WO2025063041A1 - ネガ型感光性樹脂組成物、ネガ型感光性樹脂組成物被膜、ネガ型感光性樹脂組成物フィルム、硬化膜、およびこれらを用いた電子部品 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a negative photosensitive resin composition, a negative photosensitive resin composition coating, a negative photosensitive resin composition film, a cured film, and a semiconductor device using these. More specifically, the present invention relates to a resin composition, a resin composition coating, a resin composition film, a cured film, and a semiconductor device using these that are suitable for use in surface protection films for semiconductor elements and electronic components, interlayer insulating films, and MEMS (microelectromechanical systems) structures and adhesive members.
- MEMS microelectromechanical systems
- Photosensitive materials are used as interlayer insulating films, surface protective films, and structural members in electronic components such as semiconductor elements and MEMS. Photosensitive materials are classified into positive-type photosensitive materials using diazonaphthoquinone compounds and negative-type photosensitive materials using photopolymerizable compounds.
- the main negative-type photosensitive materials include photoradical polymerization materials using radically polymerizable compounds such as acrylic compounds and photoradical polymerization initiators, and photocationic polymerization materials using cationic polymerizable compounds such as epoxy compounds and photocationic polymerization initiators.
- photocationic polymerization negative-type photosensitive materials have excellent resolution and low shrinkage during pattern formation, and are therefore suitable for use as interlayer insulating films and structural members (for example, Patent Document 1).
- a technology has been proposed in which a pattern is formed on a substrate using a photosensitive material, another substrate is placed facing the formed pattern, and the substrates are bonded by thermocompression.
- Examples include a method for connecting electrode pads formed on an integrated circuit element (Patent Document 2), a method for bonding circuit substrates (Patent Document 3), and a method for manufacturing semiconductor packages (Patent Document 4).
- Patent Document 2 a method for connecting electrode pads formed on an integrated circuit element
- Patent Document 3 a method for bonding circuit substrates
- Patent Document 4 a method for manufacturing semiconductor packages
- Positive-type photosensitive materials have excellent resolution, but there is a concern that voids will occur at the adhesive interface due to gas generation from photosensitizers such as diazonaphthoquinone compounds during thermal curing, which may reduce adhesive strength.
- Negative-type photosensitive materials based on photoradical polymerization lack resolution and there is a concern that adhesiveness will decrease due to large internal stress caused by curing shrinkage.
- negative-type photosensitive materials based on photocationic polymerization such as those described in Patent Document 1 have excellent resolution, but the high photoreactivity of the cationic polymerizable compound increases the crosslink density after pattern formation, which causes the problem of voids occurring at the adhesive surface when the substrate is thermocompressed.
- the present invention aims to provide a negative-type photosensitive resin composition that is suitable for the above-mentioned adhesive applications and that combines excellent resolution and adhesion.
- a negative-type photosensitive resin composition containing a cationic polymerizable compound and a cationic photopolymerization initiator it is possible to achieve both excellent resolution and adhesion by intentionally suppressing the cationic photopolymerization reactivity below a certain level.
- a certain level or more of a polyfunctional aromatic glycidyl ether with an epoxy equivalent weight in a negative-type photosensitive resin composition, it is possible to suppress the cationic photopolymerization reactivity below a certain level, thereby providing a negative-type photosensitive resin composition that is suitable for use in bonding semiconductor elements and electronic components and that achieves both excellent resolution and adhesion.
- the present invention is as follows:
- a negative photosensitive resin composition comprising a cationic polymerizable compound as a component (A) and a cationic photopolymerization initiator as a component (B), the component (A) contains, as a component (A1), a polyfunctional aromatic glycidyl ether having an epoxy equivalent of 80 to 145 g/eq and having at least two epoxy groups in the molecule;
- a negative type photosensitive resin composition wherein the content of the component (A1) in the entirety of the component (A) is 45 to 100 mass %.
- ⁇ 2> The negative-type photosensitive resin composition according to ⁇ 1>, in which the content of the component (A) in the entire negative-type photosensitive resin composition is 45 to 70 mass %.
- ⁇ 3> The negative photosensitive resin composition according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, in which the component (A1) contains a liquid polyfunctional aromatic glycidyl ether having a viscosity of 10,000 to 150,000 mPa ⁇ s at 25°C.
- ⁇ 4> A negative-type photosensitive resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, in which the component (A) contains a cationic polymerizable compound selected from the compounds represented by the following general formulas (1) and (2):
- l, m, and n each independently represent an integer of 1 to 6;
- R 1 and R 2 each independently represent a divalent organic group.
- a negative-type photosensitive resin composition coating comprising the negative-type photosensitive resin composition described in any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>.
- ⁇ 9> A cured film obtained by curing the negative type photosensitive resin composition described in any one of ⁇ 1> to ⁇ 6> or the negative type photosensitive resin composition coating described in ⁇ 7>.
- the present invention can provide a negative-type photosensitive resin composition, a negative-type photosensitive resin composition coating, a negative-type photosensitive resin composition film, a cured film, and electronic components using these, which combine excellent resolution and adhesion and are suitable for use in bonding semiconductor elements and electronic components.
- the negative type photosensitive resin composition of the present invention is a negative type photosensitive resin composition containing a cationic polymerizable compound as component (A) and a cationic photopolymerization initiator as component (B), the component (A) contains, as a component (A1), a polyfunctional aromatic glycidyl ether having an epoxy equivalent of 80 to 145 g/eq and having at least two epoxy groups in the molecule; The content of the component (A1) in the entirety of the component (A) is 45 to 100 mass %.
- the negative type photosensitive resin composition of the present invention contains a cationic polymerizable compound as component (A) (hereinafter, may be referred to as cationic polymerizable compound (A)).
- a cationic polymerizable compound as component (A)
- the negative type photosensitive resin composition of the present invention undergoes photocationic polymerization and has excellent negative pattern processability.
- Preferred examples of the cationic polymerizable compound include cyclic ether compounds (such as epoxy compounds and oxetane compounds), ethylenically unsaturated compounds (such as vinyl ethers and styrenes), bicycloorthoesters, spiroorthocarbonates, and spiroorthoesters.
- cyclic ether compounds such as epoxy compounds and oxetane compounds
- ethylenically unsaturated compounds such as vinyl ethers and styrenes
- bicycloorthoesters such as spiroorthocarbonates, and spiroorthoesters.
- the (A) component contains, as the (A1) component, a polyfunctional aromatic glycidyl ether having an epoxy equivalent of 80 to 145 g/eq and at least two or more epoxy groups in the molecule.
- the reaction rate of the cationic polymerizable groups in the (A) component as a whole during pattern processing is reduced, and the resin composition becomes flexible, improving adhesion. As a result, even under lower temperature and pressure conditions, no voids are generated on the bonding surface when bonding to a substrate.
- reaction rate of the cationic polymerizable groups is reduced by containing the (A1) component is not clear, but it is speculated that the nucleophilicity and molecular mobility of the cationic polymerizable compound contribute to this.
- the polymerization reaction proceeds through the activation reaction, initiation reaction, and propagation reaction of the cationic polymerizable compound by an acid, and the reactivity of the propagation reaction is affected by the nucleophilicity of the cationic polymerizable compound.
- the epoxy equivalent of the (A1) component is 145 g/eq or less.
- the epoxy equivalent of the (A1) component is 80 g/eq or more.
- the content of the (A1) component in the entire (A) component is 45 to 100 mass%.
- the content of the (A1) component is equal to or more than the lower limit, the cationic polymerization reaction rate of the entire (A) component is sufficiently reduced, the resin composition becomes flexible, and the adhesion is improved, and when the composition is bonded to a substrate, voids are not generated on the bonding surface.
- the content of the (A1) component in the entire (A) component is preferably 45 to 80 mass%.
- the lower limit of the content is more preferably 50 mass% or more, and even more preferably 60 mass% or more.
- the upper limit of the content is more preferably 70 mass% or less.
- the adhesion is improved as described above, and when the content is equal to or less than the upper limit of the preferred range, the resolution during pattern processing is improved and the internal stress after curing is reduced, which are preferable.
- polyfunctional aromatic glycidyl ether corresponding to the component (A1) for example, compounds represented by the following chemical formulas (A1-1), (A1-2), and (A1-3) can be used.
- the (A1) component contains a liquid polyfunctional aromatic glycidyl ether having a viscosity of 10,000 to 150,000 mPa ⁇ s at 25°C.
- the (A1) component contains a liquid polyfunctional aromatic glycidyl ether having a viscosity of 10,000 mPa ⁇ s or more at 25°C, the cationic polymerization reaction rate of the entire (A) component during pattern processing is further reduced, and the resin composition becomes flexible, which is preferable in that the adhesion is further improved.
- the (A1) component contains a liquid polyfunctional aromatic glycidyl ether having a viscosity of 150,000 mPa ⁇ s or less at 25°C, which is preferable in that the compatibility of the negative photosensitive resin composition is improved and the resolution is improved.
- a liquid polyfunctional aromatic glycidyl ether having a viscosity of 10,000 to 150,000 mPa ⁇ s at 25°C for example, compounds represented by the chemical formulas (A1-2) and (A1-3) can be used.
- the content of the liquid polyfunctional aromatic glycidyl ether having a viscosity of 10,000 to 150,000 mPa ⁇ s at 25°C in the component (A1) is preferably 50 to 100% by weight, more preferably 60 to 100% by weight, and even more preferably 80 to 100% by weight.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention can contain, as the component (A), a cationic polymerizable compound other than the component (A1).
- a cationic polymerizable compound other than the component (A1) Preferred examples of such component (A) include epoxy compounds, oxetane compounds, ethylenically unsaturated compounds (vinyl ethers, styrenes, etc.), bicycloorthoesters, spiroorthocarbonates, and spiroorthoesters that are not included in the component (A1).
- Preferred examples of alicyclic epoxy compounds include compounds obtained by epoxidizing a compound having at least one cyclohexene ring or cyclopentene ring with an oxidizing agent (e.g., 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate).
- an oxidizing agent e.g., 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate.
- aliphatic epoxy compounds include polyglycidyl ethers of aliphatic polyhydric alcohols or their alkylene oxide adducts (1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, etc.), polyglycidyl esters of aliphatic polybasic acids (diglycidyl tetrahydrophthalate, etc.), and epoxy compounds of long-chain unsaturated compounds (epoxidized soybean oil, epoxidized polybutadiene, etc.).
- the oxetane compound may be any known compound, and preferred examples include 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 2-ethylhexyl (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, 2-hydroxyethyl (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, 2-hydroxypropyl (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, 1,4-bis[(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy)methyl]benzene, oxetanylsilsesquioxetane, and phenol novolac oxetane.
- ethylenically unsaturated compound known cationically polymerizable monomers can be used, and preferred examples include aliphatic monovinyl ethers, aromatic monovinyl ethers, polyfunctional vinyl ethers, styrenes, and cationically polymerizable nitrogen-containing monomers.
- Preferred examples of aliphatic monovinyl ethers include methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, and cyclohexyl vinyl ether.
- aromatic monovinyl ethers include 2-phenoxyethyl vinyl ether, phenyl vinyl ether, and p-methoxyphenyl vinyl ether.
- polyfunctional vinyl ethers include butanediol-1,4-divinyl ether and triethylene glycol divinyl ether.
- styrenes include styrene, ⁇ -methylstyrene, p-methoxystyrene, and p-tert-butoxystyrene.
- Preferred examples of cationically polymerizable nitrogen-containing monomers include N-vinylcarbazole and N-vinylpyrrolidone.
- bicycloorthoesters include 1-phenyl-4-ethyl-2,6,7-trioxabicyclo[2.2.2]octane and 1-ethyl-4-hydroxymethyl-2,6,7-trioxabicyclo-[2.2.2]octane.
- Preferred examples of spiro orthocarbonates include 1,5,7,11-tetraoxaspiro[5.5]undecane and 3,9-dibenzyl-1,5,7,11-tetraoxaspiro[5.5]undecane.
- spiro orthoesters include 1,4,6-trioxaspiro[4.4]nonane, 2-methyl-1,4,6-trioxaspiro[4.4]nonane, and 1,4,6-trioxaspiro[4.5]decane.
- cationic polymerizable compounds compounds selected from epoxy compounds, oxetane compounds, and vinyl ethers are preferred, and compounds selected from epoxy compounds and oxetane compounds are even more preferred.
- an epoxy compound having an isocyanurate skeleton as the component (A), it is possible to keep the dielectric constant and dielectric tangent of the cured film obtained by curing the resin composition low while maintaining cationic polymerizability, which is preferable.
- the epoxy compound having an isocyanurate skeleton itself does not dissolve in an alkaline aqueous solution, when developing with an alkaline aqueous solution, it is possible to perform pattern processing with the alkaline aqueous solution without inhibiting the alkaline solubility of the resin composition. The reason for this is unclear, but it is thought to be because it is compatible with the alkaline soluble component (C) described below.
- the component (A) preferably contains a cationic polymerizable compound selected from the compounds represented by the following general formulas (1) and (2).
- an epoxy compound represented by general formula (1) is particularly preferred.
- l, m, and n are each independently an integer from 1 to 6.
- epoxy compounds represented by general formula (1) include triglycidyl isocyanurates such as TEPIC (registered trademark)-S, TEPIC (registered trademark)-L, TEPIC (registered trademark)-VL, TEPIC (registered trademark)-PASB26L, TEPIC (registered trademark)-PASB22, TEPIC (registered trademark)-FL, and TEPIC (registered trademark)-UC (trade names, all manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.).
- epoxy compounds represented by general formula (1) include TEPIC (registered trademark)-S, TEPIC (registered trademark)-L, TEPIC (registered trademark)-VL, and TEPIC (registered trademark)-FL (trade names, all manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.).
- component (A) contains an epoxy compound represented by general formula (2).
- R 1 and R 2 each independently represent a divalent organic group.
- epoxy compounds represented by general formula (2) include OGSOL (registered trademark) PG-100, OGSOL (registered trademark) CG-500, OGSOL (registered trademark) EG-200, and OGSOL (registered trademark) EG-280 (all product names, manufactured by Osaka Gas Chemicals Co., Ltd.), and from the viewpoint of compatibility, OGSOL (registered trademark) EG-200 and OGSOL (registered trademark) EG-280 (all product names, manufactured by Osaka Gas Chemicals Co., Ltd.) are particularly preferable.
- the cationically polymerizable compound may be used alone or in combination of two or more kinds.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably has a content of the component (A) of 45 to 70% by mass relative to the entire negative photosensitive resin composition.
- the lower limit of the content is more preferably 50% by mass or more.
- the upper limit of the content is more preferably 60% by mass or less.
- the content of the component (A) being equal to or greater than the lower limit of the preferred range is preferable in that the contrast in dissolution rate in a developer between exposed and unexposed parts during pattern formation is large, improving resolution.
- the content of the component (A) being equal to or less than the upper limit of the preferred range is preferable in that when the negative photosensitive resin composition is made into a film, i.e., a resin composition coating, the surface of the resin composition coating is free of tack and easy to handle, and that the solubility in a developer is increased, improving resolution.
- the content of the component (A) in the entire negative photosensitive resin composition refers to the content ratio of the component (A) when the total of all components excluding the solvent is taken as 100 mass %. The same applies to the contents of other components.
- the negative type photosensitive resin composition of the present invention contains a cationic photopolymerization initiator as component (B) (hereinafter, may be referred to as cationic photopolymerization initiator (B)).
- component (B) generates an acid by exposure to light and causes cationic polymerization.
- component (B) contains a sulfonium salt and contains at least one selected from the group consisting of borate ions, phosphate ions, and gallate ions as the counter anion that forms the sulfonium salt.
- component (B) contains a sulfonium salt and contains at least one selected from the group consisting of borate ions, phosphate ions, and gallate ions as the counter anion that forms the sulfonium salt.
- Cations that form the sulfonium salt include, for example, triphenylsulfonium, tri-p-tolylsulfonium, tris(4-methoxyphenyl)sulfonium, 1-naphthyldiphenylsulfonium, 2-naphthyldiphenylsulfonium, tris(4-fluorophenyl)sulfonium, tri-1-naphthylsulfonium, tri-2-naphthylsulfonium, tris(4-hydroxyphenyl)sulfonium, 4-(phenylthio)phenyldiphenylsulfonium, 4-(p-tolylthio)phenyldi- p-Tolylsulfonium, 4-(4-methoxyphenylthio)phenylbis(4-methoxyphenyl)sulfonium, 4-(phenylthio)phenylbis
- the counter anion that forms the sulfonium salt is preferably a borate ion, a phosphate ion, a gallate ion, etc.
- a borate ion is a complex ion having boron as the central atom
- a phosphate ion is a complex ion having phosphorus as the central atom
- a gallate ion is a complex ion having gallium as the central atom.
- borate ions include, but are not limited to, pentafluorophenylborate, trifluorophenylborate, tetrafluorophenylborate, trifluoromethylphenylborate, bis(trifluoromethyl)phenylborate, pentafluoroethylphenylborate, bis(pentafluoroethyl)phenylborate, fluoro-bis(trifluoromethyl)phenylborate, fluoro-pentafluoroethylphenylborate, and fluoro-bis(pentafluoroethyl)phenylborate.
- Preferred examples of phosphate ions include, but are not limited to, hexafluorophosphate and tris(pentafluoroethyl)trifluorophosphate.
- the content of the (B) component is preferably 0.1% by mass or more, and more preferably 0.5% by mass or more, when the entire resin composition is taken as 100% by mass. This allows the cationic polymerizable compound to exhibit sufficient curability and improve pattern processability. On the other hand, in order to improve the storage stability of the resin composition, the content of the (B) component is preferably 10% by mass or less, and more preferably 8% by mass or less.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention preferably contains, as component (C), at least one polymer compound selected from polyamide, polyimide, and polyamideimide.
- component (C) at least one polymer compound selected from polyamide, polyimide, and polyamideimide.
- the polyimide precursor and the polybenzoxazole precursor correspond to the above-mentioned polyamide, respectively.
- the resin composition of the present invention is preferable in that, by containing the component (C), the resin composition has excellent film-forming properties when it is made into a film-like resin composition coating, and when it is cured, the film has excellent tensile strength and tensile elongation.
- the component (C) by containing the component (C), the reactivity of the cationically polymerizable compound (A) is appropriately suppressed by functional groups such as imide groups and amide groups, and adhesion is improved when it is bonded to a substrate.
- the component (C) may be used alone or in combination of two or more kinds.
- the weight average molecular weight of the (C) component is not particularly limited, but it is preferable that the weight average molecular weight is 1,000 or more and 200,000 or less.
- the weight average molecular weight of the (C) component in the present invention is determined by measuring it by gel permeation chromatography (GPC) and calculating it in terms of polystyrene.
- the component (C) is preferably alkali-soluble. If it is alkali-soluble, it is preferable because it can be developed with an alkaline aqueous solution without using organic solvents, which are a factor in environmental load, during development during pattern processing.
- Alkali-soluble here refers to a material that dissolves at 0.1 g or more in 100 g of a 2.38 mass % aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at 25°C.
- an alkali soluble functional group is a functional group having acidity, and specific examples include a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, and a sulfonic acid group.
- the alkali soluble functional group it is preferable for the alkali soluble functional group to be a phenolic hydroxyl group, in view of problems such as the storage stability of the resin composition and corrosion of the copper wiring, which is a conductor.
- the (C) component it is preferable for the (C) component to be a compound having a phenolic hydroxyl group in the molecular chain.
- the molecular chain terminal of the component (C) is preferably a structure derived from a carboxylic acid residue.
- a polymer compound in which the molecular chain terminal is not a structure derived from a carboxylic acid residue is also possible.
- the content of the (C) component whose molecular chain terminals are not derived from carboxylic acid residues is preferably 0 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, more preferably 0 parts by mass or more and 5 parts by mass or less, and particularly preferably 0 parts by mass or more and 2 parts by mass or less.
- the content of the (C) component is not particularly limited, but is preferably 20% by mass or more and 95% by mass or less, assuming that the entire resin composition is 100% by mass.
- the lower limit of the content is more preferably 30% by mass or more.
- the upper limit of the content is more preferably 85% by mass or less, and particularly preferably 70% by mass or less.
- the molecular chain terminal of the component (C) has a structure derived from a carboxylic acid residue, so that the molecular chain terminal has a molecular structure that does not have an amine terminal structure that can become an inhibitory functional group for cationic polymerization.
- a molecular structure that does not have an amine terminal structure that can become an inhibitory functional group for cationic polymerization As a result, even when polyamide, polyimide, and polyamideimide are used, sufficient cationic polymerizability can be exhibited, which is preferable.
- the structure derived from the carboxylic acid residue at the molecular chain terminal of the component (C) refers to an organic group derived from a carboxylic acid residue that can constitute a polyamide, polyimide or polyamideimide, and refers to a structure derived from a monocarboxylic acid, dicarboxylic acid, monoacid chloride compound, diacid chloride compound, tetracarboxylic acid, acid anhydride, acid dianhydride, etc.
- the structure derived from the carboxylic acid residue at the molecular chain terminal of the component (C) is a structure derived from a tetracarboxylic acid dianhydride.
- the structure in which the molecular chain terminal is derived from a tetracarboxylic dianhydride is preferable in that the storage stability of the resin composition before heat curing is improved. Furthermore, when the resin composition is made into a cured film, the terminal carboxylic anhydride group becomes a reactive functional group, which is preferable in that the heat resistance and chemical resistance after heat curing are improved.
- the structure derived from the carboxylic acid residue at the molecular chain terminal of the component (C) may include, but is not limited to, structures derived from aromatic dicarboxylic acids, aromatic acid dianhydrides, alicyclic dicarboxylic acids, alicyclic acid dianhydrides, aliphatic dicarboxylic acids, aliphatic acid dianhydrides, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
- organic groups derived from alicyclic dicarboxylic acid residues are preferred, as they allow the design of resins that are transparent to the wavelengths used during patterning, resulting in the development of fine pattern processability in thick films.
- the component (C) is preferably at least one polymeric compound selected from polyamide, polyimide, and polyamideimide, and more preferably a compound having at least one structure selected from the structures represented by the general formula (8) and general formula (9) shown below.
- X1 represents a divalent to octavalent organic group
- X2 represents a tetravalent to octavalent organic group
- Y1 and Y2 each independently represent a divalent to hexavalent organic group
- R represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 carbon atoms
- q represents an integer of 0 to 2
- r, s, t, and u each independently represent an integer of 0 to 4.
- Y1 and Y2 are diamine residues, and preferably contain a diamine residue having a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group.
- a diamine residue having a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group appropriate solubility of the component (C) in an alkaline developer can be obtained, so that a high contrast between exposed and unexposed areas can be obtained, and a desired pattern can be formed.
- diamines having a phenolic hydroxyl group include, but are not limited to, aromatic diamines such as bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane, bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)sulfone, bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)propane, bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)methylene, bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)ether, bis(3-amino-4-hydroxy)biphenyl, 2,2'-ditrifluoromethyl-5,5'-dihydroxyl-4,4'-diaminobiphenyl, bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)fluorene, and 2,2'-bis(trifluoromethyl)-5,5'-dihydroxybenzidine, as well as compounds in which some of the hydrogen atoms in these aromatic rings or hydrocarbons are substituted with alkyl groups or fluoroalkyl groups
- the (C) component contains a diamine residue derived from any of the diamines represented by general formulas (3) to (7).
- the (C) component contains a diamine residue derived from a diamine represented by general formula (5), since the photoreactivity of the (A) component is appropriately suppressed and adhesiveness is improved.
- Y 1 and Y 2 in the general formulas (8) and (9) may contain a diamine residue having an aromatic group other than those mentioned above. By copolymerizing these, the heat resistance can be improved.
- diamines having an aromatic group other than those mentioned above include 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl methane, 4,4'-diaminodiphenyl methane, 3,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, benzine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 1,5-naphthalenedi
- X1 and X2 are carboxylic acid residues.
- the carboxylic acid residue preferably has a structure derived from an alicyclic tetracarboxylic dianhydride.
- the (C) component is at least one compound selected from the group consisting of polyamides, polyimides, and polyamideimides, and further has a structure derived from an alicyclic tetracarboxylic dianhydride.
- the carboxylic acid residue has a structure derived from an alicyclic tetracarboxylic dianhydride, which increases the light transmittance of the resin composition at the exposure wavelength, making it easier to process into a thick film of 20 ⁇ m or more.
- the (C) component has a structure derived from an alicyclic tetracarboxylic dianhydride, which increases the reactivity of cationic polymerization compared to aromatic acid dianhydrides, and is preferable in that the chemical resistance of the film when the resin composition is cured into a film is improved.
- alicyclic tetracarboxylic dianhydrides having a polycyclic structure are preferred because they improve the chemical resistance and ion migration resistance of the cured product.
- alicyclic tetracarboxylic dianhydrides having a polycyclic structure compounds represented by at least one of the following general formulas (10) and (11) are preferred.
- R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
- the (C) component has a structure derived from the compound represented by the general formula (10) or (11) above, and therefore the resin skeleton has flexibility, which increases the solubility of the resin composition in organic solvents before curing, making it difficult for resin to precipitate in the resin composition, and is therefore preferable in terms of excellent storage stability.
- alicyclic tetracarboxylic dianhydrides having a polycyclic structure include 4-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-1,2-dicarboxylic dianhydride, 4-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-4-methyl-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-1,2-dicarboxylic dianhydride, 4-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3 -yl)-7-methyl-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-1,2-dicarboxylic dianhydride, norbornane-2-spiro-2'-cyclopentanone-5'-spiro-2''-norbornane-5,5'',6,6''-tetracarboxylic dianhydride, and norbornane-2-spiro-2'-cyclohe
- the carboxylic acid residue may include a residue of an acid dianhydride other than the alicyclic tetracarboxylic dianhydride having a polycyclic structure.
- acid dianhydrides include pyromellitic dianhydride, 3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic dianhydride, 2,3,3',4'-biphenyl tetracarboxylic dianhydride, 2,2',3,3'-biphenyl tetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2,2',3,3'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propane dianhydride, 2,2-bis(2,3-dicarboxyphenyl)propane dianhydride, and 2,2-bis(2,3-dicarboxyphenyl
- 1,1-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propane dianhydride 1,1-bis(3,4-dicarboxyphenyl)ethane dianhydride, 1,1-bis(2,3-dicarboxyphenyl)ethane dianhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)methane dianhydride, bis(2,3-dicarboxyphenyl)methane dianhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfone dianhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)ether dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid dianhydride, 9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl) aromatic tetracarboxylic dianhydrides such as 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)hexafluoropropane dianhydride, 3,3',4,4'-diphenylsulfone t
- the molar ratios of the structures constituting the compounds represented by general formulas (8) and (9) can be confirmed by a method of calculating them from the molar ratios of the monomers used in polymerization, or by a method of detecting peaks of polyamide structures, imide precursor structures, and imide structures in the obtained resin, resin composition, and cured film using a nuclear magnetic resonance (NMR) spectrometer.
- NMR nuclear magnetic resonance
- the component (C) whose molecular chain end is a structure derived from a carboxylic acid residue can be obtained, for example, in the case of a polyimide whose molecular chain end is a carboxylic acid residue, by increasing the content of acid anhydride relative to the diamine used during polymerization.
- the total of the carboxylic acid residues in the (C) component is taken as 100 mol%
- the total of the amine residues is preferably 60 mol% or more and 98 mol% or less.
- the (C) component is preferably a compound obtained by polymerization such that the total of the amine residues is 60 mol% or more and 98 mol% or less.
- the weight average molecular weight of the polymer compound is likely to be 1,000 or more, and the film-forming properties are excellent when the resin composition is made into a film, and when it is 98 mol% or less, the proportion of the polymer compound with amine residues at the terminal is small, the cationic polymerization reaction is likely to proceed, and the resolution is improved.
- the component (C) whose molecular chain end is derived from a carboxylic acid residue it can also be obtained by using specific compounds from among those generally used as end-capping agents, specifically acid anhydrides, monocarboxylic acids, monoacid chloride compounds, and monoactive ester compounds.
- the dissolution rate of the (C) component in an alkaline aqueous solution and the mechanical properties of the resulting cured film can be easily adjusted to preferred ranges.
- multiple terminal capping agents may be reacted to introduce multiple different terminal groups.
- acid anhydrides monocarboxylic acids, monoacid chloride compounds, and monoactive ester compounds as end-capping agents
- acid anhydrides such as phthalic anhydride, maleic anhydride, nadic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, and 3-hydroxyphthalic anhydride
- monocarboxylic acids such as benzenesulfonic acid and 4-carboxybenzenesulfonic acid, and monoacid chloride compounds in which the carboxyl groups of these are acid
- the polymeric compound into which these terminal blocking agents have been introduced becomes the component (C) in which the molecular chain terminals are structured from carboxylic acid residues.
- the structure derived from the terminal blocking agent in the component (C) can be easily detected by the following method.
- the component (C) into which the terminal blocking agent has been introduced is dissolved in an acidic solution, decomposed into the structural units of amine components and acid anhydride components, and the type of terminal blocking agent used can be easily detected by gas chromatography (GC) or NMR.
- GC gas chromatography
- the resin component into which the terminal blocking agent has been introduced can also be easily detected by directly measuring the resin component by pyrolysis gas chromatography (PGC), infrared spectroscopy, and 13 C-NMR spectroscopy.
- the component (C) is synthesized, for example, by the following method, but is not limited to this.
- Polyimides are synthesized by known methods by replacing part of the diamine with a primary monoamine, which is an end-capping agent, or by replacing the tetracarboxylic dianhydride with a dicarboxylic anhydride, which is an end-capping agent.
- a polyimide precursor can be obtained by using a method such as reacting a tetracarboxylic dianhydride with a diamine compound and a monoamine at low temperature, reacting a tetracarboxylic dianhydride with a dicarboxylic anhydride and a diamine compound at low temperature, or obtaining a diester from a tetracarboxylic dianhydride and an alcohol, and then reacting the diamine with a monoamine in the presence of a condensing agent. Then, a polyimide can be synthesized by using a known imidization reaction method.
- the reaction mixture is preferably poured into a large amount of water or a mixture of methanol and water, and the (C) component is precipitated, filtered, dried, and isolated.
- the drying temperature is preferably 40 to 100°C, and more preferably 50 to 80°C. This operation removes unreacted monomers and oligomer components such as dimers and trimers, improving the film properties after thermal curing.
- the imidization rate can be easily determined, for example, by the following method. First, the infrared absorption spectrum of the polymer is measured to confirm the presence of absorption peaks (near 1780 cm ⁇ 1 and near 1377 cm ⁇ 1 ) of the imide structure resulting from polyimide. Next, the polymer is heat-treated at 350° C. for 1 hour to obtain a sample with an imidization rate of 100%, and the infrared absorption spectrum is measured. The imidization rate is determined by comparing the peak intensities near 1377 cm ⁇ 1 of the polymer before and after the heat treatment. Since this suppresses the change in the ring closure rate during thermal curing and provides the effect of reducing stress, the imidization rate is preferably 50% or more, and more preferably 80% or more.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention may contain a sensitizer.
- the sensitizer is a compound that can absorb light, provide the absorbed light energy to the component (B), generate an acid, and cause cationic polymerization.
- the sensitizer also absorbs light of the irradiation wavelength during pattern processing, and can therefore reduce the transmittance of the negative photosensitive resin composition film formed from the negative photosensitive resin composition. Therefore, by controlling the content of the sensitizer in the negative photosensitive resin composition, it is possible to arbitrarily control the transmittance of the negative photosensitive resin composition film obtained from the composition.
- an anthracene compound is preferable, and for example, an anthracene compound having alkoxy groups at the 9th and 10th positions (9,10-dialkoxy-anthracene derivative) is more preferable.
- the alkoxy group include C1 to C4 alkoxy groups such as methoxy, ethoxy, and propoxy.
- the 9,10-dialkoxy-anthracene derivative may further have a substituent.
- Preferred examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine atoms, C1 to C4 alkyl groups such as methyl, ethyl, and propyl, sulfonic acid alkyl ester groups, and carboxylic acid alkyl ester groups.
- Preferred examples of the alkyl groups in the sulfonic acid alkyl ester groups and carboxylic acid alkyl ester groups include C1 to C4 alkyl groups such as methyl, ethyl, and propyl.
- the substitution position of these substituents is preferably the 2-position.
- the content of the sensitizer is not particularly limited, but is preferably 0.05% by mass or more, and more preferably 0.1% by mass or more, when the entire negative photosensitive resin composition is taken as 100% by mass. This makes it possible to reduce the transmittance of the negative photosensitive resin composition coating, and even on substrates with rough surfaces such as ceramics, it is possible to suppress reflected light from the substrate surface and facilitate the processing of fine patterns.
- the content of the sensitizer is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention may contain a thermal crosslinking agent.
- the thermal crosslinking agent is preferably a compound having an alkoxymethyl group or a methylol group.
- Examples of compounds having an alkoxymethyl group or a methylol group include, for example, DML-PC, DML-PEP, DML-OC, DML-OEP, DML-34X, DML-PTBP, DML-PCHP, DML-OCHP, DML-PFP, DML-PSBP, DML-POP, DML-MBOC, DML-MBPC, DML-MTrisPC, DML-BisOC-Z, DML-BisOCHP-Z, DML-BPC, DML-BisOC-P, DMOM-PC, DMOM-PTBP, DMOM-MBPC, TriML-P, TriML-35XL, TML-HQ, T Preferred examples include ML-BP, TML-pp-BPF, TML-BPE, TML-BPA, TML-BPAF, TML-BPAP, TMOM-BP, TMOM-BPE, TMOM-BPA, TMOM-BPAF, TMOM-BPAP,
- the negative photosensitive resin composition of the present invention may further contain a silane compound.
- a silane compound By containing a silane compound, the adhesion of the negative photosensitive resin composition coating described below is improved.
- Specific examples of silane compounds include N-phenylaminoethyltrimethoxysilane, N-phenylaminoethyltriethoxysilane, N-phenylaminopropyltrimethoxysilane, N-phenylaminopropyltriethoxysilane, N-phenylaminobutyltrimethoxysilane, N-phenylaminobutyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyltris( ⁇ -methoxyethoxy)silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, p-styryltrime
- the negative type photosensitive resin composition film of the present invention has a negative type photosensitive resin composition coating of the present invention and a support.
- the negative type photosensitive resin composition film of the present invention can be obtained by laminating the negative type photosensitive resin composition of the present invention in the form of a film on a support.
- the negative type photosensitive resin composition of the present invention when the negative type photosensitive resin composition of the present invention is in the form of a varnish, the negative type photosensitive resin composition of the present invention can be applied onto a support and then dried as necessary to obtain the negative type photosensitive resin composition film of the present invention.
- the negative photosensitive resin composition coating of the present invention is preferably 5 ⁇ m or more from the viewpoint of ease of handling.
- the thickness of the negative photosensitive resin composition coating is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 80 ⁇ m or less, and particularly preferably 60 ⁇ m or less.
- the negative type photosensitive resin composition film of the present invention is obtained by applying the negative type photosensitive resin composition in varnish form onto a support, and then drying it as necessary.
- the negative type photosensitive resin composition varnish is obtained by adding an organic solvent to the negative type photosensitive resin composition.
- the organic solvent used here may be any organic solvent that dissolves the negative type photosensitive resin composition.
- organic solvents include ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, and ethylene glycol dibutyl ether; acetates such as ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, and butyl lactate.
- ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethy
- ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, acetylacetone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, and 2-heptanone
- alcohols such as butyl alcohol, isobutyl alcohol, pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 3-methyl-2-butanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, and diacetone alcohol
- aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene
- other preferred examples include N-methyl-2-pyrrolidone, N-cyclohexyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, and ⁇ -butyrolactone.
- the negative photosensitive resin composition varnish may also be filtered using filter paper or a filter.
- filter paper or a filter There are no particular limitations on the filtration method, but a method of filtering by pressure filtration using a filter with a retention particle size of 0.4 ⁇ m to 10 ⁇ m is preferred.
- the negative photosensitive resin composition film of the present invention is used by forming a negative photosensitive resin composition coating on a support.
- the support is not particularly limited, but various commercially available films such as polyethylene terephthalate (PET) film, polyphenylene sulfide film, and polyimide film can be used.
- PET polyethylene terephthalate
- the bonding surface between the support and the negative photosensitive resin composition coating may be surface-treated with silicone, a silane coupling agent, an aluminum chelating agent, polyurea, or the like to improve adhesion and peelability.
- the thickness of the support is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 100 ⁇ m from the viewpoint of workability.
- the negative photosensitive resin composition film of the present invention may further have a protective film on the film surface in order to protect the surface. This makes it possible to protect the surface of the negative photosensitive resin composition film from pollutants such as dust and dirt in the atmosphere.
- protective films include polyolefin films and polyester films. It is preferable that the protective film has low adhesive strength with the negative photosensitive resin composition film.
- Methods for applying the negative photosensitive resin composition varnish to a support include spin coating using a spinner, spray coating, roll coating, screen printing, and coating using a blade coater, die coater, calendar coater, meniscus coater, bar coater, roll coater, comma roll coater, gravure coater, screen coater, slit die coater, etc.
- the coating thickness varies depending on the coating method, solids concentration of the composition, viscosity, etc., but it is usually preferable that the film thickness after drying is 0.5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
- drying an oven, a hot plate, infrared rays, etc. can be used.
- the drying temperature and drying time may be within a range that allows the organic solvent to volatilize, and it is preferable to set the drying temperature and time appropriately so that the negative photosensitive resin composition film is in an uncured or semi-cured state.
- drying is preferably performed in the range of 40°C to 120°C for one minute to several tens of minutes.
- the temperature may be increased stepwise by combining these temperatures, for example, heat treatment may be performed at 70°C, 80°C, and 90°C for one minute each.
- the varnish is first applied onto the substrate.
- application methods include spin coating using a spinner, spray coating, roll coating, and screen printing.
- the coating thickness varies depending on the coating method, the solid content concentration and viscosity of the negative photosensitive resin composition, but it is usually preferable to apply the varnish so that the coating thickness after drying is 0.5 ⁇ m to 100 ⁇ m.
- the substrate coated with the negative photosensitive resin composition varnish is dried to obtain a negative photosensitive resin composition film laminated on the substrate. Drying can be performed using an oven, a hot plate, infrared rays, etc.
- the drying temperature and drying time may be within a range that allows the organic solvent to volatilize, and it is preferable to appropriately set a range that allows the negative photosensitive resin composition film to be in an uncured or semi-cured state. Specifically, it is preferable to perform drying at a temperature in the range of 50 to 150°C for 1 minute to several hours.
- the negative photosensitive resin composition film When using a negative photosensitive resin composition film, if there is a protective film, this is peeled off, and the negative photosensitive resin composition film is placed opposite the substrate and bonded by thermocompression to obtain a negative photosensitive resin composition film laminated on the substrate.
- Thermocompression can be performed by heat pressing, heat lamination, heat vacuum lamination, or the like.
- the lamination temperature is preferably 40°C or higher in terms of adhesion to the substrate and embeddability.
- the lamination temperature is preferably 150°C or lower to prevent the negative photosensitive resin composition film from hardening during lamination, which would deteriorate the resolution of the pattern formation in the exposure and development process.
- the substrates used include, but are not limited to, silicon wafers, ceramics, gallium arsenide, organic circuit boards, inorganic circuit boards, and circuit components arranged on these substrates.
- organic circuit boards include glass-based copper-clad laminates such as glass cloth/epoxy copper-clad laminates; composite copper-clad laminates such as glass nonwoven cloth/epoxy copper-clad laminates; heat-resistant/thermoplastic substrates such as polyetherimide resin substrates, polyetherketone resin substrates, and polysulfone resin substrates; and flexible substrates such as polyester copper-clad film substrates and polyimide copper-clad film substrates.
- inorganic circuit boards include ceramic substrates such as alumina substrates, aluminum nitride substrates, and silicon carbide substrates; and metal substrates such as aluminum-based substrates and iron-based substrates.
- circuit components include conductors containing metals such as silver, gold, and copper; resistors containing inorganic oxides; low dielectrics containing glass-based materials and/or resins; high dielectrics containing resins and high-dielectric-constant inorganic particles; and insulators containing glass-based materials.
- the negative photosensitive resin composition film formed by the above method is exposed to actinic radiation through a mask having a desired pattern.
- Actinic radiation used for exposure includes ultraviolet light, visible light, electron beams, X-rays, etc., but in the present invention, it is preferable to use i-rays (365 nm), h-rays (405 nm), and g-rays (436 nm) from a mercury lamp.
- i-rays 365 nm
- h-rays (405 nm
- g-rays 436 nm
- an aqueous solution of an alkaline compound such as an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, diethanolamine, diethylaminoethanol, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, triethylamine, diethylamine, methylamine, dimethylamine, dimethylaminoethyl acetate, dimethylaminoethanol, dimethylaminoethyl methacrylate, cyclohexylamine, ethylenediamine, or hexamethylenediamine is preferred.
- an alkaline compound such as an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, diethanolamine, diethylaminoethanol, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, triethylamine, diethylamine, methylamine, dimethylamine, dimethylaminoethyl acetate, dimethylaminoethanol, dimethylaminoethyl me
- these alkaline aqueous solutions may contain polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, ⁇ -butyrolactone, or dimethylacrylamide; alcohols such as methanol, ethanol, or isopropanol; esters such as ethyl lactate or propylene glycol monomethyl ether acetate; or ketones such as cyclopentanone, cyclohexanone, isobutyl ketone, or methyl isobutyl ketone, either alone or in combination.
- polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, ⁇ -butyrolactone, or dimethylacrylamide
- alcohols such as methanol, ethanol, or isopropanol
- esters such as ethyl
- Development can be carried out by spraying the developer on the coating surface, piling the developer on the coating surface, immersing the coating in the developer, or immersing the coating in the developer and applying ultrasonic waves.
- the development conditions such as the development time and temperature of the development step developer, may be any conditions that allow the unexposed areas to be removed and a pattern to be formed.
- alcohols such as ethanol or isopropyl alcohol, or esters such as ethyl lactate or propylene glycol monomethyl ether acetate may be added to the water for rinsing.
- a baking process may be performed before development. This may improve the resolution of the developed pattern and increase the tolerance of the development conditions.
- the baking temperature is preferably in the range of 50 to 180°C, more preferably in the range of 60 to 120°C.
- the time is preferably from 5 seconds to several hours.
- unreacted cationic polymerizable compounds and photocationic polymerization initiators remain in the negative photosensitive resin composition coating. This can result in thermal decomposition and the generation of gas during thermocompression or curing. To avoid this, it is preferable to irradiate the entire surface of the negative photosensitive resin composition coating after pattern formation with the above-mentioned exposure light, and generate acid from the photocationic polymerization initiator. By doing so, the reaction of the unreacted cationic polymerizable compounds proceeds during thermocompression or curing, and the generation of gas resulting from thermal decomposition can be suppressed.
- a temperature of 150°C to 500°C is applied to allow the thermal crosslinking reaction to proceed.
- Crosslinking can improve heat resistance and chemical resistance.
- This heat treatment can be performed by selecting a temperature and gradually increasing the temperature, or by selecting a temperature range and continuously increasing the temperature for 5 minutes to 5 hours.
- An example of the former is heat treatment at 130°C and 200°C for 30 minutes each.
- An example of the latter is a method in which the temperature is linearly increased from room temperature to 400°C over a period of 2 hours.
- thermocompression bonding can be performed by heat pressing, heat lamination, thermal vacuum lamination, etc.
- the temperature during compression is preferably 60°C or higher in terms of adhesion to the substrate.
- the temperature during compression is preferably 180°C or lower in order to reduce warping of the substrate after compression.
- a temperature of 150°C to 500°C can be applied to the substrates bonded by thermocompression to promote a thermal crosslinking reaction.
- Crosslinking can improve heat resistance and chemical resistance.
- This heat treatment method can be the same as the heat treatment after development described above.
- the cured film of the present invention is obtained by curing the negative photosensitive resin composition of the present invention or the negative photosensitive resin composition coating of the present invention.
- curing means that the negative photosensitive resin composition of the present invention or the negative photosensitive resin composition coating of the present invention is heated to a temperature of 150° C. to 500° C. to cause a thermal crosslinking reaction.
- the cured film of the present invention can be used for electronic parts such as semiconductor devices.
- One aspect of the electronic component of the present invention is an electronic component having the cured film of the present invention.
- electronic components refer to devices in general that can function by utilizing the characteristics of semiconductor elements and the like. Electro-optical devices in which semiconductor elements are connected to a substrate, semiconductor circuit boards, stacks of multiple semiconductor elements, and electronic devices that include these are all included in electronic components. Multilayer wiring boards for connecting semiconductor elements are also included in electronic components.
- the cured film of the present invention is suitable for use in various electronic components.
- an interlayer insulating film for inductors a passivation film for semiconductors, a surface protection film for semiconductor elements, an interlayer insulating film between semiconductor elements and wiring, an interlayer insulating film between multiple semiconductor elements, an interlayer insulating film between wiring layers in multilayer wiring for high-density mounting, an insulating layer for organic electroluminescent elements, an interlayer insulating film for probe cards, an interlayer insulating film for magnetic sensors, a structural member for wavelength selection filters, and an adhesive member for wavelength selection filters, but is not limited thereto and can be used for various purposes.
- the negative photosensitive resin composition of the present invention can bond two substrates by thermocompression bonding another substrate through the resin composition pattern formed on the substrate. That is, one embodiment of the electronic component of the present invention is an electronic component having a structure in which two substrates are bonded through the negative photosensitive resin composition of the present invention. As described above, the negative photosensitive resin composition of the present invention has good resolution and adhesion, so that the metal used in the bonding member in the past can be replaced with the negative photosensitive resin composition of the present invention, and it becomes possible to manufacture small and low-profile electronic components at low cost. After bonding, the negative photosensitive resin composition of the present invention is cured to obtain an electronic component having a structure in which two substrates are bonded through the cured film of the present invention. Examples of electronic components having a structure in which two substrates are bonded include, but are not limited to, semiconductor packages, multilayer wiring boards for high-density mounting, and wavelength selection filters.
- a 5 cm square silicon substrate was prepared as a substrate.
- the protective film of the negative photosensitive resin composition film prepared in each of the examples and comparative examples described later was peeled off, and the resin composition film was placed on the substrate so that the peeled surface faced the substrate.
- a vacuum diaphragm laminator Movable Vapor Deposition (Made by Meiki Seisakusho Co., Ltd., MVLP-500/600)
- the upper and lower hot plate temperatures were 80° C.
- the vacuuming time was 20 seconds
- the vacuum pressing time was 30 seconds
- the application pressure was 0.5 MPa
- a resin composition coating having a thickness of 10 ⁇ m was formed on the silicon substrate.
- a mask having a line and space (L/S) pattern of 5 ⁇ m/5 ⁇ m, 10 ⁇ m/10 ⁇ m, 15 ⁇ m/15 ⁇ m, 20 ⁇ m/20 ⁇ m, 25 ⁇ m/25 ⁇ m, 30 ⁇ m/30 ⁇ m, 40 ⁇ m/40 ⁇ m, and 50 ⁇ m/50 ⁇ m was set in the exposure device, and exposure was performed using an ultra-high pressure mercury lamp and an i-line bandpass filter under the condition of an exposure gap of 100 ⁇ m between the mask and the resin composition coating. After exposure, post-exposure heating was performed on a hot plate at 90 ° C. for 10 minutes.
- the unexposed portion of the resin composition coating was removed by dip development using a 2.38 mass% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, and rinsed with water.
- the development time was twice the time until the unexposed portion was completely dissolved.
- the resin composition patterns obtained in this manner were observed under an optical microscope, and the smallest L/S size when there were no abnormalities such as twisting, clogging, or peeling in the pattern was taken as the resolution. For resin compositions in which all patterns showed abnormalities, a 0 was entered in the resolution column.
- ⁇ Adhesion Evaluation> In the same manner as in the pattern processability evaluation, the silicon substrate was replaced with a glass substrate, and a resin composition film having a thickness of 10 ⁇ m was formed on the glass substrate. Subsequently, the entire surface of the resin composition film was exposed to light using an ultra-high pressure mercury lamp and an i-line bandpass filter. After exposure, the film was heated on a hot plate at 90° C. for 10 minutes, and then dip development was performed using a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. The exposure dose and development time were the same as those in the above-mentioned pattern processability evaluation when the resolution was at its minimum.
- a 5 cm square silicon substrate was placed facing the resin composition coating after the development process, and then heat-pressed using a vacuum diaphragm laminator (MVLP-500/600, manufactured by Meiki Seisakusho Co., Ltd.) with a vacuuming time of 20 seconds, a vacuum pressing time of 120 seconds, and an application pressure of 0.3 MPa.
- the temperatures of the upper and lower heating plates were set to 120°C, 150°C, and 180°C.
- the adhesive surfaces of the resin composition coating and silicon substrate after thermocompression were observed from the glass substrate side with an optical microscope to confirm whether the entire surface was bonded without voids.
- the hot plate temperature during thermocompression at which bonding without voids was achieved was recorded as the bonding temperature.
- a "-" was entered in the bonding temperature column.
- A Cationic polymerizable compound (A1-1) (a liquid polyfunctional aromatic glycidyl ether having an epoxy equivalent of 111 g/eq and a viscosity of 400 mPa ⁇ s at 25° C.) (A1-2) (a liquid polyfunctional aromatic glycidyl ether having an epoxy equivalent of 113 g/eq and a viscosity of 112,000 mPa ⁇ s at 25° C.) (A-1) (a polyfunctional aliphatic epoxy compound having an epoxy equivalent of 127 g/eq, which corresponds to general formula (1)) (A-2) (polyfunctional aromatic glycidyl ether with epoxy equivalent of 170 g/eq) (A-3) (polyfunctional aromatic glycidylamine with epoxy equivalent of 115 g/eq) (A-4) OGSOL (registered trademark) EG-280 (manufactured by Osaka Gas Chemicals Co., Ltd.) (polyfunctional aromatic glycidyl g
- TDA-100 4-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-1,2-dicarboxylic dianhydride (hereinafter referred to as TDA-100) (30.03 g, 0.1 mol) was added together with 20 g of GBL, and the mixture was stirred at 120° C. for 1 hour, and then at 200° C. for 4 hours to obtain a reaction solution. Next, the reaction solution was poured into 3 L of water, and a white precipitate was collected. The precipitate was collected by filtration, washed three times with water, and then dried in a vacuum dryer at 80° C. for 5 hours to obtain polyimide (C-1).
- TDA-100 4-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-1,2-dicarboxylic dianhydride
- Synthesis Example 2 Synthesis of polyimide (C-2) Polyimide (C-2) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, except that bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)fluorene (hereinafter referred to as FHDA) (26.63 g, 0.07 mol) was used instead of BAHF (29.30 g, 0.08 mol).
- FHDA bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)fluorene
- Synthesis Example 3 Synthesis of Polyimide (C-3) Polyimide (C-3) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, except that 2,2-bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)propane (hereinafter referred to as BAP) (20.67 g, 0.08 mol) was used instead of BAHF (29.30 g, 0.08 mol).
- BAP 2,2-bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)propane
- Synthesis Example 4 Synthesis of Polyimide (C-4) Polyimide (C-4) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, except that bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)sulfone (hereinafter referred to as ABPS) (22.43 g, 0.08 mol) was used instead of BAHF (29.30 g, 0.08 mol).
- ABPS bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)sulfone
- Synthesis Example 5 Synthesis of Polyimide (C-5) Polyimide (C-5) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, except that 1,3-bis(4-amino-3-hydroxyphenoxy)benzene (hereinafter referred to as AHPB) (22.70 g, 0.07 mol) was used instead of BAHF (29.30 g, 0.08 mol).
- AHPB 1,3-bis(4-amino-3-hydroxyphenoxy)benzene
- Synthesis Example 6 Synthesis of Polyimide (C-6) Polyimide (C-6) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, except that 3,5-diaminobenzoic acid (hereinafter referred to as DABA) (7.61 g, 0.05 mol) and 1,3-bis(3-aminopropyl)-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (hereinafter referred to as SiDA) (9.94 g, 0.04 mol) were used instead of BAHF (29.30 g, 0.08 mol).
- DABA 3,5-diaminobenzoic acid
- SiDA 1,3-bis(3-aminopropyl)-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane
- Example 1 6 g of epoxy compound (A1-1) as component (A), 0.3 g of CPI-310FG (trade name, manufactured by San-Apro Co., Ltd.) as component (B), 3.5 g of polyimide (C-1) as component (C), and 0.2 g of X-12-967C (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as a silane coupling agent were dissolved in GBL. The amount of solvent added was adjusted so that the solid content concentration was 60 mass%, with additives other than the solvent being the solid content. The obtained solution was pressure-filtered using a filter with a retention particle size of 1 ⁇ m, to obtain a negative photosensitive resin composition varnish.
- the obtained negative type photosensitive resin composition varnish was applied onto a 50 ⁇ m thick PET film using a comma roll coater and dried at 120°C for 8 minutes, after which a 30 ⁇ m thick polypropylene (PP) film was laminated as a protective film to obtain a negative type photosensitive resin composition film.
- the film thickness of the negative type photosensitive resin composition coating was adjusted to 10 ⁇ m.
- the obtained negative type photosensitive resin composition film was used to perform pattern processability evaluation, adhesion evaluation, and reaction rate evaluation of the cationically polymerizable group as described above. The results are shown in Table 2.
- Examples 2 to 10 A negative type photosensitive resin composition film was prepared in the same manner as in Example 1, except that the components (A) to (C) and other components were changed to the compounds shown in Table 1, and the pattern processability, adhesion, and reaction rate of the cationically polymerizable group were evaluated as described above. The results are shown in Table 2.
- Comparative Examples 1 to 4 A resin composition film was prepared in the same manner as in Example 1, except that the components (A) to (C) and other components were changed to compounds having structures shown in Table 1, and the pattern processability, adhesion, and reaction rate of the cationically polymerizable group were evaluated as described above. The results are shown in Table 2.
- the negative photosensitive resin composition of this example was shown to have both excellent resolution and adhesion.
- Example 1 By including a liquid polyfunctional aromatic glycidyl ether with a viscosity of 10,000 to 150,000 mPa ⁇ s at 25°C as component (A1), the adhesiveness is improved and bonding is possible even at lower temperatures under thermocompression bonding conditions.
- component (A1) a liquid polyfunctional aromatic glycidyl ether with a viscosity of 10,000 to 150,000 mPa ⁇ s at 25°C as component (A1), the adhesiveness is improved and bonding is possible even at lower temperatures under thermocompression bonding conditions.
- Example 5 Furthermore, by comparing Example 5 with Examples 7 and 8, it was shown that better resolution and adhesion can be obtained by setting the content of component (A) in the entire negative photosensitive resin composition to 45 to 70 mass%.
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Abstract
(A)成分としてカチオン重合性化合物、(B)成分として光カチオン重合開始剤を含有するネガ型感光性樹脂組成物であって、前記(A)成分が、(A1)成分としてエポキシ当量が80~145g/eqであり、かつ分子内に少なくとも2つ以上のエポキシ基を有する多官能芳香族グリシジルエーテルを含有し、前記(A)成分全体に占める前記(A1)成分の含有量が、45~100質量%である、ネガ型感光性樹脂組成物。半導体素子や電子部品の接着用途に好適な、優れた解像性と接着性を両立するネガ型感光性樹脂組成物を提供する。
Description
本発明は、ネガ型感光性樹脂組成物、ネガ型感光性樹脂組成物被膜、ネガ型感光性樹脂組成物フィルム、硬化膜、およびこれらを用いた半導体装置に関する。より詳しくは、半導体素子や電子部品の表面保護膜、層間絶縁膜、MEMS(マイクロエレクトロメカニカルシステムズ)の構造体や接着部材に好適に用いられる樹脂組成物、樹脂組成物被膜、樹脂組成物フィルム、硬化膜、およびこれらを用いた半導体装置に関する。
半導体素子やMEMS等の電子部品において、層間絶縁膜や表面保護膜、構造部材として感光性材料が用いられている。感光性材料はジアゾナフトキノン化合物等を用いたポジ型感光性材料と、光重合性化合物を用いたネガ型感光性材料に分類される。主要なネガ型感光性材料としては、アクリル化合物等のラジカル重合性化合物と光ラジカル重合開始剤を用いた光ラジカル重合系の材料と、エポキシ化合物等のカチオン重合性化合物と光カチオン重合開始剤を用いた光カチオン重合系の材料とがある。特に、光カチオン重合系のネガ型感光性材料はパターン形成に際して、優れた解像性と低収縮性を有していることから、層間絶縁膜や構造部材として好適に用いられる(例えば、特許文献1)。
前記電子部品等の作製工程において、感光性材料により、基板上にパターンを形成し、該形成されたパターンに他の基板を対向させ、熱圧着することにより、基板同士を接合する技術が提案されている。その例として、集積回路素子に形成された電極パットの接続方法(特許文献2)、回路基板の接着方法(特許文献3)、半導体パッケージの製造方法(特許文献4)などが挙げられる。近年は、特にMEMS等の電子部品において、従来、基板同士を接合するために金属材料を用いていたのを、低コスト化と小型低背化のために、感光性材料へ置き換えることが求められている。そのような要求に応えるため、微細なパターン形成が可能な解像性と、良好な接着性を両立した感光性材料が求められている。
しかしながら、従来公知の感光性樹脂組成物を半導体素子や電子部品の接着用途に用いるには、解像性と接着性の両立に課題があった。ポジ型感光性材料については、解像性は優れているが、熱硬化時にジアゾナフトキノン化合物等の感光剤からガスが発生することから、接着界面にボイドが生じ、接着強度が低下する懸念がある。光ラジカル重合系のネガ型感光性材料においては、解像性が不足しており、また硬化収縮による内部応力が大きいため接着性が低下する懸念がある。さらに、特許文献1等の光カチオン重合系のネガ型感光性材料は、解像性は優れているが、カチオン重合性化合物の光反応性が高いため、パターン形成後の架橋密度が高くなり、基板を熱圧着する際に接着面にボイドが生じるという課題があった。
かかる状況に鑑み、本発明は、前記接着用途に好適な、優れた解像性と接着性を両立するネガ型感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
発明者らは鋭意検討した結果、カチオン重合性化合物と光カチオン重合開始剤を含有するネガ型感光性樹脂組成物において、光カチオン重合反応性を意図的に一定以下に抑制することによって、優れた解像性と接着性を両立できることを見出した。具体的には、ネガ型感光性樹脂組成物にエポキシ当量が特定の範囲の多官能芳香族グリシジルエーテルを一定以上含有させることによって、光カチオン重合反応性を一定以下に抑制でき、半導体素子や電子部品の接着用途に好適な、優れた解像性と接着性を両立するネガ型感光性樹脂組成物を提供可能であることを見出した。
本発明は、以下のとおりである。
<1>(A)成分としてカチオン重合性化合物、(B)成分として光カチオン重合開始剤を含有するネガ型感光性樹脂組成物であって、
前記(A)成分が、(A1)成分としてエポキシ当量が80~145g/eqであり、かつ分子内に少なくとも2つ以上のエポキシ基を有する多官能芳香族グリシジルエーテルを含有し、
前記(A)成分全体に占める前記(A1)成分の含有量が、45~100質量%である、ネガ型感光性樹脂組成物。
前記(A)成分が、(A1)成分としてエポキシ当量が80~145g/eqであり、かつ分子内に少なくとも2つ以上のエポキシ基を有する多官能芳香族グリシジルエーテルを含有し、
前記(A)成分全体に占める前記(A1)成分の含有量が、45~100質量%である、ネガ型感光性樹脂組成物。
<2>ネガ型感光性樹脂組成物全体に占める前記(A)成分の含有量が、45~70質量%である、<1>に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
<3>前記(A1)成分が、25℃における粘度が10000~150000mPa・sである、液状の多官能芳香族グリシジルエーテルを含有する、<1>または<2>に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
<4>前記(A)成分が、下記一般式(1)および(2)で表される化合物から選ばれたカチオン重合性化合物を含有する、<1>~<3>のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物:
一般式(1)中、l、m、nは、それぞれ独立に1~6の整数である;
一般式(2)中、R1、R2は、それぞれ独立に2価の有機基である。
一般式(2)中、R1、R2は、それぞれ独立に2価の有機基である。
<5>さらに、(C)成分としてポリアミド、ポリイミドおよびポリアミドイミドから選ばれる少なくとも1つの高分子化合物を含有する、<1>~<4>のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。
<6>前記(C)成分が、下記一般式(3)~(7)のいずれかのジアミンに由来するジアミン残基を含有する、<5>に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
<7><1>~<6>のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物からなる、ネガ型感光性樹脂組成物被膜。
<8><7>に記載のネガ型感光性樹脂組成物被膜、および、支持体を有する、ネガ型感光性樹脂組成物フィルム。
<9><1>~<6>のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物、または、<7>に記載のネガ型感光性樹脂組成物被膜を硬化した、硬化膜。
<10><9>に記載の硬化膜を有する、電子部品。
<11><9>に記載の硬化膜を介して、2つの基板が接合された構造体を有する、電子部品。
本発明は、半導体素子や電子部品の接着用途に好適な、優れた解像性と接着性を両立するネガ型感光性樹脂組成物、ネガ型感光性樹脂組成物被膜、ネガ型感光性樹脂組成物フィルム、硬化膜、およびこれらを用いた電子部品を提供することができる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(A)成分としてカチオン重合性化合物、(B)成分として光カチオン重合開始剤を含有するネガ型感光性樹脂組成物であって、
前記(A)成分が、(A1)成分としてエポキシ当量が80~145g/eqであり、かつ分子内に少なくとも2つ以上のエポキシ基を有する多官能芳香族グリシジルエーテルを含有し、
前記(A)成分全体に占める前記(A1)成分の含有量が、45~100質量%である、ネガ型感光性樹脂組成物である。
前記(A)成分が、(A1)成分としてエポキシ当量が80~145g/eqであり、かつ分子内に少なくとも2つ以上のエポキシ基を有する多官能芳香族グリシジルエーテルを含有し、
前記(A)成分全体に占める前記(A1)成分の含有量が、45~100質量%である、ネガ型感光性樹脂組成物である。
<(A)成分>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(A)成分としてカチオン重合性化合物を含有する(以下、(A)カチオン重合性化合物ということがある。)。本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(A)カチオン重合性化合物を含有することで、光カチオン重合が進行し、ネガ型のパターン加工性に優れる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(A)成分としてカチオン重合性化合物を含有する(以下、(A)カチオン重合性化合物ということがある。)。本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(A)カチオン重合性化合物を含有することで、光カチオン重合が進行し、ネガ型のパターン加工性に優れる。
(A)カチオン重合性化合物としては、環状エーテル化合物(エポキシ化合物およびオキセタン化合物等)、エチレン性不飽和化合物(ビニルエーテルおよびスチレン類等)、ビシクロオルトエステル、スピロオルトカーボネートおよびスピロオルトエステル等が好ましく挙げられる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、前記(A)成分は、(A1)成分としてエポキシ当量が80~145g/eqであり、かつ分子内に少なくとも2つ以上のエポキシ基を有する多官能芳香族グリシジルエーテルを含有する。前記(A1)成分を含有することで、パターン加工時における前記(A)成分全体のカチオン重合性基の反応率が低下し、樹脂組成物が柔軟となることで接着性が向上する。その結果、より低温かつ低圧な条件においても、基板と接着する際に、接着面にボイドが生じなくなる。前記(A1)成分を含有することでカチオン重合性基の反応率が低下する原理については、定かではないが、カチオン重合性化合物の求核性と分子運動性が寄与していると推測される。カチオン重合は酸によるカチオン重合性化合物の活性化反応、開始反応および生長反応により重合反応が進行するが、生長反応の反応性にはカチオン重合性化合物の求核性が影響する。エポキシ化合物の求核性には酸素原子の電子密度が影響するため、通常の光カチオン重合系のネガ型感光性材料でよく用いられる脂環式エポキシ化合物等を用いると、脂環式構造の電子供与性により、求核性が高くなると推察される。一方、芳香族グリシジルエーテルを用いると、電子求引性や芳香環の共鳴安定化の効果により、求核性が低くなることから、カチオン重合反応性が低下すると推測される。さらに分子運動性も考慮すると、エポキシ当量が低いエポキシ化合物は、わずかに反応が進行しただけで系の運動性が著しく低下するため、反応率が低くなりやすいと推測される。そのため、(A1)成分のエポキシ当量は145g/eq以下である。また、エポキシ当量が低すぎると反応率が低下しすぎるので、(A1)成分のエポキシ当量は80g/eq以上である。以上の理由から前記(A1)成分を含有することでカチオン重合性基の反応率が低下すると推測される。
さらに、本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、前記(A)成分全体に占める前記(A1)成分の含有量が、45~100質量%である。前記(A1)成分の含有量が、下限値以上であることで、前記(A)成分全体のカチオン重合反応率が十分に低下し、樹脂組成物が柔軟となることで接着性が向上し、基板と接着する際に、接着面にボイドが生じなくなる。また、前記(A)成分全体に占める前記(A1)成分の含有量が、45~80質量%であることが好ましい。含有量の下限は、50質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることがさらに好ましい。含有量の上限は、70質量%以下であることがより好ましい。前記(A1)成分の含有量が、好ましい範囲の下限値以上であることで、前述したように接着性が向上し、好ましい範囲の上限値以下であることで、パターン加工時における解像性が向上し、さらに硬化後の内部応力が低下する点で好ましい。
前記(A1)成分に該当する多官能芳香族グリシジルエーテルとしては、例えば、下記化学式(A1-1)、(A1-2)、(A1-3)で表される化合物等を用いることができる。
また、本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、前記(A1)成分が、25℃における粘度が10000~150000mPa・sである液状の多官能芳香族グリシジルエーテルを含有することが好ましい。前記(A1)成分が、25℃における粘度が10000mPa・s以上の液状の多官能芳香族グリシジルエーテルを含有することで、パターン加工時における前記(A)成分全体のカチオン重合反応率がより低下し、樹脂組成物が柔軟となることで、接着性がより向上する点で好ましい。また、前記(A1)成分が、25℃における粘度が150000mPa・s以下の液状の多官能芳香族グリシジルエーテルを含有することで、ネガ型感光性樹脂組成物の相溶性が向上し、解像性が向上する点で好ましい。25℃における粘度が10000~150000mPa・sである液状の多官能芳香族グリシジルエーテルとしては、例えば、前記化学式(A1-2)や(A1-3)で表される化合物等を用いることができる。前記25℃における粘度が10000~150000mPa・sである液状の多官能芳香族グリシジルエーテルの、前記(A1)成分中における含有量は、接着性が向上する観点から、50~100重量%であることが好ましく、60~100重量%であることがより好ましく、80~100重量%であることがさらに好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、前記(A)成分として、前記(A1)成分以外のカチオン重合性化合物を含有することができる。そのような前記(A)成分としては、前記(A1)成分に含まれないエポキシ化合物、オキセタン化合物、エチレン性不飽和化合物(ビニルエーテルおよびスチレン類等)、ビシクロオルトエステル、スピロオルトカーボネートおよびスピロオルトエステル等が好ましく挙げられる。
エポキシ化合物としては、公知のものが使用でき、芳香族エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物および脂肪族エポキシ化合物などが好ましく挙げられる。
芳香族エポキシ化合物としては、少なくとも1個の芳香環を有する1価または多価のフェノール(フェノール、ビスフェノールA、フェノールノボラックおよびこれらのアルキレンオキシド付加体した化合物)のグリシジルエーテル等が好ましく挙げられる。
脂環式エポキシ化合物としては、少なくとも1個のシクロヘキセン環やシクロペンテン環を有する化合物を酸化剤でエポキシ化することによって得られる化合物(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート等)が好ましく挙げられる。
脂肪族エポキシ化合物としては、脂肪族多価アルコールまたはこのアルキレンオキシド付加体のポリグリシジルエーテル(1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等)、脂肪族多塩基酸のポリグリシジルエステル(ジグリシジルテトラヒドロフタレート等)、長鎖不飽和化合物のエポキシ化合物(エポキシ化大豆油およびエポキシ化ポリブタジエン等)等が好ましく挙げられる。
オキセタン化合物としては、公知のものが使用でき、例えば、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、2-エチルヘキシル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、2-ヒドロキシエチル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、2-ヒドロキシプロピル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、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、オキセタニルシルセスキオキセタンおよびフェノールノボラックオキセタン等が好ましく挙げられる。
エチレン性不飽和化合物としては、公知のカチオン重合性単量体が使用でき、脂肪族モノビニルエーテル、芳香族モノビニルエーテル、多官能ビニルエーテル、スチレン類およびカチオン重合性窒素含有モノマー等が好ましく挙げられる。
脂肪族モノビニルエーテルとしては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルおよびシクロヘキシルビニルエーテル等が好ましく挙げられる。
芳香族モノビニルエーテルとしては、2-フェノキシエチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテルおよびp-メトキシフェニルビニルエーテル等が好ましく挙げられる。
多官能ビニルエーテルとしては、ブタンジオール-1,4-ジビニルエーテルおよびトリエチレングリコールジビニルエーテル等が好ましく挙げられる。
スチレン類としては、スチレン、α-メチルスチレン、p-メトキシスチレンおよびp-tert-ブトキシスチレン等が好ましく挙げられる。
カチオン重合性窒素含有モノマーとしては、N-ビニルカルバゾールおよびN-ビニルピロリドン等が好ましく挙げられる。
ビシクロオルトエステルとしては、1-フェニル-4-エチル-2,6,7-トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタンおよび1-エチル-4-ヒドロキシメチル-2,6,7-トリオキサビシクロ-[2.2.2]オクタン等が好ましく挙げられる。
スピロオルトカーボネートとしては、1,5,7,11-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンおよび3,9-ジベンジル-1,5,7,11-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等が好ましく挙げられる。
スピロオルトエステルとしては、1,4,6-トリオキサスピロ[4.4]ノナン、2-メチル-1,4,6-トリオキサスピロ[4.4]ノナンおよび1,4,6-トリオキサスピロ[4.5]デカン等が好ましく挙げられる。
これらのカチオン重合性化合物のうち、エポキシ化合物、オキセタン化合物およびビニルエーテルから選ばれた化合物が好ましく、さらに好ましくはエポキシ化合物およびオキセタン化合物から選ばれた化合物である。
前記(A)成分としてイソシアヌレート骨格を有するエポキシ化合物を含むことによって、カチオン重合性を保持したまま、樹脂組成物を硬化させた硬化膜の誘電率や誘電正接を低く抑えることができるので好ましい。イソシアヌレート骨格を有するエポキシ化合物自身はアルカリ水溶液に溶解しないが、アルカリ水溶液で現像を行う際に、樹脂組成物のアルカリ可溶性を阻害することなく、アルカリ水溶液でのパターン加工が可能である。理由は定かではないが、アルカリ可溶性である後述の(C)成分と相溶するためと思われる。
前記(A)成分は、下記一般式(1)および(2)で表される化合物から選ばれたカチオン重合性化合物を含有することが好ましい。
前記(A)成分として、パターン加工時のアルカリ可溶性と光反応性の観点から、一般式(1)で表されるエポキシ化合物が特に好ましい。
一般式(1)中、l、m、nは、それぞれ独立に1~6の整数である。
一般式(1)で表されるエポキシ化合物としては、例えばトリグリシジルイソシアヌレートであるTEPIC(登録商標)-S,TEPIC(登録商標)-L、TEPIC(登録商標)-VL、TEPIC(登録商標)-PASB26L、TEPIC(登録商標)-PASB22、TEPIC(登録商標)-FL、TEPIC(登録商標)-UC(商品名、いずれも日産化学(株)製)等が好ましく挙げられる。一般式(1)で表されるエポキシ化合物としては、TEPIC(登録商標)-S,TEPIC(登録商標)-L、TEPIC(登録商標)-VL、TEPIC(登録商標)-FL(商品名、いずれも日産化学(株)製)等が好ましく挙げられる。
前記(A)成分として、パターン加工時の解像度と光反応性の観点から、一般式(2)で表されるエポキシ化合物を含有することが好ましい。
一般式(2)中、R1、R2は、それぞれ独立に2価の有機基である。
一般式(2)で表されるエポキシ化合物としては、例えばOGSOL(登録商標) PG-100、OGSOL(登録商標) CG-500、OGSOL(登録商標) EG-200、OGSOL(登録商標) EG-280(商品名、いずれも大阪ガスケミカル(株)製)等が好ましく挙げられ、相溶性の観点から、OGSOL(登録商標) EG-200、OGSOL(登録商標) EG-280(商品名、いずれも大阪ガスケミカル(株)製)等が特に好ましい。
(A)カチオン重合性化合物は単独で使用してもよく、または2種以上を併用してもよい。
また、本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、ネガ型感光性樹脂組成物全体に占める前記(A)成分の含有量が、45~70質量%であることが好ましい。含有量の下限は、50質量%以上であることがより好ましい。含有量の上限は、60質量%以下であることがより好ましい。前記(A)成分の含有量が、好ましい範囲の下限値以上であることで、パターン形成時に露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度のコントラストが大きくなり、解像性が向上する点で好ましい。前記(A)成分の含有量が、好ましい範囲の上限値以下であることで、ネガ型感光性樹脂組成物をフィルム状、つまり樹脂組成物被膜にした際に、樹脂組成物被膜の表面のタックが無く、ハンドリングし易くなる観点と、現像液に対する溶解性が増し、解像性が向上する観点から好ましい。
なお、本発明において、ネガ型感光性樹脂組成物全体に占める前記(A)成分の含有量とは、溶媒を除いた全ての成分の合計を100質量%とした場合の、前記(A)成分の含有比率のことを指す。他の成分の含有量についても同様である。
<(B)成分>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(B)成分として光カチオン重合開始剤を含有する(以下、(B)光カチオン重合開始剤ということがある。)。前記(B)成分は、光により酸を発生しカチオン重合を生じさせるものである。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(B)成分として光カチオン重合開始剤を含有する(以下、(B)光カチオン重合開始剤ということがある。)。前記(B)成分は、光により酸を発生しカチオン重合を生じさせるものである。
(B)成分としては、公知の化合物を使用することができるが、前記(B)成分がスルホニウム塩を含有し、前記スルホニウム塩を形成するカウンターアニオンとして、ボレートイオン、ホスフェートイオンおよびガレートイオンからなる群より選択される少なくとも1つを含有することが好ましい。前記(B)成分がこのような化合物を含有することで、パターン加工時に前記(A)成分のカチオン重合が十分に進行し、良好なパターンが得られる点で好ましい。
前記スルホニウム塩を形成するカチオンとしては、例えば、トリフェニルスルホニウム、トリ-p-トリルスルホニウム、トリス(4-メトキシフェニル)スルホニウム、1-ナフチルジフェニルスルホニウム、2-ナフチルジフェニルスルホニウム、トリス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、トリ-1-ナフチルスルホニウム、トリ-2-ナフチルスルホニウム、トリス(4-ヒドロキシフェニル)スルホニウム、4-(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、4-(p-トリルチオ)フェニルジ-p-トリルスルホニウム、4-(4-メトキシフェニルチオ)フェニルビス(4-メトキシフェニル)スルホニウム、4-(フェニルチオ)フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、4-(フェニルチオ)フェニルビス(4-メトキシフェニル)スルホニウム、4-(フェニルチオ)フェニルジ-p-トリルスルホニウム、[4-(4-ビフェニリルチオ)フェニル]-4-ビフェニリルフェニルスルホニウム、[4-(2-チオキサントニルチオ)フェニル]ジフェニルスルホニウム、ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド、ビス〔4-{ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]スルホニオ}フェニル〕スルフィド、ビス{4-[ビス(4-フルオロフェニル)スルホニオ]フェニル}スルフィド、ビス{4-[ビス(4-メチルフェニル)スルホニオ]フェニル}スルフィド、ビス{4-[ビス(4-メトキシフェニル)スルホニオ]フェニル}スルフィド、4-(4-ベンゾイル-2-クロロフェニルチオ)フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、4-(4-ベンゾイル-2-クロロフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、4-(4-ベンゾイルフェニルチオ)フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、4-(4-ベンゾイルフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、7-イソプロピル-9-オキソ-10-チア-9,10-ジヒドロアントラセン-2-イルジ-p-トリルスルホニウム、7-イソプロピル-9-オキソ-10-チア-9,10-ジヒドロアントラセン-2-イルジフェニルスルホニウム、2-[(ジ-p-トリル)スルホニオ]チオキサントン、2-[(ジフェニル)スルホニオ]チオキサントン、4-(9-オキソ-9H-チオキサンテン-2-イル)チオフェニル-9-オキソ-9H-チオキサンテン-2-イルフェニルスルホニウム、4-[4-(4-tert-ブチルベンゾイル)フェニルチオ]フェニルジ-p-トリルスルホニウム、4-[4-(4-tert-ブチルベンゾイル)フェニルチオ]フェニルジフェニルスルホニウム、4-[4-(ベンゾイルフェニルチオ)]フェニルジ-p-トリルスルホニウム、4-[4-(ベンゾイルフェニルチオ)]フェニルジフェニルスルホニウム、5-(4-メトキシフェニル)チアアンスレニウム、5-フェニルチアアンスレニウム、5-トリルチアアンスレニウム、5-(4-エトキシフェニル)チアアンスレニウム、5-(2,4,6-トリメチルフェニル)チアアンスレニウムなどのトリアリールスルホニウム;ジフェニルフェナシルスルホニウム、ジフェニル4-ニトロフェナシルスルホニウム、ジフェニルベンジルスルホニウム、ジフェニルメチルスルホニウムなどのジアリールスルホニウム;フェニルメチルベンジルスルホニウム、4-ヒドロキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、4-メトキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、4-アセトカルボニルオキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、4-ヒドロキシフェニル(2-ナフチルメチル)メチルスルホニウム、2-ナフチルメチルベンジルスルホニウム、2-ナフチルメチル(1-エトキシカルボニル)エチルスルホニウム、フェニルメチルフェナシルスルホニウム、4-ヒドロキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、4-メトキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、4-アセトカルボニルオキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、2-ナフチルメチルフェナシルスルホニウム、2-ナフチルオクタデシルフェナシルスルホニウム、9-アントラセニルメチルフェナシルスルホニウムなどのモノアリールスルホニウム;ジメチルフェナシルスルホニウム、フェナシルテトラヒドロチオフェニウム、ジメチルベンジルスルホニウム、ベンジルテトラヒドロチオフェニウム、オクタデシルメチルフェナシルスルホニウム等が好ましく挙げられるが、これらに限定されない。
(B)成分である光カチオン重合開始剤がスルホニウム塩を含有する場合、そのスルホニウム塩を形成するカウンターアニオンとしては、ボレートイオン、ホスフェートイオン、ガレートイオン等が好ましく挙げられる。ここで、ボレートイオンはホウ素を中心原子として有する錯イオンであり、ホスフェートイオンはリンを中心原子として有する錯イオンであり、ガレートイオンはガリウムを中心原子として有する錯イオンである。
ボレートイオンとしては、例えば、ペンタフルオロフェニルボレート、トリフルオロフェニルボレート、テトラフルオロフェニルボレート、トリフルオロメチルフェニルボレート、ビス(トリフルオロメチル)フェニルボレート、ペンタフルオロエチルフェニルボレート、ビス(ペンタフルオロエチル)フェニルボレート、フルオロ-ビス(トリフルオロメチル)フェニルボレート、フルオロ-ペンタフルオロエチルフェニルボレート、フルオロ-ビス(ペンタフルオロエチル)フェニルボレート等が好ましく挙げられるが、これらに限定されない。
ホスフェートイオンとしては、例えば、ヘキサフルオロホスフェート、トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート等が好ましく挙げられるが、これらに限定されない。
ガレートイオンとしては、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ガレート、テトラキス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ガレート等が好ましく挙げられるが、これらに限定されない。
前記(B)成分の含有量は、樹脂組成物全体を100質量%とした場合、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましい。これにより、カチオン重合性化合物が十分な硬化性を示し、パターン加工性を向上させることができる。一方、樹脂組成物の保存安定性が向上する点から、(B)成分の含有量は10質量%以下が好ましく、より好ましくは8質量%以下である。
<(C)成分>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(C)成分として、ポリアミド、ポリイミドおよびポリアミドイミドから選ばれる少なくとも1つの高分子化合物を含有することが好ましい。なお、本発明において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は、それぞれ、上記のポリアミドに相当する。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、(C)成分として、ポリアミド、ポリイミドおよびポリアミドイミドから選ばれる少なくとも1つの高分子化合物を含有することが好ましい。なお、本発明において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は、それぞれ、上記のポリアミドに相当する。
本発明の樹脂組成物は、前記(C)成分を含有することにより、樹脂組成物をフィルム状の樹脂組成物被膜にする際の製膜性に優れ、また硬化膜とした際に膜の引張強度および引張伸度に優れる点で好ましい。また、前記(C)成分を含有することで、イミド基やアミド基等の官能基により、(A)カチオン重合性化合物の反応性が適度に抑制され、基板と接着する際に、接着性が向上する点で好ましい。前記(C)成分は、単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
前記(C)成分の重量平均分子量は特に限定されないが、重量平均分子量が1,000以上200,000以下であることが好ましい。本発明における前記(C)成分の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC法)によって測定し、ポリスチレン換算で算出することによって求められる。
前記(C)成分は、アルカリ可溶性であることが好ましい。アルカリ可溶性であると、パターン加工時の現像で、環境負荷の要因となる有機溶媒を使用することなく、アルカリ水溶液で現像をすることができるため好ましい。ここで言うアルカリ可溶性とは、水酸化テトラメチルアンモニウムの2.38質量%水溶液100gに対して、25℃で0.1g以上溶解するものを指す。
アルカリ可溶性を発現するために、前記(C)成分は、アルカリ可溶性の官能基を有することが望ましい。アルカリ可溶性の官能基とは酸性を有する官能基であり、具体的には、フェノール性水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基などが挙げられる。上記、アルカリ可溶性の官能基の中でも、樹脂組成物の保存安定性や、導体である銅配線への腐食等の問題から、アルカリ可溶性の官能基はフェノール性水酸基であることが好ましい。すなわち、前記(C)成分は、分子鎖内にフェノール性水酸基を有する化合物であることが好ましい。
さらに、本発明の樹脂組成物は、前記(C)成分の分子鎖末端が、カルボン酸残基に由来する構造であることが好ましい。が、分子鎖末端がカルボン酸残基に由来する構造とはなっていない高分子化合物を含むことも可能である 。
本発明の樹脂組成物において、分子鎖末端がカルボン酸残基に由来する構造とはなっていない高分子化合物を含む場合には、その含有量は少ないほど好ましく、具体的には、分子鎖末端がカルボン酸残基に由来する構造となった前記(C)成分の合計100質量部に対して、分子鎖末端がカルボン酸残基に由来する構造とはなっていない前記(C)成分の含有量は0質量部以上10質量部以下であることが好ましく、0質量部以上5質量部以下であることがより好ましく、0質量部以上2質量部以下であることが特に好ましい。
前記(C)成分の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体を100質量%とした場合、20質量%以上95質量%以下が好ましい。含有量の下限は、30質量%以上がより好ましい。含有量の上限は、85質量%以下がより好ましく、70質量%以下が特に好ましい。前記(C)成分を樹脂組成物中に20質量%以上含むことによって、樹脂組成物を硬化膜とした際の膜強度が向上する。一方、前記(C)成分の含有量を樹脂組成物中に95質量%以下とすることにより、カチオン重合反応が進行し易くなり、硬化膜の耐薬品性が向上する。
前記(C)成分の分子鎖末端がカルボン酸残基に由来する構造であることによって、分子鎖末端が、カチオン重合の阻害官能基となり得るアミン末端構造を保有しない分子構造とすることができ、結果として、ポリアミド、ポリイミドおよびポリアミドイミドを用いた際においても、十分なカチオン重合性を発現することができる点で好ましい。
ここで、前記(C)成分の分子鎖末端におけるカルボン酸残基に由来する構造とは、ポリアミド、ポリイミドまたはポリアミドイミドを構成し得る、カルボン酸残基に由来する有機基であり、モノカルボン酸やジカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、ジ酸クロリド化合物、テトラカルボン酸または酸無水物、酸二無水物等に由来する構造を言う。上記の中でも特に、前記(C)成分の分子鎖末端のカルボン酸残基に由来する構造が、テトラカルボン酸二無水物に由来する構造であることが好ましい。
分子鎖末端がテトラカルボン酸二無水物に由来する構造であると、熱硬化前の樹脂組成物の保存安定性が向上する点で好ましい。さらに、樹脂組成物を硬化膜とした際に、末端のカルボン酸無水物基が反応性官能基となり、熱硬化後の耐熱性や耐薬品性が向上する点で好ましい。
前記(C)成分の分子鎖末端におけるカルボン酸残基に由来する構造としては、芳香族ジカルボン酸、芳香族酸二無水物、脂環式ジカルボン酸、脂環式酸二無水物、脂肪族ジカルボン酸、脂肪族酸二無水物などに由来する構造を挙げることができるが、これらに限定されない。また、これらは単独でまたは2種以上を組み合わせて使用される。
これらの中でも、パターニングの際に使用する波長に対して、透明な樹脂を設計することができ、結果として厚膜で微細なパターン加工性を発現することができる点から、脂環式ジカルボン酸残基に由来する有機基であることが好ましい。
本発明において、前記(C)成分は、ポリアミド、ポリイミド、およびポリアミドイミドから選ばれる少なくとも1つの高分子化合物であることが好ましいが、これらが下記に示す一般式(8)および一般式(9)で表される構造から選ばれる少なくとも1種類以上の構造を有する化合物であることがより好ましい。
一般式(8)および(9)中、X1は2~8価の有機基を示し、X2は4~8価の有機基を示し、Y1およびY2はそれぞれ独立に2~6価の有機基を示し、Rは水素原子または炭素数1~20の有機基を示す。qは0~2の整数であり、r,s,t,uはそれぞれ独立に0~4の整数である。
前記一般式(8)および(9)中のY1およびY2は、ジアミン残基であり、フェノール性水酸基、またはカルボキシル基を有するジアミン残基を含有することが好ましい。フェノール性水酸基またはカルボキシル基を有するジアミン残基を含有させることで、(C)成分のアルカリ現像液への適度な溶解性が得られるため、露光部と未露光部の高いコントラストが得られ、所望のパターンが形成できる。
フェノール性水酸基を有するジアミンの具体的な例としては、例えば、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(3-アミノ-4-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)メチレン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシ)ビフェニル、2,2’-ジトリフルオロメチル-5,5’-ジヒドロキシル-4,4’-ジアミノビフェニル、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)フルオレン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-5,5’-ジヒドロキシベンジジンなどの芳香族ジアミンや、これらの芳香族環や炭化水素の水素原子の一部を、炭素数1~10のアルキル基やフルオロアルキル基、ハロゲン原子などで置換した化合物、また、下記に示す構造を有するジアミンなどを挙げることができるが、これらに限定されない。共重合させる他のジアミンは、そのまま、あるいは対応するジイソシアネート化合物、トリメチルシリル化ジアミンとして用いることができる。また、これら2種以上のジアミン成分を組み合わせて用いてもよい。
さらに、前記(C)成分はパターン加工性、および接着性の観点から、一般式(3)~(7)で表されるいずれかのジアミンに由来するジアミン残基を含有することが好ましい。なかでも、一般式(5)で表されるジアミンに由来するジアミン残基を含有することで、前記(A)成分の光反応性が適度に抑制され、接着性が向上する点で特に好ましい。
一般式(8)および(9)中のY1およびY2は、前記以外の芳香族を有するジアミン残基を含んでもよい。これらを共重合することで、耐熱性が向上できる。前記以外の芳香族を有するジアミンの具体的な例としては、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-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ホン、3,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、ベンジン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、1,5-ナフタレンジアミン、2,6-ナフタレンジアミン、ビス(4-アミノフェノキシフェニル)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、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジエチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジエチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’,3,3’-テトラメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’,4,4’-テトラメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニルなどの芳香族ジアミンや、これらの芳香族環や炭化水素の水素原子の一部を、炭素数1~10のアルキル基やフルオロアルキル基、ハロゲン原子などで置換した化合物などを挙げることができるが、これらに限定されない。共重合させる他のジアミンは、そのまま、あるいは対応するジイソシアネート化合物、トリメチルシリル化ジアミンとして用いることができる。また、これら2種以上のジアミン成分を組み合わせて用いてもよい。
本発明における上記一般式(8)や一般式(9)中、X1およびX2はカルボン酸残基である 。
前記カルボン酸残基としては、脂環式テトラカルボン酸二無水物に由来する構造を有することが好ましい。つまり前記(C)成分が、ポリアミド、ポリイミド、およびポリアミドイミドからなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物であって、さらに、脂環式テトラカルボン酸二無水物に由来する構造を有することが好ましい。
カルボン酸残基が、脂環式テトラカルボン酸二無水物に由来する構造を有することにより、露光波長に対する樹脂組成物の光透過率が高くなり、20μm以上の厚膜での加工が容易となる。さらに理由は定かではないが、前記(C)成分が脂環式テトラカルボン酸二無水物に由来する構造を有することにより、芳香族酸二無水物と比較して、カチオン重合の反応性が高くなり、樹脂組成物を硬化膜とした際の膜の耐薬品性が向上する点で好ましい。
脂環式テトラカルボン酸二無水物の中でも、硬化物とした際の耐薬品性が向上し、イオンマイグレーション耐性が向上する点から、多環構造を有する脂環式テトラカルボン酸二無水物が好ましい。多環構造を有する脂環式テトラカルボン酸二無水物としては、下記一般式(10)および(11)の少なくとも一方で表される化合物が好ましい。
式中、R1、R2、R3はそれぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
前記(C)成分が前記一般式(10)または(11)で表される化合物に由来する構造を有することで、樹脂骨格が屈曲性を有するため、硬化前の樹脂組成物の有機溶媒への溶解性が高くなり、樹脂組成物中において樹脂の析出が発生し難く、保存安定性に優れる点から好ましい。
多環構造を有する脂環式テトラカルボン酸二無水物の具体的な例としては、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジカルボン酸二無水物、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-4メチル-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジカルボン酸二無水物、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-7メチル-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-2’-シクロペンタノン-5’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-2’-シクロヘキサノン-6’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。
前記カルボン酸残基としては、前記多環構造を有する脂環式テトラカルボン酸二無水物以外の酸二無水物の残基を含んでもよい。そのような酸二無水物としては、具体的には、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニル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、2,2’,3,3’-ビフェニル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、2,2’,3,3’-ベンゾフェノ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、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン酸二無水物、9,9-ビス{4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル}フルオレン酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6-ピリジン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、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などの芳香族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、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフリル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸二無水物、2,3,5-トリカルボキシ-2-シクロペンタン酢酸二無水物、2,3,4,5-テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物などを挙げることができるが、これらに限定されない。また、これらは単独でまたは2種以上を組み合わせて使用される。
一般式(8)および(9)で表される化合物を構成する各構造のモル比は、重合する際に用いるモノマーのモル比から算出する方法や、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて、得られた樹脂、樹脂組成物、硬化膜におけるポリアミド構造やイミド前駆体構造、イミド構造のピークを検出する方法において確認できる。
分子鎖末端がカルボン酸残基に由来する構造である前記(C)成分は、例えば分子鎖末端がカルボン酸残基であるポリイミドの場合には、重合の際に用いるジアミンに対して酸無水物の含有量を多くすることで得ることができる。
その際、前記(C)成分のカルボン酸残基の合計を100モル%とした場合、アミン残基の合計は60モル%以上98モル%以下であることが好ましい。つまり前記(C)成分は、カルボン酸残基の合計を100モル%とした場合に、アミン残基の合計を60モル%以上98モル%以下として重合させて得られる化合物であることが好ましい。アミン残基の合計が60モル%以上であると、高分子化合物の重量平均分子量が1,000以上となり易く、樹脂組成物をフィルム状にする際の製膜性に優れ、98モル%以下であると末端がアミン残基となる高分子化合物が含有される割合が小さくなり、カチオン重合反応が進行し易くなり、解像性が向上する。
分子鎖末端がカルボン酸残基に由来する構造である前記(C)成分を得る別の方法として、一般に末端封止剤として用いられる化合物の中から特定の化合物、具体的には、酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物を用いることによっても得る事ができる。
また、前記(C)成分の分子鎖末端を水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、チオール基、ビニル基、エチニル基、またはアリル基を有するカルボン酸または酸無水物の末端封止剤により封止することで、前記(C)成分のアルカリ水溶液に対する溶解速度や得られる硬化膜の機械特性を好ましい範囲に容易に調整することができる。また、複数の末端封止剤を反応させ、複数の異なる末端基を導入してもよい。
末端封止剤としての酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、ナジック酸無水物、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3-ヒドロキシフタル酸無水物などの酸無水物;3-カルボキシフェノール、4-カルボキシフェノール、3-カルボキシチオフェノール、4-カルボキシチオフェノール、1-ヒドロキシ-7-カルボキシナフタレン、1-ヒドロキシ-6-カルボキシナフタレン、1-ヒドロキシ-5-カルボキシナフタレン、1-メルカプト-7-カルボキシナフタレン、1-メルカプト-6-カルボキシナフタレン、1-メルカプト-5-カルボキシナフタレン、3-カルボキシベンゼンスルホン酸、4-カルボキシベンゼンスルホン酸などのモノカルボン酸類およびこれらのカルボキシル基が酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物;テレフタル酸、フタル酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、1,5-ジカルボキシナフタレン、1,6-ジカルボキシナフタレン、1,7-ジカルボキシナフタレン、2,6-ジカルボキシナフタレンなどのジカルボン酸類の一方のカルボキシル基だけが酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物;モノ酸クロリド化合物とN-ヒドロキシベンゾトリアゾールやイミダゾール、N-ヒドロキシ-5-ノルボルネン-2,3-ジカルボキシイミドとの反応により得られる活性エステル化合物などが好ましい。これらを2種以上用いてもよい。
これらの末端封止剤を導入した高分子化合物は、分子鎖末端がカルボン酸残基に由来する構造である前記(C)成分となる。前記(C)成分中の末端封止剤に由来する構造は、以下の方法で容易に検出できる。例えば、末端封止剤が導入された前記(C)成分を、酸性溶液に溶解し、構成単位であるアミン成分と酸無水物成分に分解し、これをガスクロマトグラフィー(GC)や、NMRにより、どのような末端封止剤が使用されたかを容易に検出できる。これとは別に、末端封止剤が導入された樹脂成分を直接、熱分解ガスクロマトグラフ(PGC)や赤外スペクトルおよび13C-NMRスペクトルで測定することによっても、容易に検出できる。
本発明において、前記(C)成分は、たとえば、次の方法により合成されるが、これに限定はされない。
ポリイミドは、ジアミンの一部を末端封止剤である1級モノアミンに置き換えて、または、テトラカルボン酸二無水物を、末端封止剤であるジカルボン酸無水物に置き換えて、公知の方法で合成される。例えば、低温中でテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とモノアミンを反応させる方法、低温中でテトラカルボン酸二無水物とジカルボン酸無水物とジアミン化合物を反応させる方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後ジアミンとモノアミンと縮合剤の存在下で反応させる方法などの方法を利用して、ポリイミド前駆体を得る。その後、公知のイミド化反応法を利用してポリイミドを合成することができる。
本発明において、前記(C)成分は、上記の方法で重合させた後、反応混合物を多量の水またはメタノールおよび水の混合液などに投入し、前記(C)成分を沈殿させて濾別乾燥し、単離することが好ましい。乾燥温度は40~100℃が好ましく、より好ましくは50~80℃である。この操作によって未反応のモノマーや、2量体や3量体などのオリゴマー成分が除去され、熱硬化後の膜特性を向上させることができる。
本発明における、イミド化率は、例えば以下の方法で容易に求めることができる。まず、ポリマーの赤外吸収スペクトルを測定し、ポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピーク(1780cm-1付近および1377cm-1付近)の存在を確認する。次に、そのポリマーを350℃で1時間熱処理したものをイミド化率が100%のサンプルとして赤外吸収スペクトルを測定し、熱処理前後のポリマーの1377cm-1付近のピーク強度を比較することによって、イミド化率を求める。熱硬化時の閉環率の変化を抑制し、低応力化の効果が得られるため、イミド化率は50%以上が好ましく、80%以上がさらに好ましい。
<その他の成分>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、増感剤を含有してもよい。増感剤は、光を吸収し、吸収した光エネルギーを前記(B)成分に供与し、酸を発生しカチオン重合を生じさせることができる化合物である。また増感剤は、パターン加工する際の照射波長の光を吸光するため、ネガ型感光性樹脂組成物から形成されたネガ型感光性樹脂組成物被膜の透過率を下げることができる。そのため、ネガ型感光性樹脂組成物における増感剤の含有量を制御することにより、該組成物から得られるネガ型感光性樹脂組成物被膜の透過率を任意に制御することが可能となる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、増感剤を含有してもよい。増感剤は、光を吸収し、吸収した光エネルギーを前記(B)成分に供与し、酸を発生しカチオン重合を生じさせることができる化合物である。また増感剤は、パターン加工する際の照射波長の光を吸光するため、ネガ型感光性樹脂組成物から形成されたネガ型感光性樹脂組成物被膜の透過率を下げることができる。そのため、ネガ型感光性樹脂組成物における増感剤の含有量を制御することにより、該組成物から得られるネガ型感光性樹脂組成物被膜の透過率を任意に制御することが可能となる。
増感剤としては、特に限定されないものの、アントラセン化合物が好ましく、例えば9位と10位にアルコキシ基を有するアントラセン化合物(9,10-ジアルコキシ-アントラセン誘導体)がより好ましい。アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等のC1~C4のアルコキシ基が好ましく挙げられる。9,10-ジアルコキシ-アントラセン誘導体は、さらに置換基を有していても良い。置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、プロピル基等のC1~C4のアルキル基やスルホン酸アルキルエステル基、カルボン酸アルキルエステル基等が好ましく挙げられる。スルホン酸アルキルエステル基やカルボン酸アルキルエステル基におけるアルキルとしては、例えばメチル、エチル、プロピル等のC1~C4のアルキルが好ましく挙げられる。これらの置換基の置換位置は2位が好ましい。
増感剤の含有量は、特に制限はないが、ネガ型感光性樹脂組成物全体を100質量%とした場合、0.05質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましい。これにより、ネガ型感光性樹脂組成物被膜の透過率を下げることができ、セラミックス等の表面が粗い基板上においても、基板面からの反射光を抑制し、微細パターンの加工を容易にすることができる。一方、ネガ型感光性樹脂組成物から形成されたネガ型感光性樹脂組成物被膜の硬化膜の機械特性や熱特性の低下を抑制する点から、ネガ型感光性樹脂組成物全体を100質量%とした場合、増感剤の含有量は10質量%以下が好ましく、5質量%以下がさらに好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、熱架橋剤を含有してもよい。熱架橋剤としてはアルコキシメチル基またはメチロール基を有する化合物が好ましい。
アルコキシメチル基またはメチロール基を有する化合物の例としては、例えば、DML-PC、DML-PEP、DML-OC、DML-OEP、DML-34X、DML-PTBP、DML-PCHP、DML-OCHP、DML-PFP、DML-PSBP、DML-POP、DML-MBOC、DML-MBPC、DML-MTrisPC、DML-BisOC-Z、DML-BisOCHP-Z、DML-BPC、DML-BisOC-P、DMOM-PC、DMOM-PTBP、DMOM-MBPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-HQ、TML-BP、TML-pp-BPF、TML-BPE、TML-BPA、TML-BPAF、TML-BPAP、TMOM-BP、TMOM-BPE、TMOM-BPA、TMOM-BPAF、TMOM-BPAP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、HMOM-TPPHBA、HMOM-TPHAP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、NIKALAC(登録商標)MX-290、NIKALAC MX-280、NIKALAC MW-100LM、NIKALAC MX-750LM(以上、商品名、(株)三和ケミカル製)が好ましく挙げられる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、さらにシラン化合物を含有することができる。シラン化合物を含有することにより、後述するネガ型感光性樹脂組成物被膜の密着性が向上する。シラン化合物の具体例としては、N-フェニルアミノエチルトリメトキシシラン、N-フェニルアミノエチルトリエトキシシラン、N-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニルアミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニルアミノブチルトリメトキシシラン、N-フェニルアミノブチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどが好ましく挙げられる。
また、本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、必要に応じて、支持体との塗れ性を向上させる目的で界面活性剤;乳酸エチルやプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類;エタノールなどのアルコール類;シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類を含有してもよい。また、熱膨張係数の抑制や高誘電率化、低誘電率化のなどの目的で、二酸化ケイ素、二酸化チタンなどの無機粒子、あるいはポリイミドの粉末などを含有してもよい。
<ネガ型感光性樹脂組成物被膜、ネガ型感光性樹脂組成物フィルム>
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、硬化前の形状は限定されず、例えば、ワニス状であってもフィルム状であってもよい。本発明のネガ型感光性樹脂組成物がワニス状である場合、ネガ型感光性樹脂組成物ワニスと呼ぶ。本発明のネガ型感光性樹脂組成物がフィルム状である場合、ネガ型感光性樹脂組成物被膜と呼ぶ。本発明のネガ型感光性樹脂組成物がワニス状である場合は、前記(A)~(C)成分および必要に応じ加えられるその他の成分に加えて、有機溶媒をさらに含むことができる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、硬化前の形状は限定されず、例えば、ワニス状であってもフィルム状であってもよい。本発明のネガ型感光性樹脂組成物がワニス状である場合、ネガ型感光性樹脂組成物ワニスと呼ぶ。本発明のネガ型感光性樹脂組成物がフィルム状である場合、ネガ型感光性樹脂組成物被膜と呼ぶ。本発明のネガ型感光性樹脂組成物がワニス状である場合は、前記(A)~(C)成分および必要に応じ加えられるその他の成分に加えて、有機溶媒をさらに含むことができる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物フィルムは、本発明のネガ型感光性樹脂組成物被膜および支持体を有する。本発明のネガ型感光性樹脂組成物フィルムは、本発明のネガ型感光性樹脂組成物の形態をフィルム状として支持体と積層することにより得られる。また、本発明のネガ型感光性樹脂組成物がワニス状である場合は、本発明のネガ型感光性樹脂組成物を支持体上に塗布し、次いでこれを必要により乾燥することにより、本発明のネガ型感光性樹脂組成物フィルムを得られる。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物被膜は、ハンドリング性の観点から5μm以上であることが好ましい。また、膜厚のばらつきを抑制できる点で、ネガ型感光性樹脂組成物被膜の厚みは100μm以下であることが好ましく、80μm以下であることがより好ましく、60μm以下であることが特に好ましい。
次に、本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いてネガ型感光性樹脂組成物フィルムを作製する方法について説明する。本発明のネガ型感光性樹脂組成物フィルムは、ワニス状のネガ型感光性樹脂組成物を支持体上に塗布し、次いでこれを必要により乾燥することにより得られる。ネガ型感光性樹脂組成物ワニスは、ネガ型感光性樹脂組成物に有機溶媒を添加することで得られる。ここで使用される有機溶媒としては、ネガ型感光性樹脂組成物を溶解するものであればよい。
有機溶媒としては、具体的には、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、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エチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテルなどのエーテル類;エチ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メチルエーテルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチルなどのアセテート類;アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、2-ヘプタノンなどのケトン類;ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ペンタノ-ル、4-メチル-2-ペンタノール、3-メチル-2-ブタノール、3-メチル-3-メトキシブタノール、ジアセトンアルコールなどのアルコール類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;その他、N-メチル-2-ピロリドン、N-シクロヘキシル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトンなどが好ましく挙げられる。
また、ネガ型感光性樹脂組成物ワニスを濾紙やフィルターを用いて濾過しても良い。濾過方法は特に限定されないが、保留粒子径0.4μm~10μmのフィルターを用いて加圧濾過により濾過する方法が好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物フィルムは、支持体上にネガ型感光性樹脂組成物被膜が形成されて用いられる。支持体としては、特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリイミドフィルムなど、通常市販されている各種のフィルムが使用可能である。支持体とネガ型感光性樹脂組成物被膜との接合面には、密着性と剥離性を向上させるために、シリコーン、シランカップリング剤、アルミキレート剤、ポリ尿素などを用いた表面処理を施してもよい。また、支持体の厚みは特に限定されないが、作業性の観点から、10~100μmの範囲であることが好ましい。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物フィルムは、表面を保護するために、フィルム表面にさらに保護フィルムを有してもよい。これにより、大気中のゴミやチリ等の汚染物質からネガ型感光性樹脂組成物フィルム表面を保護することができる。保護フィルムとしては、ポリオレフィンフィルム、ポリエステルフィルム等が挙げられる。保護フィルムは、ネガ型感光性樹脂組成物フィルムとの接着力が小さいものが好ましい。
ネガ型感光性樹脂組成物ワニスを支持体に塗布する方法としてはスピンナを用いた回転塗布、スプレー塗布、ロールコーティング、スクリーン印刷、ブレードコーター、ダイコーター、カレンダーコーター、メニスカスコーター、バーコーター、ロールコーター、コンマロールコーター、グラビアコーター、スクリーンコーター、スリットダイコーターなどを用いた塗布が挙げられる。また、塗布膜厚は、塗布手法、組成物の固形分濃度、粘度などによって異なるが、通常、乾燥後の膜厚が、0.5μm以上100μm以下であることが好ましい。
乾燥には、オーブン、ホットプレート、赤外線などを使用することができる。乾燥温度および乾燥時間は、有機溶媒を揮発させることが可能な範囲であればよく、ネガ型感光性樹脂組成物フィルムが未硬化または半硬化状態となるような範囲を適宜設定することが好ましい。具体的には、40℃から120℃の範囲で1分から数十分行うことが好ましい。また、これらの温度を組み合わせて段階的に昇温してもよく、例えば、70℃、80℃、90℃で各1分ずつ熱処理してもよい。
<パターン形成>
次に、ネガ型感光性樹脂組成物ワニス、またはそれを用いたネガ型感光性樹脂組成物フィルムをパターン加工する方法、および他の部材に熱圧着する方法、さらに基板上に作製したパターンを介してもう一つの基板を接合する方法について、例を挙げて説明する。
次に、ネガ型感光性樹脂組成物ワニス、またはそれを用いたネガ型感光性樹脂組成物フィルムをパターン加工する方法、および他の部材に熱圧着する方法、さらに基板上に作製したパターンを介してもう一つの基板を接合する方法について、例を挙げて説明する。
まず、本発明のネガ型感光性樹脂組成物、またはそれを用いたネガ型感光性樹脂組成物フィルムを用いて、基板上にネガ型感光性樹脂組成物被膜を形成する方法について説明する。
ネガ型感光性樹脂組成物ワニスを用いる場合は、まずワニスを基板上に塗布する。塗布方法としてはスピンナを用いた回転塗布、スプレー塗布、ロールコーティング、スクリーン印刷などの方法が挙げられる。また、塗布膜厚は、塗布手法、ネガ型感光性樹脂組成物の固形分濃度および粘度などによって異なるが、通常、乾燥後の膜厚が0.5μm以上100μm以下になるように塗布することが好ましい。次に、ネガ型感光性樹脂組成物ワニスを塗布した基板を乾燥して、基板上に積層されたネガ型感光性樹脂組成物被膜を得る。乾燥はオーブン、ホットプレート、赤外線などを使用することができる。乾燥温度および乾燥時間は、有機溶媒を揮発させることが可能な範囲であればよく、ネガ型感光性樹脂組成物被膜が未硬化または半硬化状態となるような範囲を適宜設定することが好ましい。具体的には、50~150℃の範囲で1分から数時間行うのが好ましい。
ネガ型感光性樹脂組成物フィルムを用いる場合は、保護フィルムを有する場合にはこれを剥離し、ネガ型感光性樹脂組成物フィルムと基板を対向させ、熱圧着により貼り合わせて、基板上に積層されたネガ型感光性樹脂組成物被膜を得る。熱圧着は、熱プレス処理、熱ラミネート処理、熱真空ラミネート処理等によって行うことができる。貼り合わせ温度は、基板への密着性、埋め込み性の点から40℃以上が好ましい。また、貼り合わせ時にネガ型感光性樹脂組成物フィルムが硬化し、露光・現像工程におけるパターン形成の解像度が悪くなることを防ぐために、貼り合わせ温度は150℃以下が好ましい。
いずれの場合にも、用いられる基板としては、シリコンウェハ、セラミックス類、ガリウムヒ素、有機系回路基板、無機系回路基板、およびこれらの基板に回路の構成材料が配置されたものなどが挙げられるが、これらに限定されない。有機系回路基板の例としては、ガラス布・エポキシ銅張積層板などのガラス基材銅張積層板;ガラス不織布・エポキシ銅張積層板などのコンポジット銅張積層板;ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板などの耐熱・熱可塑性基板;ポリエステル銅張フィルム基板、ポリイミド銅張フィルム基板などのフレキシブル基板が挙げられる。また、無機系回路基板の例は、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板などのセラミックス基板;アルミニウムベース基板、鉄ベース基板などの金属系基板が挙げられる。回路の構成材料の例は、銀、金、銅などの金属を含有する導体;無機系酸化物などを含有する抵抗体;ガラス系材料および/または樹脂などを含有する低誘電体;樹脂や高誘電率無機粒子などを含有する高誘電体;ガラス系材料などを含有する絶縁体などが挙げられる。
次に、上記方法によって形成されたネガ型感光性樹脂組成物被膜上に、所望のパターンを有するマスクを通して化学線を照射し、露光する。露光に用いられる化学線としては紫外線、可視光線、電子線、X線などがあるが、本発明では水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)を用いるのが好ましい。ネガ型感光性樹脂組成物フィルムにおいて、支持体がこれらの光線に対して透明な材質である場合は、ネガ型感光性樹脂組成物フィルムから支持体を剥離せずに露光を行ってもよい。
パターンを形成するには、露光後、現像液を用いて、ネガ型感光性樹脂組成物被膜の未露光部を除去する。現像液としては、水酸化テトラメチルアンモニウムの水溶液、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルカリ性を示す化合物の水溶液が好ましい。また場合によっては、これらのアルカリ水溶液にN-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、ジメチルアクリルアミドなどの極性溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類;乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類;シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類などを単独あるいは数種を組み合わせたものを含有してもよい。
現像は、上記の現像液を被膜面にスプレーする、被膜面に現像液を液盛りする、現像液中に浸漬する、あるいは浸漬して超音波をかけるなどの方法によって行うことができる。現像時間や現像ステップ現像液の温度などの現像条件は、未露光部が除去されパターン形成が可能な条件であればよい。
現像後は水にてリンス処理を行うことが好ましい。ここでもエタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類などを水に加えてリンス処理をしても良い。
また、必要に応じて現像前にベーク処理を行ってもよい。これにより、現像後のパターンの解像度が向上し、現像条件の許容幅が増大する場合がある。このベーク処理温度は50~180℃の範囲が好ましく、特に60~120℃の範囲がより好ましい。時間は5秒~数時間が好ましい。
パターン形成後、ネガ型感光性樹脂組成物被膜中には未反応のカチオン重合性化合物や光カチオン重合開始剤が残存している。このため、熱圧着あるいは硬化の際にこれらが熱分解しガスが発生することがある。これを避けるため、パターン形成後のネガ型感光性樹脂組成物被膜の全面に上述の露光光を照射し、光カチオン重合開始剤から酸を発生させておくことが好ましい。こうすることによって、熱圧着あるいは硬化の際に、未反応のカチオン重合性化合物の反応が進行し、熱分解由来のガスの発生を抑制することができる。
現像後、150℃~500℃の温度を加えて熱架橋反応を進行させる。架橋により、耐熱性および耐薬品性を向上させることができる。この加熱処理の方法は、温度を選び、段階的に昇温する方法や、ある温度範囲を選び、連続的に昇温しながら5分間~5時間実施する方法を選択できる。前者の一例として、130℃、200℃で各30分ずつ熱処理する方法が挙げられる。後者の一例として室温より400℃まで2時間かけて直線的に昇温するなどの方法が挙げられる。
上記のようにして基板上に樹脂組成物パターンを形成した後に、該樹脂組成物パターン上にもう一つの基板を対向させ、熱圧着することで、2つの基板を接合することができる。熱圧着は熱プレス処理、熱ラミネート処理、熱真空ラミネート処理等によって行うことができる。圧着時の温度は、基板への密着性の点から60℃以上が好ましい。また、圧着後の基板の反りを低減するために、圧着時の温度は180℃以下が好ましい。
熱圧着により接合した基板に対し、必要に応じ、150℃~500℃の温度を加えて熱架橋反応を進行させることができる。架橋により、耐熱性および耐薬品性を向上させることができる。この加熱処理の方法は、前述した現像後の熱処理と同様の方法を用いることができる。
<硬化膜、半導体装置>
本発明の硬化膜は、本発明のネガ型感光性樹脂組成物または本発明のネガ型感光性樹脂組成物被膜を硬化したものである。本発明において、硬化するとは、本発明のネガ型感光性樹脂組成物または本発明のネガ型感光性樹脂組成物被膜を150℃~500℃の温度を加えて熱架橋反応を進行させることをいう。本発明の硬化膜は、半導体装置等の電子部品に使用することができる。
本発明の硬化膜は、本発明のネガ型感光性樹脂組成物または本発明のネガ型感光性樹脂組成物被膜を硬化したものである。本発明において、硬化するとは、本発明のネガ型感光性樹脂組成物または本発明のネガ型感光性樹脂組成物被膜を150℃~500℃の温度を加えて熱架橋反応を進行させることをいう。本発明の硬化膜は、半導体装置等の電子部品に使用することができる。
本発明の電子部品の一つの態様は、本発明の硬化膜を有する電子部品である。ここで電子部品とは、半導体素子等の特性を利用することで機能し得る装置全般を指す。半導体素子を基板に接続した電気光学装置や半導体回路基板、複数の半導体素子を積層したもの、並びにこれらを含む電子装置は、全て電子部品に含まれる。また、半導体素子を接続するための多層配線板等も電子部品に含める。本発明の硬化膜は、様々な電子部品に好適に用いられる。具体的には、インダクタの層間絶縁膜、半導体のパッシベーション膜、半導体素子の表面保護膜、半導体素子と配線の間の層間絶縁膜、複数の半導体素子の間の層間絶縁膜、高密度実装用多層配線の配線層間の層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁層、プローブカードの層間絶縁膜、磁気センサの層間絶縁膜、波長選択フィルターの構造部材、波長選択フィルターの接着部材などの用途に好適に用いられるが、これに制限されず、様々な用途に用いることができる。
さらに本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、基板上に形成した樹脂組成物パターンを介してもう一つの基板を熱圧着することにより、2つの基板を接合可能である。すなわち、本発明の電子部品の一つの態様は、本発明のネガ型感光性樹脂組成物を介して、2つの基板が接合された構造体を有する電子部品である。本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、前述したように、良好な解像性と接着性を有していることから、従来、接合部材に金属を用いていたところを本発明のネガ型感光性樹脂組成物に置き換えることが可能であり、低コストで、小型低背化した電子部品を作製可能となる。接合した後に、本発明のネガ型感光性樹脂組成物を硬化することにより、本発明の硬化膜を介して、2つの基板が接合された構造体を有する電子部品が得られる。2つの基板を接合した構造体を有する電子部品として、例えば、半導体パッケージ、高密度実装用多層配線基板、波長選択フィルターなどが挙げられるが、これらに限定されない。
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
<パターン加工性評価>
基板として5cm角のシリコン基板を準備した。後述する各実施例および比較例で作製したネガ型感光性樹脂組成物フィルムの保護フィルムを剥離し、該剥離面が前記基板と対抗するように、該樹脂組成物フィルムを基板上に配置し、真空ダイアフラム式ラミネータ((株)名機製作所製、MVLP-500/600)を用いて、上下の熱盤温度80℃、真空引き時間20秒、真空プレス時間30秒、貼付圧力0.5MPaの条件でラミネートし、シリコン基板上に膜厚10μmの樹脂組成物被膜を形成した。続いて、樹脂組成物フィルムの樹脂組成物被膜から支持体を剥離した後、露光装置にラインアンドスペース(L/S)が5μm/5μm、10μm/10μm、15μm/15μm、20μm/20μm、25μm/25μm、30μm/30μm、40μm/40μm、および50μm/50μmの各パターンを有するマスクをセットし、マスクと樹脂組成物被膜の露光ギャップ100μmの条件下で、超高圧水銀灯を用いて、i線バンドパスフィルターを用いて露光を行った。露光後、ホットプレートで90℃、10分間、露光後加熱を行った。その後、ディップ現像にて、水酸化テトラメチルアンモニウムの2.38質量%水溶液を用いて、樹脂組成物被膜の未露光部を除去し、水にてリンス処理をした。現像時間は、未露光部が完全に溶解するまでの時間の2倍の時間とした。
基板として5cm角のシリコン基板を準備した。後述する各実施例および比較例で作製したネガ型感光性樹脂組成物フィルムの保護フィルムを剥離し、該剥離面が前記基板と対抗するように、該樹脂組成物フィルムを基板上に配置し、真空ダイアフラム式ラミネータ((株)名機製作所製、MVLP-500/600)を用いて、上下の熱盤温度80℃、真空引き時間20秒、真空プレス時間30秒、貼付圧力0.5MPaの条件でラミネートし、シリコン基板上に膜厚10μmの樹脂組成物被膜を形成した。続いて、樹脂組成物フィルムの樹脂組成物被膜から支持体を剥離した後、露光装置にラインアンドスペース(L/S)が5μm/5μm、10μm/10μm、15μm/15μm、20μm/20μm、25μm/25μm、30μm/30μm、40μm/40μm、および50μm/50μmの各パターンを有するマスクをセットし、マスクと樹脂組成物被膜の露光ギャップ100μmの条件下で、超高圧水銀灯を用いて、i線バンドパスフィルターを用いて露光を行った。露光後、ホットプレートで90℃、10分間、露光後加熱を行った。その後、ディップ現像にて、水酸化テトラメチルアンモニウムの2.38質量%水溶液を用いて、樹脂組成物被膜の未露光部を除去し、水にてリンス処理をした。現像時間は、未露光部が完全に溶解するまでの時間の2倍の時間とした。
この様にして得られた樹脂組成物パターンを、光学顕微鏡で観察し、パターンにヨレやツマリや剥離等の異常のない場合の最小のL/Sのサイズを解像度とした。すべてのパターンに異常が生じた樹脂組成物においては、解像度の欄に0と記載した。
<接着性評価>
パターン加工性評価と同様の方法で、シリコン基板をガラス基板に置き換えて、ガラス基板上に膜厚10μmの樹脂組成物被膜を形成した。続いて、樹脂組成物被膜全面に、超高圧水銀灯を用いて、i線バンドパスフィルターを用いて露光を行った。露光後、ホットプレートで90℃、10分間、露光後加熱を行った後、水酸化テトラメチルアンモニウムの2.38質量%水溶液を用いてディップ現像処理を行った。このときの露光量と現像時間は、前述のパターン加工性評価で、解像度が最小となったときの条件と同じにした。
パターン加工性評価と同様の方法で、シリコン基板をガラス基板に置き換えて、ガラス基板上に膜厚10μmの樹脂組成物被膜を形成した。続いて、樹脂組成物被膜全面に、超高圧水銀灯を用いて、i線バンドパスフィルターを用いて露光を行った。露光後、ホットプレートで90℃、10分間、露光後加熱を行った後、水酸化テトラメチルアンモニウムの2.38質量%水溶液を用いてディップ現像処理を行った。このときの露光量と現像時間は、前述のパターン加工性評価で、解像度が最小となったときの条件と同じにした。
現像処理後の樹脂組成物被膜上に、5cm角のシリコン基板を対向するように配置し、真空ダイアフラム式ラミネータ((株)名機製作所製、MVLP-500/600)を用いて、真空引き時間20秒、真空プレス時間120秒、貼付圧力0.3MPaの条件で熱圧着した。このとき上下の熱盤温度は120℃、150℃、180℃と条件を変えて試験した。
熱圧着後の樹脂組成物被膜とシリコン基板の接着面を、ガラス基板側から光学顕微鏡で観察し、全面がボイドなく接合できているか確認した。このとき、ボイドなく接合可能であった熱圧着時の熱盤温度を接合温度とした。すべての条件で接着面にボイドが生じた樹脂組成物については、接合温度の欄に「-」と記載した。
なお、実施例および比較例で用いた化合物を下記に示した。
(A)カチオン重合性化合物
(A1-1)(エポキシ当量111g/eq、25℃における粘度が400mPa・sである液状の多官能芳香族グリシジルエーテル)
(A1-2)(エポキシ当量113g/eq、25℃における粘度が112000mPa・sである液状の多官能芳香族グリシジルエーテル)
(A-1)(エポキシ当量127g/eqの多官能脂肪族エポキシ化合物、一般式(1)に該当)
(A-2)(エポキシ当量170g/eqの多官能芳香族グリシジルエーテル)
(A-3)(エポキシ当量115g/eqの多官能芳香族グリシジルアミン)
(A-4)OGSOL(登録商標) EG-280(大阪ガスケミカル(株)製)(エポキシ等量460g/eqの多官能芳香族グリシジルエーテル、一般式(2)に該当)
(A1-1)(エポキシ当量111g/eq、25℃における粘度が400mPa・sである液状の多官能芳香族グリシジルエーテル)
(A1-2)(エポキシ当量113g/eq、25℃における粘度が112000mPa・sである液状の多官能芳香族グリシジルエーテル)
(A-1)(エポキシ当量127g/eqの多官能脂肪族エポキシ化合物、一般式(1)に該当)
(A-2)(エポキシ当量170g/eqの多官能芳香族グリシジルエーテル)
(A-3)(エポキシ当量115g/eqの多官能芳香族グリシジルアミン)
(A-4)OGSOL(登録商標) EG-280(大阪ガスケミカル(株)製)(エポキシ等量460g/eqの多官能芳香族グリシジルエーテル、一般式(2)に該当)
(B)光カチオン重合開始剤
CPI-310FG(サンアプロ(株)製)
シランカップリング剤
X-12-967C(信越化学工業(株)製)。
CPI-310FG(サンアプロ(株)製)
シランカップリング剤
X-12-967C(信越化学工業(株)製)。
合成例1 ポリイミド(C-1)の合成
乾燥窒素気流下、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(以降BAHFと呼ぶ)(29.30g、0.08モル)をγ-ブチロラクトン(以下、GBLとする)80gに添加し、120℃で攪拌溶解した。次に、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジカルボン酸二無水物(以降、TDA-100と呼ぶ)(30.03g、0.1モル)をGBL20gとともに加えて、120℃で1時間攪拌し、次いで200℃で4時間攪拌して反応溶液を得た。次に、反応溶液を水3Lに投入して白色沈殿を集めた。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で5時間乾燥し、ポリイミド(C-1)を得た。
乾燥窒素気流下、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(以降BAHFと呼ぶ)(29.30g、0.08モル)をγ-ブチロラクトン(以下、GBLとする)80gに添加し、120℃で攪拌溶解した。次に、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジカルボン酸二無水物(以降、TDA-100と呼ぶ)(30.03g、0.1モル)をGBL20gとともに加えて、120℃で1時間攪拌し、次いで200℃で4時間攪拌して反応溶液を得た。次に、反応溶液を水3Lに投入して白色沈殿を集めた。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で5時間乾燥し、ポリイミド(C-1)を得た。
合成例2 ポリイミド(C-2)の合成
BAHF(29.30g、0.08モル)の代わりに、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)フルオレン(以降FHDAと呼ぶ)(26.63g、0.07モル)を用いた他は合成例1と同様にして、ポリイミド(C-2)を得た。
BAHF(29.30g、0.08モル)の代わりに、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)フルオレン(以降FHDAと呼ぶ)(26.63g、0.07モル)を用いた他は合成例1と同様にして、ポリイミド(C-2)を得た。
合成例3 ポリイミド(C-3)の合成
BAHF(29.30g、0.08モル)の代わりに、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン(以降、BAPと呼ぶ)(20.67g、0.08モル)を用いた他は合成例1と同様にして、ポリイミド(C-3)を得た。
BAHF(29.30g、0.08モル)の代わりに、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン(以降、BAPと呼ぶ)(20.67g、0.08モル)を用いた他は合成例1と同様にして、ポリイミド(C-3)を得た。
合成例4 ポリイミド(C-4)の合成
BAHF(29.30g、0.08モル)の代わりに、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)スルホン(以降、ABPSと呼ぶ)(22.43g、0.08モル)を用いた他は合成例1と同様にして、ポリイミド(C-4)を得た。
BAHF(29.30g、0.08モル)の代わりに、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)スルホン(以降、ABPSと呼ぶ)(22.43g、0.08モル)を用いた他は合成例1と同様にして、ポリイミド(C-4)を得た。
合成例5 ポリイミド(C-5)の合成
BAHF(29.30g、0.08モル)の代わりに、1,3-ビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン(以降、AHPBと呼ぶ)(22.70g、0.07モル)を用いた他は合成例1と同様にして、ポリイミド(C-5)を得た。
BAHF(29.30g、0.08モル)の代わりに、1,3-ビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン(以降、AHPBと呼ぶ)(22.70g、0.07モル)を用いた他は合成例1と同様にして、ポリイミド(C-5)を得た。
合成例6 ポリイミド(C-6)の合成
BAHF(29.30g、0.08モル)の代わりに、3,5-ジアミノ安息香酸(以降、DABAと呼ぶ)(7.61g、0.05モル)と1,3-ビス(3-アミノプロピル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン(以降、SiDAと呼ぶ)(9.94g、0.04モル)を用いた他は合成例1と同様にして、ポリイミド(C-6)を得た。
BAHF(29.30g、0.08モル)の代わりに、3,5-ジアミノ安息香酸(以降、DABAと呼ぶ)(7.61g、0.05モル)と1,3-ビス(3-アミノプロピル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン(以降、SiDAと呼ぶ)(9.94g、0.04モル)を用いた他は合成例1と同様にして、ポリイミド(C-6)を得た。
実施例1
(A)成分としてエポキシ化合物(A1-1)6g、(B)成分としてCPI-310FG(商品名、サンアプロ(株)製)0.3g、(C)成分としてポリイミド(C-1)3.5g、シランカップリング剤としてX-12-967C(商品名、信越化学工業(株)製)0.2gをGBLに溶解した。溶媒の添加量は、溶媒以外の添加物を固形分とし、固形分濃度が60質量%となるように調整した。得られた溶液を、保留粒子径1μmのフィルターを用いて加圧ろ過し、ネガ型感光性樹脂組成物ワニスを得た。
(A)成分としてエポキシ化合物(A1-1)6g、(B)成分としてCPI-310FG(商品名、サンアプロ(株)製)0.3g、(C)成分としてポリイミド(C-1)3.5g、シランカップリング剤としてX-12-967C(商品名、信越化学工業(株)製)0.2gをGBLに溶解した。溶媒の添加量は、溶媒以外の添加物を固形分とし、固形分濃度が60質量%となるように調整した。得られた溶液を、保留粒子径1μmのフィルターを用いて加圧ろ過し、ネガ型感光性樹脂組成物ワニスを得た。
得られたネガ型感光性樹脂組成物ワニスを、コンマロールコーターを用いて、厚さ50μmのPETフィルム上に塗布し、120℃で8分間乾燥を行った後、保護フィルムとして、厚さ30μmのポリプロピレン(PP)フィルムをラミネートし、ネガ型感光性樹脂組成物フィルムを得た。ネガ型感光性樹脂組成物被膜の膜厚は10μmとなるように調整した。得られたネガ型感光性樹脂組成物フィルムを用いて、前記のように、パターン加工性評価、接着性評価およびカチオン重合性基の反応率評価を行った。結果を表2に示す。
実施例2~10
(A)~(C)成分および、その他成分を表1に示す化合物に変更した以外は実施例1と同様にして、ネガ型感光性樹脂組成物フィルムを作製し、前記のように、パターン加工性評価、接着性評価およびカチオン重合性基の反応率評価を行った。結果を表2に示す。
(A)~(C)成分および、その他成分を表1に示す化合物に変更した以外は実施例1と同様にして、ネガ型感光性樹脂組成物フィルムを作製し、前記のように、パターン加工性評価、接着性評価およびカチオン重合性基の反応率評価を行った。結果を表2に示す。
比較例1~4
(A)~(C)成分および、その他成分を表1に示す構造の化合物に変更した以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物フィルムを作製し、前記のように、パターン加工性評価、接着性評価およびカチオン重合性基の反応率評価を行った。結果を表2に示す。
(A)~(C)成分および、その他成分を表1に示す構造の化合物に変更した以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物フィルムを作製し、前記のように、パターン加工性評価、接着性評価およびカチオン重合性基の反応率評価を行った。結果を表2に示す。
表1、表2から明らかであるように、比較例1~4は、接着性評価において、いずれの条件でも接着面にボイドが生じていた。
これに対し、本実施例のネガ型感光性樹脂組成物は、優れた解像性と、接着性を両立していることが示された。
また、実施例1と実施例2を比較することで、(A1)成分として、25℃における粘度が10000~150000mPa・sである、液状の多官能芳香族グリシジルエーテルを含有することにより、より接着性が向上し、熱圧着の条件がより低温でも接合可能となることが示された。
さらに、実施例5と実施例7、8を比較することで、ネガ型感光性樹脂組成物全体に占める前記(A)成分の含有量が、45~70質量%であることにより、より優れた解像性と接着性が得られることが示された。
Claims (11)
- (A)成分としてカチオン重合性化合物、(B)成分として光カチオン重合開始剤を含有するネガ型感光性樹脂組成物であって、
前記(A)成分が、(A1)成分としてエポキシ当量が80~145g/eqであり、かつ分子内に少なくとも2つ以上のエポキシ基を有する多官能芳香族グリシジルエーテルを含有し、
前記(A)成分全体に占める前記(A1)成分の含有量が、45~100質量%である、ネガ型感光性樹脂組成物。 - ネガ型感光性樹脂組成物全体に占める前記(A)成分の含有量が、45~70質量%である、請求項1に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- 前記(A1)成分が、25℃における粘度が10000~150000mPa・sである、液状の多官能芳香族グリシジルエーテルを含有する、請求項1に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- さらに、(C)成分としてポリアミド、ポリイミドおよびポリアミドイミドから選ばれる少なくとも1つの高分子化合物を含有する、請求項1に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
- 請求項1に記載のネガ型感光性樹脂組成物からなる、ネガ型感光性樹脂組成物被膜。
- 請求項7に記載のネガ型感光性樹脂組成物被膜、および、支持体を有する、ネガ型感光性樹脂組成物フィルム。
- 請求項1に記載のネガ型感光性樹脂組成物、または、請求項7に記載のネガ型感光性樹脂組成物被膜を硬化した、硬化膜。
- 請求項9に記載の硬化膜を有する、電子部品。
- 請求項9に記載の硬化膜を介して、2つの基板が接合された構造体を有する、電子部品。
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