plasticizer. In the present invention, the plasticizing effect of the plasticizer, that is, the aggregation effect between polymer molecular chains is reduced, and the mobility and flexibility between molecular chains are improved, thereby improving the thermal molecular motion of the polyimide precursor. It is thought that low temperature curability is imparted by promoting the cyclization reaction. The plasticizer is not particularly limited as long as it is a compound that improves plasticity, and includes bifunctional (meth)acrylic compounds, sulfonamide compounds, phthalate ester compounds, maleate ester compounds, aliphatic dibasic acid esters, and phosphate esters. and ether compounds such as crown ether. Among these, bifunctional (meth)acrylic compounds are preferred. The bifunctional (meth)acrylic compound is preferably a compound that does not form a crosslinked structure with other components in the composition. Further, the bifunctional (meth)acrylic compound is preferably a compound that forms a linear structure through self-polymerization from the viewpoint of further relaxing the internal stress of the cured product. The amount of plasticizer blended in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 3 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the nonvolatile components of the polyimide precursor.
2官能の(メタ)アクリル化合物の中でも、ジオールの(エチレンオキサイドやプロピレンオキサイド等の)アルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレートや2官能のポリエステル(メタ)アクリレートが好ましく、2官能のポリエステル(メタ)アクリレートがより好ましい。 Among difunctional (meth)acrylic compounds, di(meth)acrylates of alkylene oxide adducts (such as ethylene oxide and propylene oxide) of diols and difunctional polyester (meth)acrylates are preferred; ) Acrylate is more preferred.
ジオールのアルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレートとしては、具体的にはジオールをアルキレンオキシド変性した後に末端に(メタ)アクリレートを付加させたものが好ましく、ジオールに芳香環を有するものがさらに好ましい。例えば、ビスフェノールA EO(エチレンオキサイド)付加物ジアクリレート、ビスフェノールA PO(プロピレンオキサイド)付加物ジアクリレート等が挙げられる。ジオールのアルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレートの具体的な構造を下記一般式(6)に示すがこれに限定されるものではない。
一般式(6)中、p+qは2以上であり、2~40であることが好ましく、3.5~25であることがより好ましい。 In general formula (6), p+q is 2 or more, preferably from 2 to 40, more preferably from 3.5 to 25.
[密着剤]
本発明の感光性樹脂組成物は、密着剤を含むことが好ましく、これにより、基材等との接着性を向上することができる。密着剤としては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤およびアルミニウムカップリング剤を使用することができる。
シランカップリング剤としては、例えば、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、3―ウレイドプロピルトリアルコキシシランおよびフェニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
チタネートカップリング剤としては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2-ジアリルオキシメチル)ビス(ジ-トリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネートおよびビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート等が挙げられる。
アルミニウムカップリング剤としては、例えば、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等が挙げられる
上記した中でも、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシランが基材への密着性を向上させ現像速度への悪影響を及ぼさないという理由から好ましい。
[Adhesive]
The photosensitive resin composition of the present invention preferably contains an adhesive, thereby improving adhesion to a base material and the like. As the adhesive, a silane coupling agent, a titanate coupling agent, and an aluminum coupling agent can be used.
Examples of the silane coupling agent include N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, γ- Examples include acryloxypropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, 3-ureidopropyltrialkoxysilane, and phenyltrimethoxysilane.
Examples of the titanate coupling agent include isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tridecylbenzenesulfonyl titanate, isopropyl tris(dioctyl pyrophosphate) titanate, tetraisopropyl bis(dioctyl phosphite) titanate, and tetraoctyl bis(ditridecyl phosphite). Titanate, tetra(2,2-diallyloxymethyl)bis(di-tridecyl)phosphite titanate, bis(dioctylpyrophosphate)oxyacetate titanate, bis(dioctylpyrophosphate)ethylene titanate, and the like.
Examples of the aluminum coupling agent include acetalkoxyaluminum diisopropylate, etc. Among the above, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane is preferable because it improves adhesion to the substrate and does not adversely affect the development speed.
本発明の感光性樹脂組成物における密着剤の配合量としては、ポリイミド前駆体の不揮発成分100質量部に対し、0.1~10質量部であることが好ましい。 The blending amount of the adhesive in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the nonvolatile components of the polyimide precursor.
[熱酸発生剤、増感剤、その他の成分]
本発明の感光性樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、更にポリイミド前駆体の環化反応を促進するために公知の熱酸発生剤や、光感度を向上させるために公知の増感剤等を配合することもできる。更に、本発明の感光性樹脂組成物に加工特性や各種機能性を付与するために、その他に様々な有機または無機の低分子または高分子化合物を配合してもよい。例えば、界面活性剤、レベリング剤、微粒子等を用いることができる。微粒子には、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン等の有機微粒子、シリカ、カーボン、層状珪酸塩等の無機微粒子が含まれる。また、本発明の感光性樹脂組成物に各種着色剤および繊維等を配合してもよい。
[Thermal acid generator, sensitizer, and other ingredients]
The photosensitive resin composition of the present invention further contains a known thermal acid generator to promote the cyclization reaction of the polyimide precursor, and a known thermal acid generator to improve photosensitivity, within a range that does not impair the effects of the present invention. A sensitizer or the like may also be added. Furthermore, in order to impart processing characteristics and various functionalities to the photosensitive resin composition of the present invention, various other organic or inorganic low-molecular or high-molecular compounds may be blended. For example, surfactants, leveling agents, fine particles, etc. can be used. The fine particles include organic fine particles such as polystyrene and polytetrafluoroethylene, and inorganic fine particles such as silica, carbon, and layered silicates. Furthermore, various coloring agents, fibers, etc. may be added to the photosensitive resin composition of the present invention.
[溶剤]
本発明の感光性樹脂組成物は、溶剤を含んでいてもよい。本発明において、溶剤は、特に限定されるものではないが、パターン膜の加熱温度を低下させた場合の残留性を考慮すると、沸点200℃以下の溶剤が好ましい。
このような融点の溶剤としては、酢酸-2-メトキシ-1-メチルエチル(PGMEA)、4-メチル-2-ペンタノン、N-メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、へキサメチルスルホキシド、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、2-エトキシプロピオン酸エチル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル 、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート、エチルセロソルブアセテート、シクロへキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、及び2-ヘプタノンが挙げられる。
[solvent]
The photosensitive resin composition of the present invention may contain a solvent. In the present invention, the solvent is not particularly limited, but a solvent having a boiling point of 200° C. or lower is preferable in consideration of residual property when the heating temperature of the patterned film is lowered.
Solvents with such melting points include 2-methoxy-1-methylethyl acetate (PGMEA), 4-methyl-2-pentanone, N-methylcaprolactam, dimethylsulfoxide, tetramethylurea, pyridine, dimethylsulfone, and hexane. Methyl sulfoxide, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, methyl 3-methoxypropionate, methyl 2-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethyl 2-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, 2-ethoxy Ethyl propionate, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene Glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, carbitol acetate, ethyl cellosolve acetate, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and 2- Examples include heptanone.
感光性樹脂組成物における溶剤の含有量は、特に限定されるものではなく、その用途に応じ適宜変更することが好ましいが、例えば、感光性樹脂組成物に含まれるポリイミド前駆体100質量部に対し、200~2000質量部以下とすることができる。
なお、感光性樹脂組成物は、溶剤を2種以上含んでいてもよい。
The content of the solvent in the photosensitive resin composition is not particularly limited, and it is preferable to change it as appropriate depending on the use. , 200 to 2000 parts by mass or less.
In addition, the photosensitive resin composition may contain two or more types of solvents.
[ドライフィルム]
本発明のドライフィルムは、フィルム(例えば支持(キャリア)フィルム)と、このフィルム上に、上記感光性樹脂組成物を用いて形成された樹脂層とを備える。また、ドライフィルムは、フィルム上に形成された樹脂層上に、さらに保護(カバー)するフィルム(いわゆる保護フィルム)を備えていてもよい。
[Dry film]
The dry film of the present invention includes a film (for example, a support (carrier) film) and a resin layer formed on the film using the photosensitive resin composition. Further, the dry film may further include a protective (covering) film (so-called protective film) on the resin layer formed on the film.
(フィルム)
フィルムは、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリプロピレンフィルム、ならびにポリスチレンフィルム等の熱可塑性樹脂からなるフィルムを使用することができる。
これらの中でも、耐熱性、機械的強度および取扱性等の観点から、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。また、これらフィルムの積層体をフィルムとして使用することもできる。
(film)
The film is not particularly limited, and for example, films made of thermoplastic resins such as polyester films such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyimide films, polyamideimide films, polypropylene films, and polystyrene films can be used. can.
Among these, polyethylene terephthalate is preferred from the viewpoints of heat resistance, mechanical strength, handleability, and the like. Moreover, a laminate of these films can also be used as a film.
また、上記したような熱可塑性樹脂フィルムは、機械的強度向上の観点から、一軸方向または二軸方向に延伸されたフィルムであることが好ましい。 Furthermore, from the viewpoint of improving mechanical strength, the thermoplastic resin film as described above is preferably a film stretched in a uniaxial direction or a biaxial direction.
フィルムの厚さは、特に制限されるものではないが、例えば、10~150μmとすることができる。 The thickness of the film is not particularly limited, but may be, for example, 10 to 150 μm.
(樹脂層)
樹脂層は、上記感光性樹脂組成物を用いて形成されたものであり、その厚さは、特に限定されるものではなく、用途に応じ適宜変更することが好ましいが、例えば、1μm以上、150μm以下とすることができる。
(resin layer)
The resin layer is formed using the above-mentioned photosensitive resin composition, and its thickness is not particularly limited and is preferably changed as appropriate depending on the application, but for example, 1 μm or more, 150 μm. It can be as follows.
樹脂層は、フィルム上に、感光性樹脂組成物を、コンマコーター、ブレードコーター、リップコーター、ロッドコーター、スクイズコーター、リバースコーター、トランスファロールコーター、グラビアコーターおよびスプレーコーター等により、均一な厚さに塗布し、乾燥させることにより形成することができる。
また、他の実施形態においては、樹脂層は、保護フィルム上に、感光性樹脂組成物を塗布、乾燥させることにより形成することができる。
The resin layer is formed by applying a photosensitive resin composition onto the film to a uniform thickness using a comma coater, blade coater, lip coater, rod coater, squeeze coater, reverse coater, transfer roll coater, gravure coater, spray coater, etc. It can be formed by coating and drying.
Moreover, in other embodiments, the resin layer can be formed by applying a photosensitive resin composition on the protective film and drying it.
(保護フィルム)
本発明においては、樹脂層の表面に塵が付着するのを防ぐ等の目的で、樹脂層の表面に剥離可能な保護フィルムを積層することが好ましい。
(Protective film)
In the present invention, it is preferable to laminate a removable protective film on the surface of the resin layer for the purpose of preventing dust from adhering to the surface of the resin layer.
剥離可能な保護フィルムとしては、保護フィルムを剥離するときに樹脂層とフィルムとの接着力よりも樹脂層と保護フィルムとの接着力がより小さくなるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムおよび表面処理した紙等を用いることができる。 The removable protective film is not particularly limited as long as the adhesive force between the resin layer and the protective film is smaller than the adhesive force between the resin layer and the film when the protective film is peeled off. For example, polyethylene film, polytetrafluoroethylene film, polypropylene film, surface-treated paper, etc. can be used.
保護フィルムの厚さは、特に限定されるものではないが、例えば、10μm以上、150μm以下とすることができる。 The thickness of the protective film is not particularly limited, but may be, for example, 10 μm or more and 150 μm or less.
[硬化物]
本発明の硬化物は、上記感光性樹脂組成物を用いて形成されたものであることを特徴とする。また、該硬化物は、パターンが形成されているものであってもよい。
以下、本発明の硬化物の製造方法を説明する。
[Cured product]
The cured product of the present invention is characterized by being formed using the above photosensitive resin composition. Further, the cured product may have a pattern formed thereon.
Hereinafter, the method for producing a cured product of the present invention will be explained.
[第1工程]
本発明の硬化物の製造方法は、感光性樹脂組成物を、基材上に塗布し塗膜を形成し、これを乾燥することにより、または上記ドライフィルムから樹脂層を基材上に転写することにより、乾燥塗膜を形成させる工程を含む。
[First step]
The method for producing a cured product of the present invention includes coating a photosensitive resin composition on a substrate to form a coating film and drying this, or transferring a resin layer from the dry film onto the substrate. The method includes a step of forming a dry coating film.
感光性樹脂組成物の基材上への塗布方法は、特に限定されず、例えば、スピンコーター、バーコーター、ブレードコーター、カーテンコーターおよびスクリーン印刷機等を用いて塗布する方法、スプレーコーターで噴霧塗布する方法、ならびにインクジェット法等が挙げられる。 The method of applying the photosensitive resin composition onto the substrate is not particularly limited, and examples include methods of applying using a spin coater, bar coater, blade coater, curtain coater, screen printer, etc., and spraying using a spray coater. and an inkjet method.
塗膜の乾燥方法としては、風乾、オーブンまたはホットプレートによる加熱乾燥、真空乾燥等の方法が用いられる。
また、塗膜の乾燥は、感光性樹脂組成物中のポリイミド前駆体の閉環が起こらないような条件で行うことが望ましい。
具体的には、自然乾燥、送風乾燥、あるいは加熱乾燥を、70~140℃で1~30分の条件で行うことが好ましい。また、操作方法が簡便であるため、ホットプレートを用いて、1~20分乾燥を行うことが好ましい。
また、真空乾燥も可能であり、この場合は、室温で20分~1時間の条件で行うことができる。
As a method for drying the coating film, methods such as air drying, heating drying using an oven or hot plate, and vacuum drying are used.
Further, it is desirable that the coating film be dried under conditions that do not cause ring closure of the polyimide precursor in the photosensitive resin composition.
Specifically, it is preferable to perform natural drying, blow drying, or heat drying at 70 to 140° C. for 1 to 30 minutes. Further, since the operating method is simple, it is preferable to use a hot plate for drying for 1 to 20 minutes.
Vacuum drying is also possible, and in this case it can be carried out at room temperature for 20 minutes to 1 hour.
ドライフィルムの基材上への転写は、真空ラミネーター等を用いて、加圧および加熱下で行うことが好ましい。このような真空ラミネーターを使用することにより、回路形成された基板を用いた場合に、回路基板表面に凹凸があっても、ドライフィルムの樹脂層が真空条件下で回路基板の凹凸に充填するため、気泡の混入がなく、また、基板表面の凹部の穴埋め性も向上する。 Transfer of the dry film onto the base material is preferably performed under pressure and heat using a vacuum laminator or the like. By using such a vacuum laminator, when using a circuit board with a circuit formed thereon, even if the circuit board surface has irregularities, the resin layer of the dry film will fill the irregularities of the circuit board under vacuum conditions. , there is no air bubbles mixed in, and the ability to fill in the recesses on the substrate surface is also improved.
基材としては、あらかじめ銅等により回路形成されたプリント配線板やフレキシブルプリント配線板の他、紙フェノール、紙エポキシ、ガラス布エポキシ、ガラスポリイミド、ガラス布/不繊布エポキシ、ガラス布/紙エポキシ、合成繊維エポキシ、フッ素樹脂・ポリエチレン・ポリフェニレンエーテル,ポリフェニレンオキシド・シアネート等を用いた高周波回路用銅張積層板等の材質を用いたもので、全てのグレード(FR-4等)の銅張積層板、その他、金属基板、ポリイミドフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム、ガラス基板、セラミック基板、ウエハ板等を挙げることができる。 In addition to printed wiring boards and flexible printed wiring boards on which circuits are pre-formed using copper, the base materials include paper phenol, paper epoxy, glass cloth epoxy, glass polyimide, glass cloth/nonwoven epoxy, glass cloth/paper epoxy, Copper-clad laminates of all grades (FR-4, etc.) using materials such as synthetic fiber epoxy, fluororesin/polyethylene/polyphenylene ether, polyphenylene oxide/cyanate, etc. for high-frequency circuits. Other examples include metal substrates, polyimide films, polyethylene terephthalate films, polyethylene naphthalate (PEN) films, glass substrates, ceramic substrates, wafer plates, and the like.
[第2工程]
次に、上記塗膜を、パターンを有するフォトマスクを通して選択的に、あるいはフォトマスクを通さず非選択的に、活性エネルギー線を照射し、露光する。
[Second step]
Next, the coating film is exposed to active energy rays selectively through a patterned photomask or non-selectively without passing through the photomask.
活性エネルギー線は、例えば(B)感光剤としての光酸発生剤を活性化させることができる波長のものを用いる。具体的には活性エネルギー線は、最大波長が350~410nmの範囲にあるものが好ましい。
露光量は膜厚等によって異なるが、一般には10~1000mJ/cm2、好ましくは20~800mJ/cm2の範囲内とすることができる。
上記活性エネルギー線照射に用いられる露光機としては、高圧水銀灯ランプ、超高圧水銀灯ランプ、メタルハライドランプ、水銀ショートアークランプ等を搭載し、350~450nmの範囲で紫外線を照射する装置であればよく、さらに、直接描画装置(例えば、コンピューターからのCADデータにより直接レーザーで画像を描くレーザーダイレクトイメージング装置)も用いることができる。
The active energy ray used has a wavelength capable of activating, for example, the photoacid generator (B) as the photosensitizer. Specifically, the active energy ray preferably has a maximum wavelength in the range of 350 to 410 nm.
The exposure amount varies depending on the film thickness, etc., but can generally be in the range of 10 to 1000 mJ/cm 2 , preferably 20 to 800 mJ/cm 2 .
The exposure machine used for the active energy ray irradiation may be any device that is equipped with a high-pressure mercury lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a mercury short arc lamp, etc., and irradiates ultraviolet rays in the range of 350 to 450 nm. Furthermore, a direct drawing device (for example, a laser direct imaging device that draws an image directly with a laser using CAD data from a computer) can also be used.
[第3工程]
該工程は、必要に応じ行われるものであり、塗膜を短時間加熱することにより、未露光部のポリイミド前駆体の一部を閉環してもよい。ここで、閉環率は、30%程度である。加熱時間および加熱温度は、ポリイミド前駆体の種類、塗布膜厚、(B)感光剤の種類によって適宜変更する。
[Third step]
This step is performed as necessary, and by heating the coating film for a short time, a part of the polyimide precursor in the unexposed area may be ring-closed. Here, the ring closure rate is about 30%. The heating time and heating temperature are appropriately changed depending on the type of polyimide precursor, the coating film thickness, and the type of (B) photosensitizer.
[第4工程]
次いで、上記露光後の塗膜を、現像液により処理し、塗膜中の露光部分を除去することにより、パターン膜を得ることができる。
該工程においては、従来より知られているフォトレジストの現像方法、例えば回転スプレー法、パドル法、超音波処理を伴う浸せき法等の中から任意の方法を選択することができる。
[Fourth step]
Next, the exposed coating film is treated with a developer to remove exposed portions of the coating film, thereby obtaining a patterned film.
In this step, any method can be selected from conventionally known photoresist development methods, such as a rotary spray method, a paddle method, and an immersion method accompanied by ultrasonic treatment.
現像液としては、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、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等の有機アミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド等の四級アンモニウム塩類等の水溶液を挙げることができる。
また、必要に応じて、これらにメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加してもよい。
Examples of developing solutions include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, and aqueous ammonia, organic amines such as ethylamine, diethylamine, triethylamine, and triethanolamine, and tetramethylammonium hydroxide and tetrabutylammonium hydroxide. Examples include aqueous solutions of quaternary ammonium salts such as .
Further, if necessary, a suitable amount of a water-soluble organic solvent such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, or a surfactant may be added to these.
その後、必要に応じて塗膜をリンス液により洗浄してパターン膜を得る。
リンス液としては、蒸留水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等を単独または組み合わせて用いることができる。また、現像液として上記溶剤を使用してもよい。
Thereafter, if necessary, the coating film is washed with a rinsing liquid to obtain a patterned film.
As the rinsing liquid, distilled water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, etc. can be used alone or in combination. Further, the above-mentioned solvents may be used as the developer.
[第5工程]
次いで、パターン膜を加熱して硬化塗膜(硬化物)を得る。
該加熱工程により、感光性樹脂組成物に含まれるポリイミド前駆体は、環化反応し、ポリイミドとなる。
[Fifth step]
Next, the pattern film is heated to obtain a cured coating film (cured product).
Through the heating step, the polyimide precursor contained in the photosensitive resin composition undergoes a cyclization reaction and becomes polyimide.
加熱温度は、硬化物の反り防止という観点からは、120~250℃であることが好ましく、150~200℃であることがより好ましい。
加熱には、例えば、ホットプレート、オーブンおよび温度プログラムを設定できる昇温式オーブンを用いることができる。
加熱雰囲気(気体)、空気下であってもよく、窒素、アルゴン等の不活性ガス下であってもよい。
The heating temperature is preferably 120 to 250°C, more preferably 150 to 200°C, from the viewpoint of preventing warping of the cured product.
For heating, for example, a hot plate, an oven, and a heating oven in which a temperature program can be set can be used.
It may be under a heating atmosphere (gas), air, or under an inert gas such as nitrogen or argon.
[用途]
本発明の感光性樹脂組成物の用途は特に限定されず、例えば、塗料、印刷インキ、接着剤、表示装置、半導体素子、電子部品、光学部品および建築材料等の形成材料として好適に用いられる。
[Application]
The use of the photosensitive resin composition of the present invention is not particularly limited, and for example, it is suitably used as a forming material for paints, printing inks, adhesives, display devices, semiconductor elements, electronic parts, optical parts, building materials, and the like.
具体的には、表示装置の形成材料としては、カラーフィルター、フレキシブルディスプレイ用フィルム、レジスト材料および配向膜等における、層形成材料および画像形成材料が挙げられる。
半導体素子の形成材料としては、レジスト材料およびバッファーコート膜、ウエハレベルパッケージ(WLP)の再配線層用絶縁膜等における、層形成材料が挙げられる。
電子部品の形成材料としては、プリント配線板、層間絶縁膜および配線被覆膜等における、封止材料および層形成材料が挙げられる。
また、光学部品の形成材料としては、ホログラム、光導波路、光回路、光回路部品および反射防止膜等における、光学材料や層形成材料が挙げられる。
さらに、建築材料としては、塗料、コーティング剤等に用いることができる。
Specifically, materials for forming display devices include layer-forming materials and image-forming materials for color filters, films for flexible displays, resist materials, alignment films, and the like.
Examples of materials for forming semiconductor elements include layer forming materials for resist materials, buffer coat films, insulating films for rewiring layers of wafer level packages (WLP), and the like.
Examples of materials for forming electronic components include sealing materials and layer-forming materials for printed wiring boards, interlayer insulating films, wiring coating films, and the like.
Furthermore, examples of forming materials for optical components include optical materials and layer-forming materials for holograms, optical waveguides, optical circuits, optical circuit components, antireflection films, and the like.
Further, as a building material, it can be used as a paint, a coating agent, etc.
本発明の感光性樹脂組成物は、主にパターン形成材料として用いられ、特に半導体装置、表示体装置および発光装置の表面保護膜、バッファーコート膜、層間絶縁膜、再配線用絶縁膜、フリップチップ装置用保護膜、バンプ構造を有する装置の保護膜、多層回路の層間絶縁膜、受動部品用絶縁材料、ソルダーレジストやカバーレイ膜等のプリント配線板の保護膜、ならびに液晶配向膜等として好適に利用できる。 The photosensitive resin composition of the present invention is mainly used as a pattern forming material, particularly as a surface protective film, a buffer coat film, an interlayer insulating film, an insulating film for rewiring, and a flip chip for semiconductor devices, display devices, and light emitting devices. Suitable as a protective film for devices, a protective film for devices with a bump structure, an interlayer insulating film for multilayer circuits, an insulating material for passive components, a protective film for printed wiring boards such as solder resist and coverlay film, and a liquid crystal alignment film. Available.
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。なお、以下において「部」および「%」とあるのは、特に断りのない限り全て質量基準である。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail using examples, but the present invention is not limited to the examples. In addition, all "parts" and "%" below are based on mass unless otherwise specified.
(参考例1:ポリイミド前駆体A-1の合成)
撹拌機、温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中にN-メチルピロリドン53g仕込み、
3,3‘-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-4,4’-メチレンジアニリン13.95g(26.30mmol)を撹拌溶解した。
モノマーが完全に溶解したことを確認した後、5,5’-[1-メチル-1,1-エタンジイルビス(1,4-フェニレン)ビスオキシ]ビス(イソベンゾフラン-1,3-ジオール)(BPADA)13.95g(26.30mmol)を固体のまま5分間かけて加え、室温で1時間撹拌を続けた。
その後、攪拌溶液に5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物0.85g(5.19mmol)を固体のまま加え、室温で16時間攪拌した。撹拌した溶液を1Lのイオン交換水(比抵抗値18.2MΩ・cm)に投入し、析出物を回収した。
回収後、減圧乾燥してノルボルネン末端を有する、下記の繰り返し構造を有するポリイミド前駆体A-1を得た。ポリイミド前駆体A-1の数平均分子量(Mn)は6,800、重量平均分子量(Mw)は16,790、Mw/Mnは2.47であった。また、得られたポリイミド前駆体A-1のカルボキシル基濃度は525g/mol、フッ素濃度は88g/molであった。
53 g of N-methylpyrrolidone was charged into a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer.
13.95 g (26.30 mmol) of 3,3'-bis(1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl)-4,4'-methylene dianiline was dissolved with stirring.
After confirming that the monomer was completely dissolved, 5,5'-[1-methyl-1,1-ethanediylbis(1,4-phenylene)bisoxy]bis(isobenzofuran-1,3-diol) (BPADA) 13.95 g (26.30 mmol) was added as a solid over 5 minutes, and stirring was continued for 1 hour at room temperature.
Thereafter, 0.85 g (5.19 mmol) of 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride was added as a solid to the stirred solution, and the mixture was stirred at room temperature for 16 hours. The stirred solution was poured into 1 L of ion-exchanged water (specific resistance value: 18.2 MΩ·cm), and the precipitate was collected.
After recovery, it was dried under reduced pressure to obtain a polyimide precursor A-1 having norbornene terminals and having the following repeating structure. The number average molecular weight (Mn) of polyimide precursor A-1 was 6,800, the weight average molecular weight (Mw) was 16,790, and the Mw/Mn was 2.47. Further, the carboxyl group concentration of the obtained polyimide precursor A-1 was 525 g/mol, and the fluorine concentration was 88 g/mol.
(参考例2:ポリイミド前駆体A-2の合成)
撹拌機、温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中にN-メチルピロリドン53g仕込み、3,3‘-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジン14.40g(26.45mmol)を撹拌溶解した。
モノマーが完全に溶解したことを確認した後、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(6FDA)10.46g(23.55mmol)を固体のまま10分間かけて加え、室温で1時間撹拌を続けた。
その後、攪拌溶液に5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物0.96g(5.82mmol)を固体のまま加え、室温で16時間攪拌した。
撹拌した溶液を1Lのイオン交換水(比抵抗値18.2MΩ・cm)に投入し、析出物を回収した。
回収後、減圧乾燥してノルボルネン末端を有する、下記の繰り返し構造を有するポリイミド前駆体A-2を得た。ポリイミド前駆体A-2の数平均分子量(Mn)は8,700、重量平均分子量(Mw)は22,100、Mw/Mnは2.54であった。また、得られたポリイミド前駆体A-2のカルボキシル基濃度は494g/mol、フッ素濃度は55g/molであった。
In a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, 53 g of N-methylpyrrolidone was charged, and 3,3'-bis(1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) was added. 14.40 g (26.45 mmol) of -2,2'-dimethylbenzidine was dissolved with stirring.
After confirming that the monomer was completely dissolved, 10.46 g (23.55 mmol) of 4,4'-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (6FDA) was added as a solid over 10 minutes, and the mixture was stirred at room temperature. Stirring was continued for 1 hour.
Thereafter, 0.96 g (5.82 mmol) of 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride was added as a solid to the stirred solution, and the mixture was stirred at room temperature for 16 hours.
The stirred solution was poured into 1 L of ion-exchanged water (specific resistance value: 18.2 MΩ·cm), and the precipitate was collected.
After recovery, it was dried under reduced pressure to obtain a polyimide precursor A-2 having norbornene terminals and having the following repeating structure. The number average molecular weight (Mn) of polyimide precursor A-2 was 8,700, the weight average molecular weight (Mw) was 22,100, and the Mw/Mn was 2.54. Further, the carboxyl group concentration of the obtained polyimide precursor A-2 was 494 g/mol, and the fluorine concentration was 55 g/mol.
(参考例3:ポリイミド前駆体A-3の合成)
撹拌機、温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中にN-メチルピロリドン150g仕込み、3,3‘-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-4,4’-メチレンジアニリン8.43g(15.91mmol)を撹拌溶解した。
モノマーが完全に溶解したことを確認した後、6FDA1.88g(4.23mmol)とBPADA5.14g(9.87mmol)を固体のまま10分間かけて加え、室温で1時間撹拌を続けた。
その後、攪拌溶液に5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物0.59g(3.62mmol)を固体のまま加え、室温で16時間攪拌した。
撹拌した溶液を1Lのイオン交換水(比抵抗値18.2MΩ・cm)に投入し、析出物を回収した。
回収後、減圧乾燥してノルボルネン基末端を有する、下記の繰り返し構造を有するポリイミド前駆体A-3を得た。ポリイミド前駆体A-3の数平均分子量(Mn)は9,500、重量平均分子量(Mw)は24,800、Mw/Mnは2.61であった。また、得られたポリイミド前駆体A-3のカルボキシル基濃度は514g/mol、フッ素濃度は73g/molであった。
Pour 150 g of N-methylpyrrolidone into a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, and prepare 3,3'-bis(1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl). 8.43 g (15.91 mmol) of -4,4'-methylene dianiline was dissolved with stirring.
After confirming that the monomers were completely dissolved, 1.88 g (4.23 mmol) of 6FDA and 5.14 g (9.87 mmol) of BPADA were added as solids over 10 minutes, and stirring was continued for 1 hour at room temperature.
Thereafter, 0.59 g (3.62 mmol) of 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride was added as a solid to the stirred solution, and the mixture was stirred at room temperature for 16 hours.
The stirred solution was poured into 1 L of ion-exchanged water (specific resistance value: 18.2 MΩ·cm), and the precipitate was collected.
After recovery, it was dried under reduced pressure to obtain a polyimide precursor A-3 having a norbornene group terminal and having the following repeating structure. The number average molecular weight (Mn) of polyimide precursor A-3 was 9,500, the weight average molecular weight (Mw) was 24,800, and the Mw/Mn was 2.61. Furthermore, the carboxyl group concentration of the obtained polyimide precursor A-3 was 514 g/mol, and the fluorine concentration was 73 g/mol.
(参考例4:ポリイミド前駆体A-4の合成)
撹拌機、温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中にN-メチルピロリドン150g仕込み、
3,3‘-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-4,4’-メチレンジアニリン8.33g(15.71mmol)を撹拌溶解した。
モノマーが完全に溶解したことを確認した後、4,4’-オキシジフタル酸無水物(ODPA)1.33g(4.29mmol)とBPADA5.21g(10.01mmol)を固体のまま10分間かけて加え、室温で1時間撹拌を続けた。
その後、攪拌溶液に5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物0.46g(2.82mmol)を固体のまま加え、室温で16時間攪拌した。撹拌した溶液を1Lのイオン交換水(比抵抗値18.2MΩ・cm)に投入し、析出物を回収した。
回収後、減圧乾燥してノルボルネン末端を有する、下記の繰り返し構造を有するポリイミド前駆体A-4を得た。ポリイミド前駆体A-4の数平均分子量(Mn)は10,200、重量平均分子量(Mw)は24,680、Mw/Mnは2.42であった。また、得られたポリイミド前駆体A-1のカルボキシル基濃度は494g/mol、フッ素濃度は82g/molであった。
150 g of N-methylpyrrolidone was charged into a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer.
8.33 g (15.71 mmol) of 3,3'-bis(1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl)-4,4'-methylene dianiline was dissolved with stirring.
After confirming that the monomers were completely dissolved, 1.33 g (4.29 mmol) of 4,4'-oxydiphthalic anhydride (ODPA) and 5.21 g (10.01 mmol) of BPADA were added as solids over 10 minutes. , stirring was continued for 1 hour at room temperature.
Thereafter, 0.46 g (2.82 mmol) of 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride was added as a solid to the stirred solution, and the mixture was stirred at room temperature for 16 hours. The stirred solution was poured into 1 L of ion-exchanged water (specific resistance value: 18.2 MΩ·cm), and the precipitate was collected.
After recovery, it was dried under reduced pressure to obtain a polyimide precursor A-4 having norbornene terminals and having the following repeating structure. The number average molecular weight (Mn) of polyimide precursor A-4 was 10,200, the weight average molecular weight (Mw) was 24,680, and the Mw/Mn was 2.42. Further, the carboxyl group concentration of the obtained polyimide precursor A-1 was 494 g/mol, and the fluorine concentration was 82 g/mol.
(参考例5:ポリイミド前駆体A-5の合成)
撹拌機、温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中にN-メチルピロリドン100g仕込み、ジアミノジフェニルエーテル5.16g(25.75mmol)を撹拌溶解した。
モノマーが完全に溶解したことを確認した後、ピロメリット酸無水物(PMDA)5.29g(24.25mmol)を固体のまま5分間かけて加え、室温で1時間撹拌を続けた。
その後、攪拌溶液に5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物0.49g(2.98mmol)を固体のまま加え、室温で16時間攪拌した。
撹拌した溶液を600mLのイオン交換水(比抵抗値18.2MΩ・cm)に投入し、析出物を回収した。回収後、減圧乾燥してノルボルネン末端を有する、下記の繰り返し構造を有するポリイミド前駆体A-5を得た。ポリイミド前駆体A-5の数平均分子量(Mn)は6,800、重量平均分子量(Mw)は17,000、Mw/Mnは2.51であった。また、得られたポリイミド前駆体A-1のカルボキシル基濃度は210g/molであった。
100 g of N-methylpyrrolidone was charged into a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, and 5.16 g (25.75 mmol) of diaminodiphenyl ether was dissolved with stirring.
After confirming that the monomer was completely dissolved, 5.29 g (24.25 mmol) of pyromellitic anhydride (PMDA) was added as a solid over 5 minutes, and stirring was continued for 1 hour at room temperature.
Thereafter, 0.49 g (2.98 mmol) of 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride was added as a solid to the stirred solution, and the mixture was stirred at room temperature for 16 hours.
The stirred solution was poured into 600 mL of ion-exchanged water (specific resistance value: 18.2 MΩ·cm), and the precipitate was collected. After recovery, it was dried under reduced pressure to obtain a polyimide precursor A-5 having norbornene terminals and having the following repeating structure. The number average molecular weight (Mn) of polyimide precursor A-5 was 6,800, the weight average molecular weight (Mw) was 17,000, and the Mw/Mn was 2.51. Further, the carboxyl group concentration of the obtained polyimide precursor A-1 was 210 g/mol.
(参考例6:ポリベンゾオキサゾール前駆体の合成)
攪拌機、温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中に、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10.0g(27.3mmol)を、N-メチルピロリドン1500g中で撹拌溶解した。
その後、フラスコを氷浴に浸し、フラスコ内を0~5℃に保ちながら、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸クロリド8.78g(29.8mmol)を固体のまま10分間かけて加え、氷浴中で30分間撹拌した。
その後、室温で18時間撹拌を続けた。撹拌した溶液を700mLのイオン交換水(比抵抗値18.2MΩ・cm)に投入し、析出物を回収した。
その後、得られた固体をアセトン420mLに溶解させ、1Lのイオン交換水に投入した。
析出した個体を回収後、減圧乾燥してカルボキシル基末端のポリベンゾオキサゾール前駆体を得た。Mwは29,500、Mnは11,600、Mw/Mnは2.54であった。
(Reference Example 6: Synthesis of polybenzoxazole precursor)
In a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, 10.0 g (27.3 mmol) of bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane was dissolved in 1500 g of N-methylpyrrolidone with stirring. .
Thereafter, the flask was immersed in an ice bath, and while keeping the inside of the flask at 0 to 5°C, 8.78 g (29.8 mmol) of 4,4'-diphenyl ether dicarboxylic acid chloride was added as a solid over 10 minutes. The mixture was stirred for 30 minutes.
Stirring was then continued at room temperature for 18 hours. The stirred solution was poured into 700 mL of ion-exchanged water (specific resistance value: 18.2 MΩ·cm), and the precipitate was collected.
Thereafter, the obtained solid was dissolved in 420 mL of acetone and poured into 1 L of ion-exchanged water.
After collecting the precipitated solid, it was dried under reduced pressure to obtain a carboxyl group-terminated polybenzoxazole precursor. Mw was 29,500, Mn was 11,600, and Mw/Mn was 2.54.
<実施例1>
上記参考例1において得られたポリイミド前駆体A-1を100質量部、ナフトキノンジアジド化合物(三宝化学研究所社製、TKF-528)を20質量部、密着剤(信越化学工業社製、KBM-573)を5質量部およびPGMEAを400質量部となるように、遮光容器に投入、攪拌し、感光性樹脂組成物を含むワニスを得た。
<Example 1>
100 parts by mass of the polyimide precursor A-1 obtained in Reference Example 1, 20 parts by mass of a naphthoquinonediazide compound (TKF-528, manufactured by Sanpo Chemical Research Institute), and an adhesive (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM- 573) and 400 parts by mass of PGMEA were placed in a light-shielding container and stirred to obtain a varnish containing a photosensitive resin composition.
<実施例2~4および比較例1~2>
ポリイミド前駆体A-1を、表1に示すように、ポリイミド前駆体A-2~A-5、またはポリベンゾオキサゾール前駆体に変更した以外は、実施例1と同様にしてワニスを得た。
<Examples 2-4 and Comparative Examples 1-2>
Varnishes were obtained in the same manner as in Example 1, except that polyimide precursor A-1 was changed to polyimide precursors A-2 to A-5 or polybenzoxazole precursors as shown in Table 1.
<<溶解性評価>>
上記実施例および比較例において得られたワニスを目視により観察し、以下の評価基準に基づいて、溶解性を評価した。評価結果を表1にまとめた。
また、溶剤を、4-メチル-2-ペンタノンに変更し、上記同様溶解性の評価を行い、その結果を表1にまとめた。
(評価基準)
〇:溶け残り(沈殿物)が存在せず、またワニスの濁りが見られなかった。
△:溶け残りは存在しなかったが、ワニスの濁りが見られた。
×:溶け残りが存在した。
<<Solubility evaluation>>
The varnishes obtained in the above Examples and Comparative Examples were visually observed, and the solubility was evaluated based on the following evaluation criteria. The evaluation results are summarized in Table 1.
In addition, the solvent was changed to 4-methyl-2-pentanone, and the solubility was evaluated in the same manner as above, and the results are summarized in Table 1.
(Evaluation criteria)
○: There was no undissolved material (precipitate), and no turbidity of the varnish was observed.
△: There was no undissolved residue, but turbidity of the varnish was observed.
x: There was some undissolved material.
<<溶解速度評価>>
上記実施例において得られたワニス、およびPGMEAをγ-ブチロラクトンに変更した比較例1~2において得られたワニスを用意した。
このワニスを、スピンコーターを用いてシリコン基板に約2μmの膜厚で塗布した。
次いで、ホットプレートを用いて110℃で3分乾燥し、乾燥塗膜を得た。塗膜に高圧水銀ランプを用い、乾燥塗膜の半分に200mJ/cm2のi線を照射した。露光後2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液に浸し、溶解する時間を測定し、以下の式で溶解速度を算出し、露光部および未露光部の溶解速度を以下の評価基準に基づいて、評価した。評価結果を表1にまとめた。
また、求められた露光部の溶解速度および未露光部の溶解速度から、溶解コントラスト(未露光部の溶解速度/露光部の溶解速度)を求め、以下の評価基準に基づいて、評価した。評価結果を表1にまとめた。
溶解速度=初期膜厚(nm)/溶解時間(s)
(露光部溶解速度評価基準)
◎:溶解速度500nm/s以上、1000nm/s以下
○:溶解速度200nm/s以上、500nm/s未満
×:溶解速度200nm/s未満、または1000nm/s超
(未露光部溶解速度評価基準)
◎:溶解速度5nm/s未満、
○:溶解速度5nm/s以上、20nm/s未満
×:溶解速度20nm/s以上
(溶解コントラスト評価基準)
◎:溶解コントラストが200以上
○:溶解コントラストが100以上、200未満
×:溶解コントラストが100未満
<<Dissolution rate evaluation>>
The varnishes obtained in the above examples and the varnishes obtained in Comparative Examples 1 and 2 in which PGMEA was changed to γ-butyrolactone were prepared.
This varnish was applied to a silicon substrate to a thickness of about 2 μm using a spin coater.
Next, it was dried for 3 minutes at 110°C using a hot plate to obtain a dry coating film. Using a high-pressure mercury lamp, half of the dried coating film was irradiated with i-line at 200 mJ/cm 2 . After exposure, the sample was immersed in a 2.38% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, the time for dissolution was measured, and the dissolution rate was calculated using the following formula, and the dissolution rate of the exposed and unexposed areas was evaluated using the following evaluation criteria. The evaluation was based on the following. The evaluation results are summarized in Table 1.
Further, the dissolution contrast (dissolution rate of the unexposed area/dissolution rate of the exposed area) was determined from the determined dissolution rate of the exposed area and the dissolution rate of the unexposed area, and evaluated based on the following evaluation criteria. The evaluation results are summarized in Table 1.
Dissolution rate = initial film thickness (nm)/dissolution time (s)
(Exposed area dissolution rate evaluation criteria)
◎: Dissolution rate of 500 nm/s or more and 1000 nm/s or less ○: Dissolution rate of 200 nm/s or more and less than 500 nm/s ×: Dissolution rate of less than 200 nm/s or more than 1000 nm/s
(Unexposed area dissolution rate evaluation criteria)
◎: Dissolution rate less than 5 nm/s,
○: Dissolution rate 5 nm/s or more, less than 20 nm/s ×: Dissolution rate 20 nm/s or more (dissolution contrast evaluation criteria)
◎: Dissolution contrast is 200 or more ○: Dissolution contrast is 100 or more but less than 200 ×: Dissolution contrast is less than 100
<<解像性評価>>
上記溶解速度評価と同様に、上記実施例において得られたワニス、およびPGMEAをγ-ブチロラクトンに変更した比較例1~2において得られたワニスを用意した。
このワニスを、スピンコーターを用いてシリコン基板に約2μmの膜厚で塗布した。
次いで、ホットプレートを用いて110℃で3分乾燥し、乾燥塗膜を得た。塗膜に高圧水銀ランプを用い、パターンが刻まれたマスクを介して200mJ/cm2のブロード光を照射した。露光後2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液にて60秒現像し、水でリンスし、ポジ型パターン膜を得た。
マスクに刻まれたパターンのL/S(ライン/スペース)を、1μm/1μm~30μm/30μm(但し、L=Sであり、LおよびSは整数)まで変更していき、電子顕微鏡(SEM「JSM-6010」)により観察される
露光部をスカム(現像残渣)なくパターニングできるポリ型パターン膜を形成することのできる、最少L/Sを求め、以下の評価基準に基づいて、評価した。評価結果を表1にまとめた。
(評価基準)
◎:パターンのL/Sが2μm/2μmの場合であっても、露光部をスカム(現像残渣)なくパターニングできるポリ型パターン膜を形成することができた。
○:パターンのL/Sが2μm/2μmの場合には、露光部をスカム(現像残渣)なくパターニングできるポリ型パターン膜を形成することができなかったが、パターンのL/Sが3μm/3μmの場合には、できた。
△:パターンのL/Sが3μm/3μmの場合には、露光部をスカム(現像残渣)なくパターニングできるポリ型パターン膜を形成することができなかったが、パターンのL/Sが5μm/5μmの場合には、できた。
×:パターンのL/Sが5μm/5μmの場合に、露光部をスカム(現像残渣)なくパターニングできるポリ型パターン膜を形成することができなかった。
<<Resolution evaluation>>
Similar to the above dissolution rate evaluation, the varnish obtained in the above example and the varnish obtained in Comparative Examples 1 and 2 in which PGMEA was changed to γ-butyrolactone were prepared.
This varnish was applied to a silicon substrate to a thickness of about 2 μm using a spin coater.
Next, it was dried for 3 minutes at 110°C using a hot plate to obtain a dry coating film. A high-pressure mercury lamp was used to irradiate the coating film with broad light of 200 mJ/cm 2 through a patterned mask. After exposure, the film was developed with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution for 60 seconds and rinsed with water to obtain a positive pattern film.
The L/S (line/space) of the pattern engraved on the mask was changed from 1 μm/1 μm to 30 μm/30 μm (L=S, and L and S are integers), and JSM-6010'') at which a poly-type pattern film can be formed in the exposed area without scum (development residue) was determined and evaluated based on the following evaluation criteria. The evaluation results are summarized in Table 1.
(Evaluation criteria)
◎: Even when the L/S of the pattern was 2 μm/2 μm, it was possible to form a poly-type pattern film that could be patterned without leaving any scum (development residue) in the exposed area.
○: When the L/S of the pattern was 2 μm/2 μm, it was not possible to form a poly-type pattern film that could be patterned without scum (development residue) in the exposed area, but when the L/S of the pattern was 3 μm/3 μm. In the case of , it was possible.
△: When the L/S of the pattern was 3 μm/3 μm, it was not possible to form a poly-type pattern film that could be patterned without scum (development residue) in the exposed area, but when the L/S of the pattern was 5 μm/5 μm. In the case of , it was possible.
×: When the L/S of the pattern was 5 μm/5 μm, it was not possible to form a poly-type pattern film that could be patterned without leaving any scum (development residue) in the exposed area.
<<ガラス転移温度(Tg)測定>>
上記溶解速度評価と同様に、上記実施例において得られたワニス、およびPGMEAをγ-ブチロラクトンに変更した比較例1~2において得られたワニスを用意した。
このワニスを、スピンコーターを用いてシリコン基板に塗布した。次いで、ホットプレートで110℃3分乾燥し、その後、イナートガスオーブン(光洋サーモシステム(株)製CLH-21CD-S)中、窒素雰囲気下、110℃で10分加熱した後、150℃で30分間保持、320℃で60分加熱して膜厚約10μmの硬化膜を得た。得られた硬化膜を、基板から剥がし、TAインスツルメント社のDSCでTgを測定した。測定結果を表1にまとめた。
<<Glass transition temperature (Tg) measurement>>
Similar to the above dissolution rate evaluation, the varnish obtained in the above example and the varnish obtained in Comparative Examples 1 and 2 in which PGMEA was changed to γ-butyrolactone were prepared.
This varnish was applied to a silicon substrate using a spin coater. Next, it was dried on a hot plate at 110°C for 3 minutes, then heated at 110°C for 10 minutes in an inert gas oven (CLH-21CD-S manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd.) under a nitrogen atmosphere, and then at 150°C for 30 minutes. The mixture was maintained and heated at 320° C. for 60 minutes to obtain a cured film with a thickness of about 10 μm. The obtained cured film was peeled off from the substrate, and its Tg was measured using a DSC manufactured by TA Instruments. The measurement results are summarized in Table 1.
上記表1中に示す評価結果から明らかなように、一般式(1)および(2)で示される構造の少なくとも一方を有するポリイミド前駆体を含む感光性樹脂組成物は、溶解速度および溶解コントラストに優れ、高い解像性を達成することができることがわかる。また、該ポリイミド前駆体は、PGMEAおよび4-メチル-2-ペンタノン等の低沸点溶剤への溶解性が高いことがわかる。さらに、該感光性樹脂組成物により形成される硬化物は、高いTgを有しており、耐熱性にも優れることがわかる。 As is clear from the evaluation results shown in Table 1 above, the photosensitive resin composition containing the polyimide precursor having at least one of the structures represented by general formulas (1) and (2) has a high dissolution rate and dissolution contrast. It can be seen that excellent and high resolution can be achieved. It is also found that the polyimide precursor has high solubility in low boiling point solvents such as PGMEA and 4-methyl-2-pentanone. Furthermore, it can be seen that the cured product formed from the photosensitive resin composition has a high Tg and is excellent in heat resistance.
Claims (10)
(B)感光剤と、
を含む感光性樹脂組成物であって、
前記感光性樹脂組成物をシリコン基板上に形成した厚さ2μmの乾燥塗膜を露光量200mJ/cm 2 のi線で照射してなる露光部の25℃の2.38%のTMAH水溶液への溶解速度(式:初期膜厚(nm)/溶解時間(s))が、200~1000nm/minであることを特徴とする、感光性樹脂組成物。
Xは、4価の有機基であり、
Aは、単結合、Oおよび2価の有機基から選択され、
Bは、フルオロアルコール基であり、
Rは、置換または無置換のアルキル基であり、
n1は、それぞれ独立して、1以上の整数であり、
n2およびn3は、それぞれ独立して、0~4の整数であり、かつn2+n3は1以上であり、
n4は、それぞれ独立して、0~3の整数であり、
n5は、1~4の整数であり、
n6は、0~3の整数である。) (A) a polyimide precursor having at least one structure represented by the following general formulas (1) and (2);
(B) a photosensitizer;
A photosensitive resin composition comprising:
A dry coating film with a thickness of 2 μm formed by forming the photosensitive resin composition on a silicon substrate is irradiated with i-line at an exposure dose of 200 mJ/cm 2 and the exposed area is exposed to a 2.38% TMAH aqueous solution at 25°C. A photosensitive resin composition having a dissolution rate (formula: initial film thickness (nm)/dissolution time (s)) of 200 to 1000 nm/min .
X is a tetravalent organic group,
A is selected from a single bond, O and a divalent organic group,
B is a fluoroalcohol group,
R is a substituted or unsubstituted alkyl group,
n1 is each independently an integer of 1 or more,
n2 and n3 are each independently an integer of 0 to 4, and n2+n3 is 1 or more,
n4 is each independently an integer from 0 to 3,
n5 is an integer from 1 to 4,
n6 is an integer from 0 to 3. )
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