WO2019189112A1 - 積層体の製造方法および熱硬化性有機膜形成用組成物 - Google Patents
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- H01L2224/11—Manufacturing methods
Definitions
- the present invention relates to a method for producing a laminate and a composition for forming a thermosetting organic film.
- Wafer Level CSP Wafer Level Chip Scale Package
- This is a semiconductor package that is almost the minimum in relation to the size of the semiconductor die, and is a flip chip in a broad sense.
- processing such as an external terminal or a sealing resin, which is normally performed on a bare chip, is completed before a chip is cut out from a wafer.
- the following steps are performed.
- a silicon die is placed on a carrier having the same external dimensions as a silicon wafer.
- the entire one side of the carrier is sealed with a mold resin.
- the surface of the mold resin is scraped to expose the circuit surface of the silicon die.
- a re-distribution layer (RDL) is formed there and a solder ball is placed thereon. Remove the carrier and cut and separate into individual packages to complete the package.
- the present invention aims to solve the above-described problems, and a method for manufacturing a laminate in which peeling between the organic film and the conductive layer can be suppressed in a laminate in which a conductive layer is interposed between two organic films. And it aims at provision of the composition for thermosetting organic film formation.
- the inventors have studied, and as a result, the pressure (P 2 ) during heating of the second thermosetting organic film disposed on the conductive layer exceeds 0.1 MPa. It has been found that the above problems can be solved. That is, the above problem has been solved by the following means ⁇ 1>, preferably ⁇ 2> to ⁇ 15>.
- thermosetting organic film heating step of heating the first thermosetting organic film to form the first organic film
- a second thermosetting organic film heating step of heating the second thermosetting organic film under a pressure exceeding 0.1 MPa Furthermore, the first thermosetting organic film formation which forms the first thermosetting organic film by applying the first thermosetting organic film forming composition containing a solvent on the support.
- the manufacturing method of the laminated body as described in ⁇ 1> including a process.
- ⁇ 3> The method for producing a laminate according to ⁇ 2>, wherein the first thermosetting organic film forming composition and the second thermosetting organic film forming composition are the same composition.
- ⁇ 4> The method for producing a laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the heating temperature in the first thermosetting organic film heating step is 150 ° C. or higher.
- ⁇ 5> The method for producing a laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the heating temperature in the first thermosetting organic film heating step is 250 ° C. or lower.
- thermosetting organic film heating step 250 ° C. or lower.
- thermosetting organic film depressurizing step of exposing the second thermosetting organic film to a pressure of less than 0.1 MPa, the second thermosetting organic film forming step, and the second thermosetting organic film forming step The method for producing a laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, which is included between the thermosetting organic film heating step.
- ⁇ 9> The method for producing a laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, wherein the conductive layer has a width larger than that of a circle having a diameter of 100 ⁇ m.
- thermosetting organic film forming step of applying the third thermosetting organic film forming composition to form the third thermosetting organic film and under a pressure exceeding 0.1 MPa Any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>, including a third thermosetting organic film heating step for heating the third thermosetting organic film after the second thermosetting organic film heating step.
- the manufacturing method of the laminated body as described in any one of. ⁇ 11> The method for manufacturing a laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, wherein the laminate is included in wafer-level fan-out packaging.
- ⁇ 12> The method for manufacturing a laminated body according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, wherein the laminated body is included in wafer-level fan-in packaging.
- thermosetting organic film formation as described in ⁇ 13> containing at least 1 sort (s) among the group which consists of a ⁇ 14> thermobase generator, a photobase generator, and a polymeric compound.
- the method for producing a laminate of the present invention makes it possible to suppress peeling between the organic film and the conductive layer in a laminate in which a conductive layer is interposed between two organic films. Moreover, it became possible to provide the composition for thermosetting organic film formation applicable to the manufacturing method.
- ⁇ is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.
- the description which does not describe substitution and unsubstituted includes the thing which has a substituent with the thing which does not have a substituent.
- the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
- “exposure” includes not only exposure using light but also drawing using particle beams such as electron beams and ion beams.
- the light used for the exposure generally includes an active ray or radiation such as an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays typified by an excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays or electron beams.
- active ray or radiation such as an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays typified by an excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays or electron beams.
- active ray or radiation such as an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays typified by an excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays or electron beams.
- active ray or radiation such as an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays typified by an excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays or electron beams.
- EUV light extreme ultraviolet rays
- X-rays or electron beams electron beams.
- solid content is the mass percentage of the other component except a solvent with respect to the gross mass of a composition.
- the temperature is 23 ° C. unless otherwise specified.
- a weight average molecular weight (Mw) and a number average molecular weight (Mn) are defined as polystyrene conversion values according to gel permeation chromatography (GPC measurement) unless otherwise specified.
- the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) are, for example, HLC-8220 (manufactured by Tosoh Corporation), and guard columns HZ-L, TSKgel Super HZM-M, TSKgel.
- the production method of the present invention is a method for producing a laminate having a support, a first organic film, a conductive layer, and a second organic film in this order, and heating the first thermosetting organic film.
- a first thermosetting organic film heating step for forming a first organic film, a conductive layer forming step for forming a conductive layer on the first organic film, and a second thermosetting organic film formation A second thermosetting organic film forming step of applying the composition for at least on the conductive layer to form the second thermosetting organic film, and the second thermosetting organic film under a pressure exceeding 0.1 MPa. And a second thermosetting organic film heating step for heating the thermosetting organic film.
- the organic film 21 provided on the substrate 23 is usually a thermosetting organic film. Formed. A conductive layer 24 is formed on the organic film 21 (usually the surface), and a thermosetting organic film is formed on the conductive layer. Then, the thermosetting organic film on the conductive layer 24 is thermoset to form the organic film 29.
- thermosetting organic films usually contains a resin having a low molecule such as a solvent or an additive or a thermally decomposable group
- a gas is accompanied with a curing reaction when it is cured.
- this outgas remains as a bubble between the electroconductive layer 24 and the organic film 21 which is the lower layer.
- FIG. 7 it was found that the bubbles caused the separation 99 of the first organic film 1a and the conductive layer 4 (FIG. 7, separation portion 99).
- the larger the area where the first organic film 1a and the conductive layer are in contact with each other the more difficult the outgas is released to the outside, which is likely to be a problem.
- thermosetting organic film forming step As shown in FIG. 1, the first thermosetting organic film forming composition is applied on the support 10 (usually on the surface of the support). Forming the first thermosetting organic film 1.
- “on” means that the target structure has an arbitrary layer within the range where the effect of the present invention is exerted, in addition to the mode of being arranged in contact with the target structural surface, and through the optional layer. Including placement.
- the first thermosetting organic film-forming composition usually contains a solvent, and the first thermosetting organic film-forming composition is placed on the support 10.
- thermosetting organic film forming composition layer To form a first thermosetting organic film forming composition layer, and the solvent is removed by heating to form the first thermosetting organic film 1.
- a photosensitive resin composition described later can be suitably used as the first composition for forming a thermosetting organic film.
- the application of the first thermosetting organic film forming composition will be described on the premise of application, but it may be applied by other modes.
- the support 10 is provided with the circuit wiring 5 on the substrate 3, and the passivation 2 is formed around the circuit wiring.
- the type of the substrate can be appropriately determined according to the application, but a semiconductor production substrate such as silicon, silicon nitride, polysilicon, silicon oxide, amorphous silicon, quartz, glass, optical film, ceramic material, vapor deposition film, magnetic film , Reflective films, metal substrates such as Ni, Cu, Cr, Fe, paper, SOG (Spin On Glass), TFT (thin film transistor) array substrates, plasma display panel (PDP) electrode plates, etc. are not particularly limited.
- a semiconductor manufacturing substrate is particularly preferable, and a silicon substrate is more preferable.
- thermosetting organic film-forming composition As the means for applying the first thermosetting organic film-forming composition to the substrate, coating is preferable as described above. Specifically, as a means to apply, dip coating method, air knife coating method, curtain coating method, wire bar coating method, gravure coating method, extrusion coating method, spray coating method, spin coating method, slit coating method, And an inkjet method. From the viewpoint of the uniformity of the layer thickness, the spin coating method, the slit coating method, the spray coating method, and the ink jet method are more preferable. A resin layer having a desired thickness can be obtained by adjusting an appropriate solid content concentration and coating conditions according to the method.
- the coating method can be appropriately selected depending on the shape of the substrate, and a spin coat method, a spray coat method, an ink jet method or the like is preferable for a circular substrate such as a wafer, and a slit coat method, a spray coat method, an ink jet method or the like for a rectangular substrate.
- the method is preferred.
- the spin coating method for example, it can be applied at a rotational speed of 500 to 2000 rpm for about 10 seconds to 1 minute.
- a step of drying to remove the solvent may be included.
- a preferred drying temperature is 50 to 150 ° C, more preferably 70 to 130 ° C, and further preferably 90 to 110 ° C.
- Examples of the drying time include 30 seconds to 20 minutes, preferably 1 minute to 10 minutes, and more preferably 3 minutes to 7 minutes.
- the thickness of the first thermosetting organic film is preferably 2 ⁇ m or more, more preferably 3 ⁇ m or more, and further preferably 5 ⁇ m or more.
- As an upper limit it is preferable that it is 20 micrometers or less, It is more preferable that it is 15 micrometers or less, It is further more preferable that it is 10 micrometers or less.
- the first thermosetting is performed before the film heating step.
- a space 7, that is, a pattern can be formed in the first thermosetting organic film (FIG. 2).
- the photosensitive resin composition mentioned later is preferably used as the first thermosetting organic film forming composition.
- FIG. 9 is a flowchart according to a preferred embodiment of the present invention including the exposure and development process.
- the exposure dose is preferably 100 to 10,000 mJ / cm 2 , more preferably 200 to 8000 mJ / cm 2 in terms of exposure energy at a wavelength of 365 nm.
- the exposure wavelength can be appropriately determined in the range of 190 to 1000 nm, and is preferably 240 to 550 nm.
- the exposure wavelength in relation to the light source is as follows: (1) semiconductor laser (wavelengths 830 nm, 532 nm, 488 nm, 405 nm, etc.), (2) metal halide lamp, (3) high-pressure mercury lamp, g-line (wavelength 436 nm), h-line (Wavelength 405 nm), i-line (wavelength 365 nm), broad (3 wavelengths of g, h, i-line), (4) excimer laser, KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), F2 excimer laser (Wavelength 157 nm), (5) extreme ultraviolet light; EUV (wavelength 13.6 nm), (6) electron beam, and the like.
- exposure with a high-pressure mercury lamp is particularly preferable, and i-line exposure is particularly preferable. Thereby, particularly high exposure sensitivity can be obtained.
- the development method is not particularly limited as long as a desired pattern can be formed.
- development methods such as paddle, spray, immersion, and ultrasonic wave can be employed.
- Development is performed using a developer.
- the developer can be used without any particular limitation.
- the developer preferably contains an organic solvent having a ClogP value of ⁇ 1 to 5, more preferably an organic solvent having a ClogP value of 0 to 3.
- the ClogP value can be obtained as a calculated value by inputting a structural formula in ChemBioDraw.
- organic solvent examples include esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, amyl formate, isoamyl acetate, isobutyl acetate, butyl propionate, isopropyl butyrate, ethyl butyrate, butyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate, and ⁇ -butyrolactone.
- esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, amyl formate, isoamyl acetate, isobutyl acetate, butyl propionate, isopropyl butyrate, ethyl butyrate, butyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate, and ⁇ -butyrolactone.
- alkyl oxyacetate alkyl eg, methyl oxyoxyacetate, alkyl oxyacetate ethyl, alkyl oxyacetate butyl (eg methyl methoxyacetate, ethyl methoxyacetate, butyl methoxyacetate, methyl ethoxyacetate, Ethyl ethoxyacetate), alkyl esters of 3-alkyloxypropionic acid (eg, methyl 3-alkyloxypropionate, ethyl 3-alkyloxypropionate, etc.
- a preferred example of the sulfoxide is dimethyl sulfoxide.
- cyclopentanone and ⁇ -butyrolactone are particularly preferable, and cyclopentanone is more preferable.
- the developer is preferably 50% by mass or more of an organic solvent, more preferably 70% by mass or more of an organic solvent, and even more preferably 90% by mass or more of an organic solvent. Further, 100% by mass of the developer may be an organic solvent.
- the development time is preferably 10 seconds to 5 minutes.
- the temperature of the developing solution at the time of development is not particularly defined, but it can be usually 20 to 40 ° C.
- rinsing may be further performed.
- the rinsing is preferably performed with a solvent different from the developer.
- rinsing can be performed using a solvent similar to that contained in the composition.
- the rinse time is preferably 5 seconds to 1 minute.
- the present embodiment includes a first thermosetting organic film heating step of heating the first thermosetting organic film 1 to form the first organic film (FIG. 3).
- a 1st thermosetting organic film heating process is performed, a 1st thermosetting organic film is thermosetted, and it becomes the 1st organic film 1a.
- the first thermosetting organic film contains a polymer precursor
- the cyclization reaction of the polymer precursor proceeds to become the first organic film 1a.
- the development-removed space 7 (pattern) in the first organic film 1a is maintained.
- the heating temperature of the first thermosetting organic film is preferably 150 ° C. or higher, more preferably 160 ° C. or higher, and further preferably 170 ° C. or higher.
- the ambient pressure (P 1 ) in the step of forming the first thermosetting organic film is not particularly limited.
- the pressure is 1 atmosphere or less (preferably 0.07 MPa to 1 atmosphere) without applying pressure.
- the aspect which heats under this is mentioned.
- the thickness of the first organic film after thermosetting is preferably 2 ⁇ m or more, more preferably 3 ⁇ m or more, and further preferably 5 ⁇ m or more.
- a conductive layer (rewiring layer) 4 is formed on the first organic film 1a (preferably in contact with the surface) (FIG. 4).
- an electroconductive layer There is no limitation in particular as an electroconductive layer,
- species can be used, Copper, aluminum, nickel, titanium, chromium, and gold are illustrated, Copper and aluminum are more preferable, Copper is further more preferable.
- the method for forming the conductive layer is not particularly limited, and an existing method can be applied.
- a technique such as PVD (Physical Vapor Deposition) can be used.
- the methods described in JP 2007-157879 A, JP 2001-521288 A, JP 2004-214501 A, and JP 2004-101850 A can be used.
- photolithography, lift-off, electrolytic plating, electroless plating, etching, printing, and a combination of these can be considered. More specifically, a patterning method that combines sputtering, photolithography, and etching, and a patterning method that combines photolithography and electrolytic plating may be mentioned.
- the second thermosetting organic film forming composition is applied to at least the conductive layer (usually the surface of the conductive layer) to form the second thermosetting organic film.
- a second thermosetting organic film forming step is included. That is, the second thermosetting organic film forming composition is applied on the conductive layer (rewiring layer) 4 to form the second thermosetting organic film 9 (FIG. 5).
- the second thermosetting organic film forming composition contains a solvent, and the second thermosetting organic film forming composition is applied onto at least the conductive layer 4 to form the second thermosetting organic film. A film-forming composition layer is formed, and the solvent is removed by heating to form a second thermosetting organic film 9.
- thermosetting organic film forming composition may be formed only on the conductive layer, or the conductive layer and the first organic layer.
- the 2nd composition for thermosetting organic film formation may be formed on both on a film
- the second composition for forming a thermosetting organic film is formed on both the conductive layer and the first organic film.
- a photosensitive resin composition to be described later can be suitably used, and it is preferably the same as the composition for forming a first thermosetting organic film.
- the details of the method for producing the second thermosetting organic film are the same as those described in the method for producing the first thermosetting organic film.
- Second thermosetting organic film decompression step When forming the second thermosetting organic film, the second thermosetting organic film depressurizing step exposed to a pressure (P 2 ⁇ ) of less than 0.1 MPa is used as the second thermosetting organic film formation. It is preferable to have between a process and a 2nd thermosetting organic film heating process. By reducing the pressure here, bubbles (air) bitten at the time of application can be expanded and repelled, and generation of outgas at the time of curing can be further suppressed. The surface state can be made clearer by causing the precursor to flow in the state of the fluid before curing.
- the ambient pressure (P 2 ⁇ ) in the decompression step is preferably 10 kPa or less, more preferably 5 kPa or less, and even more preferably 1 kPa or less. The lower limit is practically 100 Pa or more.
- the thickness of the second thermosetting organic film is preferably 2 ⁇ m or more, more preferably 3 ⁇ m or more, and further preferably 5 ⁇ m or more.
- FIG. 6 shows a state in which this heating step is completed and the second organic film 9 a is formed on the conductive layer 4.
- spaces 7b and 7e are provided above or in the region of the second organic film 9a.
- Such a space (pattern) can be formed by the above-described exposure and development.
- an electrode can be arranged here to form a structure of the rewiring layer 24 as shown in FIG.
- the pressure (P 2 ) in the heating step of the second thermosetting organic film is preferably 0.12 MPa or more, more preferably 0.13 MPa or more, and further preferably 0.14 MPa or more. Preferably, it is 0.15 MPa or more, more preferably 0.17 MPa or more, still more preferably 0.2 MPa or more, further preferably 0.25 MPa or more, and The pressure is particularly preferably 3 MPa or more. The upper limit is practically 1 MPa or less.
- the heating temperature of the second thermosetting organic film is preferably 150 ° C. or higher, more preferably 160 ° C. or higher, and further preferably 170 ° C.
- this temperature can be made low, damage to the structural member of a laminated body (board
- the temperature at the start of heating in the heating step is preferably 10 ° C to 150 ° C, more preferably 15 ° C to 100 ° C, and further preferably 20 ° C to 50 ° C.
- the temperature at the start of heating refers to the temperature at the start of the step of heating to the maximum heating temperature.
- the heating time (heating time at the maximum heating temperature) is preferably 10 to 240 minutes, more preferably 20 to 180 minutes, and further preferably 30 to 120 minutes.
- Heating may be performed in stages. For example, the temperature is raised from 50 ° C. to 100 ° C. at 10 ° C./minute, held at 100 ° C. for 15 minutes, heated from 100 ° C. to 150 ° C. at 5 ° C./minute, and held at 150 ° C. for 30 minutes. You may perform the pre-processing process of these.
- the heating temperature as the pretreatment step is preferably 100 to 150 ° C, more preferably 125 to 150 ° C, and further preferably 140 to 150 ° C. In this pretreatment step, it is also preferable to carry out the treatment while irradiating ultraviolet rays as described in US Pat. No. 9,159,547. Such a pretreatment process can improve the characteristics of the film.
- the pretreatment step may be performed in a short time of about 30 seconds to 1 hour, and more preferably 30 seconds to 10 minutes. Further, it may be cooled after heating, and the cooling rate in this case is preferably 5 to 10 ° C./min.
- the heating step is preferably performed in an atmosphere having a low oxygen concentration by flowing an inert gas such as nitrogen, helium, or argon from the viewpoint of preventing decomposition of the polymer precursor.
- the oxygen concentration is preferably 200 ppm (volume ratio) or less, and more preferably 50 ppm (volume ratio) or less.
- the thickness of the second organic film is preferably 2 ⁇ m or more, more preferably 3 ⁇ m or more, and further preferably 5 ⁇ m or more.
- a conductive layer forming step of forming a conductive layer, and at least on the conductive layer the third It is preferable to include a third organic film forming step for forming the organic film. Further, the conductive layer forming step and the organic film forming step may be repeated. The number of times of lamination of the organic film is preferably 2 to 10 times, and more preferably 2 to 7 times. The details of the conductive layer forming step and the third organic film forming step are the same as those of the conductive layer forming step and the second organic film forming step.
- FIG. 7 shows an example in which a peeled portion 99 is generated between the first thermosetting organic film 1a and the conductive layer 4 in the step of heating the second thermosetting organic film. This is because heating is performed when the second thermosetting organic film is formed as described above, so that outgas is generated from the first organic film 1a formed earlier, and the escape layer is eliminated by the conductive layer 4. It is thought that it is generated by.
- the present invention is not construed as being limited by the factors. As can be seen from the above factors, such peeling is likely to occur when the conductive layer is spread over a wide range. In other words, the effect of the present invention is more prominent when such a large-area conductive layer is applied.
- the conductive layer preferably has an area including a circle having a considerable diameter, and the diameter of the circle is preferably 20 ⁇ m or more, more preferably 60 ⁇ m or more, and 100 ⁇ m or more. Is more preferably 150 ⁇ m or more, and even more preferably 200 ⁇ m or more. The upper limit is practically 1000 ⁇ m or less.
- thermosetting organic film forming composition The materials for the first thermosetting organic film forming composition, the second thermosetting organic film forming composition, and the third and subsequent thermosetting organic film forming compositions are not particularly limited, and are usually of this type. What is used for formation of this film
- membrane can be used suitably.
- a resin such as an epoxy resin or a composition thereof can be used.
- the first composition for forming a thermosetting organic film contains a compound having a molecular weight of 500 or less (hereinafter referred to as a low molecular weight compound), and the boiling point of the low molecular weight compound is the highest in the heating step of the second thermosetting organic film. It is preferable to exceed the temperature. However, the boiling point at this time is a value at the pressure in the heating process of the second thermosetting organic film. Further, the molecular weight of the low molecular weight compound is preferably 450 or less, more preferably 400 or less, and further preferably 350 or less. As a lower limit, it is practical that it is 100 or more. The boiling point of the low molecular weight compound is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 90 ° C.
- the second thermosetting organic film forming composition and the third and subsequent thermosetting organic film forming compositions may also contain a compound having a molecular weight of 500 or less.
- the first thermosetting organic film forming composition and the second thermosetting organic film forming composition are preferably the same composition.
- the case where they are regarded as the same is preferably 80% by mass or more in the component composition of the composition, more preferably 90% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more. More preferably.
- the third and subsequent thermosetting organic film forming compositions are also preferably the same composition as the first thermosetting organic film forming composition.
- the first thermosetting organic film forming composition, the second thermosetting organic film forming composition, and the third and subsequent thermosetting organic film forming compositions used in the present invention can be patterned. It is preferable that it is the photosensitive resin composition which can be performed. Below, it demonstrates centering on embodiment which uses the composition for thermosetting organic film formation as the photosensitive resin composition.
- the photosensitive resin composition that can be used in the production method of the present invention preferably contains at least one polymer precursor selected from the group consisting of a polyimide precursor and a polybenzoxazole precursor.
- a polyimide precursor is more preferable, and a polyimide precursor including a structural unit represented by the following formula (1) is more preferable.
- a 1 and A 2 each independently represent an oxygen atom or NH
- R 111 represents a divalent organic group
- R 115 represents a tetravalent organic group
- R 113 and R 114 each independently Represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- a 1 and A 2 are each independently an oxygen atom or NH, preferably an oxygen atom.
- R 111 represents a divalent organic group.
- the divalent organic group include a linear or branched aliphatic group, a cyclic aliphatic group, and a group composed of an aromatic group, an aromatic heterocyclic group, or a combination thereof, and has 2 to 20 carbon atoms.
- an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms is more preferable.
- R 111 is preferably derived from a diamine.
- Examples of the diamine used in the production of the polyimide precursor include linear or branched aliphatic, cyclic aliphatic or aromatic diamine.
- One type of diamine may be used, or two or more types may be used.
- the diamine is a straight chain aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms, a branched or cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a combination thereof.
- a diamine containing an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms is more preferable. The following are mentioned as an example of an aromatic group.
- A is a single bond or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, —O—, —C ( ⁇ O) —, —S—, —S ( ⁇ O) 2 —, —NHCO—, and a group selected from these combinations are preferable, a single bond, an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, —O— , —C ( ⁇ O) —, —S— and —SO 2 — are more preferable, and —CH 2 —, —O—, —S—, —SO 2 —, —C ( More preferably, it is a divalent group selected from the group consisting of CF 3 ) 2 — and —C (CH 3 ) 2 —.
- diamine examples include 1,2-diaminoethane, 1,2-diaminopropane, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane and 1,6-diaminohexane; 1,2- or 1 , 3-diaminocyclopentane, 1,2-, 1,3- or 1,4-diaminocyclohexane, 1,2-, 1,3- or 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, bis- (4- Aminocyclohexyl) methane, bis- (3-aminocyclohexyl) methane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethylcyclohexylmethane and isophoronediamine; meta and paraphenylenediamine, diaminotoluene, 4,4'- and 3 , 3'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminodiphenyl ether
- diamines (DA-1) to (DA-18) shown below are also preferable.
- a diamine having at least two alkylene glycol units in the main chain is also a preferred example.
- Preferred is a diamine containing two or more ethylene glycol chains or propylene glycol chains in one molecule, and more preferred is a diamine containing no aromatic ring.
- Specific examples include Jeffermin (registered trademark) KH-511, Jeffermin (registered trademark) ED-600, Jeffermin (registered trademark) ED-900, Jeffermin (registered trademark) ED-2003, Jeffermin (registered trademark).
- EDR-148 Jeffamine (registered trademark) EDR-176, D-200, D-400, D-2000, D-4000 (above trade names, manufactured by HUNTSMAN), 1- (2- (2- (2 -Aminopropoxy) ethoxy) propoxy) propan-2-amine, 1- (1- (1- (2-aminopropoxy) propan-2-yl) oxy) propan-2-amine, and the like. Not.
- x, y, and z are average values.
- R 111 is preferably represented by -Ar 0 -L 0 -Ar 0- from the viewpoint of the flexibility of the resulting cured film.
- Ar 0 is each independently an aromatic hydrocarbon group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 and particularly preferably 6 to 10), and is preferably a phenylene group.
- L 0 represents a single bond, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, —O—, —C ( ⁇ O) —, —S—, —S ( ⁇ O). 2 represents a group selected from —NHCO— and combinations thereof.
- a preferred range is synonymous with A described above.
- R 111 is preferably a divalent organic group represented by the following formula (51) or formula (61) from the viewpoint of i-line transmittance.
- the divalent organic group represented by the formula (61) is more preferable from the viewpoint of i-line transmittance and availability.
- R 50 to R 57 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom or a monovalent organic group, and at least one of R 50 to R 57 is a fluorine atom, a methyl group, a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, or A trifluoromethyl group.
- Examples of the monovalent organic group represented by R 50 to R 57 include an unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms) and a fluorine atom having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms). Alkyl group and the like.
- R 58 and R 59 are each independently a fluorine atom, a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, or a trifluoromethyl group.
- Diamine compounds that give the structure of formula (51) or (61) include dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl, 2,2 Examples include '-bis (fluoro) -4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl, and the like. One of these may be used, or two or more may be used in combination.
- R 115 in formula (1) represents a tetravalent organic group.
- the tetravalent organic group is preferably a group containing an aromatic ring, and more preferably a group represented by the following formula (5) or formula (6).
- R 112 has the same meaning as A in formula AR-9, and the preferred range is also the same.
- tetravalent organic group represented by R 115 in Formula (1) include a tetracarboxylic acid residue remaining after the acid dianhydride group is removed from the tetracarboxylic dianhydride. Only one tetracarboxylic dianhydride may be used, or two or more tetracarboxylic dianhydrides may be used.
- the tetracarboxylic dianhydride is preferably a compound represented by the following formula (7).
- R 115 represents a tetravalent organic group. R 115 has the same meaning as R 115 in formula (1).
- tetracarboxylic dianhydrides include pyromellitic acid, pyromellitic dianhydride (PMDA), 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4 , 4′-diphenyl sulfide tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenylmethanetetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-diphenylmethanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic acid Dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-benzophenonetetracarboxylic
- tetracarboxylic dianhydrides (DAA-1) to (DAA-5) shown below are also preferable examples.
- R 113 and R 114 in Formula (1) each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group. At least one of R 113 and R 114 preferably contains a radical polymerizable group, and more preferably both contain a radical polymerizable group.
- the radical polymerizable group is a group capable of undergoing a crosslinking reaction by the action of a radical, and a preferable example includes a group having an ethylenically unsaturated bond. Examples of the group having an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, an allyl group, a (meth) acryloyl group, a group represented by the following formula (III), and the like.
- R 200 represents a hydrogen atom or a methyl group, and a methyl group is more preferable.
- R 201 represents an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms, —CH 2 CH (OH) CH 2 — or a (poly) oxyalkylene group having 4 to 30 carbon atoms (the alkylene group has 1 carbon atom)
- To 12 is preferable, 1 to 6 is more preferable, and 1 to 3 is particularly preferable; the number of repetitions is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6, and particularly preferably 1 to 3.
- the (poly) oxyalkylene group means an oxyalkylene group or a polyoxyalkylene group.
- R 201 examples include ethylene group, propylene group, trimethylene group, tetramethylene group, 1,2-butanediyl group, 1,3-butanediyl group, pentamethylene group, hexamethylene group, octamethylene group, dodecamethylene group. , —CH 2 CH (OH) CH 2 —, and ethylene group, propylene group, trimethylene group, and —CH 2 CH (OH) CH 2 — are more preferable. Particularly preferably, R 200 is a methyl group and R 201 is an ethylene group.
- An alkyl group etc. are mentioned. Specific examples include an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms having an acid group and an arylalkyl group having 7 to 25 carbon atoms having an acid group. More specifically, a phenyl group having an acid group and a benzyl group having an acid group can be mentioned.
- the acid group is preferably a hydroxyl group. That is, R 113 or R 114 is preferably a group having a hydroxyl group.
- R113 or R114 As the monovalent organic group represented by R113 or R114, a substituent that improves the solubility of the developer is preferably used.
- R 113 or R 114 is more preferably a hydrogen atom, 2-hydroxybenzyl, 3-hydroxybenzyl or 4-hydroxybenzyl from the viewpoint of solubility in an aqueous developer.
- R 113 or R 114 is preferably a monovalent organic group.
- the monovalent organic group preferably includes a linear or branched alkyl group, a cyclic alkyl group, or an aromatic group, and more preferably an alkyl group substituted with an aromatic group.
- the alkyl group preferably has 1 to 30 carbon atoms (3 or more in the case of a cyclic group).
- the alkyl group may be linear, branched or cyclic.
- linear or branched alkyl group examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, a dodecyl group, a tetradecyl group, and an octadecyl group.
- the cyclic alkyl group may be a monocyclic cyclic alkyl group or a polycyclic cyclic alkyl group.
- Examples of the monocyclic alkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, and a cyclooctyl group.
- Examples of the polycyclic alkyl group include an adamantyl group, a norbornyl group, a bornyl group, a camphenyl group, a decahydronaphthyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a camphoroyl group, a dicyclohexyl group, and a pinenyl group. Is mentioned. Among these, a cyclohexyl group is most preferable from the viewpoint of achieving high sensitivity. Moreover, as an alkyl group substituted by the aromatic group, the linear alkyl group substituted by the aromatic group mentioned later is preferable.
- aromatic group examples include an aromatic hydrocarbon group and an aromatic heterocyclic group.
- aromatic hydrocarbon group examples include a substituted or unsubstituted benzene ring, naphthalene ring, pentalene ring, indene ring, azulene ring, heptalene ring, indacene ring, perylene ring, pentacene ring, acenaphthene ring, phenanthrene ring.
- Groups having an aromatic hydrocarbon ring such as anthracene ring, naphthacene ring, chrysene ring, triphenylene ring, fluorene ring and biphenyl ring.
- Aromatic heterocyclic groups include substituted or unsubstituted pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, pyrazole ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, triazine ring, India Lysine ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, isobenzofuran ring, quinolidine ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring, isoquinoline ring, carbazole ring, phenanthridine ring, acridine ring, phenanthroline And a group having an aromatic heterocycle such as a ring, a thianthrene ring, a chromene ring
- the polyimide precursor preferably has a fluorine atom in the structural unit.
- the fluorine atom content in the polyimide precursor is preferably 10% by mass or more, and more preferably 20% by mass or less. There is no particular upper limit, but 50% by mass or less is practical.
- an aliphatic group having a siloxane structure may be copolymerized with the structural unit represented by the formula (1).
- the diamine component include bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane and bis (paraaminophenyl) octamethylpentasiloxane.
- the structural unit represented by the formula (1) is preferably a structural unit represented by the formula (1-A).
- a 1 , A 2 , R 111 , R 113 and R 114 are each independently synonymous with A 1 , A 2 , R 111 , R 113 and R 114 in formula (1), and the preferred ranges are also the same. is there.
- R 112 has the same meaning as R 112 in formula (5), and the preferred range is also the same.
- the structural unit represented by the formula (1) may be one type, but may be two or more types. Moreover, the structural isomer of the structural unit represented by Formula (1) may be included.
- the polyimide precursor may also contain other types of structural units in addition to the structural unit of the above formula (1).
- a polyimide precursor in which 50 mol% or more, further 70 mol% or more, particularly 90 mol% or more of all the structural units is the structural unit represented by the formula (1).
- 50 mol% or more, further 70 mol% or more, particularly 90 mol% or more of all the structural units is the structural unit represented by the formula (1).
- 100 mol% or less is practical.
- the weight average molecular weight (Mw) of the polyimide precursor is preferably from 2,000 to 500,000, more preferably from 5,000 to 100,000, and even more preferably from 10,000 to 50,000.
- the number average molecular weight (Mn) is preferably 800 to 250,000, more preferably 2000 to 50000, and still more preferably 4000 to 25000.
- the molecular weight dispersion of the polyimide precursor is preferably 1.5 to 3.5, more preferably 2 to 3.
- the polyimide precursor can be obtained by reacting a dicarboxylic acid or a dicarboxylic acid derivative with a diamine. Preferably, it is obtained by halogenating a dicarboxylic acid or a dicarboxylic acid derivative with a halogenating agent and then reacting with a diamine.
- an organic solvent is preferably used for the reaction.
- One or more organic solvents may be used.
- the organic solvent can be appropriately determined according to the raw material, and examples thereof include pyridine, diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), N-methylpyrrolidone and N-ethylpyrrolidone.
- solid precipitation can be achieved by precipitating the polyimide precursor in the reaction solution in water and dissolving it in a solvent in which the polyimide precursor such as tetrahydrofuran is soluble.
- the polybenzoxazole precursor preferably includes a structural unit represented by the following formula (2).
- R 121 represents a divalent organic group
- R 122 represents a tetravalent organic group
- R 123 and R 124 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- R 121 represents a divalent organic group.
- the divalent organic group include aliphatic groups (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, particularly preferably 1 to 6 carbon atoms) and aromatic groups (preferably having 6 to 22 carbon atoms, preferably 6 to 14 carbon atoms). Is more preferable, and 6 to 12 is particularly preferable.
- the aromatic group constituting R 121 include R 111 in the above formula (1).
- R 121 is preferably derived from 4,4′-oxydibenzoyl chloride.
- R 122 represents a tetravalent organic group.
- the tetravalent organic group has the same meaning as R 115 in the formula (1), and preferred ranges are also the same.
- R 122 is preferably derived from 2,2′-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane.
- R 123 and R 124 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group, and have the same meaning as R 113 and R 114 in the above formula (1), and the preferred range is also the same.
- the polybenzoxazole precursor may contain other types of structural units in addition to the structural unit of the above formula (2). It is preferable that a precursor contains the diamine residue represented by a following formula (SL) as another kind of structural unit at the point which can suppress generation
- SL diamine residue represented by a following formula (SL) as another kind of structural unit at the point which can suppress generation
- Z has an a structure and a b structure
- R 1s is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms)
- R 2s Is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms)
- at least one of R 3s , R 4s , R 5s and R 6s is aromatic.
- a group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, particularly preferably 6 to 10 carbon atoms), the rest being a hydrogen atom or 1 to 30 carbon atoms (preferably having 1 to 18 carbon atoms, more Preferably, it is an organic group having 1 to 12 carbon atoms, particularly preferably 1 to 6 carbon atoms, which may be the same or different.
- the polymerization of the a structure and the b structure may be block polymerization or random polymerization. In the Z portion, the a structure is preferably 5 to 95 mol%, the b structure is 95 to 5 mol%, and a + b is 100 mol%.
- preferred Z includes those in which R 5s and R 6s in the b structure are phenyl groups.
- the molecular weight of the structure represented by the formula (SL) is preferably 400 to 4,000, and more preferably 500 to 3,000.
- the molecular weight can be determined by commonly used gel permeation chromatography. By setting the molecular weight within the above range, it is possible to reduce both the elastic modulus after dehydration and ring closure of the polybenzoxazole precursor and to suppress the warp and to improve the solubility.
- the acid dianhydride group is further removed from the tetracarboxylic dianhydride in terms of improving alkali solubility. It is preferable that a tetracarboxylic acid residue remaining later is included as a structural unit. Examples of such tetracarboxylic acid residue, and examples of R 115 in formula (1).
- the weight average molecular weight (Mw) of the polybenzoxazole precursor is preferably 2,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 100,000, and still more preferably 10,000 to 50,000.
- the number average molecular weight (Mn) is preferably 800 to 250,000, more preferably 2000 to 50000, and still more preferably 4000 to 25000.
- the degree of dispersion of the molecular weight of the polybenzoxazole precursor is preferably 1.5 to 3.5, more preferably 2 to 3.
- the content of the polymer precursor in the photosensitive resin composition is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and 40% by mass or more, based on the total solid content of the composition. More preferably, it is more preferably 50% by mass or more, still more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more.
- the content of the polymer precursor in the photosensitive resin composition is preferably 99.5% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, based on the total solid content of the composition, 98 More preferably, it is more preferably 95% by mass or less, even more preferably 95% by mass or less.
- the photosensitive resin composition may contain only 1 type of polymer precursor, and may contain 2 or more types. When 2 or more types are included, the total amount is preferably within the above range.
- the photosensitive resin composition contains a solvent.
- a known solvent can be arbitrarily used as the solvent.
- the solvent is preferably an organic solvent. Examples of the organic solvent include compounds such as esters, ethers, ketones, aromatic hydrocarbons, sulfoxides, and amides.
- esters include ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, amyl formate, isoamyl acetate, butyl propionate, isopropyl butyrate, ethyl butyrate, butyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate, ⁇ -butyrolactone, and ⁇ -caprolactone , ⁇ -valerolactone, alkyl oxyacetates (for example, methyl alkyloxyacetate, ethyl alkyloxyacetate, butyl alkyloxyacetate (for example, methyl methoxyacetate, ethyl methoxyacetate, butyl methoxyacetate, methyl ethoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, etc.
- alkyl oxyacetates for example, methyl alkyloxyacetate, ethyl alkyloxyacetate, butyl al
- 3-alkyloxypropionic acid alkyl esters for example, methyl 3-alkyloxypropionate, ethyl 3-alkyloxypropionate, etc. (for example, methyl 3-methoxypropionate, 3-methoxypropionate)) Ethyl acetate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, etc.)
- 2-alkyloxypropionic acid alkyl esters for example, methyl 2-alkyloxypropionate, ethyl 2-alkyloxypropionate, 2 -Propyl alkyloxypropionate and the like (for example, methyl 2-methoxypropionate, ethyl 2-methoxypropionate, propyl 2-methoxypropionate, methyl 2-ethoxypropionate, ethyl 2-ethoxypropionate)
- ethers include diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol Preferred examples include monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate and the like.
- Suitable ketones include, for example, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, 3-heptanone and the like.
- Suitable examples of aromatic hydrocarbons include toluene, xylene, anisole, limonene and the like.
- the sulfoxides for example, dimethyl sulfoxide is preferable.
- Preferred examples of the amide include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide and the like.
- a form in which two or more kinds of solvents are mixed is also preferable from the viewpoint of improving the coated surface properties.
- the mixed solvent is preferable.
- the combined use of dimethyl sulfoxide and ⁇ -butyrolactone is particularly preferred.
- the solvent content is preferably such that the total solid content of the photosensitive resin composition is 5 to 80% by mass, more preferably 5 to 75% by mass.
- the amount is preferably 10 to 70% by mass, more preferably 40 to 70% by mass.
- the solvent content may be adjusted depending on the desired thickness and coating method.
- the solvent may contain only 1 type and may contain 2 or more types. When two or more solvents are contained, the total is preferably in the above range.
- the photosensitive resin composition preferably contains a photoactive compound.
- the photoactive compound include a photopolymerization initiator, a photoacid generator, and a photocuring accelerator.
- the photopolymerization initiator is preferably a radical photopolymerization initiator.
- radical photopolymerization initiator which can be used by this invention, It can select suitably from well-known radical photopolymerization initiators.
- a radical photopolymerization initiator having photosensitivity to light in the ultraviolet region to the visible region is preferable.
- it may be an activator that generates some active radicals by generating some action with the photoexcited sensitizer.
- the radical photopolymerization initiator preferably contains at least one compound having a molar extinction coefficient of at least about 50 within a range of about 300 to 800 nm (preferably 330 to 500 nm).
- the molar extinction coefficient of the compound can be measured using a known method. For example, it is preferable to measure with an ultraviolet-visible spectrophotometer (Cary-5 spectrophotometer manufactured by Varian) using an ethyl acetate solvent at a concentration of 0.01 g / L.
- the photosensitive resin composition contains a photoradical polymerization initiator
- the photosensitive resin composition is applied to a substrate such as a semiconductor wafer to form a photosensitive resin composition layer, and then irradiated with light to generate radicals. Curing due to this occurs and the solubility in the light irradiation part can be reduced. Therefore, for example, by exposing the photosensitive resin composition layer through a photomask having a pattern that masks only the electrode portion, there is an advantage that regions having different solubility can be easily produced according to the electrode pattern. is there.
- a known compound can be arbitrarily used.
- halogenated hydrocarbon derivatives for example, compounds having a triazine skeleton, compounds having an oxadiazole skeleton, compounds having a trihalomethyl group
- acylphosphine compounds such as acylphosphine oxide, hexaarylbiimidazoles, oxime derivatives, etc.
- ketone compounds include the compounds described in paragraph 0087 of JP-A-2015-087611, the contents of which are incorporated herein.
- Kaya Cure DETX manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
- Nippon Kayaku Co., Ltd. is also preferably used.
- hydroxyacetophenone compounds As the photoradical polymerization initiator, hydroxyacetophenone compounds, aminoacetophenone compounds, and acylphosphine compounds can also be suitably used. More specifically, for example, aminoacetophenone initiators described in JP-A-10-291969 and acylphosphine oxide initiators described in Japanese Patent No. 4225898 can also be used.
- hydroxyacetophenone-based initiator IRGACURE 184 (IRGACURE is a registered trademark), DAROCUR 1173, IRGACURE 500, IRGACURE-2959, IRGACURE 127 (trade names: all manufactured by BASF) can be used.
- aminoacetophenone-based initiator commercially available products IRGACURE907, IRGACURE 369, and IRGACURE 379 (trade names: all manufactured by BASF) can be used.
- aminoacetophenone-based initiator compounds described in JP-A-2009-191179 in which the absorption maximum wavelength is matched with a wavelength light source of 365 nm or 405 nm can also be used.
- the acylphosphine initiator include 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide.
- IRGACURE-819 and IRGACURE-TPO which are commercially available products can be used.
- the metallocene compound include IRGACURE-784 (manufactured by BASF).
- an oxime compound is more preferable.
- the exposure latitude can be improved more effectively.
- Oxime compounds are particularly preferred because they have a wide exposure latitude (exposure margin) and also act as a photocuring accelerator.
- Specific examples of the oxime compound include compounds described in JP-A No. 2001-233842, compounds described in JP-A No. 2000-80068, and compounds described in JP-A No. 2006-342166.
- Preferable oxime compounds include, for example, compounds having the following structures, 3-benzooxyiminobutan-2-one, 3-acetoxyiminobutan-2-one, 3-propionyloxyiminobutan-2-one, 2-acetoxy Iminopentan-3-one, 2-acetoxyimino-1-phenylpropan-1-one, 2-benzoyloxyimino-1-phenylpropan-1-one, 3- (4-toluenesulfonyloxy) iminobutan-2-one And 2-ethoxycarbonyloxyimino-1-phenylpropan-1-one.
- an oxime compound (oxime-based photopolymerization initiator) as a photoradical polymerization initiator.
- the oxime-based photopolymerization initiator has a linking group of> C ⁇ N—O—C ( ⁇ O) — in the molecule.
- IRGACURE OXE 01, IRGACURE OXE 02, IRGACURE OXE 03, IRGACURE OXE 04 (above, manufactured by BASF), Adekaoptomer N-1919 (manufactured by ADEKA Corporation, light described in JP2012-14052A)
- a radical polymerization initiator 2 is also preferably used.
- TR-PBG-304 manufactured by Changzhou Powerful Electronic New Materials Co., Ltd.
- Adeka Arcles NCI-831 and Adeka Arcles NCI-930 manufactured by ADEKA Corporation
- DFI-091 manufactured by Daitokemix Co., Ltd.
- oxime compounds include compounds described in JP 2010-262028 A, compounds 24 and 36 to 40 described in paragraph 0345 of JP 2014-500852 A, and JP 2013. And the compound (C-3) described in paragraph 0101 of JP-A No. 164471.
- oxime compounds having a specific substituent as disclosed in JP-A-2007-267979 there are oxime compounds having a thioaryl group as disclosed in JP-A-2009-191061, and the like.
- Photoradical polymerization initiators are trihalomethyltriazine compounds, benzyldimethylketal compounds, ⁇ -hydroxyketone compounds, ⁇ -aminoketone compounds, acylphosphine compounds, phosphine oxide compounds, metallocene compounds, oxime compounds, triaryls from the viewpoint of exposure sensitivity. Selected from the group consisting of imidazole dimers, onium salt compounds, benzothiazole compounds, benzophenone compounds, acetophenone compounds and derivatives thereof, cyclopentadiene-benzene-iron complexes and salts thereof, halomethyloxadiazole compounds, and 3-aryl substituted coumarin compounds. Are preferred.
- More preferred photoradical polymerization initiators are trihalomethyltriazine compounds, ⁇ -aminoketone compounds, acylphosphine compounds, phosphine oxide compounds, metallocene compounds, oxime compounds, triarylimidazole dimers, onium salt compounds, benzophenone compounds, acetophenone compounds, At least one compound selected from the group consisting of a trihalomethyltriazine compound, an ⁇ -aminoketone compound, an oxime compound, a triarylimidazole dimer, and a benzophenone compound is more preferable, and a metallocene compound or an oxime compound is more preferable, and an oxime compound. Is even more preferable.
- photo radical polymerization initiators include N, N′-tetraalkyl-4,4′-diaminobenzophenone, 2-benzyl such as benzophenone, N, N′-tetramethyl-4,4′-diaminobenzophenone (Michler ketone) Aromatic ketones such as -2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1,2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-propanone-1, alkyl anthraquinones, etc.
- benzoin ether compounds such as benzoin alkyl ether
- benzoin compounds such as benzoin and alkylbenzoin
- benzyl derivatives such as benzyldimethyl ketal.
- a compound represented by the following formula (I) can also be used.
- R I00 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms interrupted by one or more oxygen atoms, an alkoxyl group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen atom, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, and 2 to 2 carbon atoms interrupted by one or more oxygen atoms 18 alkyl group and at least one substituted phenyl group of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a biphenyl,
- R I01 is a group represented by formula (II), the same as R I00 R I02 to R I04 are each independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons or halogen.
- radical photopolymerization initiator compounds described in paragraphs 0048 to 0055 of International Publication No. 2015/125469 can be used.
- the content thereof is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass, based on the total solid content of the photosensitive resin composition. More preferably, the content is 0.5 to 15% by mass, and still more preferably 1.0 to 10% by mass.
- the photoinitiator may contain only 1 type and may contain 2 or more types. When two or more photopolymerization initiators are contained, the total is preferably in the above range.
- the photosensitive resin composition may contain a photoacid generator.
- a photoacid generator By containing the photoacid generator, an acid is generated in the exposed area, and the solubility of the exposed area in the alkaline aqueous solution is increased. Therefore, it can be used as a positive photosensitive resin composition.
- the photoacid generator include quinonediazide compounds, sulfonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, and iodonium salts.
- a quinonediazide compound is preferably used because it exhibits an excellent dissolution inhibiting effect and a positive composition with high sensitivity and low film thickness can be obtained.
- the content of the photoacid generator is preferably 3 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer precursor. By setting the content of the photoacid generator within this range, higher sensitivity can be achieved. Furthermore, you may contain a sensitizer etc. as needed. Only one type of photoacid generator may be used, or two or more types may be used. When using 2 or more types, it is preferable that a total amount becomes the said range.
- the photosensitive resin composition may contain a photocuring accelerator.
- the photocuring accelerator in the present invention is preferably one that generates a base upon exposure (photobase generator), and does not exhibit activity under normal conditions of room temperature and normal pressure. Particularly preferably, those which generate a base (basic substance) when carried out. Since the base generated by exposure works as a catalyst for curing the polymer precursor by heating, it can be suitably used.
- known photocuring accelerators can be used.
- the base component was neutralized by forming a salt, such as a transition metal compound complex, a compound having an ammonium salt structure, or an amidine moiety made latent by forming a salt with a carboxylic acid. Examples include ionic compounds, and nonionic compounds in which a base component is made latent by urethane bonds or oxime bonds such as carbamate derivatives, oxime ester derivatives, and acyl compounds.
- Examples of the photocuring accelerator according to the present invention include a photocuring accelerator having a cinnamic amide structure as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-80452 and International Publication No. 2009/123122, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-189591.
- Examples of the photocuring accelerator having an oxime structure include, but are not limited to, and other known photocuring accelerator structures can be used.
- photocuring accelerator examples include compounds described in paragraphs 0185 to 0188, 0199 to 0200 and 0202 of JP2012-93746A, compounds described in paragraphs 0022 to 0069 of JP2013-194205A, Examples include the compounds described in paragraphs 0026 to 0074 of JP2013-204019A and the compound described in paragraph 0052 of WO2010 / 064631.
- photocuring accelerators include WPBG-266, WPBG-300, WPGB-345, WPGB-140, WPBG-165, WPBG-027, PBG-018, WPGB-015, WPBG-041, WPGB-172, WPGB-174, WPBG-166, WPGB-158, WPGB-025, WPGB-168, WPGB-167 and WPBG-082 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) can also be used.
- the content of the photocuring accelerator in the composition is preferably 0.1 to 50% by mass with respect to the total solid content of the composition.
- the lower limit is more preferably 0.5% by mass or more, and further preferably 1% by mass or more.
- the upper limit is more preferably 30% by mass or less, and further preferably 20% by mass or less.
- 1 type (s) or 2 or more types can be used for a photocuring accelerator. When using 2 or more types, it is preferable that a total amount is the said range.
- the photosensitive resin composition may contain a thermal radical polymerization initiator without departing from the gist of the present invention.
- the thermal radical polymerization initiator is a compound that generates radicals by heat energy and initiates or accelerates a polymerization reaction of a polymerizable compound. By adding a thermal radical polymerization initiator, the polymerization reaction of the polymer precursor can be promoted together with the cyclization of the polymer precursor, so that higher heat resistance can be achieved.
- Specific examples of the thermal radical polymerization initiator include compounds described in paragraphs 0074 to 0118 of JP-A-2008-63554.
- the content thereof is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass, based on the total solid content of the photosensitive resin composition. More preferably, it is 5 to 15% by mass.
- the thermal radical polymerization initiator may contain only 1 type, and may contain 2 or more types. When two or more thermal radical polymerization initiators are contained, the total is preferably within the above range.
- the photosensitive resin composition contains a radically polymerizable compound.
- a compound having a radical polymerizable group can be used.
- the radical polymerizable group include groups having an ethylenically unsaturated bond such as vinylphenyl group, vinyl group, (meth) acryloyl group, and allyl group.
- the radical polymerizable group is preferably a (meth) acryloyl group.
- the number of radical polymerizable groups contained in the radical polymerizable compound may be one or two or more.
- the radical polymerizable compound preferably has two or more radical polymerizable groups, and preferably has three or more radical polymerizable groups. More preferred.
- the upper limit is preferably 15 or less, more preferably 10 or less, and even more preferably 8 or less.
- the molecular weight of the radical polymerizable compound is preferably 2000 or less, more preferably 1500 or less, and even more preferably 900 or less.
- the lower limit of the molecular weight of the radical polymerizable compound is preferably 100 or more.
- the photosensitive resin composition preferably contains at least one bifunctional or higher radical polymerizable compound containing two or more polymerizable groups, and preferably contains at least one trifunctional or higher radical polymerizable compound. More preferably. Further, it may be a mixture of a bifunctional radically polymerizable compound and a trifunctional or higher functional radically polymerizable compound.
- the number of functional groups of the radical polymerizable compound means the number of radical polymerizable groups in one molecule.
- radical polymerizable compound examples include unsaturated carboxylic acids (for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, etc.), esters thereof, and amides. These are esters of unsaturated carboxylic acids and polyhydric alcohol compounds, and amides of unsaturated carboxylic acids and polyvalent amine compounds.
- a dehydration condensation reaction product with a functional carboxylic acid is also preferably used.
- an unsaturated carboxylic acid ester or amide having a detachable substituent such as thiol or tosyloxy group with a monofunctional or polyfunctional alcohol, amine or thiol is also suitable.
- the radical polymerizable compound is also preferably a compound having a boiling point of 100 ° C. or higher under normal pressure.
- examples include polyethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol.
- polyfunctional acrylates and methacrylates such as polyester acrylates and epoxy acrylates which are reaction products of epoxy resins and (meth) acrylic acid, and mixtures thereof described in JP-B 52-30490. it can. Also suitable are the compounds described in paragraphs 0254 to 0257 of JP-A-2008-292970.
- polyfunctional (meth) acrylates obtained by reacting a polyfunctional carboxylic acid with a compound having a cyclic ether group such as glycidyl (meth) acrylate and an ethylenically unsaturated bond can also be exemplified.
- fluorene rings described in JP 2010-160418 A, JP 2010-129825 A, JP 4364216 A, and the like, and an ethylenically unsaturated bond. It is also possible to use a compound having two or more groups having a carbonic acid or a cardo resin. Other examples include specific unsaturated compounds described in JP-B-46-43946, JP-B-1-40337, JP-B-1-40336, and JP-A-2-25493. And vinyl phosphonic acid compounds. Also, compounds containing a perfluoroalkyl group described in JP-A-61-22048 can be used. Furthermore, Journal of Japan Adhesion Association vol. 20, no. 7, pages 300 to 308 (1984), which are introduced as photopolymerizable monomers and oligomers, can also be used.
- dipentaerythritol triacrylate (commercially available KAYARAD D-330; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), dipentaerythritol tetraacrylate (commercially available KAYARAADD-320; Nippon Kayaku Co., Ltd.) ), A-TMMT: Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), dipentaerythritol penta (meth) acrylate (commercially available KAYARAD D-310; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), dipentaerythritol hexa (meth) acrylate (As commercial products, KAYARAD DPHA; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., A-DPH; manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), and these (meth) acryloyl groups are bonded via an ethylene glycol residue or a propylene glycol residue.
- the structure is preferred.
- radical polymerizable compounds examples include SR-494, a tetrafunctional acrylate having four ethyleneoxy chains, manufactured by Sartomer, and SR-209, manufactured by Sartomer, which is a bifunctional methacrylate having four ethyleneoxy chains. 231 and 239, DPCA-60 which is a hexafunctional acrylate having 6 pentyleneoxy chains, TPA-330 which is a trifunctional acrylate having 3 isobutyleneoxy chains, urethane oligomer UAS- manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
- radical polymerizable compound examples include urethane acrylates described in JP-B-48-41708, JP-A-51-37193, JP-B-2-32293, JP-B-2-16765, and the like.
- Urethane compounds having an ethylene oxide skeleton described in JP-B-58-49860, JP-B-56-17654, JP-B-62-39417, and JP-B-62-39418 are also suitable.
- compounds having an amino structure or a sulfide structure in the molecule described in JP-A-63-277653, JP-A-63-260909, and JP-A-1-105238 are used as radically polymerizable compounds. It can also be used.
- the radically polymerizable compound may be a radically polymerizable compound having an acid group such as a carboxyl group or a phosphate group.
- the radically polymerizable compound having an acid group is preferably an ester of an aliphatic polyhydroxy compound and an unsaturated carboxylic acid, and a non-aromatic carboxylic acid anhydride is reacted with an unreacted hydroxyl group of the aliphatic polyhydroxy compound.
- a radically polymerizable compound having a group is more preferable.
- the aliphatic polyhydroxy compound is pentaerythritol or dipentayl.
- a compound that is erythritol examples include M-510 and M-520 as polybasic acid-modified acrylic oligomers manufactured by Toagosei Co., Ltd.
- a preferable acid value of the radically polymerizable compound having an acid group is 0.1 to 40 mgKOH / g, and particularly preferably 5 to 30 mgKOH / g.
- a monofunctional radically polymerizable compound can be preferably used as the radically polymerizable compound from the viewpoint of warpage suppression accompanying the control of the elastic modulus of the cured film.
- Monofunctional radically polymerizable compounds include n-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, butoxyethyl (meth) acrylate, carbitol (meth) acrylate, cyclohexyl ( (Meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, N-methylol (meth) acrylamide, glycidyl (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, etc.
- Acrylic acid derivatives N-vinyl pyrrolidone, N-vinyl compounds such as N-vinylcaprolactam, allyl glycidyl ether, diallyl phthalate, triallyl trimellitate, etc.
- Le compounds are preferably used.
- As the monofunctional radically polymerizable compound a compound having a boiling point of 100 ° C. or higher under normal pressure is also preferable in order to suppress volatilization before exposure.
- the photosensitive resin composition can further contain a polymerizable compound other than the radical polymerizable compound described above.
- polymerizable compounds other than the above-mentioned radical polymerizable compounds include compounds having a hydroxymethyl group, alkoxymethyl group or acyloxymethyl group; epoxy compounds; oxetane compounds; benzoxazine compounds.
- Compound having a hydroxymethyl group, an alkoxymethyl group or an acyloxymethyl group As the compound having a hydroxymethyl group, an alkoxymethyl group or an acyloxymethyl group, a compound represented by the following formula (AM1), (AM4) or (AM5) is preferable.
- R 104 represents a t-valent organic group having 1 to 200 carbon atoms
- R 105 represents a group represented by —OR 106 or —OCO—R 107
- R 106 represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 10 carbon atoms
- R 107 represents an organic group having 1 to 10 carbon atoms.
- R 404 represents a divalent organic group having 1 to 200 carbon atoms
- R 405 represents a group represented by —OR 406 or —OCO—R 407
- R 406 represents a hydrogen atom or a carbon atom.
- R 407 represents an organic group having 1 to 10 carbon atoms.
- R 504 represents a u-valent organic group having 1 to 200 carbon atoms
- R 505 represents a group represented by —OR 506 or —OCO—R 507.
- R 506 represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 10 carbon atoms
- R 507 represents an organic group having 1 to 10 carbon atoms.
- Specific examples of the compound represented by the formula (AM4) include 46DMOC, 46DMOEP (trade name, manufactured by Asahi Organic Materials Co., Ltd.), DML-MBPC, DML-MBOC, DML-OCHP, DML-PCHP, DML.
- Specific examples of the compound represented by the formula (AM5) include TriML-P, TriML-35XL, TML-HQ, TML-BP, TML-pp-BPF, TML-BPA, TMOM-BP, HML-TPPHBA, HML-TPHAP, HMOM-TPPHBA, HMOM-TPPHAP (trade name, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.), TM-BIP-A (trade name, manufactured by Asahi Organic Materials Co., Ltd.), NIKALAC MX-280, NIKALAC MX-270, NIKALAC MW-100LM (trade name, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.).
- Epoxy compound compound having an epoxy group
- the epoxy compound is preferably a compound having two or more epoxy groups in one molecule.
- the epoxy group undergoes a cross-linking reaction at 200 ° C. or less and does not cause a dehydration reaction derived from the cross-linking, so that film shrinkage hardly occurs. For this reason, containing an epoxy compound is effective for low-temperature curing and warping of the composition.
- the epoxy compound preferably contains a polyethylene oxide group. Thereby, an elasticity modulus falls more and also curvature can be suppressed.
- the polyethylene oxide group means that the number of structural units of ethylene oxide is 2 or more, and the number of structural units is preferably 2 to 15.
- epoxy compound examples include bisphenol A type epoxy resin; bisphenol F type epoxy resin; alkylene glycol type epoxy resin such as propylene glycol diglycidyl ether; polyalkylene glycol type epoxy resin such as polypropylene glycol diglycidyl ether; polymethyl (glycidyl Examples include, but are not limited to, epoxy group-containing silicones such as (roxypropyl) siloxane.
- Epicron (registered trademark) 850-S Epicron (registered trademark) HP-4032, Epicron (registered trademark) HP-7200, Epicron (registered trademark) HP-820, Epicron (registered trademark) HP-4700, Epicron (registered trademark) EXA-4710, Epicron (registered trademark) HP-4770, Epicron (registered trademark) EXA-859CRP, Epicron (registered trademark) EXA-1514, Epicron (registered trademark) EXA-4880, Epicron (registered trademark) EXA-4850-150, Epicron EXA-4850-1000, Epicron (registered trademark) EXA-4816, Epicron (registered trademark) EXA-4822 (trade name, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Rica Resin (registered trademark) ) BEO-60E (trade name, Shin Nippon Rika ( )), EP-4003S, EP-4000S (trade names, and the
- an epoxy resin containing a polyethylene oxide group is preferable in terms of suppressing warpage and excellent heat resistance.
- Epicron (registered trademark) EXA-4880, Epicron (registered trademark) EXA-4822, and Licaredin (registered trademark) BEO-60E are preferable because they contain a polyethylene oxide group.
- oxetane compound compound having oxetanyl group
- examples of the oxetane compound include compounds having two or more oxetane rings in one molecule, 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 1,4-bis ⁇ [(3-ethyl-3-oxetanyl) methoxy] methyl ⁇ benzene, Examples include 3-ethyl-3- (2-ethylhexylmethyl) oxetane and 1,4-benzenedicarboxylic acid-bis [(3-ethyl-3-oxetanyl) methyl] ester.
- Aron Oxetane series (for example, OXT-121, OXT-221, OXT-191, OXT-223) manufactured by Toagosei Co., Ltd. can be preferably used. Two or more kinds may be mixed.
- a benzoxazine compound (compound having benzoxazolyl group))
- a benzoxazine compound is preferable because it is a cross-linking reaction derived from a ring-opening addition reaction, so that degassing does not occur at the time of curing, and thermal contraction is further reduced to suppress warpage.
- benzoxazine compound examples include Ba type benzoxazine, Bm type benzoxazine (trade name, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.), benzoxazine adduct of polyhydroxystyrene resin, phenol novolac type dihydrobenzo An oxazine compound is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
- the content thereof is preferably more than 0% by mass and 60% by mass or less with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition.
- the lower limit is more preferably 5% by mass or more.
- the upper limit is more preferably 50% by mass or less, and further preferably 30% by mass or less.
- the polymerizable compound one kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used. When using 2 or more types together, it is preferable that the total amount becomes said range.
- the photosensitive resin composition further contains a migration inhibitor.
- a migration inhibitor By including a migration inhibitor, it becomes possible to effectively suppress the migration of metal ions derived from the conductive layer (metal wiring) into the photosensitive resin composition layer.
- the migration inhibitor is not particularly limited, but a heterocyclic ring (pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyrazole ring, isoxazole ring, isothiazole ring, tetrazole ring, pyridine ring, Compounds having pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, piperidine ring, piperazine ring, morpholine ring, 2H-pyran ring and 6H-pyran ring, triazine ring), compounds having thioureas and mercapto groups, hindered phenol compounds , Salicylic acid
- an ion trapping agent that traps anions such as halogen ions can be used.
- Examples of other migration inhibitors include rust inhibitors described in paragraph 0094 of JP2013-15701A, compounds described in paragraphs 0073 to 0076 of JP2009-283711A, and JP2011-95956A.
- the compounds described in paragraph 0052 and the compounds described in paragraphs 0114, 0116 and 0118 of JP2012-194520A can be used.
- the migration inhibitor include the following compounds.
- the content of the migration inhibitor is preferably 0.01 to 5.0% by mass with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition. More preferably, the content is 0.05 to 2.0% by mass, and still more preferably 0.1 to 1.0% by mass. Only one type of migration inhibitor may be used, or two or more types may be used. When there are two or more migration inhibitors, the total is preferably within the above range.
- the photosensitive resin composition contains a polymerization inhibitor.
- the polymerization inhibitor include hydroquinone, 4-methoxyphenol, di-tert-butyl-p-cresol, pyrogallol, p-tert-butylcatechol, 1,4-benzoquinone, diphenyl-p-benzoquinone, 4,4 ′.
- -Thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), N-nitroso-N-phenylhydroxyamine aluminum salt, phenothiazine, N-nitrosodiphenylamine N-phenylnaphthylamine, ethylenediaminetetraacetic acid, 1,2-cyclohexanediaminetetraacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 5-nitroso-8-hydroxyquinoline, 1 -Nitroso 2-naphthol, 2-nitroso-1-naphthol, 2-nitroso-5- (N-ethyl-N-sulfopropylamino) phenol, N-nitroso-N- (1-naphthyl) hydroxyamine ammonium salt, bis (4 -Hydroxy-3,5-tert
- a polymerization inhibitor described in paragraph 0060 of JP-A-2015-127817 and compounds described in paragraphs 0031 to 0046 of WO2015 / 125469 can also be used.
- the following compound can be used (Me is a methyl group).
- the content of the polymerization inhibitor is preferably 0.01 to 5% by mass with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition, 0.02 It is more preferably from 3 to 3% by mass, and further preferably from 0.05 to 2.5% by mass. Only one polymerization inhibitor may be used, or two or more polymerization inhibitors may be used. When two or more polymerization inhibitors are used, the total is preferably within the above range.
- the photosensitive resin composition contains a metal adhesion improver for improving adhesion with a metal material used for electrodes, wirings, and the like.
- metal adhesion improvers include silane coupling agents.
- silane coupling agent examples include compounds described in paragraphs 0062 to 0073 of JP-A No. 2014-191002, compounds described in paragraphs 0063 to 0071 of WO 2011/080992, and JP-A No. 2014-191252. And the compounds described in paragraphs 0060 to 0061 of JP-A-2014-41264, the compounds described in paragraphs 0045 to 0052 of JP-A-2014-41264, and the compounds described in paragraph 0055 of international publication 2014/097594. It is also preferable to use two or more different silane coupling agents as described in paragraphs 0050 to 0058 of JP2011-128358A. Moreover, it is also preferable to use the following compound for a silane coupling agent. In the following formula, Et represents an ethyl group.
- the content of the metal adhesion improver is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 0.5 to 15 parts by mass, and still more preferably 0 to 100 parts by mass of the polymer precursor.
- the range is from 5 to 5 parts by mass.
- Adhesiveness between the cured film and the conductive layer after the curing step is improved by setting the above lower limit value or more, and heat resistance and mechanical properties of the cured film after the curing step are improved by setting the upper limit value or less. .
- Only one type of metal adhesion improver may be used, or two or more types may be used. When using 2 or more types, it is preferable that the sum total is the said range.
- the photosensitive resin composition may contain a thermosetting accelerator.
- the heat photocuring accelerator is preferably one that generates a base by heat (thermal base generator).
- the thermosetting accelerator is preferably a salt of a quaternary ammonium cation and a carboxylic acid anion.
- the quaternary ammonium cation is preferably represented by any of the following formulas (Y1-1) to (Y1-4).
- R Y1 is n Y-valent (n Y is an integer of 1 to 12) represents an organic group is preferably a n Y-valent hydrocarbon group.
- the hydrocarbon group include an n Y valent group containing an alkane (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 and more preferably 1 to 3), and an n Y valent group containing an alkene (2 carbon atoms).
- n Y valent group containing an aromatic hydrocarbon preferably 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, 6 to 10 carbon atoms.
- R Y1 is preferably an aromatic hydrocarbon group.
- R Y1 may have a substituent T described separately as long as the effects of the present invention are not impaired.
- R Y2 to R Y5 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group (preferably having a carbon number of 1 to 36, more preferably 1 to 24, and still more preferably 1 to 12), and an alkyl group (having a carbon number of 1 to 36).
- 36 is preferred, 1 to 24 is more preferred, 1 to 23 is more preferred, an alkenyl group (preferably having 2 to 36 carbon atoms, more preferred is 2 to 24, still more preferred being 2 to 23), and an alkynyl group (having carbon numbers).
- 1 to 36 are preferred, 1 to 24 are more preferred, 1 to 23 are more preferred, and an aryl group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferred is 6 to 18 and even more preferred is 6 to 10).
- the alkyl group, alkenyl group, and alkynyl group may be cyclic or chain-like, and in the case of a chain, may be linear or branched, and may have a substituent T described separately.
- R Y6 represents an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 36, preferably 2 to 24, more preferably 4 to 18), or an alkenyl group (preferably having a carbon number of 2 to 36, more preferably 2 to 24, and 4 to 18).
- an alkynyl group preferably having 2 to 36 carbon atoms, more preferably 2 to 24, more preferably 4 to 18
- an aryl group preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms.
- the alkyl group, alkenyl group and alkynyl group may be cyclic or chain-like, and in the case of a chain, it may be linear or branched.
- a linking group containing a hetero atom for example, one having a hetero atom in the linking group L
- a linking group containing a hetero atom for example, one having a hetero atom in the linking group L
- an oligoalkylene group (the number of carbon atoms in the structural unit is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3, the number of repetitions is preferably 2 to 100, more preferably 2 to 60, and more preferably 2 to 30 is more preferable).
- n Y represents an integer of 1 to 12, more preferably an integer of 1 to 6, and still more preferably an integer of 1 to 3.
- n X represents an integer of 1 to 12, preferably an integer of 1 to 6, and more preferably an integer of 1 to 3.
- Two or more of R Y2 to R Y6 may be bonded to each other to form a ring.
- R Y7 to R Y16 have the same meaning as R N (R N may have a substituent T). However, R Y7 to R Y9 are not all hydrogen atoms.
- R Y7 and R Y8 are carboxyalkyl groups (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, further preferably 1 to 3 carbon atoms; preferably 1 to 12 carboxyl groups). 1 to 6 are more preferable, and 1 to 3 are more preferable.
- R Y9 is preferably an aromatic group, and is preferably an aryl group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 and even more preferably 6 to 10).
- an alkoxycarbonyl group substituted with an aromatic group is preferable (the alkoxyl group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and further preferably 1 to 3 carbon atoms.
- the aromatic group preferably has 6 to 22 carbon atoms). 6 to 18 are more preferable, and 6 to 14 are more preferable.
- R Y11 and R Y13 are preferably hydrogen atoms.
- R Y13 is preferably a hydrogen atom
- R Y10 , R Y11 , R Y12 and R Y16 are alkyl groups (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms). ⁇ 3 are more preferred).
- R Y11 and R Y16 , R Y10 and R Y12 are preferably bonded to form a ring to form a bicyclo compound. Specific examples include diazabicyclononene and diazabicycloundecene.
- the carboxylate anion paired with the quaternary ammonium cation of the above formula (Y1-1), formula (Y1-3) and formula (Y1-4) is represented by the following formula (X1). It is preferable.
- EWG represents an electron withdrawing group.
- the electron-withdrawing group means a group in which Hammett's substituent constant ⁇ m exhibits a positive value.
- ⁇ m is a review by Yusuke Tono, Journal of Synthetic Organic Chemistry, Vol. 23, No. 8 (1965) p. 631-642.
- the electron withdrawing group in this embodiment is not limited to the substituent described in the said literature.
- Me represents a methyl group
- Ac represents an acetyl group
- Ph represents a phenyl group (hereinafter the same).
- EWG is preferably a group represented by the following formulas (EWG-1) to (EWG-6).
- R x1 to R x3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 and more preferably 1 to 3). More preferably), an alkenyl group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, further preferably 2 to 3 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, and 6 to 6 carbon atoms). 10 is more preferable), and represents a hydroxyl group or a carboxyl group.
- Ar represents an aromatic group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, and further preferably 6 to 10 carbon atoms).
- R x1 to R x3 are an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group, a ring may be formed, and a linking group L may be interposed in the middle of forming the ring.
- These alkyl group, alkenyl group, aryl group, and Ar may have a substituent T as long as the effects of the present invention are not impaired.
- Ar preferably has a carboxyl group (preferably 1 to 3). * Represents a bonding position.
- Np represents an integer of 1 to 6, preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1 or 2.
- the molecular weight of the thermosetting accelerator in the present invention is preferably 100 or more and less than 2000, and more preferably 200 to 1000.
- Specific examples of the thermosetting accelerator in the present invention include, in addition to the compounds used in the examples described later, an acidic compound that generates a base when heated to 40 ° C. or higher described in International Publication No. 2015/199219 and pKa1 is 0 to Illustrative are ammonium salts having four anions and an ammonium cation, the contents of which are incorporated herein.
- the content of the thermosetting accelerator in the composition is preferably 0.01 to 50% by mass with respect to the total solid content of the composition.
- the lower limit is more preferably 0.05% by mass or more, and further preferably 0.1% by mass or more.
- the upper limit is more preferably 10% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less.
- 1 type (s) or 2 or more types can be used for a thermosetting accelerator. When using 2 or more types, it is preferable that a total amount is the said range.
- the photosensitive resin composition can also be set as the structure which does not contain a thermosetting accelerator substantially. “Substantially free” means less than 0.01% by mass, more preferably less than 0.005% by mass, based on the total solid content of the composition.
- an alkyl group preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, particularly preferably 1 to 6 carbon atoms
- an alkenyl group preferably having 2 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms
- an alkoxyl group preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, still more preferably 1 to 3 carbon atoms
- an aryl group preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms.
- a heteroaryl group preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 and even more preferably 1 to 4; examples of the hetero atom include a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom
- An arylalkyl group preferably 7 to 23 carbon atoms, more preferably 7 to 19 carbon atoms, more preferably 7 to 11 carbon atoms
- a hydroxyl group an amino group (0 to 2 carbon atoms).
- a thiol group Preferably 0 to 12, more preferably 0 to 6), a thiol group, a carboxyl group, an acyl group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 and particularly preferably 2 to 3), Acyloxy group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, particularly preferably 2 to 3 carbon atoms), aryloyl group (preferably having 7 to 23 carbon atoms, more preferably 7 to 19 carbon atoms, and particularly preferably 7 to 11 carbon atoms).
- Aryloyloxy groups (preferably having 7 to 23 carbon atoms, more preferably 7 to 19 carbon atoms, particularly preferably 7 to 11 carbon atoms), (meth) acryloyl groups, (meth) acryloyloxy groups, halogen atoms (for example, fluorine atoms) , Chlorine atom, bromine atom, iodine atom), oxo group ( ⁇ O), imino group ( ⁇ NR N ), alkylidene group ( ⁇ C (R N ) 2 ) and the like.
- a hetero atom may be present in the alkylene chain of the substituent T.
- the alkyl group, alkenyl group, aryl group, and arylalkyl group of the substituent T may be further substituted with other substituents.
- RN is a hydrogen atom or an organic group.
- the organic group include an alkyl group (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and further preferably 1 to 3 carbon atoms), and an aryl group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, To 10 are more preferable), or an arylalkyl group (preferably having a carbon number of 7 to 23, more preferably 7 to 19, and still more preferably 7 to 11).
- the linking group L is an alkylene group (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, still more preferably 1 to 3 carbon atoms), an alkenylene group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms), An arylene group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, and further preferably 6 to 10 carbon atoms), and heteroarylene group (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and further preferably 1 to 4 carbon atoms).
- the hetero atom include a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom), an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyl group, —NR N —, or a combination thereof.
- the number of atoms constituting the linking group L is preferably 1 to 24, more preferably 1 to 12, and particularly preferably 1 to 6, excluding hydrogen atoms.
- the number of atoms connected to the linking group is preferably 10 or less, and more preferably 8 or less. The lower limit is 1 or more.
- the photosensitive resin composition has various additives such as a sensitizing dye, a chain transfer agent, a surfactant, a higher fatty acid derivative, an inorganic particle, and a curing agent as necessary, as long as the effects of the present invention are not impaired.
- a curing catalyst, a filler, an antioxidant, an ultraviolet absorber, an aggregation inhibitor, and the like can be blended.
- the total blending amount is preferably 3% by mass or less of the solid content of the composition.
- the photosensitive resin composition may contain a thermal acid generator.
- the thermal acid generator generates an acid by heating, promotes cyclization of the polymer precursor, and further improves the mechanical properties of the cured film. Examples of the thermal acid generator include compounds described in paragraph 0059 of JP2013-167742A.
- 0.01 mass part or more is preferable with respect to 100 mass parts of polymer precursors, and, as for content of a thermal acid generator, 0.1 mass part or more is more preferable.
- the content of the thermal acid generator is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and still more preferably 10 parts by mass or less, from the viewpoint of electrical insulation of the cured film.
- the thermal acid generator may be used alone or in combination of two or more. When using 2 or more types, it is preferable that a total amount becomes the said range.
- the photosensitive resin composition may contain a sensitizing dye.
- a sensitizing dye absorbs specific actinic radiation and enters an electronically excited state.
- the sensitizing dye in an electronically excited state comes into contact with a thermosetting accelerator, a thermal radical polymerization initiator, a photo radical polymerization initiator, and the like, and effects such as electron transfer, energy transfer, and heat generation occur.
- a thermosetting accelerator, a thermal radical polymerization initiator, and a photo radical polymerization initiator cause a chemical change and are decomposed to generate radicals, acids, or bases. Details of the sensitizing dye can be referred to the descriptions in paragraphs 0161 to 0163 of JP-A-2016-027357, the contents of which are incorporated herein.
- the content of the sensitizing dye is preferably 0.01 to 20% by mass with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition, preferably 0.1 to The content is more preferably 15% by mass, and further preferably 0.5 to 10% by mass.
- a sensitizing dye may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
- the photosensitive resin composition may contain a chain transfer agent.
- the chain transfer agent is defined, for example, in Polymer Dictionary 3rd Edition (edited by the Polymer Society, 2005) pages 683-684.
- As the chain transfer agent for example, a compound group having SH, PH, SiH, and GeH in the molecule is used. These can generate hydrogen by donating hydrogen to a low activity radical to generate a radical, or after being oxidized and deprotonated.
- thiol compounds for example, 2-mercaptobenzimidazoles, 2-mercaptobenzthiazoles, 2-mercaptobenzoxazoles, 3-mercaptotriazoles, 5-mercaptotetrazoles, etc.
- 2-mercaptobenzimidazoles for example, 2-mercaptobenzimidazoles, 2-mercaptobenzthiazoles, 2-mercaptobenzoxazoles, 3-mercaptotriazoles, 5-mercaptotetrazoles, etc.
- the content of the chain transfer agent is preferably 0.01 to 20% by mass with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition, and is 1 to 10% by mass. %, More preferably 1 to 5% by mass. Only one type of chain transfer agent may be used, or two or more types may be used. When there are two or more chain transfer agents, the total is preferably in the above range.
- surfactant various types may be added to the photosensitive resin composition.
- various types of surfactants such as a fluorine-based surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, and a silicone-based surfactant can be used.
- the following surfactants are also preferable.
- the content of the surfactant is preferably 0.001 to 2.0% by mass with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition, and more The amount is preferably 0.005 to 1.0% by mass. Only one surfactant may be used, or two or more surfactants may be used. When there are two or more surfactants, the total is preferably in the above range.
- the photosensitive resin composition is added with a higher fatty acid derivative such as behenic acid or behenic acid amide, and is unevenly distributed on the surface of the composition in the process of drying after coating. May be.
- the content of the higher fatty acid derivative is preferably 0.1 to 10% by mass with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition. Only one higher fatty acid derivative may be used, or two or more higher fatty acid derivatives may be used. When two or more higher fatty acid derivatives are used, the total is preferably within the above range.
- the water content of the photosensitive resin composition is preferably less than 5% by mass, more preferably less than 1% by mass, and even more preferably less than 0.6% by mass from the viewpoint of the coated surface properties.
- the metal content of the photosensitive resin composition is preferably less than 5 ppm by weight (parts per million), more preferably less than 1 ppm by weight, and even more preferably less than 0.5 ppm by weight from the viewpoint of insulation.
- the metal include sodium, potassium, magnesium, calcium, iron, chromium, nickel and the like. When a plurality of metals are included, the total of these metals is preferably in the above range.
- a raw material having a low metal content is selected as a raw material constituting the photosensitive resin composition.
- the raw material to be filtered may be filtered, or the inside of the apparatus may be lined with polytetrafluoroethylene or the like, and distillation may be performed under a condition in which contamination is suppressed as much as possible.
- the photosensitive resin composition preferably has a halogen atom content of less than 500 ppm by mass, more preferably less than 300 ppm by mass, and less than 200 ppm by mass from the viewpoint of wiring corrosion. Further preferred. Especially, what exists in the state of a halogen ion is less than 5 mass ppm, More preferably, it is less than 1 mass ppm, More preferably, it is less than 0.5 mass ppm.
- the halogen atom include a chlorine atom and a bromine atom. The total of chlorine atoms and bromine atoms, or chlorine ions and bromine ions is preferably in the above range.
- a conventionally known storage container can be used as the storage container for the photosensitive resin composition.
- the inner wall of the container is a multi-layer bottle composed of 6 types and 6 layers of resin, and the 6 types of resins are made into a 7 layer structure. It is also preferred to use bottles that have been used. Examples of such a container include a container described in JP-A-2015-123351.
- the photosensitive resin composition can be prepared by mixing the above components.
- the mixing method is not particularly limited, and can be performed by a conventionally known method.
- the filter pore size is preferably 1 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or less, and further preferably 0.1 ⁇ m or less.
- the material of the filter is preferably polytetrafluoroethylene, polyethylene or nylon.
- a filter that has been washed in advance with an organic solvent may be used.
- a plurality of types of filters may be connected in series or in parallel.
- filters having different pore sizes or materials may be used in combination.
- Various materials may be filtered a plurality of times.
- circulation filtration may be used.
- you may pressurize and filter.
- the pressure applied is preferably 0.05 MPa or more and 0.3 MPa or less.
- impurities may be removed using an adsorbent. Filter filtration and impurity removal treatment using an adsorbent may be combined.
- adsorbent a known adsorbent can be used. Examples thereof include inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite, and organic adsorbents such as activated carbon.
- FIG. 8 is an example of a laminate in which a conductive layer is interposed between two organic films, and is an enlarged cross-sectional view of a bump portion through a rewiring layer in a wafer level package.
- the rewiring layer 24 is formed on the circuit wiring 61 on the substrate 23.
- the first organic film 21 is usually provided on the passivation 22.
- a second organic film 29 is provided on the rewiring layer 24, and an electrode 62 is provided thereon.
- the solder bump 20 can be disposed at a position 27b different from the circuit wiring position 27a.
- the first organic film 21 and the second organic film 29 are required to have high insulating properties, heat resistance, and excellent moldability.
- thermosetting resins such as polyimide and polybenzoxazole that meet these requirements are employed. Since these thermosetting resins usually contain a resin having a low molecular weight such as a solvent or an additive or a thermally decomposable group, a gas (outgas) may be generated during the curing reaction. It was. And this outgas remained as a bubble between the rewiring layer 24 formed from the conductive layer (conductive wiring) and the organic film, causing peeling of the first organic film and the conductive layer (FIG. 7). , Peeling part 99). Since the production method of the present invention can suppress the generation of this outgas, it is preferably used as a semiconductor device, particularly as a semiconductor device for rewiring.
- the laminate produced by the production method of the present invention is preferably wafer-level fan-out packaging or fan-in packaging.
- fan-out packaging chips are formed on a temporary support, molded with resin, and then the temporary support is peeled off and mounted on a resin wafer. Thereafter, a rewiring layer or the like is preferably formed.
- An epoxy resin is often used for molding, but the epoxy resin tends to warp. Therefore, the production method of the present invention that can be cured at a lower temperature is preferable in that it can provide a higher quality product.
- the fan-in packaging is preferably a mode in which multilayer wiring is formed in a silicon substrate and rewiring is performed on the multilayer wiring.
- reaction mixture was then cooled to ⁇ 10 ° C. and 17.0 g of SOCl 2 was added over 60 minutes while maintaining the temperature at ⁇ 10 ⁇ 5 ° C.
- a solution of 38.0 g of hydroxyl group-containing diamine (DA-7) dissolved in 100 ml of N-methylpyrrolidone was added to the reaction mixture at ⁇ 10 ⁇ 5 ° C. over 60 minutes. Add dropwise and stir the mixture for 2 h.
- the polyimide precursor was then precipitated in 6 liters of water and the water-polyimide precursor mixture was stirred for 15 minutes at a speed of 5000 rpm.
- a solid polyimide precursor was separated by filtration and dissolved in 380 g of tetrahydrofuran. The resulting solution was added to 6 liters of water to precipitate the polyimide precursor, and the water-polyimide precursor mixture was stirred at a speed of 5000 rpm for 15 minutes. The polyimide precursor solid was again filtered off and dried at 45 ° C. under reduced pressure for 2 days.
- This polyimide precursor A-1 had a weight average molecular weight of 28,800 and a number average molecular weight of 9,200.
- the ratio of components having a molecular weight of 1,000 or less was 0.3% by mass. Among the components having a molecular weight of 1,000 or less, 4,4′-oxydiphthalic acid was below the detection limit, and diamine (DA-7) was 0.04% by mass.
- Diamine (DA-7) was 0.04% by mass. Diamine (DA-7)
- a solid polyimide precursor was separated by filtration and dissolved in 380 g of tetrahydrofuran. The resulting solution was added to 6 liters of water to precipitate the polyimide precursor, and the water-polyimide precursor mixture was stirred at a speed of 5000 rpm for 15 minutes. The polyimide precursor solid was again filtered off and dried at 45 ° C. under reduced pressure for 3 days.
- This polyimide precursor A-2 had a weight average molecular weight of 25,400 and a number average molecular weight of 8,100. The ratio of components having a molecular weight of 1,000 or less was 0.4% by mass, and pyromellitic acid was 0.04% by mass. Of the components having a molecular weight of 1,000 or less, 4,4′-diamino-2,2′-bis (trifluoromethyl) biphenyl was 0.05% by mass.
- the solid polyimide precursor was filtered off and dried at 45 ° C. under reduced pressure for 3 days.
- This polyimide precursor A-3 had a weight average molecular weight of 25,200 and a number average molecular weight of 800.
- the ratio of components having a molecular weight of 1,000 or less was 0.7% by mass.
- pyromellitic acid was 0.05% by mass
- 4,4′-diamino-2,2′-bis (trifluoromethyl) biphenyl was 0.12% by mass. .
- the polybenzoxazole precursor was then precipitated in 6 liters of water and the water-polybenzoxazole precursor mixture was stirred at a speed of 5000 rpm for 15 minutes.
- the solid polybenzoxazole precursor was separated by filtration and dissolved in 380 g of tetrahydrofuran. The resulting solution was added to 6 liters of water to precipitate the polybenzoxazole precursor, and the water-polybenzoxazole precursor mixture was stirred for 15 minutes at a speed of 5000 rpm.
- the polybenzoxazole precursor solid was again filtered off and dried at 45 ° C. under reduced pressure for 3 days.
- This polybenzoxazole precursor A-4 had a weight average molecular weight of 28,900 and a number average molecular weight of 8,800.
- the ratio of components having a molecular weight of 1,000 or less was 0.3% by mass.
- 4,4′-carbonyldibenzoic acid is 0.01% by mass
- 2,2′-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane is 0.8%. It was 02 mass%.
- ⁇ Preparation of photosensitive resin composition The components described in Table 1 were mixed to prepare a coating solution for the photosensitive resin composition as a uniform solution.
- the obtained coating solution of the photosensitive resin composition was filtered under pressure through a polytetrafluoroethylene (PTFE) filter having a pore width of 0.8 ⁇ m.
- PTFE polytetrafluoroethylene
- thermosetting organic film forming composition Each photosensitive resin composition (thermosetting organic film forming composition) described in Tables 1 and 2 was applied to a silicon wafer in a layered manner by spin coating to form a first thermosetting organic film. .
- the obtained silicon wafer to which the first thermosetting organic film was applied was heated in a nitrogen oven under the conditions described in the following table to obtain a first organic film having a thickness of 10 ⁇ m.
- a copper plating wiring by the semi-additive method, two large and small disk-shaped conductive layers were formed on the first organic film (area of conductive layer: pad of ⁇ 200 ⁇ m). The thickness of the conductive layer was 6 ⁇ m.
- Each photosensitive resin composition shown in Tables 1 and 2 was applied in a layer form by spin coating on the first organic film having a conductive layer on the surface to form a second thermosetting organic film.
- pressure reduction was performed for 10 minutes on the pressure conditions as described in the following table
- the obtained silicon wafer to which the second thermosetting organic film was applied was heated in a nitrogen oven under the conditions described in the following table to obtain a second organic film having a thickness of 10 ⁇ m.
- the third organic film was formed on the second organic film by the same method and composition as in the second organic film forming step.
- thermosetting organic film heating condition N 2 atmosphere, heating and holding time 2 hours, heating rate is 5 ° C./min.
- the second thermosetting organic film heating conditions that lower the temperature at / min: (same as the first heating conditions) N 2 atmosphere, heating and holding time 2 hours, heating when the temperature rise rate reaches the set temperature at 5 ° C./min Second thermosetting organic film depressurization step that maintains the temperature for holding time and lowers the temperature at 5 ° C./min: 10 kPa Formation of third organic film Yes: This shows that the third organic film was formed under the same conditions as the second organic film. None: means that the third organic film is not formed.
- NK ester M-40G mono-functional methacrylate, following structure, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
- B-2 NK ester 4G (Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. bifunctional methacrylate following structure), molecular weight 330
- thermosetting organic film As is apparent from the results in the above table, the conductive layer and the first thermosetting organic film were heated by the manufacturing method of the present invention under a pressure exceeding 0.1 MPa (Examples 1 to 18). A good laminate without peeling was obtained. On the other hand, when the second thermosetting organic film is heated under a pressure of 0.1 MPa (Comparative Example 1), peeling is seen between the conductive layer and the first thermosetting organic film, which is inferior. As a result. Moreover, also in the result of the measurement of outgas (degassing) measured together, superiority or inferiority similar to the above was confirmed between the example and the comparative example.
- a fan-out wafer level package and a fan-in wafer level package were prepared under the production conditions of the photosensitive resin composition (thermosetting resin composition) and laminate used in Examples 1 to 18. In either case, it was possible to produce a device with no problem in quality.
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Abstract
支持体、第一の有機膜、導電性層および第二の有機膜をこの順に有する積層体の製造方法であって、第一の熱硬化性有機膜を加熱して第一の有機膜を形成する第一の熱硬化性有機膜加熱工程と、第一の有機膜の上に導電性層を形成する導電性層形成工程と、第二の熱硬化性有機膜形成用組成物を、少なくとも導電性層上に適用して第二の熱硬化性有機膜を形成する第二の熱硬化性有機膜形成工程と、0.1MPaを超える圧力下で第二の熱硬化性有機膜を加熱する第二の熱硬化性有機膜加熱工程とを含む、積層体の製造方法および熱硬化性有機膜形成用組成物。
Description
本発明は、積層体の製造方法および熱硬化性有機膜形成用組成物に関する。
近年、半導体デバイスの大容量、高集積化が加速している。そこで、半導体デバイスの底面にはんだバンプを配列させて実装する、BGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Scale Package)等と呼ばれるエリアアレイ型の実装技術が開発されている(非特許文献1等参照)。
ウェハレベルCSP(Wafer level Chip Scale Package)は、半導体部品のパッケージ形式の1つである。半導体のダイ(Die)のサイズとの関係で、ほぼ最小となる半導体パッケージであり、広義のフリップチップ(Flip Chip)である。ウェハレベルパッケージにおいては、一般に、外部端子や封止樹脂といった、通常ベアチップへ行なう加工処理が、ウェハからチップを切り出す前に済まされる。一例を挙げると次のような工程で行われる。シリコンウェハと同じ外形寸法のキャリアに、シリコンダイを配置していく。次に、キャリアの片面側全体をモールド樹脂で封止する。その後、モールド樹脂の表面を削ってシリコンダイの回路面を露出させる。そこに再配線層(Re-Distribution Layer:RDL)を形成し、ハンダボールを載せる。キャリアを外して、個々のパッケージに切断分離すれば、パッケージが完成する。
半導体新技術研究会編「(図解)最先端半導体パッケージ技術のすべて」工業調査会、1-25頁
ここで、第一の有機膜、再配線層などの導電性層および第二の有機膜をこの順に有する積層体において、第一の有機膜および第二の有機膜を形成するにあたり、第一の熱硬化性有機膜を加熱して第一の有機膜を形成した後、第二の熱硬化性有機膜を加熱して第二の有機膜を形成する態様においては、第二の熱硬化性有機膜の加熱時に、第一の有機膜と導電性層が剥離してしまう場合があることが分かった。
そこで本発明は上記の課題を解決することを目的とし、2つの有機膜に導電性層が介在する積層体において、有機膜と導電性層との剥離を抑制することができる積層体の製造方法および熱硬化性有機膜形成用組成物の提供を目的とする。
そこで本発明は上記の課題を解決することを目的とし、2つの有機膜に導電性層が介在する積層体において、有機膜と導電性層との剥離を抑制することができる積層体の製造方法および熱硬化性有機膜形成用組成物の提供を目的とする。
かかる状況のもと、本発明者が検討を行った結果、導電性層の上に配設される第二の熱硬化性有機膜の加熱時の圧力(P2)を0.1MPaを超えるものとすることで上記の課題を解決できることを見出した。すなわち上記の課題は、下記手段<1>により、好ましくは<2>~<15>により、解決された。
<1>支持体、第一の有機膜、導電性層および第二の有機膜をこの順に有する積層体の製造方法であって、
第一の熱硬化性有機膜を加熱して第一の有機膜を形成する第一の熱硬化性有機膜加熱工程と、
第一の有機膜の上に導電性層を形成する導電性層形成工程と、
第二の熱硬化性有機膜形成用組成物を、少なくとも上記導電性層上に適用して上記第二の熱硬化性有機膜を形成する第二の熱硬化性有機膜形成工程と、
0.1MPaを超える圧力下で上記第二の熱硬化性有機膜を加熱する第二の熱硬化性有機膜加熱工程と
を含む、積層体の製造方法。
<2>さらに、溶剤を含む第一の熱硬化性有機膜形成用組成物を上記支持体上に適用して上記第一の熱硬化性有機膜を形成する第一の熱硬化性有機膜形成工程を含む、<1>に記載の積層体の製造方法。
<3>上記第一の熱硬化性有機膜形成用組成物と上記第二の熱硬化性有機膜形成用組成物が同一の組成物である、<2>に記載の積層体の製造方法。
<4>上記第一の熱硬化性有機膜加熱工程における加熱温度が150℃以上である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<5>上記第一の熱硬化性有機膜加熱工程における加熱温度が250℃以下である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<6>上記第二の熱硬化性有機膜加熱工程における加熱温度が250℃以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<7>上記第一の熱硬化性有機膜加熱工程における圧力が1気圧(1気圧=0.101325MPa)以下であり、上記第二の熱硬化性有機膜加熱工程における圧力が0.2MPa以上である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<8>上記第二の熱硬化性有機膜を0.1MPa未満の圧力に曝露する第二の熱硬化性有機膜減圧工程を、上記第二の熱硬化性有機膜形成工程と上記第二の熱硬化性有機膜加熱工程との間に有する、<1>~<7>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<9>上記導電性層が、直径100μmの円形を包含する以上の広さを有する、<1>~<8>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<10>第三の熱硬化性有機膜形成用組成物を適用して上記第三の熱硬化性有機膜を形成する第三の熱硬化性有機膜形成工程および0.1MPaを超える圧力下で上記第三の熱硬化性有機膜を加熱する第三の熱硬化性有機膜加熱工程を上記第二の熱硬化性有機膜加熱工程の後に有する、<1>~<9>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<11>上記積層体がウェハレベルのファンアウトパッケージングに含まれる、<1>~<10>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<12>上記積層体がウェハレベルのファンインパッケージングに含まれる、<1>~<10>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<13><1>~<12>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法に用いられる、第一の熱硬化性有機膜および第二の熱硬化性有機膜の少なくともいずれかを形成するための熱硬化性有機膜形成用組成物。
<14>熱塩基発生剤、光塩基発生剤および重合性化合物からなる群のうち少なくとも1種を含む、<13>に記載の熱硬化性有機膜形成用組成物。
<15>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から選ばれる1種を含む、<13>または<14>に記載の熱硬化性有機膜形成用組成物。
第一の熱硬化性有機膜を加熱して第一の有機膜を形成する第一の熱硬化性有機膜加熱工程と、
第一の有機膜の上に導電性層を形成する導電性層形成工程と、
第二の熱硬化性有機膜形成用組成物を、少なくとも上記導電性層上に適用して上記第二の熱硬化性有機膜を形成する第二の熱硬化性有機膜形成工程と、
0.1MPaを超える圧力下で上記第二の熱硬化性有機膜を加熱する第二の熱硬化性有機膜加熱工程と
を含む、積層体の製造方法。
<2>さらに、溶剤を含む第一の熱硬化性有機膜形成用組成物を上記支持体上に適用して上記第一の熱硬化性有機膜を形成する第一の熱硬化性有機膜形成工程を含む、<1>に記載の積層体の製造方法。
<3>上記第一の熱硬化性有機膜形成用組成物と上記第二の熱硬化性有機膜形成用組成物が同一の組成物である、<2>に記載の積層体の製造方法。
<4>上記第一の熱硬化性有機膜加熱工程における加熱温度が150℃以上である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<5>上記第一の熱硬化性有機膜加熱工程における加熱温度が250℃以下である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<6>上記第二の熱硬化性有機膜加熱工程における加熱温度が250℃以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<7>上記第一の熱硬化性有機膜加熱工程における圧力が1気圧(1気圧=0.101325MPa)以下であり、上記第二の熱硬化性有機膜加熱工程における圧力が0.2MPa以上である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<8>上記第二の熱硬化性有機膜を0.1MPa未満の圧力に曝露する第二の熱硬化性有機膜減圧工程を、上記第二の熱硬化性有機膜形成工程と上記第二の熱硬化性有機膜加熱工程との間に有する、<1>~<7>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<9>上記導電性層が、直径100μmの円形を包含する以上の広さを有する、<1>~<8>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<10>第三の熱硬化性有機膜形成用組成物を適用して上記第三の熱硬化性有機膜を形成する第三の熱硬化性有機膜形成工程および0.1MPaを超える圧力下で上記第三の熱硬化性有機膜を加熱する第三の熱硬化性有機膜加熱工程を上記第二の熱硬化性有機膜加熱工程の後に有する、<1>~<9>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<11>上記積層体がウェハレベルのファンアウトパッケージングに含まれる、<1>~<10>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<12>上記積層体がウェハレベルのファンインパッケージングに含まれる、<1>~<10>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<13><1>~<12>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法に用いられる、第一の熱硬化性有機膜および第二の熱硬化性有機膜の少なくともいずれかを形成するための熱硬化性有機膜形成用組成物。
<14>熱塩基発生剤、光塩基発生剤および重合性化合物からなる群のうち少なくとも1種を含む、<13>に記載の熱硬化性有機膜形成用組成物。
<15>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から選ばれる1種を含む、<13>または<14>に記載の熱硬化性有機膜形成用組成物。
本発明の積層体の製造方法により、2つの有機膜に導電性層が介在する積層体において、有機膜と導電性層との剥離を抑制することが可能になった。また、その製造方法に適用しうる熱硬化性有機膜形成用組成物を提供することが可能になった。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。なお、本明細書において「~」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
以下に記載する本発明における構成要素の説明は、本発明の代表的な実施形態に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。
本明細書における基(原子団)の表記に於いて、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた描画も露光に含める。また、露光に用いられる光としては、一般的に、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線または放射線が挙げられる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」および「メタクリレート」の双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」および「メタクリル」の双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」および「メタクリロイル」の双方、または、いずれかを表す。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において、固形分とは、組成物の総質量に対する、溶剤を除く他の成分の質量百分率である。なお、本明細書において温度は、特に述べない限り23℃である。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、特に述べない限り、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC測定)に従い、ポリスチレン換算値として定義される。本明細書において、重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、例えば、HLC-8220(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてガードカラムHZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000およびTSKgel Super HZ2000(東ソー(株)製)を用いることによって求めることができる。溶離液は特に述べない限り、THF(テトラヒドロフラン)を用いて測定したものとする。また、検出は特に述べない限り、UV線(紫外線)の波長254nm検出器を使用したものとする。
本明細書における基(原子団)の表記に於いて、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた描画も露光に含める。また、露光に用いられる光としては、一般的に、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線または放射線が挙げられる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」および「メタクリレート」の双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」および「メタクリル」の双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」および「メタクリロイル」の双方、または、いずれかを表す。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において、固形分とは、組成物の総質量に対する、溶剤を除く他の成分の質量百分率である。なお、本明細書において温度は、特に述べない限り23℃である。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、特に述べない限り、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC測定)に従い、ポリスチレン換算値として定義される。本明細書において、重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、例えば、HLC-8220(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてガードカラムHZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000およびTSKgel Super HZ2000(東ソー(株)製)を用いることによって求めることができる。溶離液は特に述べない限り、THF(テトラヒドロフラン)を用いて測定したものとする。また、検出は特に述べない限り、UV線(紫外線)の波長254nm検出器を使用したものとする。
本発明の製造方法は、支持体、第一の有機膜、導電性層および第二の有機膜をこの順に有する積層体の製造方法であって、第一の熱硬化性有機膜を加熱して第一の有機膜を形成する第一の熱硬化性有機膜加熱工程と、第一の有機膜の上に導電性層を形成する導電性層形成工程と、第二の熱硬化性有機膜形成用組成物を、少なくとも上記導電性層上に適用して上記第二の熱硬化性有機膜を形成する第二の熱硬化性有機膜形成工程と、0.1MPaを超える圧力下で上記第二の熱硬化性有機膜を加熱する第二の熱硬化性有機膜加熱工程とを含むことを特徴とする。
このような構成とすることにより、2つの有機膜に導電性層が介在する積層体において、有機膜と導電性層との剥離を抑制することが可能になる。
すなわち、例えば、図8に示すように、2つの有機膜に導電性層が介在する積層体において、基板23の上に設けられた有機膜21は、通常、熱硬化性有機膜を熱硬化して形成される。そして、上記有機膜21の上(通常は表面)に導電性層24が形成され、さらに、導電性層の上に、熱硬化性有機膜が形成される。そして、上記導電性層24上の熱硬化性有機膜が、熱硬化して有機膜29が形成される。しかしながら、これらの熱硬化性有機膜を構成する樹脂は、通常、溶剤、添加剤等の低分子や熱分解性基を有する樹脂を含むため、硬化する際に、硬化反応に伴ってガス(アウトガス)が生成する場合がある。そして、本発明者が検討を行ったところ、このアウトガスが導電性層24とその下層である有機膜21の間に気泡となって残ることが分かった。具体的には、図7に示すように、この気泡が第一の有機膜1aと導電性層4の剥離99を引き起こしていることが分かった(図7、剥離部分99)。特に、第一の有機膜1aと導電性層の接する面積が大きい程、アウトガスが外へ放出しにくく、問題となりやすいことも分かった。
このような構成とすることにより、2つの有機膜に導電性層が介在する積層体において、有機膜と導電性層との剥離を抑制することが可能になる。
すなわち、例えば、図8に示すように、2つの有機膜に導電性層が介在する積層体において、基板23の上に設けられた有機膜21は、通常、熱硬化性有機膜を熱硬化して形成される。そして、上記有機膜21の上(通常は表面)に導電性層24が形成され、さらに、導電性層の上に、熱硬化性有機膜が形成される。そして、上記導電性層24上の熱硬化性有機膜が、熱硬化して有機膜29が形成される。しかしながら、これらの熱硬化性有機膜を構成する樹脂は、通常、溶剤、添加剤等の低分子や熱分解性基を有する樹脂を含むため、硬化する際に、硬化反応に伴ってガス(アウトガス)が生成する場合がある。そして、本発明者が検討を行ったところ、このアウトガスが導電性層24とその下層である有機膜21の間に気泡となって残ることが分かった。具体的には、図7に示すように、この気泡が第一の有機膜1aと導電性層4の剥離99を引き起こしていることが分かった(図7、剥離部分99)。特に、第一の有機膜1aと導電性層の接する面積が大きい程、アウトガスが外へ放出しにくく、問題となりやすいことも分かった。
かかる状況のもと、0.1MPaを超える圧力下で上記第二の熱硬化性有機膜を加熱することにより、アウトガスの発生を抑制し、第一の有機膜と導電性層の剥離の抑制に成功したものである。
以下、本発明の詳細を図面に従って説明する。但し、本発明が図面に示す形態に限定されるものではないことは言うまでもない。
以下、本発明の詳細を図面に従って説明する。但し、本発明が図面に示す形態に限定されるものではないことは言うまでもない。
<第一の有機膜形成工程>
<<第一の熱硬化性有機膜形成工程>>
第一の熱硬化性有機膜形成工程では、図1に示すように、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物を支持体10上(通常は、支持体の表面上)に適用して第一の熱硬化性有機膜1を形成することを含む。ここで、「上に」とは、対象となる構造表面に当接して配置する態様のほか、本発明の効果を奏する範囲で、対象構造が任意の層を有し、その任意の層を介して配置することを含む。第一の熱硬化性有機膜を形成するに当たり、通常は、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物が溶剤を含み、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物を支持体10上に適用して第一の熱硬化性有機膜形成用組成物層を形成し、加熱して溶剤を除去して、第一の熱硬化性有機膜1を形成する。
第一の熱硬化性有機膜形成用組成物としては、後述する感光性樹脂組成物を好適に用いることができる。本実施形態においては、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物の適用を、塗布を前提に説明するが、その他の態様によって適用してもよい。
<<第一の熱硬化性有機膜形成工程>>
第一の熱硬化性有機膜形成工程では、図1に示すように、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物を支持体10上(通常は、支持体の表面上)に適用して第一の熱硬化性有機膜1を形成することを含む。ここで、「上に」とは、対象となる構造表面に当接して配置する態様のほか、本発明の効果を奏する範囲で、対象構造が任意の層を有し、その任意の層を介して配置することを含む。第一の熱硬化性有機膜を形成するに当たり、通常は、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物が溶剤を含み、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物を支持体10上に適用して第一の熱硬化性有機膜形成用組成物層を形成し、加熱して溶剤を除去して、第一の熱硬化性有機膜1を形成する。
第一の熱硬化性有機膜形成用組成物としては、後述する感光性樹脂組成物を好適に用いることができる。本実施形態においては、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物の適用を、塗布を前提に説明するが、その他の態様によって適用してもよい。
本実施形態においては、支持体10には、基板3の上に回路配線5が設けられており、回路配線の周囲にはパッシベーション2が形成されている。
基板の種類は、用途に応じて適宜定めることができるが、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどの半導体作製基板、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基板、紙、SOG(Spin On Glass)、TFT(薄膜トランジスタ)アレイ基板、プラズマディスプレイパネル(PDP)の電極板など特に制約されない。本発明では、特に、半導体作製基板が好ましく、シリコン基板がより好ましい。
基板の種類は、用途に応じて適宜定めることができるが、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどの半導体作製基板、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基板、紙、SOG(Spin On Glass)、TFT(薄膜トランジスタ)アレイ基板、プラズマディスプレイパネル(PDP)の電極板など特に制約されない。本発明では、特に、半導体作製基板が好ましく、シリコン基板がより好ましい。
第一の熱硬化性有機膜形成用組成物を基板に適用する手段としては、上述の通り、塗布が好ましい。
具体的には、適用する手段としては、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スプレーコート法、スピンコート法、スリットコート法、およびインクジェット法などが例示される。層の厚さの均一性の観点から、より好ましくはスピンコート法、スリットコート法、スプレーコート法、インクジェット法である。方法に応じて適切な固形分濃度や塗布条件を調整することで、所望の厚さの樹脂層を得ることができる。また、基板の形状によっても塗布方法を適宜選択でき、ウェハ等の円形基板であればスピンコート法やスプレーコート法、インクジェット法等が好ましく、矩形基板であればスリットコート法やスプレーコート法、インクジェット法等が好ましい。スピンコート法の場合は、例えば、500~2000rpmの回転数で、10秒~1分程度適用することができる。
具体的には、適用する手段としては、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スプレーコート法、スピンコート法、スリットコート法、およびインクジェット法などが例示される。層の厚さの均一性の観点から、より好ましくはスピンコート法、スリットコート法、スプレーコート法、インクジェット法である。方法に応じて適切な固形分濃度や塗布条件を調整することで、所望の厚さの樹脂層を得ることができる。また、基板の形状によっても塗布方法を適宜選択でき、ウェハ等の円形基板であればスピンコート法やスプレーコート法、インクジェット法等が好ましく、矩形基板であればスリットコート法やスプレーコート法、インクジェット法等が好ましい。スピンコート法の場合は、例えば、500~2000rpmの回転数で、10秒~1分程度適用することができる。
本発明では、上述のとおり、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物層を形成後、溶剤を除去するために乾燥する工程を含んでいてもよい。好ましい乾燥温度は50~150℃で、70℃~130℃がより好ましく、90℃~110℃がさらに好ましい。乾燥時間としては、30秒~20分が例示され、1分~10分が好ましく、3分~7分がより好ましい。
第一の熱硬化性有機膜の厚さは、2μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましく、5μm以上であることがさらに好ましい。上限としては、20μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることがさらに好ましい。
<<露光現像工程>>
本発明においては、上記の第一の熱硬化性有機膜形成用組成物を用いて、第一の熱硬化性有機膜を形成した後、膜の加熱工程の前に、上記第一の熱硬化性有機膜を露光する露光工程と、上記露光された膜に対して、現像を行う現像工程を行ってもよい。すなわち、第一の熱硬化性有機膜形成工程と第一の熱硬化性有機膜加熱工程との間に露光現像工程を行うことができる。露光現像を行うことにより、第一の熱硬化性有機膜に空間7、すなわち、パターンを形成できる(図2)。パターンを形成する場合、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物として、後述する感光性樹脂組成物が好ましく用いられる。図9は、かかる露光現像工程を含む本発明の好ましい実施形態に係るフローチャートである。
本発明においては、上記の第一の熱硬化性有機膜形成用組成物を用いて、第一の熱硬化性有機膜を形成した後、膜の加熱工程の前に、上記第一の熱硬化性有機膜を露光する露光工程と、上記露光された膜に対して、現像を行う現像工程を行ってもよい。すなわち、第一の熱硬化性有機膜形成工程と第一の熱硬化性有機膜加熱工程との間に露光現像工程を行うことができる。露光現像を行うことにより、第一の熱硬化性有機膜に空間7、すなわち、パターンを形成できる(図2)。パターンを形成する場合、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物として、後述する感光性樹脂組成物が好ましく用いられる。図9は、かかる露光現像工程を含む本発明の好ましい実施形態に係るフローチャートである。
露光量は、例えば、波長365nmでの露光エネルギー換算で100~10000mJ/cm2照射することが好ましく、200~8000mJ/cm2照射することがより好ましい。
露光波長は、190~1000nmの範囲で適宜定めることができ、240~550nmが好ましい。
露光波長は、光源との関係でいうと、(1)半導体レーザー(波長 830nm、532nm、488nm、405nm など)、(2)メタルハライドランプ、(3)高圧水銀灯、g線(波長 436nm)、h線(波長 405nm)、i線(波長 365nm)、ブロード(g,h,i線の3波長)、(4)エキシマレーザー、KrFエキシマレーザー(波長 248nm)、ArFエキシマレーザー(波長 193nm)、F2エキシマレーザー(波長 157nm)、(5)極端紫外線;EUV(波長 13.6nm)、(6)電子線等が挙げられる。本発明については、特に高圧水銀灯による露光が好ましく、なかでも、i線による露光が好ましい。これにより、特に高い露光感度が得られうる。
露光波長は、190~1000nmの範囲で適宜定めることができ、240~550nmが好ましい。
露光波長は、光源との関係でいうと、(1)半導体レーザー(波長 830nm、532nm、488nm、405nm など)、(2)メタルハライドランプ、(3)高圧水銀灯、g線(波長 436nm)、h線(波長 405nm)、i線(波長 365nm)、ブロード(g,h,i線の3波長)、(4)エキシマレーザー、KrFエキシマレーザー(波長 248nm)、ArFエキシマレーザー(波長 193nm)、F2エキシマレーザー(波長 157nm)、(5)極端紫外線;EUV(波長 13.6nm)、(6)電子線等が挙げられる。本発明については、特に高圧水銀灯による露光が好ましく、なかでも、i線による露光が好ましい。これにより、特に高い露光感度が得られうる。
現像方法は、所望のパターンを形成できれば特に制限は無く、例えば、パドル、スプレー、浸漬、超音波等の現像方法が採用可能である。
現像は現像液を用いて行う。現像液は、特に制限なく使用できる。本発明では、現像液は、ClogP値が-1~5の有機溶剤を含むことが好ましく、ClogP値が0~3の有機溶剤を含むことがより好ましい。ClogP値は、ChemBioDrawにて構造式を入力して計算値として求めることができる。
有機溶剤は、エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸-n-ブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、アルキルオキシ酢酸アルキル(例:アルキルオキシ酢酸メチル、アルキルオキシ酢酸エチル、アルキルオキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例:3-アルキルオキシプロピオン酸メチル、3-アルキルオキシプロピオン酸エチル等(例えば、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル等))、2-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例:2-アルキルオキシプロピオン酸メチル、2-アルキルオキシプロピオン酸エチル、2-アルキルオキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸プロピル、2-エトキシプロピオン酸メチル、2-エトキシプロピオン酸エチル))、2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸メチルおよび2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸エチル(例えば、2-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-エトキシ-2-メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2-オキソブタン酸メチル、2-オキソブタン酸エチル等、ならびに、エーテル類として、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート等、ならびに、ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、N-メチル-2-ピロリドン等、ならびに、芳香族炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン、アニソール、リモネン等、スルホキシド類としてジメチルスルホキシドが好適に挙げられる。
本発明では、特にシクロペンタノン、γ-ブチロラクトンが好ましく、シクロペンタノンがより好ましい。
現像液は、50質量%以上が有機溶剤であることが好ましく、70質量%以上が有機溶剤であることがより好ましく、90質量%以上が有機溶剤であることがさらに好ましい。また、現像液は、100質量%が有機溶剤であってもよい。
現像は現像液を用いて行う。現像液は、特に制限なく使用できる。本発明では、現像液は、ClogP値が-1~5の有機溶剤を含むことが好ましく、ClogP値が0~3の有機溶剤を含むことがより好ましい。ClogP値は、ChemBioDrawにて構造式を入力して計算値として求めることができる。
有機溶剤は、エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸-n-ブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、アルキルオキシ酢酸アルキル(例:アルキルオキシ酢酸メチル、アルキルオキシ酢酸エチル、アルキルオキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例:3-アルキルオキシプロピオン酸メチル、3-アルキルオキシプロピオン酸エチル等(例えば、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル等))、2-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例:2-アルキルオキシプロピオン酸メチル、2-アルキルオキシプロピオン酸エチル、2-アルキルオキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸プロピル、2-エトキシプロピオン酸メチル、2-エトキシプロピオン酸エチル))、2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸メチルおよび2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸エチル(例えば、2-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-エトキシ-2-メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2-オキソブタン酸メチル、2-オキソブタン酸エチル等、ならびに、エーテル類として、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート等、ならびに、ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、N-メチル-2-ピロリドン等、ならびに、芳香族炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン、アニソール、リモネン等、スルホキシド類としてジメチルスルホキシドが好適に挙げられる。
本発明では、特にシクロペンタノン、γ-ブチロラクトンが好ましく、シクロペンタノンがより好ましい。
現像液は、50質量%以上が有機溶剤であることが好ましく、70質量%以上が有機溶剤であることがより好ましく、90質量%以上が有機溶剤であることがさらに好ましい。また、現像液は、100質量%が有機溶剤であってもよい。
現像時間としては、10秒~5分が好ましい。現像時の現像液の温度は、特に定めるものではないが、通常、20~40℃で行うことができる。
現像液を用いた処理の後、さらに、リンスを行ってもよい。リンスは、現像液とは異なる溶剤で行うことが好ましい。例えば、組成物に含まれるものと同様の溶剤を用いてリンスすることができる。リンス時間は、5秒~1分が好ましい。
現像液を用いた処理の後、さらに、リンスを行ってもよい。リンスは、現像液とは異なる溶剤で行うことが好ましい。例えば、組成物に含まれるものと同様の溶剤を用いてリンスすることができる。リンス時間は、5秒~1分が好ましい。
<<第一の熱硬化性有機膜加熱工程>>
本実施形態においては、第一の熱硬化性有機膜1を加熱して第一の有機膜を形成する第一の熱硬化性有機膜加熱工程を含む(図3)。第一の熱硬化性有機膜加熱工程を行って、第一の熱硬化性有機膜が熱硬化して、第一の有機膜1aとなる。第一の熱硬化性有機膜がポリマー前駆体を含む場合、上記ポリマー前駆体の環化反応が進行し、第一の有機膜1aとなる。このとき、第一の有機膜1aにおける現像除去された空間7(パターン)は維持されている。
第一の熱硬化性有機膜の加熱温度は、150℃以上であることが好ましく、160℃以上であることがより好ましく、170℃以上であることがさらに好ましい。上限としては、250℃以下であることが好ましく、230℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましい。
第一の熱硬化性有機膜の形成工程での周囲の圧力(P1)は特に限定されないが、例えば、加圧せずに、1気圧以下(好ましくは、0.07MPa~1気圧)の圧力のもとで加熱を行う態様が挙げられる。
熱硬化後の第一の有機膜の厚さは、2μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましく、5μm以上であることがさらに好ましい。上限としては、20μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることがさらに好ましい。
本実施形態においては、第一の熱硬化性有機膜1を加熱して第一の有機膜を形成する第一の熱硬化性有機膜加熱工程を含む(図3)。第一の熱硬化性有機膜加熱工程を行って、第一の熱硬化性有機膜が熱硬化して、第一の有機膜1aとなる。第一の熱硬化性有機膜がポリマー前駆体を含む場合、上記ポリマー前駆体の環化反応が進行し、第一の有機膜1aとなる。このとき、第一の有機膜1aにおける現像除去された空間7(パターン)は維持されている。
第一の熱硬化性有機膜の加熱温度は、150℃以上であることが好ましく、160℃以上であることがより好ましく、170℃以上であることがさらに好ましい。上限としては、250℃以下であることが好ましく、230℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましい。
第一の熱硬化性有機膜の形成工程での周囲の圧力(P1)は特に限定されないが、例えば、加圧せずに、1気圧以下(好ましくは、0.07MPa~1気圧)の圧力のもとで加熱を行う態様が挙げられる。
熱硬化後の第一の有機膜の厚さは、2μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましく、5μm以上であることがさらに好ましい。上限としては、20μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることがさらに好ましい。
<導電性層形成工程>
次いで、第一の有機膜1aの上に(好ましくは表面に接するように)導電性層(再配線層)4が形成される(図4)。
導電性層としては、特に限定はなく、既存の金属種を使用することができ、銅、アルミニウム、ニッケル、チタン、クロムおよび金が例示され、銅およびアルミニウムがより好ましく、銅がさらに好ましい。
次いで、第一の有機膜1aの上に(好ましくは表面に接するように)導電性層(再配線層)4が形成される(図4)。
導電性層としては、特に限定はなく、既存の金属種を使用することができ、銅、アルミニウム、ニッケル、チタン、クロムおよび金が例示され、銅およびアルミニウムがより好ましく、銅がさらに好ましい。
導電性層の形成方法は、特に限定なく、既存の方法を適用することができる。導電性層は、例えばPVD(Physical Vapor Deposition)などの手法を用いることができる。また、特開2007-157879号公報、特表2001-521288号公報、特開2004-214501号公報、特開2004-101850号公報に記載された方法を使用することができる。例えば、フォトリソグラフィ、リフトオフ、電解めっき、無電解めっき、エッチング、印刷、およびこれらを組み合わせた方法などが考えられる。より具体的には、スパッタリング、フォトリソグラフィおよびエッチングを組み合わせたパターニング方法、フォトリソグラフィと電解めっきを組み合わせたパターニング方法が挙げられる。
<第二の有機膜形成工程>
<<第二の熱硬化性有機膜形成工程>>
本実施形態においては、第二の熱硬化性有機膜形成用組成物を、少なくとも上記導電性層上(通常は導電性層の表面)に適用して第二の熱硬化性有機膜を形成する第二の熱硬化性有機膜形成工程を含む。すなわち、導電性層(再配線層)4の上に第二の熱硬化性有機膜形成用組成物が適用され、第二の熱硬化性有機膜9が形成される(図5)。通常は、第二の熱硬化性有機膜形成用組成物が溶剤を含み、第二の熱硬化性有機膜形成用組成物を少なくとも導電性層4上に適用して第二の熱硬化性有機膜形成用組成物層を形成し、加熱して溶剤を除去して、第二の熱硬化性有機膜9を形成する。ここで、「少なくとも導電性層上に」とは、導電性層の上のみに第二の熱硬化性有機膜形成用組成物が形成されていてもよいし、導電性層と第一の有機膜の上の両方の上に第二の熱硬化性有機膜形成用組成物が形成されていてもよい。ただし、導電性層上の前面に適用される必要はなく、本発明の効果を奏する範囲で、少なくとも一部に適用されればよい意味である。通常は、導電性層と第一の有機膜の上の両方に第二の熱硬化性有機膜形成用組成物が形成される。第二の熱硬化性有機膜形成用組成物は、後述する感光性樹脂組成物を好適に用いることができ、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物と同じであることが好ましい。第二の熱硬化性有機膜の製造方法の詳細は第一の熱硬化性有機膜の製造方法において述べた方法と同じである。
<<第二の熱硬化性有機膜形成工程>>
本実施形態においては、第二の熱硬化性有機膜形成用組成物を、少なくとも上記導電性層上(通常は導電性層の表面)に適用して第二の熱硬化性有機膜を形成する第二の熱硬化性有機膜形成工程を含む。すなわち、導電性層(再配線層)4の上に第二の熱硬化性有機膜形成用組成物が適用され、第二の熱硬化性有機膜9が形成される(図5)。通常は、第二の熱硬化性有機膜形成用組成物が溶剤を含み、第二の熱硬化性有機膜形成用組成物を少なくとも導電性層4上に適用して第二の熱硬化性有機膜形成用組成物層を形成し、加熱して溶剤を除去して、第二の熱硬化性有機膜9を形成する。ここで、「少なくとも導電性層上に」とは、導電性層の上のみに第二の熱硬化性有機膜形成用組成物が形成されていてもよいし、導電性層と第一の有機膜の上の両方の上に第二の熱硬化性有機膜形成用組成物が形成されていてもよい。ただし、導電性層上の前面に適用される必要はなく、本発明の効果を奏する範囲で、少なくとも一部に適用されればよい意味である。通常は、導電性層と第一の有機膜の上の両方に第二の熱硬化性有機膜形成用組成物が形成される。第二の熱硬化性有機膜形成用組成物は、後述する感光性樹脂組成物を好適に用いることができ、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物と同じであることが好ましい。第二の熱硬化性有機膜の製造方法の詳細は第一の熱硬化性有機膜の製造方法において述べた方法と同じである。
<<第二の熱硬化性有機膜減圧工程>>
第二の熱硬化性有機膜を形成する際には、0.1MPa未満の圧力(P2-)に曝露する第二の熱硬化性有機膜減圧工程を、第二の熱硬化性有機膜形成工程と第二の熱硬化性有機膜加熱工程との間に有することが好ましい。ここで減圧することにより、塗布時などにかみ込んだ気泡(空気)を膨張させはじけさせることができ、硬化時のアウトガスの発生をより抑制できる。流動性のある硬化前の前駆体の状態ではじけさせることによって、面状をよりきれいにすることができる。減圧工程での周囲の圧力(P2-)は、10kPa以下であることが好ましく、5kPa以下であることがより好ましく、1kPa以下であることがさらに好ましい。下限としては、100Pa以上であることが実際的である。
第二の熱硬化性有機膜を形成する際には、0.1MPa未満の圧力(P2-)に曝露する第二の熱硬化性有機膜減圧工程を、第二の熱硬化性有機膜形成工程と第二の熱硬化性有機膜加熱工程との間に有することが好ましい。ここで減圧することにより、塗布時などにかみ込んだ気泡(空気)を膨張させはじけさせることができ、硬化時のアウトガスの発生をより抑制できる。流動性のある硬化前の前駆体の状態ではじけさせることによって、面状をよりきれいにすることができる。減圧工程での周囲の圧力(P2-)は、10kPa以下であることが好ましく、5kPa以下であることがより好ましく、1kPa以下であることがさらに好ましい。下限としては、100Pa以上であることが実際的である。
第二の熱硬化性有機膜の厚さは、2μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましく、5μm以上であることがさらに好ましい。上限としては、50μm以下であることが好ましく、40μm以下であることがより好ましく、30μm以下であることがさらに好ましい。
<<第二の熱硬化性有機膜加熱工程>>
次いで、第二の熱硬化性有機膜を加熱する第二の熱硬化性有機膜加熱工程を含む。図6はこの加熱工程が完了し、導電性層4の上に第二の有機膜9aが形成された状態を示している。本実施形態においては、第二の有機膜9aの上方またはその領域内に、空間7b、7eが設けられている。このような空間(パターン)は上述した露光現像により形成することができる。さらに、電極配線位置71に、空間7eのような空間を設けることで、ここに電極を配置して、後述する図8に示すような再配線層24の構造を形成することができる。
本発明においては、0.1MPaを超える圧力(P2)下で行う。これにより、後述する第一の有機膜1aと導電性層4との間の剥離を抑制ないし防止することができる。第二の熱硬化性有機膜の加熱工程における圧力(P2)は、さらに0.12MPa以上であることが好ましく、0.13MPa以上であることがより好ましく、0.14MPa以上であることがさらに好ましく、0.15MPa以上であることが一層好ましく、0.17MPa以上であることがより一層好ましく、0.2MPa以上であることがさらに一層好ましく、0.25MPa以上であることがさらに好ましく、0.3MPa以上であることが特に好ましい。上限としては、1MPa以下であることが実際的である。
第二の熱硬化性有機膜の加熱温度は、150℃以上であることが好ましく、160℃以上であることがより好ましく、170℃以上であることがさらに好ましい。上限としては、250℃以下であることが好ましく、230℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましい。本発明においては、この温度を低くできるため積層体(基板)の構造部材の損傷を効果的に防ぐことができる。また、製品の反りなどを防止できる観点からも好ましい。
次いで、第二の熱硬化性有機膜を加熱する第二の熱硬化性有機膜加熱工程を含む。図6はこの加熱工程が完了し、導電性層4の上に第二の有機膜9aが形成された状態を示している。本実施形態においては、第二の有機膜9aの上方またはその領域内に、空間7b、7eが設けられている。このような空間(パターン)は上述した露光現像により形成することができる。さらに、電極配線位置71に、空間7eのような空間を設けることで、ここに電極を配置して、後述する図8に示すような再配線層24の構造を形成することができる。
本発明においては、0.1MPaを超える圧力(P2)下で行う。これにより、後述する第一の有機膜1aと導電性層4との間の剥離を抑制ないし防止することができる。第二の熱硬化性有機膜の加熱工程における圧力(P2)は、さらに0.12MPa以上であることが好ましく、0.13MPa以上であることがより好ましく、0.14MPa以上であることがさらに好ましく、0.15MPa以上であることが一層好ましく、0.17MPa以上であることがより一層好ましく、0.2MPa以上であることがさらに一層好ましく、0.25MPa以上であることがさらに好ましく、0.3MPa以上であることが特に好ましい。上限としては、1MPa以下であることが実際的である。
第二の熱硬化性有機膜の加熱温度は、150℃以上であることが好ましく、160℃以上であることがより好ましく、170℃以上であることがさらに好ましい。上限としては、250℃以下であることが好ましく、230℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましい。本発明においては、この温度を低くできるため積層体(基板)の構造部材の損傷を効果的に防ぐことができる。また、製品の反りなどを防止できる観点からも好ましい。
加熱工程における加熱開始時の温度は、10℃~150℃が好ましく、15℃~100℃がより好ましく、20℃~50℃がさらに好ましい。加熱開始時の温度は、最高加熱温度まで加熱する工程を開始する際の温度のことをいう。
加熱時間(最高加熱温度での加熱時間)は、10~240分であることが好ましく、20~180分であることがより好ましく、30~120分であることがさらに好ましい。
加熱時間(最高加熱温度での加熱時間)は、10~240分であることが好ましく、20~180分であることがより好ましく、30~120分であることがさらに好ましい。
加熱は段階的に行ってもよい。例として、50℃から100℃まで10℃/分で昇温し、100℃にて15分保持し、100℃から150℃まで5℃/分で昇温し、150℃にて30分保持する、といった前処理工程を行ってもよい。前処理工程としての加熱温度は100~150℃が好ましく、125~150℃であることがより好ましく、140~150℃であることがさらに好ましい。この前処理工程においては、米国特許9159547号公報に記載のように紫外線を照射しながら処理することも好ましい。このような前処理工程により膜の特性を向上させることが可能である。前処理工程は30秒間~1時間程度の短い時間で行うとよく、30秒~10分間がより好ましい。
さらに、加熱後冷却してもよく、この場合の冷却速度としては、5~10℃/分であることが好ましい。
さらに、加熱後冷却してもよく、この場合の冷却速度としては、5~10℃/分であることが好ましい。
加熱工程は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを流す等により、低酸素濃度の雰囲気で行うことがポリマー前駆体の分解を防ぐ点で好ましい。酸素濃度は、200ppm(体積比)以下が好ましく、50ppm(体積比)以下がより好ましい。
第二の有機膜の厚さは、2μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましく、5μm以上であることがさらに好ましい。上限としては、50μm以下であることが好ましく、40μm以下であることがより好ましく、30μm以下であることがさらに好ましい。
<さらなる積層工程>
本実施形態の積層体の製造方法においては、第二の熱硬化性有機膜の上に、さらに、導電性層を形成する導電性層形成工程、および、少なくとも上記導電性層上に、第三の有機膜を形成する第三の有機膜形成工程を含んでいることが好ましい。さらに、導電性層形成工程と有機膜形成工程を繰り返し積層してもよい。有機膜の積層回数は2~10回が好ましく、2~7回がより好ましい。
上記導電性層形成工程および第三の有機膜形成工程の詳細は、上記導電性層形成工程および第二の有機膜形成工程と同様である。
本実施形態の積層体の製造方法においては、第二の熱硬化性有機膜の上に、さらに、導電性層を形成する導電性層形成工程、および、少なくとも上記導電性層上に、第三の有機膜を形成する第三の有機膜形成工程を含んでいることが好ましい。さらに、導電性層形成工程と有機膜形成工程を繰り返し積層してもよい。有機膜の積層回数は2~10回が好ましく、2~7回がより好ましい。
上記導電性層形成工程および第三の有機膜形成工程の詳細は、上記導電性層形成工程および第二の有機膜形成工程と同様である。
<剥離部分の抑制・防止>
図7は、この第二の熱硬化性有機膜を加熱する工程で、第一の熱硬化性有機膜1aと導電性層4との間に剥離部分99が生じた例を示している。これは、上記のように第二の熱硬化性有機膜を形成する際に加熱することで、先に形成された第一の有機膜1aからアウトガスが生じ、導電性層4により逃げ場がなくなることによって発生するものと考えられる。ただし、その要因によって本発明が限定して解釈されるものではない。
このような剥離は、上記の要因からも分かるとおり、導電性層が広範囲に広がっている方が生じやすい。逆に言うと、本発明の効果はこのような広面積の導電性層を適用する場合に、一層顕著に発揮される。かかる観点から、導電性層は相当程度の直径の円を含む面積を有することが好ましく、その円の直径として、20μm以上であることが好ましく、60μm以上であることがより好ましく、100μm以上であることがさらに好ましく、150μm以上であることが一層好ましく、200μm以上であることがより一層好ましい。上限としては、1000μm以下であることが実際的である。
図7は、この第二の熱硬化性有機膜を加熱する工程で、第一の熱硬化性有機膜1aと導電性層4との間に剥離部分99が生じた例を示している。これは、上記のように第二の熱硬化性有機膜を形成する際に加熱することで、先に形成された第一の有機膜1aからアウトガスが生じ、導電性層4により逃げ場がなくなることによって発生するものと考えられる。ただし、その要因によって本発明が限定して解釈されるものではない。
このような剥離は、上記の要因からも分かるとおり、導電性層が広範囲に広がっている方が生じやすい。逆に言うと、本発明の効果はこのような広面積の導電性層を適用する場合に、一層顕著に発揮される。かかる観点から、導電性層は相当程度の直径の円を含む面積を有することが好ましく、その円の直径として、20μm以上であることが好ましく、60μm以上であることがより好ましく、100μm以上であることがさらに好ましく、150μm以上であることが一層好ましく、200μm以上であることがより一層好ましい。上限としては、1000μm以下であることが実際的である。
<膜形成用組成物>
第一の熱硬化性有機膜形成用組成物、第二の熱硬化性有機膜形成用組成物、第三以降の熱硬化性有機膜形成用組成物の材料は特に限定されず、通常この種の膜の形成に用いられるものを好適に用いることができる。例えば、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の他に、エポキシ樹脂といった樹脂ないしその組成物が挙げられる。
第一の熱硬化性有機膜形成用組成物、第二の熱硬化性有機膜形成用組成物、第三以降の熱硬化性有機膜形成用組成物の材料は特に限定されず、通常この種の膜の形成に用いられるものを好適に用いることができる。例えば、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の他に、エポキシ樹脂といった樹脂ないしその組成物が挙げられる。
第一の熱硬化性有機膜形成用組成物は、分子量500以下の化合物(以下、低分子量化合物という)を含み、低分子量化合物の沸点が、第二の熱硬化性有機膜の加熱工程における最高温度を超えることが好ましい。ただし、このときの沸点は第二の熱硬化性有機膜の加熱工程における圧力における値である。低分子量化合物の分子量はさらに、450以下であることが好ましく、400以下であることがより好ましく、350以下であることがさらに好ましい。下限値としては、100以上であることが実際的である。低分子量化合物の沸点は、0.1MPaでは、80℃以上であることが好ましく、90℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることがさらに好ましい。上限としては、300℃以下であることが実際的である。低分子量化合物は、詳細を後述する感光性樹脂組成物における架橋剤、開始剤、溶剤および環化反応時に脱離するポリマー側鎖に該当することが実際的である。この分子量が大きいと、揮発しにくいので、アウトガスのリスクが少なくなる。すなわち、低分子量の化合物が適用される形態ほど、本発明の効果がより顕著になる。
また、第二の熱硬化性有機膜形成用組成物および第三以降の熱硬化性有機膜形成用組成物も、分子量500以下の化合物を含んでいてもよい。
第一の熱硬化性有機膜形成用組成物と第二の熱硬化性有機膜形成用組成物は、同一の組成物であることが好ましい。ここで同一とみなす場合とは、組成物の成分組成において80質量%以上が一致していることが好ましく、90質量%以上が一致していることがより好ましく、95質量%以上が一致していることがさらに好ましい。第三以降の熱硬化性有機膜形成用組成物も第一の熱硬化性有機膜形成用組成物と同一の組成物であることが好ましい。
本発明で用いる、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物、第二の熱硬化性有機膜形成用組成物および第三以降の熱硬化性有機膜形成用組成物は、パターニングすることができる感光性樹脂組成物であることが好ましい。以下では、熱硬化性有機膜形成用組成物を感光性樹脂組成物とする実施形態を中心に説明する。
また、第二の熱硬化性有機膜形成用組成物および第三以降の熱硬化性有機膜形成用組成物も、分子量500以下の化合物を含んでいてもよい。
第一の熱硬化性有機膜形成用組成物と第二の熱硬化性有機膜形成用組成物は、同一の組成物であることが好ましい。ここで同一とみなす場合とは、組成物の成分組成において80質量%以上が一致していることが好ましく、90質量%以上が一致していることがより好ましく、95質量%以上が一致していることがさらに好ましい。第三以降の熱硬化性有機膜形成用組成物も第一の熱硬化性有機膜形成用組成物と同一の組成物であることが好ましい。
本発明で用いる、第一の熱硬化性有機膜形成用組成物、第二の熱硬化性有機膜形成用組成物および第三以降の熱硬化性有機膜形成用組成物は、パターニングすることができる感光性樹脂組成物であることが好ましい。以下では、熱硬化性有機膜形成用組成物を感光性樹脂組成物とする実施形態を中心に説明する。
<感光性樹脂組成物>
<<ポリマー前駆体>>
本発明の製造方法に用いることができる感光性樹脂組成物は、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からなる群より選ばれる少なくとも1つのポリマー前駆体を含むことが好ましい。ポリマー前駆体としては、ポリイミド前駆体がより好ましく、下記式(1)で表される構成単位を含むポリイミド前駆体であることがさらに好ましい。
<<ポリマー前駆体>>
本発明の製造方法に用いることができる感光性樹脂組成物は、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からなる群より選ばれる少なくとも1つのポリマー前駆体を含むことが好ましい。ポリマー前駆体としては、ポリイミド前駆体がより好ましく、下記式(1)で表される構成単位を含むポリイミド前駆体であることがさらに好ましい。
<<<ポリイミド前駆体>>>
ポリイミド前駆体としては下記式(1)で表される構成単位を含むことが好ましい。このような構成とすることにより、より膜強度に優れた組成物が得られる。
A1およびA2は、それぞれ独立に酸素原子またはNHを表し、R111は、2価の有機基を表し、R115は、4価の有機基を表し、R113およびR114は、それぞれ独立に、水素原子または1価の有機基を表す。
ポリイミド前駆体としては下記式(1)で表される構成単位を含むことが好ましい。このような構成とすることにより、より膜強度に優れた組成物が得られる。
A1およびA2は、それぞれ独立に、酸素原子またはNHであり、酸素原子が好ましい。
R111は、2価の有機基を表す。2価の有機基としては、直鎖または分岐の脂肪族基、環状の脂肪族基、および芳香族基、芳香族複素環基、またはこれらの組み合わせからなる基が例示され、炭素数2~20の直鎖の脂肪族基、炭素数3~20の分岐の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数6~20の芳香族基、または、これらの組み合わせからなる基が好ましく、炭素数6~20の芳香族基がより好ましい。
R111は、ジアミンから誘導されることが好ましい。ポリイミド前駆体の製造に用いられるジアミンとしては、直鎖または分岐の脂肪族、環状の脂肪族または芳香族ジアミンなどが挙げられる。ジアミンは、1種のみ用いてもよいし、2種以上用いてもよい。
具体的には、ジアミンは、炭素数2~20の直鎖脂肪族基、炭素数3~20の分岐または環状の脂肪族基、炭素数6~20の芳香族基、または、これらの組み合わせからなる基を含むものであることが好ましく、炭素数6~20の芳香族基を含むジアミンであることがより好ましい。芳香族基の例としては、下記が挙げられる。
R111は、ジアミンから誘導されることが好ましい。ポリイミド前駆体の製造に用いられるジアミンとしては、直鎖または分岐の脂肪族、環状の脂肪族または芳香族ジアミンなどが挙げられる。ジアミンは、1種のみ用いてもよいし、2種以上用いてもよい。
具体的には、ジアミンは、炭素数2~20の直鎖脂肪族基、炭素数3~20の分岐または環状の脂肪族基、炭素数6~20の芳香族基、または、これらの組み合わせからなる基を含むものであることが好ましく、炭素数6~20の芳香族基を含むジアミンであることがより好ましい。芳香族基の例としては、下記が挙げられる。
式中、Aは、単結合、または、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NHCO-ならびに、これらの組み合わせから選択される基であることが好ましく、単結合、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~3のアルキレン基、-O-、-C(=O)-、-S-および-SO2-から選択される基であることがより好ましく、-CH2-、-O-、-S-、-SO2-、-C(CF3)2-、および、-C(CH3)2-からなる群から選択される2価の基であることがさらに好ましい。
ジアミンとしては、具体的には、1,2-ジアミノエタン、1,2-ジアミノプロパン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタンおよび1,6-ジアミノヘキサン;1,2-または1,3-ジアミノシクロペンタン、1,2-、1,3-または1,4-ジアミノシクロヘキサン、1,2-、1,3-または1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス-(4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス-(3-アミノシクロヘキシル)メタン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメチルシクロヘキシルメタンおよびイソホロンジアミン;メタおよびパラフェニレンジアミン、ジアミノトルエン、4,4’-および3,3’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-および3,3’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-および3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-および3,3’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-および3,3’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル(4,4’-ジアミノ-2,2’-ジメチルビフェニル)、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、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、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)スルホン、4,4’-ジアミノパラテルフェニル、4,4’-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]スルホン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(2-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、9,10-ビス(4-アミノフェニル)アントラセン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、3,3’-ジエチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノオクタフルオロビフェニル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)-10-ヒドロアントラセン、3,3’,4,4’-テトラアミノビフェニル、3,3’,4,4’-テトラアミノジフェニルエーテル、1,4-ジアミノアントラキノン、1,5-ジアミノアントラキノン、3,3-ジヒドロキシ-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、4,4’-ジメチル-3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、2-(3’,5’-ジアミノベンゾイルオキシ)エチルメタクリレート、2,4-および2,5-ジアミノクメン、2,5-ジメチル-パラフェニレンジアミン、アセトグアナミン、2,3,5,6-テトラメチル-パラフェニレンジアミン、2,4,6-トリメチル-メタフェニレンジアミン、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、2,7-ジアミノフルオレン、2,5-ジアミノピリジン、1,2-ビス(4-アミノフェニル)エタン、ジアミノベンズアニリド、ジアミノ安息香酸のエステル、1,5-ジアミノナフタレン、ジアミノベンゾトリフルオライド、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)オクタフルオロブタン、1,5-ビス(4-アミノフェニル)デカフルオロペンタン、1,7-ビス(4-アミノフェニル)テトラデカフルオロヘプタン、2,2-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(2-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-3,5-ジメチルフェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、パラビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノ-3-トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,4’-ビス(3-アミノ-5-トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、2,2-ビス[4-(4-アミノ-3-トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、2,2’,5,5’,6,6’-ヘキサフルオロトリジンおよび4,4’-ジアミノクアテルフェニルから選ばれる少なくとも1種のジアミンが挙げられる。
また、下記に示すジアミン(DA-1)~(DA-18)も好ましい。
また、少なくとも2つ以上のアルキレングリコール単位を主鎖にもつジアミンも好ましい例として挙げられる。好ましくは、エチレングリコール鎖、プロピレングリコール鎖のいずれか一方または両方を一分子中にあわせて2つ以上含むジアミン、より好ましくは芳香環を含まないジアミンである。具体例としては、ジェファーミン(登録商標)KH-511、ジェファーミン(登録商標)ED-600、ジェファーミン(登録商標)ED-900、ジェファーミン(登録商標)ED-2003、ジェファーミン(登録商標)EDR-148、ジェファーミン(登録商標)EDR-176、D-200、D-400、D-2000、D-4000(以上商品名、HUNTSMAN社製)、1-(2-(2-(2-アミノプロポキシ)エトキシ)プロポキシ)プロパン-2-アミン、1-(1-(1-(2-アミノプロポキシ)プロパン-2-イル)オキシ)プロパン-2-アミンなどが挙げられるが、これらに限定されない。
ジェファーミン(登録商標)KH-511、ジェファーミン(登録商標)ED-600、ジェファーミン(登録商標)ED-900、ジェファーミン(登録商標)ED-2003、ジェファーミン(登録商標)EDR-148、ジェファーミン(登録商標)EDR-176の構造を以下に示す。
ジェファーミン(登録商標)KH-511、ジェファーミン(登録商標)ED-600、ジェファーミン(登録商標)ED-900、ジェファーミン(登録商標)ED-2003、ジェファーミン(登録商標)EDR-148、ジェファーミン(登録商標)EDR-176の構造を以下に示す。
上記において、x、y、zは平均値である。
R111は、得られる硬化膜の柔軟性の観点から、-Ar0-L0-Ar0-で表されることが好ましい。但し、Ar0は、それぞれ独立に、芳香族炭化水素基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10が特に好ましい)であり、フェニレン基が好ましい。L0は、単結合、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NHCO-ならびに、これらの組み合わせから選択される基を表す。好ましい範囲は、上述のAと同義である。
R111は、i線透過率の観点から下記式(51)または式(61)で表される2価の有機基であることが好ましい。特に、i線透過率、入手のし易さの観点から式(61)で表される2価の有機基であることがより好ましい。
R50~R57は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子または1価の有機基であり、R50~R57の少なくとも1つはフッ素原子、メチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、または、トリフルオロメチル基である。
R50~R57の1価の有機基として、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)の無置換のアルキル基、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)のフッ化アルキル基等が挙げられる。
R58およびR59は、それぞれ独立にフッ素原子、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、または、トリフルオロメチル基である。
式(51)または(61)の構造を与えるジアミン化合物としては、ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(フルオロ)-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノオクタフルオロビフェニル等が挙げられる。これらの1種を用いるか、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
R50~R57の1価の有機基として、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)の無置換のアルキル基、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)のフッ化アルキル基等が挙げられる。
式(51)または(61)の構造を与えるジアミン化合物としては、ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(フルオロ)-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノオクタフルオロビフェニル等が挙げられる。これらの1種を用いるか、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
式(1)におけるR115は、4価の有機基を表す。4価の有機基としては、芳香環を含む基であることが好ましく、下記式(5)または式(6)で表される基がより好ましい。
R112は、上記式AR-9におけるAと同義であり、好ましい範囲も同じである。
式(1)におけるR115が表す4価の有機基は、具体的には、テトラカルボン酸二無水物から酸二無水物基を除去した後に残存するテトラカルボン酸残基などが挙げられる。テトラカルボン酸二無水物は、1種のみ用いてもよいし、2種以上用いてもよい。テトラカルボン酸二無水物は、下記式(7)で表される化合物が好ましい。
R115は、4価の有機基を表す。R115は式(1)のR115と同義である。
テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、ピロメリット酸、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルフィドテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’-オキシジフタル酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、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二無水物、1,3-ジフェニルヘキサフルオロプロパン-3,3,4,4-テトラカルボン酸二無水物、1,4,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ジフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,8,9,10-フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、ならびに、これらの炭素数1~6のアルキル誘導体および炭素数1~6のアルコキシ誘導体から選ばれる少なくとも1種が例示される。
式(1)におけるR113およびR114は、それぞれ独立に、水素原子または1価の有機基を表す。R113およびR114の少なくとも一方がラジカル重合性基を含むことが好ましく、両方がラジカル重合性基を含むことがより好ましい。ラジカル重合性基としては、ラジカルの作用により、架橋反応することが可能な基であって、好ましい例として、エチレン性不飽和結合を有する基が挙げられる。
エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基、下記式(III)で表される基などが挙げられる。
エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基、下記式(III)で表される基などが挙げられる。
式(III)において、R200は、水素原子またはメチル基を表し、メチル基がより好ましい。
式(III)において、R201は、炭素数2~12のアルキレン基、-CH2CH(OH)CH2-または炭素数4~30の(ポリ)オキシアルキレン基(アルキレン基としては炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が特に好ましい;繰り返し数は1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が特に好ましい)を表す。なお、(ポリ)オキシアルキレン基とは、オキシアルキレン基またはポリオキシアルキレン基を意味する。
好適なR201の例は、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、1,2-ブタンジイル基、1,3-ブタンジイル基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、ドデカメチレン基、-CH2CH(OH)CH2-が挙げられ、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、-CH2CH(OH)CH2-がより好ましい。
特に好ましくは、R200がメチル基で、R201がエチレン基である。
式(III)において、R201は、炭素数2~12のアルキレン基、-CH2CH(OH)CH2-または炭素数4~30の(ポリ)オキシアルキレン基(アルキレン基としては炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が特に好ましい;繰り返し数は1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が特に好ましい)を表す。なお、(ポリ)オキシアルキレン基とは、オキシアルキレン基またはポリオキシアルキレン基を意味する。
好適なR201の例は、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、1,2-ブタンジイル基、1,3-ブタンジイル基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、ドデカメチレン基、-CH2CH(OH)CH2-が挙げられ、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、-CH2CH(OH)CH2-がより好ましい。
特に好ましくは、R200がメチル基で、R201がエチレン基である。
本発明におけるポリイミド前駆体の好ましい実施形態として、R113またはR114の1価の有機基として、1、2または3つの、好ましくは1つの酸基を有する、脂肪族基、芳香族基およびアリールアルキル基などが挙げられる。具体的には、酸基を有する炭素数6~20の芳香族基、酸基を有する炭素数7~25のアリールアルキル基が挙げられる。より具体的には、酸基を有するフェニル基および酸基を有するベンジル基が挙げられる。酸基は、ヒドロキシル基が好ましい。すなわち、R113またはR114はヒドロキシル基を有する基であることが好ましい。
R113またはR114が表す1価の有機基としては、現像液の溶解度を向上させる置換基が好ましく用いられる。
R113またはR114が、水素原子、2-ヒドロキシベンジル、3-ヒドロキシベンジルおよび4-ヒドロキシベンジルであることが、水性現像液に対する溶解性の点からは、より好ましい。
R113またはR114が表す1価の有機基としては、現像液の溶解度を向上させる置換基が好ましく用いられる。
R113またはR114が、水素原子、2-ヒドロキシベンジル、3-ヒドロキシベンジルおよび4-ヒドロキシベンジルであることが、水性現像液に対する溶解性の点からは、より好ましい。
有機溶剤への溶解度の観点からは、R113またはR114は、1価の有機基であることが好ましい。1価の有機基としては、直鎖または分岐のアルキル基、環状アルキル基、芳香族基を含むことが好ましく、芳香族基で置換されたアルキル基がより好ましい。
アルキル基の炭素数は1~30が好ましい(環状の場合は3以上)。アルキル基は直鎖、分岐、環状のいずれであってもよい。直鎖または分岐のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、1-エチルペンチル基、および2-エチルヘキシル基が挙げられる。環状のアルキル基は、単環の環状のアルキル基であってもよく、多環の環状のアルキル基であってもよい。単環の環状のアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基およびシクロオクチル基が挙げられる。多環の環状のアルキル基としては、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、ボルニル基、カンフェニル基、デカヒドロナフチル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、カンホロイル基、ジシクロヘキシル基およびピネニル基が挙げられる。中でも、高感度化との両立の観点から、シクロヘキシル基が最も好ましい。また、芳香族基で置換されたアルキル基としては、後述する芳香族基で置換された直鎖アルキル基が好ましい。
芳香族基としては、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、具体的には、置換または無置換のベンゼン環、ナフタレン環、ペンタレン環、インデン環、アズレン環、ヘプタレン環、インダセン環、ペリレン環、ペンタセン環、アセナフテン環、フェナントレン環、アントラセン環、ナフタセン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオレン環、ビフェニル環等の芳香族炭化水素環を有する基が挙げられる。
芳香族複素環基としては、置換または無置換のピロール環、フラン環、チオフェン環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環またはフェナジン環等の芳香族複素環を有する基が挙げられる。
アルキル基の炭素数は1~30が好ましい(環状の場合は3以上)。アルキル基は直鎖、分岐、環状のいずれであってもよい。直鎖または分岐のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、1-エチルペンチル基、および2-エチルヘキシル基が挙げられる。環状のアルキル基は、単環の環状のアルキル基であってもよく、多環の環状のアルキル基であってもよい。単環の環状のアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基およびシクロオクチル基が挙げられる。多環の環状のアルキル基としては、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、ボルニル基、カンフェニル基、デカヒドロナフチル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、カンホロイル基、ジシクロヘキシル基およびピネニル基が挙げられる。中でも、高感度化との両立の観点から、シクロヘキシル基が最も好ましい。また、芳香族基で置換されたアルキル基としては、後述する芳香族基で置換された直鎖アルキル基が好ましい。
芳香族基としては、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、具体的には、置換または無置換のベンゼン環、ナフタレン環、ペンタレン環、インデン環、アズレン環、ヘプタレン環、インダセン環、ペリレン環、ペンタセン環、アセナフテン環、フェナントレン環、アントラセン環、ナフタセン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオレン環、ビフェニル環等の芳香族炭化水素環を有する基が挙げられる。
芳香族複素環基としては、置換または無置換のピロール環、フラン環、チオフェン環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環またはフェナジン環等の芳香族複素環を有する基が挙げられる。
また、ポリイミド前駆体は、構成単位中にフッ素原子を有することも好ましい。ポリイミド前駆体中のフッ素原子含有量は10質量%以上が好ましく、20質量%以下がより好ましい。上限は特にないが50質量%以下が実際的である。
また、基板との密着性を向上させる目的で、シロキサン構造を有する脂肪族基を式(1)で表される構成単位に共重合してもよい。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(パラアミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどが挙げられる。
式(1)で表される構成単位は、式(1-A)で表される構成単位であることが好ましい。
A1、A2、R111、R113およびR114は、それぞれ、独立に、式(1)におけるA1、A2、R111、R113およびR114と同義であり、好ましい範囲も同様である。R112は、式(5)におけるR112と同義であり、好ましい範囲も同様である。
ポリイミド前駆体において、式(1)で表される構成単位は1種であってもよいが、2種以上であってもよい。また、式(1)で表される構成単位の構造異性体を含んでいてもよい。また、ポリイミド前駆体は、上記の式(1)の構成単位のほかに、他の種類の構成単位も含んでもよい。
本発明におけるポリイミド前駆体の一実施形態として、全構成単位の50モル%以上、さらには70モル%以上、特には90モル%以上が式(1)で表される構成単位であるポリイミド前駆体が例示される。上限としては100モル%以下が実際的である。
ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは2000~500000であり、より好ましくは5000~100000であり、さらに好ましくは10000~50000である。また、数平均分子量(Mn)は、好ましくは800~250000であり、より好ましくは、2000~50000であり、さらに好ましくは、4000~25000である。
ポリイミド前駆体の分子量の分散度は、1.5~3.5が好ましく、2~3がより好ましい。
ポリイミド前駆体の分子量の分散度は、1.5~3.5が好ましく、2~3がより好ましい。
ポリイミド前駆体は、ジカルボン酸またはジカルボン酸誘導体とジアミンを反応させて得られうる。好ましくは、ジカルボン酸またはジカルボン酸誘導体を、ハロゲン化剤を用いてハロゲン化させた後、ジアミンと反応させて得られる。
ポリイミド前駆体の製造方法では、反応に際し、有機溶剤を用いることが好ましい。有機溶剤は1種でもよいし、2種以上でもよい。
有機溶剤としては、原料に応じて適宜定めることができるが、ピリジン、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、N-メチルピロリドンおよびN-エチルピロリドンが例示される。
ポリイミド前駆体の製造方法では、反応に際し、有機溶剤を用いることが好ましい。有機溶剤は1種でもよいし、2種以上でもよい。
有機溶剤としては、原料に応じて適宜定めることができるが、ピリジン、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、N-メチルピロリドンおよびN-エチルピロリドンが例示される。
ポリイミド前駆体の製造に際し、固体を析出する工程を含んでいることが好ましい。具体的には、反応液中のポリイミド前駆体を、水中に沈殿させ、テトラヒドロフラン等のポリイミド前駆体が可溶な溶剤に溶解させることによって、固体析出することができる。
<<<ポリベンゾオキサゾール前駆体>>>
ポリベンゾオキサゾール前駆体は、下記式(2)で表される構成単位を含むことが好ましい。
R121は、2価の有機基を表し、R122は、4価の有機基を表し、R123およびR124は、それぞれ独立に、水素原子または1価の有機基を表す。
ポリベンゾオキサゾール前駆体は、下記式(2)で表される構成単位を含むことが好ましい。
R121は、2価の有機基を表す。2価の有機基としては、脂肪族基(炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~6が特に好ましい)および芳香族基(炭素数6~22が好ましく、6~14がより好ましく、6~12が特に好ましい)の少なくとも一方を含む基が好ましい。R121を構成する芳香族基としては、上記式(1)のR111の例が挙げられる。上記脂肪族基としては、直鎖の脂肪族基が好ましい。R121は、4,4’-オキシジベンゾイルクロリドに由来することが好ましい。
式(2)において、R122は、4価の有機基を表す。4価の有機基としては、上記式(1)におけるR115と同義であり、好ましい範囲も同様である。R122は、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に由来することが好ましい。
R123およびR124は、それぞれ独立に、水素原子または1価の有機基を表し、上記式(1)におけるR113およびR114と同義であり、好ましい範囲も同様である。
式(2)において、R122は、4価の有機基を表す。4価の有機基としては、上記式(1)におけるR115と同義であり、好ましい範囲も同様である。R122は、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に由来することが好ましい。
R123およびR124は、それぞれ独立に、水素原子または1価の有機基を表し、上記式(1)におけるR113およびR114と同義であり、好ましい範囲も同様である。
ポリベンゾオキサゾール前駆体は上記の式(2)の構成単位のほかに、他の種類の構成単位も含んでよい。
閉環に伴う硬化膜の反りの発生を抑制できる点で、前駆体は、下記式(SL)で表されるジアミン残基を他の種類の構成単位として含むことが好ましい。
閉環に伴う硬化膜の反りの発生を抑制できる点で、前駆体は、下記式(SL)で表されるジアミン残基を他の種類の構成単位として含むことが好ましい。
式(SL)において、好ましいZとしては、b構造中のR5sおよびR6sがフェニル基であるものが挙げられる。また、式(SL)で示される構造の分子量は、400~4,000であることが好ましく、500~3,000がより好ましい。分子量は、一般的に用いられるゲル浸透クロマトグラフィによって求めることができる。上記分子量を上記範囲とすることで、ポリベンゾオキサゾール前駆体の脱水閉環後の弾性率を下げ、反りを抑制できる効果と溶解性を向上させる効果を両立することができる。
前駆体が、他の種類の構成単位として式(SL)で表されるジアミン残基を含む場合、アルカリ可溶性を向上させる点で、さらに、テトラカルボン酸二無水物から酸二無水物基の除去後に残存するテトラカルボン酸残基を構成単位として含むことが好ましい。このようなテトラカルボン酸残基の例としては、式(1)中のR115の例が挙げられる。
ポリベンゾオキサゾール前駆体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは2000~500000であり、より好ましくは5000~100000であり、さらに好ましくは10000~50000である。また、数平均分子量(Mn)は、好ましくは800~250000であり、より好ましくは、2000~50000であり、さらに好ましくは、4000~25000である。
ポリベンゾオキサゾール前駆体の分子量の分散度は、1.5~3.5が好ましく、2~3がより好ましい。
ポリベンゾオキサゾール前駆体の分子量の分散度は、1.5~3.5が好ましく、2~3がより好ましい。
感光性樹脂組成物における、ポリマー前駆体の含有量は、組成物の全固形分に対し20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることがさらに好ましく、50質量%以上であることが一層好ましく、60質量%以上であることがより一層好ましく、70質量%以上であることがさらに一層好ましい。また、感光性樹脂組成物における、ポリマー前駆体の含有量は、組成物の全固形分に対し、99.5質量%以下であることが好ましく、99質量%以下であることがより好ましく、98質量%以下であることがさらに好ましく、95質量%以下であることが一層好ましく、95質量%以下であることがより一層好ましい。
感光性樹脂組成物は、ポリマー前駆体を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
感光性樹脂組成物は、ポリマー前駆体を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<溶剤>>
感光性樹脂組成物は、溶剤を含有することが好ましい。溶剤は、公知の溶剤を任意に使用できる。溶剤は有機溶剤が好ましい。有機溶剤としては、エステル類、エーテル類、ケトン類、芳香族炭化水素類、スルホキシド類、アミド類などの化合物が挙げられる。
エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸-n-ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、アルキルオキシ酢酸アルキル(例えば、アルキルオキシ酢酸メチル、アルキルオキシ酢酸エチル、アルキルオキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、3-アルキルオキシプロピオン酸メチル、3-アルキルオキシプロピオン酸エチル等(例えば、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル等))、2-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、2-アルキルオキシプロピオン酸メチル、2-アルキルオキシプロピオン酸エチル、2-アルキルオキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸プロピル、2-エトキシプロピオン酸メチル、2-エトキシプロピオン酸エチル))、2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸メチルおよび2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸エチル(例えば、2-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-エトキシ-2-メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2-オキソブタン酸メチル、2-オキソブタン酸エチル等が好適なものとして挙げられる。
エーテル類として、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート等が好適なものとして挙げられる。
ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン等が好適なものとして挙げられる。
芳香族炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン、アニソール、リモネン等が好適なものとして挙げられる。
スルホキシド類として、例えば、ジメチルスルホキシドが好適なものとして挙げられる。
アミド類として、N-メチル-2-ピロリドン、N -エチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等が好適なものとして挙げられる。
感光性樹脂組成物は、溶剤を含有することが好ましい。溶剤は、公知の溶剤を任意に使用できる。溶剤は有機溶剤が好ましい。有機溶剤としては、エステル類、エーテル類、ケトン類、芳香族炭化水素類、スルホキシド類、アミド類などの化合物が挙げられる。
エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸-n-ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、アルキルオキシ酢酸アルキル(例えば、アルキルオキシ酢酸メチル、アルキルオキシ酢酸エチル、アルキルオキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、3-アルキルオキシプロピオン酸メチル、3-アルキルオキシプロピオン酸エチル等(例えば、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル等))、2-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、2-アルキルオキシプロピオン酸メチル、2-アルキルオキシプロピオン酸エチル、2-アルキルオキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸プロピル、2-エトキシプロピオン酸メチル、2-エトキシプロピオン酸エチル))、2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸メチルおよび2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸エチル(例えば、2-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-エトキシ-2-メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2-オキソブタン酸メチル、2-オキソブタン酸エチル等が好適なものとして挙げられる。
エーテル類として、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート等が好適なものとして挙げられる。
ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン等が好適なものとして挙げられる。
芳香族炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン、アニソール、リモネン等が好適なものとして挙げられる。
スルホキシド類として、例えば、ジメチルスルホキシドが好適なものとして挙げられる。
アミド類として、N-メチル-2-ピロリドン、N -エチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等が好適なものとして挙げられる。
溶剤は、塗布面性状の改良などの観点から、2種以上を混合する形態も好ましい。
本発明では、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、N-メチル-2-ピロリドン、プロピレングリコールメチルエーテル、およびプロピレングリコールメチルエーテルアセテートから選択される1種の溶剤、または、2種以上で構成される混合溶剤が好ましい。ジメチルスルホキシドとγ-ブチロラクトンとの併用が特に好ましい。
本発明では、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、N-メチル-2-ピロリドン、プロピレングリコールメチルエーテル、およびプロピレングリコールメチルエーテルアセテートから選択される1種の溶剤、または、2種以上で構成される混合溶剤が好ましい。ジメチルスルホキシドとγ-ブチロラクトンとの併用が特に好ましい。
溶剤の含有量は、塗布性の観点から、感光性樹脂組成物の全固形分濃度が5~80質量%になる量とすることが好ましく、5~75質量%となる量にすることがより好ましく、10~70質量%となる量にすることがさらに好ましく、40~70質量%となるようにすることが一層好ましい。溶剤含有量は、所望の厚さと塗布方法によって調節すればよい。
溶剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。溶剤を2種以上含有する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
溶剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。溶剤を2種以上含有する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<<光活性化合物>>
本発明において、感光性樹脂組成物は光活性化合物を含むことが好ましい。光活性化合物の例としては光重合開始剤、光酸発生剤および光硬化促進剤が挙げられる。
本発明において、感光性樹脂組成物は光活性化合物を含むことが好ましい。光活性化合物の例としては光重合開始剤、光酸発生剤および光硬化促進剤が挙げられる。
<<<光重合開始剤>>>
光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。
本発明で用いることができる光ラジカル重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の光ラジカル重合開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外線領域から可視領域の光線に対して感光性を有する光ラジカル重合開始剤が好ましい。また、光励起された増感剤と何らかの作用を生じ、活性ラジカルを生成する活性剤であってもよい。
光ラジカル重合開始剤は、約300~800nm(好ましくは330~500nm)の範囲内で少なくとも約50のモル吸光係数を有する化合物を、少なくとも1種含有していることが好ましい。化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、紫外可視分光光度計(Varian社製Cary-5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶剤を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。
本発明で用いることができる光ラジカル重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の光ラジカル重合開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外線領域から可視領域の光線に対して感光性を有する光ラジカル重合開始剤が好ましい。また、光励起された増感剤と何らかの作用を生じ、活性ラジカルを生成する活性剤であってもよい。
光ラジカル重合開始剤は、約300~800nm(好ましくは330~500nm)の範囲内で少なくとも約50のモル吸光係数を有する化合物を、少なくとも1種含有していることが好ましい。化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、紫外可視分光光度計(Varian社製Cary-5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶剤を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
感光性樹脂組成物が光ラジカル重合開始剤を含むことにより、感光性樹脂組成物を半導体ウェハなどの基板に適用して感光性樹脂組成物層を形成した後、光を照射することで、ラジカルに起因する硬化が起こり、光照射部における溶解性を低下させることができる。このため、例えば、電極部のみをマスクするパターンを持つフォトマスクを介して感光性樹脂組成物層を露光することで、電極のパターンにしたがって、溶解性の異なる領域を簡便に作製できるという利点がある。
光ラジカル重合開始剤としては、公知の化合物を任意に使用できる。例えば、ハロゲン化炭化水素誘導体(例えば、トリアジン骨格を有する化合物、オキサジアゾール骨格を有する化合物、トリハロメチル基を有する化合物など)、アシルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール、オキシム誘導体等のオキシム化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ケトン化合物、芳香族オニウム塩、ケトオキシムエーテル、アミノアセトフェノン化合物、ヒドロキシアセトフェノン、アゾ系化合物、アジド化合物、メタロセン化合物、有機ホウ素化合物、鉄アレーン錯体などが挙げられる。これらの詳細については、特開2016-027357号公報の段落0165~0182の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
ケトン化合物としては、例えば、特開2015-087611号公報の段落0087に記載の化合物が例示され、この内容は本明細書に組み込まれる。市販品では、カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製)も好適に用いられる。
光ラジカル重合開始剤としては、ヒドロキシアセトフェノン化合物、アミノアセトフェノン化合物、および、アシルホスフィン化合物も好適に用いることができる。より具体的には、例えば、特開平10-291969号公報に記載のアミノアセトフェノン系開始剤、特許第4225898号に記載のアシルホスフィンオキシド系開始剤も用いることができる。
ヒドロキシアセトフェノン系開始剤としては、IRGACURE 184(IRGACUREは登録商標)、DAROCUR 1173、IRGACURE 500、IRGACURE-2959、IRGACURE 127(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
アミノアセトフェノン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE907、IRGACURE 369、および、IRGACURE 379(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
アミノアセトフェノン系開始剤として、365nmまたは405nm等の波長光源に吸収極大波長がマッチングされた特開2009-191179号公報に記載の化合物も用いることができる。
アシルホスフィン系開始剤としては、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイドなどが挙げられる。また、市販品であるIRGACURE-819やIRGACURE-TPO(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
メタロセン化合物としては、IRGACURE-784(BASF社製)などが例示される。
ヒドロキシアセトフェノン系開始剤としては、IRGACURE 184(IRGACUREは登録商標)、DAROCUR 1173、IRGACURE 500、IRGACURE-2959、IRGACURE 127(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
アミノアセトフェノン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE907、IRGACURE 369、および、IRGACURE 379(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
アミノアセトフェノン系開始剤として、365nmまたは405nm等の波長光源に吸収極大波長がマッチングされた特開2009-191179号公報に記載の化合物も用いることができる。
アシルホスフィン系開始剤としては、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイドなどが挙げられる。また、市販品であるIRGACURE-819やIRGACURE-TPO(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
メタロセン化合物としては、IRGACURE-784(BASF社製)などが例示される。
光ラジカル重合開始剤として、より好ましくはオキシム化合物が挙げられる。オキシム化合物を用いることにより、露光ラチチュードをより効果的に向上させることが可能になる。オキシム化合物は、露光ラチチュード(露光マージン)が広く、かつ、光硬化促進剤としても働くため、特に好ましい。
オキシム化合物の具体例としては、特開2001-233842号公報に記載の化合物、特開2000-80068号公報に記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物を用いることができる。
好ましいオキシム化合物としては、例えば、下記の構造の化合物や、3-ベンゾオキシイミノブタン-2-オン、3-アセトキシイミノブタン-2-オン、3-プロピオニルオキシイミノブタン-2-オン、2-アセトキシイミノペンタン-3-オン、2-アセトキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オン、2-ベンゾイルオキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オン、3-(4-トルエンスルホニルオキシ)イミノブタン-2-オン、および2-エトキシカルボニルオキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オンなどが挙げられる。感光性樹脂組成物においては、特に光ラジカル重合開始剤としてオキシム化合物(オキシム系の光重合開始剤)を用いることが好ましい。オキシム系の光重合開始剤は、分子内に >C=N-O-C(=O)-の連結基を有する。
市販品ではIRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE 02、IRGACURE OXE 03、IRGACURE OXE 04(以上、BASF社製)、アデカオプトマーN-1919((株)ADEKA製、特開2012-14052号公報に記載の光ラジカル重合開始剤2)も好適に用いられる。また、TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司製)、アデカアークルズNCI-831およびアデカアークルズNCI-930((株)ADEKA製)も用いることができる。また、DFI-091(ダイトーケミックス株式会社製)を用いることができる。
さらに、また、フッ素原子を有するオキシム化合物を用いることも可能である。そのようなオキシム化合物の具体例としては、特開2010-262028号公報に記載されている化合物、特表2014-500852号公報の段落0345に記載されている化合物24、36~40、特開2013-164471号公報の段落0101に記載されている化合物(C-3)などが挙げられる。
最も好ましいオキシム化合物としては、特開2007-269779号公報に示される特定置換基を有するオキシム化合物や、特開2009-191061号公報に示されるチオアリール基を有するオキシム化合物などが挙げられる。
オキシム化合物の具体例としては、特開2001-233842号公報に記載の化合物、特開2000-80068号公報に記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物を用いることができる。
好ましいオキシム化合物としては、例えば、下記の構造の化合物や、3-ベンゾオキシイミノブタン-2-オン、3-アセトキシイミノブタン-2-オン、3-プロピオニルオキシイミノブタン-2-オン、2-アセトキシイミノペンタン-3-オン、2-アセトキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オン、2-ベンゾイルオキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オン、3-(4-トルエンスルホニルオキシ)イミノブタン-2-オン、および2-エトキシカルボニルオキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オンなどが挙げられる。感光性樹脂組成物においては、特に光ラジカル重合開始剤としてオキシム化合物(オキシム系の光重合開始剤)を用いることが好ましい。オキシム系の光重合開始剤は、分子内に >C=N-O-C(=O)-の連結基を有する。
さらに、また、フッ素原子を有するオキシム化合物を用いることも可能である。そのようなオキシム化合物の具体例としては、特開2010-262028号公報に記載されている化合物、特表2014-500852号公報の段落0345に記載されている化合物24、36~40、特開2013-164471号公報の段落0101に記載されている化合物(C-3)などが挙げられる。
最も好ましいオキシム化合物としては、特開2007-269779号公報に示される特定置換基を有するオキシム化合物や、特開2009-191061号公報に示されるチオアリール基を有するオキシム化合物などが挙げられる。
光ラジカル重合開始剤は、露光感度の観点から、トリハロメチルトリアジン化合物、ベンジルジメチルケタール化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、ホスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、オニウム塩化合物、ベンゾチアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物およびその誘導体、シクロペンタジエン-ベンゼン-鉄錯体およびその塩、ハロメチルオキサジアゾール化合物、3-アリール置換クマリン化合物からなる群より選択される化合物が好ましい。
さらに好ましい光ラジカル重合開始剤は、トリハロメチルトリアジン化合物、α-アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、ホスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、オニウム塩化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物であり、トリハロメチルトリアジン化合物、α-アミノケトン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、ベンゾフェノン化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物が一層好ましく、メタロセン化合物またはオキシム化合物を用いるのがより一層好ましく、オキシム化合物がさらに一層好ましい。
また、光ラジカル重合開始剤は、ベンゾフェノン、N,N’-テトラメチル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)等のN,N’-テトラアルキル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン-1,2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノ-プロパノン-1等の芳香族ケトン、アルキルアントラキノン等の芳香環と縮環したキノン類、ベンゾインアルキルエーテル等のベンゾインエーテル化合物、ベンゾイン、アルキルベンゾイン等のベンゾイン化合物、ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体などを用いることもできる。また、下記式(I)で表される化合物を用いることもできる。
式(I)中、RI00は、炭素数1~20のアルキル基、1個以上の酸素原子によって中断された炭素数2~20のアルキル基、炭素数1~12のアルコキシル基、フェニル基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~12のアルコキシル基、ハロゲン原子、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、炭素数2~12のアルケニル基、1個以上の酸素原子によって中断された炭素数2~18のアルキル基および炭素数1~4のアルキル基の少なくとも1つで置換されたフェニル基、またはビフェニルであり、RI01は、式(II)で表される基であるか、RI00と同じ基であり、RI02~RI04は各々独立に炭素数1~12のアルキル、炭素数1~12のアルコキシまたはハロゲンである。
式中、RI05~RI07は、上記式(I)のRI02~RI04と同じである。
さらに好ましい光ラジカル重合開始剤は、トリハロメチルトリアジン化合物、α-アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、ホスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、オニウム塩化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物であり、トリハロメチルトリアジン化合物、α-アミノケトン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、ベンゾフェノン化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物が一層好ましく、メタロセン化合物またはオキシム化合物を用いるのがより一層好ましく、オキシム化合物がさらに一層好ましい。
また、光ラジカル重合開始剤は、ベンゾフェノン、N,N’-テトラメチル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)等のN,N’-テトラアルキル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン-1,2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノ-プロパノン-1等の芳香族ケトン、アルキルアントラキノン等の芳香環と縮環したキノン類、ベンゾインアルキルエーテル等のベンゾインエーテル化合物、ベンゾイン、アルキルベンゾイン等のベンゾイン化合物、ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体などを用いることもできる。また、下記式(I)で表される化合物を用いることもできる。
また、光ラジカル重合開始剤は、国際公開第2015/125469号の段落0048~0055に記載の化合物を用いることもできる。
光重合開始剤を含む場合、その含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対し0.1~30質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1~20質量%であり、さらに好ましくは0.5~15質量%であり、一層好ましくは1.0~10質量%である。光重合開始剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。光重合開始剤を2種以上含有する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<<<光酸発生剤>>>
感光性樹脂組成物は、光酸発生剤を含有していてもよい。光酸発生剤を含有することにより、露光部に酸が発生し、露光部のアルカリ水溶液に対する溶解性が増大するため、ポジ型感光性樹脂組成物として用いることができる。
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。中でも優れた溶解抑止効果を発現し、高感度かつ低膜減りのポジ型組成物を得られるという点から、キノンジアジド化合物が好ましく用いられる。また、光酸発生剤を2種以上含有してもよい。これにより、露光部と未露光部の溶解速度の比をより大きくすることができ、高感度なポジ型感光性樹脂組成物を得ることができる。
具体的には、国際公開第2017/110982号の段落0209~0215の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
感光性樹脂組成物は、光酸発生剤を含有していてもよい。光酸発生剤を含有することにより、露光部に酸が発生し、露光部のアルカリ水溶液に対する溶解性が増大するため、ポジ型感光性樹脂組成物として用いることができる。
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。中でも優れた溶解抑止効果を発現し、高感度かつ低膜減りのポジ型組成物を得られるという点から、キノンジアジド化合物が好ましく用いられる。また、光酸発生剤を2種以上含有してもよい。これにより、露光部と未露光部の溶解速度の比をより大きくすることができ、高感度なポジ型感光性樹脂組成物を得ることができる。
具体的には、国際公開第2017/110982号の段落0209~0215の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
光酸発生剤の含有量は、ポリマー前駆体100質量部に対して、好ましくは3~40質量部である。光酸発生剤の含有量をこの範囲とすることにより、より高感度化を図ることができる。さらに増感剤などを必要に応じて含有してもよい。
光酸発生剤は、1種のみ用いても、2種以上用いてもよい。2種以上用いる場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
光酸発生剤は、1種のみ用いても、2種以上用いてもよい。2種以上用いる場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<<光硬化促進剤>>>
感光性樹脂組成物は、光硬化促進剤を含んでいてもよい。本発明における光硬化促進剤とは、露光により塩基を発生するもの(光塩基発生剤)が好ましく、常温常圧の通常の条件下では活性を示さないが、外部刺激として電磁波の照射と加熱が行なわれると、塩基(塩基性物質)を発生するものが特に好ましい。露光により発生した塩基はポリマー前駆体を加熱により硬化させる際の触媒として働くため、好適に用いることができる。
本発明においては、光硬化促進剤として公知のものを用いることができる。例えば遷移金属化合物錯体や、アンモニウム塩などの構造を有するものや、アミジン部分がカルボン酸と塩を形成することで潜在化されたもののように、塩基成分が塩を形成することにより中和されたイオン性の化合物や、カルバメート誘導体、オキシムエステル誘導体、アシル化合物などのウレタン結合やオキシム結合などにより塩基成分が潜在化された非イオン性の化合物を挙げることができる。
感光性樹脂組成物は、光硬化促進剤を含んでいてもよい。本発明における光硬化促進剤とは、露光により塩基を発生するもの(光塩基発生剤)が好ましく、常温常圧の通常の条件下では活性を示さないが、外部刺激として電磁波の照射と加熱が行なわれると、塩基(塩基性物質)を発生するものが特に好ましい。露光により発生した塩基はポリマー前駆体を加熱により硬化させる際の触媒として働くため、好適に用いることができる。
本発明においては、光硬化促進剤として公知のものを用いることができる。例えば遷移金属化合物錯体や、アンモニウム塩などの構造を有するものや、アミジン部分がカルボン酸と塩を形成することで潜在化されたもののように、塩基成分が塩を形成することにより中和されたイオン性の化合物や、カルバメート誘導体、オキシムエステル誘導体、アシル化合物などのウレタン結合やオキシム結合などにより塩基成分が潜在化された非イオン性の化合物を挙げることができる。
本発明に係る光硬化促進剤としては、例えば、特開2009-80452号公報および国際公開第2009/123122号で開示されたような桂皮酸アミド構造を有する光硬化促進剤、特開2006-189591号公報および特開2008-247747号公報で開示されたようなカルバメート構造を有する光硬化促進剤、特開2007-249013号公報および特開2008-003581号公報で開示されたようなオキシム構造、カルバモイルオキシム構造を有する光硬化促進剤等が挙げられるが、これらに限定されず、その他にも公知の光硬化促進剤の構造を用いることができる。
その他、光硬化促進剤としては、特開2012-93746号公報の段落0185~0188、0199~0200および0202に記載の化合物、特開2013-194205号公報の段落0022~0069に記載の化合物、特開2013-204019号公報の段落0026~0074に記載の化合物、ならびに国際公開第2010/064631号の段落0052に記載の化合物が例として挙げられる。
光硬化促進剤の市販品としては、WPBG-266、WPBG-300、WPGB-345、WPGB-140、WPBG-165、WPBG-027、PBG-018、WPGB-015、WPBG-041、WPGB-172、WPGB-174、WPBG-166、WPGB-158、WPGB-025、WPGB-168、WPGB-167およびWPBG-082(和光純薬工業社製)を用いることもできる。
光硬化促進剤を用いる場合、組成物における光硬化促進剤の含有量は、組成物の全固形分に対し、0.1~50質量%であることが好ましい。下限は、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上がさらに好ましい。上限は、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましい。
光硬化促進剤は、1種または2種以上を用いることができる。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
光硬化促進剤は、1種または2種以上を用いることができる。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
<<熱ラジカル重合開始剤>>
感光性樹脂組成物は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で熱ラジカル重合開始剤を含んでいてもよい。
熱ラジカル重合開始剤は、熱のエネルギーによってラジカルを発生し、重合性を有する化合物の重合反応を開始または促進させる化合物である。熱ラジカル重合開始剤を添加することによって、ポリマー前駆体の環化と共に、ポリマー前駆体の重合反応を進行させることもできるので、より高度な耐熱化が達成できることとなる。
熱ラジカル重合開始剤として、具体的には、特開2008-63554号公報の段落0074~0118に記載されている化合物が挙げられる。
感光性樹脂組成物は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で熱ラジカル重合開始剤を含んでいてもよい。
熱ラジカル重合開始剤は、熱のエネルギーによってラジカルを発生し、重合性を有する化合物の重合反応を開始または促進させる化合物である。熱ラジカル重合開始剤を添加することによって、ポリマー前駆体の環化と共に、ポリマー前駆体の重合反応を進行させることもできるので、より高度な耐熱化が達成できることとなる。
熱ラジカル重合開始剤として、具体的には、特開2008-63554号公報の段落0074~0118に記載されている化合物が挙げられる。
熱ラジカル重合開始剤を含む場合、その含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対し0.1~30質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1~20質量%であり、さらに好ましくは5~15質量%である。熱ラジカル重合開始剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。熱ラジカル重合開始剤を2種以上含有する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<<重合性化合物>>
<<<ラジカル重合性化合物>>>
感光性樹脂組成物はラジカル重合性化合物を含むことが好ましい。
ラジカル重合性化合物は、ラジカル重合性基を有する化合物を用いることができる。ラジカル重合性基としては、ビニルフェニル基、ビニル基、(メタ)アクリロイル基およびアリル基などのエチレン性不飽和結合を有する基が挙げられる。ラジカル重合性基は、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
<<<ラジカル重合性化合物>>>
感光性樹脂組成物はラジカル重合性化合物を含むことが好ましい。
ラジカル重合性化合物は、ラジカル重合性基を有する化合物を用いることができる。ラジカル重合性基としては、ビニルフェニル基、ビニル基、(メタ)アクリロイル基およびアリル基などのエチレン性不飽和結合を有する基が挙げられる。ラジカル重合性基は、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
ラジカル重合性化合物が有するラジカル重合性基の数は、1個でもよく、2個以上でもよいが、ラジカル重合性化合物はラジカル重合性基を2個以上有することが好ましく、3個以上有することがより好ましい。上限は、15個以下が好ましく、10個以下がより好ましく、8個以下がさらに好ましい。
ラジカル重合性化合物の分子量は、2000以下が好ましく、1500以下がより好ましく、900以下がさらに好ましい。ラジカル重合性化合物の分子量の下限は、100以上が好ましい。
感光性樹脂組成物は、現像性の観点から、重合性基を2個以上含む2官能以上のラジカル重合性化合物を少なくとも1種含むことが好ましく、3官能以上のラジカル重合性化合物を少なくとも1種含むことがより好ましい。また、2官能のラジカル重合性化合物と3官能以上のラジカル重合性化合物との混合物であってもよい。なお、ラジカル重合性化合物の官能基数は、1分子中におけるラジカル重合性基の数を意味する。
ラジカル重合性化合物の具体例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)やそのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と多価アルコール化合物とのエステル、および不飽和カルボン酸と多価アミン化合物とのアミド類である。また、ヒドロキシル基やアミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステルあるいはアミド類と、単官能若しくは多官能イソシアネート類あるいはエポキシ類との付加反応物や、単官能若しくは多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基やエポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステルあるいはアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、さらに、ハロゲン基やトシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステルあるいはアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン等のビニルベンゼン誘導体、ビニルエーテル、アリルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。具体例としては、特開2016-027357号公報の段落0113~0122の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
また、ラジカル重合性化合物は、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物も好ましい。その例としては、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(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、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、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、グリセリンやトリメチロールエタン等の多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後、(メタ)アクリレート化した化合物、特公昭48-41708号公報、特公昭50-6034号公報、特開昭51-37193号各公報に記載されているようなウレタン(メタ)アクリレート類、特開昭48-64183号、特公昭49-43191号、特公昭52-30490号各公報に記載されているポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタクリレートおよびこれらの混合物を挙げることができる。また、特開2008-292970号公報の段落0254~0257に記載の化合物も好適である。また、多官能カルボン酸にグリシジル(メタ)アクリレート等の環状エーテル基とエチレン性不飽和結合を有する化合物を反応させて得られる多官能(メタ)アクリレートなども挙げることができる。
また、上述以外の好ましいラジカル重合性化合物として、特開2010-160418号公報、特開2010-129825号公報、特許第4364216号公報等に記載される、フルオレン環を有し、エチレン性不飽和結合を有する基を2個以上有する化合物や、カルド樹脂も使用することが可能である。
さらに、その他の例としては、特公昭46-43946号公報、特公平1-40337号公報、特公平1-40336号公報に記載の特定の不飽和化合物や、特開平2-25493号公報に記載のビニルホスホン酸系化合物等もあげることができる。また、特開昭61-22048号公報に記載のペルフルオロアルキル基を含む化合物を用いることもできる。さらに日本接着協会誌 vol.20、No.7、300~308ページ(1984年)に光重合性モノマーおよびオリゴマーとして紹介されているものも使用することができる。
また、上述以外の好ましいラジカル重合性化合物として、特開2010-160418号公報、特開2010-129825号公報、特許第4364216号公報等に記載される、フルオレン環を有し、エチレン性不飽和結合を有する基を2個以上有する化合物や、カルド樹脂も使用することが可能である。
さらに、その他の例としては、特公昭46-43946号公報、特公平1-40337号公報、特公平1-40336号公報に記載の特定の不飽和化合物や、特開平2-25493号公報に記載のビニルホスホン酸系化合物等もあげることができる。また、特開昭61-22048号公報に記載のペルフルオロアルキル基を含む化合物を用いることもできる。さらに日本接着協会誌 vol.20、No.7、300~308ページ(1984年)に光重合性モノマーおよびオリゴマーとして紹介されているものも使用することができる。
上記のほか、特開2015-034964号公報の段落0048~0051に記載の化合物も好ましく用いることができ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
また、特開平10-62986号公報において式(1)および式(2)としてその具体例と共に記載の、多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後に(メタ)アクリレート化した化合物も、ラジカル重合性化合物として用いることができる。
さらに、特開2015-187211号公報の段落0104~0131に記載の化合物も他のラジカル重合性化合物として用いることができ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
ラジカル重合性化合物としては、ジペンタエリスリトールトリアクリレート(市販品としては KAYARAD D-330;日本化薬(株)製)、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート(市販品としては KAYARADD-320;日本化薬(株)製、A-TMMT:新中村化学工業社製)、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート(市販品としては KAYARAD D-310;日本化薬(株)製)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(市販品としては KAYARAD DPHA;日本化薬(株)製、A-DPH;新中村化学工業社製)、およびこれらの(メタ)アクリロイル基がエチレングリコール残基またはプロピレングリコール残基を介して結合している構造が好ましい。これらのオリゴマータイプも使用できる。
ラジカル重合性化合物の市販品としては、例えばサートマー社製のエチレンオキシ鎖を4個有する4官能アクリレートであるSR-494、エチレンオキシ鎖を4個有する2官能メタクリレートであるサートマー社製のSR-209、231、239、日本化薬(株)製のペンチレンオキシ鎖を6個有する6官能アクリレートであるDPCA-60、イソブチレンオキシ鎖を3個有する3官能アクリレートであるTPA-330、ウレタンオリゴマーUAS-10、UAB-140(日本製紙社製)、NKエステルM-40G、NKエステル4G、NKエステルM-9300、NKエステルA-9300、UA-7200(新中村化学工業社製)、DPHA-40H(日本化薬(株)製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共栄社化学社製)、ブレンマーPME400(日油(株)製)などが挙げられる。
ラジカル重合性化合物としては、特公昭48-41708号公報、特開昭51-37193号公報、特公平2-32293号公報、特公平2-16765号公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58-49860号公報、特公昭56-17654号公報、特公昭62-39417号公報、特公昭62-39418号公報に記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。さらに、ラジカル重合性化合物として、特開昭63-277653号公報、特開昭63-260909号公報、特開平1-105238号公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する化合物を用いることもできる。
ラジカル重合性化合物は、カルボキシル基、リン酸基等の酸基を有するラジカル重合性化合物であってもよい。酸基を有するラジカル重合性化合物は、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステルが好ましく、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシル基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を持たせたラジカル重合性化合物がより好ましい。特に好ましくは、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシル基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を持たせたラジカル重合性化合物において、脂肪族ポリヒドロキシ化合物がペンタエリスリトールまたはジペンタエリスリトールである化合物である。市販品としては、例えば、東亞合成株式会社製の多塩基酸変性アクリルオリゴマーとして、M-510、M-520などが挙げられる。
酸基を有するラジカル重合性化合物の好ましい酸価は、0.1~40mgKOH/gであり、特に好ましくは5~30mgKOH/gである。ラジカル重合性化合物の酸価が上記範囲であれば、製造や取扱性に優れ、さらには、現像性に優れる。また、重合性が良好である。
酸基を有するラジカル重合性化合物の好ましい酸価は、0.1~40mgKOH/gであり、特に好ましくは5~30mgKOH/gである。ラジカル重合性化合物の酸価が上記範囲であれば、製造や取扱性に優れ、さらには、現像性に優れる。また、重合性が良好である。
感光性樹脂組成物は、硬化膜の弾性率制御に伴う反り抑制の観点から、ラジカル重合性化合物として、単官能ラジカル重合性化合物を好ましく用いることができる。単官能ラジカル重合性化合物としては、n-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、カルビトール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸誘導体、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム等のN-ビニル化合物類、アリルグリシジルエーテル、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート等のアリル化合物類等が好ましく用いられる。単官能ラジカル重合性化合物としては、露光前の揮発を抑制するため、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物も好ましい。
<<<上述したラジカル重合性化合物以外の重合性化合物>>>
感光性樹脂組成物は、上述したラジカル重合性化合物以外の重合性化合物をさらに含むことができる。上述したラジカル重合性化合物以外の重合性化合物としては、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基またはアシルオキシメチル基を有する化合物;エポキシ化合物;オキセタン化合物;ベンゾオキサジン化合物が挙げられる。
感光性樹脂組成物は、上述したラジカル重合性化合物以外の重合性化合物をさらに含むことができる。上述したラジカル重合性化合物以外の重合性化合物としては、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基またはアシルオキシメチル基を有する化合物;エポキシ化合物;オキセタン化合物;ベンゾオキサジン化合物が挙げられる。
(ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基またはアシルオキシメチル基を有する化合物)
ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基またはアシルオキシメチル基を有する化合物としては、下記式(AM1)、(AM4)または(AM5)で示される化合物が好ましい。
ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基またはアシルオキシメチル基を有する化合物としては、下記式(AM1)、(AM4)または(AM5)で示される化合物が好ましい。
式(AM4)で示される化合物の具体例としては、46DMOC、46DMOEP(以上、商品名、旭有機材工業(株)製)、DML-MBPC、DML-MBOC、DML-OCHP、DML-PCHP、DML-PC、DML-PTBP、DML-34X、DML-EP、DML-POP、dimethylolBisOC-P、DML-PFP、DML-PSBP、DML-MTrisPC(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、NIKALAC MX-290(商品名、(株)三和ケミカル製)、2,6-ジメトキシメチル-4-t-ブチルフェノール(2,6-dimethoxymethyl-4-t-butylphenol)、2,6-dimethoxymethyl-p-cresol、2,6-ジアセトキシメチル-p-クレソール(2,6-dimethoxymethyl-p-cresol、2,6-diacetoxymethyl-p-cresol)などが挙げられる。
また、式(AM5)で示される化合物の具体例としては、TriML-P、TriML-35XL、TML-HQ、TML-BP、TML-pp-BPF、TML-BPA、TMOM-BP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、HMOM-TPPHBA、HMOM-TPHAP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、TM-BIP-A(商品名、旭有機材工業(株)製)、NIKALAC MX-280、NIKALAC MX-270、NIKALAC MW-100LM(以上、商品名、(株)三和ケミカル製)が挙げられる。
(エポキシ化合物(エポキシ基を有する化合物))
エポキシ化合物としては、一分子中にエポキシ基を2以上有する化合物であることが好ましい。エポキシ基は、200℃以下で架橋反応し、かつ、架橋に由来する脱水反応が起こらないため膜収縮が起きにくい。このため、エポキシ化合物を含有することは、組成物の低温硬化および反りの抑制に効果的である。
エポキシ化合物としては、一分子中にエポキシ基を2以上有する化合物であることが好ましい。エポキシ基は、200℃以下で架橋反応し、かつ、架橋に由来する脱水反応が起こらないため膜収縮が起きにくい。このため、エポキシ化合物を含有することは、組成物の低温硬化および反りの抑制に効果的である。
エポキシ化合物は、ポリエチレンオキサイド基を含有することが好ましい。これにより、より弾性率が低下し、また反りを抑制することができる。ポリエチレンオキサイド基は、エチレンオキサイドの構成単位数が2以上のものを意味し、構成単位数が2~15であることが好ましい。
エポキシ化合物の例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂;ビスフェノールF型エポキシ樹脂;プロピレングリコールジグリシジルエーテル等のアルキレングリコール型エポキシ樹脂;ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル等のポリアルキレングリコール型エポキシ樹脂;ポリメチル(グリシジロキシプロピル)シロキサン等のエポキシ基含有シリコーンなどを挙げることができるが、これらに限定されない。具体的には、エピクロン(登録商標)850-S、エピクロン(登録商標)HP-4032、エピクロン(登録商標)HP-7200、エピクロン(登録商標)HP-820、エピクロン(登録商標)HP-4700、エピクロン(登録商標)EXA-4710、エピクロン(登録商標)HP-4770、エピクロン(登録商標)EXA-859CRP、エピクロン(登録商標)EXA-1514、エピクロン(登録商標)EXA-4880、エピクロン(登録商標)EXA-4850-150、エピクロンEXA-4850-1000、エピクロン(登録商標)EXA-4816、エピクロン(登録商標)EXA-4822(以上商品名、大日本インキ化学工業(株)製)、リカレジン(登録商標)BEO-60E(商品名、新日本理化(株))、EP-4003S、EP-4000S(以上商品名、(株)ADEKA製)などが挙げられる。この中でも、ポリエチレンオキサイド基を含有するエポキシ樹脂が、反りの抑制および耐熱性に優れる点で好ましい。例えば、エピクロン(登録商標)EXA-4880、エピクロン(登録商標)EXA-4822、リカレジン(登録商標)BEO-60Eは、ポリエチレンオキサイド基を含有するので好ましい。
(オキセタン化合物(オキセタニル基を有する化合物))
オキセタン化合物としては、一分子中にオキセタン環を2つ以上有する化合物、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、1,4-ビス{[(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシ]メチル}ベンゼン、3-エチル-3-(2-エチルヘキシルメチル)オキセタン、1,4-ベンゼンジカルボン酸-ビス[(3-エチル-3-オキセタニル)メチル]エステル等を挙げることができる。具体的な例としては、東亞合成株式会社製のアロンオキセタンシリーズ(例えば、OXT-121、OXT-221、OXT-191、OXT-223)が好適に使用することができ、これらは単独で、あるいは2種以上混合してもよい。
オキセタン化合物としては、一分子中にオキセタン環を2つ以上有する化合物、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、1,4-ビス{[(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシ]メチル}ベンゼン、3-エチル-3-(2-エチルヘキシルメチル)オキセタン、1,4-ベンゼンジカルボン酸-ビス[(3-エチル-3-オキセタニル)メチル]エステル等を挙げることができる。具体的な例としては、東亞合成株式会社製のアロンオキセタンシリーズ(例えば、OXT-121、OXT-221、OXT-191、OXT-223)が好適に使用することができ、これらは単独で、あるいは2種以上混合してもよい。
(ベンゾオキサジン化合物(ベンゾオキサゾリル基を有する化合物))
ベンゾオキサジン化合物は、開環付加反応に由来する架橋反応のため、硬化時に脱ガスが発生せず、さらに熱収縮を小さくして反りの発生が抑えられることから好ましい。
ベンゾオキサジン化合物は、開環付加反応に由来する架橋反応のため、硬化時に脱ガスが発生せず、さらに熱収縮を小さくして反りの発生が抑えられることから好ましい。
ベンゾオキサジン化合物の好ましい例としては、B-a型ベンゾオキサジン、B-m型ベンゾオキサジン(以上、商品名、四国化成工業社製)、ポリヒドロキシスチレン樹脂のベンゾオキサジン付加物、フェノールノボラック型ジヒドロベンゾオキサジン化合物が挙げられる。これらは単独で用いるか、あるいは2種以上混合してもよい。
重合性化合物を含有する場合、その含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対して、0質量%超60質量%以下であることが好ましい。下限は5質量%以上がより好ましい。上限は、50質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることがさらに好ましい。
重合性化合物は1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。2種以上を併用する場合にはその合計量が上記の範囲となることが好ましい。
重合性化合物は1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。2種以上を併用する場合にはその合計量が上記の範囲となることが好ましい。
<<マイグレーション抑制剤>>
感光性樹脂組成物は、さらにマイグレーション抑制剤を含むことが好ましい。マイグレーション抑制剤を含むことにより、導電性層(金属配線)由来の金属イオンが感光性樹脂組成物層内へ移動することを効果的に抑制可能となる。
マイグレーション抑制剤としては、特に制限はないが、複素環(ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、テトラゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、2H-ピラン環および6H-ピラン環、トリアジン環)を有する化合物、チオ尿素類およびメルカプト基を有する化合物、ヒンダードフェノール系化合物、サリチル酸誘導体系化合物、ヒドラジド誘導体系化合物が挙げられる。特に、1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール等のトリアゾール系化合物、1H-テトラゾール、5-フェニルテトラゾール等のテトラゾール系化合物が好ましく使用できる。
感光性樹脂組成物は、さらにマイグレーション抑制剤を含むことが好ましい。マイグレーション抑制剤を含むことにより、導電性層(金属配線)由来の金属イオンが感光性樹脂組成物層内へ移動することを効果的に抑制可能となる。
マイグレーション抑制剤としては、特に制限はないが、複素環(ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、テトラゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、2H-ピラン環および6H-ピラン環、トリアジン環)を有する化合物、チオ尿素類およびメルカプト基を有する化合物、ヒンダードフェノール系化合物、サリチル酸誘導体系化合物、ヒドラジド誘導体系化合物が挙げられる。特に、1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール等のトリアゾール系化合物、1H-テトラゾール、5-フェニルテトラゾール等のテトラゾール系化合物が好ましく使用できる。
また、ハロゲンイオンなどの陰イオンを捕捉するイオントラップ剤を使用することもできる。
その他のマイグレーション抑制剤としては、特開2013-15701号公報の段落0094に記載の防錆剤、特開2009-283711号公報の段落0073~0076に記載の化合物、特開2011-59656号公報の段落0052に記載の化合物、特開2012-194520号公報の段落0114、0116および0118に記載の化合物などを使用することができる。
感光性樹脂組成物がマイグレーション抑制剤を有する場合、マイグレーション抑制剤の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対して、0.01~5.0質量%であることが好ましく、0.05~2.0質量%であることがより好ましく、0.1~1.0質量%であることがさらに好ましい。
マイグレーション抑制剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。マイグレーション抑制剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
マイグレーション抑制剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。マイグレーション抑制剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<<重合禁止剤>>
感光性樹脂組成物は、重合禁止剤を含むことが好ましい。
重合禁止剤としては、例えば、ヒドロキノン、4-メトキシフェノール、ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、ピロガロール、p-tert-ブチルカテコール、1,4-ベンゾキノン、ジフェニル-p-ベンゾキノン、4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシアミンアルミニウム塩、フェノチアジン、N-ニトロソジフェニルアミン、N-フェニルナフチルアミン、エチレンジアミン四酢酸、1,2-シクロヘキサンジアミン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、5-ニトロソ-8-ヒドロキシキノリン、1-ニトロソ-2-ナフトール、2-ニトロソ-1-ナフトール、2-ニトロソ-5-(N-エチル-N-スルホプロピルアミノ)フェノール、N-ニトロソ-N-(1-ナフチル)ヒドロキシアミンアンモニウム塩、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-tert-ブチル)フェニルメタンなどが好適に用いられる。また、特開2015-127817号公報の段落0060に記載の重合禁止剤、および、国際公開第2015/125469号の段落0031~0046に記載の化合物を用いることもできる。
また、下記化合物を用いることができる(Meはメチル基である)。
感光性樹脂組成物が重合禁止剤を有する場合、重合禁止剤の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対して、0.01~5質量%であることが好ましく、0.02~3質量%であることがより好ましく、0.05~2.5質量%であることがさらに好ましい。
重合禁止剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。重合禁止剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
感光性樹脂組成物は、重合禁止剤を含むことが好ましい。
重合禁止剤としては、例えば、ヒドロキノン、4-メトキシフェノール、ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、ピロガロール、p-tert-ブチルカテコール、1,4-ベンゾキノン、ジフェニル-p-ベンゾキノン、4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシアミンアルミニウム塩、フェノチアジン、N-ニトロソジフェニルアミン、N-フェニルナフチルアミン、エチレンジアミン四酢酸、1,2-シクロヘキサンジアミン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、5-ニトロソ-8-ヒドロキシキノリン、1-ニトロソ-2-ナフトール、2-ニトロソ-1-ナフトール、2-ニトロソ-5-(N-エチル-N-スルホプロピルアミノ)フェノール、N-ニトロソ-N-(1-ナフチル)ヒドロキシアミンアンモニウム塩、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-tert-ブチル)フェニルメタンなどが好適に用いられる。また、特開2015-127817号公報の段落0060に記載の重合禁止剤、および、国際公開第2015/125469号の段落0031~0046に記載の化合物を用いることもできる。
また、下記化合物を用いることができる(Meはメチル基である)。
重合禁止剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。重合禁止剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<<金属接着性改良剤>>
感光性樹脂組成物は、電極や配線などに用いられる金属材料との接着性を向上させるための金属接着性改良剤を含んでいることが好ましい。金属接着性改良剤としては、シランカップリング剤などが挙げられる。
感光性樹脂組成物は、電極や配線などに用いられる金属材料との接着性を向上させるための金属接着性改良剤を含んでいることが好ましい。金属接着性改良剤としては、シランカップリング剤などが挙げられる。
シランカップリング剤の例としては、特開2014-191002号公報の段落0062~0073に記載の化合物、国際公開第2011/080992号の段落0063~0071に記載の化合物、特開2014-191252号公報の段落0060~0061に記載の化合物、特開2014-41264号公報の段落0045~0052に記載の化合物、国際公開第2014/097594号の段落0055に記載の化合物が挙げられる。また、特開2011-128358号公報の段落0050~0058に記載のように異なる2種以上のシランカップリング剤を用いることも好ましい。また、シランカップリング剤は、下記化合物を用いることも好ましい。以下の式中、Etはエチル基を表す。
また、金属接着性改良剤は、特開2014-186186号公報の段落0046~0049に記載の化合物、特開2013-072935号公報の段落0032~0043に記載のスルフィド系化合物を用いることもできる。
金属接着性改良剤の含有量はポリマー前駆体100質量部に対して、好ましくは0.1~30質量部であり、より好ましくは0.5~15質量部の範囲であり、さらに好ましくは0.5~5質量部の範囲である。上記下限値以上とすることで硬化工程後の硬化膜と導電性層との接着性が良好となり、上記上限値以下とすることで硬化工程後の硬化膜の耐熱性、機械特性が良好となる。金属接着性改良剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。2種以上用いる場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<<熱硬化促進剤>>
感光性樹脂組成物は、熱硬化促進剤を含んでいてもよい。熱光硬化促進剤は、熱により塩基を発生するもの(熱塩基発生剤)であることが好ましい。
<<<熱硬化促進剤>>>
熱硬化促進剤は第四級アンモニウムカチオンとカルボン酸アニオンとの塩が好ましい。この第四級アンモニウムカチオンは、下記式(Y1-1)~式(Y1-4)のいずれかで表されることが好ましい。
感光性樹脂組成物は、熱硬化促進剤を含んでいてもよい。熱光硬化促進剤は、熱により塩基を発生するもの(熱塩基発生剤)であることが好ましい。
<<<熱硬化促進剤>>>
熱硬化促進剤は第四級アンモニウムカチオンとカルボン酸アニオンとの塩が好ましい。この第四級アンモニウムカチオンは、下記式(Y1-1)~式(Y1-4)のいずれかで表されることが好ましい。
RY1は、nY価(nYは、1~12の整数)の有機基を表し、nY価の炭化水素基であることが好ましい。炭化水素基としては、アルカンを含むnY価の基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)、アルケンを含むnY価の基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、芳香族炭化水素を含むnY価の基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)、またはそれらの組み合わせが挙げられる。RY1は中でも芳香族炭化水素基であることが好ましい。RY1は本発明の効果を損ねない範囲で、別途記載する置換基Tを有していてもよい。
RY2~RY5は、それぞれ独立に、水素原子または炭化水素基(炭素数1~36が好ましく、1~24がより好ましく、1~12がさらに好ましい)を表し、アルキル基(炭素数1~36が好ましく、1~24がより好ましく、1~23がさらに好ましい)、アルケニル基(炭素数2~36が好ましく、2~24がより好ましく、2~23がさらに好ましい)、アルキニル基(炭素数1~36が好ましく、1~24がより好ましく、1~23がさらに好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)が好ましい。このアルキル基、アルケニル基、アルキニル基は、環状でも鎖状でもよく、鎖状の場合は、直鎖状でも分岐状でもよく、別途記載の置換基Tを有していてもよい。
RY6はアルキル基(炭素数1~36が好ましく、2~24がより好ましく、4~18がさらに好ましい)、アルケニル基(炭素数2~36が好ましく、2~24がより好ましく、4~18がさらに好ましい)、アルキニル基(炭素数2~36が好ましく、2~24がより好ましく、4~18がさらに好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)である。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基は環状でも鎖状でもよく、鎖状の場合は、直鎖状でも分岐状でもよい。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基には、基の途中に、ヘテロ原子を含む連結基(例えば連結基Lのうちヘテロ原子を有するもの)が介在していてもよい。例えば、オリゴアルキレン基(構成単位中の炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい。繰り返し数は2~100が好ましく、2~60がより好ましく、2~30がさらに好ましい)が挙げられる。
nYは、1~12の整数を表し、1~6の整数がより好ましく、1~3の整数がさらに好ましい。
nXは1~12の整数を表し、1~6の整数が好ましく、1~3の整数がさらに好ましい。
RY2~RY6はそれぞれその2つ以上が互いに結合して環を形成してもよい。
RY2~RY5は、それぞれ独立に、水素原子または炭化水素基(炭素数1~36が好ましく、1~24がより好ましく、1~12がさらに好ましい)を表し、アルキル基(炭素数1~36が好ましく、1~24がより好ましく、1~23がさらに好ましい)、アルケニル基(炭素数2~36が好ましく、2~24がより好ましく、2~23がさらに好ましい)、アルキニル基(炭素数1~36が好ましく、1~24がより好ましく、1~23がさらに好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)が好ましい。このアルキル基、アルケニル基、アルキニル基は、環状でも鎖状でもよく、鎖状の場合は、直鎖状でも分岐状でもよく、別途記載の置換基Tを有していてもよい。
RY6はアルキル基(炭素数1~36が好ましく、2~24がより好ましく、4~18がさらに好ましい)、アルケニル基(炭素数2~36が好ましく、2~24がより好ましく、4~18がさらに好ましい)、アルキニル基(炭素数2~36が好ましく、2~24がより好ましく、4~18がさらに好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)である。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基は環状でも鎖状でもよく、鎖状の場合は、直鎖状でも分岐状でもよい。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基には、基の途中に、ヘテロ原子を含む連結基(例えば連結基Lのうちヘテロ原子を有するもの)が介在していてもよい。例えば、オリゴアルキレン基(構成単位中の炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい。繰り返し数は2~100が好ましく、2~60がより好ましく、2~30がさらに好ましい)が挙げられる。
nYは、1~12の整数を表し、1~6の整数がより好ましく、1~3の整数がさらに好ましい。
nXは1~12の整数を表し、1~6の整数が好ましく、1~3の整数がさらに好ましい。
RY2~RY6はそれぞれその2つ以上が互いに結合して環を形成してもよい。
RY7~RY16はRNと同義である(RNは置換基Tを有していてもよい)。ただし、RY7~RY9がすべて水素原子であることはない。式(Y1-2)において、RY7およびRY8はカルボキシアルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい;カルボキシル基の数は1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)が好ましい。RY9は芳香族基が好ましく、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)が好ましい。あるいは、芳香族基が置換したアルコキシカルボニル基が好ましい(アルコキシル基は炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい。芳香族基は炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~14がさらに好ましい)。式(Y1-3)において、RY11およびRY13は水素原子であることが好ましい。RY14およびRY15は2つが組み合わさって、=C(NRN
2)2の形の置換基になっていてもよい( = は二重結合で窒素原子に結合することを意味する)。式(Y1-4)において、RY13は水素原子であることが好ましく、RY10、RY11、RY12、RY16はアルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)であることが好ましい。このとき、RY11とRY16、RY10とRY12が結合して環を形成しビシクロ化合物となっていることが好ましい。具体的には、ジアザビシクロノネン、ジアザビシクロウンデセンが挙げられる。
本実施形態において、上記式(Y1-1)、式(Y1-3)および式(Y1-4)の第四級アンモニウムカチオンと対になるカルボン酸アニオンは、下記式(X1)で表されることが好ましい。
式(X1)において、EWGは、電子求引性基を表す。
本実施形態において電子求引性基とは、ハメットの置換基定数σmが正の値を示すものを意味する。ここでσmは、都野雄甫総説、有機合成化学協会誌第23巻第8号(1965)p.631-642に詳しく説明されている。なお、本実施形態における電子求引性基は、上記文献に記載された置換基に限定されるものではない。
σmが正の値を示す置換基の例としては、CF3基(σm=0.43)、CF3CO基(σm=0.63)、HC≡C基(σm=0.21)、CH2=CH基(σm=0.06)、Ac基(σm=0.38)、MeOCO基(σm=0.37)、MeCOCH=CH基(σm=0.21)、PhCO基(σm=0.34)、H2NCOCH2基(σm=0.06)などが挙げられる。なお、Meはメチル基を表し、Acはアセチル基を表し、Phはフェニル基を表す(以下、同じ)。
σmが正の値を示す置換基の例としては、CF3基(σm=0.43)、CF3CO基(σm=0.63)、HC≡C基(σm=0.21)、CH2=CH基(σm=0.06)、Ac基(σm=0.38)、MeOCO基(σm=0.37)、MeCOCH=CH基(σm=0.21)、PhCO基(σm=0.34)、H2NCOCH2基(σm=0.06)などが挙げられる。なお、Meはメチル基を表し、Acはアセチル基を表し、Phはフェニル基を表す(以下、同じ)。
EWGは、下記式(EWG-1)~(EWG-6)で表される基であることが好ましい。
式(EWG-1)~(EWG-6)中、Rx1~Rx3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)、ヒドロキシル基、またはカルボキシル基を表す。Arは芳香族基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)を表す。Rx1~Rx3がアルキル基、アルケニル基、アリール基のとき、環を形成してもよく、環を形成する際にはその途中に連結基Lを介在していてもよい。これらのアルキル基、アルケニル基、アリール基、ならびに、Arは、本発明の効果を損ねない範囲で、置換基Tを有していてもよい。なかでも、Arは特にカルボキシル基(好ましくは1~3個)を有することが好ましい。*は結合位置を表す。
Npは1~6の整数を表し、1~3の整数が好ましく、1または2がより好ましい。
Npは1~6の整数を表し、1~3の整数が好ましく、1または2がより好ましい。
本発明における熱硬化促進剤の分子量は、好ましくは、100以上2000未満であり、より好ましくは200~1000である。
本発明における熱硬化促進剤の具体例としては、後述する実施例で用いる化合物の他、国際公開第2015/199219号に記載の40℃以上に加熱すると塩基を発生する酸性化合物およびpKa1が0~4のアニオンとアンモニウムカチオンを有するアンモニウム塩が例示され、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
本発明における熱硬化促進剤の具体例としては、後述する実施例で用いる化合物の他、国際公開第2015/199219号に記載の40℃以上に加熱すると塩基を発生する酸性化合物およびpKa1が0~4のアニオンとアンモニウムカチオンを有するアンモニウム塩が例示され、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
熱硬化促進剤を用いる場合、組成物における熱硬化促進剤の含有量は、組成物の全固形分に対し、0.01~50質量%であることが好ましい。下限は、0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上がさらに好ましい。上限は、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下がさらに好ましい。
熱硬化促進剤は、1種または2種以上を用いることができる。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。また、感光性樹脂組成物は、熱硬化促進剤を実質的に含まない構成とすることもできる。実質的に含まないとは、組成物の全固形分に対し、0.01質量%未満であることをいい、0.005質量%未満であることがより好ましい。
熱硬化促進剤は、1種または2種以上を用いることができる。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。また、感光性樹脂組成物は、熱硬化促進剤を実質的に含まない構成とすることもできる。実質的に含まないとは、組成物の全固形分に対し、0.01質量%未満であることをいい、0.005質量%未満であることがより好ましい。
置換基Tとしては、アルキル基(炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~6が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~24が好ましく、2~12がより好ましく、2~6が特に好ましい)、アルコキシル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)、ヘテロアリール基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~4がさらに好ましい;ヘテロ原子としては例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子が挙げられる)、アリールアルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~11がさらに好ましい)、ヒドロキシル基、アミノ基(炭素数0~24が好ましく、0~12がより好ましく、0~6が特に好ましい)、チオール基、カルボキシル基、アシル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3が特に好ましい)、アシルオキシ基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3が特に好ましい)、アリーロイル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~11が特に好ましい)、アリーロイルオキシ基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~11が特に好ましい)、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、オキソ基(=O)、イミノ基(=NRN)、アルキリデン基(=C(RN)2)などが挙げられる。置換基Tのアルキレン鎖にはヘテロ原子が介在していてもよい。置換基Tが有するアルキル基、アルケニル基、アリール基、アリールアルキル基には、さらにその他の置換基が置換していてもよい。
RNは水素原子または有機基である。有機基としては、アルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)、またはアリールアルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~11がさらに好ましい)が好ましい。
RNは水素原子または有機基である。有機基としては、アルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)、またはアリールアルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~11がさらに好ましい)が好ましい。
連結基Lは、アルキレン基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)、アルケニレン基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましい)、アリーレン基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)、ヘテロアリーレン基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~4がさらに好ましい;ヘテロ原子としては例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子が挙げられる)、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、-NRN-、またはその組合せにかかる基である。連結基Lを構成する原子の数は水素原子を除いて、1~24であることが好ましく、1~12がより好ましく、1~6が特に好ましい。連結基の連結する原子数は10以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましい。下限としては、1以上である。
<<その他の添加剤>>
感光性樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、各種の添加物、例えば、増感色素、連鎖移動剤、界面活性剤、高級脂肪酸誘導体、無機粒子、硬化剤、硬化触媒、充填剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤等を配合することができる。これらの添加剤を配合する場合、その合計配合量は組成物の固形分の3質量%以下とすることが好ましい。
感光性樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、各種の添加物、例えば、増感色素、連鎖移動剤、界面活性剤、高級脂肪酸誘導体、無機粒子、硬化剤、硬化触媒、充填剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤等を配合することができる。これらの添加剤を配合する場合、その合計配合量は組成物の固形分の3質量%以下とすることが好ましい。
<<<熱酸発生剤>>>
感光性樹脂組成物は、熱酸発生剤を含んでいてもよい。熱酸発生剤は、加熱により酸を発生し、ポリマー前駆体の環化を促進し硬化膜の機械特性をより向上させる。熱酸発生剤は、特開2013-167742号公報の段落0059に記載の化合物などが挙げられる。
感光性樹脂組成物は、熱酸発生剤を含んでいてもよい。熱酸発生剤は、加熱により酸を発生し、ポリマー前駆体の環化を促進し硬化膜の機械特性をより向上させる。熱酸発生剤は、特開2013-167742号公報の段落0059に記載の化合物などが挙げられる。
熱酸発生剤の含有量は、ポリマー前駆体100質量部に対して0.01質量部以上が好ましく、0.1質量部以上がより好ましい。熱酸発生剤を0.01質量部以上含有することで、架橋反応およびポリマー前駆体の環化が促進されるため、硬化膜の機械特性および耐薬品性をより向上させることができる。また、熱酸発生剤の含有量は、硬化膜の電気絶縁性の観点から、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましく、10質量部以下がさらに好ましい。
熱酸発生剤は、1種のみ用いても、2種以上用いてもよい。2種以上用いる場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
熱酸発生剤は、1種のみ用いても、2種以上用いてもよい。2種以上用いる場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<<増感色素>>>
感光性樹脂組成物は、増感色素を含んでいてもよい。増感色素は、特定の活性放射線を吸収して電子励起状態となる。電子励起状態となった増感色素は、熱硬化促進剤、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤などと接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱などの作用が生じる。これにより、熱硬化促進剤、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤は化学変化を起こして分解し、ラジカル、酸あるいは塩基を生成する。増感色素の詳細については、特開2016-027357号公報の段落0161~0163の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
感光性樹脂組成物は、増感色素を含んでいてもよい。増感色素は、特定の活性放射線を吸収して電子励起状態となる。電子励起状態となった増感色素は、熱硬化促進剤、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤などと接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱などの作用が生じる。これにより、熱硬化促進剤、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤は化学変化を起こして分解し、ラジカル、酸あるいは塩基を生成する。増感色素の詳細については、特開2016-027357号公報の段落0161~0163の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
感光性樹脂組成物が増感色素を含む場合、増感色素の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対し、0.01~20質量%であることが好ましく、0.1~15質量%であることがより好ましく、0.5~10質量%であることがさらに好ましい。増感色素は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
<<<連鎖移動剤>>>
感光性樹脂組成物は、連鎖移動剤を含有してもよい。連鎖移動剤は、例えば高分子辞典第三版(高分子学会編、2005年)683-684頁に定義されている。連鎖移動剤としては、例えば、分子内にSH、PH、SiH、およびGeHを有する化合物群が用いられる。これらは、低活性のラジカルに水素を供与して、ラジカルを生成するか、もしくは、酸化された後、脱プロトンすることによりラジカルを生成しうる。特に、チオール化合物(例えば、2-メルカプトベンズイミダゾール類、2-メルカプトベンズチアゾール類、2-メルカプトベンズオキサゾール類、3-メルカプトトリアゾール類、5-メルカプトテトラゾール類等)を好ましく用いることができる。
感光性樹脂組成物は、連鎖移動剤を含有してもよい。連鎖移動剤は、例えば高分子辞典第三版(高分子学会編、2005年)683-684頁に定義されている。連鎖移動剤としては、例えば、分子内にSH、PH、SiH、およびGeHを有する化合物群が用いられる。これらは、低活性のラジカルに水素を供与して、ラジカルを生成するか、もしくは、酸化された後、脱プロトンすることによりラジカルを生成しうる。特に、チオール化合物(例えば、2-メルカプトベンズイミダゾール類、2-メルカプトベンズチアゾール類、2-メルカプトベンズオキサゾール類、3-メルカプトトリアゾール類、5-メルカプトテトラゾール類等)を好ましく用いることができる。
感光性樹脂組成物が連鎖移動剤を有する場合、連鎖移動剤の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対し、0.01~20質量%であることが好ましく、1~10質量%であることがより好ましく、1~5質量%であることがさらに好ましい。連鎖移動剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。連鎖移動剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<<<界面活性剤>>>
感光性樹脂組成物には、塗布性をより向上させる観点から、各種類の界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種類の界面活性剤を使用できる。また、下記界面活性剤も好ましい。
感光性樹脂組成物には、塗布性をより向上させる観点から、各種類の界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種類の界面活性剤を使用できる。また、下記界面活性剤も好ましい。
感光性樹脂組成物が界面活性剤を有する場合、界面活性剤の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対して、0.001~2.0質量%であることが好ましく、より好ましくは0.005~1.0質量%である。界面活性剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。界面活性剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<<<高級脂肪酸誘導体>>>
感光性樹脂組成物は、酸素に起因する重合阻害を防止するために、ベヘン酸やベヘン酸アミドのような高級脂肪酸誘導体を添加して、塗布後の乾燥の過程で組成物の表面に偏在させてもよい。
感光性樹脂組成物が高級脂肪酸誘導体を有する場合、高級脂肪酸誘導体の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対して、0.1~10質量%であることが好ましい。高級脂肪酸誘導体は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。高級脂肪酸誘導体が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
感光性樹脂組成物は、酸素に起因する重合阻害を防止するために、ベヘン酸やベヘン酸アミドのような高級脂肪酸誘導体を添加して、塗布後の乾燥の過程で組成物の表面に偏在させてもよい。
感光性樹脂組成物が高級脂肪酸誘導体を有する場合、高級脂肪酸誘導体の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対して、0.1~10質量%であることが好ましい。高級脂肪酸誘導体は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。高級脂肪酸誘導体が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<<その他の含有物質についての制限>>
感光性樹脂組成物の水分含有量は、塗布面性状の観点から、5質量%未満が好ましく、1質量%未満がより好ましく、0.6質量%未満がさらに好ましい。
感光性樹脂組成物の水分含有量は、塗布面性状の観点から、5質量%未満が好ましく、1質量%未満がより好ましく、0.6質量%未満がさらに好ましい。
感光性樹脂組成物の金属含有量は、絶縁性の観点から、5質量ppm(parts per million)未満が好ましく、1質量ppm未満がより好ましく、0.5質量ppm未満がさらに好ましい。金属としては、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄、クロム、ニッケルなどが挙げられる。金属を複数含む場合は、これらの金属の合計が上記範囲であることが好ましい。
また、感光性樹脂組成物に意図せずに含まれる金属不純物を低減する方法としては、感光性樹脂組成物を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する、感光性樹脂組成物を構成する原料に対してフィルターろ過を行う、装置内をポリテトラフロロエチレン等でライニングしてコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う等の方法を挙げることができる。
また、感光性樹脂組成物に意図せずに含まれる金属不純物を低減する方法としては、感光性樹脂組成物を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する、感光性樹脂組成物を構成する原料に対してフィルターろ過を行う、装置内をポリテトラフロロエチレン等でライニングしてコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う等の方法を挙げることができる。
感光性樹脂組成物は、半導体材料としての用途を考慮すると、ハロゲン原子の含有量が、配線腐食性の観点から、500質量ppm未満が好ましく、300質量ppm未満がより好ましく、200質量ppm未満がさらに好ましい。中でも、ハロゲンイオンの状態で存在するものは、5質量ppm未満が好ましく、1質量ppm未満がより好ましく、0.5質量ppm未満がさらに好ましい。ハロゲン原子としては、塩素原子および臭素原子が挙げられる。塩素原子および臭素原子、あるいは塩素イオンおよび臭素イオンの合計がそれぞれ上記範囲であることが好ましい。
感光性樹脂組成物の収納容器としては従来公知の収納容器を用いることができる。また、収納容器としては、原材料や組成物中への不純物混入を抑制することを目的に、容器内壁を6種6層の樹脂で構成された多層ボトルや、6種の樹脂を7層構造にしたボトルを使用することも好ましい。このような容器としては例えば特開2015-123351号公報に記載の容器が挙げられる。
<組成物の調製>
感光性樹脂組成物は、上記各成分を混合して調製することができる。混合方法は特に限定はなく、従来公知の方法で行うことができる。
また、組成物中のゴミや微粒子等の異物を除去する目的で、フィルターを用いたろ過を行うことが好ましい。フィルター孔径は、1μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.1μm以下がさらに好ましい。フィルターの材質は、ポリテトラフロロエチレン、ポリエチレンまたはナイロンが好ましい。フィルターは、有機溶剤であらかじめ洗浄したものを用いてもよい。フィルターろ過工程では、複数種のフィルターを直列または並列に接続して用いてもよい。複数種のフィルターを使用する場合は、孔径または材質が異なるフィルターを組み合わせて使用してもよい。また、各種材料を複数回ろ過してもよい。複数回ろ過する場合は、循環ろ過であってもよい。また、加圧してろ過を行ってもよい。加圧してろ過を行う場合、加圧する圧力は0.05MPa以上0.3MPa以下が好ましい。
フィルターを用いたろ過の他、吸着材を用いた不純物の除去処理を行ってもよい。フィルターろ過と吸着材を用いた不純物除去処理とを組み合わせてもよい。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができる。例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの無機系吸着材、活性炭などの有機系吸着材が挙げられる。
感光性樹脂組成物は、上記各成分を混合して調製することができる。混合方法は特に限定はなく、従来公知の方法で行うことができる。
また、組成物中のゴミや微粒子等の異物を除去する目的で、フィルターを用いたろ過を行うことが好ましい。フィルター孔径は、1μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.1μm以下がさらに好ましい。フィルターの材質は、ポリテトラフロロエチレン、ポリエチレンまたはナイロンが好ましい。フィルターは、有機溶剤であらかじめ洗浄したものを用いてもよい。フィルターろ過工程では、複数種のフィルターを直列または並列に接続して用いてもよい。複数種のフィルターを使用する場合は、孔径または材質が異なるフィルターを組み合わせて使用してもよい。また、各種材料を複数回ろ過してもよい。複数回ろ過する場合は、循環ろ過であってもよい。また、加圧してろ過を行ってもよい。加圧してろ過を行う場合、加圧する圧力は0.05MPa以上0.3MPa以下が好ましい。
フィルターを用いたろ過の他、吸着材を用いた不純物の除去処理を行ってもよい。フィルターろ過と吸着材を用いた不純物除去処理とを組み合わせてもよい。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができる。例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの無機系吸着材、活性炭などの有機系吸着材が挙げられる。
本発明の積層体の製造方法の利用例の一例について、図8を参酌して説明する。
図8は、2つの有機膜に導電性層が介在する積層体の一例であって、ウェハレベルパッケージにおける再配線層を介したバンプの部分を拡大した断面図である。同図に示したとおり、本パッケージング技術においては、基板23上の回路配線61の上に再配線層24を形成する。そのために、通常、パッシベーション22上に第一の有機膜21を設ける。さらに再配線層24の上には第二の有機膜29を配設し、そこに電極62を設ける。これにより、回路配線位置27aとは異なる位置27bにはんだバンプ20を配設することができる。この第一の有機膜21および第二の有機膜29には、絶縁性が高く、耐熱性を有し、かつ成形性に優れることが要求される。しばしば、これらの要求を満たすポリイミドやポリベンゾオキサゾールなどの熱硬化性樹脂が採用される。これらの熱硬化性樹脂は、通常、溶剤、添加剤等の低分子や熱分解性基を有する樹脂を含むため、硬化する際に、硬化反応に伴ってガス(アウトガス)が生成する場合があった。そして、このアウトガスが導電性層(導電配線)から形成される再配線層24と有機膜の間に気泡となって残り、第一の有機膜と導電性層の剥離を引き起こしていた(図7、剥離部分99)。本発明の製造方法では、このアウトガスの生成を抑制できるため、半導体デバイス、特に、再配線用半導体デバイスとして好ましく用いられる。
図8は、2つの有機膜に導電性層が介在する積層体の一例であって、ウェハレベルパッケージにおける再配線層を介したバンプの部分を拡大した断面図である。同図に示したとおり、本パッケージング技術においては、基板23上の回路配線61の上に再配線層24を形成する。そのために、通常、パッシベーション22上に第一の有機膜21を設ける。さらに再配線層24の上には第二の有機膜29を配設し、そこに電極62を設ける。これにより、回路配線位置27aとは異なる位置27bにはんだバンプ20を配設することができる。この第一の有機膜21および第二の有機膜29には、絶縁性が高く、耐熱性を有し、かつ成形性に優れることが要求される。しばしば、これらの要求を満たすポリイミドやポリベンゾオキサゾールなどの熱硬化性樹脂が採用される。これらの熱硬化性樹脂は、通常、溶剤、添加剤等の低分子や熱分解性基を有する樹脂を含むため、硬化する際に、硬化反応に伴ってガス(アウトガス)が生成する場合があった。そして、このアウトガスが導電性層(導電配線)から形成される再配線層24と有機膜の間に気泡となって残り、第一の有機膜と導電性層の剥離を引き起こしていた(図7、剥離部分99)。本発明の製造方法では、このアウトガスの生成を抑制できるため、半導体デバイス、特に、再配線用半導体デバイスとして好ましく用いられる。
本発明の製造方法を用いた半導体デバイスの具体例としては、特開2016-027357号公報の段落0213~0218の記載および図2の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の製造方法で製造される積層体は、ウェハレベルのファンアウトパッケージングまたはファンインパッケージングであることが好ましい。ファンアウト(Fan-out)パッケージングは、仮支持体の上に、チップを形成し、樹脂でモールディングした後、仮支持体を剥がし、樹脂ウェハに搭載する。その後、再配線層等を形成するものであることが好ましい。モールディングには、エポキシ樹脂が用いられることが多いが、エポキシ樹脂は反りやすい。したがって、より低温でキュアできる本発明の製造方法はより高品質の製品を提供できる点で好ましい。ファンイン(Fan-In)パッケージングは、多層配線がシリコン基板中に形成されており、その上に、再配線する態様であることが好ましい。
本発明の製造方法で製造される積層体は、ウェハレベルのファンアウトパッケージングまたはファンインパッケージングであることが好ましい。ファンアウト(Fan-out)パッケージングは、仮支持体の上に、チップを形成し、樹脂でモールディングした後、仮支持体を剥がし、樹脂ウェハに搭載する。その後、再配線層等を形成するものであることが好ましい。モールディングには、エポキシ樹脂が用いられることが多いが、エポキシ樹脂は反りやすい。したがって、より低温でキュアできる本発明の製造方法はより高品質の製品を提供できる点で好ましい。ファンイン(Fan-In)パッケージングは、多層配線がシリコン基板中に形成されており、その上に、再配線する態様であることが好ましい。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。「部」、「%」は特に述べない限り、質量基準である。
<ポリマー前駆体の合成(樹脂)>
<合成例1>
[4,4’-オキシジフタル酸二無水物、2-ヒドロキシエチルメタクリレートおよびジアミン(DA-7)からのポリイミド前駆体A-1の合成]
21.2gの4,4’-オキシジフタル酸二無水物と、18.0gの2-ヒドロキシエチルメタクリレートと、23.9gのピリジンと、250mlのジグリム(ジエチレングリコールジメチルエーテル)とを混合し、60℃の温度で4時間撹拌して、4,4’-オキシジフタル酸二無水物と2-ヒドロキシエチルメタクリレートとのジエステルを製造した。次いで、反応混合物を-10℃に冷却し、温度を-10±5℃に保ちながら17.0gのSOCl2を60分かけて加えた。50mlのN-メチルピロリドンで希釈した後、100mlのN-メチルピロリドンに38.0gのヒドロキシル基含有ジアミン(DA-7)を溶解させた溶液を-10±5℃で60分かけて反応混合物に滴下して、混合物を2時間撹拌した。次いで、6リットルの水の中でポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を5000rpmの速度で15分間撹拌した。固体であるポリイミド前駆体を濾別してテトラヒドロフラン380gに溶解させた。得られた溶液を6リットルの水に加えてポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を5000rpmの速度で15分間撹拌した。ポリイミド前駆体の固体を再び濾別して、減圧下で、45℃で2日間乾燥した。このポリイミド前駆体A-1は、重量平均分子量28,800、数平均分子量9,200であった。また、分子量1,000以下の成分の比率は0.3質量%であった。分子量1,000以下の成分のうち、4,4’-オキシジフタル酸は検出限界以下であり、ジアミン(DA-7)は0.04質量%であった。
ジアミン(DA-7)
<合成例1>
[4,4’-オキシジフタル酸二無水物、2-ヒドロキシエチルメタクリレートおよびジアミン(DA-7)からのポリイミド前駆体A-1の合成]
21.2gの4,4’-オキシジフタル酸二無水物と、18.0gの2-ヒドロキシエチルメタクリレートと、23.9gのピリジンと、250mlのジグリム(ジエチレングリコールジメチルエーテル)とを混合し、60℃の温度で4時間撹拌して、4,4’-オキシジフタル酸二無水物と2-ヒドロキシエチルメタクリレートとのジエステルを製造した。次いで、反応混合物を-10℃に冷却し、温度を-10±5℃に保ちながら17.0gのSOCl2を60分かけて加えた。50mlのN-メチルピロリドンで希釈した後、100mlのN-メチルピロリドンに38.0gのヒドロキシル基含有ジアミン(DA-7)を溶解させた溶液を-10±5℃で60分かけて反応混合物に滴下して、混合物を2時間撹拌した。次いで、6リットルの水の中でポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を5000rpmの速度で15分間撹拌した。固体であるポリイミド前駆体を濾別してテトラヒドロフラン380gに溶解させた。得られた溶液を6リットルの水に加えてポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を5000rpmの速度で15分間撹拌した。ポリイミド前駆体の固体を再び濾別して、減圧下で、45℃で2日間乾燥した。このポリイミド前駆体A-1は、重量平均分子量28,800、数平均分子量9,200であった。また、分子量1,000以下の成分の比率は0.3質量%であった。分子量1,000以下の成分のうち、4,4’-オキシジフタル酸は検出限界以下であり、ジアミン(DA-7)は0.04質量%であった。
ジアミン(DA-7)
<合成例2>
[ピロメリット酸二無水物、2-ヒドロキシエチルメタクリレートおよび4,4'-ジアミノ-2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニルからのポリイミド前駆体A-2の合成]
14.9gのピロメリット酸二無水物と、18.0gの2-ヒドロキシエチルメタクリレートと、23.9gのピリジンと、250mlのジグリムとを混合し、60℃の温度で4時間撹拌して、ピロメリット酸二無水物と2-ヒドロキシエチルメタクリレートとのジエステルを製造した。次いで、反応混合物を-10℃に冷却し、温度を-10±5℃に保ちながら17.0gのSOCl2を60分かけて加えた。50mlのN-メチルピロリドンで希釈した後、100mlのN-メチルピロリドンに20.1gの4,4'-ジアミノ-2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニルを溶解させた溶液を-10±5℃で60分かけて反応混合物に滴下して、混合物を2時間撹拌した。次いで、6リットルの水の中でポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を5000rpmの速度で15分間撹拌した。固体であるポリイミド前駆体を濾別してテトラヒドロフラン380gに溶解させた。得られた溶液を6リットルの水に加えてポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を5000rpmの速度で15分間撹拌した。ポリイミド前駆体の固体を再び濾別して、減圧下で、45℃で3日間乾燥した。このポリイミド前駆体A-2は、重量平均分子量25,400、数平均分子量8,100であった。また、分子量1,000以下の成分の比率は0.4質量%であり、ピロメリット酸は0.04質量%であった。分子量1,000以下の成分のうち、4,4'-ジアミノ-2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニルは0.05質量%であった。
[ピロメリット酸二無水物、2-ヒドロキシエチルメタクリレートおよび4,4'-ジアミノ-2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニルからのポリイミド前駆体A-2の合成]
14.9gのピロメリット酸二無水物と、18.0gの2-ヒドロキシエチルメタクリレートと、23.9gのピリジンと、250mlのジグリムとを混合し、60℃の温度で4時間撹拌して、ピロメリット酸二無水物と2-ヒドロキシエチルメタクリレートとのジエステルを製造した。次いで、反応混合物を-10℃に冷却し、温度を-10±5℃に保ちながら17.0gのSOCl2を60分かけて加えた。50mlのN-メチルピロリドンで希釈した後、100mlのN-メチルピロリドンに20.1gの4,4'-ジアミノ-2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニルを溶解させた溶液を-10±5℃で60分かけて反応混合物に滴下して、混合物を2時間撹拌した。次いで、6リットルの水の中でポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を5000rpmの速度で15分間撹拌した。固体であるポリイミド前駆体を濾別してテトラヒドロフラン380gに溶解させた。得られた溶液を6リットルの水に加えてポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を5000rpmの速度で15分間撹拌した。ポリイミド前駆体の固体を再び濾別して、減圧下で、45℃で3日間乾燥した。このポリイミド前駆体A-2は、重量平均分子量25,400、数平均分子量8,100であった。また、分子量1,000以下の成分の比率は0.4質量%であり、ピロメリット酸は0.04質量%であった。分子量1,000以下の成分のうち、4,4'-ジアミノ-2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニルは0.05質量%であった。
<合成例3>
[ピロメリット酸二無水物、2-ヒドロキシエチルメタクリレートおよび4,4'-ジアミノ-2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニルからのポリイミド前駆体A-3の合成]
14.9gのピロメリット酸二無水物と、18.0gの2-ヒドロキシエチルメタクリレートと、23.9gのピリジンと、250mlのジグリムとを混合し、60℃の温度で4時間撹拌して、ピロメリット酸二無水物と2-ヒドロキシエチルメタクリレートとのジエステルを製造した。次いで、反応混合物を-10℃に冷却し、温度を-10±5℃に保ちながら17.0gのSOCl2を60分かけて加えた。50mlのN-メチルピロリドンで希釈した後、100mlのN-メチルピロリドンに20.1gの4,4'-ジアミノ-2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニルを溶解させた溶液を-10±5℃で60分かけて反応混合物に滴下して、混合物を2時間撹拌した。次いで、10リットルの水の中でポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を5000rpmの速度で15分間撹拌した。固体であるポリイミド前駆体を濾別して、減圧下で、45℃で3日間乾燥した。このポリイミド前駆体A-3は、重量平均分子量25,200、数平均分子量800であった。また、分子量1,000以下の成分の比率は0.7質量%であった。分子量1,000以下の成分のうち、ピロメリット酸は0.05質量%であり、4,4'-ジアミノ-2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニルは0.12質量%であった。
[ピロメリット酸二無水物、2-ヒドロキシエチルメタクリレートおよび4,4'-ジアミノ-2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニルからのポリイミド前駆体A-3の合成]
14.9gのピロメリット酸二無水物と、18.0gの2-ヒドロキシエチルメタクリレートと、23.9gのピリジンと、250mlのジグリムとを混合し、60℃の温度で4時間撹拌して、ピロメリット酸二無水物と2-ヒドロキシエチルメタクリレートとのジエステルを製造した。次いで、反応混合物を-10℃に冷却し、温度を-10±5℃に保ちながら17.0gのSOCl2を60分かけて加えた。50mlのN-メチルピロリドンで希釈した後、100mlのN-メチルピロリドンに20.1gの4,4'-ジアミノ-2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニルを溶解させた溶液を-10±5℃で60分かけて反応混合物に滴下して、混合物を2時間撹拌した。次いで、10リットルの水の中でポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を5000rpmの速度で15分間撹拌した。固体であるポリイミド前駆体を濾別して、減圧下で、45℃で3日間乾燥した。このポリイミド前駆体A-3は、重量平均分子量25,200、数平均分子量800であった。また、分子量1,000以下の成分の比率は0.7質量%であった。分子量1,000以下の成分のうち、ピロメリット酸は0.05質量%であり、4,4'-ジアミノ-2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニルは0.12質量%であった。
<合成例4>
[4,4’-カルボニル二安息香酸、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、メタクリル酸クロリドからのポリベンゾオキサゾール前駆体A-4の合成]
18.5gの4,4’-カルボニル二安息香酸と、250mlのN-メチルピロリドンとを混合した。次いで、反応混合物を-10℃に冷却し、温度を-10±5℃に保ちながら17.0gのSOCl2を60分かけて加えた。次に、100mlのN-メチルピロリドンに21.0gの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を溶解させた溶液を-10±5℃で60分かけて反応混合物に滴下して、混合物を2時間撹拌した。次いで、得られた反応液に氷冷下で9.3gのトリエチルアミンを加えて、12.0gのメタクリル酸クロリドを滴下し、さらに氷冷下で2時間撹拌してポリベンゾオキサゾール前駆体を含む溶液を得た。次いで、6リットルの水の中でポリベンゾオキサゾール前駆体を沈殿させ、水-ポリベンゾオキサゾール前駆体混合物を5000rpmの速度で15分間撹拌した。固体であるポリベンゾオキサゾール前駆体を濾別してテトラヒドロフラン380gに溶解させた。得られた溶液を6リットルの水に加えてポリベンゾオキサゾール前駆体を沈殿させ、水-ポリベンゾオキサゾール前駆体混合物を5000rpmの速度で15分間撹拌した。ポリベンゾオキサゾール前駆体の固体を再び濾別して、減圧下で、45℃で3日間乾燥した。このポリベンゾオキサゾール前駆体A-4は、重量平均分子量28,900、数平均分子量8,800であった。また、分子量1,000以下の成分の比率は0.3質量%であった。分子量1,000以下の成分のうち、4,4’-カルボニル二安息香酸は0.01質量%であり、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は0.02質量%であった。
[4,4’-カルボニル二安息香酸、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、メタクリル酸クロリドからのポリベンゾオキサゾール前駆体A-4の合成]
18.5gの4,4’-カルボニル二安息香酸と、250mlのN-メチルピロリドンとを混合した。次いで、反応混合物を-10℃に冷却し、温度を-10±5℃に保ちながら17.0gのSOCl2を60分かけて加えた。次に、100mlのN-メチルピロリドンに21.0gの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を溶解させた溶液を-10±5℃で60分かけて反応混合物に滴下して、混合物を2時間撹拌した。次いで、得られた反応液に氷冷下で9.3gのトリエチルアミンを加えて、12.0gのメタクリル酸クロリドを滴下し、さらに氷冷下で2時間撹拌してポリベンゾオキサゾール前駆体を含む溶液を得た。次いで、6リットルの水の中でポリベンゾオキサゾール前駆体を沈殿させ、水-ポリベンゾオキサゾール前駆体混合物を5000rpmの速度で15分間撹拌した。固体であるポリベンゾオキサゾール前駆体を濾別してテトラヒドロフラン380gに溶解させた。得られた溶液を6リットルの水に加えてポリベンゾオキサゾール前駆体を沈殿させ、水-ポリベンゾオキサゾール前駆体混合物を5000rpmの速度で15分間撹拌した。ポリベンゾオキサゾール前駆体の固体を再び濾別して、減圧下で、45℃で3日間乾燥した。このポリベンゾオキサゾール前駆体A-4は、重量平均分子量28,900、数平均分子量8,800であった。また、分子量1,000以下の成分の比率は0.3質量%であった。分子量1,000以下の成分のうち、4,4’-カルボニル二安息香酸は0.01質量%であり、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は0.02質量%であった。
<感光性樹脂組成物の調製>
表1に記載の成分を混合し、均一な溶液として、感光性樹脂組成物の塗布液を調製した。得られた感光性樹脂組成物の塗布液を、細孔の幅が0.8μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターを通して加圧濾過した。
表1に記載の成分を混合し、均一な溶液として、感光性樹脂組成物の塗布液を調製した。得られた感光性樹脂組成物の塗布液を、細孔の幅が0.8μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターを通して加圧濾過した。
<積層体の製造>
シリコンウェハ上に表1、2に記載の各感光性樹脂組成物(熱硬化性有機膜形成用組成物)をスピンコート法により層状に適用して、第一の熱硬化性有機膜を形成した。得られた第一の熱硬化性有機膜を適用したシリコンウェハを窒素オーブン上で下記表に記載の条件で加熱し、10μmの厚さの第一の有機膜を得た。セミアディティブ法で銅めっき配線を形成することにより、第一の有機膜上に大小2通りの円盤状導電性層を形成した(導電性層の面積:Φ200μmのパッド)。導電性層の厚さは6μmであった。導電性層を表面に有する第一の有機膜上に表1、2に記載の各感光性樹脂組成物をスピンコート法により層状に適用して、第二の熱硬化性有機膜を形成した。減圧工程を行なう実施例については、下記表に記載の圧力条件で10分間減圧を行なった。得られた第二の熱硬化性有機膜を適用したシリコンウェハを窒素オーブン上で下記表に記載の条件で加熱し、10μmの厚さの第二の有機膜を得た。第三膜の形成を行なう実施例については、第二の有機膜の形成工程と同様の手法および組成物で第二の有機膜上に第三の有機膜を形成した。
シリコンウェハ上に表1、2に記載の各感光性樹脂組成物(熱硬化性有機膜形成用組成物)をスピンコート法により層状に適用して、第一の熱硬化性有機膜を形成した。得られた第一の熱硬化性有機膜を適用したシリコンウェハを窒素オーブン上で下記表に記載の条件で加熱し、10μmの厚さの第一の有機膜を得た。セミアディティブ法で銅めっき配線を形成することにより、第一の有機膜上に大小2通りの円盤状導電性層を形成した(導電性層の面積:Φ200μmのパッド)。導電性層の厚さは6μmであった。導電性層を表面に有する第一の有機膜上に表1、2に記載の各感光性樹脂組成物をスピンコート法により層状に適用して、第二の熱硬化性有機膜を形成した。減圧工程を行なう実施例については、下記表に記載の圧力条件で10分間減圧を行なった。得られた第二の熱硬化性有機膜を適用したシリコンウェハを窒素オーブン上で下記表に記載の条件で加熱し、10μmの厚さの第二の有機膜を得た。第三膜の形成を行なう実施例については、第二の有機膜の形成工程と同様の手法および組成物で第二の有機膜上に第三の有機膜を形成した。
<評価>
<<剥がれ評価>>
第二の有機膜の硬化後に、積層体を断面方向に切断した。切断した断面における導電性層の剥離の有無を顕微鏡にて確認した。3つの断面を切断して、そのうち最も剥離の大きい断面で、導電性層の一部でもアウトガスにより剥離して膨らみが発生している場合は剥がれがあるものとした。
A:全数剥がれなし
B:大面積の導電性層に一部剥離発生
C:大面積の導電性層が全剥離したが小面積の導電性層は剥離なし
D:大面積の導電性層が全剥離し、小面積の導電性層が一部剥離
E:大面積の導電性層が全剥離し、小面積の導電性層も全剥離
<<剥がれ評価>>
第二の有機膜の硬化後に、積層体を断面方向に切断した。切断した断面における導電性層の剥離の有無を顕微鏡にて確認した。3つの断面を切断して、そのうち最も剥離の大きい断面で、導電性層の一部でもアウトガスにより剥離して膨らみが発生している場合は剥がれがあるものとした。
A:全数剥がれなし
B:大面積の導電性層に一部剥離発生
C:大面積の導電性層が全剥離したが小面積の導電性層は剥離なし
D:大面積の導電性層が全剥離し、小面積の導電性層が一部剥離
E:大面積の導電性層が全剥離し、小面積の導電性層も全剥離
<<アウトガス評価>>
上記の各積層体の製造において、第二の熱硬化性有機膜の加熱時にウェハ直上のガスを回収し、島津製作所のガスクロマトグラフィでアウトガス成分の定量を行なった。
A:塗布面積1cm2当たりのアウトガス量が0.1mg未満であった
B:塗布面積1cm2当たりのアウトガス量が0.1mg以上であった0.2mg未満であった
C:塗布面積1cm2当たりのアウトガス量が0.2mg以上であった
上記の各積層体の製造において、第二の熱硬化性有機膜の加熱時にウェハ直上のガスを回収し、島津製作所のガスクロマトグラフィでアウトガス成分の定量を行なった。
A:塗布面積1cm2当たりのアウトガス量が0.1mg未満であった
B:塗布面積1cm2当たりのアウトガス量が0.1mg以上であった0.2mg未満であった
C:塗布面積1cm2当たりのアウトガス量が0.2mg以上であった
配合量は質量部
第一の熱硬化性有機膜加熱条件:N2雰囲気、加熱保持時間2時間、昇温速度は5℃/minで設定温度に達したら加熱保持時間その温度を保ち、5℃/minで降温する
第二の熱硬化性有機膜加熱条件:(第一の加熱条件と同じ)N2雰囲気、加熱保持時間2時間、昇温速度は5℃/minで設定温度に達したら加熱保持時間その温度を保ち、5℃/minで降温する
第二の熱硬化性有機膜減圧工程:10kPa
第三の有機膜の形成
あり:第三の有機膜の形成を第二の有機膜と同一の条件で行ったことを示している。
なし:第三の有機膜を形成していないことを意味する。
<材料>
(A)樹脂
A-1~A-4:合成例1~4で製造した樹脂
A-5:エポキシ樹脂(DIC社製、エピクロン HP-4710)
(A)樹脂
A-1~A-4:合成例1~4で製造した樹脂
A-5:エポキシ樹脂(DIC社製、エピクロン HP-4710)
(B)重合性化合物
(F)溶剤
F-1:γ-ブチロラクトン、分子量 86
F-2:n-メチルピロリドン(NMP)、分子量 99
F-1:γ-ブチロラクトン、分子量 86
F-2:n-メチルピロリドン(NMP)、分子量 99
上記表の結果から明らかなとおり、本発明の製造方法により、0.1MPaを超える圧力の下で加熱したものでは(実施例1~18)、導電性層と第一の熱硬化性有機膜との間に剥離のない良好な積層体が得られた。一方、第二の熱硬化性有機膜を0.1MPaの圧力の下で加熱したものでは(比較例1)、導電性層と第一の熱硬化性有機膜との間に剥離が見られ劣る結果となった。また、併せて測定したアウトガス(脱ガス)の測定の結果でも、実施例と比較例との間には、上記と同様の優劣が確認された。
実施例1~18で用いた感光性樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)および積層体の製造条件で、ファンアウトウェハレベルパーッケージと、ファンインウェハレベルパーッケージの作成を行なった。いずれも、品質に問題のないデバイスを製造することができた。
1 第一の熱硬化性有機膜
1a 第一の有機膜
2 パッシベーション
3 基板
4 導電性層(再配線層)
5 回路配線
7、7a、7b、7e 空間(パターン)
9 第二の熱硬化性有機膜
9a 第二の有機膜
10 支持体
20 はんだバンプ
21、29 有機膜
22 パッシベーション
23 基板
24 導電性層(再配線層)
61 回路配線
99 剥離部分
100 積層体
1a 第一の有機膜
2 パッシベーション
3 基板
4 導電性層(再配線層)
5 回路配線
7、7a、7b、7e 空間(パターン)
9 第二の熱硬化性有機膜
9a 第二の有機膜
10 支持体
20 はんだバンプ
21、29 有機膜
22 パッシベーション
23 基板
24 導電性層(再配線層)
61 回路配線
99 剥離部分
100 積層体
Claims (15)
- 支持体、第一の有機膜、導電性層および第二の有機膜をこの順に有する積層体の製造方法であって、
第一の熱硬化性有機膜を加熱して第一の有機膜を形成する第一の熱硬化性有機膜加熱工程と、
第一の有機膜の上に導電性層を形成する導電性層形成工程と、
第二の熱硬化性有機膜形成用組成物を、少なくとも前記導電性層上に適用して前記第二の熱硬化性有機膜を形成する第二の熱硬化性有機膜形成工程と、
0.1MPaを超える圧力下で前記第二の熱硬化性有機膜を加熱する第二の熱硬化性有機膜加熱工程と
を含む、積層体の製造方法。 - さらに、溶剤を含む第一の熱硬化性有機膜形成用組成物を前記支持体上に適用して前記第一の熱硬化性有機膜を形成する第一の熱硬化性有機膜形成工程を含む、請求項1に記載の積層体の製造方法。
- 前記第一の熱硬化性有機膜形成用組成物と前記第二の熱硬化性有機膜形成用組成物が同一の組成物である、請求項2に記載の積層体の製造方法。
- 前記第一の熱硬化性有機膜加熱工程における加熱温度が150℃以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記第一の熱硬化性有機膜加熱工程における加熱温度が250℃以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記第二の熱硬化性有機膜加熱工程における加熱温度が250℃以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記第一の熱硬化性有機膜加熱工程における圧力が1気圧以下であり、前記第二の熱硬化性有機膜加熱工程における圧力が0.2MPa以上である、請求項1~6のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記第二の熱硬化性有機膜を0.1MPa未満の圧力に曝露する第二の熱硬化性有機膜減圧工程を、前記第二の熱硬化性有機膜形成工程と前記第二の熱硬化性有機膜加熱工程との間に有する、請求項1~7のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記導電性層が、直径100μmの円形を包含する以上の広さを有する、請求項1~8のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 第三の熱硬化性有機膜形成用組成物を適用して前記第三の熱硬化性有機膜を形成する第三の熱硬化性有機膜形成工程および0.1MPaを超える圧力下で前記第三の熱硬化性有機膜を加熱する第三の熱硬化性有機膜加熱工程を前記第二の熱硬化性有機膜加熱工程の後に有する、請求項1~9のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記積層体がウェハレベルのファンアウトパッケージングに含まれる、請求項1~10のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記積層体がウェハレベルのファンインパッケージングに含まれる、請求項1~10のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 請求項1~12のいずれか1項に記載の積層体の製造方法に用いられる、第一の熱硬化性有機膜および第二の熱硬化性有機膜の少なくともいずれかを形成するための熱硬化性有機膜形成用組成物。
- 熱塩基発生剤、光塩基発生剤および重合性化合物からなる群のうち少なくとも1種を含む、請求項13に記載の熱硬化性有機膜形成用組成物。
- 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から選ばれる1種を含む、請求項13または14に記載の熱硬化性有機膜形成用組成物。
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