TW202020023A - 感光性樹脂組成物、硬化膜、積層體、硬化膜的製造方法、半導體器件及熱鹼產生劑 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種新的熱鹼產生劑,並實現含有特定的聚合物前驅物之感光性樹脂組成物的領域中的材料的多樣化。又,依據需要提供一種能夠兼具感光性樹脂組成物中的優異的保存穩定性及其硬化膜中的優異的機械特性之感光性樹脂組成物、硬化膜、積層體、硬化膜的製造方法及熱鹼產生劑。感光性樹脂組成物含有選自包括聚醯亞胺前驅物及聚苯并噁唑前驅物組群中之至少1種聚合物前驅物、特定的熱鹼產生劑及感光劑。

Description

感光性樹脂組成物、硬化膜、積層體、硬化膜的製造方法、半導體器件及熱鹼產生劑
本發明係有關一種感光性樹脂組成物、硬化膜、積層體、硬化膜的製造方法、半導體器件及熱鹼產生劑。
藉由聚醯亞胺樹脂、聚苯并噁唑樹脂等的環化而硬化之樹脂的耐熱性及絕緣性優異,因此使用於各種用途。其用途並無特別限定,以安裝用的半導體器件為例,可列舉作為絕緣膜和密封件的材料或者保護膜而進行的利用(參閱非專利文獻1及2等)。又,亦用作可撓性基板的基底膜和覆膜等。 這種聚醯亞胺樹脂等,通常溶解於溶劑的溶解性低。因此,大多使用在環化反應前的前驅物具體為聚醯亞胺前驅物或聚苯并噁唑前驅物的狀態下溶解於溶劑中之方法。藉此,能夠實現優異的處理性,進而能夠在製造如上述各產品時以多種形態塗佈於基板等來進行加工。之後,進行加熱以將聚合物前驅物環化,從而能夠形成硬化之產品。從除了聚醯亞胺樹脂等所具有之高性能之外這種製造上的適應性亦優異的觀點考慮,期待逐漸擴大在該產業上的應用。
專利文獻1中揭示有將聚醯亞胺樹脂等用作絕緣層之半導體器件的例子。構成該絕緣層之醯亞胺樹脂等係使用含有聚醯亞胺前驅物等熱硬化性樹脂之組成物而形成者。在此,記載為作為本組成物中含有之熱鹼產生劑採用特定者,藉此能夠在低溫下進行熱硬化性樹脂的環化反應,進而能夠使熱硬化性樹脂組成物的穩定性優異。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開公報第WO2015/199220號手冊 [非專利文獻]
[非專利文獻1]Science & technology Co.,Ltd.“聚醯亞胺的高功能化與應用技術”2008年4月 [非專利文獻2]柿本雅明/主編、CMC Technical library“聚醯亞胺材料的基礎與開發”2011年11月發行
藉由上述專利文獻1的技術,能夠提高熱硬化性樹脂的穩定性。另一方面,為了應對這種樹脂所要求之近年來的多樣化的要求特性,需要進一步的研究開發。 在此,本發明的目的為提供一種新的熱鹼產生劑,且實現含有選自包括聚醯亞胺前驅物及聚苯并噁唑前驅物組群中之至少1種聚合物前驅物(以下,將此稱為“特定的聚合物前驅物”)之感光性樹脂組成物的領域中的材料的多樣化。此外,其目的為提供一種能夠兼具感光性樹脂組成物中的優異的保存穩定性及其硬化膜中的優異的機械特性之感光性樹脂組成物、硬化膜、積層體、硬化膜的製造方法及熱鹼產生劑。
以上述課題為前提,經本發明人進行研究之結果,發現具有具備羧基和胺基之特定的結構之熱鹼產生劑可解決上述課題,並完成了本發明。具體而言,藉由下述方案,上述課題得到了解決。
<1>一種感光性樹脂組成物,其含有選自包括聚醯亞胺前驅物及聚苯并噁唑前驅物組群中之至少1種聚合物前驅物、以下述式(N1)或式(N2)表示之熱鹼產生劑、及感光劑。 [化1]
Figure 02_image001
[化2]
Figure 02_image003
式中,RN1 及RN2 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,RN3 及RN4 分別獨立地為氫原子或可以具有取代基的脂肪族烴基,其中上述取代基不是羥基以外的酸基,RN1 與RN2 可以相互連接而形成環狀結構,RN3 與RN4 可以相互連接而形成環狀結構,RN1 與RN3 可以相互連接而形成環狀結構,RN2 與RN4 可以相互連接而形成環狀結構,X表示單鍵或羰基,X為單鍵時,Y表示單鍵或2價的有機基,X為羰基時,Y表示2價的有機基。 <2>如<1>所述之感光性樹脂組成物,其中以上述式(N1)或式(N2)表示之熱鹼產生劑中,X及Y為單鍵。 <3>如<1>或<2>所述之感光性樹脂組成物,其中上述式(N1)為下述式(N1-1)~式(N1-4)中的任一種。 [化3]
Figure 02_image005
式中,RN31 、RN32 及RN33 分別獨立地為氫原子或可以具有取代基的脂肪族烴基,其中,上述取代基不是羥基以外的酸基,RN11 表示1價的有機基,RN12 為2價的連接基,ArN 為芳香族烴基, 式(N1-1)中,RN31 與RN32 可以連接而形成環狀結構,RN31 和式中的氮原子與羰基之間的伸甲基可以連接而形成環狀結構,RN32 和式中的氮原子與羰基之間的伸甲基可以連接而形成環狀結構, 式(N1-2)中,RN33 和式中的氮原子與羰基之間的伸甲基可以連接而形成環狀結構, 式(N1-3)中,RN11 和RN11 所取代之碳原子可以連接而形成環狀結構, 式(N1-4)中,RN12 和RN12 所取代之碳原子可以連接而形成環狀結構,ArN 和RN12 所取代之碳原子可以連接而形成環狀結構。 <4>如<1>~<3>中任一項所述之感光性樹脂組成物,其中上述聚合物前驅物包括聚醯亞胺前驅物。 <5>如<4>所述之感光性樹脂組成物,其中上述聚醯亞胺前驅物以下述式(1)表示; [化4]
Figure 02_image007
式(1)中,A1 及A2 分別獨立地表示氧原子或NH,R111 表示2價的有機基,R115 表示4價的有機基,R113 及R114 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基。 <6>如<1>~<5>中任一項所述之感光性樹脂組成物,其中上述感光劑含有光聚合起始劑及聚合性化合物。 <7>如<1>~<6>中任一項所述之感光性樹脂組成物,其使用於再配線層用層間絕緣膜的形成。 <8>一種硬化膜,其藉由使<1>~<7>中任一項所述之感光性樹脂組成物硬化而成。 <9>一種積層體,其具有2層以上<8>所述之硬化膜,且在2層上述硬化膜之間具有金屬層。 <10>一種硬化膜的製造方法,其包括將<1>~<7>中任一項所述之感光性樹脂組成物應用於基板來形成膜之膜形成步驟。 <11>如<10>所述之硬化膜的製造方法,其具有將上述膜進行曝光之曝光步驟及將曝光後的上述膜進行顯影之顯影步驟。 <12>一種硬化膜的製造方法,其在<10>所述之上述膜形成步驟之後更包括將上述膜在80~450℃下加熱之步驟,或在<11>所述之上述顯影步驟之後更包括將上述膜在80~450℃下加熱之步驟。 <13>一種半導體器件,其具有<8>所述之硬化膜或<9>所述之積層體。 <14>一種熱鹼產生劑,其以下述式(N1)或式(N2)表示。 [化5]
Figure 02_image009
[化6]
Figure 02_image011
式中,RN1 及RN2 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,RN3 及RN4 分別獨立地為氫原子或可以具有取代基的脂肪族烴基,其中,上述取代基不具有羥基以外的酸基,RN1 與RN2 可以相互連接而形成環狀結構,RN3 與RN4 可以相互連接而形成環狀結構,RN1 與RN3 可以相互連接而形成環狀結構,RN2 與RN4 可以相互連接而形成環狀結構,X表示單鍵或羰基,X為單鍵時,Y表示單鍵或2價的有機基,X為羰基時,Y表示2價的有機基。 <15>如<14>所述之熱鹼產生劑,其中以上述式(N1)或式(N2)表示之熱鹼產生劑中,X及Y為單鍵。 <16>如<14>或<15>所述之熱鹼產生劑,其中上述式(N1)為下述式(N1-1)~式(N1-4)中的任一種。 [化7]
Figure 02_image013
式中,RN31 、RN32 及RN33 分別獨立地為氫原子或可以具有取代基的脂肪族烴基,其中,該取代基不是羥基以外的酸基,RN11 表示1價的有機基,RN12 為2價的連接基,ArN 為芳香族烴基, 式(N1-1)中,RN31 與RN32 可以連接而形成環狀結構,RN31 和式中的氮原子與羰基之間的伸甲基可以連接而形成環狀結構,RN32 和式中的氮原子與羰基之間的伸甲基可以連接而形成環狀結構, 式(N1-2)中,RN33 和式中的氮原子與羰基之間的伸甲基可以連接而形成環狀結構, 式(N1-3)中,RN11 和RN11 所取代之碳原子可以連接而形成環狀結構, 式(N1-4)中,RN12 和RN12 所取代之碳原子可以連接而形成環狀結構,ArN 和RN12 所取代之碳原子可以連接而形成環狀結構。 [發明效果]
藉由本發明,能夠提供一種新的熱鹼產生劑,並實現含有特定的聚合物前驅物之感光性樹脂組成物的領域中的材料的多樣化。又,依據需要能夠兼具感光性樹脂組成物中的優異的保存穩定性及其硬化膜中的優異的機械特性。
以下,對本發明的內容進行詳細說明。另外,本說明書中,“~”是指以作為下限值及上限值包括在其前後記載之數值之含義而使用。
以下所記載之本發明中的構成要件的說明有時基於本發明的代表性實施形態而成,但本發明並不限定於這種實施形態。 關於本說明書中的基團(原子團)的標記,未記錄經取代及未經取代的標記係同時包括不具有取代基者和具有取代基者。例如,“烷基”係不僅包括不具有取代基的烷基(未經取代的烷基),還包括具有取代基之烷基(取代烷基)者。又,稱為烷基時表示既可以是鏈狀亦可以是環狀,為鏈狀時表示既可以是直鏈亦可以是支鏈。該等原理亦通用於烯基或伸烷基、伸烯基。 本說明書中“曝光”,除非另有說明,則除了利用光之曝光以外,利用電子束、離子束等粒子束之描繪亦包含於曝光中。又,作為使用於曝光之光,通常可列舉以水銀燈的明線光譜、準分子雷射為代表之遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X射線、電子束等光化射線或放射線。 本說明書中,“(甲基)丙烯酸酯”表示“丙烯酸酯”及“甲基丙烯酸酯”這兩者或其中的任一個,“(甲基)丙烯酸”表示“丙烯酸”及“甲基丙烯酸”這兩者或其中的任一個,“(甲基)丙烯醯基”表示“丙烯醯基”及“甲基丙烯醯基”這兩者或其中的任一個。 本說明書中,“步驟”這一術語,不僅是獨立的步驟,即使在無法與其他步驟明確區分之情況下,只要可實現該步驟所預期之作用,則亦包含於本術語中。 本發明中的物性值除非另有說明,則視為溫度23℃、氣壓1013.25 hPa下的值。 本說明書中,除非另有說明,則重量平均分子量(Mw)及數平均分子量(Mn)為基於凝膠滲透色譜法(GPC測定)測定而得之值,並作為苯乙烯換算值而定義。本說明書中,重量平均分子量(Mw)及數平均分子量(Mn)例如能夠利用HLC-8220(TOSOH CORPORATION製),且作為管柱使用保護管柱HZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000及TSKgel Super HZ2000(TOSOH CORPORATION製)而求出。該測定中,除非另有說明,則洗提液使用THF(四氫呋喃)。又,除非另有說明,則檢測中使用UV射線(紫外線)的波長254 nm檢測器。
本發明的感光性樹脂組成物(以下,有時簡稱為“本發明的組成物”或“本發明的樹脂組成物”)的特徵為,含有選自包括聚醯亞胺前驅物及聚苯并噁唑前驅物組群中之至少1種聚合物前驅物(特定的聚合物前驅物)、以下述式(N1)或式(N2)表示之熱鹼產生劑及感光劑。
<特定的熱鹼產生劑> 本發明的熱鹼產生劑以下述式(N1)或式(N2)表示。以下,有時將該熱鹼產生劑與其他熱鹼產生劑區分而稱為“特定的熱鹼產生劑”。
[化8]
Figure 02_image015
[化9]
Figure 02_image017
式中,RN1 及RN2 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,RN3 及RN4 分別獨立地為氫原子或可以具有取代基的脂肪族烴基,其中,該取代基不是羥基以外的酸基,RN1 與RN2 可以相互連接而形成環狀結構,RN3 與RN4 可以相互連接而形成環狀結構,RN1 與RN3 可以相互連接而形成環狀結構,RN2 與RN4 可以相互連接而形成環狀結構,X表示單鍵或羰基,X為單鍵時,Y表示單鍵或2價的有機基,X為羰基時,Y表示2價的有機基。
式中,RN1 及RN2 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,RN3 及RN4 分別獨立地為氫原子或可以具有取代基的脂肪族烴基。其中,該取代基不是羥基以外的酸基。 本說明書中,有時將羥基以外的酸基稱為“酸基A”。作為酸基A,例如可列舉羧基和磺酸基、磷酸基等。
RN1 及RN2 分別獨立地為氫原子或1價的有機基。 作為1價的有機基,芳香族烴基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)或脂肪族烴基(碳數1~60為較佳,1~36為更佳,1~24為進一步較佳)為較佳,脂肪族烴基為更佳。作為脂肪族烴基,烷基(碳數1~36為較佳,3~24為更佳,4~12為進一步較佳;例如後述取代基Alk,其中丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基等)、烯基(碳數2~24為較佳,2~12為更佳,2~6為進一步較佳;例如乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯基、丁二烯基等)為較佳。
RN1 及RN2 為脂肪族烴基時,作為其較佳的例,可列舉上述烷基、上述烯基、羥基烷基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~4為進一步較佳;羥基的數為1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳;例如羥甲基、羥乙基、羥丙基等)、對胺苯磺醯基烷基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~4為進一步較佳;對胺苯磺醯基的數為1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳;例如,對胺苯磺醯基甲基、對胺苯磺醯基乙基、對胺苯磺醯基丙基等)、鹵化烷基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳;鹵原子的數為1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳;例如,氟化烷基、氯化烷基、溴化烷基、碘化烷基)、芳基烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳;例如,苄基、苯基乙基、萘基甲基、萘基乙基、聯苯基甲基等)、羥基芳基烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳)、烷氧基烷基(碳數2~12為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳)、芳氧基烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳)、烷硫基烷基(碳數2~12為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳)、芳硫基烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳)、烯氧基烷基(碳數3~24為較佳,3~12為更佳,3~6為進一步較佳)、烯硫基烷基(碳數3~24為較佳,3~12為更佳,3~6為進一步較佳)等。
RN1 及RN2 還可以具有取代基,而且可以具有後述取代基T。
RN1 及RN2 均為氫原子之樣態或一個為氫原子而另一個為1價的有機基之樣態為較佳。
RN1 與RN2 可以相互連接而形成環狀結構。本說明書中,“連接”除了表示藉由2個以上基團鍵結而成為連續的狀態之外,還表示失去一部分原子而縮合之情況。形成環狀結構時,中間可以存在氧原子、硫原子、氮原子(胺基)等。作為形成之環,例如可列舉環丙烷環、環丁烷環、環戊烷環、環己烷環、吡咯啶環、哌啶環、環氧乙烷環、氧雜環丁烷環、四氫呋喃環、四氫哌喃環、四氫萘環、十氫萘環等。
RN3 及RN4 分別獨立地為氫原子或可以具有取代基之脂肪族烴基。其中,該取代基為不具有酸基A(羥基以外的酸基,例如羧基或磺酸基、磷酸基等)。亦即,取代基具有酸基時的酸基為羥基。脂肪族烴基作為取代基可以具有芳香族烴基(例如,後述取代基Ary)。
作為脂肪族烴基的取代基(本說明書中,將在此定義之取代基稱為“取代基T”),芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)、羥基、烷氧基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳)、芳氧基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)、烯氧基(碳數2~12為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳)、芳基烷氧基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳)、醯基(碳數2~12為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳)、芳醯基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳)、烷氧基羰基(碳數2~12為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳)、芳氧基羰基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳)、烷基磺醯基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳)、芳基磺醯基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)、鹵原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、對胺苯磺醯基、烷硫基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳)、烯硫基(碳數2~12為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳)、芳硫基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)、芳基烷硫基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳)、氰基、硝基等。 關於上述中例示之取代基中可取代者,可以在發揮本發明的效果之範圍內進一步具有上述中例示之各取代基。例如,可以成為鹵原子取代基芳基之鹵化芳基。
RN3 及RN4 為可以具有取代基的脂肪族烴基時,以包含取代基之總碳數計,碳數1~60為較佳,1~36為更佳,1~24為進一步較佳,1~18為更進一步較佳,1~12為更進一步較佳。作為脂肪族烴基,具體而言,烷基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~4為進一步較佳;例如,後述取代基Alk,其中甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基等)、烯基(碳數2~24為較佳,2~12為更佳,2~6為進一步較佳;例如,乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯基、丁二烯基等)為較佳。
RN3 及RN4 為氫以外的有機基時,不是芳香族烴基,而是脂肪族烴基,藉此溶劑溶解性優異。又,為其脂肪族烴基時,不包含酸基A,藉此溶劑溶解性同樣優異。
RN3 及RN4 RN1 及RN2 均為氫原子時,RN3 及RN4 中的至少一個為脂肪族烴基為較佳,RN1 及RN2 中的任一個為1價的有機基時,RN3 及RN4 均為氫原子為較佳。
RN3 與RN4 可以相互連接而形成環狀結構。形成環狀結構時,中間可以存在氧原子、硫原子、氮原子(胺基)等。作為所形成之環狀結構,5員環或6員環為較佳,例如,吡咯環、吡咯啉環、咪唑環、咪唑啉環、吡唑環、吡唑啉環、吡咯啶環、咪唑啶環、吡唑啶環、哌啶環、哌口井環、嗎啉環等。
RN1 與RN3 、RN2 與RN4 可以相互連接而形成環狀結構。作為RN1 與RN3 及RN2 與RN4 連接而形成之環狀結構,例如可列舉吡咯環、吡咯啉環、咪唑環、咪唑啉環、吡唑環、吡唑啉環、吡咯啶環、咪唑啶環、吡唑啶環、哌啶環、哌口井環、嗎啉環等。其中,從藉由加熱而分解從而釋放鹼性之觀點考慮,RN1 與RN3 、RN3 與RN4 不形成環狀結構為較佳。
X表示單鍵或羰基。X為單鍵時,Y表示單鍵或2價的有機基。X為羰基時,Y表示2價的有機基。X為羰基時,特定的熱鹼產生劑藉由熱而進行分解時,更有效地進行脫羧基,因此較佳。本發明中,其中X及Y為單鍵為較佳。
Y為2價的有機基時,其結構並無特別限定,芳香族烴基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳;例如,後述取代基Ary)或脂肪族烴基(碳數1~60為較佳,1~36為更佳,1~24為進一步較佳)為較佳,其中脂肪族烴基為更佳。作為脂肪族烴基,伸烷基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳;例如,伸甲基、伸乙基、丙二基、丁二基、戊二基、己二基、庚二基、辛二基、壬二基、癸二基、十一烷二基、十二烷二基等)、伸烯基(碳數2~12為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳;例如,伸乙烯基、伸芳基、伸甲烯基、伸丙烯基等)、伸芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳;例如,伸苯基、伸萘基等)、伸芳基伸烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳;例如,伸苯基伸甲基、伸苯基伸乙基、伸萘基伸甲基、伸萘基伸乙基、伸苯基雙伸甲基等)、中間存在氧原子或硫原子之伸烷基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳;氧原子或硫原子的數為1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳;例如,環氧乙烷二基、氧雜環丁烷二基、四氫呋喃二基、四氫哌喃二基、式(O):-[(CH2 )no -Z-]mo -(CH2 )no -、no=1~6、mo=1~6、Z:O、C(=O)、OC(=O)、C(=O)O、S)、連接複數個該等基團之連接基等為較佳。 Y為有機基時,Y可以具有後述取代基T。
特定的熱鹼產生劑含有在感光性樹脂組成物中而使用為較佳,感光性樹脂組成物中藉由加熱進行分解而產生鹼為較佳。分解溫度並無特別限定,50℃以上為較佳,80℃以上為更佳,100℃以上為進一步較佳。作為上限,450℃以下為較佳,350℃以下為更佳,250℃以下為進一步較佳。 如此,特定的熱鹼產生劑在感光性樹脂組成物中藉由加熱而進行分解為較佳,經分解而產生之鹼發揮使特定的聚合物前驅物經環化而硬化之硬化劑的作用為特佳。在這種實施樣態中,依特定的熱鹼產生劑,不會導致因與感光性樹脂組成物中所含之感光劑進行反應等而阻礙其感光性,能夠有效地維持硬化後的感光性,進而能夠發揮以後的良好的曝光顯影特性,因此為特佳。
特定的熱鹼產生劑藉由加熱而進行分解時,式中的羧基的部位與其他部位解離而脫羧基,藉此分解為較佳。含有成為分解後的鹼之氮原子之化合物,換言之含有胺基之化合物(以下,有時將該化合物稱為“分解生成鹼”)的沸點(氣壓1013.25 hPa)為30℃以上為較佳,50℃以上為更佳,65℃以上為進一步較佳。由於分解生成鹼的沸點過低,因此不會導致從感光性樹脂組成物揮發,從而能夠有效地使特定的聚合物前驅物環化而使感光性樹脂組成物硬化。 從該觀點考慮,RN1 、RN2 、RN3 、RN4 各自或該等的組合中具有相應的碳數為較佳。RN1 、RN2 、RN3 、RN4 的碳數的合計為3以上為較佳,4以上為更佳。作為上限,20以下為較佳。 分解生成鹼的沸點的上限並無特別限制,600℃以下為較佳,400℃以下為更佳,300℃以下為進一步較佳。
上述式(N1)為下述式(N1-1)~式(N1-4)中的任一種為較佳。 [化10]
Figure 02_image019
式中,RN31 、RN32 及RN33 分別獨立地為氫原子或可以具有取代基的脂肪族烴基。其中,該取代基不具有酸基A。脂肪族烴基作為取代基可以具有芳香族烴基(例如,後述取代基Ary)。作為脂肪族烴基可以具有的取代基,可列舉上述取代基T。
RN31 、RN32 及RN33 為可以具有取代基的脂肪族烴基時,分別以包括取代基之總碳數計,碳數1~60為較佳,1~36為更佳,1~24為進一步較佳,1~18為更進一步較佳,1~12為更進一步較佳。作為脂肪族烴基,具體而言,烷基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~4為進一步較佳;例如,後述取代基Alk,其中甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基等)、烯基(碳數2~24為較佳,2~12為更佳,2~6為進一步較佳;例如,乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯基、丁二烯基等)為較佳。
RN31 與RN32 可以相互連接而形成環狀結構。形成環狀結構時,中間可以存在氧原子、硫原子、氮原子(胺基)等。作為所形成之環狀結構,5員環或6員環為較佳,例如,吡咯環、吡咯啉環、咪唑環、咪唑啉環、吡唑環、吡唑啉環、吡咯啶環、咪唑啶環、吡唑啶環、哌啶環、哌口井環、嗎啉環等。
RN31 、RN32 及RN33 可以分別獨立地和式中的氮原子與羰基之間的伸甲基連接而形成環狀結構。作為所形成之環狀結構,例如可列舉吡咯環、吡咯啉環、咪唑環、咪唑啉環、吡唑環、吡唑啉環、吡咯啶環、咪唑啶環、吡唑啶環、哌啶環、哌口井環、嗎啉環等。其中,不形成這裡的環狀結構為較佳。
RN11 表示1價的有機基。 作為1價的有機基,芳香族烴基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)或脂肪族烴基(碳數1~60為較佳,1~36為更佳,1~24為進一步較佳)為較佳,脂肪族烴基為更佳。作為脂肪族烴基,烷基(碳數1~36為較佳,3~24為更佳,4~12為進一步較佳;例如後述取代基Alk,其中丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基等)、烯基(碳數2~24為較佳,2~12為更佳,2~6為進一步較佳;例如乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯基、丁二烯基等)為較佳。
RN11 為脂肪族烴基時,作為其較佳的例,可列舉上述烷基、上述烯基、羥基烷基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~4為進一步較佳;羥基的數為1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳;例如羥甲基、羥乙基、羥丙基等)、對胺苯磺醯基烷基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~4為進一步較佳;對胺苯磺醯基的數為1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳;例如,對胺苯磺醯基甲基、對胺苯磺醯基乙基、對胺苯磺醯基丙基等)、鹵化烷基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳;鹵原子的數為1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳;例如,氟化烷基、氯化烷基、溴化烷基、碘化烷基)、芳基烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳;例如,苄基、苯基乙基、萘基甲基、萘基乙基、聯苯基甲基等)、羥基芳基烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳)、烷氧基烷基(碳數2~12為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳)、芳氧基烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳)、烷硫基烷基(碳數2~12為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳)、芳硫基烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳)、烯氧基烷基(碳數3~24為較佳,3~12為更佳,3~6為進一步較佳)、烯硫基烷基(碳數3~24為較佳,3~12為更佳,3~6為進一步較佳)等。
RN11 可以進一步具有取代基,而且可以具有上述取代基T。
RN11 可以連接於取代其本身之碳原子而形成環狀結構。形成環狀結構時,中間可以存在氧原子、硫原子、氮原子(胺基)等。作為形成之環,例如可列舉環丙烷環、環丁烷環、環戊烷環、環己烷環、吡咯啶環、哌啶環、環氧乙烷環、氧雜環丁烷環、四氫呋喃環、四氫哌喃環、四氫萘環、十氫萘環等。
RN12 為2價的連接基,可列舉上述式(N1)的Y的例,其中,伸烷基(碳數1~6為較佳,1~4為更佳,1或2為進一步較佳;例如,伸甲基、伸乙基等)、伸烯基(碳數2~12為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳;例如,伸乙烯基、伸芳基、伸甲烯基、伸丙烯基等)為較佳。RN12 可以具有取代基T。 ArN 為芳香族烴基(例如,可列舉後述取代基Ary),其中,芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳;例如,苯基、萘基、蒽基、菲基等)為較佳。ArN 可以具有取代基T。
RN12 或ArN 可以與RN12 所取代之碳原子或式中的氮原子連接而形成環狀結構。 RN12 與取代其本身之碳原子連接而形成之環狀結構可以在中間存在氧原子、硫原子、氮原子(胺基)等。作為形成之環,例如可列舉環丙烷環、環丁烷環、環戊烷環、環己烷環、吡咯啶環、哌啶環、環氧乙烷環、氧雜環丁烷環、四氫呋喃環、四氫哌喃環、四氫萘環、十氫萘環等。 作為ArN 與RN12 所取代之碳原子連接而形成之環狀結構,例如可列舉苯并環丁烷環、苯并環戊烷環、四氫萘環、茀環、茚環、乙烷合萘環。 作為ArN 與式中的氮原子連接而形成之環狀結構,可列舉吲哚啉環、異吲哚啉環、吲哚環、異吲哚環、四氫喹啉環。
作為以式(N1)或式(N2)表示之化合物,可列舉下述例示化合物,但本發明並非藉由此而限定解釋。另外,下述例示化合物表示式(N1)的樣態。該等可藉由共存之溶劑等而轉換為式(N2)的樣態。
[化11]
Figure 02_image021
[化12]
Figure 02_image023
[化13]
Figure 02_image025
以式(N1)或式(N2)表示之化合物能夠藉由常規方法來製造。又,能夠靈活使用市售的試劑。例如,能夠較佳地使用Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.製的氨基酸/肽相關試劑的目錄中所刊登的各化合物中滿足式(N1)或式(N2)之試劑。
特定的熱鹼產生劑的分子量為30~1000為較佳,80~500為更佳。
特定的熱鹼產生劑的含量相對於感光性樹脂組成物的總固體成分為0.01~50質量%為較佳。下限為0.05質量%以上為更佳,0.1質量%以上為進一步較佳。上限為10質量%以下為更佳,5質量%以下為進一步較佳。
作為相對於聚合物前驅物100質量份之特定的熱鹼產生劑的含量,0.015質量份以上為較佳,0.075質量份以上為更佳,0.15質量份以上為進一步較佳。作為上限,例如15.0質量份以下為較佳,7.5質量份以下為更佳,1.5質量份以下為進一步較佳。 藉由特定的熱鹼產生劑的含量設為上述下限值以上,在能夠確保感光性樹脂組成物中良好的保存穩定性並且較佳地實現硬化膜的機械特性這一點上為較佳。藉由設為上述上限值以下,在能夠確保金屬(例如,用於配線等之銅)的耐腐蝕性這一點上為較佳。 特定的熱鹼產生劑能夠使用1種或2種以上。使用2種以上時,合計量為上述範圍為較佳。
本發明的感光性樹脂組成物可以含有特定的熱鹼產生劑以外的其他熱鹼產生劑,亦可以不含有。含有其他熱鹼產生劑時,可例示出WO2015/199219號公報及WO2015/199220號公報中所記載者,且該等內容被編入本說明書中。又,本發明中,能夠設為實質上不含有特定的熱鹼產生劑以外的其他熱鹼產生劑之構成。實質上不含有是指,本發明的感光性樹脂組成物中所含之特定的熱鹼產生劑的含量的5質量%以下,較佳為3質量%以下,更佳為1質量%。 又,可以與特定的熱鹼產生劑一起含有光鹼產生劑,亦可以不含有。
<聚合物前驅物> 本發明的感光性樹脂組成物含有選自聚醯亞胺前驅物及聚苯并噁唑前驅物之聚合物前驅物(特定的聚醯亞胺前驅物)。作為特定的聚合物前驅物,聚醯亞胺前驅物為更佳。
<<聚醯亞胺前驅物>> 作為聚醯亞胺前驅物包含以下述式(1)表示之構成單元為較佳。藉由設為這種構成,可獲得膜強度更優異的組成物。 [化14]
Figure 02_image027
A1 及A2 分別獨立地表示氧原子或NH,R111 表示2價的有機基,R115 表示4價的有機基,R113 及R114 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基。
A1 及A2 分別獨立地為氧原子或NH,氧原子為較佳。
<<<R111 >>> R111 表示2價的有機基。作為2價的有機基,例示出直鏈或支鏈的脂肪族基、環狀的脂肪族基及芳香族基、雜芳香族環基或包含該等的組合之基團,碳數2~20的直鏈的脂肪族基、碳數3~20的支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族基或、包含該等的組合之基團為較佳,碳數6~20的芳香族基為更佳。 R111 由二胺衍生為較佳。作為在聚醯亞胺前驅物的製造中使用之二胺,可列舉直鏈或支鏈的脂肪族、環狀脂肪族或芳香族二胺等。二胺可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。 具體而言,二胺包含碳數2~20的直鏈脂肪族基、碳數3~20的支鏈或環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族基或包含該等的組合之基團者為較佳,包含碳數6~20的芳香族基之二胺為更佳。作為芳香族基的例,可列舉下述芳香族基。
[化15]
Figure 02_image029
式中,A為單鍵或選自可以用氟原子取代之碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2 -、-NHCO-以及該等的組合中之基團為較佳,單鍵或選自可以用氟原子取代之碳數1~3的伸烷基、-O-、-C(=O)-、-S-及-SO2 -中之基團為更佳,選自包括-CH2 -、-O-、-S-、-SO2 -、-C(CF3 )2 -及-C(CH3 )2 -之組中之2價基團為進一步較佳。
作為二胺,具體而言可列舉選自1,2-二胺基乙烷、1,2-二胺基丙烷、1,3-二胺基丙烷、1,4-二胺基丁烷及1,6-二胺基己烷;1,2-二胺基環戊烷或1,3-二胺基環戊烷、1,2-二胺基環己烷、1,3-二胺基環己烷或1,4-二胺基環己烷、1,2-雙(胺基甲基)環己烷、1,3-雙(胺基甲基)環己烷或1,4-雙(胺基甲基)環己烷、雙-(4-胺基環己基)甲烷、雙-(3-胺基環己基)甲烷、4,4’-二胺基-3,3’-二甲基環己基甲烷及異佛爾酮二胺;間苯二胺及對苯二胺、二胺基甲苯、4,4’-二胺基聯苯及3,3’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基二苯醚、3,3’-二胺基二苯醚、4,4’-二胺基二苯基甲烷及3,3’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基碸及3,3’-二胺基二苯基碸、4,4’-二胺基二苯硫醚及3,3’-二胺基二苯硫醚、4,4’-二胺基二苯甲酮及3,3’-二胺基二苯甲酮、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、(4,4’-二胺基-2,2-二甲基聯苯)、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、2,2-雙(4-胺基苯基)丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-羥基-4-胺基苯基)丙烷、2,2-雙(3-羥基-4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)碸、雙(4-胺基-3-羥基苯基)碸、4,4’-二胺基對聯三苯、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(2-胺基苯氧基)苯基]碸、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、9,10-雙(4-胺基苯基)蒽、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基二苯基碸、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯基)苯、3,3’-二乙基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基八氟聯苯、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、9,9-雙(4-胺基苯基)-10-氫蒽、3,3’,4,4’-四胺基聯苯、3,3’,4,4’-四胺基二苯醚、1,4-二胺基蒽醌、1,5-二胺基蒽醌、3,3-二羥基-4,4’-二胺基聯苯、9,9’-雙(4-胺基苯基)茀、4,4’-二甲基-3,3’-二胺基二苯基碸、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、2-(3’,5’-二胺基苯甲醯氧基)丙烯酸乙酯、2,4-二胺基枯烯及2,5-二胺基枯烯、2,5-二甲基-對苯二胺、乙醯胍胺、2,3,5,6-四甲基-對苯二胺、2,4,6-三甲基-間苯二胺、雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、2,7-二胺基茀、2,5-二胺基吡啶、1,2-雙(4-胺基苯基)乙烷、二胺基苯甲醯苯胺、二胺基苯甲酸的酯、1,5-二胺基萘、二胺基三氟甲苯、1,3-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、1,4-雙(4-胺基苯基)八氟丁烷、1,5-雙(4-胺基苯基)十氟戊烷、1,7-雙(4-胺基苯基)十四氟庚烷、2,2-雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(2-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)-3,5-二甲基苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)-3,5-雙(三氟甲基)苯基]六氟丙烷、對雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(4-胺基-3-三氟甲基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)二苯基碸、4,4’-雙(3-胺基-5-三氟甲基苯氧基)二苯基碸、2,2-雙[4-(4-胺基-3-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯、2,2’,5,5’,6,6’-六氟聯甲苯胺及4,4’-二胺基四聯苯中之至少1種二胺。
又,以下所示之二胺(DA-1)~(DA-18)亦較佳。
[化16]
Figure 02_image031
又,作為較佳的例,亦可列舉在主鏈具有至少2個以上伸烷基二醇單元之二胺。較佳為1個分子中組合包含2個以上的乙二醇鏈、丙二醇鏈中的任一個或兩者之二胺,更佳為不包含芳香環之二胺。作為具體例,可列舉JEFFAMINE(註冊商標)KH-511、JEFFAMINE(註冊商標)ED-600、JEFFAMINE(註冊商標)ED-900、JEFFAMINE(註冊商標)ED-2003、JEFFAMINE(註冊商標)EDR-148、JEFFAMINE(註冊商標)EDR-176、D-200、D-400、D-2000、D-4000(以上為商品名,Huntsman International LLC.製)、1-(2-(2-(2-胺基丙氧基)乙氧基)丙氧基)丙烷-2-胺、1-(1-(1-(2-胺基丙氧基)丙烷-2-基)氧基)丙烷-2-胺等,但並不限定於該等。 以下示出JEFFAMINE(註冊商標)KH-511、JEFFAMINE(註冊商標)ED-600、JEFFAMINE(註冊商標)ED-900、JEFFAMINE(註冊商標)ED-2003、JEFFAMINE(註冊商標)EDR-148、JEFFAMINE(註冊商標)EDR-176的結構。
[化17]
Figure 02_image033
上述中,x、y、z為平均值。
R111 從所獲得之硬化膜的柔軟性的觀點考慮,以-Ar0 -L0 -Ar0 -表示為較佳。其中,Ar0 分別獨立地為芳香族烴基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為特佳),伸苯基為較佳。L0 表示單鍵、選自可以用氟原子取代的碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2 -、-NHCO-以及該等組合之基團。較佳的範圍與上述A的定義相同。
從i射線透過率的觀點考慮,R111 為以下述式(51)或式(61)表示之2價有機基為較佳。尤其,從i射線透過率、易獲得性的觀點考慮,以式(61)表示之2價有機基為更佳。 [化18]
Figure 02_image035
R50 ~R57 分別獨立地為氫原子、氟原子或1價的有機基,R50 ~R57 中的至少1個為氟原子、甲基、氟甲基、二氟甲基或三氟甲基。 作為R50 ~R57 的1價的有機基,可列舉碳數1~10(較佳為碳數1~6)的未經取代的烷基、碳數1~10(較佳為碳數1~6)的氟化烷基等。 [化19]
Figure 02_image037
R58 及R59 分別獨立地為氟原子、氟甲基、二氟甲基或三氟甲基。 作為賦予式(51)或(61)的結構之二胺化合物,可列舉二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-雙(氟)-4,4’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基八氟聯苯等。可以使用該等中的1種,亦可以組合使用2種以上。
<<<R115 >>> 式(1)中的R115 表示4價的有機基。作為4價的有機基,包含芳香環之基團為較佳,以下述式(5)或式(6)表示之基團為更佳。 [化20]
Figure 02_image039
R112 與A的定義相同,較佳的範圍亦相同。
以式(1)中的R115 表示之4價有機基,具體而言,可列舉從四羧酸二酐去除酸二酐基之後殘留之四羧酸殘基等。四羧酸二酐可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。四羧酸二酐為以下述式(7)表示之化合物為較佳。 [化21]
Figure 02_image041
R115 表示4價的有機基。R115 與式(1)的R115 的定義相同。
作為四羧酸二酐的具體例,例示出選自均苯四甲酸、均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯硫醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基碸四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基甲烷四羧酸二酐、2,2’,3,3’-二苯基甲烷四羧酸二酐、2,3,3’,4’-聯苯四羧酸二酐、2,3,3’,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4’-氧代二鄰苯二甲酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、1,4,5,7-萘四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、1,3-二苯基六氟丙烷-3,3,4,4-四羧酸二酐、1,4,5,6-萘四羧酸二酐、2,2’,3,3’-二苯基四羧酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、1,2,4,5-萘四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、1,8,9,10-菲四羧酸二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、1,1-雙(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、1,2,3,4-苯四羧酸二酐及該等的碳數1~6的烷基衍生物及碳數1~6的烷氧基衍生物中之至少1種。
又,作為較佳例還可列舉下述所示之四羧酸二酐(DAA-1)~(DAA-5)。 [化22]
Figure 02_image043
<<<R113 及R114 >>> 式(1)中的R113 及R114 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基。R113 及R114 中的至少一個包含自由基聚合性基為較佳,兩者包含自由基聚合性基為更佳。自由基聚合性基為藉由自由基的作用而能夠進行交聯反應之基團,作為較佳的例,可列舉具有乙烯性不飽和鍵之基團。 作為具有乙烯性不飽和鍵之基團,可列舉乙烯基、烯丙基、(甲基)丙烯醯基、以下述式(III)表示之基團等。
[化23]
Figure 02_image045
式(III)中,R200 表示氫原子或甲基,甲基為更佳。 式(III)中,R201 表示碳數2~12的伸烷基、-CH2 CH(OH)CH2 -或碳數4~30的(聚)氧伸烷基(作為伸烷基,碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為特佳;重複數為1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為特佳)。另外,(聚)氧伸烷基表示氧伸烷基或聚氧伸烷基。 關於較佳的R201 的例,可列舉伸乙基、伸丙基、三亞甲基、四亞甲基、1,2-丁二基、1,3-丁二基、五亞甲基、六亞甲基、八亞甲基、十二亞甲基、-CH2 CH(OH)CH2 -,伸乙基、伸丙基、三亞甲基、-CH2 CH(OH)CH2 -為更佳。 特佳為,R200 為甲基,R201 為伸乙基。
作為本發明中的聚醯亞胺前驅物的較佳的實施形態,可列舉作為R113 或R114 的1價的有機基具有1、2或3個酸基,較佳為具有1個酸基之脂肪族基、芳香族基及芳烷基等。具體而言,可列舉具有酸基之碳數6~20的芳香族基、具有酸基之碳數7~25的芳烷基。更具體而言,可列舉具有酸基之苯基及具有酸基之苄基。酸基為羥基為較佳。亦即,R113 或R114 為具有羥基之基團為較佳。 作為R113 或R114 所表示之1價的有機基,較佳地使用提高顯影液的溶解度之取代基。 從相對於水性顯影液之溶解性這一點考慮,R113 或R114 為氫原子、2-羥基苄基、3-羥基苄基及4-羥基苄基為更佳。
從溶解於有機溶劑的溶解度的觀點考慮,R113 或R114 為1價的有機基為較佳。作為1價的有機基,包含直鏈或支鏈的烷基、環狀烷基、芳香族基為較佳,被芳香族基取代之烷基為更佳。 烷基的碳數為1~30為較佳(環狀時為3以上)。烷基可以是直鏈、支鏈、環狀中的任一種。作為直鏈或支鏈的烷基,例如可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基,十八烷基、異丙基、異丁基、第二丁基、第三丁基、1-乙基戊基及2-乙基己基。環狀的烷基可以是單環的環狀烷基,亦可以是多環的環狀烷基。作為單環的環狀烷基,例如可列舉環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基及環辛基。作為多環的環狀的烷基,例如可列舉金剛烷基、降冰片基、冰片基、莰烯基(camphenyl)、十氫萘基、三環癸烷基、四環癸烷基、莰二醯基、二環己基及蒎烯基(pinenyl)。又,作為被芳香族基取代之烷基,被下述芳香族基取代之直鏈烷基為較佳。本說明書中,將在此規定之烷基稱為“Alk”。
作為芳香族基,具體而言為經取代或未經取代的芳香族烴基(作為構成基團之環狀結構,可列舉苯環、萘環、聯苯環、茀環、并環戊二烯環、茚環、薁環、庚搭烯環、茚烯環、苝環、稠五苯環、乙烷合萘環、菲環、蒽環、稠四苯環、䓛環、聯三伸苯環等)(本說明書中,將在此規定之芳香族烴基稱為“Ary”)或者經取代或未經取代的芳香族複素環基(作為構成基團之環狀結構,為茀環、吡咯環、呋喃環、噻吩環、咪唑環、㗁唑環、噻唑環、吡啶環、吡口井環、嘧啶環、嗒口井環、吲口巾環、吲哚環、苯并呋喃環、苯并噻吩環、異苯并呋喃環、喹口巾環、喹啉環、呔口井環、口奈啶環、喹㗁啉環、喹㗁唑啉環、異喹啉環、咔唑環、啡啶環、吖啶環、啡啉環、噻嗯環、色烯環、口山口星環、啡噁噻環、啡噻口井環或啡口井環)(本說明書中,將在此規定之芳香族複素環稱為“Aro”)。
又,聚醯亞胺前驅物在構成單元中具有氟原子亦為較佳。聚醯亞胺前驅物中的氟原子含量為10質量%以上為較佳,20質量%以下為更佳。上限並無特別限制,實際為50質量%以下。
又,以提高與基板的密接性之目的,可以將具有矽氧烷結構之脂肪族基與以式(1)表示之構成單元共聚。具體而言,作為二胺成分,可列舉雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、雙(對胺基苯基)八甲基五矽氧烷等。
以式(1)表示之構成單元為以式(1-A)表示之構成單元為較佳。 [化24]
Figure 02_image047
A11 及A12 表示氧原子或NH,R111 及R112 分別獨立地表示2價的有機基,R113 及R114 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,R113 及R114 中的至少一個為包含自由基聚合性基之基團,自由基聚合性基為較佳。
A11 、A12 、R111 、R113 及R114 分別獨立地與式(1)中的A1 、A2 、R111 、R113 及R114 的定義相同,較佳的範圍亦相同。 R112 與式(5)中的R112 的定義相同,較佳的範圍亦相同。
聚醯亞胺前驅物中,以式(1)表示之構成單元可以是1種,亦可以是2種以上。又,亦可以包含以式(1)表示之構成單元的結構異構體。又,聚醯亞胺前驅物除了上述式(1)的構成單元之外,還可以包含其他種類的構成單元。
作為本發明中的聚醯亞胺前驅物的一實施形態,例示出總構成單元的50莫耳%以上,進一步為70莫耳%以上,尤其為90莫耳%以上為以式(1)表示之構成單元之聚醯亞胺前驅物。作為上限,實際為100莫耳%以下。
聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量(Mw)較佳為2000~500000,更佳為5000~100000,進一步較佳為10000~50000。又,數平均分子量(Mn)較佳為800~250000,更佳為2000~50000,進一步較佳為4000~25000。 聚醯亞胺前驅物的分子量的分散度為1.5~3.5為較佳,2~3為更佳。
聚醯亞胺前驅物可藉由使二羧酸或二羧酸衍生物與二胺反應而獲得。較佳為使用鹵化劑對二羧酸或二羧酸衍生物進行鹵化之後,使其與二胺反應而獲得。 聚醯亞胺前驅物的製造方法中,進行反應時,使用有機溶劑為較佳。有機溶劑可以是1種,亦可以是2種以上。 作為有機溶劑,能夠依據原料適當設定,例示出吡啶、二乙二醇二甲醚(二甘二甲醚)、N-甲基吡咯啶酮及N-乙基吡咯啶酮。
製造聚醯亞胺前驅物時,包括析出固體之步驟為較佳。具體而言,藉由使反應液中的聚醯亞胺前驅物沉澱於水中,且溶解於四氫呋喃等可溶解聚醯亞胺前驅物之溶劑,能夠進行固體析出。
<<聚苯并噁唑前驅物>> 聚苯并噁唑前驅物包含以下述式(2)表示之構成單元為較佳。 [化25]
Figure 02_image049
R121 表示2價的有機基,R122 表示4價的有機基,R123 及R124 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基。
R121 表示2價的有機基。作為2價的有機基,包含脂肪族基(碳數1~24為較佳,1~12為更佳,1~6為特佳)及芳香族基(碳數6~22為較佳,6~14為更佳,6~12為特佳)中的至少一個之基團為較佳。作為構成R121 之芳香族基,可列舉上述式(1)的R111 的例。作為上述脂肪族基,直鏈的脂肪族基為較佳。R121 來自於4,4’-氧代二苯甲醯氯為較佳。 式(2)中,R122 表示4價的有機基。作為4價的有機基,與上述式(1)中的R115 的定義相同,較佳的範圍亦相同。R122 來自於2,2’-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷為較佳。 R123 及R124 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,且與上述式(1)中R113 及R114 的定義相同,較佳的範圍亦相同。
聚苯并噁唑前驅物除了上述式(2)的構成單元之外,還可以包含其他種類的構成單元。 從能夠抑制伴隨閉環而產生之硬化膜的翹曲這一點考慮,前驅物作為其他種類的構成單元包含以下述式(SL)表示之二胺殘基為較佳。
[化26]
Figure 02_image051
Z具有a結構和b結構,R1s 為氫原子或碳數1~10的烴基(較佳為碳數1~6、更佳為碳數1~3),R2s 為碳數1~10的烴基(較佳為碳數1~6、更佳為碳數1~3),R3s 、R4s 、R5s 、R6s 中的至少1個為芳香族基(較佳為碳數6~22、更佳為碳數6~18、特佳為碳數6~10),其餘為氫原子或碳數1~30(較佳為碳數1~18、更佳為碳數1~12、特佳為碳數1~6)的有機基,可以分別相同,亦可以分別不同。a結構及b結構的聚合可以是嵌段聚合亦可以是無規聚合。Z部分中,較佳為a結構為5~95莫耳%,b結構為95~5莫耳%,a+b為100莫耳%。
式(SL)中,作為較佳的Z,可列舉b結構中的R5s 及R6s 為苯基者。又,以式(SL)表示之結構的分子量為400~4,000為較佳,500~3,000為更佳。分子量能夠藉由通常所使用之凝膠滲透色譜法求出。藉由將上述分子量設為上述範圍,能夠兼具降低聚苯并噁唑前驅物的脫水閉環後的彈性係數,且抑制翹曲之效果和提高溶解性之效果。
前驅物作為其他種類的構成單元包含以式(SL)表示之二胺殘基時,從可提高鹼溶性的方面考慮,作為構成單元進一步包含從四羧酸二酐去除酸二酐之後殘留之四羧酸殘基為較佳。作為這種四羧酸殘基的例,可列舉式(1)中的R115 的例。
聚苯并噁唑前驅物的重量平均分子量(Mw)較佳為2000~500000,更佳為5000~100000,進一步較佳為10000~50000。又,數平均分子量(Mn)較佳為800~250000,更佳為2000~50000,進一步較佳為4000~25000。 聚苯并噁唑前驅物的分子量的分散度為1.5~3.5為較佳,2~3為更佳。
本發明的感光性樹脂組成物中的聚合物前驅物的含量相對於組成物的總固體成分為20質量%以上為較佳,30質量%以上為更佳,40質量%以上為進一步較佳,50質量%以上為更進一步較佳,60質量%以上為更進一步較佳,70質量%以上為更進一步較佳。又,本發明的感光性樹脂組成物中的聚合物前驅物的含量相對於組成物的總固體成分為99.5質量%以下為較佳,99質量%以下為更佳,98質量%以下為進一步較佳,95質量%以下為更進一步較佳,95質量%以下為更進一步較佳。 本發明的感光性樹脂組成物可以包含1種聚合物前驅物,亦可以包含2種以上。包含2種以上時,合計量成為上述範圍為較佳。
<感光劑> 本發明的感光性樹脂組成物含有感光劑為較佳。作為感光劑,可列舉光自由基聚合起始劑,此外例如還可以含有光硬化促進劑及熱自由基聚合起始劑。
<<光聚合起始劑>> 能夠用作感光劑之光聚合起始劑為光自由基聚合起始劑為較佳。作為光自由基聚合起始劑,並無特別限制,能夠從公知的光自由基聚合起始劑中適當選擇。例如,對從紫外線區域至可見區域的光線具有感光性之光自由基聚合起始劑為較佳。又,可以是與光激發之增感劑產生一些作用,並生成活性自由基之活性劑。 光自由基聚合起始劑至少含有1種約300~800 nm(較佳為330~500 nm)的範圍內至少具有約50莫耳吸光係數之化合物為較佳。化合物的莫耳吸光係數能夠利用公知的方法來進行測定。例如,藉由紫外可見分光光度計(Varian Medical Systems, Inc.製Cary-5 spectrophotometer),並使用乙酸乙酯溶劑以0.01 g/L的濃度進行測定為較佳。
本發明的較佳的實施形態之感光性樹脂組成物含有特定的熱鹼產生劑及光自由基聚合起始劑,藉此可期待以下作用。 將感光性樹脂組成物應用於半導體晶圓等基板等而形成感光性樹脂組成物層之後,進行加熱,藉此能夠使含有雜環的聚合物的前驅物環化以使組成物硬化(一次硬化)。在該加熱硬化中,本發明之特定的熱鹼產生劑發揮作用。接著,對硬化之感光性樹脂組成物層照射光。藉此,產生藉由上述光自由基聚合起始劑的作用而產生之自由基所引起之硬化(二次硬化)。此時,例如只要含有雜環的聚合物的前驅物為具有自由基聚合性基者,則無需另行摻合自由基聚合性化合物,但亦可以依據需要設為含有自由基聚合性化合物使其聚合,藉此進行光硬化之形態。其結果,能夠降低光照射部中的溶解性。具有能夠利用該作用而簡便地製作溶解性不同的區間之優點。具體而言,經由具有僅遮蔽電極部之圖案之光罩對感光性樹脂組成物層進行曝光。藉此,能夠按照電極的圖案而製作溶解性不同的區域。
作為光自由基聚合起始劑,能夠任意使用公知的化合物。例如,可列舉鹵化烴衍生物(例如具有三口井 骨架之化合物、具有噁二唑骨架之化合物、具有三鹵甲基之化合物等)、醯基氧化膦等醯基膦化合物、六芳基雙咪唑、肟衍生物等肟化合物、有機過氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓鹽、酮肟醚、胺基苯乙酮化合物、羥基苯乙酮、偶氮系化合物、疊氮化合物、茂金屬化合物、有機硼化合物、鐵芳烴錯合物等。關於該等的詳細內容,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0165~0182段、國際公開WO2015/199219號的0138~0151段的記載,且該內容被編入本說明書中。
作為酮化合物,例如例示出日本特開2015-087611號公報的0087段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。市售品中,還可較佳地使用KAYACURE DETX(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)。
作為光自由基聚合起始劑,還能夠較佳地使用羥基苯乙酮化合物、胺基苯乙酮化合物及醯基膦化合物。更具體而言,例如還能夠使用日本特開平10-291969號公報中所記載之胺基苯乙酮系起始劑、日本專利第4225898號中所記載之醯基氧化膦系起始劑。 作為羥基苯乙酮系起始劑,能夠使用IRGACURE 184(IRGACURE為註冊商標)、DAROCUR 1173、IRGACURE 500、IRGACURE 2959、IRGACURE 127(商品名,均為BASF SE製)。 作為胺基苯乙酮系起始劑,能夠使用作為市售品之IRGACURE-907、IRGACURE 369及IRGACURE 379(商品名,均為BASF SE製)。 作為胺基苯乙酮系起始劑,還能夠使用極大吸收波長與365 nm或405 nm等波長光源匹配之日本特開2009-191179號公報中所記載之化合物。 作為醯基膦系起始劑,可列舉2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基-氧化膦等。又,能夠使用作為市售品之IRGACURE-819或IRGACURE-TPO(商品名,均為BASF SE製)。 作為茂金屬化合物,例示出IRGACURE-784(BASF SE製)等。
作為光自由基聚合起始劑,更佳為列舉肟化合物。藉由使用肟化合物,能夠進一步有效地提高曝光寬容度。肟化合物中,曝光寬容度(曝光餘量)較廣,並且還發揮硬化促進劑的作用,因此為特佳。 作為肟化合物的具體例,能夠使用日本特開2001-233842號公報中所記載之化合物、日本特開2000-080068號公報中所記載之化合物、日本特開2006-342166號公報中所記載之化合物。 作為較佳的肟化合物,例如可列舉下述結構的化合物、3-苯甲醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-乙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-丙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、2-乙醯氧基亞胺基戊烷-3-酮、2-乙醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺醯氧基)亞胺基丁烷-2-酮以及2-乙氧基羰氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮等。本發明的感光性樹脂組成物中,尤其作為光自由基聚合起始劑使用肟化合物(肟系的光聚合起始劑)為較佳。肟系的光聚合起始劑在分子內具有>C=N-O-C(=O)-的連接基。 [化27]
Figure 02_image053
市售品中,還可較佳地使用IRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE- 02、IRGACURE OXE 03、IRGACURE OXE 04(以上為BASF SE製)、ADEKA OPTOMER N-1919(ADEKA CORPORATION製、日本特開2012-014052號公報中所記載之光自由基聚合起始劑2)。又,還能夠使用TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司製)、ADEKAARKLS NCI-831及ADEKAARKLS NCI-930(ADEKA CORPORATION製)。又,還能夠使用DFI-091(DAITO CHEMIX Co., Ltd.製)。 而且,還能夠使用具有氟原子之肟化合物。作為這種肟化合物的具體例,可列舉日本特開2010-262028號公報中所記載之化合物、日本特表2014-500852號公報的0345段中所記載之化合物24、36~40、日本特開2013-164471號公報的0101段中所記載之化合物(C-3)等。 作為最佳的肟化合物,可列舉日本特開2007-269779號公報中所示出之具有特定取代基之肟化合物、日本特開2009-191061號公報中所示出之具有硫基芳基之肟化合物等。
從曝光靈敏度的觀點考慮,光自由基聚合起始劑為選自包括三鹵甲基三口井化合物、苄基二甲基縮酮化合物、α-羥基酮化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚體、鎓鹽化合物、苯并噻唑化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物及其衍生物、環戊二烯基-苯-鐵錯合物及其鹽、鹵甲基噁二唑化合物、3-芳基取代香豆素化合物之組群中之化合物。 更佳的光自由基聚合起始劑為三鹵甲基三口井化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚體、鎓鹽化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物,選自包含三鹵甲基三口井化合物、α-胺基酮化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚體、二苯甲酮化合物之組中之至少一種化合物為進一步較佳,使用茂金屬化合物或肟化合物為更進一步較佳,肟化合物為更進一步較佳。 又,光自由基聚合起始劑還能夠使用二苯甲酮、N,N’-四甲基-4,4’-二胺基二苯甲酮(米蚩酮(Michler’s ketone))等N,N’-四烷基-4,4’-二胺基二苯甲酮,2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1,2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基-丙酮-1等芳香族酮、烷基蒽醌等與芳香環進行縮環而成的醌類、安息香烷基醚等安息香醚化合物、安息香、烷基安息香等安息香化合物、苄基二甲基縮酮等苄基衍生物等。又,還能夠使用以下述式(I)表示之化合物。 [化28]
Figure 02_image055
式(I)中,RI00 為碳數1~20的烷基、因1個以上的氧原子而中斷之碳數2~20的烷基、碳數1~12的烷氧基、苯基、由碳數1~20的烷基、碳數1~12的烷氧基、鹵素原子、環戊基、環己基、碳數2~12的烯基、因1個以上的氧原子而中斷之碳數2~18的烷基及碳數1~4的烷基中的至少1個取代之苯基或聯苯基,RI01 為以式(II)表示之基團,或者為與RI00 相同的基團,RI02 ~RI04 各自獨立地為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基或鹵素。 [化29]
Figure 02_image057
式中,RI05 ~RI07 與上述式(I)的RI02 ~RI04 相同。
又,光自由基聚合起始劑還能夠使用國際公開WO2015/125469號的0048~0055段中所記載之化合物。
含有光聚合起始劑時,其含量相對於本發明的感光性樹脂組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,更佳為0.1~20質量%,進一步較佳為0.5~15質量%,更進一步較佳為1.0~10質量%。光聚合起始劑可以僅含有1種,亦可以含有2種以上。含有2種以上的光聚合起始劑時,其合計為上述範圍為較佳。
<<熱自由基聚合起始劑>> 作為感光劑可以使用熱自由基聚合起始劑。熱自由基聚合起始劑為藉由熱能量而產生之自由基,並引發或促進具有聚合性之化合物的聚合反應之化合物。藉由添加熱自由基聚合起始劑,還能夠與聚合物前驅物的環化一同進行聚合物前驅物的聚合反應,因此能夠實現更高的耐熱化。 作為熱自由基聚合起始劑,具體而言,可列舉日本特開2008-063554號公報的0074~0118段中所記載之化合物。
含有熱自由基聚合起始劑時,其含量相對於本發明的感光性樹脂組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,更佳為0.1~20質量%,進一步較佳為5~15質量%。熱自由基聚合起始劑可以僅含有1種,亦可以含有2種以上。含有2種以上的熱自由基聚合起始劑時,其合計為上述範圍為較佳。
<聚合性化合物> <<自由基聚合性化合物>> 本發明的感光性樹脂組成物含有聚合性化合物為較佳。作為聚合性化合物,能夠使用自由基聚合性化合物。自由基聚合性化合物為具有自由基聚合性基之化合物。作為自由基聚合性基,可列舉乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、(甲基)丙烯醯基等具有乙烯性不飽和鍵之基團。自由基聚合性基為(甲基)丙烯醯基為較佳。
自由基聚合性化合物所具有之自由基聚合性基的數量可以是1個,亦可以是2個以上,但自由基聚合性化合物具有2個以上自由基聚合性基為較佳,具有3個以上為更佳。上限為15個以下為較佳,10個以下為更佳,8個以下為進一步較佳。
自由基聚合性化合物的分子量為2000以下為較佳,1500以下為更佳,900以下為進一步較佳。自由基聚合性化合物的分子量的下限為100以上為較佳。
從顯影性的觀點考慮,本發明的感光性樹脂組成物含有至少1種包含2個以上聚合性基的2官能以上的自由基聚合性化合物為較佳,至少含有1種3官能以上的自由基聚合性化合物為更佳。又,亦可以是2官能的自由基聚合性化合物與3官能以上的自由基聚合性化合物的混合物。另外,自由基聚合性化合物的官能基數是指1個分子中的自由基聚合性基的數。
作為自由基聚合性化合物的具體例,可列舉不飽和羧酸(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、異巴豆酸、馬來酸等)或其酯類、醯胺類,較佳為不飽和羧酸與多元醇化合物的酯及不飽和羧酸與多元胺化合物的醯胺類。又,還可較佳地使用羥基或胺基、氫巰基等具有親和性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能異氰酸酯類或環氧類的加成反應物、與單官能或多官能的羧酸的脫水稠合反應物等。又,具有異氰酸酯基或環氧基等親電子性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能醇類、胺類、硫醇類的加成反應物及鹵素基或甲苯磺醯氧基等具有脫離性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能醇類、胺類、硫醇類的取代反應物亦為較佳。又,作為另一例,替代上述不飽和羧酸,能夠使用被不飽和膦酸、苯乙烯等乙烯基苯衍生物、乙烯醚、烯丙醚等取代之化合物組。作為具體例,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0113~0122段的記載,且該等內容被編入本說明書中。
又,自由基聚合性單體在常壓下具有100℃以上的沸點的化合物亦較佳。作為其例,能夠列舉聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、三(丙烯醯氧基乙基)異三聚氰酸酯、甘油或三羥甲基乙烷等在多官能醇中加成環氧乙烷或環氧丙烷後進行(甲基)丙烯酸酯化之化合物、日本特公昭48-041708號公報、日本特公昭50-006034號公報、日本特開昭51-037193號公報中所記載之(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯類、日本特開昭48-064183號公報、日本特公昭49-043191號公報、日本特公昭52-030490號公報中所記載之聚酯丙烯酸酯類,作為環氧樹脂與(甲基)丙烯酸的反應產物的環氧丙烯酸酯類等多官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯及該等的混合物。另外,日本特開2008-292970號公報的0254~0257段中所記載之化合物亦較佳。又,還能夠列舉使多官能羧酸與(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等具有環狀醚基及乙烯性不飽和鍵的化合物進行反應而獲得之多官能(甲基)丙烯酸酯等。 又,作為上述以外的較佳的自由基聚合性化合物,還能夠使用日本特開2010-160418號公報、日本特開2010-129825號公報、日本專利第4364216號公報等中所記載之具有茀環,且具有2個以上的含有乙烯性不飽和鍵的基團的化合物或卡多(cardo)樹脂。 而且,作為其他例,還能夠列舉日本特公昭46-043946號公報、日本特公平1-040337號公報、日本特公平1-040336號公報中所記載之特定的不飽和化合物、日本特開平2-025493號公報中所記載之乙烯基膦酸系化合物等。又,還能夠使用日本特開昭61-022048號公報中所記載之包含全氟烷基的化合物。而且,還能夠使用“Journal of the Adhesion Society of Japan”vol.20、No.7、300頁~308頁(1984年)中作為光聚合性單體及寡聚物所介紹者。
除了上述以外,還能夠較佳地使用日本特開2015-034964號公報的0048~0051段中所記載之化合物、國際公開WO2015/199219號的0087~0131段中所記載之化合物,且該等內容被編入本說明書中。
又,日本特開平10-062986號公報中作為式(1)及式(2)與其具體例一同記載之如下化合物亦能用作自由基聚合性化合物,該化合物為在多官能醇中加成環氧乙烷或環氧丙烷後進行(甲基)丙烯酸酯化而成的化合物。
而且,還能夠使用日本特開2015-187211號公報的0104~0131段中所記載之化合物來用作其他自由基聚合性化合物,且該等內容被編入本說明書中。
作為自由基聚合性化合物,二新戊四醇三丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-330 Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二新戊四醇四丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-320 Nippon Kayaku Co.,Ltd.製、A-TMMT:Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製)、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-310 Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD DPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製、A-DPH;Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製)及該等的(甲基)丙烯醯基經由乙二醇殘基或丙二醇殘基鍵結之結構為較佳。還能夠使用它們的寡聚物類型。
作為自由基聚合性化合物的市售品,例如可列舉Sartomer Company, Inc製的作為具有4個伸乙氧基鏈之4官能丙烯酸酯之SR-494、作為具有4個乙烯氧基鏈之2官能丙烯酸甲酯之Sartomer Company, Inc製SR-209、231、239、Nippon Kayaku Co.,Ltd.製的作為具有6個伸戊氧基鏈之6官能丙烯酸酯之DPCA-60、作為具有3個異伸丁氧基鏈之3官能丙烯酸酯之TPA-330、胺基甲酸酯寡聚物UAS-10、UAB-140(Nippon Paper Industries Co., Ltd.製)、NK酯M-40G、NK酯4G、NK酯M-9300、NK酯A-9300、UA-7200(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd製)、DPHA-40H(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(Kyoeisha chemical Co.,Ltd.製)、BLEMMER PME400(NOF CORPORATION.製)等。
作為自由基聚合性化合物,如日本特公昭48-041708號公報、日本特開昭51-037193號公報、日本特公平2-032293號公報、日本特公平2-016765號公報中所記載之那樣的胺基甲酸酯丙烯酸酯類、日本特公昭58-049860號公報、日本特公昭56-017654號公報、日本特公昭62-039417號公報、日本特公昭62-039418號公報中所記載之具有環氧乙烷系骨架之胺基甲酸酯化合物類亦較佳。而且,作為自由基聚合性化合物,還能夠使用日本特開昭63-277653號公報、日本特開昭63-260909號公報、日本特開平1-105238號公報中所記載之分子內具有胺基結構或硫化物結構之化合物。
自由基聚合性化合物可以是具有羧基、磷酸基等酸基之自由基聚合性化合物。具有酸基之自由基聚合性化合物為脂肪族聚羥基化合物與不飽和羧酸的酯為較佳,使非芳香族羧酸酐與脂肪族聚羥基化合物的未反應的羥基反應而具有酸基之自由基聚合性化合物為更佳。特佳為使非芳香族羧酸酐與脂肪族聚羥基化合物的未反應的羥基反應而具有酸基之自由基聚合性化合物中脂肪族聚羥基化合物為新戊四醇或二新戊四醇之化合物。作為市售品,例如作為TOAGOSEI CO., LTD.製的多元酸改質丙烯酸寡聚物而列舉M-510、M-520等。 具有酸基之自由基聚合性化合物的較佳的酸價為0.1~40 mgKOH/g,特佳為5~30 mgKOH/g。只要自由基聚合性化合物的酸價為上述範圍,則製造和處理性優異,進而顯影性優異。又,聚合性良好。
從抑制因硬化膜的彈性係數控制引起之翹曲的觀點考慮,本發明的感光性樹脂組成物作為自由基聚合性化合物能夠較佳地使用單官能自由基聚合性化合物。作為單官能自由基聚合性化合物,可較佳地使用正丁基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、2-羥乙基(甲基)丙烯酸酯、丁氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、卡必醇(甲基)丙烯酸酯、環己基(甲基)丙烯酸酯、芐基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺、縮水甘油基(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸衍生物、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基己內醯胺等N-乙烯基化合物類、烯丙基縮水甘油醚、鄰苯二甲酸二烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯等烯丙基化合物類等。作為單官能自由基聚合性化合物,為了抑制曝光前的揮發,常壓下具有100℃以上的沸點之化合物亦為較佳。
<<上述自由基聚合性化合物以外的聚合性化合物>> 本發明的感光性樹脂組成物還能夠含有上述自由基聚合性化合物以外的聚合性化合物。作為上述自由基聚合性化合物以外的聚合性化合物,可列舉具有羥甲基、烷氧基甲基或醯氧基甲基之化合物;環氧化合物;氧雜環丁烷化合物;苯并口咢口井化合物。
<<<具有羥甲基、烷氧基甲基或醯氧基甲基之化合物>>> 作為具有羥甲基、烷氧基甲基或醯氧基甲基之化合物,以下述式(AM1)、(AM4)或(AM5)表示之化合物為較佳。
[化30]
Figure 02_image059
(式中,t表示1~20的整數,R104 表示碳數1~200的t價的有機基,R105 表示以-OR106 或-OCO-R107 表示之基團,R106 表示氫原子或碳數1~10的有機基,R107 表示碳數1~10的有機基。)
[化31]
Figure 02_image061
(式中,R404 表示碳數1~200的2價的有機基,R405 表示以-OR406 或-OCO-R407 表示之基團,R406 表示氫原子或碳數1~10的有機基,R407 表示碳數1~10的有機基。)
[化32]
Figure 02_image063
(式中u表示3~8的整數,R504 表示碳數1~200的u價的有機基,R505 表示以-OR506 或-OCO-R507 表示之基團,R506 表示氫原子或碳數1~10的有機基,R507 表示碳數1~10的有機基。)
作為以式(AM4)表示之化合物的具體例,可列舉46DMOC、46DMOEP(以上為商品名,ASAHI YUKIZAI CORPORATION製)、DML-MBPC、DML-MBOC、DML-OCHP、DML-PCHP、DML-PC、DML-PTBP、DML-34X、DML-EP、DML-POP、dimethylolBisOC-P、DML-PFP、DML-PSBP、DML-MTrisPC(以上為商品名,Honshu Chemical Industry Co., Ltd.製)、NIKALAC MX-290(商品名,Sanwachemical Co.,Ltd製)、2,6-dimethoxymethyl-4-t-buthylphenol、2,6-dimethoxymethyl-p-cresol、2,6-diacethoxymethyl-p-cresol等。
又,作為以式(AM5)表示之化合物的具體例,可列舉TriML-P、TriML-35XL、TML-HQ、TML-BP、TML-pp-BPF、TML-BPA、TMOM-BP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、HMOM-TPPHBA、HMOM-TPHAP(以上為商品名,Honshu Chemical Industry Co., Ltd.製)、TM-BIP-A(商品名,ASAHI YUKIZAI CORPORATION製)、NIKALAC MX-280、NIKALAC MX-270、NIKALAC MW-100LM(以上為商品名,Sanwachemical Co.,Ltd製)。
<<<環氧化合物(具有環氧基之化合物)>>> 作為環氧化合物,在1個分子中具有2個以上的環氧基之化合物為較佳。環氧基在200℃以下進行交聯反應,並且由於不會引起來自於交聯之脫水反應而很難引起膜收縮。因此,藉由含有環氧化合物,可有效地抑制組成物的低溫硬化及翹曲。
環氧化合物含有聚環氧乙烷基為較佳。藉此,彈性率進一步降低,並且能夠抑制翹曲。聚環氧乙烷基表示環氧乙烷的構成單元數為2以上,且構成單元數為2~15為較佳。
作為環氧化合物的例,能夠列舉雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、丙二醇二縮水甘油醚等伸烷基二醇型環氧樹脂、聚丙二醇二縮水甘油醚等聚伸烷基二醇型環氧樹脂、聚甲基(縮水甘油氧基丙基)矽氧烷等含環氧基矽酮等,但並不限定於該等。具體而言,可列舉EPICLON(註冊商標)850-S、EPICLON(註冊商標)HP-4032、EPICLON(註冊商標)HP-7200、EPICLON(註冊商標)HP-820、EPICLON(註冊商標)HP-4700、EPICLON(註冊商標)EXA-4710、EPICLON(註冊商標)HP-4770、EPICLON(註冊商標)EXA-859CRP、EPICLON(註冊商標)EXA-1514、EPICLON(註冊商標)EXA-4880、EPICLON(註冊商標)EXA-4850-150、EPICLONEXA-4850-1000、EPICLON(註冊商標)EXA-4816、EPICLON(註冊商標)EXA-4822(以上為商品名,DIC Corporation製)、RIKARESIN(註冊商標)BEO-60E(商品名,New Japan Chemical Co., Ltd.製)、EP-4003S、EP-4000S(以上為商品名,ADEKA CORPORATION製)等。該等中,從抑制翹曲及耐熱性優異的方面考慮,含有聚環氧乙烷基之環氧樹脂為較佳。例如,EPICLON(註冊商標)EXA-4880、EPICLON(註冊商標)EXA-4822、RIKARESIN(註冊商標)BEO-60E含有聚環氧乙烷基,因此為較佳。
<<<氧雜環丁烷化合物(具有氧雜環丁基之化合物)>>> 作為氧雜環丁烷化合物,能夠列舉在1個分子中具有2個以上的氧雜環丁烷環之化合物、3-乙基-3-羥甲氧雜環丁烷、1,4-雙{[(3-乙基-3-氧雜環丁基)甲氧基]甲基}苯、3-乙基-3-(2-乙基己基甲基)氧雜環丁烷、1,4-苯二羧酸-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁基)甲基]酯等。作為具體的例,能夠較佳地使用TOAGOSEI CO.,LTD.製ARON OXETANE系列(例如,OXT-121、OXT-221、OXT-191、OXT-223),該等可以單獨使用,或者可以混合使用2種以上。
<<<苯并口咢口井化合物(具有苯并噁唑基之化合物)>>> 苯并口咢口井化合物由於來自於開環加成反應之交聯反應,硬化時不產生脫氣,進而減少熱收縮而抑制產生翹曲,因此為較佳。
作為苯并口咢口井化合物的較佳的例,可列舉B-a型苯并口咢口井、B-m型苯并口咢口井(以上為商品名,Shikoku Chemicals Corporation製)、聚羥基苯乙烯樹脂的苯并口咢口井加成物、酚醛清漆型二氫苯并口咢口井化合物。該等可以單獨使用,或者可以混合使用2種以上。
含有聚合性化合物時,其含量相對於本發明的感光性樹脂組成物的總固體成分為超過0質量%且60質量%以下為較佳。下限為5質量%以上為更佳。上限為50質量%以下為更佳,30質量%以下為進一步較佳。 聚合性化合物可以單獨使用1種,亦可以混合使用2種以上。同時使用2種以上時,總量成為上述範圍為較佳。
<溶劑> 本發明的感光性樹脂組成物含有溶劑為較佳。溶劑能夠任意使用公知者。溶劑較佳為有機溶劑。作為有機溶劑,可列舉酯類、醚類、酮類、芳香族烴類、亞碸類、醯胺類等化合物。 作為酯類,例如作為較佳者,可列舉乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯、ε-己內酯、δ-戊內酯、烷氧基乙酸烷基酯(例如,烷氧基乙酸甲酯、烷氧基乙酸乙酯、烷氧基乙酸丁酯(例如,甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-烷氧基丙酸烷基酯類(例如,3-烷氧基丙酸甲酯、3-烷氧基丙酸乙酯等(例如,3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-烷氧基丙酸烷基酯類(例如,2-烷氧基丙酸甲酯、2-烷氧基丙酸乙酯、2-烷氧基丙酸丙酯等(例如,2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-烷氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-烷氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如,2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等。 作為醚類,例如作為較佳者,可列舉二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯等。 作為酮類,例如作為較佳者,可列舉甲基乙基酮、環己酮、環戊酮,2-庚酮、3-庚酮等。 作為芳香族烴類,例如作為較佳者,可列舉甲苯、二甲苯、苯甲醚、檸檬烯等。 作為亞碸類,例如作為較佳者,可列舉二甲基亞碸。 作為醯胺類,作為較佳者,可列舉N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺等。
關於溶劑,從塗佈面狀的改良等的觀點考慮,混合2種以上之形態亦為較佳。 本發明中,包括選自3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纖劑乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、環己酮、環戊酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、N-甲基-2-吡咯啶酮、丙二醇甲醚及丙二醇甲醚乙酸酯中之1種溶劑或2種以上之混合溶劑為較佳。同時使用二甲基亞碸和γ-丁內酯為特佳。
從塗佈性的觀點考慮,溶劑的含量設為本發明的感光性樹脂組成物的總固體成分濃度成為5~80質量%之量為較佳,設為成為5~75質量%之量為更佳,設為成為10~70質量%之量為進一步較佳,設為成為40~70質量%為更進一步較佳。溶劑的含量依所期望的厚度和塗佈方法來進行調節即可。 溶劑可以僅含有1種,亦可以含有2種以上。含有2種以上溶劑時,其合計為上述範圍為較佳。
<遷移抑制劑> 本發明的感光性樹脂組成物還含有遷移抑制劑為較佳。藉由含有遷移抑制劑,能夠有效地抑制來自於金屬層(金屬配線)的金屬離子轉移到感光性樹脂組成物層內。 作為遷移抑制劑,並無特別限制,可列舉具有雜環(吡咯環、呋喃環、噻吩環、咪唑環、噁唑環、噻唑環、吡唑環、異噁唑環、異噻唑環、四唑環、吡啶環、噠嗪環、嘧啶環、吡口井環、哌啶環、哌嗪環、嗎啉環、2H-吡喃環及6H-吡喃環、三口井環)之化合物、具有硫脲類及氫巰基之化合物、受阻酚系化合物、水楊酸衍生物系化合物、醯肼衍生物系化合物。尤其,能夠較佳地使用1,2,4-三唑、苯并三唑等三唑系化合物、1H-四唑、5-苯基四唑等四唑系化合物。
又,亦能夠使用捕捉鹵素離子等陰離子之離子捕捉劑。
作為其他遷移抑制劑,能夠使用日本特開2013-015701號公報的0094段中所記載之防鏽劑、日本特開2009-283711號公報的0073~0076段中所記載之化合物、日本特開2011-059656號公報的0052段中所記載之化合物、日本特開2012-194520號公報的0114、0116段及0118段中所記載之化合物、國際公開WO2015/199219號的0166段中所記載之化合物等。
作為遷移抑制劑的具體例,能夠列舉下述化合物。 [化33]
Figure 02_image065
感光性樹脂組成物具有遷移抑制劑時,遷移抑制劑的含量相對於感光性樹脂組成物的總固體成分為0.01~5.0質量%為較佳,0.05~2.0質量%為更佳,0.1~1.0質量%為進一步較佳。 遷移抑制劑可以是僅為1種,亦可以是2種以上。遷移抑制劑為2種以上時,其合計為上述範圍為較佳。
<聚合禁止劑> 本發明的感光性樹脂組成物含有聚合禁止劑為較佳。 作為聚合抑制劑,例如可較佳地使用對苯二酚、對甲氧基苯酚、二-第三丁基-對甲酚、鄰苯三酚、對-第三丁基鄰苯二酚、1,4苯醌、二苯基-對苯醌、4,4’-硫代雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2-’亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、N-亞硝基-N-苯基羥基胺鋁鹽、吩噻嗪、N-亞硝基二苯胺、N-苯基萘胺、伸乙基二胺四乙酸、1,2-環己二胺四乙酸、乙二醇醚二胺四乙酸、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚、5-亞硝基-8-羥基喹啉、1-亞硝基-2-萘酚、2-亞硝基-1-萘酚、2-亞硝基-5-(N-乙基-N-磺基丙基胺)苯酚、N-亞硝基-N-(1-萘基)羥胺銨鹽、雙(4-羥基-3,5-第三丁基)苯基甲烷等。又,亦能夠使用日本特開2015-127817號公報的0060段中所記載之聚合抑制劑及國際公開WO2015/125469號的0031~0046段中所記載之化合物。 又,還能夠使用下述化合物(Me為甲基)。 [化34]
Figure 02_image067
本發明的感光性樹脂組成物具有聚合禁止劑時,聚合禁止劑的含量相對於本發明的感光性樹脂組成物的總固體成分為0.01~5質量%為較佳,0.02~3質量%為更佳,0.05~2.5質量%為進一步較佳。 聚合抑制劑可以僅為1種,亦可以為2種以上。聚合抑制劑為2種以上時,其合計為上述範圍為較佳。
<金屬接著性改良劑> 本發明的感光性樹脂組成物含有用於提高與使用於電極或配線等之金屬材料的接著性之金屬接著性改良劑為較佳。作為金屬接著性改良劑,可列舉矽烷偶聯劑等。
作為矽烷偶聯劑的例,可列舉國際公開WO2015/199219號的0167段中所記載之化合物、日本特開2014-191002號公報的0062~0073段中所記載之化合物、國際公開WO2011/080992A1號的0063~0071段中所記載之化合物、日本特開2014-191252號公報的0060~0061段中所記載之化合物、日本特開2014-041264號公報的0045~0052段中所記載之化合物、國際公開WO2014/097594號的0055段中所記載之化合物。又,如日本特開2011-128358號公報的0050~0058段中所記載那樣使用不同的2種以上的矽烷偶聯劑亦為較佳。又,矽烷偶聯劑使用下述化合物亦為較佳。以下式中,Et表示乙基。 [化35]
Figure 02_image069
又,金屬接著性改良劑還能夠使用日本特開2014-186186號公報的0046~0049段中所記載之化合物、日本特開2013-072935號公報的0032~0043段中所記載之硫化物。
金屬接著性改良劑的含量相對於聚合物前驅物100質量份較佳為0.1~30質量份,更佳為0.5~15質量份的範圍,進一步較佳為0.5~5質量份的範圍。藉由設為上述下限值以上,硬化步驟後的硬化膜與金屬層的接著性變良好,藉由設為上述上限值以下,硬化步驟後的硬化膜的耐熱性、機械特性變良好。金屬接著性改良劑可以是僅為1種,亦可以是2種以上。使用2種以上時,其合計為上述範圍為較佳。
<其他添加劑> 本發明的感光性樹脂組成物在不損害本發明的效果之範圍內,能夠依據需要摻合各種添加物,例如增感色素、鏈轉移劑、界面活性劑、高級脂肪酸衍生物、無機粒子、硬化劑、硬化催化劑、填充劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、凝集抑制劑等進行添加。摻合該等添加劑時,將其合計摻合量設為組成物的固體成分的3質量%以下為較佳。
<<增感色素>> 本發明的感光性樹脂組成物可以含有增感色素。增感色素吸收特定的活性放射線而成為電子激發狀態。成為電子激發狀態之增感色素與熱硬化促進劑、熱自由基聚合起始劑、光自由基聚合起始劑等接觸,而產生電子轉移、能量轉移、發熱等作用。藉此,熱硬化促進劑、熱自由基聚合起始劑、光自由基聚合起始劑發生化學變化而分解,並生成自由基、酸或鹼。關於增感色素的詳細內容,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0161~0163段的記載,並將該內容編入本說明書中。
本發明的感光性樹脂組成物含有增感色素時,增感色素的含量相對於本發明的感光性樹脂組成物的總固體成分為0.01~20質量%為較佳,0.1~15質量%為更佳,0.5~10質量%為進一步較佳。增感色素可以單獨使用1種,亦可以同時使用2種以上。
<<鏈轉移劑>> 本發明的感光性樹脂組成物可以含有鏈轉移劑。鏈轉移劑例如在高分子辭典第三版(高分子學會(The Society of Polymer Science, Japan)編,2005年)683-684頁中被定義。作為鏈轉移劑,例如使用分子內具有SH、PH、SiH及GeH之化合物組群。該等向低活性自由基供給氫而生成自由基或者經氧化之後,藉由去質子而可生成自由基。尤其,能夠較佳地是使用硫醇化合物。又,鏈轉移劑亦能夠使用國際公開WO2015/199219號的0152~0153段中所示記載之化合物。
本發明的感光性樹脂組成物具有鏈轉移劑時,鏈轉移劑的含量相對於本發明的感光性樹脂組成物的總固體成分100質量份,較佳為0.01~20質量份,更佳為1~10質量份,特佳為1~5質量份。鏈轉移劑可以僅為1種,亦可以是2種以上。鏈轉移劑為2種以上時,其合計範圍為上述範圍為較佳。
<<界面活性劑>> 從提高塗佈性的觀點考慮,本發明的感光性樹脂組成物中可以添加各種界面活性劑。作為界面活性劑,能夠使用氟系界面活性劑、非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑、矽系界面活性劑等各種界面活性劑。又,下述界面活性劑亦較佳。 [化36]
Figure 02_image071
又,界面活性劑亦能夠使用國際公開WO2015/199219號的0159~0165段中所記載之化合物。
本發明的感光性樹脂組成物具有界面活性劑時,界面活性劑的含量相對於本發明的感光性樹脂組成物的總固體成分為0.001~2.0質量%為較佳,更佳為0.005~1.0質量%。界面活性劑可以僅為1種,亦可以是2種以上。界面活性劑為2種以上時,其合計範圍為上述範圍為較佳。
<<高級脂肪酸衍生物>> 為了防止氧抑制聚合,本發明的感光性樹脂組成物中可以添加如二十二酸或二十二酸醯胺那樣的高級脂肪酸衍生物而在塗佈後的乾燥過程中局部存在於組成物的表面。 又,高級脂肪酸衍生物亦能夠使用國際公開WO2015/199219號的0155段中所記載之化合物。 本發明的感光性樹脂組成物具有高級脂肪酸衍生物時,高級脂肪酸衍生物的含量相對於本發明的感光性樹脂組成物的總固體成分為0.1~10質量%為較佳。高級脂肪酸衍生物可以僅為1種,亦可以是2種以上。高級脂肪酸衍生物為2種以上時,其合計範圍為上述範圍為較佳。
<關於其他所含物質的限制> 從塗佈面狀的觀點考慮,本發明的感光性樹脂組成物的水分含量小於5質量%為較佳,小於1質量%為更佳,小於0.6質量%為進一步較佳。
從絕緣性的觀點考慮,本發明的感光性樹脂組成物的金屬含量小於5質量ppm(parts per million(百萬分率))為較佳,小於1質量ppm為更佳,小於0.5質量ppm為進一步較佳。作為金屬,可列舉鈉、鉀、鎂、鈣、鐵、鉻、鎳等。包含複數種金屬時,該等金屬的合計為上述範圍為較佳。 又,作為減少無意中包含於本發明的感光性樹脂組成物之金屬雜質之方法,能夠列舉作為構成本發明的感光性樹脂組成物之原料而選擇金屬含量較少的原料,對構成本發明的感光性樹脂組成物之原料進行過濾器過濾,用聚四氟乙烯對裝置內進行內襯而於盡可能抑制了污染之條件下進行蒸餾等方法。
若考慮作為半導體材料的用途,本發明的感光性樹脂組成物從配線腐蝕性的觀點考慮,鹵素原子的含量小於500質量ppm為較佳,小於300質量ppm為更佳,小於200質量ppm為進一步較佳。其中,以鹵素離子的狀態存在者為小於5質量ppm為較佳,小於1質量ppm為更佳,小於0.5質量ppm為進一步較佳。作為鹵素原子,可列舉氯原子及溴原子。氯原子及溴原子或氯離子及溴離子的合計分別為上述範圍為較佳。
作為本發明的感光性樹脂組成物的收容容器能夠使用以往公知的收容容器。又,作為收容容器,以抑制雜質混入原材料或組成物中為目的,使用由6種6層樹脂構成容器內壁之多層瓶、將6種樹脂形成為7層結構之瓶亦為較佳。作為該種容器,例如可列舉日本特開2015-123351號公報中所記載之容器。
<組成物的製備> 本發明的感光性樹脂組成物能夠藉由混合上述各成分而製備。混合方法並無特別限定,能夠藉由以往公知的方法來進行。 又,以去除組成物中的垃圾或微粒等異物為目的,進行使用過濾器之過濾為較佳。過濾器孔徑為1 μm以下為較佳,0.5 μm以下為更佳,0.1 μm以下為進一步較佳。過濾器的材質為聚四氟乙烯、聚乙烯或尼龍為較佳。過濾器可以使用用有機溶劑預先清洗者。過濾器的過濾步驟中,可以並聯或串聯複數種過濾器而使用。使用複數種過濾器時,可以組合使用孔徑或材質不同之過濾器。又,可以將各種材料過濾多次。過濾多次時,可以是循環過濾。又,可以在加壓之後進行過濾。加壓之後進行過濾時,進行加壓之壓力為0.05 MPa以上且0.3 MPa以下為較佳。 除了使用過濾器之過濾以外,還可以進行使用吸附材料之雜質去除處理。還可以組合過濾器過濾和使用吸附材料之雜質去除處理。作為吸附材料,能夠使用公知的吸附材料。例如,可列舉矽膠、沸石等無機系吸附材料、活性碳等有機系吸附材料。
<硬化膜、積層體、半導體器件及該等的製造方法> 接著,對硬化膜、積層體、半導體器件及該等的製造方法進行說明。 本發明的硬化膜經過將本發明的感光性樹脂組成物硬化而成。本發明的硬化膜的膜厚例如能夠設為0.5 μm以上,且能夠設為1 μm以上。又,作為上限值,能夠設為100 μm以下,且還能夠設為30 μm以下。
可以將本發明的硬化膜積層2層以上來作為積層體,進而亦可以設為積層3~7層來作為積層體。具有2層以上的本發明的硬化膜中之積層體為於硬化膜之間具有金屬層之態樣為較佳。這種金屬層可較佳地用作再配線層等金屬配線。
作為本發明的硬化膜的可應用領域,可列舉半導體器件的絕緣膜、再配線層用間絕緣膜、應力緩衝膜等。此外,可列舉藉由蝕刻等將密封膜、基板材料(可撓性印刷基板的基底膜和覆膜、層間絕緣膜)或者如上安裝用途的絕緣膜進行圖案形成等。關於該等的用途,例如能夠參閱Science & technology Co.,Ltd.“聚醯亞胺的高功能化與應用技術”2008年4月、柿本雅明/主編、CMC Technical library“聚醯亞胺材料的基礎與開發”2011年11月發行、日本聚醯亞胺•芳香族系高分子研究會/編“最新聚醯亞胺 基礎與應用”NTS Inc,2010年8月等。
又,本發明中的硬化膜還能夠使用於膠印版面或網版版面等版面的製造、成形部件在蝕刻中的使用、電子尤其微電子中的保護漆及介電層的製造等中。
本發明的硬化膜的製造方法包含使用本發明的感光性樹脂組成物之情況。具體而言,包括將本發明的感光性樹脂組成物應用於基板來形成膜之膜形成步驟(設為層狀之層形成步驟)及將設為層狀之感光性樹脂組成物在80~450℃下加熱之加熱步驟為較佳。硬化膜的製造方法可較佳地列舉具有如下步驟之製造方法:在上述膜形成步驟(層形成步驟)之後,將膜進行曝光之曝光步驟;對上述曝光之感光性樹脂組成物層(膜亦即樹脂層)進行顯影處理之顯影處理步驟。該顯影之後,能夠使藉由加熱(較佳為80~450℃下加熱)而曝光之樹脂層進一步硬化。另外,如上所述,使用感光性樹脂組成物時,預先藉由曝光使組成物硬化,之後依據需要實施所期望的加工(例如下述的積層),藉此能夠進一步藉由加熱使其硬化。
本發明的積層體的製造方法包括本發明的硬化膜的製造方法。本發明的積層體的製造方法按照上述硬化膜的製造方法,在形成硬化膜之後,進一步再次進行感光性樹脂組成物的膜形成步驟(層形成步驟)及加熱步驟或者賦予感光性時,依上述順序進行膜形成步驟(層形成步驟)、曝光步驟及顯影處理步驟(依據需要進一步有加熱步驟)為較佳。尤其,依序將上述各步驟進行複數次,例如進行2~5次(亦即,合計3~6次)為較佳。藉由如此積層硬化膜,能夠設為積層體。本發明中尤其在設置有硬化膜之部分之上或硬化膜之間或者其兩者之間設置金屬層為較佳。 以下,對該等進行詳細說明。
<<膜形成步驟(層形成步驟)>> 本發明的較佳的實施形態之製造方法包括將感光性樹脂組成物應用於基板而設為膜(層狀)之膜形成步驟(層形成步驟)。 基板的種類能夠依據用途適當決定,並不特別限制於矽、氮化矽、多晶矽、氧化矽、非晶質矽等半導體製作基板、石英、玻璃、光學膜、陶瓷材料、蒸鍍膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Fe等金屬基板、紙、SOG(Spin On Glass:旋塗玻璃)、TFT(薄膜電晶體)陣列基板、電漿顯示裝置(PDP)的電極板等。 本發明中,尤其半導體製作基板為較佳,矽基板為更佳。 又,在樹脂層的表面或金屬層的表面形成感光性樹脂組成物層時,樹脂層或金屬層成為基板。 作為將感光性樹脂組成物應用於基板之方法,塗佈為較佳。 具體而言,作為應用之方法例示出浸塗法、氣刀塗佈法、簾幕塗佈法、繞線棒塗佈法、凹版塗佈法、擠壓塗佈法、噴塗法、旋塗法、狹縫塗佈法及噴墨法等。從感光性樹脂組成物層的厚度的均勻性的觀點考慮,更佳為旋塗法、狹縫塗佈法、噴塗法、噴墨法。依據方法調整適當的固體成分濃度和塗佈條件,藉此能夠獲得所期望的厚度的樹脂層。又,依據基板的形狀亦能夠適當選擇塗佈方法,只要是晶圓等圓形基板,則旋塗法或噴塗法、噴墨法等為較佳,若是矩形基板,則狹縫塗佈法或噴塗法、噴墨法等為較佳。為旋塗法時,例如能夠應用以500~2000 rpm的轉速進行10秒鐘~1分鐘左右。
<<乾燥步驟>> 本發明的製造方法亦可以包括在形成感光性樹脂組成物層之後,在膜形成步驟(層形成步驟)之後為了去除溶劑而進行乾燥之步驟。較佳的乾燥溫度為50~150℃,70℃~130℃為更佳,90℃~110℃為進一步較佳。作為乾燥時間,例示出30秒鐘~20分鐘,1分鐘~10分鐘為較佳,3分鐘~7分鐘為更佳。
<<曝光步驟>> 本發明的製造方法亦可以包括將上述感光性樹脂組成物層進行曝光之曝光步驟。曝光量只要能夠將感光性樹脂組成物硬化,則並無特別限定,例如以波長365 nm下的曝光能量換算,照射100~10000 mJ/cm2 為較佳,照射200~8000 mJ/cm2 為更佳。 曝光波長能夠在190~1000 nm的範圍適當確定,240~550 nm為較佳。 在與光源之間的關係來看,作為曝光波長可列舉(1)半導體雷射(波長830 nm、532 nm、488 nm、405 nm等)、(2)金屬鹵化物燈、(3)高壓水銀燈、g射線(波長436nm)、h射線(波長405 nm)、i射線(波長365 nm)、寬幅(g、h、i射線的三種波長)、(4)準分子雷射、KrF準分子雷射(波長248 nm)、ArF準分子雷射(波長193 nm)、F2準分子雷射(波長157 nm)、(5)極紫外線;EUV(波長13.6 nm)、(6)電子束等。關於本發明的感光性樹脂組成物,尤其藉由高壓水銀燈進行之曝光為較佳,其中,藉由i射線進行之曝光為較佳。藉此,可獲得特別高的曝光靈敏度。
<<顯影處理步驟>> 本發明的製造方法可以包含對曝光之感光性樹脂組成物層進行顯影處理之顯影處理步驟。進行顯影,藉此去除未曝光的部分(非曝光部)。顯影方法只要能夠形成所期望的圖案,則並無特別限制,例如能夠採用覆液、噴霧、浸漬、超音波等顯影方法。 顯影時使用顯影液來進行。顯影液只要可去除未曝光的部分(非曝光部),則能夠不加以特別限制而進行使用。顯影液含有有機溶劑為較佳,顯影液含有90%以上的有機溶劑為更佳。本發明中,顯影液含有ClogP值為-1~5的有機溶劑為較佳,含有ClogP值為0~3的有機溶劑為更佳。ClogP值能夠藉由ChemBioDraw輸入結構式,作為計算值而求出。 有機溶劑,作為酯類例如可較佳地列舉乙酸乙酯、乙酸正丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、乙酸異丁酯、乙酸異戊酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯、ε-己內酯、δ-戊內酯、烷氧基乙酸烷基酯(例如:烷氧基乙酸甲酯、烷氧基乙酸乙酯、烷氧基乙酸丁酯(例如,甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-烷氧基丙酸烷基酯類(例如:3-烷氧基丙酸甲酯、3-烷氧基丙酸乙酯等(例如,3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-烷氧基丙酸烷基酯類(例如:2-烷氧基丙酸甲酯、2-烷氧基丙酸乙酯、2-烷氧基丙酸丙酯等(例如,2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-烷氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-烷氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如,2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等;以及,作為醚類,例如可較佳地列舉二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲基纖溶劑乙酸酯、乙基纖溶劑乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單單丙醚乙酸酯等;以及,作為酮類,例如可較佳地列舉甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮、3-庚酮、N-甲基-2-吡咯啶酮等;以及,作為芳香族烴類,例如可較佳的列舉甲苯、二甲苯、苯甲醚、檸檬烯等;作為亞碸類可較佳地列舉二甲基亞碸。 本發明中,尤其環戊酮、γ-丁內酯為較佳,環戊酮為更佳。 顯影液中50質量%以上為有機溶劑為較佳,70質量%以上為有機溶劑為更佳,90質量%以上為有機溶劑為進一步較佳。 又,顯影液亦可以是100質量%為有機溶劑。
作為顯影時間,10秒鐘~5分鐘為較佳。顯影時的顯影液的溫度並無特別限定,通常能夠在20~40℃下進行。 可以在使用顯影液進行處理之後,進一步進行沖洗。沖洗中利用與顯影液不同的溶劑進行為較佳。例如,能夠使用感光性樹脂組成物中所含之溶劑來進行沖洗。沖洗時間為5秒鐘~1分鐘為較佳。
<<加熱步驟>> 本發明的製造方法包括膜形成步驟(層形成步驟)、乾燥步驟或在顯影步驟進行加熱之步驟為較佳。加熱步驟中,進行聚合物前驅物的環化反應。又,本發明的組成物可以含有聚合物前驅物以外的自由基聚合性化合物,但未反應的聚合物前驅物以外的自由基聚合性化合物的硬化等亦能夠在該步驟中進行。作為加熱步驟中的層的加熱溫度(最高加熱溫度),50℃以上為較佳,80℃以上為更佳,140℃以上為進一步較佳,150℃以上為更進一步較佳,160℃以上為更進一步較佳,170℃以上為更進一步較佳。作為上限,500℃以下為較佳,450℃以下為更佳,350℃以下為進一步較佳、250℃以下為更進一步較佳,220℃以下為更進一步較佳。 關於加熱,加熱開始時的溫度至最高加熱溫度為止以1~12℃/分鐘的升溫速度進行為較佳,2~10℃/分鐘為更佳,3~10℃/分鐘為進一步較佳。藉由將升溫速度設為1℃/分鐘以上,既能夠確保生產性又能夠防止胺過度揮發,藉由將升溫速度設為12℃/分鐘以下,能夠緩和硬化膜的殘留應力。 加熱開始時的溫度為20℃~150℃為較佳,20℃~130℃為更佳,25℃~120℃為進一步較佳。加熱開始時的溫度稱為開始加熱至最高加熱溫度之步驟時的溫度。例如,將感光性樹脂組成物應用於基板上之後進行乾燥時,為該乾燥後的膜(層)的溫度,例如從比感光性樹脂組成物中所含之溶劑的沸點低30~200℃的溫度逐漸升溫為較佳。 加熱時間(最高加熱溫度下的加熱時間)為10~360分鐘為較佳,20~300分鐘為更佳,30~240分鐘為進一步較佳。 尤其形成多層的積層體時,從硬化膜的層之間的黏附性的觀點考慮,加熱溫度在180℃~320℃下進行加熱為較佳,在180℃~260℃進行加熱為更佳。其理由雖不明確,但認為其原因在於藉由設為該溫度,層間的聚合物前驅物的乙炔基彼此進行了交聯反應。
加熱可以階段性地進行。作為一例,例如可以進行如下預處理步驟:從25℃至180℃以3℃/分鐘升溫,在180℃下保持60分鐘,從180℃至200℃以2℃/分鐘升溫,在200℃下保持120分鐘。作為預處理步驟的加熱溫度,100~200℃為較佳,110~190℃為更佳,120~185℃為進一步較佳。該預處理步驟中,如美國專利9159547號公報中所記載,一邊照射紫外線一邊進行處理亦較佳。藉由這種預處理步驟,能夠提高膜的特性。預處理步驟可以以10秒鐘~2小時左右的較短的時間進行時間,15秒鐘~30分鐘為更佳。預處理可以設為2個階段以上的步驟,例如在100~150℃的範圍進行預處理步驟1,之後在150~200℃的範圍進行預處理步驟2。 進而,可以在加熱之後進行冷卻,作為此時的冷卻速度,1~5℃/分鐘為較佳。
從防止聚合物前驅物分解這一點考慮,使氮氣、氦氣、氬氣等惰性氣體流動等,藉此在低氧濃度低的氣氛進行加熱步驟為較佳。氧濃度為50 ppm(體積比)以下為較佳,20 ppm(體積比)以下為更佳。
<<金屬層形成步驟>> 本發明的製造方法包括在顯影處理後的感光性樹脂組成物層的表面形成金屬層之金屬層形成步驟為較佳。 作為金屬層,並無特別限定,能夠使用已有的金屬種類,例示出銅、鋁、鎳、釩、鈦、鉻、鈷、金及鎢,銅及鋁為更佳,銅為進一步較佳。 金屬層的形成方法並無特別限定,能夠採用已有的方法。例如,能夠使用日本特開2007-157879號公報、日本特表2001-521288號公報、日本特2004-214501號公報、日本特開2004-101850號公報中所記載之方法。例如,可考慮光微影、剝離、電鍍覆、無電鍍覆、蝕刻、印刷及組合該等之方法等。更具體而言,可列舉組合濺射、光微影及蝕刻之圖案化方法、組合光微影和電鍍覆之圖案化方法。 作為金屬層的厚度,以最厚的部分為基準,0.1~50 μm為較佳,1~10 μm為更佳。
<<積層步驟>> 本發明的製造方法還包括積層步驟為較佳。 積層步驟是指在硬化膜(樹脂層)或金屬層的表面再次進行上述膜形成步驟(層形成步驟)及加熱步驟或者在感光性樹脂組成物依次進行上述膜形成步驟(層形成步驟)、上述曝光步驟及上述顯影處理步驟之一系列步驟。當然,積層步驟中還可以包括上述乾燥步驟和加熱步驟等。 積層步驟之後,進一步進行積層步驟時,可以在上述加熱步驟之後、上述曝光步驟之後或上述金屬層形成步驟之後,進行表面活性化處理步驟。作為表面活性化處理,例示出電漿處理。 上述積層步驟進行2~5次為較佳,進行3~5次為更佳。 本發明中,具有2層以上的硬化膜且與上述硬化膜之間具有金屬層之積層體為較佳。更佳為如樹脂層/金屬層/樹脂層/金屬層/樹脂層/金屬層這樣的樹脂層為3層以上7層以下的構成,3層以上5層以下為進一步較佳。 亦即,本發明中尤其在設置金屬層之後,進一步為了覆蓋上述金屬層而進行上述感光性樹脂組成物的膜形成步驟(層形成步驟)及加熱步驟或者對感光性樹脂組成物中依次進行上述膜形成步驟(層形成步驟)、上述曝光步驟及上述顯影處理步驟(依據需要還進行加熱步驟)為較佳。藉由交替進行積層感光性樹脂組成物層(樹脂)之積層步驟與金屬層形成步驟,能夠交替積層感光性樹脂組成物層(樹脂層)與金屬層。
本發明還揭示出具有本發明的硬化膜或積層體之半導體器件。作為將本發明的感光性樹脂組成物用於形成再配線層用層間絕緣膜之半導體器件的具體例,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0213~0218段的記載及圖1的記載,且該等內容被編入本說明書中。 [實施例]
以下,列舉實施例對本發明進行進一步詳細的說明。以下的實施例中所示出之材料、使用量、比例、處理內容、處理步驟等在不脫離本發明的宗旨的範圍內,能夠適當進行變更。從而,本發明的範圍並不限定於以下所示之具體例。“份”、“%”只要無特別限制,則為質量基準。
<合成例1> [來自均苯四甲酸二酐、4,4’-二胺基二苯醚及苯甲醇的聚醯亞胺前驅物(A-1:不具有自由基聚合性基的聚醯亞胺前驅物)的合成] 使14.06 g(64.5毫莫耳)的均苯四甲酸二酐(140℃下乾燥12小時)和14.22 g(131.58毫莫耳)的苯甲醇懸浮於50 mL的N-甲基吡咯烷酮,且用分子篩進行了乾燥。將懸濁液在100℃下進行了3小時加熱。加熱幾分鐘之後獲得了透明的溶液。將反應混合物冷卻至室溫,並加入了21.43 g(270.9毫莫耳)的吡啶及90 mL的N-甲基吡咯烷酮。接著,將反應混合物冷卻至-10℃,在將溫度維持在-10±4℃的同時,經10分鐘加入了16.12 g(135.5毫莫耳)的SOCl2 。加入SOCl2 的期間,黏度增加。用50 mL的N-甲基吡咯烷酮稀釋之後,在室溫下將反應混合物攪拌了2小時。接著,在-5~0℃下經20分鐘將100 mL的N-甲基吡咯烷酮中溶解有11.08 g(58.7毫莫耳)的4,4’-二胺二苯醚之溶液滴加到反應混合物中。接著,使反應混合物在0℃下反應1小時之後,加入70 g乙醇,並在室溫下攪拌了1晚。接著,在5公升的水中將聚醯亞胺前驅物進行沉澱,並以5000 rpm的速度將水-聚醯亞胺前驅物混合物攪拌了5分鐘。過濾去除聚醯亞胺前驅物,並在4公升的水中再次攪拌30分鐘,並再次進行了過濾。接著,以將所獲得之聚醯亞胺前驅物進行減壓的狀態,在45℃下乾燥了3天。該聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量為18,000。 A-1 [化37]
Figure 02_image073
<合成例2> [來自均苯四甲酸二酐、4,4’-二胺基二苯醚及甲基丙烯酸2-羥乙酯的聚醯亞胺前驅物(A-2:具有自由基聚合性基之聚醯亞胺前驅物)的合成] 混合14.06 g(64.5毫莫耳)的均苯四甲酸二酐(140℃下乾燥12小時的)、16.8 g(129毫莫耳)的甲基丙烯酸2-羥乙酯、0.05 g的氫醌、20.4 g的吡啶(258毫莫耳)及100 g的二甘二甲醚(二乙二醇二甲基醚),在60℃的溫度下攪拌18小時,從而製造出了均苯四甲酸與甲基丙烯酸2-羥乙酯的二酯。接著,將所獲得之二酯藉由SOCl2 進行氯化之後,以與合成例1相同的方法用4,4’-二胺基二苯醚轉換成聚醯亞胺前驅物,並以與合成例1相同的方法獲得了聚醯亞胺前驅物。該聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量為19,000。 A-2 [化38]
Figure 02_image075
<合成例3> [來自4,4’-氧二鄰苯二甲酸酐、4,4’-二胺基二苯醚及甲基丙烯酸2-羥乙酯的聚醯亞胺前驅物(A-3:具有自由基聚合性基之聚醯亞胺前驅物)的合成] 混合20.0 g(64.5毫莫耳)的4,4’-氧二鄰苯二甲酸酐(140℃下乾燥12小時的)、16.8 g(129毫莫耳)的甲基丙烯酸2-羥乙酯、0.05 g的氫醌、20.4 g的吡啶(258毫莫耳)及100 g的二甘二甲醚,在60℃的溫度下攪拌18小時,從而製造出了4,4’-氧二鄰苯二甲酸和甲基丙烯酸2-羥乙酯的二酯。接著,將所獲得之二酯藉由SOCl2 進行氯化之後,以與合成例1相同的方法用4,4’-二胺基二苯醚轉換成聚醯亞胺前驅物,並以與合成例1相同的方法獲得了聚醯亞胺前驅物。該聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量為18,000。 A-3 [化39]
Figure 02_image077
<合成例4> [來自4,4’-氧二鄰苯二甲酸酐、4,4'-二胺-2,2'-二甲基聯苯基(聯鄰甲苯胺)及甲基丙烯酸2-羥乙酯的聚醯亞胺前驅物(A-4:具有自由基聚合性基之聚醯亞胺前驅物)的合成] 混合20.0 g(64.5毫莫耳)的4,4’-氧二鄰苯二甲酸酐(140℃下乾燥12小時的)、16.8 g(129毫莫耳)的甲基丙烯酸2-羥乙酯、0.05 g的氫醌、20.4 g的吡啶(258毫莫耳)及100 g的二甘二甲醚,在60℃的溫度下攪拌18小時,從而製造出了4,4’-氧二鄰苯二甲酸和甲基丙烯酸2-羥乙酯的二酯。接著,將所獲得之二酯藉由SOCl2 進行氯化之後,以與合成例1相同的方法用4,4'-二胺-2,2'-二甲基聯苯基轉換成聚醯亞胺前驅物,並以與合成例1相同的方法獲得了聚醯亞胺前驅物。該聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量為19,000。 A-4 [化40]
Figure 02_image079
<合成例5> [來自2,2'-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、4,4'-氧代二苯甲醯氯的聚苯并噁唑前驅物(A-5)的合成] 在N-甲基-2-吡咯啶酮100 mL中添加13.92g的2,2'-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷,並將其攪拌進行了溶解。接著,在將溫度維持在0~5℃的同時,經10分鐘滴加11.21g的4,4'-氧代二苯甲醯氯之後,繼續攪拌了60分鐘。接著,在6公升的水中將聚苯并噁唑前驅物進行沉澱,並以5000 rpm的速度將水-聚苯并噁唑前驅物混合物攪拌了15分鐘。過濾去除聚苯并噁唑前驅物,並在6公升的水中再次攪拌30分鐘,並再次進行了過濾。接著,以將所獲得之聚苯并噁唑前驅物進行減壓之狀態,在45℃下乾燥了3天。該聚苯并噁唑前驅物的重量平均分子量為15,000。 A-5 [化41]
Figure 02_image081
<實施例及比較例> 混合下述表中所記載之成分,從而獲得了各感光性樹脂組成物。藉由細孔寬度為0.8 μm的過濾器將所獲得之感光性樹脂組成物進行了加壓過濾。對於各感光性樹脂組成物進行了後述各性能試驗。將實驗結果亦示於下述表1~3。 [表1]
Figure 108132624-A0304-0001
[表2]
Figure 108132624-A0304-0002
[表3]
Figure 108132624-A0304-0003
數值為摻合量(質量%)。 聚合物前驅物:為上述中所合成之表中所記載之化合物。 熱鹼產生劑等: B-1~B-6:之前在<熱鹼產生劑>的項中例示之例示化合物 用於比較的化合物 X-6:下述化合物 [化42]
Figure 02_image083
光聚合起始劑:下述市售試劑 IRGACURE製OXE01(商品名) IRGACURE製784(商品名) IRGACURE製OXE01/784的50/50(質量比)的混合物聚合性化合物:下述市售試劑 SR-209(2官能)(Sarto mer Co.製) [化43]
Figure 02_image085
A-TMMT(4官能)(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd製) A-DPH(6官能)(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd製) 聚合抑制劑 上述>聚合抑制劑>的項中所記載之化合物F-1~F-3遷移抑制劑 上述>遷移抑制劑>的項中所記載之化合物M-1~M-4金屬接著性改良劑 上述>金屬接著性改良劑>的項中所記載之化合物SC-1~SC-5 溶劑:下述化合物 NMP/乳酸乙酯:N-甲基-2-吡咯啶酮(Ashland Inc.製)與乳酸乙酯的混合液(40:60質量基準) GBL/DMSO:二甲基亞碸(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.製)與γ-丁內酯(SANWAYUKA INDUSTRY CORPORATION製)的混合液(20:80質量基準)
<保存穩定性> 使用E型黏度計測定了上述過濾之後的感光性樹脂組成物的黏度(0天)。在密閉容器中將感光性樹脂組成物在25℃下靜置14天之後,再次用E型黏度計測定了黏度(14天)。依據以下式,計算出了黏度變動率。黏度變動率越低,表示保存穩定性越高。 黏變動度率=|100×{1-(黏度(14天)/黏度(0天))}| 黏度的測定在25℃下進行,其他遵照JIS Z 8803:2011。 A:黏度變動率為5%以下 B:黏度變動率超過5%且為10%以下 C:黏度變動率超過10%且為15%以下 D:黏度變動率超過15%且為20%以下 E:黏度變動率超過20%
<機械特性(拉伸強度)> 藉由旋塗法將各感光性樹脂組成物應用於矽晶圓上,從而形成了感光性樹脂組成物層。將應用了所獲得之感光性樹脂組成物層之矽晶圓在加熱板上100℃下乾燥4分鐘,使之成為了在矽晶圓上20 μm的厚度均勻的感光性樹脂組成物層。使用寬帶曝光機(USHIO INC.製UX-1000SN-EH01)對矽晶圓上的感光性樹脂組成物層以400mJ/cm2 的曝光能量進行曝光,使曝光之感光性樹脂組成物層(樹脂層)在氮氣氣氛下以5℃/分鐘的升溫速度升溫,達到230℃之後,進行了3小時加熱。將硬化後的樹脂層浸漬於3%氟氫酸溶液中,從矽晶圓剝離樹脂層,從而獲得了樹脂膜。 對從矽晶圓剝離之樹脂膜進行了拉伸強度試驗。試驗中,使用拉伸力試驗機(Tensilon),設為十字頭速度300 mm/分鐘、寬度10 mm、試樣長度50 mm,在薄膜的長邊方向及寬度方向上,於25℃、65%RH(相對濕度)的環境下,遵照JIS-K6251(日本工業標準)進行了測定。評價中,各測定10次切斷時的破裂伸長率,並採用了其平均值。結果如下述區分,並做出了評價。 A:60%以上 B:50%以上且小於60% C:小於50%
<未曝光部的顯影液溶解性> 以旋塗方式將各感光性樹脂組成物應用於矽晶圓上。將應用感光性樹脂組成物之矽晶圓,利用100℃的加熱板加熱4分鐘,分別獲得了厚度20 μm的感光性樹脂組成物層。將上述感光性樹脂組成物層浸漬於23℃的環戊酮中,測定完全溶解所需的時間,藉此計算出了溶解速度。試驗中,使用了抗蝕劑顯影分析儀(Litho Tech Japan Corporation製RDA-790EB)。結果如下述區分,並做出了評價。 A:0.55 μm/秒鐘以上 B:0.4 μm/秒鐘以上且少於0.55 μm/秒鐘 C:少於0.4 μm/秒鐘
<微影性評價> 以旋塗方式將上述過濾後的各感光性樹脂組成物應用於矽晶圓上。將應用感光性樹脂組成物之矽晶圓在加熱板上以100℃乾燥5分鐘,從而在矽晶圓上形成了20μm的膜厚均勻的感光性樹脂組成物層。使用步進機(Nikon NSR 2005 i9C)進行了曝光。曝光利用i射線進行,且在波長365 nm下,以各為200、300、400、500、600、700、800 mJ/cm2 的曝光能量,從5 μm至25 μm為止使用1 μm增量的線和空間的光罩進行了曝光,從而獲得了樹脂。
使用環戊酮對上述樹脂層進行了60秒鐘顯影。所獲得之樹脂層(線圖案)的線寬越小,表示能夠形成越微細的圖案,從而成為較佳的結果。又,所能夠形成的最小線寬相對於曝光量的變動越不易變化,則微細圖案形成中的曝光量的任意性越增大,從而成為良好的結果。測定界限為5 μm。 A:為5 μm以上8 μm以下 B:為超過8 μm且10 μm以下 C:超過了10 μm
據上述結果可知,獲知本發明中組合使用特定的聚合物前驅物、特定的熱鹼產生劑及感光劑(光聚合起始劑)者能夠同時實現高保存穩定性和機械特性(實施例1~12)。又,獲知必要情況下顯示所獲得之感光性的硬化膜的未曝光部對顯影液的溶解性且適合負型顯影,進而實現良好的微影性,並且依據感光材料中的需求而發揮高性能(實施例4、5、7~12)。 另一方面,未使用熱鹼產生劑的比較例1、2中,未能兼具保存穩定性和機械特性。比較例的使用了熱鹼產生劑(X-6)者亦未能兼具保存穩定性和機械特性,未曝光部的顯影液溶解性亦較差(比較例3)。又,比較例1~3的微影性均較差,且難以發揮適合感光材料之性能。 據該結果獲知,本發明的感光性樹脂組成物適合硬化膜、並使用該硬化膜之積層體及半導體器件的製造,且可在該產品中發揮優異的性能。 又,據以上結果獲知,本發明的熱鹼產生劑(以式(N1)或(N2)表示之化合物)具有有效性且為在使用聚醯亞胺前驅物及聚苯并噁唑前驅物之感光性樹脂組成物的用途中有助於材料的多樣化者。
<實施例100> 藉由細孔的寬度為1.0 μm的過濾器將實施例1的感光性樹脂組成物進行加壓過濾之後,在形成有銅薄層之樹脂基板的表面將其旋壓成形(3500 rpm、30秒)而進行了應用。將應用於樹脂基板之感光性樹脂組成物在100℃乾燥2分鐘之後,使用步進機(Nikon Corporation製、NSR1505i6)進行了曝光。曝光中經由遮罩以波長365 nm下200 mJ/cm2 的曝光量進行了曝光。曝光之後,進行烘烤,用環戊酮進行30秒鐘顯影,且用丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)沖洗20秒鐘,從而獲得了圖案。 接著,在230℃下加熱3小時,從而形成了再配線層用層間絕緣膜。該再配線層用層間絕緣膜的絕緣性優異。

Claims (16)

  1. 一種感光性樹脂組成物,其含有選自包括聚醯亞胺前驅物及聚苯并噁唑前驅物的組群中之至少1種聚合物前驅物、以下述式(N1)或式(N2)表示之熱鹼產生劑及感光劑,
    Figure 03_image087
    Figure 03_image089
    式中,RN1 及RN2 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,RN3 及RN4 分別獨立地為氫原子或可以具有取代基的脂肪族烴基,其中該取代基不是羥基以外的酸基,RN1 與RN2 可以相互連接而形成環狀結構,RN3 與RN4 可以相互連接而形成環狀結構,RN1 與RN3 可以相互連接而形成環狀結構,RN2 與RN4 可以相互連接而形成環狀結構,X表示單鍵或羰基,X為單鍵時,Y表示單鍵或2價的有機基,X為羰基時,Y表示2價的有機基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之感光性樹脂組成物,其中 以該式(N1)或式(N2)表示之熱鹼產生劑中,X及Y為單鍵。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性樹脂組成物,其中 該式(N1)為下述式(N1-1)~式(N1-4)中的任一種,
    Figure 03_image091
    式中,RN31 、RN32 及RN33 分別獨立地為氫原子或可以具有取代基的脂肪族烴基,其中該取代基不是羥基以外的酸基,RN11 表示1價的有機基,RN12 為2價的連接基,ArN 為芳香族烴基, 式(N1-1)中,RN31 與RN32 可以連接而形成環狀結構,RN31 和式中的氮原子與羰基之間的伸甲基可以連接而形成環狀結構,RN32 和式中的氮原子與羰基之間的伸甲基可以連接而形成環狀結構, 式(N1-2)中,RN33 和式中的氮原子與羰基之間的伸甲基可以連接而形成環狀結構, 式(N1-3)中,RN11 和RN11 所取代之碳原子可以連接而形成環狀結構, 式(N1-4)中,RN12 和RN12 所取代之碳原子可以連接而形成環狀結構,ArN 和RN12 所取代之碳原子可以連接而形成環狀結構。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性樹脂組成物,其中 該聚合物前驅物包括聚醯亞胺前驅物。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之感光性樹脂組成物,其中 該聚醯亞胺前驅物以下述式(1)表示,
    Figure 03_image093
    式(1)中,A1 及A2 分別獨立地表示氧原子或NH,R111 表示2價的有機基,R115 表示4價的有機基,R113 及R114 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性樹脂組成物,其中 該感光劑含有光聚合起始劑和聚合性化合物。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性樹脂組成物,其用於形成再配線層用層間絕緣膜。
  8. 一種硬化膜,其藉由使如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之感光性樹脂組成物硬化而成。
  9. 一種積層體,其具有2層以上的如申請專利範圍第8項所述之硬化膜,且在2層的該硬化膜之間具有金屬層。
  10. 一種硬化膜的製造方法,其包括將如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之感光性樹脂組成物應用於基板來形成膜之膜形成步驟。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之硬化膜的製造方法,其具有將該膜進行曝光之曝光步驟及將曝光後的該膜進行顯影之顯影步驟。
  12. 一種硬化膜的製造方法,其在如申請專利範圍第10項所述之該膜形成步驟之後更包括將該膜在80~450℃下加熱之步驟,或在如申請專利範圍第11項所述之該顯影步驟之後更包括將該膜在80~450℃下加熱之步驟。
  13. 一種半導體器件,其具有如申請專利範圍第8項所述之硬化膜或如申請專利範圍第9項所述之積層體。
  14. 一種熱鹼產生劑,其以下述式(N1)或式(N2)表示,
    Figure 03_image095
    Figure 03_image097
    式中,RN1 及RN2 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,RN3 及RN4 分別獨立地為氫原子或可以具有取代基的脂肪族烴基,其中該取代基不是羥基以外的酸基,RN1 與RN2 可以相互連接而形成環狀結構,RN3 與RN4 可以相互連接而形成環狀結構,RN1 與RN3 可以相互連接而形成環狀結構,RN2 與RN4 可以相互連接而形成環狀結構,X表示單鍵或羰基,X為單鍵時,Y表示單鍵或2價的有機基,X為羰基時,Y表示2價的有機基。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之熱鹼產生劑,其中 該以式(N1)或式(N2)表示之熱鹼產生劑中,X及Y為單鍵。
  16. 如申請專利範圍第14項或第15項所述之熱鹼產生劑,其中 該式(N1)為下述式(N1-1)~式(N1-4)中的任一種,
    Figure 03_image099
    式中,RN31 、RN32 及RN33 分別獨立地為氫原子或可以具有取代基的脂肪族烴基,其中,該取代基不是羥基以外的酸基,RN11 表示1價的有機基,RN12 為2價的連接基,ArN 為芳香族烴基, 式(N1-1)中,RN31 與RN32 可以連接而形成環狀結構,RN31 和式中的氮原子與羰基之間的伸甲基可以連接而形成環狀結構,RN32 和式中的氮原子與羰基之間的伸甲基可以連接而形成環狀結構, 式(N1-2)中,RN33 和式中的氮原子與羰基之間的伸甲基可以連接而形成環狀結構, 式(N1-3)中,RN11 和RN11 所取代之碳原子可以連接而形成環狀結構, 式(N1-4)中,RN12 和RN12 所取代之碳原子可以連接而形成環狀結構,ArN 和RN12 所取代之碳原子可以連接而形成環狀結構。
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