WO2018066395A1 - 樹脂組成物、硬化膜、半導体装置およびそれらの製造方法 - Google Patents

樹脂組成物、硬化膜、半導体装置およびそれらの製造方法 Download PDF

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橋本啓華
増田有希
奥田良治
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東レ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a resin composition. More specifically, the present invention relates to a resin composition suitably used for a surface protective film such as a semiconductor element, an interlayer insulating film, and an insulating layer of an organic electroluminescent element.
  • a surface protective film such as a semiconductor element, an interlayer insulating film, and an insulating layer of an organic electroluminescent element.
  • polyimide resin with excellent heat resistance, electrical insulation, mechanical properties, etc. has been used for surface protection films and interlayer insulation films of semiconductor elements, insulation layers of organic electrolytic elements, and planarization films of thin film transistors (hereinafter referred to as TFT) substrates.
  • Resin compositions containing polybenzoxazole resins or polyamideimide resins have been widely used.
  • Patent Documents 1, 2, and 3 it is common to form a resin film by spin coating or slit coating of a resin composition.
  • various solvents have been conventionally used in resin compositions, and have been selected and applied in view of solubility, applicability, storage stability, developability, and the like (Patent Documents 1, 2, and 3).
  • a polyimide precursor, polybenzoxazole precursor or polyamideimide precursor coating is dehydrated and closed by heating to obtain a cured film made of polyimide, polybenzoxazole or polyamideimide, it is usually fired at a high temperature around 350 ° C. Need.
  • the surface protective film and the interlayer insulating film have a low temperature of 250 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower. There is a need for tree compositions that can be cured by firing.
  • resin compositions that can be cured at low temperature include resins such as polyimide, polybenzoxazole, polybenzimidazole, and polybenzothiazole, and a resin composition containing a thermal crosslinking agent (Patent Document 4), alkali-soluble polyamideimide, and photoacid generation.
  • Type photosensitive polyamide-imide resin composition (Patent Document 5) containing an agent, a solvent and a crosslinking agent, an alkali-soluble polyimide, a quinonediazide compound, a thermal crosslinking agent, a thermal acid generator and an adhesion improver.
  • a polyimide resin composition (Patent Document 6) is known.
  • Japanese Patent No. 4911248 Japanese Patent Laying-Open No. 2015-232688 WO2015 / 046332 JP 2007-16214 A JP 2007-240554 A JP 2013-72935 A
  • the present invention solves the above-mentioned problems associated with the prior art, is excellent in storage stability and storage stability, and can be cured by heat treatment at a low temperature, while obtaining a cured film having high chemical resistance. Furthermore, it aims at providing the resin composition which can suppress the fall of the device characteristic after the reliability test of the device which applied the cured film.
  • the present invention has the following configuration. (1) (A) one or more resins selected from (A) polyimide, polyimide precursor, polybenzoxazole, polybenzoxazole precursor, other polyamides, and copolymers thereof, (D) the number of epoxy groups is 3 or more And (E) a compound having a tertiary amide structure having a molecular weight of 60 or more and 1000 or less. (2) A cured film obtained by curing the resin composition. (3) A step of applying the above resin composition onto a substrate and drying to form a resin film, an exposure step of exposing the resin film, a development step of developing the exposed resin film, and a developed resin film The manufacturing method of the cured film including the heat processing process which heat-processes.
  • the semiconductor chip is sealed with a sealing resin, the insulating film is disposed on the semiconductor chip and the sealing resin as an interlayer insulating film, and the metal wiring is formed on the interlayer insulating film.
  • the semiconductor device according to (5) which is arranged.
  • the resin composition of the present invention it is excellent in storage stability and storage stability, and can be cured by heat treatment at a low temperature, and a cured film having high chemical resistance can be obtained. It is possible to suppress a decrease in device characteristics after a reliability test of a device to which the film is applied.
  • the resin composition of the present invention comprises (A) one or more resins selected from (A) polyimide, polyimide precursor, polybenzoxazole, polybenzoxazole precursor, other polyamides, and copolymers thereof.
  • a resin composition comprising a thermal crosslinking agent having 3 or more epoxy groups, and further comprising (E) a compound having a tertiary amide structure having a molecular weight of 60 or more and 1000 or less.
  • they may be referred to as (A) component, (D) component, and (E) component, respectively.
  • the component (A) is preferably an alkali-soluble resin.
  • alkali-soluble means that a solution obtained by dissolving a resin in ⁇ -butyrolactone is applied on a silicon wafer and prebaked at 120 ° C. for 4 minutes to form a prebaked film having a thickness of 10 ⁇ m ⁇ 0.5 ⁇ m.
  • the dissolution rate of the pre-baked film obtained from the decrease in film thickness when the film is immersed in a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ⁇ 1 ° C. for 1 minute and then rinsed with pure water is 50 nm / min or more. It means that.
  • One or more resins selected from the component (A) component polyimide, polyimide precursor, polybenzoxazole, polybenzoxazole precursor, other polyamides, and copolymers thereof have high heat resistance and heat treatment. Since the amount of outgas under the subsequent temperature condition of 160 ° C. or more is small, it is suitably used as a planarizing film, insulating layer, partition wall, protective film, and interlayer insulating film used in organic light emitting devices, display devices, and semiconductor elements.
  • the polyimide is not particularly limited as long as it has an imide ring.
  • the polyimide precursor is not particularly limited as long as it has a structure that becomes a polyimide having an imide ring by dehydration and ring closure, and polyamic acid, polyamic acid ester, or the like can be used.
  • the polybenzoxazole is not particularly limited as long as it has a benzoxazole ring.
  • the polybenzoxazole precursor is not particularly limited as long as it has a structure that becomes a polybenzoxazole having a benzoxazole ring by dehydration and ring closure, and polyhydroxyamide or the like can be used.
  • the other polyamide is not particularly limited as long as it is a polyamide having a structure other than the polyimide precursor and the polybenzoxazole precursor and has an amide structure in the molecule.
  • the said polymer may contain 2 or more types, and may use resin which copolymerized these.
  • component (A) More preferable examples of the component (A) include polyimide, polyimide precursor, and polybenzoxazole precursor.
  • polyimide a resin having a structural unit represented by the following general formula (1) is preferable.
  • polyimide precursor and the polybenzoxazole precursor a resin having a structural unit represented by the following general formula (2) is preferable.
  • V represents a 4- to 10-valent organic group
  • W represents a 2- to 8-valent organic group.
  • p and q each represents an integer in the range of 0-6.
  • R 1 represents a group selected from a phenolic hydroxyl group, a carboxy group, a sulfonic acid group, and a thiol group. When p is 2 or more, a plurality of R 1 may be the same or different.
  • R 2 represents a group selected from a phenolic hydroxyl group, a carboxy group, a sulfonic acid group, and a thiol group. When q is 2 or more, a plurality of R 2 may be the same or different.
  • X and Y each independently represent a divalent to octavalent organic group having 2 or more carbon atoms.
  • R 3 and R 4 each independently represent hydrogen or an organic group having 1 to 20 carbon atoms.
  • r and s each represent an integer within the range of 0 to 4, and t and u each represent an integer within the range of 0 to 2.
  • r + s + t + u 0.
  • t> 0, having a carboxy group or a carboxy ester group at the ortho position of the amide group, and having a structure that forms an imide ring by dehydration ring closure.
  • the polyamide in the case of a polybenzoxazole precursor, s> 0, a hydroxyl group at the ortho position of the amide group, and a structure in which a benzoxazole ring is formed by dehydration ring closure It is preferable.
  • the polyamide (however, except a polyimide precursor and a polybenzoxazole precursor) which has a structure represented by General formula (2) can be used preferably.
  • the component (A) preferably has 5 to 100,000 structural units represented by the general formula (1) or (2) in one molecule, more preferably 10 to 100,000.
  • the structural unit represented by the general formula (1) or (2) may have another structural unit.
  • other structural units include, but are not limited to, a skeleton structure in which two cyclic structures are bonded to a quaternary carbon atom constituting the cyclic structure, and a siloxane structure.
  • the structural unit represented by the general formula (1) or (2) is a main structural unit.
  • the main structural unit means that 50 mol% or more of the structural unit represented by the general formula (1) or (2) is included in the total number of structural units, and more preferably 70 mol% or more.
  • the component (A) preferably contains a group selected from an alkylene group and an alkylene ether group. These groups may contain an aliphatic ring. As the group selected from the alkylene group and the alkylene ether group, a group represented by the following general formula (3) is particularly preferable.
  • R 5 to R 8 each independently represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms.
  • R 9 to R 16 each independently represent hydrogen, fluorine, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • x, y and z each independently represents an integer of 0 to 35.
  • the component (A) has a group selected from an alkylene group and an alkylene ether group
  • high extensibility can be imparted to a cured film obtained by curing the resin composition containing the component (A).
  • the resin is flexible, and an increase in stress that can occur when the imide precursor structure or the benzoxazole precursor structure is closed can be suppressed. For this reason, it is possible to suppress an increase in stress on the substrate wafer accompanying the ring closure of the precursor structure.
  • the alkylene group and the alkylene ether group have low ultraviolet ray absorption, the introduction of the alkylene group and the alkylene ether group can improve i-ray transmission and achieve high sensitivity.
  • the weight average molecular weight of the alkylene group and alkylene ether group is preferably 600 or more, and more preferably 900 or more, from the viewpoint of obtaining high extensibility in the cured film. Moreover, it is preferable that it is 2,000 or less at the point which can maintain the solubility to an alkaline solution, It is more preferable that it is 1,800 or less, It is further more preferable that it is 1,500 or less.
  • the weight average molecular weight (Mw) can be confirmed using GPC (gel permeation chromatography).
  • the developing solvent can be measured as N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter sometimes abbreviated as NMP) and can be determined in terms of polystyrene.
  • V— (R 1 ) p and in the general formula (2), (OH) r —X— (COOR 3 ) t represents an acid residue.
  • V is a tetravalent to 10-valent organic group, and an organic group having 4 to 40 carbon atoms containing an aromatic ring or a cyclic aliphatic group is particularly preferable.
  • X is a divalent to octavalent organic group having 2 or more carbon atoms, and among them, an organic group having 4 to 40 carbon atoms containing an aromatic ring or an aliphatic group is preferable.
  • acid components include dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, diphenyl ether dicarboxylic acid, bis (carboxyphenyl) hexafluoropropane, biphenyldicarboxylic acid, benzophenone dicarboxylic acid, and triphenyldicarboxylic acid; Acid, trimesic acid, diphenyl ether tricarboxylic acid, biphenyl tricarboxylic acid, etc .; examples of tetracarboxylic acid include pyromellitic acid, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid, 2,3,3 ′, 4′-biphenyl Tetracarboxylic acid, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3 ′, 4,4′-diphenyl ether tetracarboxylic acid, 3,3 ′, 4,4′-benzoph
  • R 20 represents an oxygen atom, C (CF 3 ) 2 , or C (CH 3 ) 2 .
  • R 21 and R 22 represent a hydrogen atom or a hydroxyl group.
  • These acids can be used as they are or as acid anhydrides, halides or active esters.
  • W— (R 2 ) q in the general formula (1) and (OH) s —Y— (COOR 4 ) u in the general formula (2) represent a diamine residue.
  • W and Y are divalent to octavalent organic groups, and among them, an organic group having 4 to 40 carbon atoms containing an aromatic ring or a cyclic aliphatic group is preferable.
  • diamine constituting the diamine residue examples include 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 1, 4-bis (4-aminophenoxy) benzene, benzidine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 1,5-naphthalenediamine, 2,6-naphthalenediamine, bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis ⁇ 4- (4-aminophenoxy) phenyl ⁇ ether, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 2,2′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2′-diethyl-4,4′- Diaminobiphenyl, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-d
  • R 23 represents an oxygen atom, C (CF 3 ) 2 , or C (CH 3 ) 2 .
  • R 24 to R 27 each independently represents a hydrogen atom or a hydroxyl group.
  • diamines can be used as diamines or as corresponding diisocyanate compounds or trimethylsilylated diamines.
  • the component (A) preferably contains a group selected from the alkylene group and the alkylene ether group in W in the general formula (1) or Y in the general formula (2).
  • W— in the general formula (1) or Y in the general formula (2) has a group represented by the general formula (3), thereby improving the adhesion to the substrate metal (for example, copper).
  • the substrate metal for example, copper
  • diamine containing a group selected from an alkylene group and an alkylene ether group include ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, 2-methyl-1,3-propanediamine, 1,4-diaminobutane, 1, 5-diaminopentane, 2-methyl-1,5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,10-diaminodecane, 1,11-diaminoundecane, 1,12-diaminododecane, 1,2-cyclohexanediamine, 1,3-cyclohexanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 1,2-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,3- Bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,4-
  • diamines —S—, —SO—, —SO 2 —, —NH—, —NCH 3 —, —N (CH 2 CH 3 ) —, —N (CH 2 CH 2 CH 3 )
  • a bond such as —, —N (CH (CH 3 ) 2 ) —, —COO—, —CONH—, —OCONH—, —NHCONH— may be included.
  • diamines containing a group represented by the general formula (3) are preferable.
  • the diamine residue containing a group selected from an alkylene group and an alkylene ether group is preferably contained in an amount of 5 to 40 mol%, more preferably 10 to 30 mol% in all diamine residues. By including this residue in this range, the developability with an alkali developer can be improved and the elongation of the resulting cured film can be improved.
  • a diamine residue having an aliphatic polysiloxane structure may be copolymerized within a range where the heat resistance is not lowered, and the adhesion to the substrate can be improved.
  • the diamine component include those obtained by copolymerizing 1 to 15 mol% of bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, bis (p-aminophenyl) octamethylpentasiloxane, and the like. Copolymerization within this range is preferable from the viewpoint of improving adhesion to a substrate such as a silicon wafer and not reducing the solubility in an alkaline solution.
  • a resin having an acidic group at the main chain end can be obtained.
  • Preferred examples of the monoamine include 5-amino-8-hydroxyquinoline, 1-hydroxy-7-aminonaphthalene, 1-hydroxy-6-aminonaphthalene, 1-hydroxy-5-aminonaphthalene and 1-hydroxy-4-amino.
  • Preferred examples of the acid anhydride, acid chloride, and monocarboxylic acid include acid anhydrides such as phthalic anhydride, maleic anhydride, nadic acid anhydride, cyclohexanedicarboxylic acid anhydride, and 3-hydroxyphthalic acid anhydride; Carboxyphenol, 4-carboxyphenol, 3-carboxythiophenol, 4-carboxythiophenol, 1-hydroxy-7-carboxynaphthalene, 1-hydroxy-6-carboxynaphthalene, 1-hydroxy-5-carboxynaphthalene, 1-mercapto Monocarboxylic acids such as -7-carboxynaphthalene, 1-mercapto-6-carboxynaphthalene, 1-mercapto-5-carboxynaphthalene, and the like; and monoacid chloride compounds in which the carboxy group of these monocarboxylic acids is converted to an acid chloride; One of dicarboxylic acids such as acid, phthalic acid, maleic acid, cyclo
  • Mono acid chloride compounds in which only the carboxy group is converted to an acid chloride active ester compounds obtained by reacting the mono acid chloride compound with N-hydroxybenzotriazole or N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide It is done. Two or more of these may be used.
  • the content of the end-capping agent such as monoamine, acid anhydride, acid chloride, monocarboxylic acid is 2 to 25 mol% with respect to 100 mol% of the total of the acid component and amine component constituting the component (A). Is preferred.
  • the end-capping agent introduced into the component (A) can be easily detected by the following method.
  • a resin having a terminal blocking agent introduced therein is dissolved in an acidic solution and decomposed into an amine component and an acid component, which are constituent units of the resin, and this is measured by gas chromatography (GC) or NMR measurement.
  • GC gas chromatography
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • the component (A) preferably has a weight average molecular weight of 10,000 or more and 50,000 or less. If the weight average molecular weight is 10,000 or more, the mechanical properties of the cured film after curing can be improved. More preferably, the weight average molecular weight is 20,000 or more. On the other hand, a weight average molecular weight of 50,000 or less is preferable because developability with an alkaline solution can be improved.
  • the component (A) when two or more kinds of resins are contained as the component (A), it is sufficient that at least one weight average molecular weight is within the above range.
  • the component (A) can be produced by a known method.
  • a polyimide precursor such as polyamic acid or polyamic acid ester
  • a method of reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine compound at low temperature a diester is obtained by tetracarboxylic dianhydride and alcohol, and then amine It can be synthesized by a method of reacting in the presence of a condensing agent, a method of obtaining a diester by tetracarboxylic dianhydride and an alcohol, then converting the remaining dicarboxylic acid into an acid chloride and reacting with an amine.
  • a polybenzoxazole precursor such as polyhydroxyamide
  • it can be obtained by a condensation reaction of a bisaminophenol compound and a dicarboxylic acid.
  • a dehydrating condensing agent such as dicyclohexylcarbodiimide (DCC) is reacted with an acid, and a bisaminophenol compound is added thereto, or a solution of a bisaminophenol compound added with a tertiary amine such as pyridine is added to a dicarboxylic acid.
  • DCC dicyclohexylcarbodiimide
  • polyimide it can be obtained, for example, by dehydrating and ring-closing the polyimide precursor obtained by the above-described method by heating or chemical treatment such as acid or base.
  • polybenzoxazole it can be obtained, for example, by subjecting the polybenzoxazole precursor obtained by the above-mentioned method to dehydration and ring closure by heating or chemical treatment such as acid or base.
  • the resin composition may contain other alkali-soluble resins in addition to the component (A).
  • alkali-soluble resins include phenol resins, polymers containing radically polymerizable monomer units having an alkali-soluble group, siloxane polymers, cyclic olefin polymers, and cardo resins. These resins may be used alone, or a plurality of resins may be used in combination. In that case, when the total of the component (A) and the other alkali-soluble resin is 100 parts by mass, the content of the other alkali-soluble resin is preferably 1 to 50 parts by mass.
  • the phenol resin can be obtained by polycondensation of various phenols alone or a mixture thereof with aldehydes such as formalin.
  • phenols that constitute the phenol resin include phenol, p-cresol, m-cresol, o-cresol, 2,3-dimethylphenol, 2,4-dimethylphenol, 2,5-dimethylphenol, 2 , 6-dimethylphenol, 3,4-dimethylphenol, 3,5-dimethylphenol, 2,3,4-trimethylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4,5-trimethylphenol, 2,4 , 5-trimethylphenol, methylene bisphenol, methylene bis p-cresol, resorcin, catechol, 2-methyl resorcin, 4-methyl resorcin, o-chlorophenol, m-chlorophenol, p-chlorophenol, 2,3-dichlorophenol, m-methoxyphenol, -Methoxyphenol, p-butoxyphenol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, 2,3-diethylphenol, 2,5-diethyl
  • aldehydes used for polycondensation with phenols include formalin, paraformaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, hydroxybenzaldehyde, chloroacetaldehyde, and the like. These can be used alone or as a mixture thereof.
  • the phenol resin has a part of hydrogen atoms added to the aromatic ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group, a hydroxyl group, an alkoxyl group, an alkoxymethyl group, a methylol group, a carboxy group, an ester group.
  • the weight average molecular weight of the phenol resin is preferably in the range of 2,000 to 50,000 in terms of polystyrene and preferably in the range of 3,000 to 30,000 using gel permeation chromatography (GPC). More preferred. When the molecular weight is 2,000 or more, the pattern shape, resolution, developability, and heat resistance are excellent. When the molecular weight is 50,000 or less, the sensitivity is excellent.
  • Examples of the polymer containing a radical polymerizable monomer unit having an alkali-soluble group include a polymer containing a radical polymerizable monomer unit having a phenolic hydroxyl group or a carboxy group.
  • Polymers containing monomer units selected from o-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene and p-hydroxystyrene, and their alkyl, alkoxy, alkoxymethyl, and methylol substituents have a sensitivity at the time of patterning, a residual after resolution development. It is preferably used in terms of film ratio, heat resistance, storage stability of the solution, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • Preferred examples of the other radical polymerizable monomer include styrene, and ⁇ -position, o-position, m-position, p-position alkyl, alkoxy, alkoxymethyl, methylol, halogen, haloalkyl substituents of styrene; butadiene, Isoprene; methyl, ethyl, n-propyl, N-butyl, glycidyl and tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl esters of methacrylic acid or acrylic acid. It is preferably used from the viewpoints of patterning sensitivity, residual film ratio after resolution development, heat resistance, solvent resistance, adhesion to the substrate, storage stability of the solution, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the ratio of the other radical polymerizable monomer is the radical polymerizable monomer having the phenolic hydroxyl group. And 5 mass% or more is preferable with respect to the total amount with other radically polymerizable monomers. Moreover, 30 mass% or less is preferable, and 20 mass% or less is more preferable. It is preferable that the ratio of the other radical polymerizable monomer is 5% by mass or more because heat resistance and chemical resistance are improved. Moreover, since it becomes easy for alkali developability to set it as 30 mass% or less, it is preferable.
  • a preferred ratio of the other radical polymerizable monomer is a radical polymerizable monomer having a carboxy group and 10 mass% or more is preferable with respect to the total amount with another radically polymerizable monomer.
  • 90 mass% or less is preferable, and 80 mass% or less is more preferable. It is preferable to set the ratio of the other radical polymerizable monomer to 10% by mass or more because heat resistance and chemical resistance are improved. Moreover, since it becomes easy for alkali developability to set it as 90 mass% or less, it is preferable.
  • the weight average molecular weight of the polymer containing a radically polymerizable monomer having an alkali-soluble group is preferably 2,000 to 100,000, more preferably 3,000 to 50,000 in terms of polystyrene using gel permeation chromatography. Particularly preferred is 5,000 to 30,000.
  • the weight average molecular weight is 2,000 or more, the pattern shape, resolution, developability and heat resistance are good.
  • the weight average molecular weight is 100,000 or less, developability and sensitivity are improved.
  • polymers containing a radically polymerizable monomer having an alkali-soluble group may be used alone or in admixture of two or more.
  • an alkali-soluble resin may be synthesized by a method of imparting alkali solubility by introducing a protecting group into a carboxy group or a phenolic hydroxyl group before polymerization and deprotecting after polymerization. Further, the transparency and softening point in visible light may be changed by hydrogenation or the like.
  • the siloxane polymer is a siloxane polymer obtained by hydrolytic condensation of organosilane.
  • a method of adding a solvent, water, and a catalyst as necessary to organosilane and heating and stirring at 50 to 150 ° C. for about 0.5 to 100 hours can be mentioned.
  • hydrolysis by-products alcohols such as methanol
  • condensation by-products water
  • organosilanes include tetrafunctional silanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraacetoxysilane, and tetraphenoxysilane; methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, phenyltrimethoxysilane, Trifunctional silanes such as phenyltriethoxysilane and p-hydroxyphenyltrimethoxysilane; dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldiacetoxysilane, di-n-butyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, (3-glycid Bifunctional such as xylpropyl) methyldimethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) methyldiethoxysilane, di (1-naphthyl)
  • Examples thereof include silicate 51, M silicate 51 manufactured by Tama Chemical Industry Co., Ltd., silicate 40, silicate 45, methyl silicate 51 manufactured by Colcoat Co., Ltd., methyl silicate 53A, ethyl silicate 40, and the like. Two or more of these organosilanes may be used.
  • the weight average molecular weight of the siloxane polymer is not particularly limited, but is preferably 1,000 or more in terms of polystyrene measured by GPC (gel permeation chromatography) because the coating properties are improved.
  • the weight average molecular weight is preferably 100,000 or less, and more preferably 50,000 or less.
  • the cyclic olefin polymer is a homopolymer or copolymer of a cyclic olefin monomer having a cyclic structure (alicyclic ring or aromatic ring) and a carbon-carbon double bond.
  • the cyclic olefin polymer may have a monomer other than the cyclic olefin monomer.
  • the monomer for constituting the cyclic olefin polymer includes a cyclic olefin monomer having a protic polar group, a cyclic olefin monomer having a polar group other than protic, and a cyclic olefin monomer having no polar group. And monomers other than cyclic olefins.
  • cyclic olefin monomer having a protic polar group examples include 5-hydroxycarbonylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-methyl-5-hydroxycarbonylbicyclo [2.2.1]. ] Hept-2-ene, 8-hydroxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .
  • Carboxy group-containing cyclic olefin such as 1 7,10 ] dodec-3-ene; 5- (4-hydroxyphenyl) bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-methyl-5- (4-hydroxy Phenyl) bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 8- (4-hydroxyphenyl) tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .
  • a hydroxyl group-containing cyclic olefin such as 17, 10 ] dodec-3-ene.
  • cyclic olefin monomer having a polar group other than protic examples include 5-acetoxybicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-methoxycarbonylbicyclo [2.2.1] hept- 2-ene, 8-acetoxytetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, a cyclic olefin having an ester group; a cyclic olefin having an N-substituted imide group such as N-phenyl- (5-norbornene-2,3-dicarboximide); 8- Cyanotetracyclo [4.4.0.1 2,5 .
  • cyclic olefins having a halogen atom such as 1 7,10 ] dodec-3-ene.
  • cyclic olefin monomer having no polar group examples include bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-ethyl-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, tricyclo [4.3.0.1 2,5 ] deca-3,7-diene and the like.
  • monomers other than cyclic olefins include ⁇ -olefins having 2 to 20 carbon atoms such as ethylene, propylene and 1-butene, and non-conjugated dienes having 2 to 20 carbon atoms such as 1,4-hexadiene.
  • a chain olefin is mentioned.
  • These monomers may be used alone or in combination of two or more.
  • a general method can be used.
  • a ring-opening polymerization method or an addition polymerization method can be used.
  • the polymerization catalyst for example, metal complexes such as molybdenum, ruthenium and osmium are preferably used. These polymerization catalysts can be used alone or in combination of two or more.
  • the cardo resin is a resin having a cardo structure, that is, a skeleton structure in which two cyclic structures are bonded to a quaternary carbon atom constituting the cyclic structure.
  • a common cardo structure is a fluorene ring bonded to a benzene ring. Specific examples include a fluorene skeleton, a bisphenol fluorene skeleton, a bisaminophenyl fluorene skeleton, a fluorene skeleton having an epoxy group, a fluorene skeleton having an acrylic group, and the like.
  • the cardo resin is formed by polymerizing a skeleton having the cardo structure by a reaction between functional groups bonded thereto.
  • the cardo resin has a structure in which a main chain and bulky side chains are connected by one element (cardo structure), and has a ring structure in a direction substantially perpendicular to the main chain.
  • the monomer having a cardo structure examples include bis (glycidyloxyphenyl) fluorene type epoxy resin, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3-methyl).
  • bisphenols containing cardo structure such as phenyl) fluorene, 9,9-bis (cyanoalkyl) fluorenes such as 9,9-bis (cyanomethyl) fluorene, 9,9-bis (3-aminopropyl) fluorene, etc.
  • 9,9-bis (aminoalkyl) fluorenes It may be a copolymer with other copolymerizable monomers.
  • a general method can be used, and examples thereof include a ring-opening polymerization method and an addition polymerization method.
  • the resin composition of the present invention may contain (B) a photosensitizer (hereinafter sometimes referred to as (B) component). Photosensitivity can be imparted to the resin composition by containing the component (B).
  • B a photosensitizer
  • Component (B) is a compound whose chemical structure changes in response to ultraviolet rays, and examples thereof include a photoacid generator, a photobase generator, and a photopolymerization initiator.
  • a photoacid generator is used as the component (B)
  • an acid is generated in the light irradiation part of the resin composition, and the solubility of the light irradiation part in the alkaline developer is increased.
  • a mold pattern can be obtained.
  • a photobase generator is used as the component (B)
  • a base is generated in the light-irradiated part of the resin composition, and the solubility of the light-irradiated part in an alkaline developer is lowered, so that the light-irradiated part becomes insoluble.
  • a mold pattern can be obtained.
  • radicals are generated in the light-irradiated part of the resin composition, radical polymerization proceeds, and insolubilization with an alkali developer makes a negative pattern. Can be formed. Further, UV curing at the time of exposure is promoted, and sensitivity can be improved.
  • a photoacid generator is preferred in that a highly sensitive and high resolution pattern can be obtained.
  • the photoacid generator include quinonediazide compounds, sulfonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, and iodonium salts.
  • a sensitizer etc. can be included as needed.
  • the quinonediazide compound is preferably a compound in which a sulfonic acid of naphthoquinonediazide is bonded with an ester to a compound having a phenolic hydroxyl group.
  • a compound having a phenolic hydroxyl group used here, Bis-Z, BisP-EZ, TekP-4HBPA, TrisP-HAP, TrisP-PA, TrisP-SA, TrisOCR-PA, BisOCHP-Z, BisP-MZ, BisP -PZ, BisP-IPZ, BisOCP-IPZ, BisP-CP, BisRS-2P, BisRS-3P, BisP-OCHP, Methylenetris-FR-CR, BisRS-26X, DML-MBPC, DML-MBOC, DML-OCHP, DML-PCHP, DML-PC, DML-PTBP, DML-34X, DML-EP, DML-POP, dimethylol-BisOC-P, DML-PFP, D
  • the entire functional group of the compound having a phenolic hydroxyl group is substituted with quinonediazide.
  • a quinonediazide compound substituted by 50 mol% or more the affinity of the quinonediazide compound with respect to the aqueous alkaline solution is reduced, and the solubility of the resin composition in the unexposed area in the aqueous alkaline solution is greatly reduced.
  • the sulfonyl group is changed to indenecarboxylic acid, and a large dissolution rate of the resin composition having photosensitivity in the exposed portion to the alkaline aqueous solution can be obtained.
  • both 5-naphthoquinonediazidosulfonyl group and 4-naphthoquinonediazidesulfonyl group are preferably used.
  • the 5-naphthoquinonediazide sulfonyl ester compound has an absorption extending to the g-line region of a mercury lamp and is suitable for g-line exposure and full-wavelength exposure.
  • the 4-naphthoquinonediazide sulfonyl ester compound has absorption in the i-line region of a mercury lamp and is suitable for i-line exposure.
  • a 4-naphthoquinone diazide sulfonyl ester compound or a 5-naphthoquinone diazide sulfonyl ester compound depending on the wavelength to be exposed can also be obtained.
  • a 4-naphthoquinone diazide sulfonyl ester compound and a 5-naphthoquinone diazide sulfonyl ester compound may be used in combination.
  • the quinonediazide compound can be synthesized by a known method by an esterification reaction between a compound having a phenolic hydroxyl group and a quinonediazidesulfonic acid compound. By using a quinonediazide compound, resolution, sensitivity, and remaining film rate are further improved.
  • the molecular weight of the component (B) is preferably 300 or more, more preferably 350 or more, preferably 3,000 or less, more preferably 1 from the viewpoint of heat resistance, mechanical properties and adhesiveness of the film obtained by heat treatment. , 500 or less.
  • a sulfonium salt, a phosphonium salt, and a diazonium salt are preferable because they moderately stabilize the acid component generated by exposure.
  • sulfonium salts are preferred.
  • the content of the component (B) is preferably 0.1 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the component (A).
  • photosensitivity can be imparted while maintaining the heat resistance, chemical resistance and mechanical properties of the film after the heat treatment.
  • the content of the component (B) is more preferably 1 part by mass or more and further preferably 3 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the component (A). Moreover, 100 mass parts or less are more preferable, and 80 mass parts or less are still more preferable. If it is 1 mass part or more and 80 mass parts or less, photosensitivity can be provided, maintaining the heat resistance of the film
  • the content of the component (B) is more preferably 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the component (A), and 1 part by mass or more. Is more preferable, and 3 parts by mass or more is particularly preferable. Moreover, 100 mass parts or less are more preferable, 80 mass parts or less are more preferable, and 50 mass parts or less are especially preferable. If it is 0.1 mass part or more and 80 mass parts or less, photosensitivity can be provided, maintaining the heat resistance of the film
  • the resin composition may contain a compound having a phenolic hydroxyl group for the purpose of supplementing alkali developability.
  • a compound having a phenolic hydroxyl group examples include Bis-Z, BisOC-Z, BisOPP-Z, BisP-CP, Bis26X-Z, BisOTBP-Z, BisOCHP-Z, BisOCR-CP, BisP-MZ, BisP-EZ.
  • the resin composition contains a compound having these phenolic hydroxyl groups, it hardly dissolves in an alkali developer before exposure, and easily dissolves in an alkali developer when exposed to light. In addition, development is easy in a short time. Therefore, the sensitivity is easily improved.
  • photobase generator When a photobase generator is used as the component (B), specific examples of the photobase generator include amide compounds and ammonium salts.
  • Examples of the amide compound include 2-nitrophenylmethyl-4-methacryloyloxypiperidine-1-carboxylate, 9-anthrylmethyl-N, N-dimethylcarbamate, 1- (anthraquinone-2-yl) ethylimidazolecarboxylate, (E) -1- [3- (2-hydroxyphenyl) -2-propenoyl] piperidine and the like.
  • ammonium salts include 1,2-diisopropyl-3- (bisdimethylamino) methylene) guanidinium 2- (3-benzoylphenyl) propionate, (Z)- ⁇ [bis (dimethylamino) methylidene] amino ⁇ -N. -Cyclohexylamino) methaniminium tetrakis (3-fluorophenyl) borate, 1,2-dicyclohexyl-4,4,5,5-tetramethylbiguanidinium n-butyltriphenylborate and the like.
  • the content of the component (B) in the resin composition is preferably 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the component (A). 5 parts by mass or more is more preferable, 0.7 parts by mass or more is more preferable, and 1 part by mass or more is particularly preferable.
  • the sensitivity at the time of exposure can be improved as content is in the said range.
  • the content is preferably 25 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less, further preferably 17 parts by mass or less, and particularly preferably 15 parts by mass or less. When the content is within the above range, the resolution after development can be improved.
  • examples of the photopolymerization initiator include benzyl ketal photopolymerization initiators, ⁇ -hydroxyketone photopolymerization initiators, and ⁇ -aminoketone photopolymerization initiators. , Acylphosphine oxide photopolymerization initiator, oxime ester photopolymerization initiator, acridine photopolymerization initiator, benzophenone photopolymerization initiator, acetophenone photopolymerization initiator, aromatic ketoester photopolymerization initiator or benzoic acid Ester photopolymerization initiators and titanocene photopolymerization initiators are preferred.
  • ⁇ -hydroxyketone photopolymerization initiator ⁇ -aminoketone photopolymerization initiator, acylphosphine oxide photopolymerization initiator, oxime ester photopolymerization initiator, acridine photopolymerization initiator
  • An ⁇ -aminoketone photopolymerization initiator, an acylphosphine oxide photopolymerization initiator, and an oxime ester photopolymerization initiator are more preferable.
  • Examples of the benzyl ketal photopolymerization initiator include 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one.
  • Examples of ⁇ -hydroxyketone photopolymerization initiators include 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one and 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropane-1. -One, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one or 2-hydroxy-1- [4- [4- ( 2-hydroxy-2-methylpropionyl) benzyl] phenyl] -2-methylpropan-1-one.
  • ⁇ -aminoketone photopolymerization initiators include 2-dimethylamino-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2-diethylamino-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2- Methyl-2-morpholino-1-phenylpropan-1-one, 2-dimethylamino-2-methyl-1- (4-methylphenyl) propan-1-one, 2-dimethylamino-1- (4-ethylphenyl) ) -2-Methylpropan-1-one, 2-dimethylamino-1- (4-isopropylphenyl) -2-methylpropan-1-one, 1- (4-butylphenyl) -2-dimethylamino-2- Methylpropan-1-one, 2-dimethylamino-1- (4-methoxyphenyl) -2-methylpropan-1-one, 2-dimethylamino-2-methyl -1- (4-methylthiophenyl) propan-1-
  • acylphosphine oxide photopolymerization initiator examples include 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, or bis (2,6-dimethoxybenzoyl). )-(2,4,4-trimethylpentyl) phosphine oxide.
  • oxime ester photopolymerization initiator examples include 1-phenylpropane-1,2-dione-2- (O-ethoxycarbonyl) oxime, 1-phenylbutane-1,2-dione-2- (O-methoxy).
  • Examples of the acridine photopolymerization initiator include 1,7-bis (acridin-9-yl) -n-heptane.
  • benzophenone photopolymerization initiator examples include benzophenone, 4,4′-bis (dimethylamino) benzophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, 4-phenylbenzophenone, 4,4-dichlorobenzophenone, 4- Examples include hydroxybenzophenone, alkylated benzophenone, 3,3 ′, 4,4′-tetrakis (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 4-methylbenzophenone, dibenzylketone or fluorenone.
  • acetophenone photopolymerization initiator examples include 2,2-diethoxyacetophenone, 2,3-diethoxyacetophenone, 4-t-butyldichloroacetophenone, benzalacetophenone, and 4-azidobenzalacetophenone.
  • aromatic ketoester photopolymerization initiator examples include methyl 2-phenyl-2-oxyacetate.
  • benzoate photopolymerization initiator examples include ethyl 4-dimethylaminobenzoate, 4-dimethylaminobenzoic acid (2-ethyl) hexyl, ethyl 4-diethylaminobenzoate, and methyl 2-benzoylbenzoate.
  • titanocene photopolymerization initiators include bis ( ⁇ 5 -2,4-cyclopentadien-1-yl) -bis [2,6-difluoro) -3- (1H-pyrrol-1-yl) phenyl]. Mention may be made of titanium (IV) or bis ( ⁇ 5 -3-methyl-2,4-cyclopentadien-1-yl) -bis (2,6-difluorophenyl) titanium (IV).
  • the content of the component (B) in the resin composition is preferably 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the component (A), 0.5 More than mass part is more preferable, 0.7 mass part or more is further more preferable, and 1 mass part or more is especially preferable.
  • the sensitivity at the time of exposure can be improved as content is in the said range.
  • the content is preferably 25 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less, further preferably 17 parts by mass or less, and particularly preferably 15 parts by mass or less. When the content is within the above range, the resolution after development can be improved.
  • the resin composition further contains a radical polymerizable compound.
  • the radical polymerizable compound refers to a compound having a plurality of ethylenically unsaturated double bond groups in the molecule.
  • a photopolymerization initiator is contained as the component (B)
  • the radical polymerization of the radical polymerizable compound proceeds by exposure to radicals generated from the photopolymerization initiator at the time of exposure by including the radical polymerizable compound.
  • a negative pattern can be formed by insolubilizing the exposed portion of the film in an alkaline developer.
  • the resin composition contains a radical polymerizable compound, UV curing at the time of exposure is promoted, and the sensitivity at the time of exposure can be improved.
  • the crosslink density after thermosetting is improved, and the hardness of the cured film obtained by curing the resin composition can be improved.
  • a radically polymerizable compound As a radically polymerizable compound, a methacryl group and / or an acryl group (hereinafter, these are easily abbreviated as a (meth) acryl group.) Compounds with) may be preferred. From the viewpoint of improving the sensitivity during exposure and improving the hardness of the cured film, a compound having two or more (meth) acryl groups in the molecule is more preferable.
  • the double bond equivalent of the radical polymerizable compound is preferably from 80 to 400 g / mol from the viewpoint of improving the sensitivity during exposure and improving the hardness of the cured film.
  • radical polymerizable compound examples include diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, and trimethylolpropane di (meth) acrylate.
  • trimethylolpropane tri (meth) acrylate ditrimethylolpropane tri (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, Pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, tripentaerythritol hepta (meth) acrylate, tripentaerythritol octa (meth) acrylate, 2,2-bis [ 4- (3- (meth) acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] propane, 1,3,5-tris ((meth) acryloxyethyl) isocyanuric acid, 1,3-bis (Met
  • a modified product or an ethylene oxide modified product is more preferable.
  • a compound obtained by subjecting a compound having two or more glycidoxy groups in the molecule and an unsaturated carboxylic acid having an ethylenically unsaturated double bond group to a ring-opening addition reaction Also preferred are compounds obtained by reacting polybasic acid carboxylic acids or polybasic carboxylic acid anhydrides.
  • the content of the radically polymerizable compound is preferably 15 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, further preferably 25 parts by mass or more, and particularly preferably 30 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the component (A). .
  • the sensitivity at the time of exposure can be improved as content is in the said range.
  • the content is preferably 65 parts by mass or less, more preferably 60 parts by mass or less, further preferably 55 parts by mass or less, and particularly preferably 50 parts by mass or less.
  • the heat resistance of a cured film can be improved as content is in the said range.
  • the resin composition of the present invention includes (E) a compound having a tertiary amide structure having a molecular weight of 60 or more and 1000 or less.
  • (E) component By containing (E) component, it interacts with (B) component and (D) component mentioned later, and stabilizes (B) component and (D) component. Therefore, for example, when the resin composition is stored at room temperature, the deactivation of the component (B) and the reaction with other components and the reaction with the other components of the component (D) can be suppressed, so that the storage stability Will improve. Moreover, the same effect is expressed also about the resin film obtained from a resin composition. In addition, since the resin film interacts with and stabilizes components such as acid generated during exposure, the stability of leaving after coating and after exposure is also improved.
  • the sensitivity is improved.
  • the component (E) remains in the cured film and captures the acid and the like generated from the component (B) during the device reliability test. Suppresses corrosion, oxidation, ionization, etc., and suppresses peeling between the cured film and the metal material. That is, it is possible to suppress deterioration of device characteristics after the device reliability test.
  • component (E) Since component (E) has a molecular weight of 60 or more and 1,000 or less, interaction with component (B) or component (D) is easily formed, and the stabilizing effect is improved.
  • component (E) compounds represented by the general formulas (4) to (6) are preferable.
  • Z represents an oxygen atom or a nitrogen atom.
  • R 28 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a group in which the alkyl group is substituted with —CO—, —O—, or —OH.
  • R 29 is unsubstituted when Z is an oxygen atom, and when Z is a nitrogen atom, the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or the alkyl group is substituted by —CO—, —O—, or —OH Represents a group.
  • R 30 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a group in which the alkyl group is substituted with —CO—, —O—, or —OH.
  • m represents an integer of 0 to 1
  • n represents an integer of 1 to 5.
  • R 31 to R 34 each independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • R 35 and R 36 each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a group in which the alkyl group is substituted with —CO—, —O—, or —OH.
  • R 35 and R 36 may form a cyclic structure.
  • R 37 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aromatic group, or a group in which the alkyl group or aromatic group is substituted with —CO—, —O—, or —OH.
  • Examples of the compound represented by the general formula (4) include the following, but are not limited to the following structures.
  • Examples of the compound represented by the general formula (5) include, but are not limited to, the following structures.
  • Examples of the compound represented by the general formula (6) include the following, but are not limited to the following structures.
  • the component (E) is preferably a compound having a melting point of ⁇ 70 ° C. or higher and 15 ° C. or lower and a boiling point of 100 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
  • the melting point and boiling point of the component are within this range, so that the storage stability and placement stability of the resin composition, and the reliability test of the device to which the cured film obtained by curing the resin composition is applied. Later deterioration of device characteristics can be suppressed.
  • the melting point of the component (E) is more preferably ⁇ 50 ° C. or higher and 10 ° C. from the viewpoints of handling properties during production, storage stability of the resin composition, and stability of placement.
  • the boiling point of the component (E) is 150 ° C.
  • the stability can be improved and the deterioration of the device characteristics after the reliability test of the device to which the cured film obtained by curing the resin composition is applied can also be suppressed.
  • the content of component (E) is preferably 4 parts by mass or more and 1600 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of component (A).
  • the content is more preferably 10 parts by mass or more. Further, the content is more preferably 1000 parts by mass or less.
  • content of (E) component is 5 mass% or more and 50 mass% or less among 100 mass% of all the liquid components.
  • the liquid component is a component that is liquid at 25 ° C., and corresponds to the component (E) and the component (C) described later.
  • the resin composition of the present invention is applied on a substrate so as to be 13 ⁇ m after drying, and the content of the component (E) contained in the resin film obtained by heating and drying at 120 ° C. for 3 minutes is 0.001% by mass or more. It is preferable that it is 30 mass% or less.
  • the content of the component (E) contained in the resin film is more preferably 0.002% by mass or more, and further preferably 0.005% by mass or more.
  • the content of the component (E) is more preferably 20% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less.
  • the content of the component (E) contained in the cured film obtained by curing the resin composition is 0.05 ppm or more and 1000 ppm or less.
  • the content of (E) contained in a cured film is more preferably 0.1 ppm or more, and further preferably 0.5 ppm or more.
  • the content of the component (E) contained in the cured film is more preferably 500 ppm or less, and further preferably 300 ppm or less.
  • the resin composition of the present invention may further contain (C) a solvent (hereinafter may be referred to as (C) component).
  • C a solvent
  • the resin composition can be used as a solution.
  • the content of the component (C) in the resin composition is preferably such that the solid content concentration in the resin composition is 5 to 70% by mass, more preferably 10 to 60% by mass.
  • the solid content is a component that is solid at 25 ° C., and includes (A) component, (B) component, (D) component, and (F) component.
  • the resin composition preferably contains, as component (C), (C1) one or more solvents having a boiling point of 100 ° C. or higher and 150 ° C. or lower under atmospheric pressure.
  • the solvent can be removed from the coating film of the resin composition in a short time. Further, since the coating film is further dried, the solubility in the developer in the unexposed area is lowered, and the contrast is increased by increasing the contrast difference between the exposed area and the unexposed area.
  • alkylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether (boiling point 124 ° C.), propylene glycol monomethyl ether (boiling point 120 ° C.), propylene glycol monomethyl ether acetate (boiling point 146 ° C.); propyl acetate (boiling point 102 ° C.) ), Alkyl acetates such as butyl acetate (boiling point 125 ° C.), isobutyl acetate (boiling point 118 ° C.); methyl butyl ketone (boiling point 116 ° C.), methyl isobutyl ketone (boiling point 116 ° C.), methyl propyl ketone (boiling point 102 ° C.), etc.
  • Ketones such as n-butyl alcohol
  • the content of the component (C1) is preferably 0.1% by mass or more and 40% by mass or less, out of 100% by mass of all liquid components. Sensitivity improves by making content into 0.1 mass% or more. In addition, when the content is 40% by mass or less, uneven coating can be suppressed, and a highly stable material excellent in storage stability, placement stability and in-plane uniformity can be obtained.
  • the component (C2) may further contain one or more solvents selected from (C2) a solvent represented by the general formula (10).
  • R 50 and R 51 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic group. R 50 and R 51 may form a cyclic structure.
  • a solvent capable of dissolving the solid content is preferable.
  • polar aprotic solvents such as ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, and ⁇ -valerolactone
  • esters such as ethyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, propyl acetate, methyl benzoate, and ethyl benzoate Etc. Two or more of these may be contained.
  • the content of the component (C2) is preferably 10% by mass or more and 94.9% by mass or less in 100% by mass of all liquid components.
  • the resin composition of the present invention contains (D) a thermal crosslinking agent having 3 or more epoxy groups.
  • the thermal crosslinking agent refers to a compound having at least two thermally reactive functional groups in the molecule.
  • the thermally reactive functional group is an alkoxymethyl group, a methylol group, an epoxy group, an oxetanyl group, or the like.
  • a thermal crosslinking agent can bridge
  • component (D) Since component (D) has three or more epoxy groups in the molecule, it can react at low temperatures, so even if it is cured at low temperatures, component (D) is strongly cross-linked with other additive components. In addition, the chemical resistance of the cured film can be improved. In general, an epoxy compound having 3 or more functional groups has high reactivity, and thus deteriorates the storage stability and retention stability of the resin composition. However, the resin composition of the present invention has the above-mentioned (E). By including the components, storage stability and storage stability are improved.
  • component (D) includes the following, but are not limited to the following structures.
  • the resin composition contains one or more compounds selected from trifunctional or higher functional alkoxymethyl compounds and trifunctional or higher functional methylol compounds (hereinafter may be abbreviated as the component (D2)). It is preferable to include.
  • the component (D2) By including the component (D2), the crosslinking becomes stronger and the chemical resistance of the cured film can be further improved.
  • the storage stability and storage stability of the solution are improved by including the component (D2). Further, since the obtained cured film is densified, peeling between the cured film and the metal material during the device reliability test is suppressed. That is, it is possible to suppress deterioration of device characteristics after the device reliability test.
  • component (D2) include the following methylol compounds or alkoxymethyl compounds in which a hydrogen atom of a methylol group is substituted with a methyl group or an ethyl group, but are not limited to the following structures.
  • the resin composition preferably contains a thermal cross-linking agent containing a structural unit represented by the following general formula (7) (hereinafter sometimes abbreviated as the component (D3)).
  • R 38 is a divalent organic group having an alkylene group or alkylene ether group having 1 to 15 carbon atoms, and may be linear, branched, or cyclic.
  • R 38 include alkyl groups, cycloalkyl groups, alkoxy groups, alkyl ether groups, alkylsilyl groups, alkoxysilyl groups, aryl groups, aryl ether groups, carboxy groups, carbonyl groups, allyl groups, vinyl groups, complex groups. Examples thereof include a cyclic group and a combination thereof, and may further have a substituent.
  • R 39 and R 40 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
  • the component (D3) itself has a flexible alkylene group and a rigid aromatic group, by including the component (D3), the resulting cured film has improved heat resistance while having heat resistance. Low stress is possible. Further, the densification of the cured film suppresses peeling between the cured film and the metal material during the device reliability test.
  • Examples of the crosslinking group contained in the component (D3) include, but are not limited to, an acrylic group, a methylol group, an alkoxymethyl group, and an epoxy group.
  • an epoxy group is preferable because it can react with the phenolic hydroxyl group of the component (A) to improve the heat resistance of the cured film and can react without dehydration.
  • Specific examples of the compound containing the structural unit represented by the general formula (7) include the following, but are not limited to the following structures.
  • j is an integer of 1 to 5, and i is 1 to 20. From the standpoint of achieving both heat resistance and improvement in elongation, j is preferably 1 to 2, and i is preferably 3 to 7.
  • the above thermal crosslinking agents may be used in combination of two or more.
  • the content of the thermal crosslinking agent is preferably 1 part by mass or more and 200 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the component (A). If the content of the thermal cross-linking agent is 1 part by mass or more and 200 parts by mass or less, the resin composition is excellent in storage stability and storage stability, and can be cured by heat treatment at low temperature, but has chemical resistance. A cured film having a high thickness can be obtained, and further, deterioration of device characteristics after a reliability test of a device to which the cured film is applied can be suppressed.
  • the content of the component (D) is preferably 1% by mass or more and 60% by mass or less, and more preferably 5% by mass or more and 50% by mass or less with respect to 100% by mass in total of all the thermal crosslinking agents.
  • the content of the component (D2) is preferably 1 to 95% by mass, more preferably 5 to 90% by mass.
  • the content of the component (D3) is preferably 1 to 60% by mass, and more preferably 5 to 50% by mass.
  • content is 1% by mass or more, chemical resistance is improved even in heat treatment at a low temperature, and high elongation and low stress can be achieved.
  • content is 60 mass% or less.
  • the resin composition may contain (F) an antioxidant (hereinafter, may be abbreviated as (F) component) as necessary.
  • (F) component As a component, although the compound represented by General formula (8) is mentioned, it is not restricted to the following structure.
  • R 41 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms
  • R 42 represents an alkylene group having 2 or more carbon atoms
  • R 43 represents a monovalent to tetravalent organic group containing at least one of an alkylene group having 2 or more carbon atoms, an O atom, and an N atom.
  • k represents an integer of 1 to 4.
  • an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkyl ether group, an alkylsilyl group, an alkoxysilyl group, an aryl group, an aryl ether group, a carboxy group, a carbonyl group, an allyl group, a vinyl group, a heterocyclic group, —O—, —NH—, —NHNH—, and combinations thereof may be used, and further a substituent may be included.
  • alkyl ether groups or —NH— are preferable from the viewpoint of solubility in a developer and metal adhesion, and —NH— is preferred from the viewpoint of interaction with the component (A) and metal adhesion due to metal complex formation. More preferred.
  • component suppresses oxidative degradation of aliphatic group and phenolic hydroxyl group of (A) component.
  • the rust-proofing action on the metal material suppresses metal oxidation by external moisture, a photosensitizer, and the like, and accompanying peeling between the cured film and the metal material. That is, it is possible to suppress deterioration of device characteristics after the device reliability test.
  • Specific examples of the component (F) include the following, but are not limited thereto.
  • the amount of component (F) added is preferably 0.1 to 10 parts by weight and more preferably 0.2 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of component (A).
  • the addition amount is 0.1 parts by mass or more, adhesion to a metal material is improved and peeling is suppressed.
  • the addition amount is 10 parts by mass or less.
  • the resin composition may contain an adhesion improving agent as necessary.
  • the adhesion improver preferably contains a compound represented by the following general formula (9).
  • R 44 to R 46 each represent an O atom, an S atom, or an N atom, and at least one of R 44 to R 46 represents an S atom.
  • d represents 0 or 1
  • e and f each independently represent an integer of 0 to 2.
  • R 47 to R 49 each independently represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 carbon atoms.
  • R 47 to R 49 are hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, alkyl ether group, alkylsilyl group, alkoxysilyl group, aryl group, aryl ether group, carboxy group, carbonyl group, allyl group, vinyl A group, a heterocyclic group, a combination thereof, and the like, and may further have a substituent.
  • the compound represented by the general formula (9) By containing the compound represented by the general formula (9), it is possible to remarkably improve the adhesion between the cured film after heat curing and the metal material, particularly copper, and to suppress peeling. This is derived from the fact that the S atom and N atom of the compound represented by the general formula (9) efficiently interact with the metal surface, and has a three-dimensional structure that easily interacts with the metal surface. caused by. Due to these effects, a cured film having excellent adhesion to the metal material can be obtained.
  • the addition amount of the compound represented by the general formula (9) is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). By making the addition amount 0.1 parts by mass or more, the effect of adhesion to the metal material can be sufficiently obtained.
  • the amount added is 10 parts by mass or less, in the case where the resin composition is a positive-type photosensitive resin composition, the sensitivity of the resin composition before curing is reduced by interaction with the photosensitive agent. Since it can suppress, it is preferable.
  • Examples of the compound represented by the general formula (9) include the following, but are not limited to the following structures.
  • the resin composition may contain an adhesion improving agent other than the compound represented by the general formula (9).
  • adhesion improvers include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, epoxycyclohexylethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxy.
  • Silane coupling agents such as silane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, titanium chelating agents, aluminum chelating agents, aromatic amine compounds and alkoxy Examples thereof include compounds obtained by reacting a group-containing silicon compound. Two or more of these may be contained.
  • adhesion improving agents adhesion to an underlying substrate such as a silicon wafer, ITO, SiO 2 or silicon nitride can be improved when developing a resin film. Further, resistance to oxygen plasma and UV ozone treatment used for cleaning or the like can be increased.
  • the content of the adhesion improving agent in the resin composition is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A). By setting it as such a range, the adhesiveness after image development is high, and the resin composition excellent in the tolerance of oxygen plasma and UV ozone treatment can be provided.
  • the content of the other adhesion improving agent is preferably 10 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the compound represented by the general formula (9). By setting it as such a range, the effect of each adhesion improving agent can fully be expressed.
  • the resin composition may contain an adhesion improving agent.
  • adhesion improving agent include an alkoxysilane-containing aromatic amine compound, an aromatic amide compound, or an aromatic non-containing silane compound. Two or more of these may be contained. By containing these compounds, the adhesiveness between the cured film obtained by curing the resin composition and the substrate can be improved.
  • alkoxysilane-containing aromatic amine compound and aromatic amide compound are shown below.
  • a compound obtained by reacting an aromatic amine compound and an alkoxy group-containing silicon compound may be used.
  • an aromatic amine compound and a group that reacts with an amino group such as an epoxy group or a chloromethyl group may be used.
  • Non-aromatic silane compounds include vinyl silane compounds such as vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyltris ( ⁇ -methoxyethoxy) silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, and 3-acryloxypropyl.
  • vinyl silane compounds such as vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyltris ( ⁇ -methoxyethoxy) silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, and 3-acryloxypropyl.
  • carbon-carbon unsaturated bond-containing silane compounds such as trimethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, and 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane.
  • vinyltrimethoxysilane and vinyltriethoxysilane are preferable.
  • the content of the adhesion improver is preferably 0.01 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A). By setting it as such a range, the adhesiveness of the cured film obtained by hardening
  • the resin composition may contain a surfactant for the purpose of improving the wettability with the substrate or improving the film thickness uniformity of the coating film, if necessary.
  • a surfactant for the purpose of improving the wettability with the substrate or improving the film thickness uniformity of the coating film, if necessary.
  • commercially available compounds can be used. Specifically, as the silicone-based surfactant, SH series, SD series, ST series of Toray Dow Corning Silicone, BYK series of BYK Chemie Japan, Shin-Etsu Silicone's KP Series, Nippon Oil & Fats 'Disform Series, Toshiba Silicone's TSF Series, etc. are listed.
  • Fluorosurfactants include Dainippon Ink Industries' “MegaFuck” (registered trademark) series, Sumitomo 3M's Florad series, Asahi Glass's “Surflon” (registered trademark) series, "Asahi Guard” (registered trademark) series, Shin-Akita Kasei's EF series, Omninova Solution's Polyfox series, etc.
  • Acrylic and / or methacrylic obtained from the compound, Kyoeisha Chemical Co. Poly flow series, manufactured by Kusumoto Chemicals, Inc. "DISPARON” (registered trademark), but the series and the like, without limitation.
  • the content of the surfactant is preferably 0.001 part by mass or more and 1 part by mass or less with respect to 100 parts by mass of the component (A).
  • a resin composition can be obtained by mixing and dissolving a polymerizable compound, an adhesion improver, an adhesion improver, a surfactant and the like.
  • the dissolution method include heating and stirring. In the case of heating, the heating temperature is preferably set in a range that does not impair the performance of the resin composition, and is usually room temperature to 80 ° C.
  • the dissolution order of each component is not particularly limited, and for example, there is a method of sequentially dissolving compounds having low solubility.
  • the number of rotations is preferably set within a range that does not impair the performance of the resin composition, and is usually 200 rpm to 2000 rpm. Even in the case of stirring, it may be heated as necessary, and is usually room temperature to 80 ° C.
  • components that tend to generate bubbles when stirring and dissolving such as surfactants and some adhesion improvers, by dissolving other components and adding them last, poor dissolution of other components due to the generation of bubbles Can be prevented.
  • the viscosity of the resin composition is preferably 2 to 5,000 mPa ⁇ s.
  • the solid content concentration so that the viscosity is 2 mPa ⁇ s or more, it becomes easy to obtain a desired film thickness.
  • the viscosity is 5,000 mPa ⁇ s or less, it becomes easy to obtain a highly uniform coating film.
  • a resin composition having such a viscosity can be easily obtained, for example, by setting the solid content concentration to 5 to 60% by mass.
  • the obtained resin composition is preferably filtered using a filtration filter to remove dust and particles.
  • a filtration filter to remove dust and particles.
  • the filter pore diameter include, but are not limited to, 0.5 ⁇ m, 0.2 ⁇ m, 0.1 ⁇ m, 0.05 ⁇ m, and 0.02 ⁇ m.
  • the material for the filter include polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon (NY), polytetrafluoroethylene (PTFE), and polyethylene and nylon are preferable.
  • the resin film is defined as a film obtained by applying a resin composition to the surface of a substrate and drying it.
  • the cured film is defined as a film obtained by curing a resin film.
  • the method for producing a cured film of the present invention includes a step of applying the resin composition on a substrate and drying to form a resin film, an exposure step of exposing the resin film if photosensitive, and an exposed resin. It is a method for producing a cured film, which includes a developing step for developing the film and a heat treatment step for heat-treating the developed resin film.
  • the resin composition of the present invention is applied to a substrate to obtain a coating film of the resin composition.
  • the substrate include silicon wafers, ceramics, gallium arsenide, organic circuit substrates, inorganic circuit substrates, and substrates in which circuit constituent materials are arranged, but are not limited thereto.
  • the coating method include spin coating, slit coating, dip coating, spray coating, and printing.
  • the coating film thickness varies depending on the coating method, the solid content concentration of the composition, the viscosity, and the like, but is usually applied so that the film thickness after drying is 0.1 to 150 ⁇ m.
  • the substrate on which the resin composition is applied may be pretreated with the above-described adhesion improving agent in advance.
  • a method of treating the substrate surface by a method such as spin coating, slit die coating, bar coating, dip coating, spray coating, or steam treatment. After the substrate surface is treated, a reduced-pressure drying treatment may be performed as necessary. Further, the reaction between the base material and the adhesion improving agent may be advanced by a heat treatment at 50 ° C. to 280 ° C.
  • the coating film of the resin composition is dried to obtain a resin film. Drying is preferably performed using an oven, a hot plate, infrared rays, or the like in the range of 50 ° C. to 140 ° C. for 1 minute to several hours.
  • actinic radiation is irradiated through a mask having a desired pattern on the photosensitive resin film.
  • Actinic rays used for exposure include ultraviolet rays, visible rays, electron beams, X-rays, etc.
  • Developers include tetramethylammonium, diethanolamine, diethylaminoethanol, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, triethylamine, diethylamine, methylamine, dimethylamine, dimethylaminoethyl acetate, dimethylaminoethanol, dimethylaminoethyl
  • An aqueous solution of a compound exhibiting alkalinity such as methacrylate, cyclohexylamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine and the like is preferable.
  • polar solutions such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, ⁇ -butyrolactone, dimethylacrylamide; methanol, ethanol, One or more alcohols such as isopropanol; esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate; ketones such as cyclopentanone, cyclohexanone, isobutyl ketone and methyl isobutyl ketone may be added. After development, it is common to rinse with water.
  • alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol, and esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate may be added to water for rinsing treatment.
  • the resin film thus obtained is heated to cause the thermal crosslinking reaction to proceed to obtain the cured film of the present invention.
  • the cured film is improved in heat resistance and chemical resistance by crosslinking.
  • This heat treatment may be performed while raising the temperature stepwise, or may be performed while raising the temperature continuously.
  • the heat treatment is preferably performed for 5 minutes to 5 hours. As an example, a heat treatment is performed at 110 ° C. for 30 minutes, and then a heat treatment is further performed at 170 ° C. for 60 minutes.
  • the heat treatment condition is preferably 140 ° C. or higher and 280 ° C. or lower.
  • the heat treatment conditions are preferably 140 ° C. or higher and more preferably 160 ° C. or higher in order to advance the thermal crosslinking reaction.
  • the present invention aims to provide a cured film that is particularly excellent in low-temperature curability, and suppresses malfunction caused by the thermal history of the semiconductor device described later, and improves the yield.
  • a cured film that is particularly excellent in low-temperature curability, and suppresses malfunction caused by the thermal history of the semiconductor device described later, and improves the yield.
  • 250 degrees C or less is more preferable, and 230 degrees C or less is further more preferable.
  • the cured film of the present invention can be used for electronic parts such as semiconductor devices. That is, the semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a metal wiring and an insulating film, and has the cured film of the present invention as an insulating film.
  • the semiconductor device generally refers to a device including a semiconductor element and an integrated circuit in which the semiconductor element is integrated as a component.
  • the semiconductor device in the present invention includes not only a device including a semiconductor element but also a component for a semiconductor device such as a wiring board.
  • the cured film of the present invention is suitably used for applications such as a semiconductor passivation film, a protective film for semiconductor elements, and an interlayer insulating film for multilayer wiring for high-density mounting.
  • the cured film of the present invention is suitable for a surface protective film of MRAM.
  • MRAM Polymer Ferroelectric RAM: PFRAM
  • phase change memory Phase Change RAM: PCRAM
  • OUM Ovonic Unified Memory
  • a display device including a first electrode formed on a substrate and a second electrode provided to face the first electrode, specifically, for example, an LCD, an ECD, an ELD, an organic electroluminescent element It can also be used for an insulating layer of the display device (organic electroluminescence device) used.
  • the cured film of the present invention is used as a protective film for such an electrode or wiring, it is particularly preferably used because it has high resistance to these chemicals.
  • the copper wiring may be oxidized in the manufacturing process. Even in such a case, the cured film of the present invention can be preferably used.
  • FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a pad portion of a semiconductor device having bumps.
  • Al input / output aluminum
  • passivation film 3 passivation film 3
  • insulating film 4 made of a cured product of the resin composition of the present invention is formed thereon, and a metal film 5 is formed so as to be electrically connected to the Al pad 2.
  • Cr Cr, Ti or the like is preferably used.
  • a metal wiring 6 is provided on the metal film 5.
  • As a material of the metal wiring 6, Ag, Cu or the like is preferably used. In recent years, as described above, copper wiring is particularly preferably used.
  • the metal wiring 6 is preferably formed on the metal film 5 using a plating method.
  • An insulating film 7 made of a cured product of the resin composition of the present invention is formed on the insulating film 4 and the metal film 5. The insulating film 7 needs to be opened by a photolithography process in the pad portion where the scribe line 9 and the solder bump 10 are to be installed. After the barrier metal 8 is formed on the pad portion, the solder bump 10 is formed.
  • the resin composition of the present invention is applied on the silicon wafer 1 on which the Al pad 2 and the passivation film 3 are formed, and after forming a pattern using a photolithography process, the insulating film 4 is cured. Form.
  • a metal film 5 is formed by a sputtering method.
  • a metal wiring 6 is formed on the metal film 5 by using a plating method.
  • the resin composition of the present invention is applied thereon, and after forming a pattern using a photolithography process, it is cured to form an insulation having a shape as shown in FIG. 2d.
  • a film 7 is formed.
  • an opening is formed in the scribe line 9 in the insulating film 7.
  • a wiring (so-called rewiring) may be further formed on the insulating film 7.
  • the formed insulating film will come into contact with various chemicals multiple times, but the insulating film made of a cured product of the resin composition of the present invention is excellent in adhesion and chemical resistance.
  • a good multilayer wiring structure can be formed. There is no upper limit to the number of layers in the multilayer wiring structure, but 10 or fewer layers are often used.
  • a barrier metal 8 and a solder bump 10 are formed. Then, the wafer is diced along the scribe line 9 and cut into chips.
  • the insulating film 7 has no opening in the scribe line 9 or a residue remains, cracks or the like occur during dicing, which affects the reliability of the chip. For this reason, it is very preferable to provide pattern processing excellent in thick film processing in order to obtain high reliability of the semiconductor device.
  • the resin composition of the present invention is also suitably used for a fan-out wafer level package (fan-out WLP) or a fan-out panel level package (fan-out PLP).
  • Fan-out WLP is a technique for manufacturing a large number of semiconductor packages on a wafer at once.
  • Fan-out PLP is a technique for manufacturing a large number of semiconductor packages on a rectangular substrate, that is, a panel, in a part or all of the processes.
  • FIG. 3 is a manufacturing process cross-sectional view of an example of a semiconductor device having the cured film of the present invention. Specifically, it is an enlarged sectional view of a semiconductor package called Chip-first fan-out WLP or Chip-first fan-out PLP.
  • the silicon wafer on which the Al pad 2 and the passivation film 3 are formed is diced, cut into semiconductor chips 1 ′, and sealed with a sealing resin 11.
  • the insulating film 4 is formed by applying the resin composition of the present invention over the sealing resin 11 and the semiconductor chip 1 ′, providing an opening by pattern formation using a photolithography process, and then curing.
  • the A metal film 5 made of Cr, Ti or the like and a metal wiring 6 made of Ag, Cu or the like are further formed on the insulating film 4.
  • the metal film 5 and the metal wiring 6 are electrically connected to the Al pad 2 provided on the semiconductor chip 1 ′ in the opening provided in the insulating film 4.
  • An insulating film 7 is further formed thereon.
  • the resin composition of the present invention is also preferably used for forming the insulating film 7.
  • a barrier metal 8 and a solder bump 10 are formed in the opening provided in the insulating film 7.
  • the barrier metal 8 and the solder bump 10 are electrically connected to the metal wiring 6.
  • the Chip-first fan-out WLP or the Chip-first fan-out PLP is provided with an extended portion using a sealing resin such as an epoxy resin around the semiconductor chip, and rewiring is performed from the electrode on the semiconductor chip to the extended portion.
  • a sealing resin such as an epoxy resin around the semiconductor chip
  • This is a semiconductor package that secures the necessary number of terminals by mounting solder balls on the extended part.
  • the wiring is installed so as to straddle the boundary formed by the main surface of the semiconductor chip and the main surface of the sealing resin.
  • the insulating film 7 is disposed as an interlayer insulating film on a base material composed of two or more materials such as a semiconductor chip and a sealing resin, and a metal wiring (rewiring) 6 is disposed on the interlayer insulating film. Is done.
  • the cured film of the present invention is suitable for fine rewiring because the metal film has high metal adhesion to a wiring having a width of metal wiring and a distance between adjacent wirings of 5 ⁇ m or less.
  • the width of the metal wiring and the distance between adjacent wirings of 5 ⁇ m or less means that the width of the metal wiring is 5 ⁇ m or less and the distance between the adjacent wirings is also 5 ⁇ m or less.
  • the Chip-first fan-out WLP or the Chip-first fan-out PLP having such a fine structure has a multi-layered structure in which a plurality of redistribution layers are laminated, and among the adjacent redistribution layers, a semiconductor chip
  • the width of the metal wiring in the rewiring layer closer to the distance and the distance between adjacent wirings are the same or narrower than the width of the metal wiring in the rewiring layer farther from the semiconductor chip and the distance between adjacent wirings. It is preferable.
  • the rewiring layer refers to a layer composed of a pair of rewirings and an interlayer insulating film formed thereon in a multilayer wiring structure in which a plurality of rewirings are separated by a plurality of interlayer insulating films. .
  • the rewiring layer is composed of only one layer.
  • the width of the metal wiring in the rewiring layer and the interval between adjacent wirings are the same or narrower means that the width of the metal wiring in the rewiring layer closer to the semiconductor chip is smaller than that of the rewiring layer far from the semiconductor chip.
  • the spacing between adjacent wirings in the rewiring layer that is the same or narrower and closer to the semiconductor chip is compared to the spacing between adjacent wirings in the rewiring layer farther from the semiconductor chip. Mean the same or narrow.
  • the thickness of the interlayer insulating film of the rewiring layer closer to the semiconductor chip among the adjacent rewiring layers is compared with the thickness of the interlayer insulating film of the rewiring layer farther from the semiconductor chip.
  • each rewiring layer constituting the multilayer wiring structure is gradually made finer pitch from the far side from the semiconductor chip to the near side to the semiconductor chip.
  • the in-plane uniformity of the interlayer insulating film in each rewiring layer is important.
  • a plurality of rewiring layers including metal wiring (rewiring) and an interlayer insulating film are stacked on a support substrate on which a temporary sticking material is disposed, and further a semiconductor chip is formed thereon.
  • a type created in a process called RDL (Redistribution Layer) -first which separates the semiconductor package by separating the support substrate and the redistribution layer after forming a semiconductor package by arranging a sealing resin and There are semiconductor packaging. That is, the support substrate is used only in the manufacturing process and is not included in the completed semiconductor package.
  • the insulating film preferably has low stress.
  • a panel with a large area is used aiming at the cost advantage of mass production, so reduction of warpage due to film shrinkage of the interlayer insulating film and improvement of in-plane uniformity of film thickness are problems. ing.
  • a barrier metal such as Ti is formed on a support substrate 20 such as a glass substrate or a silicon wafer by a sputtering method, and a Cu seed (seed layer) is formed thereon by a sputtering method.
  • An electrode pad 21 is formed.
  • the resin composition of the present invention is applied to the entire surface of the support substrate 20 on which the electrode pad 21 is formed, and after forming a pattern using a photolithography process, the insulating film 22 is cured by curing. Form.
  • a seed layer is formed again by a sputtering method, and a metal wiring 23 (rewiring) made of Cu is formed by a plating method. Thereafter, the steps of FIGS. 4b and 4c are repeated to form a multilayer wiring structure as shown in FIG. 4d.
  • the resin composition of the present invention is applied again, and after forming a pattern using a photolithography process, the insulating film 22 is formed by curing, and then metal wiring is formed in the opening of the insulating film 22.
  • a Cu post 24 is formed on 23 using a plating method.
  • the pitch of the Cu posts 24 and the conduction portion pitch of the semiconductor chip 26 are made equal.
  • the pitch of the conductive portions of the semiconductor chip 26 is finer than the pitch of the electrode pads 21.
  • each rewiring layer constituting the multilayer wiring structure is transferred from the electrode pads 21 to the Cu posts 24.
  • the wiring is multilayered while gradually becoming fine pitch.
  • the thickness of the adjacent interlayer insulating film 22 is the same or thinner as it approaches the semiconductor chip.
  • the semiconductor chip 26 is connected to the Cu post 24 via the solder bump 25.
  • the electrode pad 21 and the semiconductor chip 26 are electrically connected via the metal wiring 23 and the solder bump 25.
  • the semiconductor chip 26 is sealed with a sealing resin to form a semiconductor package, and then the support substrate and the redistribution layer are separated to separate the semiconductor package. In this way, a semiconductor device having a multilayer wiring structure using the RDL first process can be obtained.
  • wiring is installed so as to straddle the boundary line between the main surface of the semiconductor chip and the main surface of the printed circuit board.
  • an interlayer insulating film is formed on a base material composed of two or more materials, and wiring (rewiring) is formed on the interlayer insulating film. Since the cured film formed by curing the resin composition of the present invention has high adhesion to a semiconductor chip provided with metal wiring and also has high adhesion to an epoxy resin or the like, it has two or more kinds. It is suitably used as an interlayer insulating film provided on a substrate composed of the above material.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the coil component of the inductor device showing the embodiment of the present invention.
  • an insulating film 13 is formed on the entire surface of the substrate 12, and an insulating film 14 having an opening formed thereon is formed thereon.
  • the resin composition of the present invention may be used for either the insulating film 13 or the insulating film 14.
  • a metal film 15 made of Cr, Ti or the like is formed in the opening of the insulating film 14, and a metal wiring 16 made of Ag, Cu or the like is formed thereon using a plating method.
  • the metal wiring 16 is formed in a spiral shape.
  • the metal wiring 16 provided in the uppermost layer is connected to the electrode 18 by a metal wiring 17 made of Ag, Cu or the like, and is sealed with a sealing resin 19.
  • the resin composition of the present invention is also suitably used for organic EL display devices.
  • the organic EL display device has a driving circuit, a planarizing layer, a first electrode, an insulating layer, a light emitting layer, and a second electrode on a substrate, and the planarizing layer and / or the insulating layer is made of the cured film of the present invention.
  • Organic EL light-emitting materials are susceptible to deterioration due to moisture and may adversely affect the area ratio of the light-emitting portion relative to the area of the light-emitting pixels, but the cured film of the present invention has a low water absorption rate, so stable driving and light emission Characteristics are obtained.
  • an active matrix type organic EL display device on a substrate made of glass, various plastics, etc., it has a TFT and a wiring located on a side portion of the TFT and connected to the TFT.
  • a planarization layer is provided so as to cover the unevenness, and a display element is further provided on the planarization layer. The display element and the wiring are connected through a contact hole formed in the planarization layer.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of an example of a TFT substrate.
  • bottom gate type or top gate type TFTs (thin film transistors) 27 are provided in a matrix, and a TFT insulating layer 29 is formed in a state of covering the TFTs 27.
  • a wiring 28 connected to the TFT 27 is provided on the TFT insulating layer 29.
  • a planarizing layer 30 is provided on the TFT insulating layer 29 in a state where the wiring 28 is embedded.
  • a contact hole 33 reaching the wiring 28 is provided in the planarization layer 30.
  • a transparent electrode 31 made of ITO or the like is formed on the planarizing layer 30 while being connected to the wiring 28 through the contact hole 33.
  • the transparent electrode 31 serves as an electrode of a display element (for example, an organic EL element).
  • An insulating layer 34 is formed so as to cover the periphery of the transparent electrode 31.
  • the organic EL element may be a top emission type that emits emitted light from the side opposite to the substrate 32 or a bottom emission type that extracts light from the substrate 32 side.
  • an active matrix type organic EL display device in which the TFT 27 for driving the organic EL element is connected to each organic EL element is obtained.
  • the TFT insulating layer 29, the planarizing layer 30, and / or the insulating layer 34 are formed by a step of forming a resin film made of the resin composition of the present invention, a step of exposing the resin film, a step of developing the exposed resin film, and It can form by the process of heat-processing the developed resin film.
  • An organic EL display device can be obtained from the manufacturing method having these steps.
  • in-plane uniformity of the film thickness is 0 ⁇ m or more and less than 0.35 ⁇ m as very good, 3 is 0.35 ⁇ m or more and less than 0.6 ⁇ m is good, 2 is 0.6 ⁇ m or more as bad, It was evaluated.
  • the obtained pre-baked film 10 mg was adsorbed and trapped by the purge and trap method. Specifically, the collected prebaked film was heated at 250 ° C. for 40 minutes using helium as a purge gas, and the desorbed components were collected in an adsorption tube.
  • the collected components are thermally desorbed using a thermal desorption apparatus at a primary desorption condition of 260 ° C. for 15 minutes, a secondary adsorption condition of ⁇ 27 ° C. and a secondary desorption condition of 320 ° C. for 5 minutes, and then a GC-MS apparatus GC-MS analysis was performed using 7890 / 5975C (manufactured by Agilent) under conditions of column temperature: 40 to 300 ° C., carrier gas: helium (1.5 mL / min), scan range: m / Z 29 to 600. .
  • the amount of gas generated was calculated by preparing a calibration curve by GC-MS analysis under the same conditions as above for each component (E).
  • the remaining amount of the component (E) was evaluated as 2 as good if it was 0.001% by mass or more and 30% by mass or less, and as 1 if it was less than 0.001% by mass or exceeded 30% by mass. .
  • a varnish was prepared and spin-coated on an 8-inch silicon wafer using a coating and developing apparatus ACT-8 (manufactured by Tokyo Electron Ltd.) so that the film thickness after pre-baking was 11 ⁇ m.
  • Application and pre-baking were performed by a coating method to prepare a pre-baked film. Or it applied by the slit coat method using the slit coater, dried under reduced pressure, and prebaked, and produced the prebaked film
  • Pre-baking was performed by heating at 120 ° C. for 3 minutes. Thereafter, the prebaked film was heated to 170 ° C.
  • the obtained pre-baked film was used with a 2.38 mass% tetramethylammonium (TMAH) aqueous solution (manufactured by Tama Chemical Industries) under the conditions of 25 seconds ⁇ 2 times to 60 seconds ⁇ 2 times so that the film thickness became 11 ⁇ m. And then rinsed with pure water. Then, using an inert oven CLH-21CD-S, the temperature was raised to 170 ° C. at 4.0 ° C./min with an oxygen concentration of 20 ppm or less under a nitrogen stream, and heat treatment was performed at 170 ° C. for 1 hour to cure the prebaked film. Thus, a cured film was obtained. When the temperature reached 50 ° C. or lower, the silicon wafer was taken out.
  • TMAH tetramethylammonium
  • the film thickness of the pre-baked film after pre-baking and development, and the film thickness of the cured film after the heat treatment were measured using a light interference type film thickness measuring device Lambda Ace STM-602 manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.
  • the refractive index was measured as 1.629. 10 mg of the obtained cured film was adsorbed and trapped by the purge and trap method. Specifically, the collected cured film was heated at 250 ° C. for 40 minutes using helium as a purge gas, and the desorbed components were collected in an adsorption tube.
  • the collected components are thermally desorbed using a thermal desorption apparatus at a primary desorption condition of 260 ° C. for 15 minutes, a secondary adsorption condition of ⁇ 27 ° C. and a secondary desorption condition of 320 ° C. for 5 minutes, and then a GC-MS apparatus GC-MS analysis was performed using 7890 / 5975C (manufactured by Agilent) under conditions of column temperature: 40 to 300 ° C., carrier gas: helium (1.5 mL / min), scan range: m / Z 29 to 600. .
  • the amount of gas generated was calculated by preparing a calibration curve by GC-MS analysis under the same conditions as above for each component (E).
  • the varnish is applied and prebaked on the evaluation substrate by spin coating using a coating / developing apparatus ACT-8 (manufactured by Tokyo Electron Ltd.) so that the film thickness after prebaking at 120 ° C. for 3 minutes becomes 11 ⁇ m.
  • a pre-baked film was prepared. Or it applied by the slit coat method using the slit coater, dried under reduced pressure, and prebaked, and produced the prebaked film
  • the evaluation substrate (hereinafter referred to as a sample) was taken out.
  • the sample was put into a 175 ° C. constant temperature bath and treated for 200 hours. After that, the sample was taken out, and the sample was cut using a scanning electron microscope FEI Helios 650 (manufactured by FEI Co., Ltd.) attached to the focused ion beam processing apparatus and the magnification was 40,000 times in order to observe the peeling on the copper wiring. The cross section was observed. As an evaluation method, the degree of peeling of the side surface of the copper wiring was observed, 3 being exfoliated at 0% or more and less than 25% was regarded as very good 3; Was rated as 1 as defective.
  • a varnish is prepared and applied on a 8-inch silicon wafer by spin coating using a coating and developing apparatus ACT-8 (manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd.) so that the film thickness after development is 11 ⁇ m.
  • a membrane was prepared. Or it applied by the slit coat method using the slit coater, dried under reduced pressure, and prebaked, and produced the prebaked film
  • Ghi The resulting prebaked film line mask aligner (Union Optical Co., PEM-6M) was exposed at 20 mJ / cm 2 steps at each 0 ⁇ 1500mJ / cm 2 exposure amount using the.
  • Line & space (L & S) patterns used for exposure are 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 50, and 100 ⁇ m.
  • development was performed using a 2.38 mass% tetramethylammonium (TMAH) aqueous solution (manufactured by Tama Chemical Industry) under conditions of 25 seconds ⁇ 2 times to 60 seconds ⁇ 2 times so that the film thickness becomes 11 ⁇ m.
  • TMAH tetramethylammonium
  • rinsing with pure water gave a relief pattern.
  • the film thickness of the pre-baked film after pre-baking and development was measured using a light interference type film thickness measuring apparatus Lambda Ace STM-602 manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd., with a refractive index of 1.629.
  • the minimum exposure amount at which a 20 ⁇ m line and space (L / S) pattern was formed in a one-to-one relationship was defined as sensitivity.
  • the sensitivity was evaluated as 1, 2,600mJ / cm 2 or more things as bad those less than 500 mJ / cm 2 to 3,500mJ / cm 2 or more 600 mJ / cm of less than 2 as a good as very good .
  • the varnish was stored in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50%, evaluated after 14 days under the same conditions, and the dimension of the space in the obtained 20 ⁇ m line & space pattern was measured.
  • the change in pattern dimension was evaluated as 1 when the change in pattern size was 0 ⁇ m or more and less than 1 ⁇ m, 3 as excellent, 1 2 or more and less than 2 ⁇ m as good, and 2 or 2 ⁇ m or more as bad.
  • Placement stability test Coating development apparatus ACT-8 (manufactured by Tokyo Electron Ltd.) so that the film thickness after pre-baking the varnish on an 8-inch silicon wafer is 12.5 ⁇ m and the film thickness after development is 11 ⁇ m. ) was applied by spin coating and pre-baked and pre-baked to prepare a pre-baked film, or was applied by slit coating using a slit coater, dried under reduced pressure and pre-baked to prepare a pre-baked film. All pre-baking was performed at 120 ° C. for 3 minutes.
  • the film thickness of the pre-baked film after pre-baking and development was measured using a light interference type film thickness measuring apparatus Lambda Ace STM-602 manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd., with a refractive index of 1.629.
  • the sensitivity was defined as the minimum exposure amount at which a 20 ⁇ m line & space (L / S) pattern was formed in a one-to-one relationship after exposure and development.
  • a pre-baked film was prepared on an 8-inch silicon wafer in the same manner as described above, and after the pre-baked film was prepared or stored for 8 hours after exposure in an environment of temperature 23 ° C. and humidity 50%. Evaluation was performed under the same conditions, and the dimension of the space in the obtained 20 ⁇ m line & space pattern was measured, and the change in dimension was measured before and after storage. In this case, after the pre-baked film is produced, the pattern size change amount is 0 ⁇ m or more and less than 0.5 ⁇ m as very good, 3 0.5 ⁇ m or more and less than 1 ⁇ m as good, and 2 or 1 ⁇ m or more as bad. 1 was evaluated.
  • the change in pattern dimension was evaluated as 1 when the change was 0 ⁇ m or more and less than 1 ⁇ m, and 3 when the change was 1 ⁇ m or more and less than 2 ⁇ m, 2 when the change was 2 ⁇ m or more.
  • (B) component (C1) component, (C2) component, thermal crosslinking agent component, (E) component and other components used in Examples and Comparative Examples are shown below.
  • (B) component (C1) component, (C2) component, thermal crosslinking agent component, (E) component and other components used in Examples and Comparative Examples are shown below.
  • Radical polymerizable compound dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA).
  • Examples 1 to 7, Comparative Examples 1 to 4 A varnish was prepared by adding the component (C), the thermal crosslinking agent, the component (E) and other components in 10 parts by mass shown in Table 1 to 10 g of the resin (A-1) obtained in Synthesis Example 2. These characteristics were measured by the above evaluation method. The measurement results are shown in Table 2.

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Abstract

(A)ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、その他のポリアミド、およびこれらの共重合体から選択される1種類以上の樹脂、(D)エポキシ基数が3以上の熱架橋剤からなる樹脂組成物であって、さらに(E)分子量が60以上1000以下の第3級アミド構造を有する化合物を含む、樹脂組成物。保存安定性や引き置き安定性に優れ、低温での加熱処理により硬化が可能でありながら、耐薬品性の高い硬化膜を得ることができ、さらにその硬化膜を適用したデバイスの信頼性試験後におけるデバイス特性の低下を抑制できる樹脂組成物を提供する。

Description

樹脂組成物、硬化膜、半導体装置およびそれらの製造方法
 本発明は、樹脂組成物に関する。より詳しくは、半導体素子等の表面保護膜、層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁層などに好適に用いられる樹脂組成物に関する。
 従来、半導体素子の表面保護膜や層間絶縁膜、有機電解素子の絶縁層や薄膜トランジスタ(以下、TFT)基板の平坦化膜には、耐熱性や電気絶縁性、機械特性等に優れたポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂またはポリアミドイミド樹脂を含む樹脂組成物が広く使用されていた。
 上記用途においては、樹脂組成物をスピン塗布、またはスリット塗布により樹脂膜を形成することが一般的である。そのため、従来から種々の溶媒が樹脂組成物に用いられており、溶解性、塗布性、保存安定性、現像性等を鑑みて選択、適用されてきた(特許文献1、2、3)。
 また、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール前駆体またはポリアミドイミド前駆体の塗膜を加熱により脱水閉環させて、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾールまたはポリアミドイミドからなる硬化膜を得る場合、通常350℃前後の高温焼成を必要とする。ところが、近年用いられているメモリデバイスや、半導体パッケージ作製時に用いるモールド樹脂などは高温プロセスに弱いという観点から、表面保護膜や層間絶縁膜には250℃以下、さらに望ましくは200℃以下の低温での焼成で硬化可能な樹組成物が求められている。
 低温硬化可能な樹脂組成物としては、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、ポリベンゾチアゾールなどの樹脂および熱架橋剤を含有する樹脂組成物(特許文献4)、アルカリ可溶性ポリアミドイミド、光酸発生剤、溶剤および架橋剤を含有するポジ型感光性ポリアミドイミド樹脂組成物(特許文献5)、アルカリ可溶性ポリイミド、キノンジアジド化合物、熱架橋剤、熱酸発生剤および密着改良剤を含有するポジ型感光性ポリイミド樹脂組成物(特許文献6)などが知られている。
特許第4911248号公報 特開2015-232688号公報 WO2015/046332号 特開2007-16214号公報 特開2007-240554号公報 特開2013-72935号公報
 しかしながら上記特許文献に記載されている樹脂組成物は、保存安定性や引き置き安定性、低温での加熱処理における耐薬品性、信頼性試験後のデバイス特性などで課題が見られた。
 本発明は従来技術に伴う上記の問題点を解決し、保存安定性や引き置き安定性に優れ、低温での加熱処理により硬化が可能でありながら、耐薬品性の高い硬化膜を得ることができ、さらにその硬化膜を適用したデバイスの信頼性試験後におけるデバイス特性の低下を抑制できる樹脂組成物を提供することを目的とする。
 本発明は次の構成を有する。
(1)(A)ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、その他のポリアミド、およびこれらの共重合体から選択される1種類以上の樹脂、(D)エポキシ基数が3以上の熱架橋剤、および(E)分子量が60以上1000以下の第3級アミド構造を有する化合物を含む、樹脂組成物。
(2)上記の樹脂組成物を硬化した硬化膜。
(3)上記の樹脂組成物を基板上に塗布し、乾燥して樹脂膜を形成する工程、樹脂膜を露光する露光工程、露光された樹脂膜を現像する現像工程、および現像された樹脂膜を加熱処理する加熱処理工程を含む硬化膜の製造方法。
(4)金属配線および絶縁膜を有する半導体装置であって、上記の硬化膜を絶縁膜として有する半導体装置。
(5)さらに半導体チップを含み、金属配線が該半導体チップと電気的に接続されている(4)に記載の半導体装置。
(6)前記半導体チップが封止樹脂に封止されており、前記半導体チップおよび前記封止樹脂の上に前記絶縁膜が層間絶縁膜として配置され、該層間絶縁膜の上に前記金属配線が配置された(5)に記載の半導体装置。
(7)仮貼り材料が配置された支持基板上に、金属配線および上記の硬化膜からなる再配線層を複数積層する工程と、
その上に半導体チップと封止樹脂を配置して半導体パッケージを作成する工程と、
その後、該支持基板と該半導体パッケージを剥離する工程を含む、半導体装置の製造方法。
 本発明の樹脂組成物によれば、保存安定性や引き置き安定性に優れ、低温での加熱処理により硬化が可能でありながら、耐薬品性の高い硬化膜を得ることができ、さらにその硬化膜を適用したデバイスの信頼性試験後におけるデバイス特性の低下を抑制することができる。
バンプを有する半導体装置のパット部分の拡大断面を示した図である。 バンプを有する半導体装置の詳細な作製方法を示した図である。 本発明の半導体装置の一例の製造工程断面図である。 RDLファーストにおける半導体装置作製方法を示した図である。 本発明の半導体装置の一例であるインダクタ装置のコイル部品の断面図である。 TFT基板の一例の断面図である。
 本発明の樹脂組成物は、(A)ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、その他のポリアミド、およびこれらの共重合体から選択される1種類以上の樹脂、(D)エポキシ基数が3以上の熱架橋剤からなる樹脂組成物であって、さらに(E)分子量が60以上1000以下の第3級アミド構造を有する化合物を含む、樹脂組成物である。以下、それぞれ(A)成分、(D)成分、および(E)成分と呼称する場合がある。
 (A)成分は、アルカリ可溶性樹脂であることが好ましい。本発明においてアルカリ可溶性とは、γ-ブチロラクトンに樹脂を溶解した溶液をシリコンウエハ上に塗布し、120℃で4分間プリベークを行って膜厚10μm±0.5μmのプリベーク膜を形成し、該プリベーク膜を23±1℃の2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に1分間浸漬した後、純水でリンス処理したときの膜厚減少から求められる該プリベーク膜の溶解速度が50nm/分以上であることをいう。
 (A)成分であるポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、その他のポリアミド、およびこれらの共重合体から選択される1種類以上の樹脂は、耐熱性が高く、また熱処理後の160℃以上の温度条件下におけるアウトガス量が少ないため、特に有機発光装置、表示装置、半導体素子に用いられる平坦化膜、絶縁層、隔壁、保護膜、および層間絶縁膜として好適に使用される。
 (A)成分について説明する。ポリイミドはイミド環を有するものであれば、特に限定されない。またポリイミド前駆体は、脱水閉環することによりイミド環を有するポリイミドとなる構造を有していれば、特に限定されず、ポリアミド酸やポリアミド酸エステルなどを用いることができる。ポリベンゾオキサゾールは、ベンゾオキサゾール環を有するものであれば、特に限定されない。ポリベンゾオキサゾール前駆体は、脱水閉環することによりベンゾオキサゾール環を有するポリベンゾオキサゾールとなる構造を有していれば、特に限定されず、ポリヒドロキシアミドなどを用いることができる。また、その他のポリアミドとは、ポリイミド前駆体およびポリベンゾオキサゾール前駆体以外の構造を有するポリアミドであって、分子内にアミド構造を有していれば、特に限定されない。また、前記の重合体は2種以上含有してもよいし、これらを共重合した樹脂を用いてもよい。
 (A)成分としてより好ましく用いられるものとしては、ポリイミド、ポリイミド前駆体またはポリベンゾオキサゾール前駆体が挙げられる。ポリイミドとしては、下記一般式(1)で表される構造単位を有する樹脂が好ましい。ポリイミド前駆体およびポリベンゾオキサゾール前駆体としては、下記一般式(2)で表される構造単位を有する樹脂が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
一般式(1)中、Vは4~10価の有機基、Wは2~8価の有機基を表す。pおよびqは、それぞれ0~6の範囲内の整数を表す。(A)成分にアルカリ可溶性を持たせるために、p+q>0であることが好ましい。Rはフェノール性水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基およびチオール基から選ばれた基を表し、pが2以上の場合、複数のRは同一であっても異なっていてもよい。Rはフェノール性水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基およびチオール基から選ばれた基を表し、qが2以上の場合、複数のRは同一であっても異なっていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
一般式(2)中、XおよびYは、それぞれ独立に2個以上の炭素原子を有する2~8価の有機基を表す。RおよびRは、それぞれ独立に水素、または炭素数1~20の有機基を表す。rおよびsは、それぞれ0~4の範囲内の整数、tおよびuは、それぞれ0~2の範囲内の整数を表す。(A)成分にアルカリ可溶性を持たせるために、r+s+t+u>0であることが好ましい。一般式(2)において、ポリイミド前駆体の場合は、t>0であり、アミド基のオルト位にカルボキシ基またはカルボキシエステル基を有し、脱水閉環することによりイミド環を形成する構造を有することが好ましい。また、一般式(2)において、ポリベンゾオキサゾール前駆体の場合は、s>0であり、アミド基のオルト位にヒドロキシル基を有し、脱水閉環することによりベンゾオキサゾール環を形成する構造を有することが好ましい。また、前記その他のポリアミドとしても、一般式(2)で表される構造を有するポリアミド(ただし、ポリイミド前駆体およびポリベンゾオキサゾール前駆体を除く)を好ましく用いることができる。
 (A)成分は、一分子中に一般式(1)または(2)で表される構造単位を5~100,000有することが好ましく、10~100,000有することがより好ましい。
 また、一般式(1)または(2)で表される構造単位に加えて、他の構造単位を有してもよい。他の構造単位としては、例えば、環状構造を構成している4級炭素原子に二つの環状構造が結合した骨格構造、シロキサン構造などが挙げられるが、これらに限定されない。この場合、一般式(1)または(2)で表される構造単位を、主たる構成単位とすることが好ましい。ここで主たる構成単位とは全構造単位数のうち一般式(1)または(2)で表される構造単位を50モル%以上有することをいい、70モル%以上有することがより好ましい。
 また、(A)成分は、アルキレン基およびアルキレンエーテル基から選ばれた基を含有することが好ましい。これらの基は脂肪族環を含んでいても良い。該アルキレン基およびアルキレンエーテル基から選ばれた基としては、下記一般式(3)で表される基が特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
一般式(3)中、R~Rはそれぞれ独立に炭素数1~6のアルキレン基を表す。R~R16はそれぞれ独立に水素、フッ素、または炭素数1~6のアルキル基を表す。ただし、括弧内に表される構造はそれぞれ異なる。x、y、zはそれぞれ独立に0~35の整数を表す。
 (A)成分が、アルキレン基およびアルキレンエーテル基から選ばれた基を有することにより、(A)成分を含有する樹脂組成物を硬化した硬化膜に対して高伸度性を付与できる。また、樹脂に柔軟性が生まれ、イミド前駆体構造、またはベンゾオキサゾール前駆体構造が閉環する場合に発生し得る応力の増加を抑制できる。このため、前駆体構造の閉環に伴う基板ウエハへの応力増加を抑制することができる。また、アルキレン基およびアルキレンエーテル基は低紫外線吸収性であるため、その導入によりi線透過性が向上し高感度化も実現できる。
 アルキレン基およびアルキレンエーテル基の重量平均分子量は、硬化膜における高伸度性を得られる点で、600以上であることが好ましく、900以上であることがより好ましい。また、アルカリ溶液への溶解性を維持できる点で、2,000以下であることが好ましく、1,800以下であることがより好ましく、1,500以下であることがさらに好ましい。
 本発明において、重量平均分子量(Mw)は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて確認できる。例えば展開溶媒をN-メチル-2-ピロリドン(以下、NMPと省略する場合がある)として測定し、ポリスチレン換算で求めることができる。
 上記一般式(1)中、V-(Rおよび上記一般式(2)中、(OH)-X-(COORは酸の残基を表す。Vは4価~10価の有機基であり、なかでも芳香族環または環状脂肪族基を含有する炭素原子数4~40の有機基が好ましい。Xは2個以上の炭素原子を有する2価~8価の有機基であり、なかでも芳香族環、または脂肪族基を含有する炭素原子数4~40の有機基が好ましい。
 酸成分としては、ジカルボン酸の例としてテレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ビス(カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビフェニルジカルボン酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、トリフェニルジカルボン酸など;トリカルボン酸の例としてトリメリット酸、トリメシン酸、ジフェニルエーテルトリカルボン酸、ビフェニルトリカルボン酸など;テトラカルボン酸の例としてピロメリット酸、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ジフェニルエーテルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2’,3,3’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸、9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン、9,9-ビス{4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル}フルオレン、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,5,6-ピリジンテトラカルボン酸、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンおよび下記に示した構造の芳香族テトラカルボン酸;ブタンテトラカルボン酸、シクロブタンテトラカルボン酸、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸などの脂肪族のテトラカルボン酸などを挙げることができるが、これらに限定されない。これらを2種以上用いてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
式中、R20は酸素原子、C(CF、またはC(CHを表す。R21およびR22は水素原子、または水酸基を表す。
 これらの酸は、そのまま、あるいは酸無水物、ハロゲン化物、活性エステルとして使用できる。
 上記一般式(1)中のW-(Rおよび上記一般式(2)中の(OH)-Y-(COORはジアミンの残基を表す。WおよびYは2~8価の有機基であり、なかでも芳香族環または環状脂肪族基を含有する炭素原子数4~40の有機基が好ましい。
 ジアミンの残基を構成するジアミンの具体的な例としては、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、ベンジジン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、1,5-ナフタレンジアミン、2,6-ナフタレンジアミン、ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス{4-(4-アミノフェノキシ)フェニル}エーテル、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジエチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジエチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’,3,3’-テトラメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’,4,4’-テトラメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジ(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレンあるいはこれらの芳香族環の水素原子の少なくとも一部をアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物や、脂肪族のシクロヘキシルジアミン、メチレンビスシクロヘキシルアミンおよび下記に示した構造のジアミンなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 式中、R23は酸素原子、C(CF、またはC(CHを表す。R24~R27はそれぞれ独立に水素原子、または水酸基を表す。
 これらのジアミンは、ジアミンとして、または対応するジイソシアネート化合物、トリメチルシリル化ジアミンとして使用できる。
 (A)成分は、前記一般式(1)におけるWまたは一般式(2)におけるYに、前記のアルキレン基およびアルキレンエーテル基から選ばれた基を含有することが好ましい。これにより、樹脂組成物の硬化膜における高伸度性、低応力化を得られるとともに、樹脂組成物を高感度化できる。また、前記一般式(1)におけるW-または一般式(2)におけるYが前記一般式(3)で表される基を有することで、基板金属(例えば銅)との密着性を向上させることができる。具体的には、前記一般式(2)中に含まれるエーテル基と金属との間で配位結合などの相互作用が得られるため、基板金属との高い密着性を得ることができる。
 アルキレン基およびアルキレンエーテル基から選ばれた基を含有するジアミンの具体例としては、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、2-メチル-1,3-プロパンジアミン、1,4-ジアミノブタン、1,5-ジアミノペンタン、2-メチル-1,5-ジアミノペンタン、1,6-ジアミノヘキサン、1,7-ジアミノヘプタン、1,8-ジアミノオクタン、1,9-ジアミノノナン、1,10-ジアミノデカン、1,11-ジアミノウンデカン、1,12-ジアミノドデカン、1,2-シクロヘキサンジアミン、1,3-シクロヘキサンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、1,2-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、4,4’-メチレンビス(2-メチルシクロヘキシルアミン)、KH-511、ED-600、ED-900、ED-2003、EDR-148、EDR-176、D-200、D-400、D-2000、THF-100、THF-140、THF-170、RE-600、RE-900、RE-2000、RP-405、RP-409、RP-2005、RP-2009、RT-1000、HE-1000、HT-1100、HT-1700、(以上商品名、HUNTSMAN(株)製)などが挙げられる。また、これらのジアミン中に、-S-、-SO-、-SO-、-NH-、-NCH-、-N(CHCH)-、-N(CHCHCH)-、-N(CH(CH)-、-COO-、-CONH-、-OCONH-、-NHCONH-などの結合を含んでもよい。これらの中で、一般式(3)で表される基を含有するジアミンが好ましく、例えば、KH-511、ED-600、ED-900、ED-2003、EDR-148、EDR-176、D-200、D-400、D-2000、THF-100、THF-140、THF-170、RE-600、RE-900、RE-2000、RP-405、RP-409、RP-2005、RP-2009、RT-1000、HE-1000、HT-1100、HT-1700、(以上商品名、HUNTSMAN(株)製)などが好ましい。
 アルキレン基およびアルキレンエーテル基から選ばれた基を含有するジアミン残基は、全ジアミン残基中5~40モル%含まれることが好ましく、10~30モル%含まれることがより好ましい。該残基をこの範囲含むことにより、アルカリ現像液での現像性を高め、かつ得られる硬化膜の伸度を向上できる。
 また、耐熱性を低下させない範囲で、脂肪族ポリシロキサン構造を有するジアミン残基を共重合してもよく、基板との接着性を向上させることができる。具体的には、ジアミン成分として、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどを1~15モル%共重合したものなどが挙げられる。この範囲で共重合させることが、シリコンウエハなどの基板との接着性向上の点、および、アルカリ溶液へ溶解性を低下させない点で好ましい。
 また、(A)成分の末端を、酸性基を有するモノアミン、酸無水物、酸クロリド、モノカルボン酸により封止することで、主鎖末端に酸性基を有する樹脂を得ることができる。
 モノアミンの好ましい例としては、5-アミノ-8-ヒドロキシキノリン、1-ヒドロキシ-7-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-6-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-5-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-4-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-7-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-6-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-5-アミノナフタレン、1-カルボキシ-7-アミノナフタレン、1-カルボキシ-6-アミノナフタレン、1-カルボキシ-5-アミノナフタレン、2-カルボキシ-7-アミノナフタレン、2-カルボキシ-6-アミノナフタレン、2-カルボキシ-5-アミノナフタレン、2-アミノ安息香酸、3-アミノ安息香酸、4-アミノ安息香酸、4-アミノサリチル酸、5-アミノサリチル酸、6-アミノサリチル酸、3-アミノ-4,6-ジヒドロキシピリミジン、2-アミノフェノール、3-アミノフェノール、4-アミノフェノール、2-アミノチオフェノール、3-アミノチオフェノール、4-アミノチオフェノールなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。
 酸無水物、酸クロリド、モノカルボン酸の好ましい例としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、ナジック酸無水物、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3-ヒドロキシフタル酸無水物などの酸無水物;3-カルボキシフェノール、4-カルボキシフェノール、3-カルボキシチオフェノール、4-カルボキシチオフェノール、1-ヒドロキシ-7-カルボキシナフタレン、1-ヒドロキシ-6-カルボキシナフタレン、1-ヒドロキシ-5-カルボキシナフタレン、1-メルカプト-7-カルボキシナフタレン、1-メルカプト-6-カルボキシナフタレン、1-メルカプト-5-カルボキシナフタレン、などのモノカルボン酸類;およびこれらのモノカルボン酸類のカルボキシ基が酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物;テレフタル酸、フタル酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、1,5-ジカルボキシナフタレン、1,6-ジカルボキシナフタレン、1,7-ジカルボキシナフタレン、2,6-ジカルボキシナフタレンなどのジカルボン酸類の1つのカルボキシ基だけが酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物;モノ酸クロリド化合物とN-ヒドロキシベンゾトリアゾールやN-ヒドロキシ-5-ノルボルネン-2,3-ジカルボキシイミドとの反応により得られる活性エステル化合物が挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。
 上記モノアミン、酸無水物、酸クロリド、モノカルボン酸などの末端封止剤の含有量は、(A)成分を構成する酸成分およびアミン成分の総和100モル%に対して、2~25モル%が好ましい。
 (A)成分に導入された末端封止剤は、以下の方法で容易に検出できる。例えば、末端封止剤が導入された樹脂を、酸性溶液に溶解し、樹脂の構成単位であるアミン成分と酸成分に分解し、これをガスクロマトグラフィー(GC)や、NMR測定することにより、末端封止剤を容易に検出できる。これとは別に、末端封止剤が導入された樹脂を直接、熱分解ガスクロマトグラフ(PGC)や赤外スペクトルおよび13C-NMRスペクトル測定することで検出することが可能である。
 (A)成分は、重量平均分子量が10,000以上50,000以下であることが好ましい。重量平均分子量が10,000以上であれば、硬化後の硬化膜の機械特性を向上させることができる。より好ましくは重量平均分子量が20,000以上である。一方、重量平均分子量が50,000以下であれば、アルカリ溶液による現像性を向上させることができるため好ましい。
 また、(A)成分として2種以上の樹脂を含有する場合、少なくとも1種の重量平均分子量が上記範囲内であればよい。
 (A)成分は公知の方法により作製できる。
 ポリイミド前駆体、例えばポリアミド酸やポリアミド酸エステルなどの場合、例えば、低温中でテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物を反応させる方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後アミンと縮合剤の存在下で反応させる方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後残りのジカルボン酸を酸クロリド化し、アミンと反応させる方法などで合成することができる。
 ポリベンゾオキサゾール前駆体、例えばポリヒドロキシアミドなどの場合、製造方法としては、ビスアミノフェノール化合物とジカルボン酸を縮合反応させることで得ることができる。具体的には、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)のような脱水縮合剤と酸を反応させ、ここにビスアミノフェノール化合物を加える方法やピリジンなどの3級アミンを加えたビスアミノフェノール化合物の溶液にジカルボン酸ジクロリドの溶液を滴下する方法などがある。
 ポリイミドの場合、例えば前述の方法で得られたポリイミド前駆体を加熱あるいは酸や塩基などの化学処理で脱水閉環することにより得ることができる。
 ポリベンゾオキサゾールの場合、例えば前述の方法で得られたポリベンゾオキサゾール前駆体を加熱あるいは酸や塩基などの化学処理で脱水閉環することにより得ることができる。
 樹脂組成物には、(A)成分のほかに、その他のアルカリ可溶性樹脂を含んでもよい。その他のアルカリ可溶性樹脂としては、具体的には、フェノール樹脂、アルカリ可溶性基を有するラジカル重合性モノマー単位を含む重合体、シロキサンポリマー、環状オレフィン重合体、およびカルド樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、また複数の樹脂を組み合わせて用いてもよい。その場合、(A)成分とその他のアルカリ可溶性樹脂の合計を100質量部としたときに、その他のアルカリ可溶性樹脂の含有割合が1~50質量部とすることが好ましい。
 フェノール樹脂としては、ノボラック樹脂やレゾール樹脂がある。フェノール樹脂は、種々のフェノール類を単独で、あるいはそれらの混合物をホルマリンなどのアルデヒド類と重縮合することにより得られる。
 フェノール樹脂を構成する成分となるフェノール類としては、例えばフェノール、p-クレゾール、m-クレゾール、o-クレゾール、2,3-ジメチルフェノール、2,4-ジメチルフェノール、2,5-ジメチルフェノール、2,6-ジメチルフェノール、3,4-ジメチルフェノール、3,5-ジメチルフェノール、2,3,4-トリメチルフェノール、2,3,5-トリメチルフェノール、3,4,5-トリメチルフェノール、2,4,5-トリメチルフェノール、メチレンビスフェノール、メチレンビスp-クレゾール、レゾルシン、カテコール、2-メチルレゾルシン、4-メチルレゾルシン、o-クロロフェノール、m-クロロフェノール、p-クロロフェノール、2,3-ジクロロフェノール、m-メトキシフェノール、p-メトキシフェノール、p-ブトキシフェノール、o-エチルフェノール、m-エチルフェノール、p-エチルフェノール、2,3-ジエチルフェノール、2,5-ジエチルフェノール、p-イソプロピルフェノール、α-ナフトール、β-ナフトールなどが挙げられる。これらは単独で、またはそれらの混合物として用いることができる。
 また、フェノール類と重縮合するのに用いられるアルデヒド類としては、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、クロロアセトアルデヒドなどが挙げられる。これらは単独でまたはそれらの混合物として用いることができる。
 また、フェノール樹脂は、芳香族環に付加した水素原子の一部を、炭素数1~20のアルキル基、フルオロアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシル基、アルコキシメチル基、メチロール基、カルボキシ基、エステル基、ニトロ基、シアノ基、フッ素原子および塩素原子のいずれか1種以上により置換した構造などであってもよい。
 フェノール樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、ポリスチレン換算で2,000~50,000の範囲にあることが好ましく、3,000~30,000の範囲にあることがより好ましい。分子量が2,000以上の場合は、パターン形状、解像度、現像性、耐熱性に優れる。分子量が50,000以下の場合は、感度に優れる。
 アルカリ可溶性基を有するラジカル重合性モノマー単位を含む重合体としては、例えばフェノール性水酸基またはカルボキシ基を有するラジカル重合性モノマー単位を含む重合体が挙げられる。o-ヒドロキシスチレン、m-ヒドロキシスチレンおよびp-ヒドロキシスチレン、ならびにこれらのアルキル、アルコキシ、アルコキシメチル、メチロール置換体から選ばれたモノマー単位を含む重合体が、パターニング時の感度、解像度現像後の残膜率、耐熱性、溶液の保存安定性等の点から好ましく用いられる。これらは1種用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 また、上記のモノマーとアルカリ可溶性基を有さない他のモノマーを共重合しても良い。他のラジカル重合性モノマーの好ましい例としては、スチレン、およびスチレンのα-位、o-位、m-位、p-位のアルキル、アルコキシ、アルコキシメチル、メチロール、ハロゲン、ハロアルキル置換体;ブタジエン、イソプレン;メタクリル酸、またはアクリル酸のメチル、エチル、n-プロピル、N-ブチル、グリシジルおよびトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イルの各エステル物が挙げられる。パタ-ニング時の感度、解像度現像後の残膜率、耐熱性、耐溶剤性、下地との密着性、溶液の保存安定性等の観点から好適に用いられる。これらは1種類を用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
 (A)成分として、フェノール性水酸基を有するラジカル重合性モノマーとその他のラジカル重合性モノマーの共重合体を用いる場合、その他のラジカル重合性モノマーの割合は、前記フェノール性水酸基を持つラジカル重合性モノマーおよびその他のラジカル重合性モノマーとの合計量に対して、5質量%以上が好ましい。また、30質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましい。その他のラジカル重合性モノマーの割合を5質量%以上とすることで、耐熱性、耐薬品性が向上するため好ましい。また30質量%以下とすることで、アルカリ現像性が容易となるため好ましい。また、(A)成分としてカルボキシ基を有するラジカル重合性モノマーとその他のラジカル重合性モノマーの共重合体を用いる場合、他のラジカル重合性モノマーの好ましい割合は、カルボキシ基を有するラジカル重合性モノマーおよび他のラジカル重合性モノマーとの合計量に対して、10質量%以上が好ましい。また、90質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましい。その他のラジカル重合性モノマーの割合を10質量%以上とすることで、耐熱性、耐薬品性が向上するため好ましい。また90質量%以下とすることで、アルカリ現像性が容易となるため好ましい。
 アルカリ可溶性基を有するラジカル重合性モノマーを含む重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いポリスチレン換算で、好ましくは2,000~100,000、より好ましくは3,000~50,000、特に好ましくは5,000~30,000である。重量平均分子量が2,000以上であれば、パターン形状、解像度、現像性および耐熱性が良好となる。また重量平均分子量が100,000以下だと現像性および感度が良好となる。
 これらのアルカリ可溶性基を有するラジカル重合性モノマーを含む重合体は、単独でまたは2種以上を混合して用いてもよい。また重合前にカルボキシ基やフェノール性水酸基に保護基を導入しておき、重合後に脱保護することによってアルカリ可溶性を付与する方法でアルカリ可溶性樹脂を合成してもよい。さらに水添処理等によって可視光における透明性や軟化点を変化させてもよい。
 シロキサンポリマーは、オルガノシランを加水分解縮合されることによって得られるシロキサンポリマーである。例えば、オルガノシランに溶剤、水、必要に応じて触媒を添加し、50~150℃で0.5~100時間程度加熱撹拌する方法等が挙げられる。撹拌中、必要に応じて、加水分解副生物(メタノール等のアルコール)や縮合副生物(水)を蒸留により留去してもよい。
 オルガノシランの具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラアセトキシシラン、テトラフェノキシシラン等の4官能性シラン;メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシランフェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、p-ヒドロキシフェニルトリメトキシシラン、等の3官能性シラン;ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジn-ブチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、(3-グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、(3-グリシドキシプロピル)メチルジエトキシシラン、ジ(1-ナフチル)ジメトキシシラン、ジ(1-ナフチル)ジエトキシシラン等の2官能性シラン;トリメチルメトキシシラン、トリn-ブチルエトキシシラン、(3-グリシドキシプロピル)ジメチルメトキシシラン、(3-グリシドキシプロピル)ジメチルエトキシシラン等の1官能性シラン;扶桑化学工業株式会社製メチルシリケート51、多摩化学工業株式会社製Mシリケート51、シリケート40、シリケート45、コルコート株式会社製メチルシリケート51、メチルシリケート53A、エチルシリケート40等が挙げられる。これらのオルガノシランを2種以上用いてもよい。
 シロキサンポリマーの重量平均分子量は、特に制限されないが、GPC(ゲルパーミネーションクロマトグラフィ)で測定されるポリスチレン換算で1,000以上であれば、塗膜性が向上するため好ましい。一方、現像液に対する溶解性の観点からは重量平均分子量が100,000以下が好ましく、50,000以下がより好ましい。
 環状オレフィン重合体とは、環状構造(脂環または芳香環)と炭素-炭素二重結合とを有する環状オレフィン単量体の、単独重合体または共重合体である。環状オレフィン重合体は、環状オレフィン単量体以外の単量体を有していてもよい。
 環状オレフィン重合体を構成するための単量体としては、プロトン性極性基を有する環状オレフィン単量体、プロトン性以外の極性基を有する環状オレフィン単量体、極性基を有さない環状オレフィン単量体、および環状オレフィン以外の単量体などが挙げられる。
 プロトン性極性基を有する環状オレフィン単量体の具体例としては、5-ヒドロキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-メチル-5-ヒドロキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、8-ヒドロキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン等のカルボキシ基含有環状オレフィン;5-(4-ヒドロキシフェニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-メチル-5-(4-ヒドロキシフェニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、8-(4-ヒドロキシフェニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン等の水酸基含有環状オレフィン等が挙げられる。
 プロトン性以外の極性基を有する環状オレフィン単量体の具体例としては、5-アセトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-メトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、8-アセトキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン、等エステル基を有する環状オレフィン;N-フェニル-(5-ノルボルネン-2,3-ジカルボキシイミド)等のN-置換イミド基を有する環状オレフィン;8-シアノテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン、8-メチル-8-シアノテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン、5-シアノビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン等のシアノ基を有する環状オレフィン;8-クロロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン、8-メチル-8-クロロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン等のハロゲン原子を有する環状オレフィンが挙げられる。
 極性基を有さない環状オレフィン単量体の具体例としては、ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-エチル-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、トリシクロ[4.3.0.12,5]デカ-3,7-ジエン等が挙げられる。 環状オレフィン以外の単量体の具体例としては、エチレン、プロピレン、1-ブテン等の炭素数2~20のα-オレフィン、1,4-ヘキサジエン等の炭素数2~20の非共役ジエン等の鎖状オレフィンが挙げられる。
 これらの単量体はそれぞれ単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 前記単量体を用いて環状オレフィン重合体を重合するための方法としては、一般的な方法を用いることができる。例えば、開環重合法や付加重合法などが挙げられる。重合触媒としては、例えば、モリブデン、ルテニウム、オスミウム等の金属錯体が好適に用いられる。これらの重合触媒は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 カルド樹脂とは、カルド構造、即ち、環状構造を構成している4級炭素原子に二つの環状構造が結合した骨格構造を有する樹脂である。カルド構造の一般的なものはフルオレン環にベンゼン環が結合したものである。具体例としては、フルオレン骨格、ビスフェノールフルオレン骨格、ビスアミノフェニルフルオレン骨格、エポキシ基を有するフルオレン骨格、アクリル基を有するフルオレン骨格等が挙げられる。カルド樹脂は、このカルド構造を有する骨格がそれに結合している官能基間の反応等により重合して形成される。カルド樹脂は、主鎖と嵩高い側鎖が一つの元素で繋がれた構造(カルド構造)をもち、主鎖に対してほぼ垂直方向に環状構造を有している。
 カルド構造を有する単量体の具体例としては、ビス(グリシジルオキシフェニル)フルオレン型エポキシ樹脂、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン等のカルド構造含有ビスフェノ-ル類や9,9-ビス(シアノメチル)フルオレン等の9,9-ビス(シアノアルキル)フルオレン類、9,9-ビス(3-アミノプロピル)フルオレン等の9,9-ビス(アミノアルキル)フルオレン類等が挙げられる。その他の共重合可能な単量体との共重合体であってもよい。
 上記単量体の重合方法としては、一般的な方法を用いることができ、例えば、開環重合法や付加重合法などが挙げられる。
 本発明の樹脂組成物は、(B)感光剤(以下、(B)成分と呼称する場合がある)を含有してもよい。(B)成分を含有することで樹脂組成物に感光性を付与できる。
 (B)成分は、紫外線に感応して化学構造が変化する化合物であり、例えば、光酸発生剤、光塩基発生剤、光重合開始剤などを挙げることができる。(B)成分として光酸発生剤を用いた場合は、樹脂組成物の光照射部に酸が発生し、光照射部のアルカリ現像液に対する溶解性が増大するため、光照射部が溶解するポジ型のパターンを得ることができる。(B)成分として光塩基発生剤を用いた場合は、樹脂組成物の光照射部に塩基が発生し、光照射部のアルカリ現像液に対する溶解性が低下するため、光照射部が不溶化するネガ型のパターンを得ることができる。(B)成分として光重合開始剤を用いた場合は、樹脂組成物の光照射部にラジカルが発生してラジカル重合が進行し、アルカリ現像液に対して不溶化することで、ネガ型のパターンを形成することができる。また、露光時のUV硬化が促進されて、感度を向上させることができる。
 上記した(B)成分の中で、高感度で高解像度のパターンが得られる点で、光酸発生剤が好ましい。光酸発生剤としては、キノンジアジド化合物、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩などが挙げられる。さらに増感剤などを必要に応じて含むことができる。
 キノンジアジド化合物としては、フェノール性水酸基を有した化合物にナフトキノンジアジドのスルホン酸がエステルで結合した化合物が好ましい。ここで用いられるフェノール性水酸基を有する化合物としては、Bis-Z、BisP-EZ、TekP-4HBPA、TrisP-HAP、TrisP-PA、TrisP-SA、TrisOCR-PA、BisOCHP-Z、BisP-MZ、BisP-PZ、BisP-IPZ、BisOCP-IPZ、BisP-CP、BisRS-2P、BisRS-3P、BisP-OCHP、メチレントリス-FR-CR、BisRS-26X、DML-MBPC、DML-MBOC、DML-OCHP、DML-PCHP、DML-PC、DML-PTBP、DML-34X、DML-EP,DML-POP、ジメチロール-BisOC-P、DML-PFP、DML-PSBP、DML-MTrisPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-BP、TML-HQ、TML-pp-BPF、TML-BPA、TMOM-BP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP(商品名、本州化学工業(株)製)、BIR-OC、BIP-PC、BIR-PC、BIR-PTBP、BIR-PCHP、BIP-BIOC-F、4PC、BIR-BIPC-F、TEP-BIP-A、46DMOC、46DMOEP、TM-BIP-A(商品名、旭有機材工業(株)製)、2,6-ジメトキシメチル-4-tert-ブチルフェノール、2,6-ジメトキシメチル-p-クレゾール、2,6-ジアセトキシメチル-p-クレゾール、ナフトール、テトラヒドロキシベンゾフェノン、没食子酸メチルエステル、ビスフェノールA、ビスフェノールE、メチレンビスフェノール、BisP-AP(商品名、本州化学工業(株)製)などの化合物に4-ナフトキノンジアジドスルホン酸あるいは5-ナフトキノンジアジドスルホン酸をエステル結合で導入したものが好ましいものとして例示することができるが、これ以外の化合物を使用することもできる。
 また、フェノール性水酸基を有した化合物の官能基全体の50モル%以上がキノンジアジドで置換されていることが好ましい。50モル%以上置換されているキノンジアジド化合物を使用することで、キノンジアジド化合物のアルカリ水溶液に対する親和性が低下し、未露光部の樹脂組成物のアルカリ水溶液に対する溶解性を大きく低下させるとともに、露光によりキノンジアジドスルホニル基がインデンカルボン酸に変化し、露光部の感光性を有する樹脂組成物のアルカリ水溶液に対する大きな溶解速度を得ることができ、結果として組成物の露光部と未露光部の溶解速度比を大きくして、高い解像度でパターンを得ることができる。このようなキノンジアジド化合物を用いることで、一般的な水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)やそれらを含むブロードバンドに感光するポジ型の感光性を有する樹脂組成物を得ることができる。また、(B)成分は1種のみ使用しても、2種以上組み合わせて使用してもよく、高感度な感光性を有する樹脂組成物を得ることができる。
 キノンジアジドとしては、5-ナフトキノンジアジドスルホニル基、4-ナフトキノンジアジドスルホニル基のいずれも好ましく用いられる。5-ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は水銀灯のg線領域まで吸収が伸びており、g線露光および全波長露光に適している。4-ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は水銀灯のi線領域に吸収を持っており、i線露光に適している。露光する波長によって4-ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物、または5-ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を選択することが好ましい。また、同一分子中に4-ナフトキノンジアジドスルホニル基および5-ナフトキノンジアジドスルホニル基を含むナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を得ることもできる。4-ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物と5-ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を併用することもできる。
 キノンジアジド化合物は、フェノール性水酸基を有する化合物と、キノンジアジドスルホン酸化合物とのエステル化反応によって、公知の方法により合成することができる。キノンジアジド化合物を使用することで解像度、感度、残膜率がより向上する。
 (B)成分の分子量は、熱処理により得られる膜の耐熱性、機械特性および接着性の点から、好ましくは300以上、より好ましくは350以上であり、好ましくは3,000以下、より好ましくは1,500以下である。
 (B)成分のうち、スルホニウム塩、ホスホニウム塩およびジアゾニウム塩は、露光によって発生した酸成分を適度に安定化させるため好ましい。中でもスルホニウム塩が好ましい。
 (B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して0.1質量部以上100質量部以下が好ましい。(B)成分の含有量が0.1質量部以上100質量部以下であれば、熱処理後の膜の耐熱性、耐薬品性および機械特性を維持しつつ、感光性を付与することができる。
 (B)成分がキノンジアジド化合物の場合、(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、1質量部以上がより好ましく、3質量部以上がさらに好ましい。また、100質量部以下がより好ましく、80質量部以下がさらに好ましい。1質量部以上80質量部以下であれば、熱処理後の膜の耐熱性、耐薬品性および機械特性を維持しつつ、感光性を付与することができる。
 (B)成分がスルホニウム塩、ホスホニウム塩またはジアゾニウム塩の場合、(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1質量部以上がより好ましく、1質量部以上がさらに好ましく、3質量部以上が特に好ましい。また、100質量部以下がより好ましく、80質量部以下がさらに好ましく、50質量部以下が特に好ましい。0.1質量部以上80質量部以下であれば、熱処理後の膜の耐熱性、耐薬品性および機械特性を維持しつつ、感光性を付与することができる。
 樹脂組成物には、アルカリ現像性を補う目的で、フェノール性水酸基を有する化合物を含有してもよい。フェノール性水酸基を有する化合物としては、例えば、Bis-Z、BisOC-Z、BisOPP-Z、BisP-CP、Bis26X-Z、BisOTBP-Z、BisOCHP-Z、BisOCR-CP、BisP-MZ、BisP-EZ、Bis26X-CP、BisP-PZ、BisP-IPZ、BisCRIPZ、BisOCP-IPZ、BisOIPP-CP、Bis26X-IPZ、BisOTBP-CP、TekP-4HBPA(テトラキスP-DO-BPA)、TrisPHAP、TrisP-PA、TrisP-PHBA、TrisP-SA、TrisOCR-PA、BisOFP-Z、BisRS-2P、BisPG-26X、BisRS-3P、BisOC-OCHP、BisPC-OCHP、Bis25X-OCHP、Bis26X-OCHP、BisOCHP-OC、Bis236T-OCHP、メチレントリス-FR-CR、BisRS-26X、BisRS-OCHP、(商品名、本州化学工業(株)製)、BIR-OC、BIP-PC、BIR-PC、BIR-PTBP、BIR-PCHP、BIP-BIOC-F、4PC、BIR-BIPC-F、TEP-BIP-A(商品名、旭有機材工業(株)製)、1,4-ジヒドロキシナフタレン、1,5-ジヒドロキシナフタレン、1,6-ジヒドロキシナフタレン、1,7-ジヒドロキシナフタレン、2,3-ジヒドロキシナフタレン、2,6-ジヒドロキシナフタレン、2,7-ジヒドロキシナフタレン、2,4-ジヒドロキシキノリン、2,6-ジヒドロキシキノリン、2,3-ジヒドロキシキノキサリン、アントラセン-1,2,10-トリオール、アントラセン-1,8,9-トリオール、8-キノリノールなどが挙げられる。
 樹脂組成物が、これらのフェノール性水酸基を有する化合物を含有することで、露光前はアルカリ現像液にほとんど溶解せず、露光すると容易にアルカリ現像液に溶解するために、現像による膜減りが少なく、かつ短時間で現像が容易になる。そのため、感度が向上しやすくなる。
 (B)成分として光塩基発生剤を用いた場合、光塩基発生剤として、具体的には、アミド化合物、アンモニウム塩などが挙げられる。
 アミド化合物としては、例えば、2-ニトロフェニルメチル-4-メタクリロイルオキシピペリジン-1-カルボキシラート、9-アントリルメチル-N,N-ジメチルカルバメート、1-(アントラキノン-2イル)エチルイミダゾールカルボキシラート、(E)-1-[3-(2-ヒドロキシフェニル)-2-プロペノイル]ピペリジンなどが挙げられる。
 アンモニウム塩としては、例えば、1,2-ジイソプロピル-3-(ビスジメチルアミノ)メチレン)グアニジウム2-(3-ベンゾイルフェニル)プロピオナート、(Z)-{[ビス(ジメチルアミノ)メチリデン]アミノ}-N-シクロヘキシルアミノ)メタニミニウムテトラキス(3-フルオロフェニル)ボラート、1,2-ジシクロヘキシル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニジウムn-ブチルトリフェニルボラートなどが挙げられる。
 (B)成分として光塩基発生剤を用いたネ場合、樹脂組成物における(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1質量部以上が好ましく、0.5質量部以上がより好ましく、0.7質量部以上がさらに好ましく、1質量部以上が特に好ましい。含有量が上記範囲内であると、露光時の感度を向上させることができる。一方、含有量は、25質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましく、17質量部以下がさらに好ましく、15質量部以下が特に好ましい。含有量が上記範囲内であると、現像後の解像度を向上させることができる。
 (B)成分として、光重合開始剤を用いた場合、光重合開始剤としては、例えば、ベンジルケタール系光重合開始剤、α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤、α-アミノケトン系光重合開始剤、アシルホスフィンオキシド系光重合開始剤、オキシムエステル系光重合開始剤、アクリジン系光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、アセトフェノン系光重合開始剤、芳香族ケトエステル系光重合開始剤または安息香酸エステル系光重合開始剤、チタノセン系光重合開始剤が好ましい。露光時の感度向上の観点から、α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤、α-アミノケトン系光重合開始剤、アシルホスフィンオキシド系光重合開始剤、オキシムエステル系光重合開始剤、アクリジン系光重合開始剤またはベンゾフェノン系光重合開始剤がより好ましく、α-アミノケトン系光重合開始剤、アシルホスフィンオキシド系光重合開始剤、オキシムエステル系光重合開始剤がさらに好ましい。
 ベンジルケタール系光重合開始剤としては、例えば、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オンが挙げられる。
 α-ヒドロキシケトン系光重合開始剤としては、例えば、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オンまたは2-ヒドロキシ-1-[4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオニル)ベンジル]フェニル]-2-メチルプロパン-1-オンが挙げられる。
 α-アミノケトン系光重合開始剤としては、例えば、2-ジメチルアミノ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、2-ジエチルアミノ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、2-メチル-2-モルフォリノ-1-フェニルプロパン-1-オン、2-ジメチルアミノ-2-メチル-1-(4-メチルフェニル)プロパン-1-オン、2-ジメチルアミノ-1-(4-エチルフェニル)-2-メチルプロパン-1-オン、2-ジメチルアミノ-1-(4-イソプロピルフェニル)-2-メチルプロパン-1-オン、1-(4-ブチルフェニル)-2-ジメチルアミノ-2-メチルプロパン-1-オン、2-ジメチルアミノ-1-(4-メトキシフェニル)-2-メチルプロパン-1-オン、2-ジメチルアミノ-2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)プロパン-1-オン、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-ジメチルアミノフェニル)-ブタン-1-オン、2-ジメチルアミノ-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルフォルニル)フェニル]-1-ブタノンが挙げられる。
 アシルホスフィンオキシド系光重合開始剤としては、例えば、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシドまたはビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-(2,4,4-トリメチルペンチル)ホスフィンオキシドが挙げられる。
 オキシムエステル系光重合開始剤としては、例えば、1-フェニルプロパン-1,2-ジオン-2-(O-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニルブタン-1,2-ジオン-2-(O-メトキシカルボニル)オキシム、1,3-ジフェニルプロパン-1,2,3-トリオン-2-(O-エトキシカルボニル)オキシム、1-[4-(フェニルチオ)フェニル]オクタン-1,2-ジオン-2-(O-ベンゾイル)オキシム、1-[4-[4-(カルボキシフェニル)チオ]フェニル]プロパン-1,2-ジオン-2-(O-アセチル)オキシム、1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]エタノン-1-(O-アセチル)オキシム、1-[9-エチル-6-[2-メチル-4-[1-(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルオキシ]ベンゾイル]-9H-カルバゾール-3-イル]エタノン-1-(O-アセチル)オキシムまたは“アデカアークルズ”(登録商標)NCI-831が挙げられる。
 アクリジン系光重合開始剤としては、例えば、1,7-ビス(アクリジン-9-イル)-n-ヘプタンが挙げられる。
 ベンゾフェノン系光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン、4,4-ジクロロベンゾフェノン、4-ヒドロキシベンゾフェノン、アルキル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’-テトラキス(t-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4-メチルベンゾフェノン、ジベンジルケトンまたはフルオレノンが挙げられる。
 アセトフェノン系光重合開始剤としては、例えば、2,2-ジエトキシアセトフェノン、2,3-ジエトキシアセトフェノン、4-t-ブチルジクロロアセトフェノン、ベンザルアセトフェノンまたは4-アジドベンザルアセトフェノンが挙げられる。
 芳香族ケトエステル系光重合開始剤としては、例えば、2-フェニル-2-オキシ酢酸メチルが挙げられる。
 安息香酸エステル系光重合開始剤としては、例えば、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸(2-エチル)ヘキシル、4-ジエチルアミノ安息香酸エチルまたは2-ベンゾイル安息香酸メチルが挙げられる。
 チタノセン系光重合開始剤としては、例えば、ビス(η-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス[2,6-ジフルオロ)-3-(1H-ピロール-1-イル)フェニル]チタン(IV)またはビス(η-3-メチル-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス(2,6-ジフルオロフェニル)チタン(IV)が挙げられる。
 (B)成分として光重合開始剤を用いた場合、樹脂組成物における(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1質量部以上が好ましく、0.5質量部以上がより好ましく、0.7質量部以上がさらに好ましく、1質量部以上が特に好ましい。含有量が上記範囲内であると、露光時の感度を向上させることができる。一方、含有量は、25質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましく、17質量部以下がさらに好ましく、15質量部以下が特に好ましい。含有量が上記範囲内であると、現像後の解像度を向上させることができる。
 (B)成分として光重合開始剤を用いた場合には、樹脂組成物がさらにラジカル重合性化合物を含有することが好ましい。
 ラジカル重合性化合物とは、分子中に複数のエチレン性不飽和二重結合基を有する化合物をいう。(B)成分として光重合開始剤を含有した場合、ラジカル重合性化合物を含むことによって、露光時に、光重合開始剤から発生するラジカルによって、ラジカル重合性化合物のラジカル重合が進行し、樹脂組成物の膜の露光部がアルカリ現像液に対して不溶化することで、ネガ型のパターンを形成することができる。 樹脂組成物がラジカル重合性化合物を含有することで、露光時のUV硬化が促進されて、露光時の感度を向上させることができる。加えて、熱硬化後の架橋密度が向上し、樹脂組成物を硬化させて得られる硬化膜の硬度を向上させることができる。
 ラジカル重合性化合物としては、ラジカル重合の進行しやすい、メタクリル基および/またはアクリル基(以降、これらを総称して(メタ)アクリル基と略記することもある。化合物名においても同様の略記を行う場合がある)を有する化合物が好ましい。露光時の感度向上および硬化膜の硬度向上の観点から、(メタ)アクリル基を分子内に二つ以上有する化合物がより好ましい。ラジカル重合性化合物の二重結合当量としては、露光時の感度向上および硬化膜の硬度向上の観点から、80~400g/molが好ましい。
 ラジカル重合性化合物としては、例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、1,3-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、エトキシ化グリセリントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールノナ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート、ペンタペンタエリスリトールウンデカ(メタ)アクリレート、ペンタペンタエリスリトールドデカ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、2,2-ビス[4-(3-(メタ)アクリロキシ-2-ヒドロキシプロポキシ)フェニル]プロパン、1,3,5-トリス((メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌル酸、1,3-ビス((メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌル酸、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(3-(メタ)アクリロキシプロポキシ)フェニル]フルオレンもしくは9,9-ビス(4-(メタ)アクリロキシフェニル)フルオレンまたはそれらの酸変性体、エチレンオキシド変性体もしくはプロピレンオキシド変性体が挙げられる。露光時の感度向上および硬化膜の硬度向上の観点から、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、2,2-ビス[4-(3-(メタ)アクリロキシ-2-ヒドロキシプロポキシ)フェニル]プロパン、1,3,5-トリス((メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌル酸、1,3-ビス((メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌル酸、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(3-(メタ)アクリロキシプロポキシ)フェニル]フルオレンもしくは9,9-ビス(4-(メタ)アクリロキシフェニル)フルオレンまたはそれらの酸変性体、エチレンオキシド変性体もしくはプロピレンオキシド変性体が好ましく、現像後の解像度向上の観点から、それらの酸変性体またはエチレンオキシド変性体がより好ましい。また、現像後の解像度向上の観点から、分子内に二つ以上のグリシドキシ基を有する化合物とエチレン性不飽和二重結合基を有する不飽和カルボン酸と、を開環付加反応させて得られる化合物に、多塩基酸カルボン酸または多塩基カルボン酸無水物を反応させて得られる化合物も好ましい。
 ラジカル重合性化合物の含有量は、(A)成分100質量部に対して、15質量部以上が好ましく、20質量部以上がより好ましく、25質量部以上がさらに好ましく、30質量部以上が特に好ましい。含有量が上記範囲内であると、露光時の感度を向上させることができる。一方、含有量は、65質量部以下が好ましく、60質量部以下がより好ましく、55質量部以下がさらに好ましく、50質量部以下が特に好ましい。含有量が上記範囲内であると、硬化膜の耐熱性を向上させることができる。
 本発明の樹脂組成物は、(E)分子量が60以上1000以下の第3級アミド構造を有する化合物を含む。(E)成分を含むことで、(B)成分や後述する(D)成分と相互作用し、(B)成分や(D)成分を安定化させる。そのため、例えば樹脂組成物を室温下で保存したときに、(B)成分の失活や他成分との反応、(D)成分の他成分との反応を抑制することができるため、保存安定性が向上する。また樹脂組成物から得られる樹脂膜についても同様の効果が発現する。また樹脂膜を露光時に発生した酸などの成分とも相互作用して安定させるため、塗布後や露光後の引き置き安定性も向上する。さらに感度も向上する。また、樹脂組成物を硬化させて得られる硬化膜において、(E)成分が硬化膜中に残存し、デバイス信頼性試験時に(B)成分等から発生する酸等を捕捉するため、金属材料の腐食や酸化、イオン化等を抑制して硬化膜-金属材料間の剥離を抑制する。すなわちデバイスの信頼性試験後におけるデバイス特性の低下を抑制することができる。
 (E)成分は分子量が60以上1000以下であることで、(B)成分や(D)成分との相互作用が容易に形成され、安定化作用が向上する。
 (E)成分としては、一般式(4)~一般式(6)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
一般式(4)中、Zは酸素原子または窒素原子を表す。R28は、炭素数1~10のアルキル基、またはそのアルキル基が-CO-、-O-、もしくは-OHにより置換された基を表す。R29は、Zが酸素原子のときは無置換、Zが窒素原子のときは炭素数1~10のアルキル基、またはそのアルキル基が-CO-、-O-、もしくは-OHにより置換された基を表す。R30は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、またはそのアルキル基が-CO-、-O-、もしくは-OHにより置換された基を表す。mは0~1の整数、nは1~5の整数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
一般式(5)中、R31~R34は、それぞれ独立に炭素数1~6のアルキル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
一般式(6)中、R35およびR36は、それぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基またはそのアルキル基が-CO-、-O-、もしくは-OHにより置換された基を表す。また、R35およびR36は、環状構造を形成してもよい。R37は、炭素数1~20のアルキル基、芳香族基、またはそのアルキル基または芳香族基が-CO-、-O-、もしくは-OHにより置換された基を表す。
 一般式(4)で表される化合物は、例として以下のものが挙げられるが、下記構造に限らない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 一般式(5)で表される化合物は、例として以下のものが挙げられるが、下記構造に限らない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 一般式(6)で表される化合物は、例として以下のものが挙げられるが、下記構造に限らない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 (E)成分としては融点-70℃以上15℃以下かつ沸点100℃以上400℃以下の化合物が好ましい。(E)成分の融点および沸点がこの範囲内にあることで、樹脂組成物の保存安定性および引き置き安定性、並びに樹脂組成物を硬化させて得られる硬化膜を適用したデバイスの信頼性試験後におけるデバイス特性の低下を抑制することができる。(E)成分の融点は-50℃以上10℃であることが、製造時のハンドリング性や樹脂組成物の保存安定性および引き置き安定性の観点からさらに好ましい。また、(E)成分の沸点は、150℃以上300℃以下とすることで、加熱乾燥後、もしくは硬化後に適量の(E)成分が残存することで、樹脂組成物の保存安定性および引き置き安定性を向上させ、さらに樹脂組成物を硬化させて得られる硬化膜を適用したデバイスの信頼性試験後におけるデバイス特性の低下も抑制することができる点でさらに好ましい。
 (E)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、4質量部以上1600質量部以下であることが好ましい。含有量は、10質量部以上がさらに好ましい。また、含有量は1000質量部以下がさらに好ましい。含有量を4質量部以上とすることで、樹脂組成物の保存安定性および引き置き安定性、並びに樹脂組成物を硬化させて得られる硬化膜を適用したデバイスの信頼性試験後におけるデバイス特性の低下を抑制することができる。含有量を1600質量部以下とすることで、樹脂組成物の塗布ムラが低減して、面内均一性が向上するとともに、硬化膜からのアウトガスが低減し、さらに耐薬品性が向上する。また、(E)成分の含有量は、全液体成分100質量%のうち、5質量%以上50質量%以下であることが好ましい。ここで、液体成分とは、25℃で液体の成分であり、(E)成分および後述する(C)成分が該当する。
 本発明の樹脂組成物を乾燥後13μmとなるよう基板上に塗布し、120℃、3分間加熱乾燥して得られた樹脂膜に含まれる(E)成分の含有量が0.001質量%以上30質量%以下であることが好ましい。樹脂膜に含まれる(E)成分の含有量を前記範囲とすることで、樹脂膜の保存安定性および引き置き安定性が向上する。樹脂膜に含まれる(E)成分の含有量は0.002質量%以上がより好ましく、0.005質量%以上がさらに好ましい。また、樹脂膜のべたつきを防止する観点から(E)成分の含有量は、20質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましい。
 また、樹脂組成物を硬化させて得られる硬化膜に含まれる(E)成分の含有量が0.05ppm以上1000ppm以下であることが好ましい。硬化膜に含まれる(E)成分の含有量を前記範囲とすることで、デバイスの信頼性試験後におけるデバイス特性の低下を抑制することができる。また、前記の効果の観点から、硬化膜に含まれる(E)成分の含有量は0.1ppm以上がより好ましく、0.5ppm以上がさらに好ましい。また、硬化膜からのアウトガスを低減する観点から、硬化膜に含まれる(E)成分の含有量は、500ppm以下であることがより好ましく、300ppm以下がさらに好ましい。
 本発明の樹脂組成物は、(C)溶媒(以下、(C)成分と呼称する場合がある。)をさらに含有してもよい。(C)成分を含有することで樹脂組成物を溶液として使用することができる。
 樹脂組成物における(C)成分の含有量は、樹脂組成物中の固形分濃度が5~70質量%、さらに10~60質量%になるようにすることが好ましい。ここで、固形分とは、25℃で固体の成分であり、(A)成分、(B)成分、(D)成分および(F)成分などが該当する。(C)成分の含有量を前記範囲とすることで、塗布性に優れた樹脂組成物を得ることができる。
 樹脂組成物は、(C)成分として、(C1)大気圧下における沸点が100℃以上150℃以下の溶媒を1種類以上含むことが好ましい。
 (C1)成分を含むことで、(C1)成分が高い揮発性を有するため、樹脂組成物の塗布膜から溶剤を短時間で除去できる。また、塗布膜の乾燥が進むため、特に未露光部における現像液に対する溶解性が低下するため、露光部-未露光部のコントラスト差が大きくなることで感度が向上する。
 (C1)成分としては、上記固形分を溶解し得る溶媒が好ましい。具体的には、エチレングリコールモノメチルエーテル(沸点124℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点120℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点146℃)等のアルキレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピルアセテート(沸点102℃)、ブチルアセテート(沸点125℃)、イソブチルアセテート(沸点118℃)等のアルキルアセテート類;メチルブチルケトン(沸点116℃)、メチルイソブチルケトン(沸点116℃)、メチルプロピルケトン(沸点102℃)などのケトン類;n-ブチルアルコール(沸点117℃)、イソブチルアルコール(沸点108℃)などのアルコール類などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。
 (C1)成分の含有量は、全液体成分100質量%のうち、0.1質量%以上40質量%以下であることが好ましい。含有量を0.1質量%以上とすることで、感度が向上する。また含有量を40質量%以下とすることで、塗布ムラが抑制され、さらに保存安定性、引き置き安定性および面内均一性に優れた安定性の高い材料を得ることができる。
 (C)成分として、(C1)成分の他にさらに(C2)一般式(10)で表される溶媒から選ばれる1種類以上の溶媒を含んでもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
一般式(10)中、R50およびR51は、それぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基または芳香族基を表す。また、R50およびR51は環状構造を形成してもよい。
 (C2)成分としては、固形分を溶解し得る溶媒が好ましい。具体的には、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトンなどの極性の非プロトン性溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、安息香酸メチル、安息香酸エチルなどのエステル類等が挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。
 (C2)成分の含有量は、全液体成分100質量%のうち、10質量%以上94.9質量%以下であることが好ましい。
 本発明の樹脂組成物は、(D)エポキシ基数が3以上の熱架橋剤を含有する。熱架橋剤とは、熱反応性の官能基を分子内に少なくとも2つ有する化合物を指す。ここで、熱反応性の官能基とは、アルコキシメチル基、メチロール基、エポキシ基、オキセタニル基などである。熱架橋剤は(A)成分またはその他の添加成分を架橋し、熱硬化後の膜の耐熱性、耐薬品性および硬度を高めることができる。熱架橋剤は2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
 (D)成分は、分子内にエポキシ基を3以上有することにより、低温で反応することが可能であるため、低温で硬化を行っても、(D)成分はその他の添加成分と強固に架橋し、硬化膜の耐薬品性を向上させることができる。また、一般的には官能基数が3以上のエポキシ化合物は反応性が高いため、樹脂組成物の保存安定性や引き置き安定性を悪化させるが、本発明の樹脂組成物は、前記(E)成分を含むことにより保存安定性や引き置き安定性が改善される。
 (D)成分の具体例として以下のものが挙げられるが、下記構造に限らない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 樹脂組成物は、(D)成分に加えて、3官能以上のアルコキシメチル化合物および3官能以上のメチロール化合物から選ばれた化合物(以下、(D2)成分と省略する場合がある)を1種類以上含むことが好ましい。(D2)成分を含むことで架橋がより強固になり、硬化膜の耐薬品性をより向上させることができる。また、(D2)成分を含むことで溶液の保存安定性や引き置き安定性が向上される。さらに得られる硬化膜が緻密化することにより、デバイス信頼性試験時おける硬化膜-金属材料間の剥離が抑制される。すなわちデバイスの信頼性試験後におけるデバイス特性の低下を抑制することができる。
 (D2)成分の具体例としては、以下のメチロール化合物、またはメチロール基の水素原子がメチル基またはエチル基で置換されたアルコキシメチル化合物が挙げられるが、下記構造に限らない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 樹脂組成物は、(D)成分に加えて、下記一般式(7)で表される構造単位を含む熱架橋剤(以下、(D3)成分と省略する場合がある)を含むことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
一般式(7)中、R38は炭素数1以上15以下のアルキレン基またはアルキレンエーテル基を有する2価の有機基であり、直鎖状、分岐状、および環状のいずれでも良い。R38の具体例としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルエーテル基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、アリール基、アリールエーテル基、カルボキシ基、カルボニル基、アリル基、ビニル基、複素環基、それらを組み合わせたものなど挙げられ、さらに置換基を有していてもよい。R39およびR40は、各々独立に、水素原子またはメチル基を示す。
 (D3)成分は、それ自体に、柔軟なアルキレン基と剛直な芳香族基を有するため、(D3)成分を含むことにより、得られる硬化膜が、耐熱性を有しながら、伸度向上と低応力化が可能である。また硬化膜の緻密化により、デバイス信頼性試験時における硬化膜-金属材料間の剥離が抑制される。
 (D3)成分に含まれる架橋基としては、アクリル基やメチロール基、アルコキシメチル基、エポキシ基等が上げられるがこれに限定されない。この中でも、(A)成分のフェノール性水酸基と反応し、硬化膜の耐熱性を向上することができる点と、脱水せずに反応することができる点から、エポキシ基が好ましい。
一般式(7)で表される構造単位を含む化合物は、具体例としては以下のものが挙げられるが、下記構造に限らない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
式中jは1~5の整数、iは1~20である。耐熱性と伸度向上を両立する点から、jは1~2、iは3~7であることが好ましい。
 上記の熱架橋剤は2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
 熱架橋剤の含有量は、(A)成分100質量部に対して1質量部以上200質量部以下が好ましい。熱架橋剤の含有量が1質量部以上200質量部以下であれば、樹脂組成物の保存安定性や引き置き安定性に優れ、低温での加熱処理により硬化が可能でありながら、耐薬品性の高い硬化膜を得ることができ、さらにその硬化膜を適用したデバイスの信頼性試験後におけるデバイス特性の低下を抑制できる。
 また、全ての熱架橋剤の合計100質量%に対し、(D)成分の含有量は、1質量%以上60質量%以下が好ましく、5質量%以上50質量%以下がより好ましい。含有量が1質量%以上であることで、低温で硬化した場合においても硬化膜の耐薬品性が向上する。また含有量が60質量%以下であることで、樹脂組成物の保存安定性および引き置き安定性を維持することが可能となる。(D2)成分の含有量は、1~95質量%が好ましく、5~90質量%がより好ましい。含有量が1質量%以上であることで、保存安定性、引き置き安定性および耐薬品性が向上し、デバイスの信頼性試験後におけるデバイス特性の低下を抑制できる。また含有量が90質量%以下であることで、樹脂組成物の感度を維持することが可能となる。(D3)成分の含有量は、1~60質量%が好ましく、5~50質量%が好ましい。含有量が1質量%以上であることで、低温での加熱処理においても耐薬品性が向上するとともに高伸度化および低応力化が可能となる。また含有量が60質量%以下であることで、樹脂組成物の感度を維持することが可能となる。
 樹脂組成物は、必要に応じて(F)酸化防止剤(以下、(F)成分と省略する場合がある)を含んでもよい。(F)成分としては一般式(8)で表される化合物が挙げられるが、下記構造に限らない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
一般式(8)中、R41は水素原子または炭素数1以上15以下のアルキル基を表し、R42は炭素数2以上のアルキレン基を表す。R43は、炭素数2以上のアルキレン基、O原子、およびN原子のうち少なくともいずれかを含む1~4価の有機基を示す。kは1~4の整数を示す。R43としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルエーテル基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、アリール基、アリールエーテル基、カルボキシ基、カルボニル基、アリル基、ビニル基、複素環基、-O-、-NH-、-NHNH-およびそれらを組み合わせたものなど挙げられ、さらに置換基を有していてもよい。この中でも、現像液への溶解性や金属密着性の点から、アルキルエーテル基または-NH-が好ましく、(A)成分との相互作用と金属錯形成による金属密着性の点から-NH-がより好ましい。
 (F)成分を含むことで、(A)成分の脂肪族基やフェノール性水酸基の酸化劣化を抑制する。また、金属材料への防錆作用により、外部からの水分や感光剤等による金属酸化やそれに伴う硬化膜-金属材料間の剥離を抑制する。すなわちデバイスの信頼性試験後におけるデバイス特性の低下を抑制することができる。(F)成分の具体例としては以下のものが挙げられるが、これに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 また、(F)成分の添加量は、(A)成分100質量部に対し、0.1~10質量部が好ましく、0.2~5質量部がより好ましい。添加量が0.1質量部以上であることで、金属材料に対する密着性を向上するとともに剥離を抑制する。また添加量が10質量部以下であることで、樹脂組成物の感度を維持することが可能となる。
 樹脂組成物は、必要に応じて密着改良剤を含有してもよい。密着改良剤としては下記一般式(9)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
一般式(9)中、R44~R46は、O原子またはS原子、N原子のいずれかを示し、R44~R46のうち少なくとも1つはS原子を示す。dは0もしくは1を示し、eおよびfは、それぞれ独立に0~2の整数を示す。R47~R49は、各々独立に、水素原子または炭素数1~20の有機基を示す。R47~R49としては、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルエーテル基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、アリール基、アリールエーテル基、カルボキシ基、カルボニル基、アリル基、ビニル基、複素環基、それらを組み合わせたものなど挙げられ、さらに置換基を有していてもよい。
 一般式(9)で表される化合物を含有することで、加熱硬化後の硬化膜と金属材料、とりわけ銅との密着性を著しく向上させ、剥離を抑制することができる。これは、一般式(9)で表される化合物のS原子やN原子が金属表面と効率良く相互作用することに由来しており、さらに金属面と相互作用しやすい立体構造となっていることに起因する。これらの効果により、金属材料との接着性に優れた硬化膜を得ることができる。
 また、一般式(9)で表される化合物の添加量は、(A)成分100質量部に対し、0.1~10質量部が好ましい。添加量を0.1質量部以上とすることで、金属材料に対する密着性の効果を十分に得ることができる。また添加量を10質量部以下とすることで、樹脂組成物がポジ型の感光性を有する樹脂組成物の場合には、感光剤との相互作用により、硬化前の樹脂組成物の感度低下を抑制できるため好ましい。
 一般式(9)で表される化合物は、例としては以下のものが挙げられるが、下記構造に限らない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 樹脂組成物は、前記一般式(9)で表される化合物以外の密着改良剤を含有してもよい。その他の密着改良剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤、チタンキレート剤、アルミキレート剤、芳香族アミン化合物とアルコキシ基含有ケイ素化合物を反応させて得られる化合物などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。これらの密着改良剤を含有することにより、樹脂膜を現像する場合などに、シリコンウエハ、ITO、SiO、窒化ケイ素などの下地基材との密着性を高めることができる。また、洗浄などに用いられる酸素プラズマ、UVオゾン処理に対する耐性を高めることができる。
 樹脂組成物における密着改良剤の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1~10質量部が好ましい。このような範囲とすることで、現像後の密着性を高く、酸素プラズマやUVオゾン処理の耐性に優れた樹脂組成物を提供することができる。
 ここで、その他の密着改良剤の含有量は、前記一般式(9)で表される化合物100質量部に対して、10~500質量部が好ましい。このような範囲にすることで、それぞれの密着改良剤の効果を十分に発現することができる。
 また、樹脂組成物は、接着改良剤を含有してもよい。接着改良剤としては、アルコキシシラン含有芳香族アミン化合物、芳香族アミド化合物または芳香族非含有シラン化合物などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。これらの化合物を含有することにより、樹脂組成物を硬化して得られた硬化膜と基材との接着性を向上させることができる。
 アルコキシシラン含有芳香族アミン化合物および芳香族アミド化合物の具体例を以下に示す。この他に、芳香族アミン化合物とアルコキシ基含有ケイ素化合物を反応させて得られる化合物であってもよく、例えば、芳香族アミン化合物と、エポキシ基、クロロメチル基などのアミノ基と反応する基を有するアルコキシシラン化合物を反応させて得られる化合物などが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 芳香族非含有シラン化合物としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シランなどのビニルシラン化合物、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシ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メチルジエトキシシランなどの炭素-炭素不飽和結合含有シラン化合物などが挙げられる。これらの中でも、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランが好ましい。
 接着改良剤の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.01~15質量部が好ましい。このような範囲とすることで、樹脂組成物を硬化して得られた硬化膜と基材との接着性を向上させることができる。また、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどのように密着改良剤と接着改良剤の両方の機能を持つ化合物を含有することもできる。
 樹脂組成物は、必要に応じて、基板との濡れ性を向上させたり、塗布膜の膜厚均一性を向上させたりする目的で、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、市販の化合物を用いることができ、具体的にはシリコーン系界面活性剤としては、東レダウコーニングシリコーン社のSHシリーズ、SDシリーズ、STシリーズ、ビックケミー・ジャパン社のBYKシリーズ、信越シリコーン社のKPシリーズ、日本油脂社のディスフォームシリーズ、東芝シリコーン社のTSFシリーズなどが挙げられ、フッ素系界面活性剤としては、大日本インキ工業社の“メガファック”(登録商標)シリーズ、住友スリーエム社のフロラードシリーズ、旭硝子社の“サーフロン”(登録商標)シリーズ、“アサヒガード”(登録商標)シリーズ、新秋田化成社のEFシリーズ、オムノヴァ・ソルーション社のポリフォックスシリーズなどが挙げられ、アクリル系および/またはメタクリル系の重合物から得られる界面活性剤としては、共栄社化学社のポリフローシリーズ、楠本化成社の“ディスパロン”(登録商標)シリーズなどが挙げられるが、これらに限定されない。
 界面活性剤の含有量は、(A)成分100質量部に対して0.001質量部以上1質量部以下が好ましい。上述の範囲とすることで、気泡やピンホールなどの不具合を生じることなく、樹脂組成物と基板との濡れ性や塗布膜の膜厚均一性を高めることができる。
 次に、本発明の樹脂組成物の製造方法について説明する。例えば、前記(A)、(B)、(C)、(D)、(D2)、(D3)、(E)および(F)の各成分と、必要により、フェノール性水酸基を有する化合物、ラジカル重合性化合物、密着改良剤、接着改良剤、界面活性剤などを混合して溶解させることにより、樹脂組成物を得ることができる。溶解方法としては、加熱や撹拌が挙げられる。加熱する場合、加熱温度は樹脂組成物の性能を損なわない範囲で設定することが好ましく、通常、室温~80℃である。また、各成分の溶解順序は特に限定されず、例えば、溶解性の低い化合物から順次溶解させる方法がある。撹拌する場合、回転数は樹脂組成物の性能を損なわない範囲で設定することが好ましく、通常、200rpm~2000rpmである。撹拌する場合でも必要に応じて加熱してもよく、通常、室温~80℃である。また、界面活性剤や一部の密着改良剤など、撹拌溶解時に気泡を発生しやすい成分については、他の成分を溶解してから最後に添加することで、気泡の発生による他成分の溶解不良を防ぐことができる。
 樹脂組成物の粘度は、2~5,000mPa・sが好ましい。粘度が2mPa・s以上となるように固形分濃度を調整することにより、所望の膜厚を得ることが容易になる。一方粘度が5,000mPa・s以下であれば、均一性の高い塗布膜を得ることが容易になる。このような粘度を有する樹脂組成物は、例えば固形分濃度を5~60質量%にすることで容易に得ることができる。
 得られた樹脂組成物は、濾過フィルターを用いて濾過し、ゴミや粒子を除去することが好ましい。フィルター孔径は、例えば0.5μm、0.2μm、0.1μm、0.05μm、0.02μmなどがあるが、これらに限定されない。濾過フィルターの材質には、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン(NY)、ポリテトラフルオロエチエレン(PTFE)などがあるが、ポリエチレンやナイロンが好ましい。
 次に、本発明の樹脂組成物、または樹脂組成物から形成した樹脂膜を用いた硬化膜の製造方法について説明する。
 なお、ここで、樹脂膜とは樹脂組成物を基板の表面に塗布し、乾燥して得られた膜と定義する。また、硬化膜は樹脂膜を硬化して得られた膜と定義する。
 本発明の硬化膜の製造方法は、前記樹脂組成物を基板上に塗布し、乾燥して樹脂膜を形成する工程、感光性を有する場合は、樹脂膜を露光する露光工程、露光された樹脂膜を現像する現像工程、そして現像された樹脂膜を加熱処理する加熱処理工程を含む硬化膜の製造方法である。
 まず、本発明の樹脂組成物を基板に塗布し、樹脂組成物の塗布膜を得る。基板としてはシリコンウエハ、セラミックス類、ガリウムヒ素、有機回路基板、無機回路基板、およびこれらの基板に回路の構成材料が配置されたものなどが用いられるが、これらに限定されない。塗布方法としては、スピンコート法、スリットコート法、ディップコート法、スプレーコート法、印刷法などの方法がある。また、塗布膜厚は、塗布手法、組成物の固形分濃度、粘度などによって異なるが、通常、乾燥後の膜厚が0.1~150μmになるように塗布される。
 塗布に先立ち、樹脂組成物を塗布する基材を予め前述した密着改良剤で前処理してもよい。例えば、密着改良剤をイソプロパノール、エタノール、メタノール、水、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、アジピン酸ジエチルなどの溶媒に0.5~20質量%溶解させた溶液を用いて、スピンコート、スリットダイコート、バーコート、ディップコート、スプレーコート、蒸気処理などの方法で基材表面を処理する方法が挙げられる。基材表面を処理した後、必要に応じて、減圧乾燥処理を施してもよい。また、その後50℃~280℃の熱処理により基材と密着改良剤との反応を進行させてもよい。
 次に、樹脂組成物の塗布膜を乾燥して、樹脂膜を得る。乾燥はオーブン、ホットプレート、赤外線などを使用し、50℃~140℃の範囲で1分~数時間行うことが好ましい。
 露光工程においては、感光性を有する樹脂膜上に所望のパターンを有するマスクを通して化学線を照射する。露光に用いられる化学線としては紫外線、可視光線、電子線、X線などがあるが、本発明では一般的な露光波長であるg線(436nm)、h線(405nm)またはi線(365nm)、を用いることが好ましい。
 次に、露光された樹脂膜を現像する。現像液としては、テトラメチルアンモニウム、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルカリ性を示す化合物の水溶液が好ましい。また場合によっては、これらのアルカリ水溶液にN-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、ジメチルアクリルアミドなどの極性溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類;乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類;シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類などを1種または2種以上添加してもよい。現像後は水にてリンス処理をすることが一般的である。ここでもエタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類などを水に加えてリンス処理をしてもよい。
 このようにして得られた樹脂膜を加熱して熱架橋反応を進行させ、本発明の硬化膜を得る。硬化膜は、架橋によって、耐熱性および耐薬品性が向上する。この加熱処理は、段階的に昇温して行ってもよいし、連続的に昇温しながら行ってもよい。加熱処理は5分間~5時間実施することが好ましい。一例としては、110℃で30分加熱処理した後、さらに170℃60分熱処理する例が挙げられる。加熱処理条件としては、140℃以上280℃以下が好ましい。加熱処理条件は、熱架橋反応を進行させるため、140℃以上が好ましく、160℃以上がより好ましい。また本発明は特に低温硬化性において優れた硬化膜を提供することを目的とし、後述する半導体装置の熱履歴に伴う動作不良を抑制し、収率向上させるため、加熱処理条件は280℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、230℃以下がさらに好ましい。
 本発明の硬化膜は、半導体装置等の電子部品に使用することができる。すなわち、本発明の半導体装置は、金属配線および絶縁膜を有する半導体装置であって、本発明の硬化膜を絶縁膜として有する半導体装置である。半導体装置とは、一般には、半導体素子やそれを集積した集積回路を部品として含む装置を指す。本発明における半導体装置は、半導体素子を含む装置のみでなく、配線基板等の半導体装置用の部品も含むものとする。また、半導体素子などが封止樹脂によって保護され、さらに外部と電気接続する機能を持たせた半導体パッケージも本発明の半導体装置に含まれる。本発明の硬化膜は、具体的には、半導体のパッシベーション膜、半導体素子の保護膜、高密度実装用多層配線の層間絶縁膜などの用途に好適に用いられる。
 本発明の半導体装置の好ましい例としては、例えば、耐熱性の低いMRAMなどが挙げられる。すなわち、本発明の硬化膜は、MRAMの表面保護膜用として好適である。また、MRAM以外にも次世代メモリとして有望なポリマーメモリ(Polymer Ferroelectric RAM:PFRAM)や相変化メモリ(Phase Change RAM:PCRAM、あるいはOvonic Unified Memory:OUM)も、従来のメモリに比べて耐熱性の低い新材料を用いる可能性が高い。したがって、本発明の硬化膜は、これらの表面保護膜用としても好適である。また、基板上に形成された第一電極と、前記第一電極に対向して設けられた第二電極とを含む表示装置、具体的には例えば、LCD、ECD、ELD、有機電界発光素子を用いた表示装置(有機電界発光装置)などの絶縁層にも用いることができる。
 特に、近年の半導体装置は、半導体素子の電極や基板の配線のさらなる微細化に伴い、銅電極、銅配線およびバンプを有する半導体装置が主流となっており、これらの形成時における銅やバリアメタルのエッチング工程やレジストのパターン形成工程において、フラックスなど多くの薬液に触れる。本発明の硬化膜をそのような電極や配線の保護膜として用いると、それらの薬液に対して高い耐性をもつため、特に好ましく用いられる。なお、銅配線は製造工程上、酸化処理がなされる場合がある。そのような場合においても、本発明の硬化膜は好ましく用いることができる。
 次に、本発明の硬化膜を、バンプを有する半導体装置へ応用した例について、図面を用いて説明する。図1は、バンプを有する半導体装置のパッド部分の拡大断面図である。図1に示すように、シリコンウエハ1上には入出力用のアルミニウム(以下、Al)パッド2およびパッシベーション膜3が形成され、そのパッシベーション膜3にビアホールが形成されている。さらに、この上に本発明の樹脂組成物の硬化物からなる絶縁膜4が形成され、さらに、金属膜5がAlパッド2と電気的に接続されるように形成されている。金属膜5の材料としては、Cr、Ti等が好ましく用いられる。金属膜5の上に金属配線6を設ける。金属配線6の材料としては、Ag、Cu等が好ましく用いられる。近年では、前述のとおり、銅配線が特に好ましく用いられる。金属配線6は、金属膜5の上にメッキ法を用いて成膜することが好ましい。絶縁膜4および金属膜5の上に、本発明の樹脂組成物の硬化物からなる絶縁膜7が形成される。絶縁膜7はスクライブライン9、およびハンダバンプ10を設置するパッド部分をフォトリソ工程により、開口しておく必要がある。パッド部分にはバリアメタル8を製膜した後に、ハンダバンプ10が形成される。本発明の樹脂組成物に柔軟成分を導入した場合は、ウエハの反りが小さいため、露光やウエハの運搬を高精度に行うことができる。また、ポリイミド樹脂やポリベンゾオキサゾール樹脂は機械特性にも優れるため、実装時も封止樹脂からの応力を緩和することでき、low-k層のダメージを防ぎ、高信頼性の半導体装置を提供できる。
 次に、半導体装置の詳細な作製方法について、図2に基づいて記す。図2aの工程において、Alパッド2およびパッシベーション膜3が形成されたシリコンウエハ1上に本発明の樹脂組成物を塗布し、フォトリソ工程を用いて、パターン形成した後、硬化させることにより絶縁膜4を形成する。ついで図2bの工程において、金属膜5をスパッタリング法で形成する。さらに、図2cに示すように、金属膜5の上に金属配線6をメッキ法を用いて成膜する。次に、その上に、図2d’に示すように、本発明の樹脂組成物を塗布し、フォトリソ工程を用いて、パターン形成した後、硬化させることにより、図2dに示すような形状の絶縁膜7を形成する。この際に、絶縁膜7はスクライブライン9において開口部が形成される。絶縁膜7の上にさらに配線(いわゆる再配線)を形成してもよい。上記の工程を繰り返して行うことにより、2層以上の再配線が、本発明の樹脂組成物の硬化物からなる絶縁膜により分離された多層配線構造を形成することができる。この再配線を分離する絶縁膜を、層間絶縁膜と呼ぶ。この際、形成された絶縁膜は複数回にわたり各種薬液と接触することになるが、本発明の樹脂組成物の硬化物からなる絶縁膜は、密着性と耐薬品性に優れているために、良好な多層配線構造を形成することができる。多層配線構造の層数には上限はないが、10層以下のものが多く用いられる。
 次いで、図2eおよび図2fに示すように、バリアメタル8、ハンダバンプ10を形成する。そして、ウエハをスクライブライン9に沿ってダイシングしてチップに切り分ける。絶縁膜7がスクライブライン9において開口部が形成されていない、または残渣が残っていた場合は、ダイシングの際クラック等が発生し、チップの信頼性に影響する。このため、厚膜加工に優れたパターン加工を提供できることは、半導体装置の高信頼性を得るために非常に好ましい。
 また、本発明の樹脂組成物は、ファンアウトウエハレベルパッケージ(ファンアウトWLP)あるいはファンアウトパネルレベルパッケージ(ファンアウトPLP)にも好適に用いられる。ファンアウトWLPは、ウエハ上で多数の半導体パッケージを一括して製造する技術である。ファンアウトPLPは一部、または全てのプロセスにおいて、角型基板、すなわちパネル上で多数の半導体パッケージを一括して製造する技術である。
 図3は、本発明の硬化膜を有する半導体装置の一例の製造工程断面図である。詳細には、Chip-ファーストファンアウトWLPあるいはChip-ファーストファンアウトPLPとよばれる半導体パッケージの拡大断面図である。Alパッド2、パッシベーション膜3が形成されたシリコンウエハはダイシングされ、半導体チップ1’に切り分けられた後、封止樹脂11で封止される。この封止樹脂11と半導体チップ1’上に渡り、本発明の樹脂組成物を塗布し、フォトリソ工程を用いて、パターン形成により開口部を設けた後、硬化させることにより絶縁膜4が形成される。絶縁膜4の上に、さらに、Cr、Ti等からなる金属膜5およびAg、Cu等からなる金属配線6が形成される。金属膜5および金属配線6は、絶縁膜4に設けられた開口部において、半導体チップ1’に設けられたAlパッド2と電気的に接続されている。その上にさらに絶縁膜7が形成される。絶縁膜7の形成にも、本発明の樹脂組成物が好ましく用いられる。絶縁膜7に設けられた開口部にバリアメタル8とハンダバンプ10が形成される。バリアメタル8とハンダバンプ10は、金属配線6と電気的に接続されている。
 Chip-ファーストファンアウトWLPあるいはChip-ファーストファンアウトPLPは、半導体チップの周辺にエポキシ樹脂等の封止樹脂を用いて拡張部分を設け、半導体チップ上の電極から該拡張部分まで再配線を施し、拡張部分にもハンダボールを搭載することで必要な端子数を確保した半導体パッケージである。Chip-ファーストファンアウトWLPあるいはChip-ファーストファンアウトPLPにおいては、半導体チップの主面と封止樹脂の主面とが形成する境界線を跨ぐように配線が設置される。すなわち、半導体チップおよび封止樹脂という2種以上の材料で構成される基材の上に絶縁膜7が層間絶縁膜として配置され、該層間絶縁膜の上に金属配線(再配線)6が配置される。
 Chip-ファーストファンアウトWLPあるいはChip-ファーストファンアウトPLPにおいては、再配線の微細化が進んでいる。本発明の硬化膜は、金属配線の幅と隣り合う配線同士の間隔が5μm以下の配線にも高い金属密着性を有するため、微細な再配線にも好適に用いられる。ここで、金属配線の幅と隣り合う配線同士の間隔が5μm以下とは、金属配線の幅が5μm以下であって、かつ、隣り合う配線同士の間隔も5μm以下であることを意味する。
 このような微細構造を有するChip-ファーストファンアウトWLPあるいはChip-ファーストファンアウトPLPにおいては、複数の再配線層が積層された多層積層構造を有し、隣接する各再配線層のうち、半導体チップに近い方の再配線層の金属配線の幅および隣り合う配線同士の間隔が、半導体チップから遠い方の再配線層の金属配線の幅と隣り合う配線同士の間隔と比べて、同じまたは狭くなることが好ましい。ここで、再配線層とは、複数の再配線が複数の層間絶縁膜によって分離された多層配線構造において、1組の再配線およびその上に形成された層間絶縁膜からなる層のことを指す。なお、再配線層が1層のみからなる場合も存在する。また、再配線層の金属配線の幅および隣り合う配線同士の間隔が同じまたは狭くなるとは、半導体チップに近い方の再配線層の金属配線の幅が、半導体チップから遠い方の再配線層の金属配線の幅と比べて、同じまたは狭く、かつ、半導体チップに近い方の再配線層における隣り合う配線同士の間隔が、半導体チップから遠い方の再配線層における隣り合う配線同士の間隔と比べて、同じまたは狭いことを意味する。
 また、この構造においては、隣接する各再配線層のうち、半導体チップに近い方の再配線層の層間絶縁膜の厚みが、半導体チップに遠い方の再配線層の層間絶縁膜の厚みと比べて、同じまたは薄くなることが好ましい。
 すなわち、多層配線構造を構成する各再配線層が、半導体チップから遠い方から半導体チップに近い方にかけて、徐々にファインピッチ化していることが好ましい。このような構造を有することによって、高集積化した半導体チップであっても、半導体チップと端子をスムーズに接続することができる。このような構造を製造するためには、各再配線層における層間絶縁膜の面内均一性が重要である。
 また、ファンアウトWLPあるいはファンアウトPLPには、仮貼り材料が配置された支持基板上に、金属配線(再配線)および層間絶縁膜からなる再配線層を複数積層し、その上にさらに半導体チップと封止樹脂を配置して半導体パッケージを作成した後、該支持基板と該再配線層の間を剥離して半導体パッケージを分離する、RDL(Redistribution Layer)-ファーストと呼ばれる工程で作成されるタイプの半導体パッケージングが存在する。すなわち、支持基板は、製造工程においてのみ使用され、完成された半導体パッケージには含まれない。この工程では、支持基板として、シリコンウエハよりも反りやすいガラス基板などが使用されることが多いため、絶縁膜が低応力であることが好ましい。また、この工程においては、大量生産によるコスト面のメリットを狙い大面積のパネルを使用するため、層間絶縁膜の膜収縮による反りの低減や膜厚ンの面内均一性の向上が課題となっている。
 RDLファーストにおける半導体装置の作成法について図4を用いて説明する。図4aにおいて、ガラス基板、シリコンウエハなどの支持基板20上にTiなどのバリアメタルをスパッタリング法で形成し、さらにその上にCuシード(シード層)をスパッタリング法で形成後、メッキ法によってCuからなる電極パッド21を形成する。ついで図4bの工程において、電極パッド21が形成された支持基板20上の全面に本発明の樹脂組成物を塗布し、フォトリソ工程を用いて、パターン形成した後、硬化させることにより絶縁膜22を形成する。ついで図4cの工程において再びシード層をスパッタリング法で形成し、メッキ法によってCuからなる金属配線23(再配線)を形成する。以降、図4bおよび図4cの工程を繰り返し行い、図4dに示すような多層配線構造を形成する。ついで図4eの工程において、再び本発明の樹脂組成物を塗布し、フォトリソ工程を用いて、パターン形成した後、硬化させることにより絶縁膜22を形成後、絶縁膜22の開口部において、金属配線23の上にCuポスト24をメッキ法を用いて形成する。ここでCuポスト24のピッチと半導体チップ26の導通部ピッチは等しくなるようにする。すなわち、半導体チップ26の導通部のピッチは電極パッド21のピッチよりもファインピッチであるところ、図4eに示すように、多層配線構造を構成する各再配線層が、電極パッド21からCuポスト24に至るまで、徐々にファインピッチ化しながら配線を多層化する。多層配線構造における、隣接する層間絶縁膜22の厚みも、半導体チップに対して近づくにつれ、同じまたは薄くなる。ついで図4fの工程において、Cuポスト24に、ハンダバンプ25を介して半導体チップ26を接続する。これによって、電極パッド21と半導体チップ26が、金属配線23およびハンダバンプ25を介して、電気的に接続される。この後、半導体チップ26を封止樹脂により封止して、半導体パッケージとした後、該支持基板と該再配線層の間を剥離して、該半導体パッケージを分離する。このようにして、RDLファースト工程を用いた多層配線構造を有する半導体装置を得ることができる。
 これ以外にも、半導体チップをガラスエポキシ樹脂基板に形成された凹部に埋め込んだタイプの半導体パッケージでは、半導体チップの主面とプリント基板の主面との境界線を跨ぐように配線が設置される。この態様においても、2種以上の材料で構成される基材の上に層間絶縁膜が形成され、該層間絶縁膜の上に配線(再配線)が形成される。本発明の樹脂組成物を硬化してなる硬化膜は、金属配線が施された半導体チップに高い密着力を有するとともに、エポキシ樹脂等へ封止樹脂にも高い密着力を有するため、2種以上の材料で構成される基材の上に設ける層間絶縁膜として好適に用いられる。
 また、本発明の樹脂組成物は、インダクタ装置のコイル部品にも好適に用いられる。図5は、本発明の実施例を示すインダクタ装置のコイル部品の断面図である。図5に示すように、基板12上の全面に絶縁膜13が形成され、その上に開口部が形成された絶縁膜14が形成されている。基板12としては、フェライト等が用いられる。本発明の樹脂組成物は、絶縁膜13と絶縁膜14のどちらに使用してもよい。絶縁膜14の開口部にCr、Ti等からなる金属膜15が形成され、この上にAg、Cu等からなる金属配線16がめっき法を用いて形成される。金属配線16はスパイラル形状に形成されている。上記の工程を複数回繰り返し、絶縁膜13、絶縁膜14、金属膜15および金属配線16を積層させることで、コイルとしての機能を持たせることができる。最上層に設けられた金属配線16は、Ag、Cu等からなる金属配線17によって電極18に接続され、封止樹脂19により封止される。
 本発明の樹脂組成物は有機EL表示装置にも好適に用いられる。該有機EL表示装置は、基板上に、駆動回路、平坦化層、第1電極、絶縁層、発光層および第2電極を有し、平坦化層および/または絶縁層が本発明の硬化膜からなる。有機EL発光材料は水分による劣化を受けやすく、発光画素の面積に対する発光部の面積率低下など、悪影響を与える場合があるが、本発明の硬化膜は吸水率が低いため、安定した駆動および発光特性が得られる。アクティブマトリックス型の有機EL表示装置を例に挙げると、ガラスや各種プラスチックなどからなる基板上に、TFTと、該TFTの側方部に位置し、TFTと接続された配線とを有し、その上に凹凸を覆うようにして平坦化層が設けられ、さらに該平坦化層上に表示素子が設けられている。表示素子と配線とは、平坦化層に形成されたコンタクトホールを介して接続される。
 図6にTFT基板の一例の断面図を示す。基板32上に、ボトムゲート型またはトップゲート型のTFT(薄膜トランジスタ)27が行列状に設けられており、このTFT27を覆う状態でTFT絶縁層29が形成されている。また、このTFT絶縁層29上にTFT27に接続された配線28が設けられている。さらにTFT絶縁層29上には、配線28を埋め込む状態で平坦化層30が設けられている。平坦化層30には、配線28に達するコンタクトホール33が設けられている。そして、このコンタクトホール33を介して、配線28に接続された状態で、平坦化層30上にITOなどからなる透明電極31が形成されている。ここで、透明電極31は、表示素子(例えば有機EL素子)の電極となる。そして透明電極31の周縁を覆うように絶縁層34が形成される。有機EL素子は、基板32と反対側から発光光を放出するトップエミッション型でもよいし、基板32側から光を取り出すボトムエミッション型でもよい。このようにして、各有機EL素子にこれを駆動するためのTFT27を接続したアクティブマトリックス型の有機EL表示装置が得られる。
 かかるTFT絶縁層29、平坦化層30および/または絶縁層34は、本発明の樹脂組成物からなる樹脂膜を形成する工程、該樹脂膜を露光する工程、露光した樹脂膜を現像する工程および現像した樹脂膜を加熱処理する工程により形成することができる。これらの工程を有する製造方法より、有機EL表示装置を得ることができる。
 以下、実施例等をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、実施例中の樹脂組成物の評価は以下の方法により行った。なお、評価には、あらかじめ1μmのポリテトラフルオロエチレン製のフィルター(住友電気工業(株)製)で濾過した樹脂組成物(以下ワニスと呼ぶ)を用いた。
 <非感光性樹脂組成物の評価>
 (1)面内均一性
 ワニス(樹脂組成物)を作製して8インチのシリコンウエハ上に、プリベーク後の膜厚が12.5μmとなるよう、塗布現像装置ACT-8(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコート法で塗布およびプリベークを行い、プリベーク膜を作製した。もしくはスリットコーターを用いてスリットコート法で塗布、減圧乾燥およびプリベークを行い、プリベーク膜を作製した。プリベークは、120℃で3分間加熱して行った。その後、8インチウエハを中央から左右2cm間隔で9点の膜厚を測定し、膜厚の最小値と最大値の差を膜厚の面内均一性とした。膜厚の面内均一性の値が0μm以上0.35μm未満のものを極めて良好として3、0.35μm以上0.6μm未満のものを良好として2、0.6μm以上のものを不良として1、と評価した。
 (2)樹脂膜中(E)成分残存量評価
 ワニスを8インチシリコンウエハ上にプリベーク後の膜厚が13μmとなるよう、塗布現像装置ACT-8(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコート法で塗布およびプリベークを行い、プリベーク膜を作製した。もしくはスリットコーターを用いてスリットコート法で塗布、減圧乾燥およびプリベークを行い、プリベーク膜を作製した。プリベークは、120℃で3分間加熱して行った。なお、プリベーク後の膜厚は、大日本スクリーン製造(株)製光干渉式膜厚測定装置ラムダエースSTM-602を使用し、屈折率を1.629として測定した。得られたプリベーク膜のうち10mgをパージ・アンド・トラップ法にて吸着捕捉した。具体的には、採取したプリベーク膜を、パージガスとしてヘリウムを用いて250℃で40分間加熱し、脱離した成分を吸着管に捕集した。
 捕集した成分を熱脱離装置を用い、一次脱離条件260℃15分、二次吸着条件-27℃および二次脱離条件320℃5分で熱脱離させ、次いで、GC-MS装置7890/5975C(Agilent社製)を用い、カラム温度:40~300℃、キャリアガス:ヘリウム(1.5mL/min)、スキャン範囲:m/Z29~600の条件で、GC-MS分析を実施した。各(E)成分で上記と同一条件でGC-MS分析して検量線を作成することで、ガス発生量を算出した。
 その結果、(E)成分の残存量が0.001質量%以上30質量%以下のものは良好として2、0.001質量%未満、もしくは30%質量を超えるものは不良として1、と評価した。
 (3)保存安定性試験(室温保存粘度変化)
 ワニスを作製し、粘度計にて粘度を測定した。その後、該ワニスを温度23℃、湿度50%の環境下にて保管し、14日後に同条件で評価を行い、粘度の変化量を測定した。粘度の変化量が0%以上10%未満のものを良好として2、10%以上のものを不良として1、と評価した。
 (4)耐薬品性の評価
 ワニスを作製して8インチのシリコンウエハ上に、プリベーク後の膜厚が11μmとなるよう、塗布現像装置ACT-8(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコート法で塗布およびプリベークを行い、プリベーク膜を作製した。もしくはスリットコーターを用いてスリットコート法で塗布、減圧乾燥およびプリベークを行い、プリベーク膜を作製した。プリベークは、120℃で3分間加熱して行った。その後、プリベーク膜をイナートオーブンCLH-21CD-S(光洋サーモシステム(株)製)を用いて、窒素気流下において酸素濃度20ppm以下で4.0℃/分で170℃まで昇温し、170℃で1時間加熱処理を行ない、プリベーク膜を硬化させて硬化膜を得た。温度が50℃以下になったところでシリコンウエハを取り出し、得られた硬化膜を有機薬液(ジメチルスルホキシド:25%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液=92:2)に65℃で30分間浸漬させ、剥がれや溶出の有無を観察した。
 その結果、剥がれや溶出がない場合は良好として2、剥がれや溶出が観測された場合は不良として1、と評価した。
 (5-1)信頼性試験(硬化膜中(E)成分残存量評価)
 ワニスを作製して8インチのシリコンウエハ上に、現像後の膜厚が11μmとなるよう、塗布現像装置ACT-8(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコート法で塗布およびプリベークを行い、プリベーク膜を作製した。もしくはスリットコーターを用いてスリットコート法で塗布、減圧乾燥およびプリベークを行い、プリベーク膜を作製した。プリベークはいずれも120℃で3分間行った。得られたプリベーク膜を2.38質量%のテトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液(多摩化学工業製)を用いて、膜厚が11μmとなるよう、25秒×2回~60秒×2回の条件で現像し、次いで純水でリンスした。その後イナートオーブンCLH-21CD-Sを用いて、窒素気流下において酸素濃度20ppm以下で4.0℃/分で170℃まで昇温し、170℃で1時間加熱処理を行ない、プリベーク膜を硬化させて硬化膜を得た。温度が50℃以下になったところでシリコンウエハを取り出した。なお、プリベーク後および現像後のプリベーク膜の膜厚、および加熱処理後の硬化膜の膜厚は、大日本スクリーン製造(株)製光干渉式膜厚測定装置ラムダエースSTM-602を使用し、屈折率を1.629として測定した。得られた硬化膜のうち10mgをパージ・アンド・トラップ法にて吸着捕捉した。具体的には、採取した硬化膜を、パージガスとしてヘリウムを用いて250℃で40分間加熱し、脱離した成分を吸着管に捕集した。
 捕集した成分を熱脱離装置を用い、一次脱離条件260℃15分、二次吸着条件-27℃および二次脱離条件320℃5分で熱脱離させ、次いで、GC-MS装置7890/5975C(Agilent社製)を用い、カラム温度:40~300℃、キャリアガス:ヘリウム(1.5mL/min)、スキャン範囲:m/Z29~600の条件で、GC-MS分析を実施した。各(E)成分で上記と同一条件でGC-MS分析して検量線を作成することで、ガス発生量を算出した。
 その結果、(E)成分の残存量が0.05ppm以上1000ppm未満のものは良好として2、0.05ppm未満、もしくは1000ppm以上のものは不良として1、と評価した。
 (5-2)信頼性試験(高温保存性試験(High Temperature Storage、HTS)後の銅配線での剥離評価)
 銅配線での剥離評価を行うにあたり、以下の評価基板を準備した。8インチシリコンウエハ上に、厚み5μm、直径90μmの円柱型銅配線を、銅配線の中心間距離が150μmとなるように等間隔に作成した。これを評価基板として使用した。
 ワニスを上記評価基板上に、120℃で3分間のプリベーク後の膜厚が11μmとなるよう、塗布現像装置ACT-8(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコート法で塗布およびプリベークを行い、プリベーク膜を作製した。もしくはスリットコーターを用いてスリットコート法で塗布、減圧乾燥およびプリベークを行い、プリベーク膜を作製した。プリベークはいずれも120℃で3分間行った。その後、イナートオーブンCLH-21CD-S(光洋サーモシステム(株)製)を用いて、酸素濃度20ppm以下で4.0℃/分で170℃まで昇温し、170℃で1時間加熱処理を行ない、プリベーク膜を硬化させて硬化膜を得た。温度が50℃以下になったところで評価基板(以後試料とする)を取り出した。
 次に、試料を175℃の恒温槽に投入し、200時間処理を行った。その後、試料を取り出し、銅配線での剥離を観察するため、収束イオンビーム加工装置付属 走査型電子顕微鏡FEI Helios650(FEI(株)製)を用いて、試料の切削、および倍率40,000倍にて断面観察を行った。評価方法として銅配線側面部の剥離の程度を観察し、剥離0%以上25%未満のものを極めて良好として3、剥離25%以上50%未満のものを良好として2、剥離50%以上のものを不良として1、と評価した。
 <感光性樹脂組成物の評価>
 (6)面内均一性
 上記「(1)面内均一性」と同様に評価した。
 (7)樹脂膜中(E)成分残存量評価
 上記「(2)樹脂膜中(E)成分残存量評価」と同様に評価した。
 (8)保存安定性試験(室温保存感度変化)
 ワニスを作製して8インチシリコンウエハ上に現像後の膜厚が11μmとなるよう、塗布現像装置ACT-8(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコート法で塗布およびプリベークを行い、プリベーク膜を作製した。もしくはスリットコーターを用いてスリットコート法で塗布、減圧乾燥およびプリベークを行い、プリベーク膜を作製した。プリベークはいずれも120℃で3分間行った。得られたプリベーク膜をghi線マスクアライナー(ユニオン光学(株)製、PEM-6M)を用いてそれぞれ0~1500mJ/cmの露光量にて20mJ/cmステップで露光した。露光に用いたライン&スペース(L&S)パターンは1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、50、100μmである。露光後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液(多摩化学工業製)を用いて、膜厚が11μmとなるよう、25秒×2回~60秒×2回の条件で現像し、次いで純水でリンスし、レリーフパターンを得た。なお、プリベーク後および現像後のプリベーク膜の膜厚は、大日本スクリーン製造(株)製光干渉式膜厚測定装置ラムダエースSTM-602を使用し、屈折率を1.629として測定した。
 露光および現像後、20μmのライン&スペース(L/S)パターンが1対1に形成される最小の露光量を感度とした。その場合、感度が500mJ/cm未満のものを極めて良好として3、500mJ/cm以上600mJ/cm未満のものを良好として2、600mJ/cm以上のものを不良として1、と評価した。
 その後ワニスを温度23℃、湿度50%の環境下にて保管し、14日後に同条件で評価を行い、得られた20μmのライン&スペースパターンのうちスペースの寸法を測定した。保管前後で、パターン寸法の変化量が0μm以上1μm未満のものを極めて良好として3、1μm以上2μm未満のものを良好として2、2μm以上のものを不良として1、と評価した。
 (9)引き置き安定性試験
 ワニスを8インチシリコンウエハ上にプリベーク後の膜厚が12.5μm、現像後の膜厚が11μmとなるよう、塗布現像装置ACT-8(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコート法で塗布およびプリベークプリベークを行い、プリベーク膜を作製したもしくはスリットコーターを用いてスリットコート法で塗布、減圧乾燥およびプリベークを行い、プリベーク膜を作製した。プリベークはいずれも120℃で3分間行った。得られたプリベーク膜をghi線マスクアライナー(ユニオン光学(株)製、PEM-6M)を用いてそれぞれ0~1500mJ/cmの露光量にて20mJ/cmステップで露光した。露光に用いたライン&スペース(L&S)パターンは1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、50、100μmである。露光後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液(多摩化学工業製)を用いて、膜厚が11μmとなるよう、25秒×2回~60秒×2回の条件で現像し、次いで純水でリンスし、レリーフパターンを得た。なお、プリベーク後および現像後のプリベーク膜の膜厚は、大日本スクリーン製造(株)製光干渉式膜厚測定装置ラムダエースSTM-602を使用し、屈折率を1.629として測定した。
 露光および現像後、20μmのライン&スペース(L/S)パターンが1対1に形成される最小の露光量を感度とした。
 同じワニスを用いて、上記と同様に8インチシリコンウエハ上にプリベーク膜を作製し、プリベーク膜作製後、もしくは露光後に8時間温度23℃、湿度50%の環境下にて保管した以外は前記と同条件で評価を行い、得られた20μmのライン&スペースパターンのうちスペースの寸法を測定し、保管前後で寸法の変化量を測定した。その場合、プリベーク膜作製後については、パターン寸法の変化量が0μm以上0.5μm未満のものを極めて良好として3、0.5μm以上1μm未満のものを良好として2、1μm以上のものを不良として1、と評価した。露光後については、パターン寸法の変化量が0μm以上1μm未満のものを極めて良好として3、1μm以上2μm未満のものを良好として2、2μm以上のものを不良として1、と評価した。
 (10)耐薬品性の評価
 上記「(4)耐薬品性の評価」と同様に評価した。
 (11-1)信頼性試験(硬化膜中(E)成分残存量評価)
 上記「(5-1)信頼性試験(硬化膜中(E)成分残存量評価)」と同様に評価した。
 (11-2)信頼性試験(高温保存性試験(High Temperature Storage、HTS)後の銅配線での剥離評価)
 上記「(5-2)信頼性試験(高温保存性試験(High Temperature Storage、HTS)後の銅配線での剥離評価)」と同様に評価した。
 <合成例1 ヒドロキシル基含有ジアミン化合物の合成>
 2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(セントラル硝子(株)製、以下、BAHFとする)18.3g(0.05モル)をアセトン100mLおよびプロピレンオキシド(東京化成(株)製)17.4g(0.3モル)に溶解させ、-15℃に冷却した。ここに3-ニトロベンゾイルクロリド(東京化成(株)製)20.4g(0.11モル)をアセトン100mLに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、-15℃で4時間撹拌し、その後室温に戻した。析出した白色固体をろ別し、50℃で真空乾燥した。
 得られた白色固体30gを300mLのステンレスオートクレーブに入れ、メチルセルソルブ250mLに分散させ、5%パラジウム-炭素(和光純薬(株)製)を2g加えた。ここに水素を風船で導入して、還元反応を室温で行った。約2時間後、風船がこれ以上しぼまないことを確認して反応を終了させた。反応終了後、濾過して触媒であるパラジウム化合物を除き、ロータリーエバポレーターで濃縮し、下記式で表されるヒドロキシル基含有ジアミン化合物を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 <合成例2 ポリベンゾオキサゾール前駆体(A-1)の合成>
 乾燥窒素気流下、BAHF27.47g、(0.075モル)をNMP257gに溶解させた。ここに、1,1’-(4,4’-オキシベンゾイル)ジイミダゾール(以降PBOMと呼ぶ)17.20g(0.048モル)をNMP20gとともに加えて、85℃で3時間反応させた。続いて、プロピレンオキシドおよびテトラメチレンエーテルグリコール構造を含むジアミン(RT-1000、HUNTSMAN(株)製))20.00g(0.020モル)、1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(以下、SiDAと呼ぶ)1.24g(0.005モル)、PBOM14.33g(0.044モル)をNMP50gとともに加えて、85℃で1時間反応させた。さらに、末端封止剤として、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物3.94g(0.024モル)をNMP10gとともに加えて、85℃で30分反応させた。反応終了後、室温まで冷却し、酢酸52.82g(0.50モル)をNMP87gとともに加えて、室温で1時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の通風乾燥機で3日間乾燥し、ポリベンゾオキサゾール前駆体(A-1)の粉末を得た。
 <合成例3 ポリベンゾオキサゾール前駆体(A-2)の合成>
 前記合成例2に従って、BAHF(32.96g、0.090モル)、PBOM(29.38g、0.082モル)、RT-1000(10.00g、0.010モル)、SiDA(1.49g、0.0060モル)、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物(5.91g、0.036モル)、HFHA(0.60g、0.0010モル)、ODPA(2.17g、0.0070モル)、酢酸(49.22g、0.82モル)およびNMP360gを用いて同様に行い、ポリベンゾオキサゾール前駆体(A-2)の粉末を得た。
 <合成例4 ポリイミド前駆体(A-3)の合成>
 乾燥窒素気流下、合成例1で得られたヒドロキシル基含有ジアミン57.4g(0.095モル)およびSiDA1.24g(0.005モル)をNMP200gに溶解した。ここに4,4’-オキシジフタル酸無水物(以下、ODPAと呼ぶ)31.0g(0.10モル)を加え、40℃で2時間撹拌した。その後、ジメチルホルアミドジメチルアセタール(三菱レーヨン(株)製、以下、DFAと呼ぶ)7.14g(0.06モル)をNMP5gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、40℃で2時間撹拌を続けた。撹拌終了後、溶液を水2Lに投入して、ポリマー固体の沈殿をろ過で集めた。さらに水2Lで3回洗浄を行い、集めたポリマー固体を50℃の真空乾燥機で72時間乾燥し、ポリイミド前駆体(A-3)を得た。
 <合成例5 ポリイミド前駆体(A-4)の合成>
 乾燥窒素気流下、ODPA31.0g(0.10モル)をNMP500gに溶解させた。ここに合成例1で得られたヒドロキシル基含有ジアミン化合物39.30g(0.065モル)とSiDA1.24g(0.005モル)をNMP50gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで40℃で2時間反応させた。続いて、プロピレンオキシドおよびテトラメチレンエーテルグリコール構造を含むジアミン(RT-1000)10.00g(0.010モル)をNMP10gとともに加えて、40℃で1時間反応させた。次に末端封止剤として4-アミノフェノール4.36g(0.04モル)をNMP5gとともに加え、40℃で2時間反応させた。その後、DFA7.14g(0.06モル)をNMP50gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、40℃で3時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を室温まで冷却した後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で24時間乾燥し、ポリイミド前駆体(A-4)を得た。
 <合成例6 ポリイミド(A-5)の合成>
 乾燥窒素気流下、BAHF29.30g(0.08モル)、SiDA1.24g(0.005モル)、末端封止剤として、3-アミノフェノール(東京化成工業(株)製)3.27g(0.03モル)をNMP80gに溶解させた。ここにODPA31.2g(0.1モル)をNMP20gとともに加えて、60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥し、ポリイミド(A-5)の粉末を得た。
 <合成例7 ポリイミド(A-6)の合成>
 乾燥窒素気流下、ODPA31.0g(0.10モル)をNMP500gに溶解させた。ここにBAHF25.60g(0.070モル)とSiDA1.24g(0.005モル)をNMP50gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで40℃で2時間反応させた。続いて、プロピレンオキシドおよびテトラメチレンエーテルグリコール構造を含むジアミン(RT-1000)10.00g(0.010モル)をNMP10gとともに加えて、40℃で1時間反応させた。次に末端封止剤として4-アミノフェノール4.36g(0.04モル)をNMP5gとともに加え、60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥し、ポリイミド(A-6)の粉末を得た。
 実施例、比較例に用いた(B)成分、(C1)成分、(C2)成分、熱架橋剤成分、(E)成分およびその他成分は以下に示す。
(B)成分:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
(B-3):光重合開始剤NCI-831
(C)成分:
(C1)成分 :プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)(沸点120℃)
       プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(沸点146℃)
(C2)成分 :ガンマブチロラクトン(GBL)
熱架橋剤成分:下記に示す(D-1)、(D-2)、および(D-3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
(E)成分:
N,N-ジメチルイソブチルアミド(DMIB):分子量:115;融点:-34℃;沸点:176℃
1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(DMI)分子量:114;融点:8℃;沸点:222℃
(F)成分:下記に示す(F-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
その他成分:
ラジカル重合性化合物:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)。
 [実施例1~7、比較例1~4]
 合成例2で得られた樹脂(A-1)10gに(C)成分、熱架橋剤、(E)成分およびその他成分を表1に示す質量部で加えてワニスを作製した。これらの特性を上記評価方法により測定した。測定結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000042
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000043
 [実施例8~40、比較例5~9]
 合成例2~7で得られた樹脂(A-1)~(A-6)のいずれか10gに感光剤(B-1)~(B-3)のいずれかを2.0g、さらに(C)成分、熱架橋剤、(E)成分およびその他成分を表3、4に示す質量部で加えてワニスを作製した。これらの特性を上記評価方法により測定した。測定結果を表5、6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000044
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000045
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000046
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000047
1 シリコンウエハ
1’ 半導体チップ
2 Alパッド
3 パッシベーション膜
4 絶縁膜
5 金属膜
6 金属配線
7 絶縁膜
8 バリアメタル
9 スクライブライン
10 ハンダバンプ
11 封止樹脂
12 基板
13 絶縁膜
14 絶縁膜
15 金属膜
16 金属配線
17 金属配線
18 電極
19 封止樹脂
20 支持基板
21 電極パッド
22 絶縁膜
23 金属配線
24 Cuポスト
25 ハンダバンプ
26 半導体チップ
27 TFT
28 配線
29 TFT絶縁層
30 平坦化層
31 透明電極
32 基板
33 コンタクトホール
34 絶縁層

Claims (18)

  1. (A)ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、その他のポリアミド、およびこれらの共重合体から選択される1種類以上の樹脂、(D)エポキシ基数が3以上の熱架橋剤、および(E)分子量が60以上1000以下の第3級アミド構造を有する化合物を含む、樹脂組成物。
  2. さらに、(B)感光剤を含有する請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. 前記(A)成分が、一般式(1)または一般式(2)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂である、請求項1または2に記載の樹脂組成物:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    一般式(1)中、Vは4~10価の有機基、Wは2~8価の有機基を表す;pおよびqは、それぞれ0~6の範囲内の整数を表す;Rはフェノール性水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基およびチオール基から選ばれた基を表し、pが2以上の場合、複数のRは同一であっても異なっていてもよい;Rはフェノール性水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基およびチオール基から選ばれた基を表し、qが2以上の場合、複数のRは同一であっても異なっていてもよい;
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    一般式(2)中、XおよびYは、それぞれ独立に2個以上の炭素原子を有する2~8価の有機基を表す;RおよびRは、それぞれ独立に水素、または炭素数1~20の有機基を表す;rおよびsは、それぞれ0~4の範囲内の整数、tおよびuは、それぞれ0~2の範囲内の整数を表す。
  4. 前記(A)成分が、一般式(3)で表される基を含有する、請求項1~3のいずれかに記載の樹脂組成物:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    一般式(3)中、R~Rはそれぞれ独立に炭素数1~6のアルキレン基を表す;R~R16はそれぞれ独立に水素、フッ素、または炭素数1~6のアルキル基を表す;ただし、括弧内に表される構造はそれぞれ異なる;x、y、zはそれぞれ独立に0~35の整数を表す。
  5. 前記(E)成分が、一般式(4)~一般式(6)で表される化合物から選ばれる1種類以上の化合物である、請求項1~4のいずれかに記載の樹脂組成物:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    一般式(4)中、Zは酸素原子または窒素原子を表す;R28は炭素数1~10のアルキル基、またはそのアルキル基が-CO-、-O-、もしくは-OHにより置換された基を表す;R29はZが酸素原子のときは無置換、Zが窒素原子のときは炭素数1~10のアルキル基、またはそのアルキル基が-CO-、-O-、もしくは-OHにより置換された基を表す;R30は水素原子、炭素数1~10のアルキル基、またはそのアルキル基が-CO-、-O-、もしくは-OHにより置換された基を表す;mは0~1の整数、nは1~5の整数を表す;
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    一般式(5)中、R31~R34はそれぞれ独立に炭素数1~6のアルキル基を表す;
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    一般式(6)中、R35およびR36はそれぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基、またはそのアルキル基が-CO-、-O-、-OHにより置換された基を表す;また、R35およびR36は環状構造を形成してもよい;R37は炭素数1~20のアルキル基、芳香族基、またはそのアルキル基または芳香族基が-CO-、-O-、-OHにより置換された基を表す。
  6. 前記(E)成分が、融点-70℃以上15℃以下かつ沸点100℃以上400℃以下の化合物であり、その含有量が、(A)成分100質量部に対し、4質量部以上1600質量部以下である、請求項1~5のいずれかに記載の樹脂組成物。
  7. 熱架橋剤として、前記(D)成分に加えて、3官能以上のアルコキシメチル化合物および3官能以上のメチロール化合物から選ばれた1種類以上の化合物および/または一般式(7)で表される構造単位を含む熱架橋剤を含む、請求項1~6のいずれかに記載の樹脂組成物:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    一般式(7)中、R38は炭素数1以上15以下のアルキレン基またはアルキレンエーテル基を有する2価の有機基である;R39およびR40は、各々独立に、水素原子またはメチル基を示す。
  8. さらに、(C)溶媒を含み、前記(C)溶媒が、(C1)大気圧下における沸点が100℃以上150℃以下の溶媒を含み、前記(C1)成分の含有量が全液体成分100質量%のうち、0.1質量%以上40質量%以下である、請求項1~7のいずれかに記載の樹脂組成物。
  9. 樹脂組成物を乾燥後13μmとなるよう基板上に塗布し、120℃、3分間加熱乾燥して得られた樹脂膜に含まれる前記(E)成分の含有量が0.001質量%以上30質量%以下である、請求項1~8のいずれかに記載の樹脂組成物。
  10. 請求項1~9のいずれかに記載の樹脂組成物を硬化した硬化膜。
  11. 硬化膜に含まれる前記(E)成分の含有量が0.05ppm以上1000ppm以下である、請求項10に記載の硬化膜。
  12. 請求項1~9のいずれかに記載の樹脂組成物を基板上に塗布し、乾燥して樹脂膜を形成する工程、樹脂膜を露光する露光工程、露光された樹脂膜を現像する現像工程、および現像された樹脂膜を加熱処理する加熱処理工程を含む硬化膜の製造方法。
  13. 金属配線および絶縁膜を有する半導体装置であって、請求項10または11に記載の硬化膜を絶縁膜として有する半導体装置。
  14. 金属配線の幅と隣り合う配線同士の間隔が5μm以下である、請求項13に記載の半導体装置。
  15. さらに半導体チップを含み、金属配線が該半導体チップと電気的に接続されている請求項13または14に記載の半導体装置。
  16. 前記半導体チップが封止樹脂に封止されており、前記半導体チップおよび前記封止樹脂の上に前記絶縁膜が層間絶縁膜として配置され、該層間絶縁膜の上に前記金属配線が配置された請求項15に記載の半導体装置。
  17. 配線および層間絶縁膜からなる複数の再配線層が積層され、隣接する各再配線層のうち、半導体チップに近い方の再配線層の金属配線の幅と隣り合う配線同士の間隔が、半導体チップから遠い方の再配線層の金属配線の幅と隣り合う配線同士の間隔と比べて、同じまたは狭くなる請求項15または16に記載の半導体装置。
  18. 仮貼り材料が配置された支持基板上に、金属配線および請求項10または11に記載の硬化膜からなる再配線層を複数積層する工程と、
    その上に半導体チップと封止樹脂を配置して半導体パッケージを作成する工程と、
    その後、該支持基板と該半導体パッケージを剥離する工程を含む、半導体装置の製造方法。
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