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WO2011089895A1 - 感光性重合体組成物、パターンの製造方法及び電子部品 - Google Patents

感光性重合体組成物、パターンの製造方法及び電子部品 Download PDF

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WO2011089895A1
WO2011089895A1 PCT/JP2011/000251 JP2011000251W WO2011089895A1 WO 2011089895 A1 WO2011089895 A1 WO 2011089895A1 JP 2011000251 W JP2011000251 W JP 2011000251W WO 2011089895 A1 WO2011089895 A1 WO 2011089895A1
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WO
WIPO (PCT)
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component
polymer composition
photosensitive polymer
weight
group
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2011/000251
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English (en)
French (fr)
Inventor
小野敬司
峯岸知典
大江匡之
小谷真志
紺野琢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HD MicroSystems Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical DuPont Microsystems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to JP2011550852A priority patent/JP5365704B2/ja
Priority to KR1020127018651A priority patent/KR101488070B1/ko
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Ceased legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • G03F7/40Treatment after imagewise removal, e.g. baking
    • H10P14/683
    • H10P76/20

Definitions

  • the present invention relates to a photosensitive polymer composition, a pattern production method, and an electronic component. More specifically, a positive-type photosensitive polymer composition that can improve adhesion with a substrate while maintaining a pattern with excellent resolution and good shape without lowering sensitivity, and the polymer composition.
  • the present invention relates to a method for producing a patterned cured film and an electronic component.
  • a polyimide resin film having excellent heat resistance, electrical characteristics, mechanical characteristics, and the like has been used for a surface protective film and an interlayer insulating film of a semiconductor element.
  • This polyimide resin film is generally applied by spin coating or the like with a polyimide precursor (polyamic acid) solution (so-called varnish) obtained by reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine in a polar solvent at normal temperature and pressure. Then, the film is formed into a thin film and formed by dehydration ring closure (curing) by heating (for example, see Non-Patent Document 1).
  • an organic solvent such as N-methylpyrrolidone has been used for developing the photosensitive polyimide, but recently, a positive photosensitive resin that can be developed with an alkaline aqueous solution has been proposed from the viewpoint of environment and cost. ing.
  • a method for obtaining such an alkali-developable positive photosensitive resin a method of introducing an o-nitrobenzyl group into a polyimide precursor via an ester bond (for example, see Non-Patent Document 2), soluble hydroxylimide or There is a method of mixing a naphthoquinone diazide compound with a polybenzoxazole precursor (for example, see Patent Documents 4 and 5).
  • a resin obtained by such a method can be expected to have a low dielectric constant, and photosensitive polybenzoxazole is attracting attention together with photosensitive polyimide from such a viewpoint.
  • photosensitive resins have been applied to various wiring layers in accordance with changes in the structure of devices. Here, for example, adhesion to aluminum wiring, electroless plating solution, etc. Resistance to plating solution is being demanded.
  • Patent Documents 6 to 9 describe that an aluminum complex is used together with an active silicon compound to promote cyclization of a polymer, and a compound having an oxetane group as a crosslinking agent is used to improve reflow resistance, solvent resistance, and the like. It has been shown to improve.
  • an object of the present invention is to provide a photosensitive polymer composition capable of forming a pattern excellent in plating solution resistance. Furthermore, according to the present invention, there is provided a photosensitive polymer composition which is excellent in the dissolution rate ratio (hereinafter referred to as contrast) between the unexposed area and the exposed area, and has good sensitivity, resolution, adhesion and storage stability. can do.
  • the present inventors have found that the adhesion of the substrate can be improved by using an alkali developable polymer together with an aluminum complex compound and a specific crosslinking agent as an adhesion aid.
  • a photosensitive polymer composition comprising the following components (a) to (d): (A) a polymer soluble in an alkaline aqueous solution (b) a compound capable of generating an acid by light (c) an aluminum complex (d) a group represented by —CH 2 OR (R is a hydrogen atom or a monovalent organic group) 1. a cross-linking agent having (D) The photosensitive polymer composition of 1 whose crosslinking agent is a compound represented by the following formula (1) or a compound represented by the following formula (2).
  • a plurality of R 7 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group
  • a plurality of R 8 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group, and are bonded to each other to have a substituent.
  • a ring structure may be formed.
  • X is a single bond or a monovalent to tetravalent organic group
  • R 11 is a hydrogen atom or a monovalent organic group
  • R 12 is a monovalent organic group
  • o is 1 to 4
  • A is an integer of 1 to 4
  • b is an integer of 0 to 3.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group.) 7).
  • a method for producing a pattern comprising a step of applying the photosensitive polymer composition according to any one of 10.1 to 9 on a support substrate and drying, a step of exposing, a step of developing, and a step of heat treatment. 11.
  • the method for producing a pattern according to 10 wherein the light source used in the exposing step is i-line.
  • An electronic component comprising the cured product according to 13.12 as a surface protective film or an interlayer insulating film.
  • a photosensitive polymer composition capable of forming a pattern having excellent plating solution resistance. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a photosensitive polymer composition that is excellent in the dissolution rate ratio (contrast) between an unexposed part and an exposed part, and has good sensitivity, resolution, adhesion, and storage stability. it can.
  • the photosensitive polymer composition according to the present invention comprises (a) a polymer that is soluble in an alkaline aqueous solution, (b) a compound that generates an acid by light, (c) an aluminum complex, and (d) —CH 2 OR (R is hydrogen).
  • the photosensitive polymer composition of the present invention is excellent in sensitivity and resolution by increasing the dissolution rate ratio (dissolution contrast) of the pattern exposed area and the unexposed area to the developer.
  • the polymer soluble in the alkaline aqueous solution as component (a) is preferably a polyimide-based polymer or a polyoxazole-based polymer, and specifically preferred are: It is at least one polymer compound selected from polyimide, polyamideimide, polyoxazole, polyamide, and precursors thereof (for example, polyamic acid, polyamic acid ester, polyhydroxyamide, etc.).
  • the component (a) may be a copolymer having two or more main chain skeletons described above, or a mixture of two or more of the above polymers.
  • the polymer soluble in alkaline aqueous solution is preferably a polymer having a plurality of phenolic hydroxyl groups, a plurality of carboxy groups, or both groups.
  • the component (a) is more preferably an alkaline aqueous solution-soluble polyamide having a structural unit represented by the following formula (I) that functions as a precursor of polybenzoxazole and has good photosensitivity and film properties.
  • formula (I) that functions as a precursor of polybenzoxazole and has good photosensitivity and film properties.
  • U is a tetravalent organic group
  • V is a divalent organic group.
  • the polyamide containing a hydroxy group represented by the formula (I) is finally converted into an oxazole having excellent heat resistance, mechanical properties and electrical properties by dehydration and ring closure at the time of curing.
  • the alkaline aqueous solution is an alkaline solution such as a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, a metal hydroxide aqueous solution, or an organic amine aqueous solution.
  • the tetravalent organic group of U in formula (I) is generally a residue derived from dihydroxydiamine that reacts with a dicarboxylic acid to form a polyamide structure, preferably a tetravalent aromatic group, and its carbon atom.
  • the number is preferably 6 to 40, more preferably a tetravalent aromatic group having 6 to 40 carbon atoms.
  • Such diamines include 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenyl, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) propane.
  • Bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) propane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) sulfone, 2,2-bis (3-amino- 4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3- Examples include hexafluoropropane.
  • the residue of diamine is not limited to these, You may combine the residue of these compounds individually or in combination of 2 or more types.
  • the divalent organic group of V in formula (I) is generally a residue derived from a dicarboxylic acid that reacts with a diamine to form a polyamide structure, preferably a divalent aromatic group, and has a carbon atom number.
  • the divalent aromatic group those in which two bonding sites are both present on the aromatic ring are preferred.
  • dicarboxylic acids include isophthalic acid, terephthalic acid, 2,2-bis (4-carboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 4,4′-dicarboxybiphenyl 4,4′-dicarboxydiphenyl ether, 4,4′-dicarboxytetraphenylsilane, bis (4-carboxyphenyl) sulfone, 2,2-bis (p-carboxyphenyl) propane, 5-tert-butylisophthalic acid
  • Aromatic dicarboxylic acids such as 5-bromoisophthalic acid, 5-fluoroisophthalic acid, 5-chloroisophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,2-cyclobutanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, Aliphatic dicarboxylic acids such as 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, oxa
  • the alkaline aqueous solution-soluble polyamide having the structural unit represented by the formula (I) may have a structure other than the structural unit represented by the formula (I).
  • an amide unit containing a hydroxy group is contained in a certain proportion or more.
  • the alkaline aqueous solution-soluble polyamide having the structural unit represented by the formula (I) is preferably a polyamide represented by the following formula.
  • the two structural units may be arranged at random or in a block shape.
  • U is a tetravalent organic group
  • V and W are divalent organic groups.
  • j and k represent mole fractions, and the sum of j and k is 100 mol%, j is 60 to 100 mol%, and k is 0 to 40 mol%.
  • the divalent organic group represented by W is generally a residue of a diamine that reacts with a dicarboxylic acid to form a polyamide structure, and is a residue other than the diamine that forms the U, preferably a divalent group.
  • a divalent aromatic group having 4 to 40 carbon atoms more preferably a divalent aromatic group having 4 to 40 carbon atoms.
  • Such diamines include 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′- Diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 4,4′-diaminodiphenyl sulfide, benzidine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 1,5-naphthalenediamine, 2,6-naphthalenediamine, bis (4 -Aminophenoxyphenyl) sulfone, bis (3-aminophenoxyphenyl) sulfone, bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ether, 1,4-bis (4-aminophenoxy) ) Aromatic diamine compounds such as benzene; LP-7100, X-22-161AS, X-22-161A, X-22-161B, X-22-161C and X-22-161E which are
  • the terminal group of the aromatic polyamide represented by the formula (I) becomes an amine having a carboxylic acid or a phenol group depending on the charging ratio of U and V. If necessary, the polymer end alone or two kinds of end cap agents are reacted, and one end or both ends are saturated aliphatic group, unsaturated aliphatic group, carboxy group, phenol hydroxyl group, sulfonic acid group, or thiol, respectively. It may be a group. At that time, the end cap ratio is preferably 30 to 100%.
  • the molecular weight of the component (a) is preferably 3,000 to 200,000, more preferably 5,000 to 100,000 in terms of weight average molecular weight.
  • the molecular weight is a value obtained by measuring by a gel permeation chromatography method and converting from a standard polystyrene calibration curve.
  • the polyamide having the structural unit represented by the formula (I) can be generally synthesized from a dicarboxylic acid derivative and a hydroxy group-containing diamine. Specifically, it can be synthesized by converting a dicarboxylic acid derivative into a dihalide derivative and then reacting with the diamine. As the dihalide derivative, a dichloride derivative is preferable.
  • the dichloride derivative can be synthesized by reacting a dicarboxylic acid derivative with a halogenating agent.
  • a halogenating agent thionyl chloride, phosphoryl chloride, phosphorus oxychloride, phosphorus pentachloride, etc., which are used in the usual acid chloride reaction of carboxylic acid can be used.
  • the dichloride derivative As a method of synthesizing the dichloride derivative, it can be synthesized by reacting the dicarboxylic acid derivative and the halogenating agent in a solvent or by reacting in an excess halogenating agent and then distilling off the excess.
  • the reaction solvent N-methyl-2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyridone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, toluene, benzene and the like can be used.
  • the amount of these halogenating agents to be used in a solvent is preferably 1.5 to 3.0 mol, more preferably 1.7 to 2.5 mol relative to the dicarboxylic acid derivative. In the case of reacting in an agent, 4.0 to 50 mol is preferable, and 5.0 to 20 mol is more preferable.
  • the reaction temperature is preferably ⁇ 10 to 70 ° C., more preferably 0 to 20 ° C.
  • the reaction between the dichloride derivative and the diamine is preferably performed in an organic solvent in the presence of a dehydrohalogenating agent.
  • a dehydrohalogenating agent organic bases such as pyridine and triethylamine are usually used.
  • organic solvent N-methyl-2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyridone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide and the like can be used.
  • the reaction temperature is preferably ⁇ 10 to 30 ° C., more preferably 0 to 20 ° C.
  • the compound (b) that generates an acid by light is a photosensitive agent, and is a compound that has a function of generating an acid by light and increasing the solubility of the light irradiated portion in an alkaline aqueous solution.
  • the component (b) include o-quinonediazide compounds, aryldiazonium salts, diaryliodonium salts, and triarylsulfonium salts.
  • the o-quinonediazide compounds are preferable because of their high sensitivity.
  • the o-quinonediazide compound can be obtained, for example, by subjecting o-quinonediazidesulfonyl chlorides to a hydroxy compound, an amino compound or the like in the presence of a dehydrochlorinating agent.
  • o-quinonediazide sulfonyl chlorides include benzoquinone-1,2-diazide-4-sulfonyl chloride, 1,2-naphthoquinone-2-diazide-5-sulfonyl chloride, and 1,2-naphthoquinone-2-diazide-4.
  • -Sulfonyl chloride and the like can be used.
  • hydroxy compound examples include hydroquinone, resorcinol, pyrogallol, bisphenol A, bis (4-hydroxyphenyl) methane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, and 2,3,4-trihydroxybenzophenone.
  • amino compounds include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, and 4,4′-diaminodiphenyl sulfide.
  • the compounding ratio of o-quinonediazide sulfonyl chloride and hydroxy compound and / or amino compound is such that the total of hydroxy group and amino group is 0.5 to 1 equivalent per mole of o-quinonediazide sulfonyl chloride. It is preferable.
  • a preferred ratio of the dehydrochlorinating agent and o-quinonediazide sulfonyl chloride is in the range of 0.95 / 1 to 1 / 0.95.
  • a preferred reaction temperature is 0 to 40 ° C., and a preferred reaction time is 1 to 10 hours.
  • reaction solvent solvents such as dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, diethyl ether, N-methylpyrrolidone and the like are used.
  • dehydrochlorination agent include sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydroxide, trimethylamine, triethylamine, pyridine and the like.
  • the content of the component (b) is 5 to 100 with respect to 100 parts by weight of the component (a) from the viewpoint of the difference in dissolution rate between the exposed part and the unexposed part and the sensitivity.
  • Parts by weight are preferred, 8 to 40 parts by weight are more preferred, and 8 to 20 parts by weight are even more preferred.
  • the aluminum complex as the component (c) is preferably an aluminum chelate complex from the viewpoint of adhesion to the substrate.
  • the adhesiveness of the composition can be improved by the interaction between the metal surface of the substrate and the aluminum chelate complex.
  • the aluminum complex adhesion assistant can greatly improve the adhesion of the composition compared to a silane coupling agent or the like due to the interaction between the polyamide and the aluminum chelate complex.
  • the aluminum complex has an inhibitory effect on dissolution in an alkaline aqueous solution, and is combined with a crosslinking agent having a group represented by (d) -CH 2 OR (R is a hydrogen atom or a monovalent organic group) described later. It is considered that the dissolution rate ratio (contrast) between the exposed part and the unexposed part is improved and the sensitivity is improved.
  • the aluminum complex as the component (c) is preferably an aluminum chelate complex, and more preferably an aluminum chelate complex represented by the following formula (II). (Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • the monovalent organic group includes an ether bond, an ester bond, etc. May be included)
  • Examples of the monovalent organic group for R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms. More preferred are an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and an alkoxyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the three ligands may be the same or different.
  • Examples of the aluminum complex as component (c) include aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate, aluminum tris (ethyl acetoacetate), aluminum tris (acetylacetonate), alkyl acetoacetate aluminum diisopropylate, aluminum bisethyl acetoacetate mono Examples include acetylacetonate, and aluminum tris (acetylacetonate) and aluminum bisethylacetoacetate monoacetylacetonate are preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the component (c) is 0.1 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (a) from the viewpoint of the difference in dissolution rate between the exposed part and the unexposed part and the sensitivity. 50 parts by weight is preferred, 0.1 to 20 parts by weight is more preferred, and 0.5 to 10 parts by weight is even more preferred.
  • the content of the component (c) is 0.1 parts by weight or more, the effect of improving the adhesion to the substrate is effective, and by setting it to 50 parts by weight or less, problems such as precipitation during frozen storage are reduced. can do.
  • the crosslinking agent having a group represented by —CH 2 OR (R is a hydrogen atom or a monovalent organic group) as component (d) is applied after the photosensitive polymer composition of the present invention is applied, exposed and developed. In the heat treatment step, it is a compound that reacts with the polymer as component (a) to crosslink, or polymerizes itself in the heat treatment step. In addition, the component (c) has an effect of promoting the crosslinking of the component (d). By including both the component (c) and the component (d), the electroless Ni / Au on the aluminum substrate as a synergistic effect. Resistance to chemicals used in the zincate process in plating can be improved.
  • the crosslinking agent which is (d) component has affinity with alkaline aqueous solution, and can improve the melt
  • the component (d) is a crosslinking agent having a group represented by —CH 2 OR (R is a hydrogen atom or a monovalent organic group) in the structure.
  • R is a hydrogen atom or a monovalent organic group
  • One or more groups may be present in the compound, but two or more groups are preferable.
  • (d) a crosslinking agent is selected from the compound represented by following formula (1) and the compound represented by following formula (2), and the following general formula ( The compound represented by 1) is more preferable because it is particularly excellent in the plating solution resistance and the high contrast effect of the present invention.
  • R 7 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group
  • a plurality of R 8 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group, which are bonded to each other to form a substituent.
  • a ring structure which may have (In the formula, X is a single bond or a monovalent to tetravalent organic group, R 11 is a hydrogen atom or a monovalent organic group, R 12 is a monovalent organic group, and o is 1 to 4)
  • A is an integer of 1 to 4
  • b is an integer of 0 to 3.
  • R 11 and R 12 are preferably a hydrocarbon group Preferably, it has 1 to 10 carbon atoms.
  • the hydrocarbon group is preferably an alkyl group or an alkenyl group.
  • the monovalent organic group represented by R 7 is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • the ring structure in which two R 8 are bonded to each other may contain an oxygen atom or a nitrogen atom.
  • (d) component can use these compounds individually or in combination of 2 or more types.
  • Z is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the monovalent to tetravalent organic group represented by X is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylidene group having 2 to 10 carbon atoms such as an ethylidene group, or a carbon atom having 6 to 6 carbon atoms such as a phenylene group.
  • arylene groups groups in which some or all of hydrogen atoms of these hydrocarbon groups are substituted with halogen atoms such as fluorine atoms, and these groups are further phenyl groups, sulfone groups, carbonyl groups, ether bonds, thioethers A bond, an amide bond, and the like may be included.
  • R 11 is preferably hydrogen, an alkyl group or an alkenyl group.
  • the alkyl group or alkenyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms.
  • R 12 is preferably an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxyalkyl group or a methylol group.
  • the carbon number is preferably 1-20. o is an integer of 1 to 4, a is an integer of 1 to 4, and b is an integer of 0 to 4. )
  • the compound represented by the formula (2) is preferably a compound represented by the following formula (V).
  • X is a single bond or a divalent organic group.
  • the divalent organic group include an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms such as a methylene group, an ethylene group and a propylene group, an ethylidene group, -Cylalkylene groups having 2 to 10 carbon atoms such as propylidene groups, arylene groups having 6 to 30 carbon atoms such as phenylene groups, and groups in which some or all of the hydrogen atoms of these hydrocarbon groups are substituted with halogen atoms such as fluorine atoms
  • These groups may further contain a sulfone group, a carbonyl group, an ether bond, a thioether bond, an amide bond and the like.
  • Each R is independently a hydrogen atom, an alkyl group or an alkenyl group.
  • the carbon number is preferably 1-20.
  • R 14 and R 15 are each independently an alkyl group, an alkenyl group, a methylol group, or an alkoxyalkyl group, and these groups may partially have an ether bond, an ester bond, or the like.
  • the carbon number is preferably 1-20.
  • e and f are each independently an integer of 1 or 2
  • g and h are each independently an integer of 0 to 3.
  • X in the compounds represented by formula (2) and formula (V) is preferably a linking group represented by formula (VI).
  • each A is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or a group partially containing an oxygen atom or a fluorine atom.
  • At least one of A is preferably a group partially containing a fluorine atom or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
  • the group containing an oxygen atom or a fluorine atom in part includes an alkyloxy group, and the group containing a fluorine atom includes a perfluoroalkyl group.
  • the number of carbon atoms is preferably 1-20.
  • Examples of the compound represented by (2) include 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-methoxymethylphenol), 4,4′-methylenebis (2-methyl-6-hydroxymethylphenol), 4 , 4′-methylenebis [2,6-bis (methoxymethyl) phenol], 4,4 ′-(1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropylidene) bis [2,6-bis (methoxy) Methyl) phenol], bis (2-hydroxy-3-methoxymethyl-5-methylphenyl) methane, 4,4 ′-(1-phenylethylidene) bis [2,6-bis (methoxymethyl) phenol], bis ( 2-hydroxy-3-ethoxymethyl-5-methylphenyl) methane, bis (2-hydroxy-3-propoxymethyl-5-methylphenyl) methane, bis (2-hydride) Xy-3-butoxymethyl-5-methylphenyl) methane, bis [2-hydroxy-3- (1-propenyloxy) methyl-5-methylphenyl] methan
  • 4,4 ′-(1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropylidene) bis [2,6- Bis (hydroxymethyl) phenol] is most preferable from the viewpoint of the effect of improving sensitivity and the solubility of the film during development.
  • the content of the component (d) is preferably 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (a) from the viewpoint of sensitivity, resolution and storage stability during exposure. More preferred is 5 to 25 parts by mass.
  • the photosensitive polymer composition of the present invention may further contain (e) an alkoxysilane adhesive.
  • the alkoxysilane compound of the alkoxysilane adhesive includes, for example, bis (2-hydroxyethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, ⁇ -glycidoxypropyltriethoxysilane, and ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane.
  • the content when the component (e) is contained, the content is preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 1 to 100 parts by weight of the component (a). ⁇ 10 parts by weight.
  • the content of the component (e) By setting the content of the component (e) to 0.1 parts by weight or more, good adhesion to the substrate can be imparted to the composition, and by setting it to 20 parts by weight or less, good storage stability is obtained.
  • the photosensitive polymer composition of the present invention preferably contains a compound selected from the group consisting of an onium salt, a diaryl compound and a tetraalkylammonium salt as the component (f).
  • component (f) inhibits dissolution of component (a) in an alkaline aqueous solution.
  • Examples of the onium salt include iodonium salts such as diaryl iodonium salts, sulfonium salts such as triarylsulfonium salts, diazonium salts such as phosphonium salts and aryldiazonium salts.
  • Examples of the diaryl compound include compounds in which two aryl groups such as diaryl urea, diaryl sulfone, diaryl ketone, diaryl ether, diaryl propane, and diaryl hexafluoropropane are bonded via a bonding group. Groups are preferred.
  • Examples of the tetraalkylammonium salt include tetraalkylammonium halides in which the alkyl group is a methyl group, an ethyl group, or the like.
  • Examples of the component (f) exhibiting a good dissolution inhibiting effect include diaryliodonium salts, diarylurea compounds, diarylsulfone compounds, tetramethylammonium halide compounds, and the like.
  • Examples of the diarylurea compound include diphenylurea and dimethyldiphenylurea, and examples of the tetramethylammonium halide compound include tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, and tetramethylammonium iodide.
  • the component (f) is preferably a diaryliodonium salt represented by the following formula (VIII).
  • X ⁇ represents a counter anion.
  • R 8 and R 9 are each independently an alkyl group or an alkenyl group.
  • m and n are each independently an integer of 0 to 5.
  • X ⁇ in the formula (VIII) is nitrate ion, boron tetrafluoride ion, perchlorate ion, trifluoromethanesulfonate ion, p-toluenesulfonate ion, thiocyanate ion, chlorine ion, bromine ion, iodine ion, etc. Can be mentioned.
  • diaryliodonium salt represented by the formula (VIII) examples include diphenyliodonium nitrate, bis (p-tert-butylphenyl) iodonium nitrate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, and bis (p-tert-butylphenyl). Examples thereof include iodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium bromide, diphenyliodonium chloride, and diphenyliodonium iodide.
  • diphenyliodonium nitrate diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate
  • diphenyliodonium-8-anilinonanaphthalene-1-sulfonate are preferred because of their high effects.
  • the content is preferably 0.01 to 15 parts by weight, more preferably 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (a) from the viewpoint of sensitivity and development time. 0.05 to 3 parts by weight is more preferable.
  • the composition of the present invention may contain the components (a) to (d) and the optional component (e), and the total of these is, for example, 90% by weight or more, 95% by weight or more, 99% by weight or more, or It may be 100% by weight.
  • the photosensitive polymer composition of the present invention can further contain the following solvents, additives and the like in addition to these above-described components as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the solvent examples include aprotic polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphorylamide, tetramethylene sulfone, and ⁇ -butyrolactone. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the solvent is preferably 20 to 90% by weight based on the total amount of the photosensitive polymer composition.
  • the photosensitive polymer composition of the present invention can contain an appropriate surfactant or leveling agent in order to improve the coatability, for example, to improve the developability by preventing film thickness unevenness (striation).
  • surfactants or leveling agents include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyl phenol ether, and specific commercial products include Megafax F171, F173, R-08 (trade name, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Florard FC430, FC431 (trade name, Sumitomo 3M), organosiloxane polymers KP341, KBM303, KBM403, KBM803 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) Company name).
  • a pattern can be produced by applying the photosensitive polymer composition of the present invention.
  • a pattern having a good shape and excellent sensitivity, resolution, adhesiveness and heat resistance can be obtained.
  • the method for producing a pattern of the present invention includes a step of applying and drying the photosensitive polymer composition of the present invention on a support substrate, a step of exposing, a step of developing, and a step of heat treatment.
  • Examples of the support substrate to which the composition of the present invention is applied include a glass substrate, an aluminum substrate, a semiconductor, a metal oxide insulator (for example, TiO 2 , SiO 2, etc.), silicon nitride, and the like.
  • Examples of the coating method include a coating method such as a spinner, and a photosensitive polymer film can be formed by drying the composition of the present invention using a hot plate, an oven or the like after spin coating.
  • the photosensitive polymer composition formed as a film on the support substrate is irradiated with actinic rays such as ultraviolet rays, visible rays, and radiations through a mask.
  • actinic ray light source is preferably i-line.
  • the pattern film is obtained by removing the exposed portion with a developer.
  • a developer for example, an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium silicate, ammonia, ethylamine, diethylamine, triethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide is preferable, and the base concentration of these aqueous solutions is 0.1 to 10% by weight is preferable.
  • the developer may further contain alcohols and / or surfactants, and these are preferably 0.01 to 10 parts by weight, and 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the developer. It is more preferable that
  • the pattern coating is thermally cured, and a heat-resistant polyoxazole pattern cured film having an oxazole ring or other functional group is obtained.
  • the temperature of the heat treatment is preferably 150 to 450 ° C.
  • FIG. 1 to 5 are schematic cross-sectional views for explaining a manufacturing process of a semiconductor device having a multilayer wiring structure, and show a series of processes from a first process to a fifth process.
  • a semiconductor substrate 1 such as a Si substrate having a circuit element (not shown) is covered with a protective film 2 such as a silicon oxide film except for a predetermined portion of the circuit element, and is exposed on the exposed circuit element.
  • a first conductor layer 3 is formed.
  • a film made of polyimide resin or the like as the interlayer insulating film layer 4 is formed on the semiconductor substrate 1 by a spin coating method or the like (first step, FIG. 1).
  • a photosensitive resin layer 5 such as chlorinated rubber or phenol novolac is formed on the interlayer insulating film layer 4 as a mask by a spin coating method, and a predetermined portion of the interlayer insulating film layer 4 is formed by a known photolithography technique.
  • a window 6A is provided so as to be exposed (second step, FIG. 2).
  • the interlayer insulating film layer 4 exposed to the window 6A is selectively etched by a dry etching means using a gas such as oxygen or carbon tetrafluoride to open the window 6B.
  • the photosensitive resin layer 5 is completely removed using an etching solution that corrodes only the photosensitive resin layer 5 without corroding the first conductor layer 3 exposed from the window 6B (third step, FIG. 3).
  • the second conductor layer 7 is formed using a known photolithography technique, and the electrical connection with the first conductor layer 3 is completely performed (fourth step, FIG. 4).
  • each layer can be formed by repeating the above steps.
  • the surface protective film 8 is formed.
  • the photosensitive polymer composition of the present invention is applied and dried by a spin coating method, irradiated with light from a mask on which a pattern for forming a window 6C is formed at a predetermined portion, and then developed with an alkaline aqueous solution. Then, a pattern film is formed. Then, this pattern film is heated to form a pattern cured film as the surface protective film layer 8 (fifth step, FIG. 5).
  • the surface protective film layer 8 protects the conductor layer from external stress, ⁇ rays, etc., and the resulting semiconductor device is excellent in reliability. In addition, you may form the said interlayer insulation film using the photosensitive polymer composition of this invention.
  • the photosensitive polymer composition of the present invention can be used for electronic parts such as semiconductor devices and multilayer wiring boards, and specifically, surface protection films and interlayer insulating films of semiconductor devices, and interlayer insulation of multilayer wiring boards. It can be used for forming a film or the like.
  • the electronic component of the present invention is not particularly limited except that it has a surface protective film or an interlayer insulating film formed using the photosensitive polymer composition of the present invention, and can have various structures.
  • Synthesis example 1 [Synthesis of Polybenzoxazole Precursor (Component (a))] In a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, 15.48 g of 4,4′-diphenyl ether dicarboxylic acid and 90 g of N-methylpyrrolidone were charged, and the flask was cooled to 5 ° C., and then 12.64 g of thionyl chloride. Was added dropwise and reacted for 30 minutes to obtain a solution of 4,4′-diphenyl ether dicarboxylic acid chloride.
  • N-methylpyrrolidone 87.5 g was charged into a 0.5 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, and 18.30 g of bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane was added and stirred. After dissolution, 8.53 g of pyridine was added, and while maintaining the temperature at 0 to 5 ° C., a solution of 4,4′-diphenyl ether dicarboxylic acid chloride was added dropwise over 30 minutes, and then stirring was continued for 30 minutes.
  • polybenzoxazole precursor polybenzoxazole precursor
  • Synthesis example 2 [Synthesis of polyimide precursor (component (a)) In a 0.2 liter flask equipped with a stirrer and a thermometer, 10 g (32 mmol) of 3,3 ′, 4,4′-diphenyl ether tetracarboxylic dianhydride (ODPA) and 3.87 g (65 mmol) of isopropyl alcohol were added. Was dissolved in 45 g of N-methylpyrrolidone, and a catalytic amount of 1,8-diazabicycloundecene was added, followed by heating at 60 ° C. for 2 hours, followed by stirring at room temperature (25 ° C.) for 15 hours. Esterification was performed. Thereafter, 7.61 g (64 mmol) of thionyl chloride was added under ice cooling, and the mixture was returned to room temperature and reacted for 2 hours to obtain an acid chloride solution.
  • ODPA 4,4′-diphenyl ether tetrac
  • the weight average molecular weight of the polymer I determined by GPC standard polystyrene conversion was 14580, and the degree of dispersion was 1.6.
  • the polymer II had a weight average molecular weight of 19,400 and a dispersity of 2.2.
  • Example 1-18 and Comparative Example 1-7 (A) 100 parts by weight of the polymers I and II prepared in Synthesis Examples 1 and 2 as components and (b) component, (c) component, (d) component and (e) component as shown in Tables 1 and 2, respectively.
  • the compounds shown were dissolved in a solvent in which ⁇ -butyrolactone / propylene glycol monomethyl ether acetate was mixed at a weight ratio of 9: 1 in the blending amounts shown in Tables 1 and 2 to prepare photosensitive polymer compositions, respectively.
  • the numbers in the tables in the columns of (b), (c), (d) and (e) indicate the amount added (parts by weight) relative to 100 parts by weight of component (a). .
  • the usage-amount of the solvent was 1.5 times with respect to 100 weight part of (a) component in any case.
  • the prepared photosensitive polymer composition was evaluated by the following methods for storage stability, sensitivity, ratio of dissolution rate between unexposed and exposed areas (contrast), resolution, and plating solution resistance. The results are shown in Tables 1 and 2.
  • the prepared photosensitive polymer composition was spin coated on a silicon wafer and heated at 120 ° C. for 3 minutes to form a coating film having a dry film thickness of 7 to 12 ⁇ m.
  • i-line exposure 100 to 1000 mJ / cm 2 was performed on the coating film through an interference filter.
  • development was performed with a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) until the exposed silicon wafer was exposed, followed by rinsing with water, and the remaining film ratio (ratio of film thickness before and after development) was 80.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • the unexposed area and the prepared photosensitive polymer composition were spin coated on a silicon wafer and dried at 120 ° C. for 3 minutes to form a coating film having a dry film thickness of 7 to 12 ⁇ m.
  • the coating film was developed with a 2.38 wt% aqueous solution of methylammonium hydroxide (TMAH) for 100 seconds, rinsed with water, and the dissolution rate of the unexposed area was determined from the difference in film thickness before and after development.
  • TMAH methylammonium hydroxide
  • the coating film prepared in the same manner was subjected to 200 mJ / cm 2 i-line exposure through an interference filter using an ultrahigh pressure mercury lamp.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • the prepared photosensitive polymer composition was spin-coated on a silicon wafer on which aluminum was deposited, and then heated at 120 ° C. for 3 minutes to form a coating film having a thickness of 8 ⁇ m. This coating film was exposed and developed to form a pattern. The formed pattern was heated in an inert gas oven at 100 ° C. for 60 minutes in a nitrogen atmosphere, and then heated at 320 ° C. for 1 hour to obtain a cured film. The cured film patterned on the aluminum substrate was mixed at 23 ° C.
  • the presence or absence of the chemical solution permeating into the interface between the substrate and the resin layer from the opening pattern was evaluated by observation with a metal microscope from above.
  • the case where the penetration was confirmed to be 2 ⁇ m or more with a metal microscope was evaluated as “X”, the case where the penetration was 0.5 ⁇ m or more and less than 2 ⁇ m was evaluated as “ ⁇ ”, and the case where the penetration was not confirmed at all was evaluated as “ ⁇ ”.
  • the cured films made of the photosensitive polymer compositions of Examples 1 to 18 had good adhesion to the substrate and were at a practical level. That is, the photosensitive polymer composition of the present invention improves the adhesion to the substrate while maintaining a high-contrast and high-resolution and maintaining a good-shaped pattern without reducing storage stability and sensitivity. It can be seen that the positive photosensitive polymer composition has excellent plating solution resistance.
  • Comparative Examples 1 to 5 the adhesion was weak and the chemical solution permeated into the substrate / resin interface, and in Comparative Example 6, the storage stability of the varnish was poor. Further, in Comparative Example 7, the dissolution rate of the exposed area was very slow and no opening was obtained even after 5 minutes of development, so the contrast value could not be obtained.
  • the photosensitive polymer composition of the present invention can be suitably used as a material for a surface protective film or an interlayer insulating film, and can produce highly reliable electronic components with a high yield.

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Abstract

(a)アルカリ性水溶液に可溶なポリマー、(b)光により酸を発生する化合物、(c)アルミニウム錯体接着助剤、(d)-CHOR(Rは水素原子又は1価の有機基である)で示される基を有する架橋剤を含有してなる感光性重合体組成物。

Description

感光性重合体組成物、パターンの製造方法及び電子部品
 本発明は、感光性重合体組成物、パターンの製造方法及び電子部品に関するものである。さらに詳しくは、感度を低下させず、解像度に優れ、良好な形状のパターンを維持したまま、基板との密着性を向上することができるポジ型感光性重合体組成物、当該重合体組成物を用いたパターン硬化膜の製造方法及び電子部品に関する。
 従来、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜には優れた耐熱性と電気特性、機械特性等を併せ持つポリイミド樹脂膜が用いられている。このポリイミド樹脂膜は、一般にはテトラカルボン酸二無水物とジアミンを極性溶媒中で常温常圧において反応させて得られたポリイミド前駆体(ポリアミド酸)溶液(いわゆるワニス)を、スピンコート等で塗布して薄膜化し、加熱により脱水閉環(硬化)して形成する(例えば、非特許文献1参照)。
 近年、ポリイミド樹脂自身に感光特性を付与した感光性ポリイミドが用いられてきている。この感光性ポリイミドを用いるとパターン形成工程が簡略化でき、煩雑なパターン製造工程の短縮が行えるという特徴を有する(例えば、特許文献1~3参照。)
 従来、上記感光性ポリイミドの現像にはN-メチルピロリドン等の有機溶剤が用いられてきたが、最近では、環境やコストの観点からアルカリ水溶液で現像ができるポジ型の感光性樹脂の提案がなされている。このようなアルカリ現像可能なポジ型の感光性樹脂を得る方法として、ポリイミド前駆体にエステル結合を介してo-ニトロベンジル基を導入する方法(例えば、非特許文献2参照)、可溶性ヒドロキシルイミド又はポリベンゾオキサゾール前駆体にナフトキノンジアジド化合物を混合する方法(例えば、特許文献4、5参照)等がある。かかる方法により得られる樹脂には、低誘電率化が期待でき、そのような観点からも感光性ポリイミドとともに感光性ポリベンゾオキサゾールが注目されている。
 このような感光性樹脂に対して、近年は、デバイスの構造の変化に伴い、各種配線層への適用が行われており、ここでは、例えばアルミニウム配線との密着性や無電解めっき液等のメッキ液耐性が要求されつつある。
 ポジ型感光性重合体組成物にアルミニウム錯体を用いるという検討は過去にもなされている(例えば、特許文献6~9)。特許文献6~9には、アルミニウム錯体を活性ケイ素化合物と共に使用してポリマーの環化を促進することが記載され、架橋剤としてオキセタン基を有する化合物を用いて、リフロー耐性、耐溶剤性等を改善することが示されている。
特開昭49-115541号公報 特開昭59-108031号公報 特開昭59-219330号公報 特開昭64-60630号公報 米国特許第4395482号公報 特開2008-107512号公報 特開2008-139328号公報 特開2008-145579号公報 WO2007-063721 日本ポリイミド研究会編「最新ポリイミド~基礎と応用~」(2002年) J.Macromol.Sci.,Chem.,vol.A24,12,1407(1987年)
 しかしながら、これらの特許文献に記載される技術は、アルミニウム配線との密着性や無電解めっき液等のメッキ液耐性を十分に改善させるものではない。そこで本発明の目的は、メッキ液耐性に優れたパターンを形成できる感光性重合体組成物を提供することである。さらに、本発明によれば、未露光部と露光部の溶解速度比(以下、コントラストという)に優れており、感度、解像度、密着性及び保存安定性が良好な感光性重合体組成物を提供することができる。
 本発明者らは鋭意研究した結果、アルカリ現像可能なポリマーに、接着助剤としてアルミニウム錯体化合物と特定の架橋剤を併せて用いることで、基板密着性を向上できることを見出した。
 本発明によれば、以下の感光性重合体組成物等が提供される。
1.下記成分(a)~(d)を含有してなる感光性重合体組成物。
 (a)アルカリ性水溶液に可溶なポリマー
 (b)光により酸を発生する化合物
 (c)アルミニウム錯体
 (d)-CHOR(Rは水素原子又は1価の有機基である)で示される基を有する架橋剤
2.(d)架橋剤が、下記式(1)で表される化合物又は下記式(2)で表される化合物である1に記載の感光性重合体組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
(式中、複数のRは、各々独立に水素原子又は1価の有機基、複数のRは、各々独立に水素原子又は1価の有機基であり、互いに結合して置換基を有してもよい環構造を形成してもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(式中、Xは単結合又は1~4価の有機基であり、R11は水素原子又は1価の有機基であり、R12は1価の有機基であり、oは1~4の整数であり、aは1~4の整数であり、bは0~3の整数である。R11,R12がそれぞれ複数あるときは同一でも異なってもよい。)
3.前記(d)成分が、式(1)で表される化合物である2に記載の感光性重合体組成物。
4.前記(a)成分が、下記式(I)で表される構造単位を有するアルカリ水溶液可溶性ポリアミドである1~3のいずれかに記載の感光性重合体組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式中、Uは4価の有機基であり、Vは2価の有機基である。)
5.前記(c)成分が、アルミニウムキレート錯体である1~4のいずれかに記載の感光性重合体組成物。
6.前記(c)成分が、下記式(II)で表されるアルミニウムキレート錯体である1~5のいずれかに記載の感光性重合体組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式中、R,R,R,R,R及びRは、各々独立に水素原子又は1価の有機基である。)
7.(e)アルコキシシラン接着剤をさらに含有する1~6のいずれかに記載の感光性重合体組成物。
8.(a)成分100重量部に対して、(b)成分5~100重量部、(c)成分0.1~50重量部、(d)成分1~30重量部を含有する1~6のいずれかに記載の感光性重合体組成物。
9.(a)成分100重量部に対して、(b)成分5~100重量部、(c)成分0.1~50重量部、(d)成分1~30重量部、(e)成分0.1~20重量部を含有する7に記載の感光性重合体組成物。
10.1~9のいずれかに記載の感光性重合体組成物を支持基板上に塗布し乾燥する工程、露光する工程、現像する工程及び加熱処理する工程を含むパターンの製造方法。
11.前記露光する工程において使用する光源が、i線である10に記載のパターンの製造方法。
12.1~9のいずれかに記載の感光性重合体組成物を硬化してなる硬化物。
13.12に記載の硬化物を表面保護膜又は層間絶縁膜として有してなる電子部品。
 本発明によれば、メッキ液耐性に優れたパターンを形成できる感光性重合体組成物を提供することができる。さらに、本発明によれば、未露光部と露光部の溶解速度比(コントラスト)に優れており、感度、解像度、密着性及び保存安定性が良好な感光性重合体組成物を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る多層配線構造を有する半導体装置の製造工程を説明する概略断面図であって、第1の工程を示す図である。 本発明の一実施形態に係る多層配線構造を有する半導体装置の製造工程を説明する概略断面図であって、第2の工程を示す図である。 本発明の一実施形態に係る多層配線構造を有する半導体装置の製造工程を説明する概略断面図であって、第3の工程を示す図である。 本発明の一実施形態に係る多層配線構造を有する半導体装置の製造工程を説明する概略断面図であって、第4の工程を示す図である。 本発明の一実施形態に係る多層配線構造を有する半導体装置の製造工程を説明する概略断面図であって、第5の工程を示す図である。
 本発明による感光性重合体組成物は、(a)アルカリ性水溶液に可溶なポリマー、(b)光により酸を発生する化合物、(c)アルミニウム錯体及び(d)-CHOR(Rは水素原子又は1価の有機基である)で示される基を有する架橋剤を含有する。
 本発明の感光性重合体組成物は、パターン露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度比(溶解コントラスト)を大きくすることで、感度及び解像度に優れる。
 (a)成分であるアルカリ性水溶液に可溶なポリマーは、加工性及び耐熱性の観点から、その主鎖骨格がポリイミド系ポリマー又はポリオキサゾール系ポリマーであることが好ましく、具体的に好ましいものは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリオキサゾール、ポリアミド、及びこれらの前駆体(例えばポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリヒドロキシアミド等)から選ばれる少なくとも1種の高分子化合物である。
 尚、(a)成分は、上述した主鎖骨格を2種以上有する共重合体でもよく、又は2種以上の上記ポリマーの混合物でもよい。
 アルカリ水溶液可溶性の点から、(a)アルカリ性水溶液に可溶なポリマーは、複数のフェノール性水酸基、複数のカルボキシ基、又はこれら両方の基を有するポリマーであることが好ましい。
 (a)成分がアルカリ性現像液で可溶であることの1つの基準を以下に説明する。(a)成分単独又は(b)~(d)成分とともに任意の溶剤に溶解して得られた感光性重合体組成物を、シリコンウエハ等の基板上にスピン塗布して形成された膜厚5μm程度の塗膜とする。これをテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、金属水酸化物水溶液、有機アミン水溶液のいずれか1つに、20~25℃において浸漬する。この結果、均一な溶液として溶解しうるとき、用いた(a)成分はアルカリ性現像液で可溶である。
 (a)成分は、より好ましくはポリベンゾオキサゾールの前駆体として機能し、良好な感光特性及び膜特性を有する下記式(I)で表される構造単位を有するアルカリ水溶液可溶性ポリアミドであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式中、Uは4価の有機基であり、Vは2価の有機基である。)
 式(I)で表されるヒドロキシ基を含有するポリアミドは、最終的には硬化時の脱水閉環により、耐熱性、機械特性及び電気特性に優れるオキサゾール体に変換される。
 尚、上記アルカリ水溶液とは、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、金属水酸化物水溶液、有機アミン水溶液等のアルカリ性の溶液である。
 式(I)のUの4価の有機基は、一般に、ジカルボン酸と反応してポリアミド構造を形成するジヒドロキシジアミン由来の残基であり、好ましくは4価の芳香族基であり、その炭素原子数としては6~40が好ましく、より好ましくは炭素原子数6~40の4価の芳香族基である。
 上記4価の芳香族基としては、4個の結合部位がいずれも芳香環上に存在し、2個のヒドロキシ基がそれぞれUに結合しているアミンのオルト位に位置した構造を有するジアミンの残基が好ましい。
 このようなジアミン類としては、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシビフェニル、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジヒドロキシビフェニル、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)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、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン等が挙げられる。
 ジアミンの残基は、これらに限定されず、これらの化合物の残基を単独で又は2種以上を組み合わせてもよい。
 式(I)のVの2価の有機基は、一般に、ジアミンと反応してポリアミド構造を形成する、ジカルボン酸由来の残基であり、好ましくは2価の芳香族基であり、炭素原子数としては6~40のものが好ましく、より好ましくは炭素原子数6~40の2価の芳香族基である。2価の芳香族基としては、2個の結合部位がいずれも芳香環上に存在するものが好ましい。
 このようなジカルボン酸としては、イソフタル酸、テレフタル酸、2,2-ビス(4-カルボキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、4,4’-ジカルボキシビフェニル、4,4’-ジカルボキシジフェニルエーテル、4,4’-ジカルボキシテトラフェニルシラン、ビス(4-カルボキシフェニル)スルホン、2,2-ビス(p-カルボキシフェニル)プロパン、5-tert-ブチルイソフタル酸、5-ブロモイソフタル酸、5-フルオロイソフタル酸、5-クロロイソフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸等の芳香族系ジカルボン酸、1,2-シクロブタンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロペンタンジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸等の脂肪族系ジカルボン酸等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
 これらの化合物の残基を、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
 式(I)で表される構造単位を有するアルカリ水溶液可溶性ポリアミドは、式(I)で表される構造単位以外の構造を有していてもよい。
 ポリアミドのアルカリ水溶液に対する可溶性は、フェノール性水酸基に由来するため、ヒドロキシ基を含有するアミドユニットが、ある割合以上含まれていることが好ましい。
 式(I)で表される構造単位を有するアルカリ水溶液可溶性ポリアミドは、好ましくは下記式で表されるポリアミドである。当該ポリアミドについて、jがヒドロキシ基を含有するアミドユニットであり、jとkのモル分率は、j=80~100モル%、k=0~20モル%であることがより好ましい。2つの構造単位はランダムに並んでいてもブロック状に並んでいてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式中、Uは4価の有機基であり、V及びWは2価の有機基である。
 jとkは、モル分率を示し、jとkの和は100モル%であり、jが60~100モル%、kが0~40モル%である。)
 Wで表される2価の有機基は、一般に、ジカルボン酸と反応してポリアミド構造を形成するジアミンの残基であって、前記Uを形成するジアミン以外の残基であり、好ましくは2価の芳香族基又は脂肪族基であり、炭素原子数としては4~40のものが好ましく、より好ましくは炭素原子数4~40の2価の芳香族基である。
 このようなジアミンとしては、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-
ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、ベンジシン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、1,5-ナフタレンジアミン、2,6-ナフタレンジアミン、ビス(4-アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(3-アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン等の芳香族ジアミン化合物;シリコーン基の入ったジアミンであるLP-7100、X-22-161AS、X-22-161A、X-22-161B、X-22-161C及びX-22-161E(いずれも信越化学工業株式会社製)等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
 これらの化合物は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 式(I)で示される芳香族ポリアミドの末端基は、UとVの仕込み比によってカルボン酸又はフェノール基を持つアミンとなる。
 必要に応じてポリマー末端に単独で又は2種のエンドキャップ剤を反応させて片末端又は両末端をそれぞれ飽和脂肪族基、不飽和脂肪族基、カルボキシ基、フェノール水酸基、スルホン酸基、又はチオール基としてもよい。
 その際、エンドキャップ率は30~100%が好ましい。
 (a)成分の分子量は、重量平均分子量で3,000~200,000が好ましく、5,000~100,000がより好ましい。
 ここで、分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により測定し、標準ポリスチレン検量線より換算して得た値である。
 本発明において、式(I)で表される構造単位を有するポリアミドは、一般的にジカルボン酸誘導体とヒドロキシ基含有ジアミンとから合成できる。
 具体的には、ジカルボン酸誘導体をジハライド誘導体に変換後、前記ジアミンとの反応を行うことにより合成できる。ジハライド誘導体としては、ジクロリド誘導体が好ましい。
 ジクロリド誘導体は、ジカルボン酸誘導体にハロゲン化剤を作用させて合成することができる。ハロゲン化剤としては通常のカルボン酸の酸クロライド化反応に使用される、塩化チオニル、塩化ホスホリル、オキシ塩化リン、五塩化リン等が使用できる。
 ジクロリド誘導体を合成する方法としては、ジカルボン酸誘導体と上記ハロゲン化剤を溶媒中で反応させるか、過剰のハロゲン化剤中で反応を行った後、過剰分を留去する方法で合成できる。反応溶媒としては、N-メチル-2-ピロリドン、N-メチル-2-ピリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、トルエン、ベンゼン等が使用できる。
 これらのハロゲン化剤の使用量は、溶媒中で反応させる場合は、ジカルボン酸誘導体に対して、1.5~3.0モルが好ましく、1.7~2.5モルがより好ましく、ハロゲン化剤中で反応させる場合は、4.0~50モルが好ましく、5.0~20モルがより好ましい。反応温度は、-10~70℃が好ましく、0~20℃がより好ましい。
 ジクロリド誘導体とジアミンとの反応は、脱ハロゲン化水素剤の存在下に、有機溶媒中で行うことが好ましい。脱ハロゲン化水素剤としては、通常、ピリジン、トリエチルアミン等の有機塩基が使用される。また、有機溶媒としては、N-メチル-2-ピロリドン、N-メチル-2-ピリドン、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使用できる。反応温度は、-10~30℃が好ましく、0~20℃がより好ましい。
 (b)成分である光により酸を発生する化合物は、感光剤であって、光により酸を発生させ、光の照射部のアルカリ水溶液への可溶性を増大させる機能を有する化合物である。上記(b)成分としては、o-キノンジアジド化合物、アリールジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩等が挙げられ、o-キノンジアジド化合物は感度が高く好ましい。
 上記o-キノンジアジド化合物は、例えば、o-キノンジアジドスルホニルクロリド類とヒドロキシ化合物、アミノ化合物等とを脱塩酸剤の存在下で縮合反応させることで得られる。o-キノンジアジドスルホニルクロリド類としては、例えば、ベンゾキノン-1,2-ジアジド-4-スルホニルクロリド、1,2-ナフトキノン-2-ジアジド-5-スルホニルクロリド、1,2-ナフトキノン-2-ジアジド-4-スルホニルクロリド等が使用できる。
 上記ヒドロキシ化合物としては、例えば、ヒドロキノン、レゾルシノール、ピロガロール、ビスフェノールA、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,2’,3’-ペンタヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,3’,4’,5’-ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、ビス(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)プロパン、4b,5,9b,10-テトラヒドロ-1,3,6,8-テトラヒドロキシ-5,10-ジメチルインデノ[2,1-a]インデン、トリス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、トリス(4-ヒドロキシフェニル)エタン等が使用できる。
 アミノ化合物としては、例えば、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、o-アミノフェノール、m-アミノフェノール、p-アミノフェノール、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシビフェニル、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジヒドロキシビフェニル、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)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、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(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン等が使用できる。
 o-キノンジアジドスルホニルクロリドとヒドロキシ化合物及び/又はアミノ化合物との配合比は、o-キノンジアジドスルホニルクロリド1モルに対して、ヒドロキシ基とアミノ基の合計が0.5~1当量になるように配合されることが好ましい。
 脱塩酸剤とo-キノンジアジドスルホニルクロリドの好ましい割合は、0.95/1~1/0.95の範囲である。好ましい反応温度は0~40℃、好ましい反応時間は1~10時間である。
 反応溶媒としては、ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、N-メチルピロリドン等の溶媒が用いられる。脱塩酸剤としては、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン等が挙げられる。
 本発明の感光性重合体組成物において、(b)成分の含有量は、露光部と未露光部の溶解速度差と、感度の観点から、(a)成分100重量部に対して5~100重量部が好ましく、8~40重量部がより好ましく、8~20重量部がさらに好ましい。
 (c)成分であるアルミニウム錯体は、基板との接着性の観点から、アルミニウムキレート錯体であることが好ましい。基板の金属表面とアルミニウムキレート錯体との相互作用によって、組成物の接着性を向上させることができる。特にアルミニウム錯体接着助剤は、ポリアミドとアルミキレート錯体との相互作用によって、シランカップリング剤等に比較して組成物の接着性を大きく向上させることができる。
更にアルミニウム錯体はアルカリ水溶液に対する溶解阻害効果を持っており、後述する(d)-CHOR(Rは水素原子又は1価の有機基である)で示される基を有する架橋剤との組み合わせにより、露光部と未露光部の溶解速度比(コントラスト)を向上させ、感度を向上させると考えられる。
 (c)成分のアルミニウム錯体は、アルミニウムキレート錯体が好ましく、下記式(II)で表されるアルミニウムキレート錯体がさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式中、R,R,R,R,R及びRは、各々独立に水素原子又は1価の有機基である。1価の有機基は、エーテル結合、エステル結合等を含んでいてもよい)
 R,R,R,R,R及びRの1価の有機基としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシル基等が挙げられる。炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシル基等であることがより好ましい。3つの配位子は同一でも異なってもよい。
 (c)成分であるアルミニウム錯体としては、例えばアルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、アルキルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムビスエチルアセトアセテートモノアセチルアセトネート等が挙げられ、好ましくはアルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、アルミニウムビスエチルアセトアセテートモノアセチルアセトネートである。
 これらは1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 本発明の感光性重合体組成物において、(c)成分の含有量は、露光部と未露光部の溶解速度差及び感度の観点から、(a)成分100重量部に対して0.1~50重量部が好ましく、0.1~20重量部がより好ましく、0.5~10重量部がさらに好ましい。
 (c)成分の含有量を0.1重量部以上とすることにより基板との密着性向上効果が有効に作用し、50重量部以下とすることにより冷凍保存時においての析出等の問題を低減することができる。
 (d)成分である-CHOR(Rは水素原子又は1価の有機基である)で示される基を有する架橋剤は、本発明の感光性重合体組成物を塗布、露光及び現像後に加熱処理する工程において、(a)成分であるポリマーと反応して架橋する、又は加熱処理する工程において自身が重合する化合物である。また、(c)成分は、(d)成分の架橋を促進する効果を有し、(c)成分及び(d)成分を共に含むことにより、相乗効果としてアルミニウム基板上での無電解Ni/Auめっきにおけるジンケートプロセスに用いられる薬液に対する耐性を向上させることができる。また、(d)成分である架橋剤はアルカリ水溶液に対する親和性を持ち、アルカリ水溶液に対する溶解速度を向上させることができる。さらに、前述したように(c)成分と共に用いることで露光部と未露光部の溶解速度比(コントラスト)を向上させ、感度を向上させることができる。
 本発明において、(d)成分は、構造中に-CHOR(Rは水素原子又は1価の有機基である)で示される基を有する架橋剤である。この基は化合物中に1つ以上あればよいが、2つ以上あることが好ましい。なかでも、(d)架橋剤が、下記式(1)で表される化合物及び下記式(2)で表される化合物から選択されることが、本発明の効果に優れ好ましく、下記一般式(1)で示される化合物が、本発明のめっき液耐性、高コントラスト化効果に特に優れるのでより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(式中、複数のRは、各々独立に水素原子又は1価の有機基であり、複数のRは、各々独立に水素原子又は1価の有機基であり、互いに結合して置換基を有してもよい環構造を形成してもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式中、Xは単結合又は1~4価の有機基であり、R11は水素原子又は1価の有機基であり、R12は1価の有機基であり、oは1~4の整数であり、aは1~4の整数であり、bは0~3の整数である。R11,R12がそれぞれ複数あるときは同一でも異なってもよい。R12は好ましくは炭化水素基であり、好ましくは炭素数1~10である。炭化水素基は好ましくはアルキル基又はアルケニル基である。)
 式(1)において、Rの1価の有機基としては、炭素数1~20のアルキル基が好ましいく、炭素数は1~6であることがより好ましい。Rの1価の有機基としては、炭素数1~30のアルキル基、2つのRがお互いに結合した環構造が好ましい。2つのRがお互いに結合した環構造は酸素原子又は窒素原子を含んでもよい。
 式(1)で表される化合物の具体例を以下に示す。尚、(d)成分は、これら化合物を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式中、Zは炭素数1~10のアルキル基である。
 Rは炭素数1~20のアルキル基であり、炭素数1~6のアルキル基であることがより好ましい。
 また、式(2)において、Xの1~4価の有機基としては、炭素数1~10のアルキル基、エチリデン基等の炭素数2~10のアルキリデン基、フェニレン基等の炭素数6~30のアリーレン基、これら炭化水素基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子等のハロゲン原子で置換した基が挙げられ、これらの基はさらにフェニル基、スルホン基、カルボニル基、エーテル結合、チオエーテル結合、アミド結合等を含んでもよい。R11は好ましくは水素、アルキル基又はアルケニル基である。アルキル基又はアルケニル基の炭素数は1~20が好ましい。R12は好ましくはアルキル基、アルケニル基、アルコキシアルキル基又はメチロール基である。炭素数は1~20が好ましい。oは1~4の整数であり、aは1~4の整数であり、bは0~4の整数である。)
 式(2)で表される化合物は、好ましくは下記式(V)で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 式中、Xは、単結合又は2価の有機基であり、2価の有機基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等の炭素数1~10のアルキレン基、エチリデン基、2,2-プロピリデン基等の炭素数2~10のアルキリデン基、フェニレン基等の炭素数6~30のアリーレン基、これら炭化水素基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子等のハロゲン原子で置換した基が挙げられ、これらの基はさらにスルホン基、カルボニル基、エーテル結合、チオエーテル結合、アミド結合等を含んでもよい。
 Rは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はアルケニル基である。炭素数は1~20が好ましい。
 R14及びR15は、それぞれ独立に、アルキル基,アルケニル基、メチロール基又はアルコキシアルキル基であり、これらの基は一部にエーテル結合,エステル結合等を有していてもよい。炭素数は1~20が好ましい。
 e及びfは、それぞれ独立に、1又は2の整数であり、g及びhは、それぞれ独立に、0~3の整数である。
 式(2)及び式(V)で表される化合物のXは、好ましくは式(VI)で表される連結基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(式中、Aは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1~10のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、又は酸素原子若しくはフッ素原子を一部に含む基である。)
 (VI)で表される連結基は、好ましくはAの少なくとも1つが、フッ素原子を一部に含む基、又は炭素数6~20のアリール基である。
 上記酸素原子若しくはフッ素原子を一部に含む基について、酸素原子を含む基としてはアルキルオキシ基等が挙げられ、フッ素原子を含む基としてはパーフルオロアルキル基等が挙げられる。その炭素原子数は1~20であることが好ましい。
 (2)で表される化合物の例としては、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-メトキシメチルフェノール)、4,4’-メチレンビス(2-メチル-6-ヒドロキシメチルフェノール)、4,4’-メチレンビス[2,6-ビス(メトキシメチル)フェノール]、4,4’-(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス[2,6-ビス(メトキシメチル)フェノール]、ビス(2-ヒドロキシ-3-メトキシメチル-5-メチルフェニル)メタン、4,4’-(1-フェニルエチリデン)ビス[2,6-ビス(メトキシメチル)フェノール]、ビス(2-ヒドロキシ-3-エトキシメチル-5-メチルフェニル)メタン、ビス(2-ヒドロキシ-3-プロポキシメチル-5-メチルフェニル)メタン、ビス(2-ヒドロキシ-3-ブトキシメチル-5-メチルフェニル)メタン、ビス[2-ヒドロキシ-3-(1-プロペニルオキシ)メチル-5-メチルフェニル]メタン、ビス(2-ヒドロキシ-3-メトキシメチル-5-メチルフェニル)エタン、ビス(2-ヒドロキシ-3-エトキシメチル-5-メチルフェニル)エタン、3,3’-ビス(メトキシメチル)-4,4’-ジヒドロキシビフェニル、3,3’-ビス(エトキシメチル)-4,4’-ジヒドロキシビフェニル、4,4’-ジヒドロキシ-3,3’,5,5’-テトラキス(メトキシメチル)ビフェニル、4,4’-ジヒドロキシ-3,3’,5,5’-テトラキス(エトキシメチル)ビフェニル、ビス(4-ヒドロキシ-3-メトキシメチルフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシ-3-エトキシメチルフェニル)メタン、ビス[4-ヒドロキシ-3,5-ビス(メトキシメチル)フェニル]メタン、ビス[4-ヒドロキシ-3,5-ビス(エトキシメチル)フェニル]メタン、2,2-ビス[3,5-ビス(ヒドロキシメチル)-4-ヒドロキシフェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[3,5-ビス(メトキシメチル)-4-ヒドロキシフェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[3,5-ビス(エトキシメチル)-4-ヒドロキシフェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[3,5-ビス(プロポキシメチル)-4-ヒドロキシフェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[3,5-ビス(アセトキシメチル)-4-ヒドロキシフェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、4,4’-イソプロピリデンビス[2,6-ビス(メトキシメチル)フェノール]、3,3-ビス[3,5-ビス(ヒドロキシメチル)-4-ヒドロキシフェニル]パーフルオロペンタン、3,3-ビス[3,5-ビス(メトキシメチル)-4-ヒドロキシフェニル]パーフルオロペンタン、3,3’-メチレンビス(2-ヒドロキシ-5-メチルベンゼンメタノール)、4,4’-(1-メチルエチリデン)ビス[2-メチル-6-ヒドロキシメチルフェノール]、3,3’,5,5’-テトラキス(ヒドロキシメチル)[(1,1’-ビフェニル)-4,4’-ジオール]、4,4’-(1-メチルエチリデン)ビス[2,6-ビス(ヒドロキシメチル)フェノール]、2,2’-メチレンビス(4,6-ビスヒドロキシメチルフェノール)、2,6-ビス[(2-ヒドロキシ-3-ヒドロキシメチル-5-メチルフェニル)メチル]-4-メチルフェノール、4,4’-(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス[2,6-ビス(ヒドロキシメチル)フェノール]等が挙げられる。
 これらの化合物は単独又は2種類以上組み合わせ用いることができる。
 上記(2)で表される化合物の例のうち、式(V)に含まれる4,4’-(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス[2,6-ビス(ヒドロキシメチル)フェノール]は、感度向上の効果及び現像時の膜の溶解性の面から、最も好ましい。
 (d)成分の含有量は、感光時の感度、解像度、保存安定性の観点から、(a)成分100重量部に対して、1~30重量部とすることが好ましく、3~25重量部とすることがより好ましく、5~25質量部とすることがさらに好ましい。
 本発明の感光性重合体組成物は、さらに(e)アルコキシシラン接着剤を含んでもよい。
 (e)アルコキシシラン接着剤のアルコキシシラン化合物としては、例えば、ビス(2-ヒドロキシエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、尿素プロピルトリエトキシシラン、メチルフェニルシランジオール、エチルフェニルシランジオール、n-プロピルフェニルシランジオール、イソプロピルフェニルシランジオール、n-ブチルシフェニルシランジオール、イソブチルフェニルシランジオール、tert-ブチルフェニルシランジオール、ジフェニルシランジオール、エチルメチルフェニルシラノール、n-プロピルメチルフェニルシラノール、イソプロピルメチルフェニルシラノール、n-ブチルメチルフェニルシラノール、イソブチルメチルフェニルシラノール、tert-ブチルメチルフェニルシラノール、エチルn-プロピルフェニルシラノール、エチルイソプロピルフェニルシラノール、n-ブチルエチルフェニルシラノール、イソブチルエチルフェニルシラノール、tert-ブチルエチルフェニルシラノール、メチルジフェニルシラノール、エチルジフェニルシラノール、n-プロピルジフェニルシラノール、イソプロピルジフェニルシラノール、n-ブチルジフェニルシラノール、イソブチルジフェニルシラノール、tert-ブチルジフェニルシラノール、フェニルシラントリオール、1,4-ビス(トリヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(メチルジヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(エチルジヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(プロピルジヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(ブチルジヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(ジメチルヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(ジエチルヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(ジプロピルドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(ジブチルヒドロキシシリル)ベンゼン等が挙げられる。
 これらのうち、ビス(2-ヒドロキシエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシランが好ましい。これらは単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 本発明の感光性重合体組成物において、(e)成分を含有する場合、含有量は(a)成分100重量部に対して0.1~20重量部であることが好ましく、より好ましくは1~10重量部である。
 (e)成分の含有量を0.1重量部以上とすることにより、基板に対する良好な密着性を組成物に与えることができ、20重量部以下とすることにより良好な保存性が得られる。
 本発明の感光性重合体組成物は、(f)成分としてオニウム塩、ジアリール化合物及びテトラアルキルアンモニウム塩からなる群から選択される化合物を含有することが好ましい。このような(f)成分は、(a)成分のアルカリ水溶液に対する溶解を阻害する。
 上記オニウム塩としては、ジアリールヨードニウム塩等のヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩等のスルホニウム塩、ホスホニウム塩、アリールジアゾニウム塩等のジアゾニウム塩等が挙げられる。
 上記ジアリール化合物としては、ジアリール尿素、ジアリールスルホン、ジアリールケトン、ジアリールエーテル、ジアリールプロパン、ジアリールヘキサフルオロプロパン等の二つのアリール基が結合基を介して結合した化合物が挙げられ、当該アリール基は、フェニル基が好ましい。
 テトラアルキルアンモニウム塩としては、当該アルキル基がメチル基、エチル基等であるテトラアルキルアンミニウムハライドが挙げられる。
 良好な溶解阻害効果を示す(f)成分としては、ジアリールヨードニウム塩、ジアリール尿素化合物、ジアリールスルホン化合物、テトラメチルアンモニウムハライド化合物等が挙げられる。
 上記ジアリール尿素化合物としてはジフェニル尿素、ジメチルジフェニル尿素等が挙げられ、テトラメチルアンモニウムハライド化合物としては、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムヨーダイド等が挙げられる。
 (f)成分は、好ましくは下記式(VIII)で表されるジアリールヨードニウム塩である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
(式中、Xは対陰イオンである。
 R及びRは、それぞれ独立に、アルキル基又はアルケニル基である。
 m及びnは、それぞれ独立に、0~5の整数である。)
 式(VIII)のXは、硝酸イオン、4弗化硼素イオン、過塩素酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、p-トルエンスルホン酸イオン、チオシアン酸イオン、塩素イオン、臭素イオン、沃素イオン等が挙げられる。
 式(VIII)で表されるジアリールヨードニウム塩としては、例えば、ジフェニルヨードニウムニトラート、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムニトラート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジフェニルヨードニウムブロマイド、ジフェニルヨードニウムクロリド、ジフェニルヨードニウムヨーダイト等が挙げられる。
 これらのうち、ジフェニルヨードニウムニトラート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート及びジフェニルヨードニウム-8-アニリノナフタレン-1-スルホナートが、効果が高く好ましい。
 (f)成分を含有する場合の含有量は、感度及び現像時間の観点から、(a)成分100重量部に対して0.01~15重量部が好ましく、0.01~10重量部がより好ましく、0.05~3重量部がさらに好ましい。
 本発明の組成物は、(a)~(d)成分、及び任意の(e)成分を含めばよく、これらの合計が、例えば90重量%以上、95重量%以上、99重量%以上、又は100重量%でもよい。
 本発明の感光性重合体組成物は、これら上述の成分の他に、下記溶剤、添加剤等を本発明の効果を損なわない範囲でさらに含むことができる。
 溶剤としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリルアミド、テトラメチレンスルホン、γ-ブチロラクトン等の非プロトン性極性溶剤が好ましく、これら溶剤を単独で又は2種以上を併用して用いてもよい。感光性重合体組成物が溶剤を含有する場合、溶剤の含有量は、感光性重合体組成物の全量に対して20~90重量%であることが好ましい。
 本発明の感光性重合体組成物は、塗布性の向上、例えば膜厚のムラ(ストリエーション)を防いで現像性を向上させるために、適当な界面活性剤あるいはレベリング剤を含有することができる。
 このような界面活性剤あるいはレベリング剤としては、例えば、ポリオキシエチレンウラリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル等があり、具体的な市販品としては、メガファックスF171、F173、R-08(大日本インキ化学工業株式会社製商品名)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム株式会社商品名)、オルガノシロキサンポリマーKP341、KBM303、KBM403、KBM803(信越化学工業株式会社製商品名)等が挙げられる。
 本発明の感光性重合体組成物を塗布することにより、パターンを製造することができる。
 特に本発明の感光性重合体組成物を用いることにより、感度、解像度、接着性及び耐熱性に優れ、良好な形状のパターンが得られる。
 本発明のパターンの製造方法は、本発明の感光性重合体組成物を支持基板上に塗布し乾燥する工程、露光する工程、現像する工程及び加熱処理する工程を含む。
 本発明の組成物を塗布する支持基板としては、ガラス基板、アルミニウム基板、半導体、金属酸化物絶縁体(例えばTiO、SiO等)、窒化ケイ素等が挙げられる。
 塗布法としては、スピンナー等の塗布法が挙げられ、本発明の組成物を回転塗布後にホットプレート、オーブン等を用いて乾燥することにより感光性重合体被膜を形成することができる。
 露光工程では、支持基板上で被膜となった感光性重合体組成物に、マスクを介して紫外線、可視光線、放射線等の活性光線を照射する。この活性光線の光源は、i線であると好ましい。
 現像工程において、露光部を現像液で除去することによりパターン被膜が得られる。用いる現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等のアルカリ水溶液が好ましく、これら水溶液の塩基濃度は、0.1~10重量%であると好ましい。
 上記現像液は、さらにアルコール類及び/又は界面活性剤を含んでもよく、これらは現像液100重量部に対して、0.01~10重量部であることが好ましく、0.1~5重量部であることがより好ましい。
 得られたパターン被膜を加熱処理することにより、パターン被膜を熱硬化させて、オキサゾール環や他の官能基を有する耐熱性のポリオキサゾールのパターン硬化膜が得られる。
 上記加熱処理の温度は、150~450℃であることが好ましい。
 本発明のパターンの製造方法を、パターンを有する半導体装置の製造工程を一例に図面に基づいて説明する。
 図1~図5は、多層配線構造を有する半導体装置の製造工程を説明する概略断面図であり、第1の工程から第5の工程へと一連の工程を表している。
 図1~図5において、回路素子(図示しない)を有するSi基板等の半導体基板1は、回路素子の所定部分を除いてシリコン酸化膜等の保護膜2で被覆され、露出した回路素子上に第1導体層3が形成されている。上記半導体基板1上にスピンコート法等で層間絶縁膜層4としてのポリイミド樹脂等の膜が形成される(第1の工程、図1)。
 次に、塩化ゴム系、フェノールノボラック系等の感光性樹脂層5が、マスクとして層間絶縁膜層4上にスピンコート法で形成され、公知の写真食刻技術によって所定部分の層間絶縁膜層4が露出するように窓6Aが設けられる(第2の工程、図2)。この窓6Aに露出する層間絶縁膜層4は、酸素、四フッ化炭素等のガスを用いるドライエッチング手段によって選択的にエッチングされ、窓6Bが空けられる。次いで、窓6Bから露出した第1導体層3を腐食することなく、感光樹脂層5のみを腐食するようなエッチング溶液を用いて感光樹脂層5が完全に除去される(第3の工程、図3)。
 さらに、公知の写真食刻技術を用いて、第2導体層7を形成させ、第1導体層3との電気的接続が完全に行われる(第4の工程、図4)。3層以上の多層配線構造を形成する場合は、上記の工程を繰り返して行い各層を形成することができる。
 次に、表面保護膜8を形成する。図5では、本発明の感光性重合体組成物をスピンコート法にて塗布、乾燥し、所定部分に窓6Cを形成するパターンを描いたマスク上から光を照射した後、アルカリ水溶液にて現像してパターン被膜を形成する。その後、このパターン被膜を加熱して表面保護膜層8としてのパターン硬化膜とする(第5の工程、図5)。
 この表面保護膜層8は、導体層を外部からの応力、α線等から保護し、得られる半導体装置は信頼性に優れる。
 尚、上記層間絶縁膜を本発明の感光性重合体組成物を用いて形成してもよい。
 本発明の感光性重合体組成物は、半導体装置や多層配線板等の電子部品に使用することができ、具体的には、半導体装置の表面保護膜や層間絶縁膜、多層配線板の層間絶縁膜等の形成に使用することができる。
 本発明の電子部品は、本発明の感光性重合体組成物を用いて形成される表面保護膜又は層間絶縁膜を有すること以外は特に制限されず、様々な構造をとることができる。
 以下、実施例及び比較例に基づき、本発明についてさらに具体的に説明する。尚、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
合成例1
[ポリベンゾオキサゾール前駆体((a)成分)の合成]
 攪拌機、温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中に、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸15.48g、N-メチルピロリドン90gを仕込み、フラスコを5℃に冷却した後、塩化チオニル12.64gを滴下し、30分間反応させて、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸クロリドの溶液を得た。
 次いで、攪拌機、温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中に、N-メチルピロリドン87.5gを仕込み、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18.30gを添加し、攪拌溶解した後、ピリジン8.53gを添加し、温度を0~5℃に保ちながら、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸クロリドの溶液を30分間で滴下した後、30分間攪拌を続けた。攪拌した溶液を3リットルの水に投入し、析出物を回収、純水で3回洗浄した後、減圧乾燥してポリヒドロキシアミド(ポリベンゾオキサゾール前駆体)を得た(以下、ポリマーIとする)。
合成例2
[ポリイミド前駆体((a)成分)の合成]
 攪拌機及び温度計を備えた0.2リットルのフラスコ中に、3,3’,4,4’-ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物(ODPA)10g(32mmol)とイソプロピルアルコール3.87g(65mmol)とをN-メチルピロリドン45gに溶解し、1,8-ジアザビシクロウンデセンを触媒量添加の後に、60℃にて2時間加熱を行い、続いて室温下(25℃)で15時間攪拌し、エステル化を行った。その後、氷冷下で塩化チオニルを7.61g(64mmol)加え、室温に戻し2時間反応を行い酸クロリドの溶液を得た。
 次いで、攪拌機、温度計を備えた0.5リットルのフラスコ中に、N-メチルピロリドン40gを仕込み、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン10.25g(28mmol)を添加し、攪拌溶解した後、ピリジン7.62g(64mmol)を添加し、温度を0~5℃に保ちながら、先に調製した酸クロリド溶液を30分間で滴下した後、30分間攪拌を続けた。この反応液を蒸留水に滴下し、沈殿物をろ別して集め、減圧乾燥することによってカルボキシ基末端のポリアミド酸エステル(以下、ポリマーIIとする)を得た。
 ポリマーIのGPC法標準ポリスチレン換算により求めた重量平均分子量は14580、分散度は1.6であった。同様にポリマーIIの重量平均分子量は19,400、分散度は2.2であった。
 尚、GPC法による重量平均分子量の測定条件は以下の通りであり、ポリマー0.5mgに対して溶媒[THF/DMF=1/1(容積比)]1mLの溶液を用いて測定した。
 測定装置:検出器 株式会社日立製作所製L4000 UV
 ポンプ:株式会社日立製作所製L6000
     株式会社島津製作所製C-R4A Chromatopac
 測定条件:カラム Gelpack GL-S300MDT-5 x2本
 溶離液:THF/DMF=1/1 (容積比)
     LiBr(0.03mol/L)、HPO(0.06mol/L)
 流速:1.0mL/min、検出器:UV270nm
実施例1-18並びに比較例1-7
 (a)成分として合成例1及び2で調製したポリマーI及びIIを100重量部、並びに(b)成分、(c)成分、(d)成分及び(e)成分として、それぞれ表1及び2に示す化合物を表1及び2に示す配合量で、γ-ブチロラクトン/プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを重量比9:1で混合した溶剤に溶解して、それぞれ感光性重合体組成物を調製した。
 尚、表1及び2において、(b)、(c)、(d)及び(e)成分の各欄における表内の数字は、(a)成分100重量部に対する添加量(重量部)を示す。また、溶剤の使用量は、いずれも(a)成分100重量部に対して1.5倍で用いた。
 実施例1~18及び比較例1~7で用いた化合物を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 調製した感光性重合体組成物を以下の方法で、その保存安定性、感度、未露光部と露光部の溶解速度比(コントラスト)、解像度及びメッキ液耐性をそれぞれ評価した。結果を表1及び2に示す。
[保存安定性]
 調製した感光性重合体組成物を冷凍庫中に保管し、2週間後、組成物中に析出物が確認されず、室温で4週間保管したワニスを初期と同様の条件でシリコンウエハ上に塗布したときの膜厚変化が±0.4μm以内であれば「◎」と評価し、膜厚変化が±0.8mm以内であれば「○」と評価し、組成物中に析出物が確認された場合を「×」と評価した。膜厚の変化が大きいほど、粘度変化が大きいということになり、保存安定性が悪いと言える。
[感度]
 調製した感光性重合体組成物をシリコンウエハ上にスピンコートし、120℃で3分間加熱し、乾燥膜厚7~12μmの塗膜を形成した。超高圧水銀灯を用いて、この塗膜に対して100~1000mJ/cmのi線露光を干渉フィルターを介して行った。露光後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38重量%水溶液にて露光部のシリコンウエハが露出するまで現像した後、水でリンスし残膜率(現像前後の膜厚の比)80%以上が得られるパターン形成に必要な最小露光量(感度)を求めた。
 [未露光部と露光部の溶解速度比(コントラスト)]
 未露光部と調製した感光性重合体組成物をシリコンウエハ上にスピンコートし、120℃で3分間乾燥をおこない、乾燥膜厚7~12μmの塗膜を形成した。この塗膜をメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38重量%水溶液にて100秒間現像をおこなった後、水でリンスし現像前後の膜厚の差から未露光部溶解速度を求めた。同様に作成した塗膜に対して、超高圧水銀灯を用い、干渉フィルターを介して200mJ/cmi線露光を行った。露光後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38重量%水溶液にてシリコンウエハ表面が露出するまでの現像を行った後、水でリンスし現像前後の膜厚の差から、溶解速度を求めた。露光部の溶解速度を未露光部の溶解速度で割った値をコントラストとした。コントラストの値が大きければ、高残膜率で、高感度な樹脂膜となっているといえる。
[解像度]
 パターン開口可能な最小露光量の1.2倍の露光量おけるSiウエハー上のラインアンドスペースの剥がれの最小値を解像度とした。
[メッキ液耐性]
 アルミを蒸着したシリコンウエハ上に、調製した感光性重合体組成物をスピンコートした後、120℃で3分間加熱して膜厚8μmの塗膜を形成した。この塗膜について、露光及び現像を行いパターン形成した。形成したパターンをイナートガスオーブン中、窒素雰囲気下、100℃で60分加熱した後、320℃で1時間加熱して硬化膜を得た。
 このアルミ基板上でパターン化した硬化膜を、23℃で、アルカリ性水溶液を主成分とするメルテックス製無電解ニッケルめっき用薬液メルプレートFZ-7350、同FBZ2の混合水溶液(FZ-7350/FBZ2/水=200ml/10ml/790ml)に10分間浸漬した。開口パターンから、基板と樹脂層の界面への薬液の染み込みの有無を、上方からの金属顕微鏡による観察で評価した。金属顕微鏡で染み込みが2μm以上確認できる程度の場合を「×」、0.5μm以上2 μm未満の場合を「○」全く染み込みが確認できない場合を「◎」と評価した。ジンケートプロセスにおいて基板と樹脂層の界面への薬液染込みがおこると、Niめっきプロセス中に、めっき潜りや樹脂層の剥離が起こる可能性がある。染込みがまったく無い、もしくは少ないものは無電解Ni/Auめっきプロセスに適合できると考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1及び2の結果から、実施例1~18の感光性重合体組成物からなる硬化膜は、基板との密着性が良好であり、実用レベルであることが確認された。即ち、本発明の感光性重合体組成物が、保存安定性、感度を低下させず、高コントラストで高い解像度を持ち、良好な形状のパターンを維持したまま、基板との密着性を向上することで優れためっき液耐性を持つポジ型感光性重合体組成物であることが分かる。一方、比較例1~5では、密着性が弱く、基板と樹脂界面への薬液の染み込みがみられ、比較例6ではワニスの保存安定性が悪かった。また、比較例7では露光部の溶解速度が非常に遅く、5分間現像しても開口しなかったため、コントラストの値は求められなかった。
 本発明の感光性重合体組成物は、表面保護膜又は層間絶縁膜の材料として好適に用いることができ、信頼性の高い電子部品を歩留まり良く製造することができる。
 上記に本発明の実施形態及び/又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び/又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
 この明細書に記載の文献の内容を全てここに援用する。

Claims (13)

  1.  下記成分(a)~(d)を含有してなる感光性重合体組成物。
     (a)アルカリ性水溶液に可溶なポリマー
     (b)光により酸を発生する化合物
     (c)アルミニウム錯体
     (d)-CHOR(Rは水素原子又は1価の有機基である)で示される基を有する架橋剤
  2.  (d)架橋剤が、下記式(1)で表される化合物又は下記式(2)で表される化合物である請求項1に記載の感光性重合体組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
    (式中、複数のRは、各々独立に水素原子又は1価の有機基、複数のRは、各々独立に水素原子又は1価の有機基であり、互いに結合して置換基を有してもよい環構造を形成してもよい。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
    (式中、Xは単結合又は1~4価の有機基であり、R11は水素原子又は1価の有機基であり、R12は1価の有機基であり、oは1~4の整数であり、aは1~4の整数であり、bは0~3の整数である。R11,R12がそれぞれ複数あるときは同一でも異なってもよい。)
  3.  前記(d)成分が、式(1)で表される化合物である請求項2に記載の感光性重合体組成物。
  4.  前記(a)成分が、下記式(I)で表される構造単位を有するアルカリ水溶液可溶性ポリアミドである請求項1~3のいずれかに記載の感光性重合体組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
    (式中、Uは4価の有機基であり、Vは2価の有機基である。)
  5.  前記(c)成分が、アルミニウムキレート錯体である請求項1~4のいずれかに記載の感光性重合体組成物。
  6.  前記(c)成分が、下記式(II)で表されるアルミニウムキレート錯体である請求項1~5のいずれかに記載の感光性重合体組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
    (式中、R,R,R,R,R及びRは、各々独立に水素原子又は1価の有機基である。)
  7.  (e)アルコキシシラン接着剤をさらに含有する請求項1~6のいずれかに記載の感光性重合体組成物。
  8.  (a)成分100重量部に対して、(b)成分5~100重量部、(c)成分0.1~50重量部、(d)成分1~30重量部を含有する請求項1~6のいずれかに記載の感光性重合体組成物。
  9.  (a)成分100重量部に対して、(b)成分5~100重量部、(c)成分0.1~50重量部、(d)成分1~30重量部、(e)成分0.1~20重量部を含有する請求項7に記載の感光性重合体組成物。
  10.  請求項1~9のいずれかに記載の感光性重合体組成物を支持基板上に塗布し乾燥する工程、露光する工程、現像する工程及び加熱処理する工程を含むパターンの製造方法。
  11.  前記露光する工程において使用する光源が、i線である請求項10に記載のパターンの製造方法。
  12.  請求項1~9のいずれかに記載の感光性重合体組成物を硬化してなる硬化物。
  13.  請求項12に記載の硬化物を表面保護膜又は層間絶縁膜として有してなる電子部品。
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