JP7481548B2 - 樹脂組成物、及び硬化膜の製造方法 - Google Patents
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Description
[2] 前記中性官能基が、メタクリル基、アクリル基、及びスチリル基から成る群から選択される1種以上の基である、上記態様1に記載の樹脂組成物。
[3] 前記(A)樹脂が、下記一般式(1):
[4] 上記一般式(1)におけるX1が、下記式:
[5] 前記(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物がキノンジアジド化合物である、上記態様1~4のいずれかに記載の樹脂組成物。
[6] 前記キノンジアジド化合物が分子中に平均2.4個以上のキノンジアジド構造を有する、上記態様5に記載の樹脂組成物。
[7] 前記(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物が下記一般式(4)~(8):
[8] 前記一般式(4)で表されるヒドロキシ化合物が、下記一般式(4a):
[9] 前記一般式(5)において、Zは、下記式:
[10] (C)光重合開始剤をさらに含む、上記態様1~9のいずれかに記載の樹脂組成物。
[11] 前記(C)光重合開始剤が、下記一般式(10):
[12] (D)光重合性化合物をさらに含む、上記態様1~11のいずれかに記載の樹脂組成物。
[13] (1)上記態様1~12のいずれかに記載の樹脂組成物を基板上に塗布することによって樹脂膜を該基板上に形成する工程と、
(2)樹脂膜を加熱処理することによって硬化膜を形成する工程と、
(3)硬化膜を研磨により平坦化する工程と、
を含む、硬化膜の製造方法。
本発明の一態様は、(A)樹脂:100質量部、及び(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物:1~50質量部を必須成分として含む樹脂組成物を提供する。(A)樹脂は、酸性官能基又は塩基性官能基の置換体である中性官能基を側鎖中に有する。(A)樹脂は、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸及び/又はポリアミド酸エステル、ポリオキサゾール前駆体であるポリヒドロキシアミド、ポリアミノアミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾイミダゾール、及びポリベンズチアゾールから成る群から選択される少なくとも1種の樹脂である。樹脂組成物は感光性でも非感光性でもよいが、一態様において、樹脂組成物は、光重合性基(例えばオレフィン性二重結合等のラジカル重合性不飽和結合)を有する(A)樹脂と、(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物と、(C)光重合開始剤とを含み、更に任意に(D)光重合性化合物を含むネガ型感光性樹脂組成物である。
(A)樹脂は、酸性官能基又は塩基性官能基の置換体である中性官能基を側鎖中に有し、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリオキサゾール前駆体であるポリヒドロキシアミド、ポリアミノアミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾイミダゾール、及びポリベンゾチアゾールから成る群から選択される少なくとも1種の樹脂である。樹脂組成物中に含まれる樹脂成分は、上記(A)樹脂を主成分とする。ここで、主成分とは、(A)樹脂を樹脂成分全体の60質量%以上含有することを意味し、80質量%以上含有することが好ましく、一態様においては100質量%含有する。一態様において、樹脂組成物は、必要に応じて(A)樹脂以外の追加の樹脂を含んでいてもよく、追加の樹脂としては、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリオキサゾール前駆体であるポリヒドロキシアミド、ポリアミノアミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾイミダゾール、及びポリベンズチアゾールのうち(A)樹脂以外のもの、並びに、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、エラストマー等が例示される。
本発明の樹脂組成物において、耐熱性及び膜物性(特に伸度)の観点から好ましい(A)樹脂の1つの例は、下記一般式(1):
本発明で、エステル結合型のポリイミド前駆体を調製するために好適に用いられる、4価の有機基X1を含むテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、無水ピロメリット酸、ジフェニルエーテル-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノン-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物、ビフェニル-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物、ジフェニルスルホン-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物、ジフェニルメタン-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-無水フタル酸)プロパン、2,2-ビス(3,4-無水フタル酸)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、これらは単独で用いることができるのは勿論のこと2種以上を混合して用いてもよい。
上記アシッド/エステル体(典型的には上記反応溶媒中の溶液)に、氷冷下、適当な脱水縮合剤、例えば、ジシクロカルボジイミド、1-エトキシカルボニル-2-エトキシ-1,2-ジヒドロキノリン、1,1-カルボニルジオキシ-ジ-1,2,3-ベンゾトリアゾール、N,N’-ジスクシンイミジルカーボネート等を投入混合してアシッド/エステル体をポリ酸無水物とした後、これに、本発明で好適に用いられる2価の有機基Y1を含むジアミン類を別途溶媒に溶解又は分散させたものを滴下投入し、アミド重縮合させることにより、目的のポリイミド前駆体を得ることができる。
本発明の樹脂組成物における好ましい(A)樹脂のさらに1つの例は、下記一般式(2):
(フタル酸化合物封止体の合成)
第一に、3価の芳香族基X2を有する化合物、例えばアミノ基で置換されたフタル酸、アミノ基で置換されたイソフタル酸、及び、アミノ基で置換されたテレフタル酸から成る群から選択された少なくとも1つ以上の化合物(以下、「フタル酸化合物」という)1モルと、アミノ基と反応する化合物1モルとを反応させて、該フタル酸化合物のアミノ基を後述のラジカル重合性の不飽和結合を含む基で修飾、封止した化合物(以下、「フタル酸化合物封止体」という)を合成する。これらは単独でもよいし、混合して用いてもよい。
本発明の樹脂組成物における好ましい(A)樹脂のさらに1つの例は、前記一般式(3):
上記一般式(3)にて示される構造単位中のX5は、炭素数4~40の4価~14価の有機基であることが好ましく、耐熱性と感光特性とを両立するという点で、芳香族環又は脂肪族環を含有する炭素原子数5~40の有機基であることがさらに好ましい。
本発明に用いられる(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物は、芳香族の化合物をスルホン酸エステル結合した化合物である。(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物を用いることにより、銅と樹脂の接着性が向上し、研磨後の銅面と樹脂の段差を少なくできる。銅と樹脂の接着性が優れることのメカニズムは定かではないが、芳香族スルホン酸エステル構造が銅に対して相互作用し、又、(A)樹脂と芳香族スルホン酸エステル構造も水素結合等で相互作用することで、銅と樹脂の接着性が発現すると推察される。
一態様において、樹脂組成物は(C)光重合開始剤を含む。(C)光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノンなどのベンゾフェノン誘導体、2,2’-ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどのアセトフェノン誘導体、チオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントンなどのチオキサントン誘導体、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、ベンジル-β-メトキシエチルアセタールなどのベンジル誘導体、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテルなどのベンゾイン誘導体、1-フェニル-1,2-ブタンジオン-2-(o- メトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(o-メトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(o-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(o-ベンゾイル)オキシム、1,3-ジフェニルプロパントリオン-2-(o-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-3-エトキシプロパントリオン-2-(o-ベンゾイル)オキシムなどのオキシム類、N-フェニルグリシン等のN-アリールグリシン類、ベンゾイルパークロライド等の過酸化物類、芳香族ビイミダゾール類などが好ましく挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの使用にあたっては、単独でも2種以上の混合物でもかまわない。
一態様において、樹脂組成物は(D)光重合性化合物を含む。(D)光重合性化合物とは、光重合性の不飽和結合を有するモノマーの事であり、このようなモノマーとしては、光重合開始剤によりラジカル重合反応する(メタ)アクリル化合物が好ましく、特に以下に限定するものではないが、ジエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレートなどの、エチレングリコール又はポリエチレングリコールのモノ又はジアクリレート及びメタクリレート、プロピレングリコール又はポリプロピレングリコールのモノ又はジアクリレート及びメタクリレート、グリセロールのモノ、ジ又はトリアクリレート及びメタクリレート、シクロヘキサンジアクリレート及びジメタクリレート、1,4-ブタンジオールのジアクリレート及びジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールのジアクリレート及びジメタクリレート、ネオペンチルグリコールのジアクリレート及びジメタクリレート、ビスフェノールAのモノ又はジアクリレート及びメタクリレート、ベンゼントリメタクリレート、イソボルニルアクリレート及びメタクリレート、アクリルアミド及びその誘導体、メタクリルアミド及びその誘導体、トリメチロールプロパントリアクリレート及びメタクリレート、グリセロールのジ又はトリアクリレート及びメタクリレート、ペンタエリスリトールのジ、トリ、又はテトラアクリレート及びメタクリレート、並びにこれら化合物のエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド付加物等の化合物を挙げることができる。
本発明の樹脂組成物には、(E)有機チタン化合物を含有させてもよい。(E)有機チタン化合物を含有することにより、約250℃以下という低温で硬化した場合であっても耐薬品性に優れる樹脂層を形成できる。
I)チタンキレート化合物:中でも、アルコキシ基を2個以上有するチタンキレートが、樹脂組成物の保存安定性及び良好なパターンが得られることからより好ましく、具体的な例は、チタニウムビス(トリエタノールアミン)ジイソプロポキサイド、チタニウムジ(n-ブトキサイド)ビス(2,4-ペンタンジオネート、チタニウムジイソプロポキサイドビス(2,4-ペンタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(テトラメチルヘプタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(エチルアセトアセテート)等である。
本発明の樹脂組成物には、銅上の変色を抑制するためにアゾール化合物、プリン誘導体等の含窒素複素環化合物を任意に配合することができる。アゾール化合物としては、例えば1H-トリアゾール、5-メチル-1H-トリアゾール、5-エチル-1H-トリアゾール、4,5-ジメチル-1H-トリアゾール、5-フェニル-1H-トリアゾール、4-t-ブチル-5-フェニル-1H-トリアゾール、5-ヒドロキシフェニル-1H-トリアゾール、フェニルトリアゾール、p-エトキシフェニルトリアゾール、5-フェニル-1-(2-ジメチルアミノエチル)トリアゾール、5-ベンジル-1H-トリアゾール、ヒドロキシフェニルトリアゾール、1,5-ジメチルトリアゾール、4,5-ジエチル-1H-トリアゾール、1H-ベンゾトリアゾール、2-(5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-[2-ヒドロキシ-3,5-ビス(α,α―ジメチルベンジル)フェニル]-ベンゾトリアゾール、2-(3,5-ジ-t-ブチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(3-t-ブチル-5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)-ベンゾトリアゾール、2-(3,5-ジ-t-アミル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-t-オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール、4-メチル-1H-ベンゾトリアゾール、4-カルボキシ-1H-ベンゾトリアゾール、5-カルボキシ-1H-ベンゾトリアゾール、1H-テトラゾール、5-メチル-1H-テトラゾール、5-フェニル-1H-テトラゾール、5-アミノ-1H-テトラゾール、1-メチル-1H-テトラゾール等が挙げられる。特に好ましくは、トリルトリアゾール、5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール、及び4-メチル-1H-ベンゾトリアゾールから選ばれる1種以上である。これらアゾール化合物は、1種で用いても2種以上の混合物で用いても構わない。
本発明の樹脂組成物には増感剤を任意に配合することができる。該増感剤としては、例えば、ミヒラーズケトン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,5-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)シクロペンタン、2,6-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)シクロヘキサノン、2,6-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)-4-メチルシクロヘキサノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)カルコン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)カルコン、p-ジメチルアミノシンナミリデンインダノン、p-ジメチルアミノベンジリデンインダノン、2-(p-ジメチルアミノフェニルビフェニレン)-ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノフェニルビニレン)ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノフェニルビニレン)イソナフトチアゾール、1,3-ビス(4’-ジメチルアミノベンザル)アセトン、1,3-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)アセトン、3,3’-カルボニル-ビス(7-ジエチルアミノクマリン)、3-アセチル-7-ジメチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-ベンジロキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-メトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン、N-フェニル-N’-エチルエタノールアミン、N-フェニルジエタノールアミン、N-p-トリルジエタノールアミン、N-フェニルエタノールアミン、4-モルホリノベンゾフェノン、ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、ジエチルアミノ安息香酸イソアミル、2-メルカプトベンズイミダゾール、1-フェニル-5-メルカプトテトラゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンズオキサゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンズチアゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ナフト(1,2-d)チアゾール、2-(p-ジメチルアミノベンゾイル)スチレン等が挙げられる。これらは単独で又は例えば2~5種類の組合せで用いることができる。
また、本発明の樹脂組成物を用いて形成される膜と基材との接着性向上のために接着助剤を任意に配合することができる。接着助剤としては、γ-アミノプロピルジメトキシシラン、N-(β-アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルジメトキシメチルシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ジメトキシメチル-3-ピペリジノプロピルシラン、ジエトキシ-3-グリシドキシプロピルメチルシラン、N-(3-ジエトキシメチルシリルプロピル)スクシンイミド、N-[3-(トリエトキシシリル)プロピル]フタルアミド酸、ベンゾフェノン-3,3’-ビス(N-[3-トリエトキシシリル]プロピルアミド)-4,4’-ジカルボン酸、ベンゼン-1,4-ビス(N-[3-トリエトキシシリル]プロピルアミド)-2,5-ジカルボン酸、3-(トリエトキシシリル)プロピルスクシニックアンハイドライド、N-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3-(トリアルコキシシリル)プロピルスクシン酸無水物等のシランカップリング剤、及びアルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート等のアルミニウム系接着助剤等が挙げられる。
また、特に溶剤を含む溶液の状態での保存時の樹脂組成物の粘度の安定性を向上させるために熱重合禁止剤を任意に配合することができる。熱重合禁止剤としては、ヒドロキノン、N-ニトロソジフェニルアミン、p-tert-ブチルカテコール、フェノチアジン、N-フェニルナフチルアミン、エチレンジアミン四酢酸、1,2-シクロヘキサンジアミン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、2,6-ジ-tert-ブチル-p-メチルフェノール、5-ニトロソ-8-ヒドロキシキノリン、1-ニトロソ-2-ナフトール、2-ニトロソ-1-ナフトール、2-ニトロソ-5-(N-エチル-N-スルホプロピルアミノ)フェノール、N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシルアミンアンモニウム塩、N-ニトロソ-N(1-ナフチル)ヒドロキシルアミンアンモニウム塩等が用いられる。
また、本発明は、
(1)樹脂組成物を基板上に塗布することによって樹脂膜を該基板上に形成する工程と、
(2)樹脂膜を加熱処理することによって硬化膜を形成する工程と、
(3)硬化膜を研磨により平坦化する工程と、を含む硬化膜の製造方法を提供する。以下、各工程の典型的な態様について説明する。
本工程では、本発明の樹脂組成物を基材上に塗布し、必要に応じてその後乾燥させて樹脂層を形成する。塗布方法としては、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、スクリーン印刷機等で塗布する方法、スプレーコーターで噴霧塗布する方法等を用いることができる。
本工程では、上記(1)により得られた塗布膜を加熱することによって、硬化膜に変換する。加熱硬化の方法としては、ホットプレートによるもの、オーブンを用いるもの、温度プログラムを設定できる昇温式オーブンを用いるもの等種々の方法を選ぶことができる。加熱は、例えば180℃~400℃で30分~5時間の条件で行うことができる。加熱硬化の際の雰囲気気体としては空気を用いてもよく、窒素、アルゴン等の不活性ガスを用いることもできる。
本工程では、上記(2)により得られた硬化膜を研磨する事により、基板上に形成されている電極等を硬化膜から露出させる。研磨の方法としては、グライディングや化学機械研磨(CMP)等があげられる。
本発明はまた、上述した本発明の硬化膜の製造方法により得られる半導体装置を提供する。本発明は、半導体素子である基材と、前記基材上に上述した硬化膜製造方法により形成された樹脂の硬化膜を含む半導体装置も提供する。また、本発明は、基材として半導体素子を用い、上述した硬化膜の製造方法を工程の一部として含む半導体装置の製造方法にも適用できる。本発明の半導体装置は、上記硬化膜の製造方法で形成される硬化膜を、表面保護膜、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、又はバンプ構造を有する半導体装置の保護膜等として形成し、既知の半導体装置の製造方法と組合せることで製造することができる。
各樹脂の重量平均分子量(Mw)をゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(標準ポリスチレン換算)で測定した。測定に用いたカラムは昭和電工(株)製の商標名「Shodex 805M/806M直列」であり、標準単分散ポリスチレンは、昭和電工(株)製の商標名「Shodex STANDARD SM-105」を選択し、展開溶媒はN-メチル-2-ピロリドン(NMP)であり、検出器は昭和電工(株)製の商標名「Shodex RI-930」を使用した。
特開2006-19316号公報を参考に、6インチシリコンウェハ上に高さ25μmの銅メッキパターンを有する基板を作製した。なお、銅メッキパターンの作製方法はこれに限定されるものではなく、銅から成るパターンを有していればよい。樹脂組成物を該基板上にスピン塗布し、乾燥して35μm厚の塗膜を樹脂層として形成した後、昇温プログラム式キュア炉(VF-2000型、光洋リンドバーグ社製)を用いて、窒素雰囲気下、200℃で2時間加熱処理(キュア)することにより、硬化樹脂塗膜を得た。この硬化膜中にある銅パターンを集束イオンビーム加工観察装置(JIB-4000型、日本電子株式会社製)を用いて該基板上の10か所を割断した。割断した銅パターン断面を集束イオンビーム加工観察装置によりSIM像を得て硬化膜と銅の接着性を観察した。
「◎+」:銅パターン10か所中、すべて硬化膜と銅の間に剥がれが見られなかったもの。
「◎」:銅パターン10か所中、9か所で硬化膜と銅の間に剥がれが見られなかったもの。
「○+」:銅パターン10か所中、8か所で硬化膜と銅の間に剥がれが見られなかったもの。
「○」:銅パターン10か所中、7か所で硬化膜と銅の間に剥がれが見られなかったもの。
「△」:銅パターン10か所中、6か所で硬化膜と銅の間に剥がれが見られなかったもの。
「×」:銅パターン10か所中、5か所以上で硬化膜と銅の間に剥がれが見られたもの。
「全面剥がれ」:銅パターン10か所中、10か所で硬化膜全体が銅から剥がれているもの。
6インチシリコンウェハ上に、硬化後の膜厚が約8μmとなるように樹脂組成物をスピン塗布乾燥した後、昇温プログラム式キュア炉(VF-2000型、光洋リンドバーグ社製)を用いて、窒素雰囲気下、200℃で2時間加熱して硬化膜を得た。得られたポリイミド塗膜をダイシングソー(DAD3350型、DISCO社製)を用いて3mm幅の短冊状にカットした後、46%フッ化水素酸を用いてシリコンウエハーを用いてシリコンウェハ上から硬化膜を剥離し、10本のポリイミドテープを得た。得られたポリイミドテープの伸度を引張試験機(UTM-II-20型、オリエンテック社製)を用いて、ASTM D882-09に従って測定した。
「◎+」:ポリイミドテープ10本の平均伸度が50%以上、かつポリイミドテープ10本中、9本以上の伸度が50%以上であるもの
「◎」:ポリイミドテープ10本の平均伸度が50%以上、かつポリイミドテープ10本中、8本以下の伸度が50%以上であるもの
「〇+」:ポリイミドテープ10本の平均伸度が40%以上50%未満、かつポリイミドテープ10本中、7本以上の伸度が40%以上であるもの
「〇」:ポリイミドテープ10本の平均伸度が40%以上50%未満、かつポリイミドテープ10本中、6本以下の伸度が40%以上であるもの
「△」:ポリイミドテープ10本の平均伸度が30%以上40%未満、かつポリイミドテープ10本中、5本以上の伸度が30%以上であるもの
「×」:ポリイミドテープ10本の平均伸度が30%未満のもの
前述(2)と同様に、銅パターンを有するシリコンウェハ基板上に形成された硬化樹脂塗膜を得た。化学機械研磨装置(Reflexion LK CMP型、Applied Materials社製)を用いて形成した該硬化膜付基板膜を研磨スラリー、研磨パッドを用いて、4.8psiの押圧を印可しながら回転数150rpmで2分間研磨し、銅パターン部分を露出させた。研磨スラリーはシリカゾル系(シリカ濃度13質量%、一次粒径30nm、pH=10.8(アンモニア性))のものを使用した。研磨パッドは発泡ポリウレタン系パッド(厚さ約1.8mm)を使用した。研磨後、接触式段差計(P-15型、KLA-Tencor社製)により硬化膜部分と銅パターン部分を測定し、硬化膜部分と銅パターン部分の高低差を計測した。
「◎+」:硬化膜と銅パターン部分の高低差が5nm未満。
「◎」:硬化膜と銅パターン部分の高低差が5nm以上10nm未満。
「○+」:硬化膜と銅パターン部分の高低差が10nm以上20nm未満。
「○」:硬化膜と銅パターン部分の高低差が20nm以上40nm未満。
「△」:硬化膜と銅パターン部分の高低差が40nm以上100nm未満。
「×」:硬化膜と銅パターン部分の高低差が100nm以上。
4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)155.1gを2l容量のセパラブルフラスコに入れ、エタノール46.5gとγ―ブチロラクトン400mlを入れて室温下で攪拌し、攪拌しながらピリジン81.5gを加えて反応混合物を得た。反応による発熱の終了後に室温まで放冷し、16時間放置した。
製造例1のエタノール46.5gに代えて、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)131.2gを用いた以外は、前述の製造例1に記載の方法と同様にして反応を行い、ポリマーBを得た。ポリマーBの分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は20,000であった。
製造例2の4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)155.1gに代えて、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)147.1gを用いた以外は、前述の製造例2に記載の方法と同様にして反応を行い、ポリマーCを得た。ポリマーCの分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は22,000であった。
容量5lのセパラブルフラスコに、5-アミノイソフタル酸{以下、AIPAと略す。}543.5g、N-メチル-2-ピロリドン1700gを投入、混合撹拌し、ウォーターバスで50℃まで加温した。これに、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート512.0g(3.3mol)をγ-ブチロラクトン500gで希釈したものを滴下ロートで滴下投入し、そのまま50℃で2時間ほど撹拌した。
容量2lのセパラブルフラスコに、得られたAIPA-MOを100.89g(0.3mol)、ピリジンを71.2g(0.9mol)、GBLを400g投入、混合し、氷浴で5℃まで冷却した。これに、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)125.0g(0.606mol)をGBL125gに溶解希釈したものを、氷冷下、20分ほどかけて滴下し、続いて4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル{以下、BAPBと記す。}103.16g(0.28mol)をNMP168gに溶解させたものを、20分ほどかけて滴下し、氷浴で5℃未満を維持しつつ3時間、次いで氷浴を外して室温で5時間撹拌した。反応混合物に生じた沈殿物をろ過により取り除き、反応液を得た。
テフロン(登録商標)製の碇型攪拌器を取り付けた、ガラス製のセパラブル4つ口フラスコに、ディーンスタークトラップ付き冷却管を取り付けた。窒素ガスを通じながら、上記フラスコをシリコンオイル浴につけて攪拌した。
製造例5のメタクリロイルクロリド5.1gに代えて、メタクリロイルクロリド10gを用いた以外は、前述の製造例5に記載の方法と同様にして反応を行い、ポリマーFを得た。このポリマーFを1H NMRで解析した所、樹脂中のフェノール水酸基側鎖の100%がメタクリルエステル構造に置換されていた。
4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(DADPE)93.0gを2l容量のセパラブルフラスコに入れ、γ―ブチロラクトン400mlを入れて室温下で攪拌し溶解させた。4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)155.1gを加え、室温で2時間攪拌した。得られた粗ポリマー溶液を28lの水に滴下してポリマーを沈殿させ、得られた沈殿物を濾別した後、真空乾燥して粉末状のポリマー(ポリマーG)を得た。ポリマーGの分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は30,000であった。
テフロン(登録商標)製の碇型攪拌器を取り付けた、ガラス製のセパラブル4つ口フラスコに、ディーンスタークトラップ付き冷却管を取り付けた。窒素ガスを通じながら、上記フラスコをシリコンオイル浴につけて攪拌した。
製造例2の4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)155.1gに代えて、ピロメリット酸二無水物(PMDA)gを109.1g用いた以外は、前述の製造例2に記載の方法と同様にして反応を行い、ポリマーIを得た。ポリマーIの分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は22,000であった。
製造例2の4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)155.1gに代えて、ベンゾフェノン-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物(BTDA)gを161.1g用いた以外は、前述の製造例2に記載の方法と同様にして反応を行い、ポリマーJを得た。ポリマーJの分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は21,000であった。
<芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるジアゾナフトキノン化合物B-3の合成>
撹拌機、滴下ロート及び温度計を付した1Lセパラブルフラスコに、ヒドロキシ化合物として下記式(b3):
<芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるジアゾナフトキノン化合物B-4の合成>
撹拌機、滴下ロート及び温度計を付した1Lセパラブルフラスコにヒドロキシ化合物として下記式(b4):
<芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるジアゾナフトキノン化合物B-5の合成>
撹拌機、滴下ロート及び温度計を付した1Lセパラブルフラスコにヒドロキシ化合物として上記式(21)で表される4,4’-(1-(2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-プロピル)フェニル)エチリデン)ビスフェノール(本州化学工業社製 商品名 Tris-PA)30g(0.0707モル)を用い、このOH基の83.3モル%に相当する量の1,2-ナフトキノンジアジド-4-スルホン酸クロライド47.49g(0.177モル)をアセトン300gに撹拌溶解した後、フラスコを恒温槽にて30℃に調整した。次に、アセトン18gにトリエチルアミン17.9gを溶解し、滴下ロートに仕込んだ後、これを30分掛けてフラスコ中へ滴下した。滴下終了後、更に30分間撹拌を続け、その後、塩酸を滴下し、更に30分間撹拌を行なって、反応を終了させた。その後、反応物を濾過して、トリエチルアミン塩酸塩を除去した。3Lビーカー中で純水1640gと塩酸30gを混合撹拌し、混合物に濾液を撹拌しながら滴下して、析出物を得た。この析出物を水洗、濾過した後、40℃減圧下で48時間乾燥し、感光性ジアゾナフトキノン(B-5)得た。
<芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるジアゾナフトキノン化合物B-6の合成>
撹拌機、滴下ロート及び温度計を付した1Lセパラブルフラスコにヒドロキシ化合物として下記式(b6):
(A)樹脂として製造例1~7のポリマーを用いた。
(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物として、下記(B-1)~(B-6)を用いた。
(B-1):p-トルエンスルホン酸フェニルエステル(東京化成工業株式会社製)
(B-2):p-トルエンスルホン酸ナフチルエステル(東京化成工業株式会社製)
(B-3):[合成例1]のジアゾナフトキノン化合物
(B-4):[合成例2]のジアゾナフトキノン化合物
(B-5):[合成例3]のジアゾナフトキノン化合物
(B-6):[合成例4]のジアゾナフトキノン化合物
(C)光重合開始剤として、下記(C-1)~(C-4)を用いた。
(C-1):ベンゾフェノン(東京化成工業株式会社製)
(C-2):1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-[O-(エトキシカルボニル)オキシム](商品名:Quantacure-PDO、日本化薬社製)
(C-3):(1,2-オクタンジオン-1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-2-(O-ベンゾイルオキシム))(商品名:IRGACURE-OXE-01、BASF社製)
(C-4):1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(o-メトキシカルボニル)オキシム
(D)光重合性化合物として、下記(D-1)を用いた。
(D-1)テトラエチレングリコールジメタクリレート (東京化成工業株式会社製)
ポリマーA((A)樹脂に該当)100gを、B-1 10g及び2-ニトロソ-1-ナフト-ル0.05gと共に、NMP80gと乳酸エチル20gから成る混合溶媒に溶解した。得られた溶液の粘度を、少量の前記混合溶媒を更に加えることによって約45ポイズ(poise)に調整し、細孔が0.2μmのポリエチレン製フィルターで濾過して樹脂組成物とした。
実施例1の(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-1 10gをB-3 10gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例1の(A)樹脂であるポリマーA 100gをポリマーB 100gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例3の(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-1 10gをB-2 10gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例3の(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-1 10gをB-3 10gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例3の(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-1 10gをB-4 1gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例3の(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-1 10gをB-4 3gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例3の(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-1 10gをB-4 5gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例3の(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-1 10gをB-4 10gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例3の(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-1 10gをB-4 15gに変更し、NMP80gと乳酸エチル20gから成る混合溶媒をGBL85gとジメチルスルホキシド15gから成る混合溶媒に変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例3の(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-1 10gをB-4 30gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例3の(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-1 10gをB-4 50gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例3の(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-1 10gをB-5 10gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例3の(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-1 10gをB-6 10gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例9の(A)樹脂であるポリマーB 100gをポリマーC 100gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例9の(A)樹脂であるポリマーB 100gをポリマーB 50g及びポリマーC 50gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例1の(A)樹脂であるポリマーA 100gをポリマーD 100gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例1の(A)樹脂であるポリマーA 100gをポリマーE 100gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例1の(A)樹脂であるポリマーA 100gをポリマーF 100gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
ポリマーB 100g、B-4 10g、C-1 3g及び2-ニトロソ-1-ナフト-ル0.05gを共に、NMP80gと乳酸エチル20gから成る混合溶媒に溶解した。得られた溶液の粘度を、少量の前記混合溶媒を更に加えることによって約45ポイズ(poise)に調整し、細孔が0.2μmのポリエチレン製フィルターで濾過して樹脂組成物とした。それぞれ実施例1と同様の評価を行い、表1に評価結果を示す。
実施例20の(C)光重合開始剤であるC-1 3gをC-2 3gに変更して実施例20と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例20の(C)光重合開始剤であるC-1 3gをC-3 0.1gに変更して実施例20と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例20の(C)光重合開始剤であるC-1 3gをC-3 1gに変更して実施例20と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例20の(C)光重合開始剤であるC-1 3gをC-3 3gに変更して実施例20と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例20の(C)光重合開始剤であるC-1 3gをC-3 5gに変更して実施例20と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例20の(C)光重合開始剤であるC-1 3gをC-3 10gに変更して実施例20と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例20の(C)光重合開始剤であるC-1 3gをC-3 20gに変更して実施例20と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例20の(C)光重合開始剤であるC-1 3gをC-4 3gに変更して実施例20と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
ポリマーB 100g、B-4 10g、C-3 3g、D-1 10g及び2-ニトロソ-1-ナフト-ル0.05gを共に、NMP80gと乳酸エチル20gから成る混合溶媒に溶解した。得られた溶液の粘度を、少量の前記混合溶媒を更に加えることによって約45ポイズ(poise)に調整し、細孔が0.2μmのポリエチレン製フィルターで濾過して樹脂組成物とした。それぞれ実施例1と同様の評価を行い、表1に評価結果を示す。
実施例1の(A)樹脂であるポリマーA 100gをポリマーI 100gに、(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-1 10gをB-3 10gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例1の(A)樹脂であるポリマーA 100gをポリマーJ 100gに、(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-1 10gをB-3 10gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例9の(A)樹脂であるポリマーB 100gをポリマーG 100gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
比較例1の(A)樹脂であるポリマーG 100gをポリマーH 100gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
ポリマーA 100g、及び2-ニトロソ-1-ナフト-ル0.05gを共に、NMP80gと乳酸エチル20gから成る混合溶媒に溶解した。得られた溶液の粘度を、少量の前記混合溶媒を更に加えることによって約45ポイズ(poise)に調整し、細孔が0.2μmのポリエチレン製フィルターで濾過して樹脂組成物とした。それぞれ実施例1と同様の評価を行い、表1に評価結果を示す。
比較例3の(A)樹脂であるポリマーA 100gをポリマーB 100gに変更して比較例3と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
実施例2の(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-3 10gをB-3 0.1gに変更して実施例1と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ実施例1と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
比較例5の(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物であるB-3 0.1gをB-3 100gに変更して比較例6と同様に樹脂組成物を調合し、それぞれ比較例6と同様の評価を行った。表1に評価結果を示す。
ポリマーB 100g、C-3 3g、D-1 10g及び2-ニトロソ-1-ナフト-ル0.05gを共に、NMP80gと乳酸エチル20gから成る混合溶媒に溶解した。得られた溶液の粘度を、少量の前記混合溶媒を更に加えることによって約45ポイズ(poise)に調整し、細孔が0.2μmのポリエチレン製フィルターで濾過して樹脂組成物とした。それぞれ実施例1と同様の評価を行い、表1に評価結果を示す。
Claims (12)
- (A)光重合性基を側鎖中に有し、ポリアミド酸及び/又はポリアミド酸エステルであるポリイミド前駆体、ポリヒドロキシアミドであるポリオキサゾール前駆体、ポリアミノアミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾイミダゾール、並びにポリベンズチアゾールから成る群から選択される少なくとも1種である樹脂:100質量部、並びに
(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物:1~50質量部を含み、
前記(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物が、分子中に2.4個以上のキノンジアジド構造を有するキノンジアジド化合物である、ネガ型感光性の樹脂組成物。 - 前記(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物の含有量が、前記(A)樹脂100質量部に対して5~50質量部である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記(A)樹脂が、下記一般式(1):
- 前記(B)芳香族スルホン酸エステル構造を有する化合物が下記一般式(4)~(8):
- (C)光重合開始剤をさらに含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- (D)光重合性化合物をさらに含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 再配線用絶縁膜の形成に使用されるための、請求項1~10のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- (1)請求項1~11のいずれか1項に記載の樹脂組成物を基板上に塗布することによって樹脂膜を該基板上に形成する工程と、
(2)樹脂膜を加熱処理することによって硬化膜を形成する工程と、
(3)硬化膜を研磨により平坦化する工程と、
を含む、硬化膜の製造方法。
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