WO2025063287A1 - 積層体及び積層体の製造方法 - Google Patents
積層体及び積層体の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2025063287A1 WO2025063287A1 PCT/JP2024/033693 JP2024033693W WO2025063287A1 WO 2025063287 A1 WO2025063287 A1 WO 2025063287A1 JP 2024033693 W JP2024033693 W JP 2024033693W WO 2025063287 A1 WO2025063287 A1 WO 2025063287A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- group
- pattern
- via structure
- conductive
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
- B32B7/025—Electric or magnetic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/027—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
-
- H10W70/60—
-
- H10W70/611—
Definitions
- the present invention relates to a laminate and a method for manufacturing the laminate.
- a semiconductor package is a case that protects components such as delicate semiconductor chips and electronic circuits from the external environment and mounts them on a substrate such as a printed wiring board.
- a semiconductor package has the function of transmitting signals generated from the above components to other devices and transmitting signals from other devices to the above components.
- Mobile phones, tablet devices, and other electronic devices are becoming smaller, lighter, and more multifunctional.
- semiconductor packages to be even smaller, more highly integrated, and more densely packed. For example, there is a need for advances in wiring technology using redistribution layers.
- Patent Document 1 describes a semiconductor package including: a semiconductor die having conductive terminals and a protective layer covering sidewalls of the conductive terminals; a first redistribution circuit structure disposed on the semiconductor die and electrically coupled to the semiconductor die; and a surface modification film disposed between the first redistribution circuit structure and the semiconductor die and having a plurality of openings exposing edges of the conductive terminals, the surface modification film having a bonding interface between the surface modification film and the protective layer being formed of Si-O-C bonds.
- Patent document 2 describes a semiconductor package including a first redistribution layer, a second redistribution layer, a first semiconductor die, and a second semiconductor die, the first redistribution layer including a first surface and a second surface opposite the first surface, the second redistribution layer being disposed on the first surface of the first redistribution layer, the first semiconductor die being disposed on the first redistribution layer and the second redistribution layer and electrically connected to the first redistribution layer and the second redistribution layer, and the second semiconductor die being disposed on the second redistribution layer and electrically connected to the second redistribution layer.
- the object of the present invention is to provide a highly reliable laminate and a method for manufacturing the laminate.
- ⁇ 2> The laminate according to ⁇ 1>, further comprising an encapsulation layer including at least one semiconductor die and an encapsulant, wherein the first redistribution layer is formed on the semiconductor die, and the first conductive pattern is electrically connected to the semiconductor die.
- ⁇ 3> The laminate according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, further comprising: a third redistribution layer having a third insulating pattern and a third conductive pattern present between the third insulating patterns, and including a third via structure as the third conductive pattern, wherein an upper surface of the second via structure overlaps with at least a part of a bottom surface of the third via structure in a projection plane in a via depth direction, the upper surface of the second via structure and a bottom surface of the third via structure in the overlapping region are connected by a second conductive portion, and a flatness of a surface of the second conductive portion facing the third via structure is 2 ⁇ m or less.
- ⁇ 4> The laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein an angle between a bottom surface of the first insulating pattern and a side surface of the first insulating pattern in the first via structure is 80° or more and less than 90°.
- ⁇ 5> The laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the conductive portion includes a line and space pattern, and the minimum width of the conductive portion in the line and space pattern is 0.1 to 20 ⁇ m.
- ⁇ 6> The laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the first redistribution layer has a thickness of 0.1 to 20 ⁇ m.
- ⁇ 7> The laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the first conductive pattern has a barrier layer.
- ⁇ 8> The laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the first insulating pattern has a breaking elongation of 40% or more.
- ⁇ 9> The laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, wherein the first insulating pattern has a glass transition temperature of 230° C. or higher.
- ⁇ 10> The laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>, wherein the first insulating pattern has a Young's modulus of 2.5 GPa or more.
- ⁇ 12> The method for producing a laminate according to ⁇ 11>, further comprising a polishing step of polishing a surface of the first redistribution layer between the first redistribution layer forming step and the conductive portion forming step.
- the first redistribution layer forming step includes a film forming step of applying a first insulating pattern forming composition onto a substrate to form a film.
- ⁇ 14> The method for producing a laminate according to ⁇ 13>, wherein the base material includes a sealing layer containing at least one semiconductor die and a sealing material, and in the film forming step, a first insulating pattern forming composition is applied onto the semiconductor die, and the first conductive pattern and the semiconductor die are formed so as to be electrically connected to each other.
- the first insulating pattern-forming composition contains at least one resin selected from the group consisting of polyimide and polyimide precursors.
- a method for producing a laminate according to any one of ⁇ 13> to ⁇ 15> comprising the steps of applying the first insulating pattern-forming composition to a substrate to form a coating film, drying, exposing, and developing the coating film to form a precursor pattern, and heating the precursor pattern to obtain a first insulating pattern, wherein a rate of change in film thickness of the first insulating pattern relative to the precursor pattern is less than 10%.
- the resin contains a polyimide having an imidization rate of 50% or more.
- ⁇ 18> The method for producing a laminate according to any one of ⁇ 13> to ⁇ 17>, wherein a coating film formed by coating the composition has a Young's modulus of 2.5 GPa or more after heating at 230° C. for 3 hours.
- ⁇ 19> The method for producing a laminate according to any one of ⁇ 13> to ⁇ 18>, wherein the resin contains a polyimide precursor having an imidization rate of less than 50%.
- the composition contains a transmittance adjuster.
- the transmittance adjuster contains at least one compound selected from the group consisting of naphthoquinone diazide compounds, spiropyran compounds, diarylethene compounds, azobenzene compounds, nifedipine compounds, and coumarin compounds.
- the present invention provides a highly reliable laminate and a method for manufacturing the laminate.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a specific example of a conductive connection portion.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a laminate of the present invention.
- 3 is a schematic projection view of the laminate shown in FIG. 2 observed in the depth direction of a first via structure from the surface on which the connection pads are formed.
- FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the laminate of the present invention.
- 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for producing a laminate of the present invention.
- FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for producing a laminate of the present invention (continuation of FIG. 5).
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for producing a laminate of the present invention (continuation of FIG. 6).
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a laminate formed in this example.
- a numerical range expressed using the symbol "to” means a range that includes the numerical values before and after "to” as the lower limit and upper limit, respectively.
- the term “process” includes not only an independent process but also a process that cannot be clearly distinguished from other processes, so long as the process can achieve its intended effect.
- groups (atomic groups) when there is no indication of whether they are substituted or unsubstituted, the term encompasses both unsubstituted groups (atomic groups) and substituted groups (atomic groups).
- an "alkyl group” encompasses not only alkyl groups that have no substituents (unsubstituted alkyl groups) but also alkyl groups that have substituents (substituted alkyl groups).
- exposure includes not only exposure using light but also exposure using particle beams such as electron beams and ion beams. Examples of light used for exposure include the bright line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet light represented by an excimer laser, extreme ultraviolet light (EUV light), X-rays, electron beams, and other actinic rays or radiation.
- (meth)acrylate means both or either of “acrylate” and “methacrylate”
- (meth)acrylic means both or either of “acrylic” and “methacrylic”
- (meth)acryloyl means both or either of “acryloyl” and “methacryloyl”.
- Me represents a methyl group
- Et represents an ethyl group
- Bu represents a butyl group
- Ph represents a phenyl group.
- the total solid content refers to the total mass of all components of the composition excluding the solvent
- the solid content concentration refers to the mass percentage of the other components excluding the solvent with respect to the total mass of the composition.
- the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) are values measured using a gel permeation chromatography (GPC) method, and are defined as polystyrene equivalent values, unless otherwise specified.
- the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) can be determined, for example, by using HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation) and using guard columns HZ-L, TSKgel Super HZM-M, TSKgel Super HZ4000, TSKgel Super HZ3000, and TSKgel Super HZ2000 (all manufactured by Tosoh Corporation) connected in series as columns.
- the laminate of the present invention has excellent reliability.
- the mechanism by which the above effects are obtained is unclear, but is speculated to be as follows.
- it is required to form via portions in the rewiring layer by stacking them vertically so as to overlap on the projection surface (a stacked via structure).
- the flatness of the surface of the conductive pattern on the second via structure side is 2 ⁇ m or less, distortion is less likely to occur in the second via structure to be formed, the second via structures can be easily stacked, and the occurrence of the above-mentioned cracks is suppressed, thereby improving reliability.
- the laminate of the present invention includes a first redistribution layer.
- the first redistribution layer has a first insulating pattern and a first conductive pattern existing between the first insulating patterns, and includes a first via structure as the first conductive pattern.
- the volume resistivity of the first insulating pattern at 25° C. is not particularly limited, but is preferably 1 ⁇ 10 8 ⁇ cm or more, more preferably 1 ⁇ 10 10 ⁇ cm or more, and even more preferably 1 ⁇ 10 12 ⁇ cm or more.
- the upper limit is not particularly limited, but is preferably, for example, 1 ⁇ 10 18 ⁇ cm or less.
- the first insulating pattern preferably contains a resin, and more preferably contains a polyimide.
- the first insulating pattern is preferably a cured product of a first insulating pattern forming composition described below.
- the breaking elongation of the first insulating pattern is preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and even more preferably 50% or more.
- the upper limit of the breaking elongation is not particularly limited, and is preferably, for example, 100% or less.
- the breaking elongation is measured with reference to the method described in JIS-K6251 using a tensile tester (Tensilon) at a crosshead speed of 300 mm/min under an environment of 25° C. and 65% RH (relative humidity).
- the breaking elongation can be adjusted by the structure and content of the resin, polymerizable compound, etc. contained in the first insulating pattern forming composition described below.
- the glass transition temperature of the first insulating pattern is preferably 220° C. or higher, more preferably 230° C. or higher, and even more preferably 240° C. or higher.
- the upper limit of the glass transition temperature is not particularly limited, but can be, for example, 350° C. or lower.
- the glass transition temperature can be measured by changing the temperature conditions of the first insulating pattern in the following order of (1) to (4), creating a differential scanning calorimetry curve, and measuring the temperature at the intersection of a straight line extending the baseline on the low temperature side of the differential scanning calorimetry curve to the high temperature side and a tangent drawn at the point where the gradient of the curve in the stepwise change portion of the glass transition is maximum. (1) Raise the temperature from 25° C. to 300° C.
- the glass transition temperature can be adjusted by the structure and content of a specific resin, a polymerizable compound, etc. contained in the first insulating pattern forming composition described later.
- the first insulating pattern preferably has a Young's modulus of 2.5 GPa or more.
- the Young's modulus is more preferably equal to or greater than 2.7 GPa, and even more preferably equal to or greater than 3.0 GPa. There is no particular upper limit to the Young's modulus, but it is preferably equal to or less than 10.0 GPa, for example.
- the Young's modulus is measured by a tensile test at 25°C. Specifically, the Young's modulus is measured in accordance with JIS-K7161-1 (2014) using a DMA850 (TA Instruments) at a crosshead speed of 5 mm/min, at 25° C., and at 65% RH (relative humidity).
- the coefficient of thermal expansion (CTE) of the first insulating pattern is preferably 10 to 70 ppm/K, more preferably 15 to 65 ppm/K, and even more preferably 20 to 60 ppm/K.
- the thermal expansion coefficient of the first insulating pattern is measured by the following method.
- the extension (displacement) of the first insulating pattern is measured while changing the temperature using a thermomechanical analysis/thermal expansion coefficient measurement device, Discovery TMA, manufactured by TA Instruments Japan, Inc.
- the temperature increase and decrease conditions during the evaluation are as follows (1) to (4). (1) The temperature is increased from room temperature to 130° C. at a rate of 5° C./min. (2) The temperature is decreased from 130° C. to 10° C. at a rate of 5° C./min.
- the temperature is increased from 10° C. to 220° C. at a rate of 5° C./min.
- the elongation (displacement) of the sample is measured during the temperature increase and decrease processes in (1) to (4) above, and the thermal expansion coefficient is calculated by dividing the longitudinal elongation (displacement) of the sample at 25°C and 125°C in process (3) by the temperature.
- the volume resistivity of the first conductive pattern at 25° C. is not particularly limited, but is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 5 ⁇ cm or less, more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ cm or less, and even more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ cm or less.
- the lower limit is not particularly limited, but is preferably, for example, 1 ⁇ 10 ⁇ 11 ⁇ cm or more.
- the material constituting the first conductive pattern is preferably copper.
- the metal is not particularly limited, and existing metal species can be used. Examples include copper, aluminum, nickel, vanadium, titanium, chromium, cobalt, gold, tungsten, tin, silver, and alloys containing at least one of these metals. Copper, aluminum, or an alloy containing at least one of these metals is preferred, copper or an alloy containing copper is more preferred, and copper is even more preferred.
- the first conductive pattern preferably has a barrier layer at least in a portion thereof.
- the first conductive pattern preferably has a barrier layer between the first insulating pattern and at least one of the connection sites between the first conductive pattern and the conductive portion.
- the material constituting the barrier layer is not particularly limited, but examples thereof include tungsten, titanium, and an alloy containing at least one of these metals.
- the barrier layer can be formed using a metal that has a lower ionization tendency than the material that constitutes the first conductive pattern.
- the via structure is a structure for connecting two layers adjacent to the first redistribution layer, and is preferably a structure having a substantially cylindrical or polygonal prism shape.
- the diameter of the via structure (in the case of a polygonal column, the circle-equivalent diameter) is not particularly limited, but is preferably 1 to 20 ⁇ m, and more preferably 1 to 10 ⁇ m.
- the via structure is formed by the first conductive pattern.
- other layers, such as a seed layer for forming the first conductive pattern may be further formed within the via structure.
- the angle between the bottom surface of the first insulating pattern and the side surface of the first insulating pattern is preferably greater than or equal to 80° and less than 90°, more preferably 80 to 88°, and even more preferably 80 to 85°.
- the taper angle is the angle between the bottom surface of the first insulating pattern and a straight line connecting the end point of the bottom surface of the first insulating pattern and the end point of the exposed portion of the top surface side of the first insulating pattern of the insulating pattern.
- the bottom surface refers to the surface closer to the sealing layer
- the top surface refers to the surface farther from the sealing layer.
- the taper angle is determined by cutting the laminate along a plane including the center of the via structure, polishing the cross section with a milling device ArBlade5000 (manufactured by Hitachi, Ltd.), obtaining an SEM image with an FE-SEM SU-4800 (manufactured by Hitachi, Ltd.), and measuring the angle between the bottom surface of the first insulating pattern and the side surface of the first insulating pattern.
- the taper angle can be adjusted by the structure and content of the resin, polymerizable compound, etc. contained in the composition for forming a first insulating pattern described below, the numerical aperture, exposure amount, exposure illuminance of the exposure light in forming the first insulating pattern, the type of developer during development, and the like.
- the thickness of the first redistribution layer is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 20 ⁇ m.
- the upper limit of the thickness is not particularly limited, but is preferably 15 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less.
- ⁇ Second Redistribution Layer> The preferred aspects of the second insulating pattern, the second conductive pattern, and the second via structure in the second redistribution layer are similar to those in the first redistribution layer.
- the second redistribution layer is preferably formed on the first redistribution layer.
- Other preferred aspects of the second redistribution layer are the same as those of the first redistribution layer.
- the thickness of the second redistribution layer is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 20 ⁇ m.
- the upper limit of the thickness is not particularly limited, but is preferably 15 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less.
- ⁇ Positional relationship of via structure> In a projection plane in a depth direction of the first via structure, an upper surface of the first via structure and at least a portion of a bottom surface of the second via structure overlap with each other.
- the top surface of the first via structure refers to the surface of the first via structure facing the second redistribution layer
- the bottom surface of the first via structure refers to the surface of the first via structure opposite the second redistribution layer.
- the bottom surface of the second via structure refers to the surface of the second via structure facing the first redistribution layer
- the top surface of the second via structure refers to the surface of the second via structure opposite the first redistribution layer side.
- the depth direction of the via structure refers to the direction connecting the center of the top surface of the via structure to the center of the bottom surface of the via structure.
- the depth direction of the first via structure is approximately the same as the depth direction of the second via structure. It is preferable that 90 area % or more of the bottom surface of the second via structure overlaps with the top surface of the first via structure, more preferably 95 area % or more of the bottom surface of the second via structure overlaps with the top surface of the first via structure, and even more preferably 99 area % or more of the bottom surface of the second via structure overlaps with the top surface of the first via structure.
- an embodiment in which 100 area % of the bottom surface of the second via structure overlaps with the top surface of the first via structure is also one of the preferred embodiments of the present invention.
- At least one of the combinations may be such that the top surface of the first via structure overlaps at least a portion of the bottom surface of the second via structure in the projection plane in the depth direction of the first via structure.
- the laminate of the present invention includes a conductive portion.
- the top surface of the first via structure and the bottom surface of the second via structure are connected by a conductive portion in an overlapping region.
- the conductive portion may be further connected to at least one of another first conductive pattern and second conductive pattern.
- the conductive portion is preferably formed as a layer containing a conductive portion and an insulating pattern (hereinafter, also referred to as a "conductive portion-containing layer").
- the conductive portion-containing layer preferably contacts the first redistribution layer on one surface and the second redistribution layer on another surface.
- the preferred aspects of the insulating pattern are the same as those of the second insulating pattern described above.
- the material for forming the conductive portion is preferably a metal.
- the metal is not particularly limited, and existing metal species can be used. Examples include copper, aluminum, nickel, vanadium, titanium, chromium, cobalt, gold, tungsten, tin, silver, and alloys containing at least one of these metals. Copper, aluminum, or an alloy containing at least one of these metals is preferred, copper or an alloy containing copper is more preferred, and copper is even more preferred.
- the layer including the conductive portion and the insulating pattern preferably includes a line and space pattern, for example, a line and space pattern in which the conductive portion is a line portion and the insulating pattern is a space portion.
- the minimum width of the conductive portion is preferably 0.1 to 20 ⁇ m.
- the upper limit of the width is more preferably 15 ⁇ m or less, and even more preferably 10 ⁇ m or less.
- the lower limit of the width is not particularly limited, but can be, for example, 0.1 ⁇ m or more.
- the width of the narrowest space portion among the space portions is preferably 20 ⁇ m or less, more preferably 15 ⁇ m or less, and even more preferably 10 ⁇ m or less.
- the lower limit of the width is not particularly limited, but can be, for example, 0.1 ⁇ m or more.
- the surface of the conductive portion facing the second via structure has a flatness of 2 ⁇ m or less.
- the flatness is defined as the difference between the maximum and minimum distances from the surface of the conductive portion to the substrate.
- the flatness is preferably 1.5 ⁇ m or less, and more preferably 1.0 ⁇ m or less. The flatness is measured by the method described in the Examples below.
- the thickness of the conductive portion is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 20 ⁇ m.
- the upper limit of the thickness is not particularly limited, but is preferably 15 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less.
- the laminate of the present invention also preferably includes a third redistribution layer.
- the third redistribution layer includes a third insulating pattern and a third conductive pattern existing between the third insulating patterns, and includes a third via structure as the third conductive pattern.
- the preferred aspects of the third insulating pattern, the third conductive pattern, and the third via structure in the third redistribution layer are the same as those in the first redistribution layer.
- the third redistribution layer is preferably formed on the second redistribution layer. Other preferred aspects of the third redistribution layer are the same as those of the first redistribution layer.
- the thickness of the third redistribution layer is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 20 ⁇ m.
- the upper limit of the thickness is not particularly limited, but is preferably 15 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less.
- the upper surface of the second via structure overlaps with at least a portion of the bottom surface of the third via structure, the upper surface of the second via structure and the bottom surface of the third via structure in the overlapping region are connected by a second conductive portion, and it is preferable that the flatness of the surface of the second conductive portion facing the third via structure is 2 ⁇ m or less.
- the preferred aspects of the second conductive portion are the same as the preferred aspects of the conductive portion described above. That is, the second conductive portion is preferably formed as a layer including the second conductive portion and the insulating pattern (hereinafter, also referred to as a "second conductive portion-containing layer").
- the second conductive portion-containing layer preferably contacts the second redistribution layer on one surface and the third redistribution layer on another surface.
- the thickness of the second conductive portion is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 20 ⁇ m.
- the upper limit of the thickness is not particularly limited, but is preferably 15 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less.
- the area of the bottom surface of the third via structure overlaps with the top surface of the second via structure, more preferably 80% or more of the area of the bottom surface of the second via structure overlaps with the top surface of the second via structure, and even more preferably 90% or more of the area of the bottom surface of the third via structure overlaps with the top surface of the second via structure.
- an embodiment in which 100% of the area of the bottom surface of the third via structure overlaps with the top surface of the second via structure is also one of the preferred embodiments of the present invention.
- At least one of the combinations may be such that the top surface of the second via structure overlaps at least a portion of the bottom surface of the third via structure in the projection plane in the depth direction of the second via structure.
- the laminate of the present invention may further include another redistribution layer.
- the other redistribution layer includes another insulating pattern and another conductive pattern present between the other insulating patterns, and includes another via structure as the other conductive pattern.
- the preferred aspects of the other insulating patterns, other conductive patterns and other via structures in the other redistribution layers are similar to those in the first redistribution layer.
- the other rewiring layer is preferably formed on the third rewiring layer.
- the other rewiring layer, the other conductive portion, and the other rewiring layer are laminated in this order.
- a structure including a first redistribution layer and a second redistribution layer, optionally including a third redistribution layer, and optionally including further other redistribution layers is also referred to as a redistribution stack structure.
- the redistribution layer stack includes a first redistribution layer, a conductive portion, a second redistribution layer, a second conductive portion, a third redistribution layer, a third conductive portion, and another redistribution layer in this order.
- the rewiring stack structure preferably includes a total of 3 to 20 rewiring layers, and more preferably includes 4 to 10 rewiring layers. Other preferred aspects of the other redistribution layers are the same as the preferred aspects of the first redistribution layer.
- connection pad in the outermost layer of the redistribution layer structure.
- the connection pad is not particularly limited, and may be, for example, a connection pad formed of the same metal as the first pattern. Other connection pads known in the art can be used without any particular limitations.
- the laminate of the present invention preferably includes a substrate.
- the base material is preferably in contact with the side of the first redistribution layer opposite to the side on which the second redistribution layer is present.
- the substrate is not particularly limited, and may be a semiconductor production substrate such as silicon, silicon nitride, polysilicon, silicon oxide, or amorphous silicon, quartz, glass, an optical film, a ceramic material, a deposition film, a magnetic film, a reflective film, a metal substrate such as Ni, Cu, Cr, or Fe, paper, a SOG (Spin On Glass), a TFT (Thin Film Transistor) array substrate, or an electrode plate for a plasma display panel (PDP), etc.
- a semiconductor production substrate such as silicon, silicon nitride, polysilicon, silicon oxide, or amorphous silicon, quartz, glass, an optical film, a ceramic material, a deposition film, a magnetic film, a reflective film, a metal substrate such as Ni, Cu, Cr, or Fe
- These substrates may have a layer such as an adhesion layer or an oxide layer made of hexamethyldisilazane (HMDS), a sealant (epoxy molding compound: EMC), or the like, provided on the surface.
- the substrate may be in the form of a wafer or a panel.
- a semiconductor substrate is particularly preferred, and a silicon substrate (silicon wafer) is more preferred.
- the substrate may have an electronic circuit region including an electronic circuit.
- the electronic circuit may have an element such as a semiconductor.
- the electronic circuit is preferably electrically connected to the first conductive pattern.
- the base material may further include a conductive member for connecting to another member on a surface different from the surface connected to the first conductive pattern.
- the laminate of the present invention preferably further comprises at least one semiconductor die as a substrate and an encapsulating layer containing an encapsulant.
- the laminate of the present invention further comprises an encapsulation layer containing at least one semiconductor die and an encapsulant, the first redistribution layer being formed on the semiconductor die, and the first conductive pattern being electrically connected to the semiconductor die.
- the encapsulation layer includes an encapsulant and at least one semiconductor die, and the semiconductor die is embedded in the encapsulant.
- the sealing material is not particularly limited and any known sealing material can be used, but it is preferable that the sealing material is obtained by curing a curable composition (curable adhesive).
- a curable composition curable adhesive
- various curable compositions can be used, such as a photocurable composition such as an ultraviolet curable composition, a reactive curable composition such as an anaerobic curable or moisture curable composition, a thermosetting composition, etc.
- a two-liquid mixture composition, an adhesive sheet, etc. may also be used.
- curable resin compositions are preferred, and examples of resins that can be used include epoxy resins, silicone resins, acrylic resins, phenolic resins, polyimide resins, imide resins, PVC (polyvinyl chloride) resins, PVB (polyvinyl butyral) resins, and EVA (ethylene vinyl acetate) resins.
- the curable resin composition may further contain other components such as a filler, a polymerization initiator, a curing agent, a desiccant, etc. As these components, components conventionally known in this field can be used without any particular limitation.
- a semiconductor die refers to a chip in which a circuit is built, and refers to a die that exhibits functions such as memory and logic.
- the semiconductor die is preferably a semiconductor chip.
- the semiconductor die is obtained, for example, by forming a circuit pattern on a substrate such as silicon and then dividing the substrate into individual pieces.
- the semiconductor die is not particularly limited, but examples thereof include memory ICs, logic ICs, ASICs, and further integrated circuits thereof.
- the number of semiconductor dies encapsulated in the encapsulation layer is not particularly limited, and may be one or more.
- a preferred embodiment of the present invention is one in which the encapsulation layer includes two or more semiconductor dies, and circuits in two or more of the two or more semiconductor dies are connected to the first redistribution layer.
- the size of the semiconductor die is not particularly limited, and may be, for example, 100 ⁇ m to 10 cm on a side.
- the semiconductor die may include conductive members that connect with the circuitry in the semiconductor die.
- the conductive member may be a conductive pad.
- Examples of materials for the conductive member include copper, aluminum, nickel, vanadium, titanium, chromium, cobalt, gold, tungsten, tin, silver, and alloys containing at least one of these metals. Copper, aluminum, or alloys containing at least one of these metals are preferred, copper or alloys containing copper are more preferred, and copper is even more preferred.
- circuitry or the conductive members of the semiconductor die are exposed on one side of the encapsulating layer, and it is preferable that the circuitry or the conductive members of the semiconductor die are exposed on one side of the encapsulating layer, and that neither the circuitry nor the conductive members of the semiconductor die are exposed on the other side. In addition, it is preferable that the exposed circuit or the conductive member connected to the circuit is connected to the first redistribution layer.
- the sealing layer preferably further includes a through conductive portion that electrically connects one surface of the sealing layer to the other surface of the sealing layer.
- a through conductive portion is preferably included as, for example, a conductive through via that penetrates the sealing layer.
- the through conductive portion connects, for example, the first redistribution layer to another member.
- the thickness of the sealing layer is not particularly limited and may be determined taking into consideration the thickness of the semiconductor die, etc., but is preferably 1 ⁇ m to 500 ⁇ m, and more preferably 10 ⁇ m to 200 ⁇ m, for example.
- the laminate of the present invention further comprises one or more semiconductor dies not included in the encapsulation layer, the semiconductor dies being electrically connected to the first redistribution layer.
- the preferred aspects of the other semiconductor die are similar to the preferred aspects of the semiconductor die included in the encapsulation layer described above, except that they are not encapsulated in the encapsulation layer.
- the other semiconductor die is preferably disposed, for example, on the opposite side of the substrate from the first redistribution layer and is electrically connected to the first redistribution layer.
- the number of the other semiconductor dies may be one or more, preferably one to ten, and more preferably one to four.
- the semiconductor device further includes two or more other semiconductor dies.
- the number of the other semiconductor dies is more preferably three or more, even more preferably five or more, and particularly preferably ten or more.
- each semiconductor die may be the same or different.
- the laminate of the present invention may further include a conductive connection portion on a surface of the redistribution layered structure other than the surface in contact with the substrate.
- the conductive connection portion preferably has a bonding pad structure having a substantially spherical shape, a substantially columnar shape, or an average diameter of 5 ⁇ m or less.
- the laminate of the present invention may further include a barrier layer between the redistribution layer structure and the conductive connection portion.
- FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of a conductive connection portion having a substantially spherical notch shape.
- a conductive connection portion 102 is connected to a conductive pattern 108 in the outermost layer of a redistribution layered structure via a conductive pad 104, and the conductive pattern 108 is formed between insulating patterns 106 in the outermost layer of the redistribution layered structure.
- a barrier layer may be formed between the conductive pad 104 and the conductive pattern 108 .
- the material constituting the conductive connection portion is not particularly limited, but is preferably Sn, Pb, Ag, Cu, Ni, Bi, or an alloy containing any of these.
- the height of the conductive connection portion is preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 20 to 50 ⁇ m, and even more preferably 20 to 40 ⁇ m.
- FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of a conductive connection portion having a substantially columnar shape.
- the conductive connection portion 102 is a member made up of a solder member 110 and a pillar 112 .
- the solder member 110 is provisionally depicted as being hemispherical, but this shape is not particularly limited, and the solder member 110 may be cylindrical or have a flat top.
- the conductive connection portion 102 is connected to a conductive pattern 108, and the conductive pattern 108 is formed between insulating patterns 106.
- the material constituting the pillar is not particularly limited, but is preferably Sn, Pb, Ag, Cu, Ni, Bi, or an alloy containing any of these, and more preferably Cu.
- the material constituting the solder member is not particularly limited, but is preferably Sn, Pb, Ni, Bi, or an alloy containing any of these.
- the height of the conductive connecting parts is preferably 20 ⁇ m or less, more preferably 10 to 20 ⁇ m, and even more preferably 10 to 15 ⁇ m.
- FIG. 1C is a schematic cross-sectional view of a conductive connection portion having a bonding pad structure with an average diameter of 5 ⁇ m or less.
- the conductive connection portion 102 is connected to a conductive pattern 108 , and the conductive pattern 108 is formed between insulating patterns 106 .
- the material constituting the bonding pad structure is not particularly limited, but is preferably Sn, Pb, Ag, Cu, Ni, Bi, or an alloy containing any of these, and more preferably Cu.
- the conductive connection portion has a bonding pad structure with an average diameter of 5 ⁇ m or less, the average diameter is 5 ⁇ m or less, preferably 1 to 5 ⁇ m, and more preferably 2 to 5 ⁇ m.
- the above average diameter is the average diameter of the top surface of the bonding pad structure. If the top surface of the bonding pad structure is not circular, the average diameter refers to the average value of the equivalent circle diameter.
- the laminate of the present invention may have a substrate connected to the conductive connecting portion.
- the material of the substrate is not particularly limited, and may be a semiconductor production substrate such as silicon, silicon nitride, polysilicon, silicon oxide, or amorphous silicon, quartz, glass, an optical film, a ceramic material, a deposition film, a magnetic film, a reflective film, a metal substrate such as Ni, Cu, Cr, or Fe, paper, SOG (Spin On Glass), a TFT (Thin Film Transistor) array substrate, or an electrode plate for a plasma display panel (PDP), etc.
- a semiconductor production substrate such as silicon, silicon nitride, polysilicon, silicon oxide, or amorphous silicon, quartz, glass, an optical film, a ceramic material, a deposition film, a magnetic film, a reflective film, a metal substrate such as Ni, Cu, Cr, or Fe, paper, SOG (Spin On Glass), a TFT (Thin Film Transistor) array substrate, or an electrode plate
- These substrates may have a layer such as an adhesion layer or an oxide layer made of hexamethyldisilazane (HMDS), a sealant (epoxy molding compound: EMC), or the like, provided on the surface.
- the substrate may be in the form of a wafer or a panel.
- a semiconductor substrate is particularly preferred, and a silicon substrate (silicon wafer) is more preferred.
- the substrate may have an electronic circuit region including an electronic circuit.
- the electronic circuit may have an element such as a semiconductor.
- the electronic circuit is preferably electrically connected to the first conductive pattern.
- the substrate may further include a conductive member for connection to another member on a surface different from the surface connected to the first conductive pattern.
- the stack of the present invention may further include other redistribution stack structures.
- the other redistribution stack is disposed on an opposite side of the substrate from the first redistribution layer, and is preferably between the substrate and the other semiconductor die.
- Another redistribution stack structure includes insulating patterns and conductive patterns that exist between the insulating patterns.
- the insulating pattern and conductive pattern in the other redistribution layered structure may be any known pattern without any particular limitation, and may be formed using the same material as the first insulating pattern and the first conductive pattern in the first redistribution layer.
- the other rewiring stack structure preferably includes a total of 3 to 20 rewiring layers, more preferably 4 to 10 rewiring layers.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the laminate of the present invention.
- the interface between the conductive pattern and the conductive part, and the interface between the insulating patterns are shown for convenience, but in reality, these interfaces may not always be clear. In addition, there may be cases where the interface does not exist at all, such as when multiple layers of insulating patterns are formed simultaneously. In FIG. 1
- a laminate 10 has a first redistribution layer including a first conductive pattern 14 formed between first insulating patterns 12 , and the first redistribution layer includes a first via structure 16 . Also in FIG. 2, a layer including an insulating pattern 18 and a conductive pattern 20 is formed on the first redistribution layer. In FIG. 2 , a first redistribution layer including a second conductive pattern 26 between second insulating patterns 24 is formed on a layer (conductive portion-containing layer) including an insulating pattern 18 and a conductive pattern 20, and the second redistribution layer includes a second via structure 28. In addition, in FIG. 2, a connection pad 30 is formed on the side of the second rewiring layer opposite to the first rewiring layer.
- the first via structure 16 and the second via structure 28 are connected by a conductive portion 22 .
- FIG. 3 is a schematic projection view of the laminate 10 shown in FIG. 2, observed in the depth direction of the first via structure 16 from the surface on which the connection pads 30 are formed.
- the bottom surface 34 (dashed line portion) of the second via structure 28 is formed inside the top surface 32 (dotted line portion) of the first via structure 16, and 100% of the area of the bottom surface 34 of the second via structure overlaps with the top surface 32 of the first via structure.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another example of the laminate of the present invention.
- a redistribution stacked structure is formed by stacking, in the order listed, a first redistribution layer 42 including a first via structure 16, a conductive portion-containing layer 44 including a conductive portion 22, a second redistribution layer 46 including a second via structure 28, a second conductive portion-containing layer 50 including a second conductive portion 48, a third redistribution layer 54 including a third via structure 52, a third conductive portion-containing layer 58 including a third conductive portion 56, and another redistribution layer 62 including another conductive pattern 60, on a substrate that is a sealing layer 40 in which a semiconductor die 36 is embedded in a sealing material 38.
- the bottom surface of the second via structure 28 overlaps with the top surface of the first via structure 16 .
- the bottom surface of the third via structure 52 preferably overlaps with the top surface of the second via structure 28 .
- the surface of the conductive portion on the side of the second via structure has a flatness of 2 ⁇ m or less.
- the flatness of the surface of the second conductive portion on the via structure side is preferably 2 ⁇ m or less.
- the flatness of the surface of the third conductive portion on the via structure side is preferably 2 ⁇ m or less.
- connection pad 30 is formed on the side of this rewiring stacked structure opposite the first rewiring layer 42.
- a conductive connection portion 64 is also formed on the connection pad 30.
- the conductive connection portion 64 is depicted as having a generally spherical recessed shape in Fig. 4, as described above, it may have other shapes such as a generally columnar shape or a bonding pad.
- the redistribution stack is connected to a substrate 66, and an electrode 68 and another connection 70 are further formed on the side of the substrate 66 opposite the redistribution stack.
- the other redistribution layered structure includes a conductive pattern and an insulating pattern, and another connection pad 74 is formed on the surface opposite to the sealing layer.
- the conductive through via 37 and the other connection pad 74 are electrically connected by the conductive pattern.
- the other connection pad 74 is connected to another semiconductor die 78 via a connection portion 76 .
- a conductive through via 37 is formed in the sealing layer 40, so that the first redistribution layer 42 is connected to another semiconductor die 78 via the conductive through via 37, another connection pad 74, and a connection portion 76.
- the method for manufacturing a laminate of the present invention includes a first redistribution layer formation step of forming a first redistribution layer having a first insulating pattern and a first conductive pattern present between the first insulating patterns, and including a first via structure as the first conductive pattern, a conductive portion formation step of forming a conductive portion in contact with the first via structure, and a second redistribution layer formation step of forming a second redistribution layer having a second insulating pattern and a second conductive pattern present between the second insulating patterns, and including a second via structure in contact with the conductive portion as the second conductive pattern, wherein an upper surface of the first via structure and at least a part of a bottom surface of the second via structure overlap with each other in a projection plane in a depth direction of the via, and the flatness of the surface of the conductive portion on the second via structure side is 2 ⁇ m or less.
- the laminate of the present invention described above can be obtained by the method for producing the laminate of the present invention. In other words, a laminate with excellent reliability can be obtained.
- the method for manufacturing a laminate of the present invention includes a first redistribution layer formation step of forming a first redistribution layer having a first insulating pattern and a first conductive pattern present between the first insulating patterns, and including a first via structure as the first conductive pattern.
- the preferred aspects of the first insulating pattern and the first conductive pattern to be formed, and the preferred aspects of the via structure are as described above.
- the first redistribution layer forming step preferably includes applying the first insulating pattern forming composition onto a substrate to form a film (film forming step). Furthermore, it is more preferable that the first redistribution layer formation process includes the above-mentioned film formation process, an exposure process for selectively exposing the film formed by the film formation process, and a development process for developing the film exposed by the exposure process using a developer to form a pattern. It is particularly preferable that the first redistribution layer formation process includes the above-mentioned film formation process, the above-mentioned exposure process, the above-mentioned development process, and at least one of a heating process for heating the pattern obtained by the development process and a post-development exposure process for exposing the pattern obtained by the development process.
- the first insulating pattern forming composition hereinafter also simply referred to as the "composition" will be described in detail below.
- the first redistribution layer forming step preferably includes a film forming step of applying a composition onto a substrate to form a film.
- the substrate may be the same as the substrate in the laminate of the present invention described above.
- the substrate comprises at least one semiconductor die and a sealing layer containing a sealing material, and that in the film formation process, a first insulating pattern forming composition is applied onto the semiconductor die, so that the first conductive pattern and the semiconductor die are electrically connected.
- the encapsulation layer including at least one semiconductor die and an encapsulant is formed, for example, by an encapsulation layer forming step described below.
- the preferred means for applying the composition onto a substrate is painting.
- Specific examples of the means to be applied include dip coating, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, extrusion coating, spray coating, spin coating, slit coating, and inkjet methods. From the viewpoint of uniformity of the thickness of the film, spin coating, slit coating, spray coating, or inkjet methods are preferred, and from the viewpoint of uniformity of the thickness of the film and productivity, spin coating and slit coating are more preferred.
- a film of a desired thickness can be obtained by adjusting the solid content concentration of the composition and the coating conditions according to the means to be applied.
- the coating method can be appropriately selected depending on the shape of the substrate, and if the substrate is a circular substrate such as a wafer, spin coating, spray coating, inkjet, etc. are preferred, and if the substrate is a rectangular substrate, slit coating, spray coating, inkjet, etc. are preferred.
- the spin coating method for example, it can be applied for about 10 seconds to 3 minutes at a rotation speed of 500 to 3,500 rpm.
- a coating film formed by applying the coating material to a temporary support in advance using the above-mentioned application method may be transferred onto the substrate.
- the transfer method the production methods described in paragraphs 0023 and 0036 to 0051 of JP-A No.
- 2006-023696 and paragraphs 0096 to 0108 of JP-A No. 2006-047592 can be suitably used.
- a process for removing excess film from the edge of the substrate may be performed, such as edge bead rinse (EBR) and back rinse.
- EBR edge bead rinse
- a prewetting step may be employed in which, before applying the composition to a substrate, various solvents are applied to the substrate to improve the wettability of the substrate, and then the composition is applied.
- the above-mentioned film may be subjected to a step of drying the formed film (layer) (drying step) in order to remove the solvent.
- the first redistribution layer forming step may include a drying step of drying the film formed in the film forming step.
- the drying step is preferably carried out after the film-forming step and before the exposure step.
- the drying temperature of the film in the drying step is preferably 50 to 150° C., more preferably 70 to 130° C., and even more preferably 90 to 110° C. Drying may be performed under reduced pressure.
- the drying time is, for example, 30 seconds to 20 minutes, preferably 1 to 10 minutes, and more preferably 2 to 7 minutes.
- the film may be subjected to an exposure step to selectively expose the film to light.
- the first redistribution layer forming step may include an exposure step of selectively exposing the film formed in the film forming step to light. Selective exposure means that only a portion of the film is exposed, and selective exposure results in exposed and unexposed areas of the film.
- the amount of exposure is not particularly limited as long as it can harden the film, but is preferably 50 to 10,000 mJ/cm 2 , and more preferably 200 to 8,000 mJ/cm 2 , calculated as exposure energy at a wavelength of 365 nm.
- the exposure wavelength can be appropriately set in the range of 190 to 1,000 nm, with 240 to 550 nm being preferred.
- the exposure wavelength may be, for example, (1) semiconductor laser (wavelength 830 nm, 532 nm, 488 nm, 405 nm, 375 nm, 355 nm, etc.), (2) metal halide lamp, (3) high pressure mercury lamp, g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), i-line (wavelength 365 nm), broad (three wavelengths of g, h, and i-line), (4) excimer laser, KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), F2 excimer laser (wavelength 157 nm), (5) extreme ultraviolet light; EUV (wavelength 13.6 nm), (6) electron beam, (7) second harmonic 532 nm, third harmonic 355 nm, etc.
- semiconductor laser wavelength 830 nm, 532 nm, 488 nm, 405 nm, 375 nm,
- the exposure method is not particularly limited as long as it is a method that exposes at least a part of the film, and examples of the exposure method include exposure using a photomask and exposure by a laser direct imaging method.
- the film may be subjected to a step of heating after exposure (post-exposure baking step). That is, the first redistribution layer forming step may include a post-exposure baking step of heating the film exposed in the exposure step.
- the post-exposure baking step can be carried out after the exposure step and before the development step.
- the heating temperature in the post-exposure baking step is preferably from 50°C to 140°C, and more preferably from 60°C to 120°C.
- the heating time in the post-exposure baking step is preferably from 30 seconds to 300 minutes, and more preferably from 1 minute to 10 minutes.
- the heating rate in the post-exposure heating step is preferably from 1 to 12° C./min, more preferably from 2 to 10° C./min, and even more preferably from 3 to 10° C./min, from the temperature at the start of heating to the maximum heating temperature.
- the rate of temperature rise may be appropriately changed during heating.
- the heating means in the post-exposure baking step is not particularly limited, and known hot plates, ovens, infrared heaters, etc. can be used. It is also preferable that the heating be performed in an atmosphere of low oxygen concentration by flowing an inert gas such as nitrogen, helium, or argon.
- the film after exposure may be subjected to a development step in which the film is developed with a developer to form a pattern.
- the first redistribution layer forming step may include a developing step in which the film exposed in the exposure step is developed with a developer to form a pattern.
- Development removes one of the exposed and unexposed areas of the film to form a pattern.
- development in which the non-exposed portion of the film is removed by the development process is called negative development
- development in which the exposed portion of the film is removed by the development process is called positive development.
- the developer used in the development step may be an aqueous alkaline solution or a developer containing an organic solvent.
- examples of basic compounds that the alkaline aqueous solution may contain include inorganic alkalis, primary amines, secondary amines, tertiary amines, and quaternary ammonium salts.
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- potassium hydroxide sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-butylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, tetrapentylammonium hydroxide, tetrahexylammonium hydroxide, tetraoctylammonium hydroxide, ethyltrimethylammonium hydroxide, butyltrimethylammonium hydroxide, methyltriamylammonium hydroxide, dibutyldipentylammonium hydroxide, dimethylbis(2-hydroxyethyl)ammoni
- the compounds described in paragraph 0387 of WO 2021/112189 can be used as the organic solvent.
- the organic solvent examples include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, octanol, diethylene glycol, propylene glycol, methyl isobutyl carbinol, and triethylene glycol
- examples of amides that are suitable include N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, and dimethylformamide.
- the organic solvent may be used alone or in combination of two or more.
- a developer containing at least one selected from the group consisting of cyclopentanone, ⁇ -butyrolactone, dimethylsulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, and cyclohexanone is particularly preferred, a developer containing at least one selected from the group consisting of cyclopentanone, ⁇ -butyrolactone, and dimethylsulfoxide is more preferred, and a developer containing cyclopentanone is particularly preferred.
- the content of the organic solvent relative to the total mass of the developer is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more.
- the content may be 100% by mass.
- the developer may further contain at least one of a basic compound and a base generator.
- the performance of the pattern such as the breaking elongation, may be improved.
- an organic base is preferred.
- a basic compound having an amino group is preferable, and a primary amine, a secondary amine, a tertiary amine, an ammonium salt, a tertiary amide, or the like is preferable.
- a primary amine, a secondary amine, a tertiary amine, or an ammonium salt is preferable, a secondary amine, a tertiary amine, or an ammonium salt is more preferable, a secondary amine or a tertiary amine is even more preferable, and a tertiary amine is particularly preferable.
- the boiling point of the basic compound is preferably 30°C to 350°C, more preferably 80°C to 270°C, and even more preferably 100°C to 230°C at normal pressure (101,325 Pa).
- the boiling point of the basic compound is preferably higher than the temperature obtained by subtracting 20° C.
- the basic compound used preferably has a boiling point of 80° C. or higher, and more preferably has a boiling point of 100° C. or higher.
- the developer may contain only one kind of basic compound, or may contain two or more kinds of basic compounds.
- basic compounds include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, hexylamine, dodecylamine, cyclohexylamine, cyclohexylmethylamine, cyclohexyldimethylamine, aniline, N-methylaniline, N,N-dimethylaniline, diphenylamine, pyridine, butylamine, isobutylamine, dibutylamine, tributylamine, dicyclohexylamine, DBU (diazabicycloundecene), DABCO (1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane), N,N-diisopropylethylamine, tetramethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, ethylenediamine, butanediamine, 1,5-diamino Examples include pentane, N-methylhexy
- the preferred embodiment of the base generator is the same as the preferred embodiment of the base generator contained in the composition described above.
- the base generator is a thermal base generator.
- the content of the basic compound or the base generator is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the developer.
- the lower limit of the content is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.1% by mass or more.
- the content of the basic compound or base generator is preferably 70 to 100% by mass based on the total solid content of the developer.
- the developer may contain at least one of a basic compound and a base generator, or may contain two or more of them. When at least one of a basic compound and a base generator contains two or more kinds, the total amount of them is preferably within the above range.
- the developer may further comprise other components.
- other components include known surfactants and known defoamers.
- the method of supplying the developer is not particularly limited as long as it can form a desired pattern, and includes a method of immersing a substrate on which a film is formed in the developer, a paddle development method in which the developer is supplied to a film formed on a substrate using a nozzle, and a method of continuously supplying the developer.
- the type of nozzle is not particularly limited, and examples thereof include a straight nozzle, a shower nozzle, and a spray nozzle.
- a method of supplying the developer through a straight nozzle or a method of continuously supplying the developer through a spray nozzle is preferred, and from the viewpoint of the permeability of the developer into the image areas, a method of supplying the developer through a spray nozzle is more preferred.
- a process may be adopted in which the developer is continuously supplied through a straight nozzle, the substrate is spun to remove the developer from the substrate, and after spin drying, the developer is continuously supplied again through a straight nozzle, and the substrate is spun to remove the developer from the substrate. This process may be repeated multiple times.
- Methods of supplying the developer in the development step include a step in which the developer is continuously supplied to the substrate, a step in which the developer is kept substantially stationary on the substrate, a step in which the developer is vibrated by ultrasonic waves or the like on the substrate, and a combination of these steps.
- the development time is preferably 3 seconds to 10 minutes, and more preferably 5 seconds to 5 minutes.
- the temperature of the developer during development is not particularly specified, but is preferably 10 to 45°C, and more preferably 18°C to 30°C.
- the pattern may be washed (rinsed) with a rinse solution. Also, a method may be adopted in which a rinse solution is supplied before the developer in contact with the pattern has completely dried.
- the rinse liquid may be, for example, water.
- the rinse liquid may be, for example, a solvent different from the solvent contained in the developer (for example, water, an organic solvent different from the organic solvent contained in the developer).
- the organic solvent include the same organic solvents as those exemplified when the developer contains an organic solvent.
- the organic solvent contained in the rinse liquid is preferably different from the organic solvent contained in the developer, and more preferably has a lower solubility for the pattern than the organic solvent contained in the developer.
- the organic solvent may be used alone or in a mixture of two or more.
- the organic solvent is preferably cyclopentanone, ⁇ -butyrolactone, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone, cyclohexanone, PGMEA, or PGME, more preferably cyclopentanone, ⁇ -butyrolactone, dimethylsulfoxide, PGMEA, or PGME, and even more preferably cyclohexanone or PGMEA.
- the organic solvent preferably accounts for 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and even more preferably 90% by mass or more, based on the total mass of the rinse solution. Furthermore, the organic solvent may account for 100% by mass, based on the total mass of the rinse solution.
- the rinse liquid may contain at least one of a basic compound and a base generator.
- a basic compound and a base generator when the developer contains an organic solvent, an embodiment in which the rinsing liquid contains an organic solvent and at least one of a basic compound and a base generator is also one of the preferred embodiments of the present invention.
- the basic compound and base generator contained in the rinse solution include the compounds exemplified as the basic compound and base generator that may be contained in the above-mentioned developer containing an organic solvent, and preferred embodiments thereof are also the same.
- the basic compound and base generator contained in the rinse solution may be selected in consideration of the solubility in the solvent in the rinse solution.
- the content of the basic compound or the base generator is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the rinse solution.
- the lower limit of the content is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.1% by mass or more.
- the content of the basic compound or base generator is preferably 70 to 100 mass % based on the total solid content of the rinse liquid.
- the rinse solution may contain only one kind of at least one of the basic compound and the base generator, or may contain two or more kinds.
- the total amount thereof is preferably within the above range.
- the rinse solution may further contain other ingredients.
- other components include known surfactants and known defoamers.
- the method of supplying the rinse liquid is not particularly limited as long as it can form a desired pattern, and examples of the method include a method of immersing the substrate in the rinse liquid, a method of supplying the rinse liquid to the substrate by puddling, a method of supplying the rinse liquid to the substrate by showering, and a method of continuously supplying the rinse liquid onto the substrate by means of a straight nozzle or the like.
- the rinse liquid may be supplied using a shower nozzle, a straight nozzle, a spray nozzle, etc., and the method of continuously supplying the rinse liquid using a spray nozzle is preferred, while from the viewpoint of the permeability of the rinse liquid into the image areas, the method of supplying the rinse liquid using a spray nozzle is more preferred.
- the type of nozzle is not particularly limited, and examples thereof include a straight nozzle, a shower nozzle, a spray nozzle, etc.
- the rinsing step is preferably a step of supplying a rinsing liquid to the exposed film through a straight nozzle or continuously supplying the rinsing liquid to the exposed film, and more preferably a step of supplying the rinsing liquid through a spray nozzle.
- the method of supplying the rinsing liquid in the rinsing step may be a step in which the rinsing liquid is continuously supplied to the substrate, a step in which the rinsing liquid is kept substantially stationary on the substrate, a step in which the rinsing liquid is vibrated on the substrate by ultrasonic waves or the like, or a combination of these steps.
- the rinsing time is preferably 10 seconds to 10 minutes, and more preferably 20 seconds to 5 minutes.
- the temperature of the rinsing liquid during rinsing is not particularly specified, but is preferably 10 to 45°C, and more preferably 18°C to 30°C.
- the developing step may include a step of contacting the pattern with a processing liquid after the treatment with the developing liquid or after the pattern is washed with a rinsing liquid. Also, a method may be adopted in which the processing liquid is supplied before the developing liquid or rinsing liquid in contact with the pattern is completely dried.
- the treatment liquid includes a treatment liquid containing at least one of water and an organic solvent, and at least one of a basic compound and a base generator.
- Preferred aspects of the organic solvent, and at least one of the basic compound and the base generator are the same as the preferred aspects of the organic solvent, and at least one of the basic compound and the base generator used in the above-mentioned rinse solution.
- the method of supplying the processing liquid to the pattern can be the same as the above-mentioned method of supplying the rinsing liquid, and the preferred embodiments are also the same.
- the content of the basic compound or base generator in the treatment liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the treatment liquid.
- the lower limit of the content is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.1% by mass or more.
- the content of the basic compound or base generator is preferably 70 to 100 mass % based on the total solid content of the treatment liquid.
- the treatment liquid may contain only one kind of at least one of the basic compound and the base generator, or may contain two or more kinds.
- the total amount thereof is preferably within the above range.
- the pattern obtained by the development step (if a rinsing step is performed, the pattern after rinsing) may be subjected to a heating step in which the pattern obtained by the development step is heated. That is, the first redistribution layer forming step may include a heating step of heating the pattern obtained by the developing step.
- the resin such as the polyimide precursor is cyclized to become a resin such as a polyimide.
- crosslinking of unreacted crosslinkable groups in the specific resin or in the crosslinking agent other than the specific resin also proceeds.
- the heating temperature (maximum heating temperature) in the heating step is preferably 50 to 450°C, more preferably 150 to 350°C, further preferably 150 to 250°C, even more preferably 160 to 250°C, and particularly preferably 160 to 230°C.
- the heating step is preferably a step in which the cyclization reaction of the polyimide precursor is promoted within the pattern by the action of the base generated from the base generator through heating.
- the heating step is preferably performed at a temperature rise rate of 1 to 12° C./min from the starting temperature to the maximum heating temperature.
- the temperature rise rate is more preferably 2 to 10° C./min, and even more preferably 3 to 10° C./min.
- the temperature is increased from the starting temperature to the maximum heating temperature at a rate of preferably 1 to 8° C./sec, more preferably 2 to 7° C./sec, and even more preferably 3 to 6° C./sec.
- the temperature at the start of heating is preferably 20°C to 150°C, more preferably 20°C to 130°C, and even more preferably 25°C to 120°C.
- the temperature at the start of heating refers to the temperature at which the process of heating to the maximum heating temperature begins. For example, when the composition is applied to a substrate and then dried, it is the temperature of the film (layer) after this drying, and it is preferable to raise the temperature from a temperature 30 to 200°C lower than the boiling point of the solvent contained in the composition.
- the heating time (heating time at the maximum heating temperature) is preferably 5 to 360 minutes, more preferably 10 to 300 minutes, and even more preferably 15 to 240 minutes.
- the heating temperature is preferably 30° C. or higher, more preferably 80° C. or higher, even more preferably 100° C. or higher, and particularly preferably 120° C. or higher.
- the upper limit of the heating temperature is preferably 350° C. or less, more preferably 250° C. or less, and even more preferably 240° C. or less.
- Heating may be performed stepwise. For example, a process may be performed in which the temperature is increased from 25°C to 120°C at 3°C/min, held at 120°C for 60 minutes, increased from 120°C to 180°C at 2°C/min, and held at 180°C for 120 minutes. It is also preferable to treat while irradiating with ultraviolet light as described in U.S. Pat. No. 9,159,547. Such a pretreatment process can improve the properties of the film.
- the pretreatment process may be performed for a short time of about 10 seconds to 2 hours, and more preferably for 15 seconds to 30 minutes.
- the pretreatment process may be performed in two or more steps, for example, a first pretreatment process may be performed in the range of 100 to 150°C, and then a second pretreatment process may be performed in the range of 150 to 200°C. Furthermore, after heating, the material may be cooled, and in this case, the cooling rate is preferably 1 to 5° C./min.
- the heating step is preferably performed in an atmosphere with a low oxygen concentration by flowing an inert gas such as nitrogen, helium, or argon, or by performing the heating step under reduced pressure, etc.
- the oxygen concentration is preferably 50 ppm (volume ratio) or less, and more preferably 20 ppm (volume ratio) or less.
- the heating means in the heating step is not particularly limited, but examples thereof include a hot plate, an infrared oven, an electric heating oven, a hot air oven, and an infrared oven.
- the pattern obtained by the development step (if a rinsing step is performed, the pattern after rinsing) may be subjected to a post-development exposure step in which the pattern after the development step is exposed to light, instead of or in addition to the heating step. That is, the first redistribution layer forming step may include a post-development exposure step of exposing the pattern obtained by the development step.
- the first redistribution layer forming step may include a heating step and a post-development exposure step, or may include only one of the heating step and the post-development exposure step.
- the post-development exposure step for example, a reaction in which cyclization of a polyimide precursor or the like proceeds due to exposure of a photobase generator to light, or a reaction in which elimination of an acid-decomposable group proceeds due to exposure of a photoacid generator to light, can be promoted.
- the post-development exposure step it is sufficient that at least a part of the pattern obtained in the development step is exposed, but it is preferable that the entire pattern is exposed.
- the exposure dose in the post-development exposure step is preferably 50 to 20,000 mJ/cm 2 , and more preferably 100 to 15,000 mJ/cm 2 , calculated as exposure energy at a wavelength to which the photosensitive compound has sensitivity.
- the post-development exposure step can be carried out, for example, using the light source in the exposure step described above, and it is preferable to use broadband light.
- the pattern obtained by the development step may be subjected to a metal layer forming step in which a metal layer is formed on the pattern.
- the pattern obtained in the development step corresponds to the first insulating pattern
- the metal layer formed in the metal layer formation step corresponds to the first conductive pattern. That is, the first redistribution layer formation process preferably includes a metal layer formation process of forming a metal layer on the pattern obtained by the development process (preferably subjected to at least one of a heating process and a post-development exposure process).
- the metal layer can be made of any existing metal species without any particular limitations, and examples include copper, aluminum, nickel, vanadium, titanium, chromium, cobalt, gold, tungsten, tin, silver, and alloys containing these metals, with copper and aluminum being more preferred, and copper being even more preferred.
- the method for forming the metal layer is not particularly limited, and existing methods can be applied.
- the methods described in JP-A-2007-157879, JP-T-2001-521288, JP-A-2004-214501, JP-A-2004-101850, U.S. Pat. No. 7,888,181 B2, and U.S. Pat. No. 9,177,926 B2 can be used.
- photolithography, PVD (physical vapor deposition), CVD (chemical vapor deposition), lift-off, electrolytic plating, electroless plating, etching, printing, and combinations of these methods can be considered.
- the metal layer forming step includes forming a barrier layer on the formed metal layer after the metal layer is formed.
- a method for forming the barrier layer a conventionally known method can be used without any particular limitation.
- the thickness of the metal layer at its thickest point is preferably 0.01 to 50 ⁇ m, and more preferably 1 to 10 ⁇ m.
- the first redistribution layer forming step preferably includes a surface activation step of performing a surface activation treatment on at least a part of the metal layer and the composition layer.
- the surface activation treatment step is usually carried out after the metal layer formation step, but after the above-mentioned development step (preferably after at least one of the heating step and the post-development exposure step), the composition layer may be subjected to a surface activation treatment step before the metal layer formation step.
- the surface activation treatment may be performed only on at least a part of the metal layer, or may be performed only on at least a part of the composition layer after exposure, or may be performed on at least a part of both the metal layer and the composition layer after exposure.
- the surface activation treatment is preferably performed on at least a part of the metal layer, and it is preferable to perform the surface activation treatment on a part or all of the area of the metal layer on which the composition layer is formed. In this way, by performing the surface activation treatment on the surface of the metal layer, the adhesion with the composition layer (film) provided on the surface can be improved. It is preferable to perform the surface activation treatment on a part or the whole of the composition layer (resin layer) after exposure. In this way, by performing the surface activation treatment on the surface of the composition layer, it is possible to improve the adhesion with the metal layer or the resin layer provided on the surface that has been surface-activated.
- the composition layer when performing negative development, etc., when the composition layer is cured, it is less likely to be damaged by the surface treatment, and adhesion is likely to be improved.
- the surface activation treatment can be carried out, for example, by the method described in paragraph 0415 of WO 2021/112189, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the method for producing a laminate of the present invention further includes a conductive portion forming step of forming a conductive portion in contact with the first via structure.
- a conductive portion forming step it is preferable to form a resist layer, fill spaces between the resist with metal, and then peel off the resist layer.
- the metal deposition can be performed in the same manner as in the metal layer formation step described above.
- the resist layer can be formed and removed by a known method.
- the first rewiring layer forming step may include a resist layer forming step before the metal layer forming step, and a resist layer peeling step after the metal layer is formed, thereby simultaneously forming the first conductive pattern and the conductive part.
- the first conductive pattern and the conductive part are formed separately.
- the first redistribution layer forming step may further include a polishing step of polishing a surface of the first redistribution layer between the first redistribution layer forming step and the conductive portion forming step.
- the polishing method include chemical mechanical polishing (CMP) and physical polishing, but are not limited to these, and any known method can be used without any particular limitation.
- the method for manufacturing a laminate of the present invention includes a second redistribution layer formation step of forming a second redistribution layer having a second insulating pattern and a second conductive pattern present between the second insulating patterns, and including a second via structure in contact with the conductive portion as the second conductive pattern.
- the second rewiring layer forming step can be performed in the same manner as the first rewiring layer forming step.
- a preferred embodiment of the second rewiring layer obtained by the second rewiring layer forming step is the same as the preferred embodiment of the second rewiring layer in the laminate of the present invention described above.
- the method for manufacturing a laminate of the present invention may include a third redistribution layer formation step of forming a third redistribution layer having a third insulating pattern and a third conductive pattern present between the third insulating patterns, and including a third via structure as the third conductive pattern.
- the method for producing a laminate of the present invention may include a step of forming another rewiring layer having another insulating pattern and another conductive pattern present between the other insulating patterns. These steps can be performed in the same manner as in the first rewiring layer forming step.
- a preferred embodiment of the third rewiring layer obtained by the third rewiring layer forming step is the same as the preferred embodiment of the third rewiring layer in the laminate of the present invention described above.
- the preferred embodiments of the other rewiring layer obtained by the other rewiring layer forming step are the same as the preferred embodiments of the other rewiring layer in the laminate of the present invention described above.
- the method for producing the laminate of the present invention may include a sealing layer forming step.
- the encapsulation layer forming step provides an encapsulation layer including an encapsulant and a semiconductor die, in which the circuit of the semiconductor die is exposed on one side and the circuit of the above member is not exposed on the other side.
- the sealing layer formation step for example, the semiconductor die is placed on a carrier wafer (temporary support), and the above-mentioned curable composition is applied so as to embed the semiconductor die, and then cured.
- a known temporary adhesive layer may also be formed on the carrier wafer. The application and curing of these can be carried out with reference to known methods. Preferred embodiments of the curable composition and the semiconductor die are described above.
- the surface of the sealing material may be polished after it is hardened.
- the polishing method includes, but is not limited to, chemical mechanical polishing (CMP) and physical polishing.
- CMP chemical mechanical polishing
- the hardened encapsulant can be polished on the side of the semiconductor die having the circuits, thereby exposing the circuits of the semiconductor die on the surface of the encapsulation layer.
- any method known in the art can be used without particular limitation as long as it is a method that can form a sealing layer.
- polishing may not be performed in the encapsulation layer forming step, and the circuitry of the semiconductor die may be exposed from the encapsulation layer by simply not encapsulating the surface on which the circuitry is arranged.
- the preferred embodiments of the sealing layer obtained by the sealing layer forming step are the same as the preferred embodiments of the sealing layer in the laminate of the present invention described above.
- the conductive portion may not be formed in the sealing layer formation step, and may be formed after at least one of the first redistribution layer formation step and the other redistribution stacked structure formation step, as described below.
- the method for producing a laminate of the present invention may further include a passivation layer forming step of forming a passivation layer after the sealing layer forming step.
- the passivation layer forming step is preferably performed after the sealing layer forming step and before the first redistribution layer forming step.
- the passivation layer is formed by coating the circuit surface of the semiconductor die with a passive film. The formation of the passivation layer may suppress the influence of the outside air, the adhesion of dust, and contamination by water and metals on the semiconductor die.
- the material of the passivation layer is not particularly limited, but examples include SiO 2 , SiN, etc. Alternatively, a resin such as polyimide may be used.
- the coating method is not particularly limited and any known method can be used. For example, when it is desired to coat with SiN, CVD (chemical vapor deposition) or the like can be used.
- the method for producing a laminate of the present invention may further include a step of forming a connection pad.
- the preferred embodiment of the connection pad to be formed is as described above.
- the connection pad formation step can be performed using any method known in the art without any particular restrictions, and examples of such methods include forming a resist layer as necessary, forming a connection pad by plating or the like, and then peeling off the resist layer.
- the first redistribution layer formation process includes a step of applying the first insulating pattern formation composition to a substrate to form a coating film, a step of drying, exposing and developing the coating film to form a precursor pattern, and a step of heating the precursor pattern to obtain a first insulating pattern, and in which the film thickness change rate of the first insulating pattern relative to the precursor pattern is less than 10%.
- the coating, drying, exposure, development and heating are carried out through the above-mentioned film-forming step, drying step, exposure step, development step and heating step.
- the film thickness change rate is calculated as (film thickness of precursor pattern-film thickness of first insulating pattern)/film thickness of precursor pattern ⁇ 100.
- the rate of change in thickness is preferably 8% or less, and more preferably 5% or less. There is no particular lower limit to the rate of change in thickness, and it is sufficient if it is 0% or more.
- the method for manufacturing a laminate of the present invention may also include a step of forming another redistribution laminate structure, which forms another redistribution laminate structure including an insulating pattern and a conductive pattern present between the insulating patterns, on the surface opposite to the surface on which the first redistribution layer is formed of the substrate.
- Another redistribution layered structure is formed by the another redistribution layered structure forming step.
- Preferred aspects of the other redistribution layered structure are the same as the preferred aspects of the other redistribution layered structure in the laminate of the present invention described above.
- the other redistribution layer structure formation process can be carried out in a manner similar to the above-mentioned first redistribution layer formation process, second redistribution layer formation process, etc., except that the other redistribution layer structure formation process is formed on a surface of the sealing material where the above-mentioned circuit is not exposed.
- the first insulating pattern forming composition can be used to form another redistribution layered structure in the same manner as in the formation of the redistribution layered structure.
- the first insulating pattern forming composition used to form the redistribution layered structure and the composition used to form the other redistribution layered structure may have the same composition or different compositions.
- the method for producing a laminate of the present invention can include a carrier wafer bonding step of bonding a carrier wafer to the laminate being produced, and a carrier wafer peeling step of peeling off the bonded carrier wafer.
- a carrier wafer bonding step of bonding a carrier wafer to the laminate being produced
- a carrier wafer peeling step of peeling off the bonded carrier wafer.
- a sealing layer formation step a carrier wafer is bonded to a semiconductor die to form a sealing layer on the carrier wafer, and a redistribution stack structure is formed on the substrate by a first redistribution layer formation step and a second redistribution layer formation step.
- the carrier wafer can be peeled off from the sealing layer, and if necessary, a new carrier wafer can be bonded to the surface of the redistribution stack structure, thereby inverting the side on which the carrier wafer is present.
- the carrier wafer peeling step and the carrier wafer bonding step can be carried out by a known method.
- the carrier wafer any known wafer can be used without any particular limitation.
- the method for producing a laminate of the present invention may further include a conductive part forming step of forming the aforementioned penetrating conductive part.
- the conductive portion formation process may be performed, for example, before the first redistribution layer formation process and the other redistribution stacked structure formation process, or after at least one of the first redistribution layer formation process and the other redistribution stacked structure formation process.
- the conductive portion forming step is performed, for example, by forming holes in the sealing layer using a laser or the like, and filling the holes with a conductor by plating or the like.
- the holes may be through holes or blind holes. In forming the holes, residues of the sealing layer and the like generated during processing may be removed by a known desmear process or the like.
- any method known in the art can be used without any particular limitation.
- the method for producing a laminate of the present invention may further include a conductive connection forming step of forming a conductive connection on a surface of the redistribution laminate structure other than the surface in contact with the base material.
- Preferred embodiments of the conductive connecting portion are the same as those of the conductive connecting portion of the laminate of the present invention.
- any method known in the art can be used without any particular limitation.
- the method for manufacturing a laminate of the present invention may further include a step of bonding another semiconductor die to a surface of the other redistribution laminate structure that is different from the surface that is in contact with the base material.
- Preferred aspects of the other semiconductor dies are similar to the preferred aspects of the other semiconductor dies of the laminate of the present invention.
- at least one of heating and pressure may be applied.
- any method known in the art may be used without particular limitation.
- the method for producing a laminate of the present invention may further include a step of bonding a substrate to a surface of the redistribution laminate structure other than the surface in contact with the sealing layer.
- the substrate is preferably connected to the redistribution stack via the conductive connections described above.
- Preferred embodiments of the substrate are the same as those of the substrate of the laminate of the present invention.
- At least one of heating and pressure may be applied when bonding the substrates.
- any method for bonding the substrates any method known in the art may be used without particular limitation.
- the method for producing a laminate of the present invention may further include other steps.
- Other steps include a step of cleaning the members after each step as necessary.
- FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the method for producing a laminate of the present invention.
- FIG. 5A is a schematic cross-sectional view showing a state in which the sealing layer 40 in which the semiconductor die 36 is sealed with the sealing material 38 is bonded to the carrier wafer 80.
- the encapsulation layer 40 is obtained by forming an encapsulant by a method such as applying a curable composition to the carrier wafer 80 and the semiconductor die 36 shown in FIG.
- the sealing layer 40 has the conductive through vias 37 formed therein by the conductive portion forming step.
- the surface of the encapsulation layer 40 may be polished by the method described above to expose the circuitry in the semiconductor die 36, or the above-described passivation layer formation process may be performed on the surface of the semiconductor die 36 having the circuitry.
- FIG. 5B is a schematic cross-sectional view showing a state in which a second carrier wafer 82 is bonded and the carrier wafer 80 is peeled off after another redistribution layered structure 72 has been formed by the another redistribution layered structure formation process.
- Another redistribution layered structure forming step is performed on the surface of the encapsulation layer 40 shown in FIG. 5B that has the circuit of the semiconductor die 36, thereby forming another redistribution layered structure.
- a second carrier wafer 82 different from the carrier wafer 80 is bonded to the other redistribution stacked structure 72, and the carrier wafer 80 is peeled off, thereby exposing a surface of the sealing layer 40 different from the surface on which the other redistribution stacked structure 72 is formed.
- the stacked body can be inverted.
- FIG. 5C is a schematic cross-sectional view showing a state in which the first redistribution layer is formed by the first redistribution layer forming step.
- a first rewiring layer forming step on the surface of the sealing layer 40 of the laminate shown in FIG. 5B, it is possible to form a first rewiring layer having a first via structure.
- the first via structure may be formed, for example, to contact the conductive through via 37 .
- the method may further include a polishing step of polishing the surface of the first redistribution layer between the first redistribution layer forming step and the conductive portion forming step.
- the flatness value of the conductive portion can also be adjusted by adjusting the composition, physical properties, etc. of the first insulating pattern forming composition used as necessary in the first redistribution layer forming step.
- the amount of the polyimide contained in the composition may be adjusted by using a polyimide having a small molecular weight, a polyimide having small shrinkage upon curing, or a polymerizable compound or other component having excellent compatibility with the resin.
- 5D is a schematic cross-sectional view showing a state in which a resist pattern 84 is formed on the first rewiring layer.
- the resist pattern is formed in this manner, a metal layer is formed by plating or the like, and then the resist pattern 84 is peeled off, thereby forming a conductive portion.
- the conductive parts can be insulated from each other by further applying a first pattern-forming composition (conductive part forming step).
- a first pattern-forming composition conductive part forming step
- the laminate shown in FIG. 6 can be formed. 6 can be formed by stacking, in this order, a second redistribution layer 46 including a second via structure 28, a second conductive portion-containing layer 50 including a second conductive portion 48, a third redistribution layer 54 including a third via structure 52, a third conductive portion-containing layer 58 including a third conductive portion 56, and another redistribution layer 62 including another conductive pattern 60.
- the stacking method can follow the above-mentioned second redistribution layer formation process, third redistribution layer formation process, other redistribution layer formation process, and other conductive portion formation process.
- the bottom surface of the second via structure 28 overlaps with the top surface of the first via structure 16 .
- the bottom surface of the third via structure 52 preferably overlaps with the top surface of the second via structure 28 .
- the surface of the conductive portion on the side of the second via structure has a flatness of 2 ⁇ m or less.
- the flatness of the surface of the second conductive portion on the via structure side is preferably 2 ⁇ m or less.
- the flatness of the surface of the third conductive portion on the via structure side is preferably 2 ⁇ m or less.
- Such flatness can be obtained by subjecting the core redistribution layer to the above-mentioned polishing step, or by appropriately designing the composition for forming the insulating pattern as described above. Furthermore, the conductive connection portion 30 is formed on the surface of the other rewiring layer 62 by the conductive connection portion forming step.
- FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the state in which another semiconductor die is bonded to the stack shown in FIG. 7 is obtained by bonding a third carrier wafer 86 to the redistribution stack of the stack shown in FIG. 6, peeling off the second carrier wafer 82, forming connections 76 for other connection pads 74 connected to the other redistribution stack 72, and then bonding another semiconductor die 78 (another semiconductor die bonding step).
- the other connection pads 74 may be formed at this stage or may be formed in the other redistribution stack formation step described above.
- the laminate shown in FIG. 4 is obtained by peeling off the third carrier wafer 86 from the laminate shown in FIG. 7, forming conductive connections on the connection pads 30, and bonding to the substrate.
- composition The details of the first insulating pattern forming composition (composition) are described below.
- the composition any known composition used for forming an insulating pattern can be used without any particular limitation.
- the composition contains at least one resin selected from the group consisting of heterocycle-containing polymers and their precursors (hereinafter, also referred to as a "specific resin"), and it is more preferable that the composition contains at least one resin selected from the group consisting of polyimides and polyimide precursors.
- the imidization rate of the polyimide precursor is preferably less than 50%.
- the imidization rate of the polyimide is preferably 50% or more. The imidization rate will be described in detail later.
- the heterocycle-containing polymer is preferably a resin containing an imide ring structure or an oxazole ring structure in the main chain structure.
- the term "main chain” refers to the relatively longest bonding chain in a resin molecule, and the term “side chain” refers to any other bonding chain.
- the heterocycle-containing polymer include polyimide, polybenzoxazole, and polyamideimide.
- the precursor of the heterocycle-containing polymer refers to a resin that undergoes a change in chemical structure due to an external stimulus to become a heterocycle-containing polymer, and is preferably a resin that undergoes a change in chemical structure due to heat to become a heterocycle-containing polymer, and more preferably a resin that undergoes a ring-closing reaction due to heat to form a ring structure to become a heterocycle-containing polymer.
- the precursor of the heterocycle-containing polymer include a polyimide precursor, a polybenzoxazole precursor, and a polyamideimide precursor.
- the composition preferably contains, as the specific resin, at least one resin selected from the group consisting of polyimide, polyimide precursor, polybenzoxazole, polybenzoxazole precursor, polyamideimide, and polyamideimide precursor.
- the composition preferably contains a polyimide or a polyimide precursor as the specific resin.
- the specific resin is preferably a resin having at least one repeating unit selected from the group consisting of a repeating unit represented by formula (2) described below and a repeating unit represented by formula (4) described below.
- the specific resin preferably has a polymerizable group, and more preferably contains a radically polymerizable group.
- the composition preferably contains a radical polymerization initiator, more preferably contains a radical polymerization initiator and a radical crosslinking agent. If necessary, the composition may further contain a sensitizer. For example, a negative photosensitive film is formed from such a composition.
- the specific resin may also have a polarity conversion group such as an acid-decomposable group.
- the composition preferably contains a photoacid generator. From such a composition, for example, a chemically amplified positive-type photosensitive film or negative-type photosensitive film is formed.
- the polyimide precursor used in the present invention is not particularly limited in type, but preferably contains a repeating unit represented by the following formula (2).
- A1 and A2 each independently represent an oxygen atom or -NRz-
- R111 represents a divalent organic group
- R115 represents a tetravalent organic group
- R113 and R114 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group
- Rz represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- a 1 and A 2 each independently represent an oxygen atom or —NR z —, and preferably an oxygen atom.
- Rz represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and is preferably a hydrogen atom.
- R 111 in formula (2) represents a divalent organic group. Examples of the divalent organic group include a linear or branched aliphatic group, a cyclic aliphatic group, and a group containing an aromatic group.
- a linear or branched aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms, a cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 3 to 20 carbon atoms, or a group consisting of a combination thereof is preferred, and a group containing an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms is more preferred.
- the linear or branched aliphatic group may have a hydrocarbon group in the chain substituted with a group containing a heteroatom, and the cyclic aliphatic group and aromatic group may have a hydrocarbon group in the ring substituted with a group containing a heteroatom.
- R 111 in formula (2) examples include groups represented by -Ar- and -Ar-L-Ar-, and a group represented by -Ar-L-Ar- is preferred.
- Ar is each independently an aromatic group
- L is a single bond, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, -O-, -CO-, -S-, -SO 2 - or -NHCO-, or a group consisting of a combination of two or more of the above.
- the preferred ranges of these are as described above.
- R 111 is preferably derived from a diamine.
- the diamine used in the production of the polyimide precursor include linear or branched aliphatic, cyclic aliphatic or aromatic diamines. Only one type of diamine may be used, or two or more types may be used.
- R 111 is preferably a diamine containing a linear or branched aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms, a cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 3 to 20 carbon atoms, or a group consisting of a combination thereof, and more preferably a diamine containing an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms.
- the linear or branched aliphatic group may have a hydrocarbon group in the chain substituted with a group containing a hetero atom
- the cyclic aliphatic group and aromatic group may have a hydrocarbon group in the ring substituted with a group containing a hetero atom.
- groups containing an aromatic group include the following.
- * represents a bonding site with other structures.
- diamines include 1,2-diaminoethane, 1,2-diaminopropane, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, and 1,6-diaminohexane; 1,2- or 1,3-diaminocyclopentane, 1,2-, 1,3- or 1,4-diaminocyclohexane, 1,2-, 1,3- or 1,4-bis(aminomethyl)cyclohexane, bis-(4-aminocyclohexyl)methane, bis-(3-aminocyclohexyl)methane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethylcyclohexylmethane, and isophoronediamine; m- or p-phenylenediamine, diaminotoluene, 4,4'- or 3,3'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminodiphen
- diamines (DA-1) to (DA-18) described in paragraphs 0030 to 0031 of WO 2017/038598.
- diamines having two or more alkylene glycol units in the main chain are also preferably used.
- diamines having two or more alkylene glycol units in the main chain as described in paragraphs 0032 to 0034 of WO 2017/038598.
- R 111 is preferably represented by -Ar-L-Ar-.
- each Ar is independently an aromatic group
- L is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, -O-, -CO-, -S-, -SO 2 - or -NHCO-, or a group consisting of a combination of two or more of the above.
- Ar is preferably a phenylene group
- L is preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 or 2 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, -O-, -CO-, -S- or -SO 2 -.
- the aliphatic hydrocarbon group here is preferably an alkylene group.
- R 111 is preferably a divalent organic group represented by the following formula (51) or formula (61). In particular, from the viewpoints of i-line transmittance and ease of availability, R 111 is more preferably a divalent organic group represented by formula (61). Equation (51) In formula (51), R 50 to R 57 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or a monovalent organic group, at least one of R 50 to R 57 represents a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group, and * each independently represents a bonding site with the nitrogen atom in formula (2).
- Examples of the monovalent organic group for R 50 to R 57 include an unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms) and a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms).
- R 58 and R 59 each independently represent a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group, and * each independently represents a bonding site to the nitrogen atom in formula (2).
- Examples of diamines that give the structure of formula (51) or formula (61) include 2,2'-dimethylbenzidine, 2,2'-bis(trifluoromethyl)-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-bis(fluoro)-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
- R 111 is also preferably a group represented by the following formula (71): In the above embodiment, R 111 is more preferably a group represented by the following formula (72).
- a 1 to A 3 each independently represent a single bond or a divalent linking group
- * represents a bonding site with the nitrogen atom in formula (2)
- each of the four benzene rings described in formula (71) may have a hydrogen atom substituted by a substituent.
- a bond that crosses an edge of a ring structure is meant to replace any of the hydrogen atoms in that ring structure.
- * represents a bonding site with the nitrogen atom in formula (2).
- a 1 to A 3 are preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, -O-, -C( ⁇ O)-, -S-, -S( ⁇ O) 2 -, -NHC( ⁇ O)-, or a group consisting of a combination of two or more of these, more preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, -O-, -C( ⁇ O)-, or a group consisting of a combination of two or more of these, and even more preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom or -O-.
- a 1 and A 3 are preferably —O—.
- A2 is preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom.
- a 1 and A 3 are —O— and A 2 is —C(CH 3 ) 2 — is also one of the preferred embodiments of the present invention.
- the number of carbon atoms in the aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom is not particularly limited, but is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 4.
- aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom include -CH 2 -, -C(CH 3 ) 2 -, -C(CF 3 ) 2 - and the like, with -C(CH 3 ) 2 - being preferred.
- substituents on the four benzene rings shown in formula (71) include a fluorine atom and a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms in which a hydrogen atom may be substituted with a fluorine atom.
- An embodiment in which all of the four benzene rings in formula (71) are unsubstituted is also one of the preferred embodiments of the present invention.
- R 111 is also preferably a group represented by the following formula (81): In the above embodiment, R 111 is more preferably a group represented by the following formula (82).
- A1 and A2 each independently represent a single bond or a divalent linking group, * represents a bonding site with the nitrogen atom in formula (2), and in the three benzene rings depicted in formula (81), each of the hydrogen atoms may be substituted with a substituent.
- * represents a bonding site with the nitrogen atom in formula (2).
- a 1 and A 2 are each preferably independently an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, -O-, -C( ⁇ O)-, -S-, -S( ⁇ O) 2 -, -NHC( ⁇ O)-, or a group consisting of a combination of two or more of these, more preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, -O-, -C( ⁇ O)-, or a group consisting of a combination of two or more of these, still more preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom or -O-, and particularly preferably -C(CH 3 ) 2 -.
- R 115 represents a tetravalent organic group.
- a tetravalent organic group containing an aromatic ring is preferable, and a group represented by the following formula (5) or formula (6) is more preferable.
- each * independently represents a bonding site to another structure.
- R 112 is a single bond or a divalent linking group, and is preferably a single bond, or a group selected from an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, -O-, -CO-, -S-, -SO 2 -, -NHCO-, or a combination thereof, more preferably a single bond, or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, -O-, -CO-, -S-, and -SO 2 -, and still more preferably a divalent group selected from the group consisting of -CH 2 -, -C(CF 3 ) 2 -, -C(CH 3 ) 2 -, -O-, -CO-, -S-, and -SO 2 -.
- R 115 is also preferably a group represented by the following formula (7): In the above embodiment, R 115 is more preferably a group represented by the following formula (7-2).
- a 1 to A 3 each independently represent a single bond or a divalent linking group
- * represents a bonding site with the carbonyl group in formula (2)
- each of the four benzene rings described in formula (7) may have a hydrogen atom substituted by a substituent.
- * represents a bonding site with the carbonyl group in formula (2).
- preferred embodiments of A 1 to A 3 and the substituent on the benzene ring are the same as the preferred embodiments of A 1 to A 3 and the substituent on the benzene ring in formula (7-1) described above.
- R 115 include tetracarboxylic acid residues remaining after removal of anhydride groups from tetracarboxylic dianhydride.
- the polyimide precursor may contain only one type of tetracarboxylic dianhydride residue or two or more types of tetracarboxylic dianhydride residues as the structure corresponding to R 115.
- the tetracarboxylic dianhydride is preferably represented by the following formula (O).
- R 115 represents a tetravalent organic group.
- the preferred range of R 115 is the same as that of R 115 in formula (2), and the preferred range is also the same.
- tetracarboxylic dianhydrides include pyromellitic dianhydride (PMDA), 3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-diphenyl sulfide tetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-diphenyl sulfone tetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-diphenylmethane tetracarboxylic dianhydride, 2, 2',3,3'-diphenylmethane tetracarboxylic dianhydride, 2,3,3',4'-biphenyl tetracarboxylic dianhydride, 2,3,3',4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 4,4'-oxydi
- tetracarboxylic dianhydrides (DAA-1) to (DAA-5) described in paragraph 0038 of WO 2017/038598 are also preferred examples.
- R 111 and R 115 may have an OH group. More specifically, R 111 may be a residue of a bisaminophenol derivative.
- R 113 and R 114 in formula (2) each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- the monovalent organic group preferably contains a linear or branched alkyl group, a cyclic alkyl group, an aromatic group, or a polyalkyleneoxy group.
- the polymerizable group is a group capable of crosslinking by the action of heat, radicals, etc., and is preferably a radical polymerizable group.
- the polymerizable group examples include a group having an ethylenically unsaturated bond, an alkoxymethyl group, a hydroxymethyl group, an acyloxymethyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, a benzoxazolyl group, a blocked isocyanate group, and an amino group.
- a group having an ethylenically unsaturated bond is preferable.
- Examples of the group having an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, an allyl group, an isoallyl group, a 2-methylallyl group, a group having an aromatic ring directly bonded to a vinyl group (for example, a vinylphenyl group), a (meth)acrylamide group, a (meth)acryloyloxy group, and a group represented by the following formula (III), and the group represented by the following formula (III) is preferred.
- R 200 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or a methylol group, and is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- * represents a bonding site with another structure.
- R 201 represents an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms, —CH 2 CH(OH)CH 2 —, a cycloalkylene group or a polyalkyleneoxy group.
- R 201 examples include alkylene groups such as ethylene group, propylene group, trimethylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, octamethylene group, and dodecamethylene group, 1,2-butanediyl group, 1,3-butanediyl group, -CH 2 CH(OH)CH 2 -, and polyalkyleneoxy groups, of which alkylene groups such as ethylene group and propylene group, -CH 2 CH(OH)CH 2 -, cyclohexyl group, and polyalkyleneoxy groups are more preferred, and alkylene groups such as ethylene group and propylene group, or polyalkyleneoxy groups are even more preferred.
- alkylene groups such as ethylene group, propylene group, trimethylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, octamethylene group, and dodecamethylene group, 1,2-butanediyl group, 1,3-but
- the polyalkyleneoxy group refers to a group in which two or more alkyleneoxy groups are directly bonded.
- the alkylene groups in the multiple alkyleneoxy groups contained in the polyalkyleneoxy group may be the same or different.
- the arrangement of the alkyleneoxy groups in the polyalkyleneoxy group may be a random arrangement, an arrangement having blocks, or an arrangement having a pattern such as alternating.
- the number of carbon atoms in the alkylene group (including the number of carbon atoms of the substituent, when the alkylene group has a substituent) is preferably 2 or more, more preferably 2 to 10, even more preferably 2 to 6, even more preferably 2 to 5, still more preferably 2 to 4, even more preferably 2 or 3, and particularly preferably 2.
- the alkylene group may have a substituent, and preferred examples of the substituent include an alkyl group, an aryl group, and a halogen atom.
- the number of alkyleneoxy groups contained in the polyalkyleneoxy group (the number of repeating polyalkyleneoxy groups) is preferably 2-20, more preferably 2-10, and even more preferably 2-6.
- the polyalkyleneoxy group is preferably a polyethyleneoxy group, a polypropyleneoxy group, a polytrimethyleneoxy group, a polytetramethyleneoxy group, or a group in which multiple ethyleneoxy groups and multiple propyleneoxy groups are bonded, more preferably a polyethyleneoxy group or a polypropyleneoxy group, and even more preferably a polyethyleneoxy group.
- the ethyleneoxy groups and the propyleneoxy groups may be arranged randomly, may be arranged in blocks, or may be arranged in a pattern such as alternating. The preferred embodiment of the number of repetitions of the ethyleneoxy group in these groups is as described above.
- the polyimide precursor when R 113 is a hydrogen atom or when R 114 is a hydrogen atom, the polyimide precursor may form a counter salt with a tertiary amine compound having an ethylenically unsaturated bond.
- a tertiary amine compound having an ethylenically unsaturated bond is N,N-dimethylaminopropyl methacrylate.
- R 113 and R 114 may be a polarity conversion group such as an acid-decomposable group.
- the acid-decomposable group is not particularly limited as long as it is decomposed by the action of an acid to generate an alkali-soluble group such as a phenolic hydroxy group or a carboxy group, but an acetal group, a ketal group, a silyl group, a silyl ether group, a tertiary alkyl ester group, etc. are preferred, and from the viewpoint of exposure sensitivity, an acetal group or a ketal group is more preferred.
- the acid-decomposable group examples include a tert-butoxycarbonyl group, an isopropoxycarbonyl group, a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group, an ethoxyethyl group, a methoxyethyl group, an ethoxymethyl group, a trimethylsilyl group, a tert-butoxycarbonylmethyl group, a trimethylsilyl ether group, etc. From the viewpoint of exposure sensitivity, an ethoxyethyl group or a tetrahydrofuranyl group is preferred.
- the polyimide precursor has fluorine atoms in its structure.
- the fluorine atom content in the polyimide precursor is preferably 10% by mass or more, and 20% by mass or less.
- the polyimide precursor may be copolymerized with an aliphatic group having a siloxane structure.
- Specific examples include those using bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane, bis(p-aminophenyl)octamethylpentasiloxane, etc. as the diamine.
- the repeating unit represented by formula (2) is preferably a repeating unit represented by formula (2-A). That is, at least one of the polyimide precursors used in the present invention is preferably a precursor having a repeating unit represented by formula (2-A). By including the repeating unit represented by formula (2-A) in the polyimide precursor, it becomes possible to further widen the width of the exposure latitude.
- a 1 and A 2 represent an oxygen atom
- R 111 and R 112 each independently represent a divalent organic group
- R 113 and R 114 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group
- at least one of R 113 and R 114 is a group containing a polymerizable group, and it is preferable that both are groups containing a polymerizable group.
- a 1 , A 2 , R 111 , R 113 and R 114 each independently have the same meaning as A 1 , A 2 , R 111 , R 113 and R 114 in formula (2), and the preferred range is also the same.
- R 112 has the same meaning as R 112 in formula (5), and the preferred range is also the same.
- the polyimide precursor may contain one type of repeating unit represented by formula (2), or may contain two or more types. It may also contain a structural isomer of the repeating unit represented by formula (2).
- the polyimide precursor may contain other types of repeating units in addition to the repeating unit of formula (2).
- One embodiment of the polyimide precursor of the present invention is one in which the content of the repeating unit represented by formula (2) is 50 mol% or more of the total repeating units.
- the total content is more preferably 70 mol% or more, even more preferably 90 mol% or more, and particularly preferably more than 90 mol%.
- the cyclization rate (imidization rate) of the polyimide precursor is preferably less than 50%, more preferably 40% or less, even more preferably 30% or less, and even more preferably 20% or less.
- the lower limit of the cyclization rate is not particularly limited, and may be 0%.
- the cyclization rate is measured, for example, by the following method.
- the infrared absorption spectrum of the polyimide precursor is measured to determine the peak intensity P1 near 1377 cm ⁇ 1 , which is an absorption peak derived from the imide structure.
- the polyimide precursor is heat-treated at 350° C.
- the weight average molecular weight (Mw) of the polyimide precursor is preferably 5,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 50,000, and even more preferably 15,000 to 40,000.
- the number average molecular weight (Mn) of the polyimide precursor is preferably 2,000 to 40,000, more preferably 3,000 to 30,000, and even more preferably 4,000 to 20,000.
- the polyimide precursor has a molecular weight dispersity of preferably 1.5 or more, more preferably 1.8 or more, and even more preferably 2.0 or more.
- the upper limit of the molecular weight dispersity of the polyimide precursor is not particularly specified, but is, for example, preferably 7.0 or less, more preferably 6.5 or less, and even more preferably 6.0 or less.
- the dispersity of molecular weight is a value calculated by weight average molecular weight/number average molecular weight.
- the weight average molecular weight, number average molecular weight, and dispersity of at least one polyimide precursor are within the above ranges. It is also preferable that the weight average molecular weight, number average molecular weight, and dispersity calculated by treating the multiple polyimide precursors as one resin are each within the above ranges.
- the polyimide used in the present invention may be an alkali-soluble polyimide, or may be a polyimide that is soluble in a developer containing an organic solvent as a main component.
- the alkali-soluble polyimide refers to a polyimide that dissolves at 0.1 g or more in 100 g of a 2.38 mass % aqueous tetramethylammonium solution at 23° C., and from the viewpoint of pattern formability, a polyimide that dissolves at 0.5 g or more is preferable, and a polyimide that dissolves at 1.0 g or more is more preferable.
- the upper limit of the dissolution amount is not particularly limited, but it is preferably 100 g or less.
- the polyimide is preferably a polyimide having a plurality of imide structures in the main chain.
- the polyimide contains fluorine atoms.
- the fluorine atom is preferably contained, for example, in R 132 in the repeating unit represented by formula (4) described later or in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later, and more preferably contained as a fluorinated alkyl group in R 132 in the repeating unit represented by formula (4) described later or in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later.
- the amount of fluorine atoms relative to the total mass of the polyimide is preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less.
- the polyimide contains a silicon atom.
- the silicon atom is preferably contained in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later, and more preferably contained in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later as an organically modified (poly)siloxane structure described later.
- the silicon atom or the organic modified (poly)siloxane structure may be contained in a side chain of the polyimide, but is preferably contained in the main chain of the polyimide.
- the amount of silicon atoms relative to the total mass of the polyimide is preferably 1 mass % or more and 20 mass % or less.
- the polyimide preferably has an ethylenically unsaturated bond.
- the polyimide may have an ethylenically unsaturated bond at the end of the main chain or in a side chain, but preferably in the side chain.
- the ethylenically unsaturated bond is preferably radically polymerizable.
- the ethylenically unsaturated bond is preferably contained in R 132 or R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below, and more preferably contained in R 132 or R 131 as a group having an ethylenically unsaturated bond.
- the ethylenically unsaturated bond is preferably contained in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below, and more preferably contained in R 131 as a group having an ethylenically unsaturated bond.
- the group having an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, an allyl group, a group having an optionally substituted vinyl group directly bonded to an aromatic ring such as a vinylphenyl group, a (meth)acrylamide group, a (meth)acryloyloxy group, and a group represented by the following formula (IV).
- R 20 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or a methylol group, and is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- R 21 represents an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms, -O-CH 2 CH(OH)CH 2 -, -C( ⁇ O)O-, -O(C ⁇ O)NH-, a (poly)alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms (the number of carbon atoms in the alkylene group is preferably 2 to 12, more preferably 2 to 6, and particularly preferably 2 or 3; the number of repetitions in the alkyleneoxy group is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6, and particularly preferably 1 to 3), or a group consisting of a combination of two or more of these.
- the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms may be any of linear, branched, and cyclic alkylene groups, and alkylene groups represented by a combination thereof.
- the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms is preferably an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms.
- R 21 is preferably a group represented by any one of the following formulae (R1) to (R3), and more preferably a group represented by formula (R1).
- L represents a single bond, an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms, a (poly)alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms, or a group in which two or more of these are bonded together;
- X represents an oxygen atom or a sulfur atom; * represents a bonding site with another structure; and ⁇ represents a bonding site with the oxygen atom to which R21 in formula (IV) is bonded.
- formulas (R1) to (R3) preferred embodiments of the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms or the (poly)alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms as L are the same as the preferred embodiments of the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms or the (poly)alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms as R 21 in formula (IV).
- X is preferably an oxygen atom.
- * has the same meaning as * in formula (IV), and preferred embodiments are also the same.
- the structure represented by formula (R1) can be obtained, for example, by reacting a polyimide having a hydroxy group such as a phenolic hydroxy group with a compound having an isocyanato group and an ethylenically unsaturated bond (for example, 2-isocyanatoethyl methacrylate).
- the structure represented by formula (R2) can be obtained, for example, by reacting a polyimide having a carboxy group with a compound having a hydroxy group and an ethylenically unsaturated bond (for example, 2-hydroxyethyl methacrylate, etc.).
- the structure represented by formula (R3) can be obtained, for example, by reacting a polyimide having a hydroxy group such as a phenolic hydroxy group with a compound having a glycidyl group and an ethylenically unsaturated bond (for example, glycidyl methacrylate, etc.).
- * represents a bonding site with another structure, and is preferably a bonding site with the main chain of the polyimide.
- the amount of ethylenically unsaturated bonds relative to the total mass of the polyimide is preferably 0.0001 to 0.1 mol/g, and more preferably 0.0005 to 0.05 mol/g.
- the polyimide may have a polymerizable group other than the group having an ethylenically unsaturated bond.
- the polymerizable group other than the group having an ethylenically unsaturated bond include an epoxy group, a cyclic ether group such as an oxetanyl group, an alkoxymethyl group such as a methoxymethyl group, and a methylol group.
- the polymerizable group other than the group having an ethylenically unsaturated bond is preferably included in, for example, R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below.
- the amount of polymerizable groups other than groups having ethylenically unsaturated bonds relative to the total mass of the polyimide is preferably 0.0001 to 0.1 mol/g, and more preferably 0.001 to 0.05 mol/g.
- the polyimide may have a polarity conversion group such as an acid-decomposable group.
- the acid-decomposable group in the polyimide is the same as the acid-decomposable group described in R 113 and R 114 in the above formula (2), and preferred embodiments are also the same.
- the polarity conversion group is contained, for example, in R 131 and R 132 in the repeating unit represented by formula (4) described later, or at the terminal of the polyimide.
- the acid value of the polyimide is preferably 30 mgKOH/g or more, more preferably 50 mgKOH/g or more, and even more preferably 70 mgKOH/g or more.
- the acid value is preferably 500 mgKOH/g or less, more preferably 400 mgKOH/g or less, and even more preferably 200 mgKOH/g or less.
- the acid value of the polyimide is preferably from 1 to 35 mgKOH/g, more preferably from 2 to 30 mgKOH/g, and even more preferably from 5 to 20 mgKOH/g.
- the acid value is measured by a known method, for example, the method described in JIS K 0070:1992.
- the acid group contained in the polyimide is preferably an acid group having a pKa of 0 to 10, more preferably 3 to 8, from the viewpoint of achieving both storage stability and developability.
- pKa is the equilibrium constant Ka of a dissociation reaction in which a hydrogen ion is released from an acid, expressed as its negative common logarithm pKa.
- pKa is a value calculated using ACD/ChemSketch (registered trademark) unless otherwise specified.
- ACD/ChemSketch registered trademark
- pKa the value listed in "Revised 5th Edition Chemistry Handbook: Basics" compiled by the Chemical Society of Japan may be referred to.
- the acid group is a polyacid, such as phosphoric acid
- the pKa is the first dissociation constant.
- the polyimide preferably contains at least one type selected from the group consisting of a carboxy group and a phenolic hydroxy group, and more preferably contains a phenolic hydroxy group.
- the polyimide preferably has a phenolic hydroxy group.
- the polyimide may have a phenolic hydroxy group at the end of the main chain or on a side chain.
- the phenolic hydroxy group is preferably contained in, for example, R 132 or R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below.
- the amount of the phenolic hydroxy group relative to the total mass of the polyimide is preferably 0.1 to 30 mol/g, and more preferably 1 to 20 mol/g.
- the polyimide used in the present invention is not particularly limited as long as it is a polymeric compound having an imide structure, but it is preferable that the polyimide contains a repeating unit represented by the following formula (4).
- R 131 represents a divalent organic group
- R 132 represents a tetravalent organic group.
- the polymerizable group may be located at least one of R 131 and R 132 , or may be located at the end of the polyimide as shown in the following formula (4-1) or formula (4-2).
- Formula (4-2) In formula (4-2), at least one of R 134 and R 135 is a polymerizable group, and when it is not a polymerizable group, it is an organic group, and the other groups are as defined in formula (4).
- R 131 represents a divalent organic group.
- the divalent organic group include the same as those of R 111 in formula (2), and the preferred range is also the same.
- R 131 may be a diamine residue remaining after removal of the amino group of the diamine.
- the diamine may be an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic diamine. Specific examples include the example of R 111 in the formula (2) of the polyimide precursor.
- R 131 is preferably a diamine residue having at least two alkylene glycol units in the main chain in order to more effectively suppress the occurrence of warping during firing, more preferably a diamine residue containing two or more ethylene glycol chains, propylene glycol chains, or both in one molecule, and even more preferably a diamine residue of the above diamine that does not contain an aromatic ring.
- Diamines containing two or more ethylene glycol chains, propylene glycol chains, or both in one molecule include, but are not limited to, Jeffamine (registered trademark) KH-511, ED-600, ED-900, ED-2003, EDR-148, EDR-176, D-200, D-400, D-2000, D-4000 (all trade names, manufactured by HUNTSMAN Co., Ltd.), 1-(2-(2-(2-aminopropoxy)ethoxy)propoxy)propan-2-amine, and 1-(1-(1-(2-aminopropoxy)propan-2-yl)oxy)propan-2-amine.
- R 131 is preferably a group containing a group represented by formula (2-1), and more preferably a group represented by formula (2-1).
- R1 and R2 each independently represent a group having an ethylenically unsaturated bond
- L represents a single bond or a divalent linking group not containing an imide bond
- * represents a bonding site with another structure.
- R 1 and R 2 are preferably each independently a group represented by the following formula (R1-1).
- L R1 represents a linking group having a valence of n+1
- R R1 each independently represents an aromatic group directly bonded to a vinyl group, a maleimide group, a (meth)acryloxy group, or a (meth)acrylamide group
- n represents an integer of 1 to 10
- * represents a bonding site with the oxygen atom in formula (2-1).
- Each of R 1 and R 1 independently represents preferably an aromatic group directly bonded to a vinyl group or a maleimide group, more preferably a vinylphenyl group.
- the hydrocarbon group in L 4 R1 is preferably an alkylene group, more preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and even more preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
- L R2 represents a hydrocarbon group, preferably an alkylene group, more preferably an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and even more preferably an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms.
- the preferred embodiments of RN are as described above.
- the above * 1 has the same meaning as * in formula (R1-1), and * 2 represents the bonding site with R R1 in formula (R1-1).
- R 3 R1 is a vinylphenyl group
- L 3 R1 is preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and is preferably a methylene group.
- L 3 R1 is preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms or a group represented by * 1 -C( ⁇ O)-L 3 R2 -* 2 .
- R R1 is a (meth)acryloxy group or a (meth)acrylamide group
- n is preferably an integer of 1 to 4, more preferably 1 or 2, and more preferably 1.
- An embodiment in which L is a single bond, -C( CH3 ) 2- , or -C( CF3 ) 2- is also one of the preferred embodiments of the present invention.
- R 132 represents a tetravalent organic group.
- examples of the tetravalent organic group include the same as those of R 115 in formula (2), and the preferred range is also the same.
- the four bonds of the tetravalent organic group exemplified as R 115 bond to the four —C( ⁇ O)— portions in formula (4) to form a condensed ring.
- R 132 may be a tetracarboxylic acid residue remaining after removal of the anhydride group from a tetracarboxylic dianhydride.
- a specific example is R 115 in the formula (2) of the polyimide precursor. From the viewpoint of the strength of the organic film, R 132 is preferably an aromatic diamine residue having 1 to 4 aromatic rings.
- R 131 and R 132 has an OH group. More specifically, preferred examples of R 131 include 2,2-bis(3-hydroxy-4-aminophenyl)propane, 2,2-bis(3-hydroxy-4-aminophenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)propane, 2,2-bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane, and the above (DA-1) to (DA-18), and more preferred examples of R 132 include the above (DAA-1) to (DAA-5).
- the polyimide has fluorine atoms in its structure.
- the content of fluorine atoms in the polyimide is preferably 10% by mass or more, and more preferably 20% by mass or less.
- the polyimide may be copolymerized with an aliphatic group having a siloxane structure.
- diamine components include bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane and bis(p-aminophenyl)octamethylpentasiloxane.
- the main chain ends of the polyimide are blocked with a terminal blocking agent such as a monoamine, an acid anhydride, a monocarboxylic acid, a monoacid chloride compound, or a monoactive ester compound.
- a terminal blocking agent such as a monoamine, an acid anhydride, a monocarboxylic acid, a monoacid chloride compound, or a monoactive ester compound.
- monoamine compounds include aniline, 2-ethynylaniline, 3-ethynylaniline, 4-ethynylaniline, 5-amino-8-hydroxyquinoline, 1-hydroxy-7-aminonaphthalene, 1-hydroxy-6-aminonaphthalene, 1-hydroxy-5-aminonaphthalene, 1-hydroxy-4-aminonaphthalene, 2-hydroxy-7-aminonaphthalene, 2-hydroxy-6-aminonaphthalene, 2-hydroxy-5-aminonaphthalene, 1-carboxy-7-aminonaphthalene, 1-carboxy-6-aminonaphthalene, 1-carboxy -5-aminonaphthalene, 2-carboxy-7-aminonaphthalene, 2-carboxy-6-aminonaphthalene, 2-carboxy-5-aminonaphthalene, 2-aminobenzoic acid, 3-aminobenzoic acid, 4-amino
- the imidization rate of the polyimide (also referred to as the "ring closure rate") is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, and even more preferably 90% or more. There is no particular upper limit to the imidization rate, and it is sufficient if it is 100% or less.
- the imidization rate is measured by the method described above.
- the polyimide may contain repeating units represented by the above formula (4) in which all of the repeating units have the same combination of R 131 and R 132 , or may contain repeating units represented by the above formula (4) containing two or more different combinations of R 131 and R 132.
- the polyimide may contain other types of repeating units in addition to the repeating units represented by the above formula (4). Examples of other types of repeating units include the repeating units represented by the above formula (2).
- Polyimides can be synthesized, for example, by reacting tetracarboxylic dianhydride with diamine (partially substituted with a terminal blocking agent that is a monoamine) at low temperature, by reacting tetracarboxylic dianhydride (partially substituted with a terminal blocking agent that is an acid anhydride, monoacid chloride compound, or monoactive ester compound) with diamine at low temperature, by obtaining a diester from tetracarboxylic dianhydride with alcohol and then reacting it with diamine (partially substituted with a terminal blocking agent that is a monoamine) in the presence of a condensing agent, by obtaining a diester from tetracarboxylic dianhydride with alcohol and then converting the remaining dicarboxylic acid into an acid chloride and reacting it with diamine (partially substituted with a terminal blocking agent that is a monoamine), or by using a method in which a polyimide precursor is obtained and then completely
- the weight average molecular weight (Mw) of the polyimide is preferably 5,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 50,000, and even more preferably 15,000 to 40,000. By making the weight average molecular weight 5,000 or more, the folding resistance of the film after curing can be improved. In order to obtain an organic film having excellent mechanical properties (e.g., breaking elongation), the weight average molecular weight is particularly preferably 15,000 or more.
- the number average molecular weight (Mn) of the polyimide is preferably from 2,000 to 40,000, more preferably from 3,000 to 30,000, and even more preferably from 4,000 to 20,000.
- the polyimide preferably has a molecular weight dispersity of 1.5 or more, more preferably 1.8 or more, and even more preferably 2.0 or more.
- the upper limit of the polyimide molecular weight dispersity is not particularly limited, but is preferably 7.0 or less, more preferably 6.5 or less, and even more preferably 6.0 or less.
- the weight average molecular weight, number average molecular weight, and dispersity of at least one of the polyimides are within the above ranges. It is also preferable that the weight average molecular weight, number average molecular weight, and dispersity calculated by treating the multiple polyimides as one resin are each within the above ranges.
- polybenzoxazole precursor includes the compounds described in paragraphs 0073 to 0095 of WO 2022/145355. The above descriptions are incorporated herein by reference.
- polybenzoxazole examples include compounds described in paragraphs 0101 to 0108 of WO 2022/145355. The above descriptions are incorporated herein by reference.
- polyamide-imide precursor examples include compounds described in paragraphs 0104 to 0119 of WO 2022/145355. The above descriptions are incorporated herein by reference.
- polyamide-imide examples include the compounds described in paragraphs 0125 to 0138 of WO 2022/145355. The above descriptions are incorporated herein by reference.
- polyimide precursor or the like is produced, for example, by the method described in paragraphs 0134 to 0136 of WO 2022/145355. The above description is incorporated herein by reference.
- the content of the specific resin in the composition is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, even more preferably 40% by mass or more, and even more preferably 50% by mass or more, based on the total solid content of the composition.
- the content of the resin in the composition is preferably 99.5% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, even more preferably 98% by mass or less, even more preferably 97% by mass or less, and even more preferably 95% by mass or less, based on the total solid content of the composition.
- the composition may contain only one specific resin, or may contain two or more specific resins. When two or more specific resins are contained, the total amount is preferably within the above range.
- the composition comprises at least two resins.
- the composition may contain a total of two or more types of the specific resin and the other resin described below, or may contain two or more types of the specific resin, but it is preferable that the composition contains two or more types of the specific resin.
- the composition contains, for example, two or more polyimide precursors having different dianhydride-derived structures (R 115 in the above formula (2)).
- the composition may contain the above-mentioned specific resin and another resin different from the specific resin (hereinafter, simply referred to as "another resin").
- other resins include phenol resins, polyamides, epoxy resins, polysiloxanes, resins containing a siloxane structure, (meth)acrylic resins, (meth)acrylamide resins, urethane resins, butyral resins, styryl resins, polyether resins, and polyester resins.
- phenol resins polyamides
- epoxy resins polysiloxanes
- resins containing a siloxane structure resins containing a siloxane structure
- (meth)acrylic resins eth)acrylamide resins
- urethane resins urethane resins
- butyral resins ethyral resins
- styryl resins polyether resins
- polyester resins polyester resins.
- the coatability of the composition and the solvent resistance of the pattern (cured product) can be improved.
- the content of the other resins is preferably 0.01 mass% or more, more preferably 0.05 mass% or more, even more preferably 1 mass% or more, still more preferably 2 mass% or more, even more preferably 5 mass% or more, and even more preferably 10 mass% or more, based on the total solid content of the composition.
- the content of the other resins is preferably 80 mass % or less, more preferably 75 mass % or less, even more preferably 70 mass % or less, still more preferably 60 mass % or less, and even more preferably 50 mass % or less, relative to the total solid content of the composition.
- the content of the other resin may be low.
- the content of the other resin is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, even more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 1% by mass or less, based on the total solid content of the composition.
- the lower limit of the content is not particularly limited, and may be 0% by mass or more.
- the composition may contain only one type of other resin, or may contain two or more types. When two or more types are contained, the total amount is preferably within the above range.
- the composition preferably contains a polymerizable compound.
- the polymerizable compound may include a radical crosslinking agent or other crosslinking agents.
- the composition preferably comprises a radical crosslinker.
- the radical crosslinking agent is a compound having a radical polymerizable group.
- the radical polymerizable group is preferably a group containing an ethylenically unsaturated bond.
- Examples of the group containing an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, an allyl group, a vinylphenyl group, a (meth)acryloyl group, a maleimide group, and a (meth)acrylamide group.
- a (meth)acryloyl group, a (meth)acrylamide group, and a vinylphenyl group are preferred, and from the viewpoint of reactivity, a (meth)acryloyl group is more preferred.
- the radical crosslinking agent is preferably a compound having one or more ethylenically unsaturated bonds, more preferably a compound having two or more ethylenically unsaturated bonds.
- the radical crosslinking agent may have three or more ethylenically unsaturated bonds.
- As the compound having two or more ethylenically unsaturated bonds a compound having 2 to 15 ethylenically unsaturated bonds is preferable, a compound having 2 to 10 ethylenically unsaturated bonds is more preferable, and a compound having 2 to 6 ethylenically unsaturated bonds is even more preferable.
- the composition contains a compound having two ethylenically unsaturated bonds and the above compound having three or more ethylenically unsaturated bonds.
- the molecular weight of the radical crosslinking agent is preferably 2,000 or less, more preferably 1,500 or less, and even more preferably 900 or less.
- the lower limit of the molecular weight of the radical crosslinking agent is preferably 100 or more.
- radical crosslinking agents include unsaturated carboxylic acids (e.g., acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, etc.) and their esters and amides, preferably esters of unsaturated carboxylic acids and polyhydric alcohol compounds, and amides of unsaturated carboxylic acids and polyvalent amine compounds.
- unsaturated carboxylic acids e.g., acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, etc.
- esters and amides preferably esters of unsaturated carboxylic acids and polyhydric alcohol compounds
- amides of unsaturated carboxylic acids and polyvalent amine compounds amides of unsaturated carboxylic acids and polyvalent amine compounds.
- addition reaction products of unsaturated carboxylic acid esters or amides having nucleophilic substituents such as hydroxyl groups, amino groups, and sul
- addition reaction products of unsaturated carboxylic acid esters or amides having electrophilic substituents such as isocyanate groups and epoxy groups with monofunctional or polyfunctional alcohols, amines, and thiols, and substitution reaction products of unsaturated carboxylic acid esters or amides having eliminable substituents such as halogeno groups and tosyloxy groups with monofunctional or polyfunctional alcohols, amines, and thiols are also suitable.
- the radical crosslinking agent is preferably a compound having a boiling point of 100°C or higher under normal pressure.
- Examples of compounds having a boiling point of 100°C or higher under normal pressure include the compounds described in paragraph 0203 of WO 2021/112189, the contents of which are incorporated herein by reference.
- radical crosslinking agents other than those mentioned above include the radical polymerizable compounds described in paragraphs 0204 to 0208 of WO 2021/112189, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the radical crosslinking agent is preferably dipentaerythritol triacrylate (commercially available products include KAYARAD D-330 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)), dipentaerythritol tetraacrylate (commercially available products include KAYARAD D-320 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and A-TMMT (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)), dipentaerythritol penta(meth)acrylate (commercially available products include KAYARAD D-310 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)), dipentaerythritol hexa(meth)acrylate (commercially available products include KAYARAD DPHA (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and A-DPH (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)), and structures in
- radical crosslinking agents include, for example, SR-494, a tetrafunctional acrylate with four ethyleneoxy chains, SR-209, 231, and 239, which are difunctional methacrylates with four ethyleneoxy chains (all manufactured by Sartomer Corporation), DPCA-60, a hexafunctional acrylate with six pentyleneoxy chains, TPA-330, a trifunctional acrylate with three isobutyleneoxy chains (all manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), and urethane oligomers.
- SR-494 a tetrafunctional acrylate with four ethyleneoxy chains
- SR-209, 231, and 239 which are difunctional methacrylates with four ethyleneoxy chains (all manufactured by Sartomer Corporation)
- DPCA-60 a hexafunctional acrylate with six pentyleneoxy chains
- TPA-330 a trifunctional acrylate with three isobutyleneoxy chains (all manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
- esters examples include UAS-10 and UAB-140 (all manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.), NK Ester M-40G, NK Ester 4G, NK Ester M-9300, NK Ester A-9300, and UA-7200 (all manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), DPHA-40H (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), UA-306H, UA-306T, UA-306I, AH-600, T-600, and AI-600 (all manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), and Blenmar PME400 (manufactured by NOF Corp.).
- radical crosslinking agents urethane acrylates such as those described in JP-B-48-041708, JP-A-51-037193, JP-B-02-032293, and JP-B-02-016765, and urethane compounds having an ethylene oxide skeleton described in JP-B-58-049860, JP-B-56-017654, JP-B-62-039417, and JP-B-62-039418 are also suitable.
- radical crosslinking agents compounds having an amino structure or sulfide structure in the molecule, as described in JP-A-63-277653, JP-A-63-260909, and JP-A-01-105238, can also be used.
- the radical crosslinking agent may be a radical crosslinking agent having an acid group such as a carboxy group or a phosphate group.
- the radical crosslinking agent having an acid group is preferably an ester of an aliphatic polyhydroxy compound and an unsaturated carboxylic acid, and more preferably a radical crosslinking agent in which an acid group is provided by reacting an unreacted hydroxy group of an aliphatic polyhydroxy compound with a non-aromatic carboxylic anhydride.
- a radical crosslinking agent in which an acid group is provided by reacting an unreacted hydroxy group of an aliphatic polyhydroxy compound with a non-aromatic carboxylic anhydride, in which the aliphatic polyhydroxy compound is pentaerythritol or dipentaerythritol.
- examples of commercially available products include polybasic acid modified acrylic oligomers manufactured by Toagosei Co., Ltd., such as M-510 and M-520.
- the acid value of the radical crosslinking agent having an acid group is preferably 0.1 to 300 mgKOH/g, more preferably 1 to 100 mgKOH/g. If the acid value of the radical crosslinking agent is within the above range, the agent has excellent handling properties during manufacturing and developability. In addition, the agent has good polymerizability. The acid value is measured in accordance with the description of JIS K 0070:1992.
- the radical crosslinking agent a radical crosslinking agent having at least one bond selected from the group consisting of a urea bond and a urethane bond (hereinafter, also referred to as "crosslinking agent U") is also preferred.
- a urethane bond is a bond represented by *--O--C(.dbd.O)-- NR.sub.N --*, where R.sub.N represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and * represents a bonding site with a carbon atom.
- R.sub.N represents a hydrogen atom or a monovalent organic group
- * represents a bonding site with a carbon atom.
- the crosslinking agent U may have only one urea bond or one urethane bond, may have one or more urea bonds and one or more urethane bonds, may have no urethane bonds but two or more urea bonds, or may have no urea bonds but two or more urethane bonds.
- the total number of urea bonds and urethane bonds in the crosslinking agent U is 1 or more, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 4, and even more preferably 1 or 2.
- the number of urea bonds in crosslinking agent U is 1 or more, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 4, and even more preferably 1 or 2.
- the number of urethane bonds in the crosslinking agent U is 1 or more, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 4, and even more preferably 1 or 2.
- the radical polymerizable group in the crosslinking agent U is not particularly limited, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, a (meth)acryloyl group, a (meth)acryloxy group, a (meth)acrylamide group, a vinylphenyl group, and a maleimide group. Of these, a (meth)acryloxy group, a (meth)acrylamide group, a vinylphenyl group, or a maleimide group is preferred, and a (meth)acryloxy group is more preferred.
- the crosslinking agent U has two or more radically polymerizable groups, the structures of the respective radically polymerizable groups may be the same or different.
- the number of radical polymerizable groups in the crosslinking agent U may be only one or may be two or more, and is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, and particularly preferably 1 to 4.
- the radically polymerizable group value (mass of compound per mole of radically polymerizable group) in the crosslinking agent U is preferably 150 to 400 g/mol.
- the lower limit of the radically polymerizable group value is more preferably 200 g/mol or more, even more preferably 210 g/mol or more, even more preferably 220 g/mol or more, even more preferably 230 g/mol or more, still more preferably 240 g/mol or more, and particularly preferably 250 g/mol or more.
- the upper limit of the radically polymerizable group value is more preferably 350 g/mol or less, further preferably 330 g/mol or less, and particularly preferably 300 g/mol or less.
- the polymerizable group value of the crosslinking agent U is preferably from 210 to 400 g/mol, and more preferably from 220 to 400 g/mol.
- the crosslinking agent U preferably has a structure represented by the following formula (U-1).
- R U1 is a hydrogen atom or a monovalent organic group
- A is -O- or -NR N -
- R N is a hydrogen atom or a monovalent organic group
- Z U1 is an m-valent organic group
- Z U2 is an (n+1)-valent organic group
- X is a radical polymerizable group
- n is an integer of 1 or more
- m is an integer of 1 or more.
- R U1 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon group, and more preferably a hydrogen atom.
- R 3 N is preferably a hydrogen atom, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon group, and more preferably a hydrogen atom.
- the hydrocarbon group is preferably a hydrocarbon group having 20 or less carbon atoms, more preferably a hydrocarbon group having 18 or less carbon atoms, and even more preferably a hydrocarbon group having 16 or less carbon atoms.
- Examples of the hydrocarbon group include a saturated aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a group represented by a combination thereof.
- R N represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and is preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and even more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- the hydrocarbon group includes the same as those exemplified for ZU1 , and preferred embodiments are also the same.
- the cross-linking agent U has at least one of a hydroxy group, an alkyleneoxy group, an amide group, and a cyano group.
- the hydroxy group may be an alcoholic hydroxy group or a phenolic hydroxy group, but is preferably an alcoholic hydroxy group.
- the alkyleneoxy group is preferably an alkyleneoxy group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyleneoxy group having 2 to 10 carbon atoms, even more preferably an alkyleneoxy group having 2 to 4 carbon atoms, still more preferably an ethyleneoxy group or a propyleneoxy group, and particularly preferably an ethylene group.
- the alkyleneoxy group may be contained as a polyalkyleneoxy group in the crosslinking agent U. In this case, the number of repetitions of the alkyleneoxy group is preferably 2 to 10, and more preferably 2 to 6.
- R represents a hydrogen atom or a monovalent substituent, preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and more preferably a hydrogen atom, an alkyl group, or an aromatic hydrocarbon group.
- the crosslinking agent U may have, in the molecule, two or more structures selected from the group consisting of a hydroxy group, an alkyleneoxy group (when a polyalkyleneoxy group is formed, the group is a polyalkyleneoxy group), an amide group, and a cyano group.
- the hydroxy group, alkyleneoxy group, amide group and cyano group may be present at any position of the crosslinking agent U. From the viewpoint of chemical resistance, however, it is also preferable that the crosslinking agent U is such that at least one selected from the group consisting of the hydroxy group, alkyleneoxy group, amide group and cyano group and at least one radical polymerizable group contained in the crosslinking agent U are linked via a linking group containing a urea bond or a urethane bond (hereinafter, also referred to as "linking group L2-1").
- the crosslinking agent U contains only one radically polymerizable group
- the radically polymerizable group contained in the crosslinking agent U and at least one selected from the group consisting of a hydroxy group, an alkyleneoxy group, an amide group, and a cyano group are linked via a linking group containing a urea bond or a urethane bond (hereinafter also referred to as "linking group L2-2").
- the crosslinking agent U contains an alkyleneoxy group (however, when a polyalkyleneoxy group is constituted, a polyalkyleneoxy group) and has the linking group L2-1 or the linking group L2-2
- the structure bonded to the side of the alkyleneoxy group (however, when a polyalkyleneoxy group is constituted, a polyalkyleneoxy group) opposite to the linking group L2-1 or the linking group L2-2 is not particularly limited, but is preferably a hydrocarbon group, a radically polymerizable group, or a group represented by a combination thereof.
- hydrocarbon group a hydrocarbon group having 20 or less carbon atoms is preferable, a hydrocarbon group having 18 or less carbon atoms is more preferable, and a hydrocarbon group having 16 or less carbon atoms is even more preferable.
- hydrocarbon group a saturated aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a group represented by a bond thereof can be mentioned.
- a preferred embodiment of the radically polymerizable group is the same as the preferred embodiment of the radically polymerizable group in the crosslinking agent U described above.
- the structure bonded to the side of the amide group opposite to the linking group L2-1 or the linking group L2-2 is not particularly limited, but is preferably a hydrocarbon group, a radically polymerizable group, or a group represented by a combination thereof.
- the hydrocarbon group is preferably a hydrocarbon group having 20 or less carbon atoms, more preferably a hydrocarbon group having 18 or less carbon atoms, and even more preferably a hydrocarbon group having 16 or less carbon atoms.
- examples of the hydrocarbon group include saturated aliphatic hydrocarbon groups, aromatic hydrocarbon groups, and groups represented by a bond between these groups.
- a preferred embodiment of the radically polymerizable group is the same as the preferred embodiment of the radically polymerizable group in the crosslinking agent U described above.
- the carbon atom side of the amide group may be bonded to the linking group L2-1 or the linking group L2-2, or the nitrogen atom side of the amide group may be bonded to the linking group L2-1 or the linking group L2-2.
- the crosslinking agent U has a hydroxy group.
- the crosslinking agent U preferably contains an aromatic group.
- the aromatic group is preferably directly bonded to a urea bond or a urethane bond contained in the crosslinking agent U.
- the crosslinking agent U contains two or more urea bonds or urethane bonds, it is preferable that one of the urea bonds or urethane bonds is directly bonded to the aromatic group.
- the aromatic group may be an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group, or may have a structure in which these form a condensed ring, but is preferably an aromatic hydrocarbon group.
- the aromatic hydrocarbon group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, more preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and even more preferably a group in which two or more hydrogen atoms have been removed from a benzene ring structure.
- the aromatic heterocyclic group is preferably a 5-membered or 6-membered aromatic heterocyclic group.
- aromatic heterocyclic ring in such an aromatic heterocyclic group examples include pyrrole, imidazole, triazole, tetrazole, pyrazole, furan, thiophene, oxazole, isoxazole, thiazole, pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, etc. These rings may be further condensed with other rings, such as indole and benzimidazole.
- the heteroatom contained in the aromatic heterocyclic group is preferably a nitrogen atom, an oxygen atom or a sulfur atom.
- the aromatic group is preferably contained in a linking group that links two or more radically polymerizable groups and contains a urea bond or a urethane bond, or a linking group that links at least one selected from the group consisting of the above-mentioned hydroxy group, alkyleneoxy group, amide group, and cyano group to at least one radically polymerizable group contained in the crosslinking agent U.
- the number of atoms (linking chain length) between the urea bond or urethane bond and the radical polymerizable group in the crosslinking agent U is not particularly limited, but is preferably 30 or less, more preferably 2 to 20, and even more preferably 2 to 10.
- the crosslinking agent U contains two or more urea bonds or urethane bonds in total, when it contains two or more radically polymerizable groups, or when it contains two or more urea bonds or urethane bonds and two or more radically polymerizable groups, the minimum number of atoms (linking chain length) between the urea bond or urethane bond and the radically polymerizable group may be within the above range.
- the "number of atoms (linking chain length) between a urea bond or a urethane bond and a polymerizable group” refers to the chain of atoms on the path connecting two atoms or groups of atoms to be linked that links these objects with the shortest length (minimum number of atoms).
- the number of atoms (linking chain length) between the urea bond and the radical polymerizable group (methacryloyloxy group) is 2.
- the crosslinking agent U is a compound having a structure that does not have an axis of symmetry.
- the fact that the crosslinking agent U does not have an axis of symmetry means that the compound is a bilaterally asymmetric compound that does not have an axis that would produce an identical molecule to the original molecule by rotating the entire compound.
- the structural formula of the crosslinking agent U is written on paper, the fact that the crosslinking agent U does not have an axis of symmetry means that the structural formula of the crosslinking agent U cannot be written in a form that has an axis of symmetry. It is believed that since the crosslinking agent U does not have an axis of symmetry, aggregation of the crosslinking agents U within the composition film is suppressed.
- the molecular weight of the crosslinking agent U is preferably 100-2,000, more preferably 150-1500, and even more preferably 200-900.
- the method for producing the crosslinking agent U is not particularly limited, but it can be obtained, for example, by reacting a compound having a radical polymerizable compound and an isocyanate group with a compound having at least one of a hydroxy group or an amino group.
- crosslinking agent U Specific examples of the crosslinking agent U are shown below, but the crosslinking agent U is not limited thereto.
- a difunctional methacrylate or acrylate in the composition.
- Specific compounds include triethylene glycol diacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, PEG (polyethylene glycol) 200 diacrylate, PEG 200 dimethacrylate, PEG 600 diacrylate, PEG 600 dimethacrylate, polytetraethylene glycol diacrylate, polytetraethylene glycol dimethacrylate, dipropylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, 3-methyl-1,5-pentanediol diacrylate, 1,6-hexyl 1,5-hexyl ...
- EO ethylene oxide
- PO propylene oxide
- PO propylene oxide
- PO propylene oxide
- PEG200 diacrylate refers to polyethylene glycol diacrylate having a formula weight of about 200 for the polyethylene glycol chain.
- the composition can preferably use a monofunctional radical crosslinking agent as the radical crosslinking agent.
- the monofunctional radical crosslinking agent a compound having a boiling point of 100° C. or more under normal pressure is also preferred in order to suppress volatilization before exposure.
- the difunctional or higher radical crosslinking agent include allyl compounds such as diallyl phthalate and triallyl trimellitate.
- the content of the radical crosslinking agent is preferably more than 0% by mass and not more than 60% by mass based on the total solid content of the composition.
- the lower limit is more preferably 5% by mass or more.
- the upper limit is more preferably 50% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or less.
- the radical crosslinking agent may be used alone or in combination of two or more. When two or more types are used in combination, it is preferable that the total amount is within the above range.
- the composition comprises another crosslinking agent different from the radical crosslinkers mentioned above.
- the other crosslinking agent refers to a crosslinking agent other than the above-mentioned radical crosslinking agent, and is preferably a compound having, in its molecule, a plurality of groups that promote a reaction to form a covalent bond with another compound in the composition or a reaction product thereof upon exposure to light by the above-mentioned photoacid generator or photobase generator, and is preferably a compound having, in its molecule, a plurality of groups that promote a reaction to form a covalent bond with another compound in the composition or a reaction product thereof under the action of an acid or a base.
- the acid or base is preferably an acid or base generated from a photoacid generator or a photobase generator in the exposure step.
- Other cross-linking agents include the compounds described in paragraphs 0179 to 0207 of WO 2022/145355, the disclosures of which are incorporated herein by reference.
- the composition preferably contains a polymerization initiator.
- the polymerization initiator may be a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator, but it is particularly preferable to include a photopolymerization initiator.
- the photopolymerization initiator is preferably a photoradical polymerization initiator.
- the photoradical polymerization initiator is not particularly limited and can be appropriately selected from known photoradical polymerization initiators. For example, a photoradical polymerization initiator having photosensitivity to light rays in the ultraviolet to visible regions is preferable. Alternatively, it may be an activator that reacts with a photoexcited sensitizer to generate active radicals.
- the photoradical polymerization initiator preferably contains at least one compound having a molar absorption coefficient of at least about 50 L ⁇ mol ⁇ 1 ⁇ cm ⁇ 1 in a wavelength range of about 240 to 800 nm (preferably 330 to 500 nm).
- the molar absorption coefficient of the compound can be measured using a known method. For example, it is preferable to measure it using an ultraviolet-visible spectrophotometer (Varian Cary-5 spectrophotometer) at a concentration of 0.01 g/L using ethyl acetate as a solvent.
- halogenated hydrocarbon derivatives e.g., compounds having a triazine skeleton, compounds having an oxadiazole skeleton, compounds having a trihalomethyl group, etc.
- acylphosphine compounds such as acylphosphine oxides, hexaarylbiimidazoles
- oxime compounds such as oxime derivatives, organic peroxides, thio compounds, ketone compounds, aromatic onium salts, ketoxime ethers, ⁇ -aminoketone compounds such as aminoacetophenones, ⁇ -hydroxyketone compounds such as hydroxyacetophenones, azo compounds, azide compounds, metallocene compounds, organic boron compounds, iron arene complexes, etc.
- ketone compounds include the compounds described in paragraph 0087 of JP 2015-087611 A, the contents of which are incorporated herein by reference.
- Kayacure-DETX-S manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
- Nippon Kayaku Co., Ltd. is also preferably used.
- hydroxyacetophenone compounds, aminoacetophenone compounds, and acylphosphine compounds can be suitably used as photoradical polymerization initiators. More specifically, for example, aminoacetophenone-based initiators described in JP-A-10-291969 and acylphosphine oxide-based initiators described in Japanese Patent No. 4225898 can be used, the contents of which are incorporated herein by reference.
- ⁇ -Hydroxyketone initiators that can be used include Omnirad 184, Omnirad 1173, Omnirad 2959, Omnirad 127 (all manufactured by IGM Resins B.V.), IRGACURE 184 (IRGACURE is a registered trademark), DAROCUR 1173, IRGACURE 500, IRGACURE-2959, and IRGACURE 127 (all manufactured by BASF).
- Omnirad 907, Omnirad 369, Omnirad 369E, Omnirad 379EG (all manufactured by IGM Resins B.V.), IRGACURE 907, IRGACURE 369, and IRGACURE 379 (all manufactured by BASF) can be used.
- aminoacetophenone initiator acylphosphine oxide initiator, and metallocene compound
- aminoacetophenone initiator acylphosphine oxide initiator, and metallocene compound
- the compounds described in paragraphs 0161 to 0163 of WO 2021/112189 can also be suitably used.
- the contents of this specification are incorporated herein.
- an oxime compound is more preferably used as a photoradical polymerization initiator.
- an oxime compound By using an oxime compound, it becomes possible to more effectively improve the exposure latitude.
- Oxime compounds are particularly preferred because they have a wide exposure latitude (exposure margin) and also function as a photocuring accelerator.
- oxime compounds include the compounds described in JP-A-2001-233842, the compounds described in JP-A-2000-080068, the compounds described in JP-A-2006-342166, the compounds described in J. C. S. Perkin II (1979, pp. 1653-1660), the compounds described in J. C. S. Compounds described in Perkin II (1979, pp. 156-162), compounds described in Journal of Photopolymer Science and Technology (1995, pp.
- Preferred oxime compounds include, for example, compounds having the following structure, 3-(benzoyloxy(imino))butan-2-one, 3-(acetoxy(imino))butan-2-one, 3-(propionyloxy(imino))butan-2-one, 2-(acetoxy(imino))pentan-3-one, 2-(acetoxy(imino))-1-phenylpropan-1-one, 2-(benzoyloxy(imino))-1-phenylpropan-1-one, 3-((4-toluenesulfonyloxy)imino)butan-2-one, and 2-(ethoxycarbonyloxy(imino))-1-phenylpropan-1-one.
- an oxime compound as a photoradical polymerization initiator.
- oxime compounds include IRGACURE OXE 01, IRGACURE OXE 02, IRGACURE OXE 03, and IRGACURE OXE 04 (manufactured by BASF), ADEKA OPTOMER N-1919 (manufactured by ADEKA Corporation, photoradical polymerization initiator 2 described in JP 2012-014052 A), TR-PBG-304, TR-PBG-305 (manufactured by Changzhou Strong Electronic New Materials Co., Ltd.), ADEKA ARCLES NCI-730, NCI-831, and ADEKA ARCLES NCI-930 (manufactured by ADEKA Corporation), DFI-091 (manufactured by Daito Chemistry Co., Ltd.), and SpeedCure PDO (SARTOMER Also usable are oxime compounds having the following structure:
- an oxime compound having a fluorene ring described in paragraphs 0169 to 0171 of WO 2021/112189 an oxime compound having a skeleton in which at least one benzene ring of a carbazole ring is a naphthalene ring, or an oxime compound having a fluorine atom can be used.
- oxime compounds having a nitro group, oxime compounds having a benzofuran skeleton, and oxime compounds having a hydroxyl group-containing substituent bonded to a carbazole skeleton described in paragraphs 0208 to 0210 of WO 2021/020359 can also be used. The contents of these compounds are incorporated herein by reference.
- photopolymerization initiators that can be used include the compounds described in paragraphs 0113 to 0117 of JP 2023-058585 A. The disclosures are incorporated herein by reference.
- the content is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass, even more preferably 0.5 to 15% by mass, and even more preferably 1.0 to 10% by mass, based on the total solid content of the composition.
- Only one type of photopolymerization initiator may be contained, or two or more types may be contained.
- the total amount is preferably within the above range.
- the photopolymerization initiator may also function as a thermal polymerization initiator, the crosslinking caused by the photopolymerization initiator may be further promoted by heating in an oven, a hot plate, or the like.
- the composition may contain a sensitizer.
- the sensitizer absorbs specific active radiation and becomes electronically excited.
- the sensitizer in the electronically excited state comes into contact with a thermal radical polymerization initiator, a photoradical polymerization initiator, or the like, and effects such as electron transfer, energy transfer, and heat generation occur.
- the thermal radical polymerization initiator and the photoradical polymerization initiator undergo a chemical change and are decomposed to generate a radical, an acid, or a base.
- Usable sensitizers include benzophenone-based, Michler's ketone-based, coumarin-based, pyrazole azo-based, anilino azo-based, triphenylmethane-based, anthraquinone-based, anthracene-based, anthrapyridone-based, benzylidene-based, oxonol-based, pyrazolotriazole azo-based, pyridone azo-based, cyanine-based, phenothiazine-based, pyrrolopyrazole azomethine-based, xanthene-based, phthalocyanine-based, benzopyran-based, indigo-based compounds, and the like.
- sensitizer examples include Michler's ketone, 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone, 2,5-bis(4'-diethylaminobenzal)cyclopentane, 2,6-bis(4'-diethylaminobenzal)cyclohexanone, 2,6-bis(4'-diethylaminobenzal)-4-methylcyclohexanone, 4,4'-bis(dimethylamino)chalcone, 4,4'-bis(diethylamino)chalcone, p-dimethylaminocinnamylidene indanone, and p-dimethylaminobenzylidene indanone.
- the content of the sensitizer is preferably 0.01 to 20 mass %, more preferably 0.1 to 15 mass %, and even more preferably 0.5 to 10 mass %, based on the total solid content of the composition.
- the sensitizer may be used alone or in combination of two or more types.
- the composition may contain a chain transfer agent.
- the chain transfer agent is defined, for example, in the Third Edition of the Polymer Dictionary (edited by the Society of Polymer Science, 2005), pages 683-684.
- Examples of the chain transfer agent include compounds having -S-S-, -SO 2 -S-, -N-O-, SH, PH, SiH, and GeH in the molecule, and dithiobenzoate, trithiocarbonate, dithiocarbamate, and xanthate compounds having a thiocarbonylthio group used in RAFT (Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer) polymerization.
- RAFT Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer
- chain transfer agent may be the compound described in paragraphs 0152 to 0153 of WO 2015/199219, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the content of the chain transfer agent is preferably 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass, and even more preferably 0.5 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the total solid content of the composition.
- the chain transfer agent may be one type or two or more types. When there are two or more types of chain transfer agents, the total is preferably within the above range.
- the composition contains two or more types of polymerization initiators.
- the composition preferably contains a photopolymerization initiator and a thermal polymerization initiator described below, or contains the above-mentioned photoradical polymerization initiator and the above-mentioned photoacid generator.
- the content of the thermal polymerization initiator is preferably 20 to 70 mass%, and more preferably 30 to 60 mass%, relative to the total content of the photopolymerization initiator and the thermal polymerization initiator.
- the content of the photoacid generator is preferably 20 to 70 mass%, and more preferably 30 to 60 mass%, relative to the total content of the photopolymerization initiator and the photoacid generator.
- thermal polymerization initiator examples include a thermal radical polymerization initiator.
- a thermal radical polymerization initiator is a compound that generates radicals by thermal energy and initiates or promotes a polymerization reaction of a polymerizable compound. By adding a thermal radical polymerization initiator, the polymerization reaction of the resin and the polymerizable compound can be promoted, so that the solvent resistance can be further improved.
- thermal radical polymerization initiators include the compounds described in paragraphs 0074 to 0118 of JP 2008-063554 A, the contents of which are incorporated herein by reference.
- thermal polymerization initiator When a thermal polymerization initiator is included, its content is preferably 0.1 to 30 mass% relative to the total solid content of the composition, more preferably 0.1 to 20 mass%, and even more preferably 0.5 to 15 mass%.
- the composition may contain only one type of thermal polymerization initiator, or may contain two or more types. When two or more types of thermal polymerization initiators are included, it is preferable that the total amount is within the above range.
- the composition may contain a base generator.
- the base generator is a compound capable of generating a base by physical or chemical action.
- Preferred base generators include thermal base generators and photobase generators.
- the composition when the composition contains a heterocycle-containing polymer precursor, the composition preferably contains a base generator.
- the thermal base generator in the composition, for example, the cyclization reaction of the precursor can be promoted by heating, and the mechanical properties and chemical resistance of the cured product can be improved, and the performance as an interlayer insulating film for a rewiring layer contained in a semiconductor package can be improved.
- the base generator may be an ionic base generator or a nonionic base generator.
- Examples of the base generated from the base generator include secondary amines and tertiary amines.
- the base generator is not particularly limited, and a known base generator can be used.
- Examples of known base generators include carbamoyl oxime compounds, carbamoyl hydroxylamine compounds, carbamic acid compounds, formamide compounds, acetamide compounds, carbamate compounds, benzyl carbamate compounds, nitrobenzyl carbamate compounds, sulfonamide compounds, imidazole derivative compounds, amine imide compounds, pyridine derivative compounds, ⁇ -aminoacetophenone derivative compounds, quaternary ammonium salt derivative compounds, iminium salts, pyridinium salts, ⁇ -lactone ring derivative compounds, amine imide compounds, phthalimide derivative compounds, and acyloxyimino compounds.
- Specific examples of the non-ionic base generator include the compounds described in paragraphs 0249 to 0275 of WO 2022/145355. The above descriptions are incorporated herein by
- Base generators include, but are not limited to, the following compounds:
- the molecular weight of the nonionic base generator is preferably 800 or less, more preferably 600 or less, and even more preferably 500 or less.
- the lower limit is preferably 100 or more, more preferably 200 or more, and even more preferably 300 or more.
- Specific preferred compounds for the ionic base generator include, for example, the compounds described in paragraphs 0148 to 0163 of WO 2018/038002.
- ammonium salts include, but are not limited to, the following compounds:
- iminium salts include, but are not limited to, the following compounds:
- the base generator is preferably an amine in which the amino group is protected by a t-butoxycarbonyl group, from the viewpoints of storage stability and generating a base by deprotection during curing.
- Examples of amine compounds protected by a t-butoxycarbonyl group include ethanolamine, 3-amino-1-propanol, 1-amino-2-propanol, 2-amino-1-propanol, 4-amino-1-butanol, 2-amino-1-butanol, 1-amino-2-butanol, 3-amino-2,2-dimethyl-1-propanol, 4-amino-2-methyl-1-butanol, valinol, 3-amino-1,2-propanediol, 2-amino-1,3-propanediol, ol, tyramine, norephedrine, 2-amino-1-phenyl-1,3-propanediol, 2-aminocyclohexanol, 4-aminocyclohexanol, 4-aminocyclohexaneethanol, 4-(2-aminoethyl)cyclohexanol, N-methylethanol
- the content of the base generator is preferably 0.1 to 50 parts by mass relative to 100 parts by mass of the resin in the composition.
- the lower limit is more preferably 0.3 parts by mass or more, and even more preferably 0.5 parts by mass or more.
- the upper limit is more preferably 30 parts by mass or less, even more preferably 20 parts by mass or less, even more preferably 10 parts by mass or less, even more preferably 5 parts by mass or less, and particularly preferably 4 parts by mass or less.
- the base generator may be used alone or in combination of two or more. When two or more types are used, the total amount is preferably within the above range.
- Esters for example, ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, hexyl acetate, amyl formate, isoamyl acetate, butyl propionate, isopropyl butyrate, ethyl butyrate, butyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -caprolactone, ⁇ -valerolactone, ⁇ -valerolactone, alkyloxyacetates (for example, methyl alkyloxyacetate, ethyl alkyloxyacetate, butyl alkyloxyacetate (for example, methyl methoxyacetate, ethyl methoxyacetate, butyl methoxyacetate, methyl ethoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, etc.)), 3-alkyloxypropionic acid alkyl esters (for example,
- alkyloxypropionic acid alkyl esters include alkyl esters (e.g., methyl 2-alkyloxypropionate, ethyl 2-alkyloxypropionate, propyl 2-alkyloxypropionate, etc.
- Suitable examples of ethers include ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, di
- ketones include methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 3-methylcyclohexanone, levoglucosenone, and dihydrolevoglucosenone.
- cyclic hydrocarbons include aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and anisole, and cyclic terpenes such as limonene.
- dimethyl sulfoxide is preferred.
- amides include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N-cyclohexyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylisobutyramide, 3-methoxy-N,N-dimethylpropionamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropionamide, N-formylmorpholine, and N-acetylmorpholine.
- ureas include N,N,N',N'-tetramethylurea and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone.
- alcohols examples include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, benzyl alcohol, ethylene glycol monomethyl ether, 1-methoxy-2-propanol, 2-ethoxyethanol, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, polyethylene glycol monomethyl ether, polypropylene glycol, tetraethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobenzyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, methylphenyl carbinol, n-amyl alcohol, methylamyl alcohol, and diacetone alcohol.
- the solvent is preferably one selected from methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl cellosolve acetate, ethyl lactate, diethylene glycol dimethyl ether, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, 2-heptanone, cyclohexanone, cyclopentanone, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, 3-methoxy-N,N-dimethylpropionamide, toluene, dimethyl sulfoxide, ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate, N-methyl-2-pyrrolidone, propylene glycol methyl ether, propylene glycol methyl ether acetate, levoglucosenone, and dihydrolevoglucosenone, or a mixed solvent composed of two or more selected therefrom, and more preferably contains at least one solvent selected from
- An embodiment in which toluene is further added to these combined solvents in an amount of about 1 to 10% by mass based on the total mass of the solvent is also one of the preferred embodiments of the present invention.
- an embodiment containing ⁇ -valerolactone as a solvent is one of the preferred embodiments of the present invention.
- the content of ⁇ -valerolactone relative to the total mass of the solvent is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more.
- the upper limit of the content is not particularly limited and may be 100% by mass.
- the content may be determined taking into consideration the solubility of components such as the heterocycle-containing polymer contained in the composition, and the like.
- the solvent preferably contains 60 to 90% by mass of ⁇ -valerolactone and 10 to 40% by mass of dimethyl sulfoxide, more preferably 70 to 90% by mass of ⁇ -valerolactone and 10 to 30% by mass of dimethyl sulfoxide, and even more preferably 75 to 85% by mass of ⁇ -valerolactone and 15 to 25% by mass of dimethyl sulfoxide, relative to the total mass of the solvent.
- the content of the solvent is preferably an amount that results in a total solids concentration of the composition of 5 to 80 mass%, more preferably an amount that results in a total solids concentration of 5 to 75 mass%, even more preferably an amount that results in a total solids concentration of 10 to 70 mass%, and even more preferably an amount that results in a total solids concentration of 20 to 70 mass%.
- the content of the solvent may be adjusted according to the desired thickness of the coating film and the coating method. When two or more types of solvents are contained, it is preferable that the total amount is within the above range.
- the composition preferably contains a metal adhesion improver from the viewpoint of improving adhesion to metal materials used in electrodes, wiring, etc.
- the metal adhesion improver include a silane coupling agent having an alkoxysilyl group, an aluminum-based adhesion aid, a titanium-based adhesion aid, a compound having a sulfonamide structure, a compound having a thiourea structure, a phosphoric acid derivative compound, a ⁇ -ketoester compound, an amino compound, and the like.
- silane coupling agent examples include the compounds described in paragraph 0316 of International Publication No. 2021/112189 and the compounds described in paragraphs 0067 to 0078 of JP-A-2018-173573, the contents of which are incorporated herein. It is also preferable to use two or more different silane coupling agents as described in paragraphs 0050 to 0058 of JP-A-2011-128358. It is also preferable to use the following compounds as the silane coupling agent. In the following formula, Me represents a methyl group, and Et represents an ethyl group. In addition, the following R includes a structure derived from a blocking agent in a blocked isocyanate group.
- the blocking agent may be selected according to the desorption temperature, and examples thereof include alcohol compounds, phenol compounds, pyrazole compounds, triazole compounds, lactam compounds, and active methylene compounds.
- examples thereof include alcohol compounds, phenol compounds, pyrazole compounds, triazole compounds, lactam compounds, and active methylene compounds.
- caprolactam and the like are preferred.
- Commercially available products of such compounds include X-12-1293 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
- silane coupling agents include, for example, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2-
- the silane include (aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(a
- an oligomer type compound having a plurality of alkoxysilyl groups can also be used as the silane coupling agent.
- examples of such oligomer-type compounds include compounds containing a repeating unit represented by the following formula (S-1).
- R 1 represents a monovalent organic group
- R 2 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or an alkoxy group
- n represents an integer of 0 to 2.
- R S1 is preferably a structure containing a polymerizable group.
- Examples of the polymerizable group include a group having an ethylenically unsaturated bond, an epoxy group, an oxetanyl group, a benzoxazolyl group, a blocked isocyanate group, and an amino group.
- Examples of the group having an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, an allyl group, an isoallyl group, a 2-methylallyl group, a group having an aromatic ring directly bonded to a vinyl group (e.g., a vinylphenyl group), a (meth)acrylamide group, and a (meth)acryloyloxy group.
- R S2 is preferably an alkoxy group, more preferably a methoxy group or an ethoxy group.
- n represents an integer of 0 to 2, and is preferably 1.
- n is 1 or 2 in at least one, more preferably that n is 1 or 2 in at least two, and further preferably that n is 1 in at least two.
- oligomer type compounds commercially available products can be used, and an example of a commercially available product is KR-513 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
- Aluminum-based adhesion promoter examples include aluminum tris(ethylacetoacetate), aluminum tris(acetylacetonate), and ethylacetoacetate aluminum diisopropylate.
- metal adhesion improvers that can be used include the compounds described in paragraphs 0046 to 0049 of JP 2014-186186 A and the sulfide-based compounds described in paragraphs 0032 to 0043 of JP 2013-072935 A, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the content of the metal adhesion improver is preferably 0.01 to 30 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass, and even more preferably 0.5 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the heterocycle-containing polymer. By making the content equal to or greater than the above lower limit, the adhesion between the pattern and the metal layer will be good, and by making the content equal to or less than the above upper limit, the heat resistance and mechanical properties of the pattern will be good. Only one type of metal adhesion improver may be used, or two or more types may be used. When two or more types are used, it is preferable that the total is within the above range.
- the composition preferably further contains a migration inhibitor.
- a migration inhibitor for example, when the composition is applied to a metal layer (or metal wiring) to form a film, migration of metal ions derived from the metal layer (or metal wiring) into the film can be effectively suppressed.
- the migration inhibitor examples include compounds having a heterocycle (pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyrazole ring, isoxazole ring, isothiazole ring, tetrazole ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, piperidine ring, piperazine ring, morpholine ring, 2H-pyran ring and 6H-pyran ring, triazine ring), thioureas and compounds having a sulfanyl group, hindered phenol compounds, salicylic acid derivative compounds, and hydrazide derivative compounds.
- a heterocycle pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyrazole ring
- polymerization inhibitor examples include the compounds described in paragraph 0310 of WO 2021/112189, p-hydroquinone, o-hydroquinone, 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl free radical, phenoxazine, 1,4,4-trimethyl-2,3-diazabicyclo[3.2.2]non-2-ene-N,N-dioxide, etc.
- the contents of this document are incorporated herein by reference.
- the content of the polymerization inhibitor is preferably 0.01 to 20 mass % relative to the total solid content of the composition, more preferably 0.02 to 15 mass %, and even more preferably 0.05 to 10 mass %.
- the polymerization inhibitor may be one type or two or more types. When two or more types of polymerization inhibitors are used, it is preferable that the total is within the above range.
- the composition may contain at least one compound selected from the group consisting of a compound having a urea bond (urea compound), a compound having a carbodiimide structure (carbodiimide compound), and a compound having an isourea bond (isourea compound) (hereinafter also referred to as a "urea compound, etc.”).
- urea compound a compound having a urea bond
- carbodiimide compound a compound having a carbodiimide structure
- isourea compound hereinafter also referred to as a "urea compound, etc.”
- the composition further contains a compound having a urea bond.
- the urea compounds and the like referred to here do not include the above-mentioned polymerizable compounds and compounds corresponding to silane coupling agents. Examples of the urea compound include the compounds described in paragraphs 0334 to 0339 of WO 2022/070730.
- urea compounds include, but are not limited to, dicyclohexylurea, diisopropylurea, dicyclohexylcarbodiimide, diisopropylcarbodiimide, dicyclohexylisourea, and diisopropylisourea.
- the total content of the urea compounds and the like is preferably from 0.1 to 10.0 parts by mass, more preferably from 0.5 to 8.0 parts by mass, and even more preferably from 1.0 to 6.0 parts by mass, based on 100 parts by mass of the heterocycle-containing polymer.
- the urea compounds and the like may be used alone or in combination of two or more. When two or more bases are used in combination in the base-containing treatment liquid, it is preferable that the total content thereof is within the above range.
- the composition preferably contains a transmittance adjuster that adjusts the transmittance of the exposure light.
- a transmittance adjuster By including a transmittance adjuster, it becomes possible to satisfactorily adjust the pattern shape of the obtained cured product.
- the transmittance adjusting agent include naphthoquinone diazide compounds, dyes whose absorbance changes upon exposure to light, photopolymerization initiators, photoacid generators, photobase generators, and sensitizers.
- the transmittance adjuster preferably contains at least one compound selected from the group consisting of naphthoquinone diazide compounds, spiropyran compounds, diarylethene compounds, azobenzene compounds, nifedipine compounds, and coumarin compounds.
- naphthoquinone diazide compounds include the compounds described in paragraphs [0159] to [0183] of WO 2022/202647 and the compounds described in paragraphs [0088] to [0108] of JP 2019-206689 A. The contents of which are incorporated herein by reference.
- the dye whose absorbance changes upon exposure to light is not particularly limited, and for example, a known photochromic compound can be used.
- the dye include leuco dyes, diarylethene dyes, fulgides, spirooxazines, spiropyrans, and azobenzene-based compounds.
- leuco dyes include triarylmethane-based (for example, triphenylmethane-based), spiropyran-based, fluoran-based, diphenylmethane-based, rhodamine lactam-based, indolylphthalide-based, and leucoauramine-based leuco dyes.
- a photochromic compound is a compound whose absorption spectrum changes as a result of a change in the geometric structure of its molecule upon absorption of light.
- Specific examples of spiropyran compounds, diarylethene compounds, and other photochromic compounds are shown below, but the present invention is not limited thereto.
- photobase generators examples include nifedipine compounds.
- the nifedipine compound is preferably a compound that generates a pyridine structure or a pyridinium salt structure by the action of light. Specific examples of the nifedipine compound are shown below, but the present invention is not limited thereto.
- the sensitizer includes coumarin compounds and the like.
- coumarin compounds include, but are not limited to, 3,3'-carbonyl-bis(7-diethylaminocoumarin), 3-acetyl-7-dimethylaminocoumarin, 3-ethoxycarbonyl-7-dimethylaminocoumarin, 3-benzyloxycarbonyl-7-dimethylaminocoumarin, 3-methoxycarbonyl-7-diethylaminocoumarin, and 3-ethoxycarbonyl-7-diethylaminocoumarin.
- the amount of the transmittance adjuster relative to the total solid content of the composition is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 20 mass%, more preferably 0.5 to 10 mass%, and even more preferably 1 to 5 mass%.
- the composition may contain various additives, such as surfactants, higher fatty acid derivatives, thermal polymerization initiators, inorganic particles, ultraviolet absorbers, organic titanium compounds, antioxidants, photoacid generators, aggregation inhibitors, phenolic compounds, other polymer compounds, plasticizers, and other auxiliaries (e.g., defoamers, flame retardants, etc.), as necessary, within the scope of the effects of the present invention.
- additives such as surfactants, higher fatty acid derivatives, thermal polymerization initiators, inorganic particles, ultraviolet absorbers, organic titanium compounds, antioxidants, photoacid generators, aggregation inhibitors, phenolic compounds, other polymer compounds, plasticizers, and other auxiliaries (e.g., defoamers, flame retardants, etc.), as necessary, within the scope of the effects of the present invention.
- auxiliaries e.g., defoamers, flame retardants, etc.
- the total content is preferably 3% by mass or less of the solid content of the composition.
- the viscosity of the composition can be adjusted by the solid content concentration of the composition. From the viewpoint of the coating film thickness, it is preferably 1,000 mm 2 /s to 12,000 mm 2 /s, more preferably 2,000 mm 2 /s to 10,000 mm 2 /s, and even more preferably 2,500 mm 2 /s to 8,000 mm 2 /s. Within the above range, it is easy to obtain a coating film with high uniformity. If it is 1,000 mm 2 /s or more, it is easy to apply it with a film thickness required for, for example, a rewiring insulating film, and if it is 12,000 mm 2 /s or less, a coating film with excellent coating surface condition is obtained.
- the Young's modulus of the coating film formed by applying the composition after heating at 230° C. for 2 hours is preferably 2.5 GPa or more.
- the Young's modulus is preferably 2.8 GPa or more, and more preferably 3.0 GPa or more. There is no particular upper limit to the Young's modulus, but it is preferably, for example, 10.0 GPa or less.
- the method of applying the composition in measuring the Young's modulus is not particularly limited as long as the distance from the substrate to the film surface (i.e., the applied film thickness) is, for example, 20 ⁇ m, and spin coating can be used. If it is difficult to form a film with a distance of 20 ⁇ m by a single spin coating, the spin coating may be performed multiple times. If it is still difficult to form a film with a distance of 20 ⁇ m by the spin coating, an appropriate application method may be selected from known methods such as dip coating, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, extrusion coating, spray coating, slit coating, and inkjet.
- the composition contains a solvent
- the drying is preferably carried out until the amount of the solvent in the film becomes 0.5% by mass or less.
- the drying conditions are not particularly limited, and drying can be performed by heating. If it is difficult to sufficiently dry the material by heating alone, the pressure may be reduced. Drying can be carried out in air, but when the composition contains a component that is easily denatured by oxygen, drying can be carried out under inert gas such as nitrogen or under vacuum.
- the drying means is not particularly limited, but examples thereof include a hot plate, etc. However, when the above-mentioned reduction in pressure, replacement with an inert gas, etc.
- an oven equipped with a reduction in pressure function an oven equipped with a gas replacement function, etc. may also be used.
- the heating temperature drying temperature
- the drying temperature may be, for example, 100° C.
- the drying temperature may be appropriately changed between 70° C. and 130° C., preferably between 90° C. and 120° C., depending on the type of solvent contained in the composition, etc.
- the drying time time to be heated to the above-mentioned temperature
- the drying time may be appropriately changed to between 30 seconds and 20 minutes, preferably between 1 minute and 10 minutes, depending on the type of solvent contained in the composition, etc.
- the temperature rise rate during heating is not particularly limited and can be, for example, 5° C./min. If drying is difficult at the above temperature rise rate, the temperature rise rate may be appropriately changed between 1 to 12° C./min or 2 to 10° C./min depending on the type of solvent contained in the composition, etc.
- the coating film obtained by the above coating and drying, which is carried out as necessary, is heated at 230° C. for 2 hours to form a cured product.
- the film of the composition obtained by application is subjected to heating while avoiding exposure to light as much as possible, and also avoiding contact with a solvent such as a developer as much as possible.
- the heating can be carried out in an oven under a nitrogen atmosphere.
- the pressure during the heating is 1 atmosphere (101,325 Pa).
- the heating rate in the heating can be, for example, 10° C./min. If drying is difficult at the above heating rate, the heating rate may be appropriately changed between 1 to 12° C./min or 2 to 10° C./min depending on the type of solvent contained in the composition, etc.
- the heating time (time exposed to 230° C.) in the above heating is 2 hours.
- the Young's modulus of the cured product is measured after the cured product is cooled to 25°C.
- the Young's modulus is measured by a tensile test. Specifically, the Young's modulus was measured in accordance with JIS-K7161-1 (2014) using a DMA850 (TA Instruments) at a crosshead speed of 5 mm/min, 25° C., and 65% RH (relative humidity).
- the water content of the composition is preferably less than 2.0% by mass, more preferably less than 1.5% by mass, and even more preferably less than 1.0% by mass. If the water content is less than 2.0%, the storage stability of the composition is improved.
- the lower limit of the water content of the resin composition is preferably 0.001% by mass or more, and may be 0.05% by mass or more, and may be 0.5% by mass or more, from the viewpoints of reducing the effort required for managing storage conditions, adhesion, developability, etc.
- Specific examples of the water content of the resin composition include 0.01% by mass, 0.4% by mass, and 1.8% by mass.
- Methods for maintaining the moisture content include adjusting the humidity during storage and reducing the porosity of the container during storage.
- the metal content of the composition is preferably less than 5 ppm by mass (parts per million), more preferably less than 1 ppm by mass, and even more preferably less than 0.5 ppm by mass.
- the lower limit of the metal content in the resin composition can be 0.001 ppm by mass or more, and can also be 0.01 ppm by mass or more.
- metals include sodium, potassium, magnesium, calcium, iron, copper, chromium, nickel, manganese, aluminum, titanium, cobalt, zinc, and tin, but metals contained as complexes of organic compounds and metals are excluded. When multiple metals are contained, it is preferable that the total of these metals is within the above range. Specific examples of the metal content include, for example, 0.001 ppm by mass, 0.1 ppm by mass, and 0.7 ppm by mass.
- methods for reducing metal impurities unintentionally contained in the composition include selecting raw materials with low metal content as the raw materials constituting the composition, filtering the raw materials constituting the composition, lining the inside of the apparatus with polytetrafluoroethylene or the like and performing distillation under conditions that minimize contamination as much as possible.
- the content of halogen atoms is preferably less than 500 ppm by mass, more preferably less than 300 ppm by mass, and even more preferably less than 200 ppm by mass from the viewpoint of wiring corrosion.
- those present in the form of halogen ions are preferably less than 5 ppm by mass, more preferably less than 1 ppm by mass, and even more preferably less than 0.5 ppm by mass.
- the lower limit of halogen ions in the resin composition can be 0.001 ppm by mass or more, and can also be 0.1 ppm by mass or more.
- halogen ions include, for example, 0.005 ppm by mass, 0.3 ppm by mass, and 1.6 ppm by mass.
- halogen atoms include chlorine atoms and bromine atoms. It is preferable that the total of chlorine atoms and bromine atoms, or chlorine ions and bromine ions, is within the above range.
- a preferred method for adjusting the content of halogen atoms is ion exchange treatment.
- a conventionally known container can be used as the container for the composition.
- the container it is also preferable to use a multi-layer bottle whose inner wall is made of six types of six layers of resin, or a bottle with a seven-layer structure made of six types of resin, in order to prevent impurities from being mixed into the raw materials or the composition.
- An example of such a container is the container described in JP 2015-123351 A.
- the composition can be prepared by mixing the above-mentioned components.
- the mixing method is not particularly limited, and the components can be prepared by a conventionally known method. Examples of the mixing method include mixing with a stirring blade, mixing with a ball mill, and mixing by rotating a tank.
- the temperature during mixing is preferably from 10 to 30°C, more preferably from 15 to 25°C.
- the filter pore size is, for example, preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, even more preferably 0.5 ⁇ m or less, and even more preferably 0.1 ⁇ m or less.
- the material of the filter is preferably polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon. When the material of the filter is polyethylene, it is more preferable that it is HDPE (high density polyethylene).
- the filter may be used after being washed in advance with an organic solvent. In the filter filtration process, multiple types of filters may be connected in series or in parallel. When multiple types of filters are used, filters with different pore sizes or materials may be used in combination.
- impurity removal treatment using an adsorbent may be performed.
- Filter filtration and impurity removal treatment using an adsorbent may be combined.
- a known adsorbent may be used.
- inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite, and organic adsorbents such as activated carbon may be used.
- the composition filled in the bottle may be subjected to a degassing step by placing it under reduced pressure.
- the reaction solution was dropped into a mixture of 1.8 L of methanol and 0.6 L of water, and the mixture was stirred for 15 minutes, after which the polyimide resin was filtered.
- the resin was reslurried in 1 L of water, filtered, and then reslurried again in 1 L of methanol, filtered, and dried under reduced pressure at 40° C. for 8 hours.
- the resin dried above was dissolved in 250 g of tetrahydrofuran, 40 g of ion exchange resin (MB-1: manufactured by Organo Corporation) was added, and the mixture was stirred for 4 hours.
- Polymer 1 is a resin having a repeating unit represented by the following formula. The subscripts in parentheses of the repeating units below represent the molar ratio of each repeating unit. The structure of the repeating unit was determined from 1 H-NMR spectrum. The weight average molecular weight of polymer 1 was 25,000, the number average molecular weight was 10,500, and the imidization rate was 99% or more.
- Polymer 2 is a resin having a repeating unit represented by the following formula.
- the subscripts in parentheses of the following repeating units represent the molar ratio of each repeating unit.
- the weight average molecular weight of polymer 2 was 25,000, the number average molecular weight was 12,500, and the imidization rate was 99% or more.
- the structure of the repeating unit was determined from the 1 H-NMR spectrum.
- Polymers 5 to 7 were synthesized in the same manner as for Polymer 2, except that the raw materials used were appropriately changed.
- Polymer 5 to Polymer 7 are resins having repeating units represented by the following formulas. The structure of each repeating unit was determined from 1 H-NMR spectrum. In the structures below, the subscripts in parentheses indicate the molar ratio of each structure. The weight average molecular weight, number average molecular weight and imidization ratio of these resins are shown in the table below.
- the polyimide precursor was precipitated in 4 L of water, and the water-polyimide precursor mixture was stirred at a speed of 500 rpm for 15 minutes.
- the polyimide precursor was obtained by filtration, stirred again in 4 L of water for 30 minutes, and filtered again.
- the obtained polyimide precursor was dried at 45°C under reduced pressure for 2 days to obtain a polyimide precursor (polymer 3).
- the weight average molecular weight (Mw) of the obtained polyimide precursor (polymer 3) was 25,000, and the number average molecular weight (Mn) was 10,000. It is assumed that the polyimide precursor (polymer 3) has a structure containing two repeating units represented by the following formula (polymer 3).
- Polymer 3 had a weight average molecular weight of 25,000, a number average molecular weight of 10,000, and an imidization rate of less than 5%.
- the polyimide precursor was obtained by filtration, stirred again in 4 L of water for 30 minutes, and filtered again. Next, the obtained polyimide precursor was dried at 45°C under reduced pressure for 2 days to obtain a polyimide precursor (polymer 4).
- the weight average molecular weight (Mw) of the obtained polyimide precursor (polymer 4) was 25,000, and the number average molecular weight (Mn) was 9,950. It is assumed that the polyimide precursor (polymer 4) has a structure containing two repeating units represented by the following formula (polymer 4). The subscripts in parentheses of the following repeating units represent the molar ratio of each repeating unit contained. Polymer 4 had a weight average molecular weight of 25,000, a number average molecular weight of 9,950, and an imidization rate of less than 5%.
- the reaction solution obtained was added to 716.2 g of ethanol to produce a precipitate consisting of a crude polymer.
- the produced crude polymer was filtered off and dissolved in 403.5 g of tetrahydrofuran to obtain a crude polymer solution.
- the obtained crude polymer solution was dropped into 8470 g of water to precipitate the polymer, and the obtained precipitate was filtered off.
- the obtained polyimide precursor was then dried at 45° C. under reduced pressure for 2 days to obtain a polyimide precursor (polymer 8).
- the weight average molecular weight (Mw) of the obtained polyimide precursor (polymer 8) was 25,300, and the number average molecular weight (Mn) was 10,150.
- polyimide precursor (polymer 8) has a structure containing two repeating units represented by the following formula (polymer 8).
- the subscripts in parentheses of the following repeating units represent the molar ratio of each repeating unit.
- the weight average molecular weight of polymer 8 was 25,000, the number average molecular weight was 10,150, and the imidization rate was 20%.
- Polymers 9 to 15 were synthesized in the same manner as for Polymer 4, except that the raw materials used were appropriately changed.
- Polymer 9 to Polymer 15 are resins having repeating units represented by the following formulas. The structure of each repeating unit was determined from 1 H-NMR spectrum. In the structures below, the subscripts in parentheses indicate the molar ratio of each structure. The weight average molecular weight, number average molecular weight and imidization ratio of these resins are shown in the table below.
- Examples and Comparative Examples> In each of the examples, the components shown in the table below were mixed to obtain a first insulating pattern-forming composition. In each of the comparative examples, the components shown in the table below were mixed to obtain a comparative composition. Specifically, the content of each component shown in the table is the amount (parts by mass) shown in the "parts by mass" column of each column in the table.
- the obtained first insulating pattern-forming composition and comparative composition were pressure-filtered using a polypropylene filter having a pore width of 0.45 ⁇ m. In the table, "-" indicates that the composition does not contain the corresponding component.
- Polymers 1 to 15 Polymers 1 to 15 synthesized above
- Polymerizable compound 1 Compound having the following structure
- Polymerizable compound 2 Compound having the following structure (in the following structures, the numbers represent the molar ratio of each structure)
- Polymerization initiators 1 to 4 Compounds having the following structures
- Migration inhibitor 1 a compound having the following structure
- Metal adhesion improver 1-2 Compounds having the following structure
- Light absorber 1 Compound having the following structure
- Light absorber 2 1 to 2: Ester of 2,2',3,3'-tetrahydro-3,3,3',3'-tetramethyl-1,1'-spirobi(1H-indene)-5,5',6,6',7,7'hexanol and 1,2-naphthoquinone-(2)-diazo-5-sulfonic acid (NQD (naphthoquinone diazide))
- Organotitanium compound 1 Compound having the following structure
- Organotitanium compound 2 TC-750 (manufactured by Matsumoto Fine Chemical)
- Polymerization inhibitors 1 and 2 Compounds having the following structures
- Base generator 1 a compound having the following structure
- Solvent 1 GBL ( ⁇ -butyrolactone)
- Solvent 2 NMP (N-methyl-2-pyrrolidone)
- Solvent 3 DMSO (dimethyl sulfoxide)
- Solvent 4 EL (ethyl lactate)
- compositions prepared in each example were applied to a 300 mm silicon wafer, exposed to i-line light at 300 mJ/ cm2 using a Canon exposure machine (FPA-5520iV LF), developed with cyclopentanone for 15 seconds, and rinsed with PGMEA for 30 seconds to remove the unexposed areas. Exposure was performed through a photomask with circular unexposed areas of 9 ⁇ m in diameter. Curing was performed in a YES N2 oven at 230°C for 3 hours to obtain a pattern with a film thickness of 7 ⁇ m and a VIA bottom diameter of 9 ⁇ m.
- Comparative Example 1 the same composition as in Example 12, in Comparative Example 2, the same composition as in Example 13, and in Comparative Example 3, the same composition as in Example 14 were used, and a pattern with a film thickness of 7 ⁇ m and a via bottom diameter of 9 ⁇ m was obtained by the same method as above.
- RIE plasma treatment with a wafer plasma cleaner PC-100 manufactured by Samco
- a 50 nm titanium layer was formed on the cured film using a batch-type sputtering device (SV-200 manufactured by ULVAC), followed by a 200 nm copper layer.
- a 7 ⁇ m thick coating film was formed using an i-line positive resist (ZR8800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), which was then exposed using the stepper and developed for 70 seconds using a 2.38 mass % TMAH (tetraammonium hydroxide) aqueous solution to obtain a LS 15 ⁇ m pitch 400 ⁇ m pattern. Then, a 9 ⁇ m thick copper plating was formed by electrolytic copper plating.
- TMAH tetraammonium hydroxide
- etching of the copper sputter layer (WLC-C2, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) was performed, followed by etching of the titanium sputter layer (Melstrip TI-3991, manufactured by Meltex Co., Ltd.), thereby plating the VIA 9 ⁇ m of the cured film, and forming a first wiring layer (first rewiring layer and conductive part) including an LS pattern with a film thickness of 2 ⁇ m on the VIA and the cured film.
- the surface of the laminate was polished for 3 minutes at a pressure of 3 psi using CMP (Chemical Mechanical Polishing) manufactured by Fujikoshi Machinery Co., Ltd. and silica slurry (NP6220, manufactured by Nitta DuPont Co., Ltd.) so that it was flat.
- CMP Chemical Mechanical Polishing
- NP6220 silica slurry
- a second wiring layer after RIE plasma treatment with a wafer plasma cleaner (PC-100 manufactured by Samco), a batch-type sputtering device (SV-200 manufactured by ULVAC Co., Ltd.) was used to form a titanium 50 nm layer and then a copper 200 nm layer on the cured film.
- a coating film with a thickness of 7 ⁇ m was formed using an i-line positive resist (ZR8800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), and then exposed with the above stepper and developed for 70 seconds using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution to obtain an exposure pattern with an LS of 15 ⁇ m pitch and 400 ⁇ m. Then, electrolytic copper plating was performed to form a copper plating film with a thickness of 9 ⁇ m.
- FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the laminate formed in this example.
- a first rewiring layer including a first via structure 202 and a first insulating pattern (cured product) 204 is formed on a silicon wafer 200.
- a conductive portion 206 is formed on the first rewiring layer, and a second via structure 208 is formed thereon, with the conductive portion 206 and the second via structure 208 being disposed between the patterns of a second insulating pattern 210.
- a second conductive portion 212 is formed on the second via structure 208.
- the flatness of the surface of the LS pattern of the formed second wiring layer was confirmed by SEM, and the flatness was evaluated.
- flatness is defined as the difference between the maximum and minimum distances of the conductive part surface of the LS pattern from the wafer surface.
- the evaluation criteria were 3 for flatness of 1.0 ⁇ m or less, 2 for flatness of 2.0 ⁇ m or less, and 1 for flatness of more than 2.0 ⁇ m.
- the laminate of the present invention has excellent reliability.
- the inventions according to Comparative Examples 1 to 3 have low flatness. It is clear that such embodiments are inferior in reliability.
- the layer was then developed with cyclopentanone for 15 seconds, rinsed with PGMEA for 30 seconds, and further heated at 230°C for 1 hour at a heating rate of 10°C/min under a nitrogen atmosphere to obtain a hole pattern of 5 ⁇ m.
- the taper angle of the cross-sectional shape of the hole pattern was measured using a scanning electron microscope (SEM), the taper angle was within the range of 80 to 85° in all of the examples.
- the resin composition or the comparative composition was applied to a silicon wafer by spin coating to form a resin composition layer.
- the silicon wafer to which the obtained resin composition layer was applied was dried on a hot plate at 100° C. for 5 minutes to obtain a resin composition layer having a uniform thickness of about 15 ⁇ m after film formation on the silicon wafer.
- the obtained resin composition layer was exposed using a dumbbell-shaped mask with an exposure energy of 400 mJ/cm 2 using an Ushio exposure machine (light source: 500 W/m 2 ultra-high pressure mercury lamp).
- the dumbbell shape was a dumbbell No. 7 shape described in JIS K 6251:2017.
- the resin composition layer (resin layer) after the exposure was developed with cyclopentanone for 2 minutes and rinsed with PGMEA for 30 seconds to remove the unexposed portion. Further, under a nitrogen atmosphere, the temperature was raised at a heating rate of 10 ° C. / min and heated at 230 ° C. for 3 hours.
- the cured resin layer (cured product) was immersed in a 4.9 mass% hydrofluoric acid aqueous solution, and a dumbbell-shaped cured product (test piece) was peeled off from the silicon wafer (sample width 2 mm, sample length 35 mm).
- the obtained test piece was measured for longitudinal elongation of the test piece using a tensile tester (Instron Model 5965) at a crosshead speed of 5 mm / min under an environment of 25 ° C. and 65% RH (relative humidity) in accordance with JIS-K7161-1 (2014).
- the evaluation was performed six times each, and the arithmetic average value of the elongation when the test piece broke was used as the value of the breaking elongation. In all of the examples, the fracture progression was within the range of 50% or more.
- the Young's modulus of the test piece prepared in the above elongation measurement was measured in accordance with JIS-K7161-1 (2014) using a DMA850 (TA Instruments) at a crosshead speed of 5 mm/min, 25 ° C., and 65% RH (relative humidity). In all of the examples, the Young's modulus was 2.7 GPa or more.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
第1の絶縁パターンと、第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む第1の再配線層と、第2の再配線層であって、第2の絶縁パターンと、第2の絶縁パターンのパターン間に存在する第2の導電パターンとを有し、かつ、第2の導電パターンとして第2のビア構造を含む第2の再配線層と、を備え、第1のビア構造の深さ方向における投影面において、第1のビア構造の上面と、第2のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、重なっている領域の第1のビア構造の上面と第2のビア構造の底面とは導電部により接続されており、上記導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下である積層体及び積層体の製造方法。
Description
本発明は、積層体及び積層体の製造方法に関する。
現代では、携帯電話、タブレット型の端末、その他様々な電子機器において半導体パッケージが使用されている。半導体パッケージとは、繊細な半導体チップや電子回路等の部材を外部環境から保護し、プリント配線板等の基材に実装するためのケースである。半導体パッケージは、上記部材から発生する信号を他のデバイスへ伝え、他のデバイスからの信号を上記部材に伝える機能を有する。
携帯電話、タブレット型の端末、その他の電子機器においては小型化、軽量化、多機能化が進んでおり、そのニーズに対応するために、半導体パッケージにおいてもさらなる小型化、高集積化、高密度実装等の要求があり、例えば再配線層を用いた配線技術の進歩が望まれている。
携帯電話、タブレット型の端末、その他の電子機器においては小型化、軽量化、多機能化が進んでおり、そのニーズに対応するために、半導体パッケージにおいてもさらなる小型化、高集積化、高密度実装等の要求があり、例えば再配線層を用いた配線技術の進歩が望まれている。
例えば、特許文献1には、導電端子と、該導電端子の側壁を覆う保護層とを有する半導体ダイと、半導体ダイの上に配置され、半導体ダイに電気的に結合された第1の再配線回路構造;および第1の再配線回路構造と半導体ダイとの間に配置され、導電端子のエッジを露出させる複数の開口部を有する表面改質膜であって、表面改質膜と保護層との間の接合界面がSi-O-C結合からなる、表面改質膜と、を備える半導体パッケージが記載されている。
特許文献2には、第1の再配線層と、第2の再配線層と、第1の半導体ダイと、第2の半導体ダイと、を含み、第1の再配線層は、第1の表面と、第1の表面の反対側の第2の表面とを含み、第2の再配線層は、第1の再配線層の第1の表面上に配置され、第1の半導体ダイは、第1の再配線層および第2の再配線層上に配置され、第1の再配線層および第2の再配線層に電気的に接続されており、第2の半導体ダイは、第2の再配線層上に配置され、第2の再配線層に電気的に接続されている、半導体パッケージが記載されている。
特許文献2には、第1の再配線層と、第2の再配線層と、第1の半導体ダイと、第2の半導体ダイと、を含み、第1の再配線層は、第1の表面と、第1の表面の反対側の第2の表面とを含み、第2の再配線層は、第1の再配線層の第1の表面上に配置され、第1の半導体ダイは、第1の再配線層および第2の再配線層上に配置され、第1の再配線層および第2の再配線層に電気的に接続されており、第2の半導体ダイは、第2の再配線層上に配置され、第2の再配線層に電気的に接続されている、半導体パッケージが記載されている。
ここで、再配線層を用いた半導体パッケージ等に用いられる積層体において、信頼性に優れることが求められている。信頼性とは、絶縁性、接着性等の求められる性能を発揮し続ける性質をいう。
本発明によれば、信頼性に優れる積層体、及び、上記積層体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の代表的な実施態様の例を以下に示す。
<1> 第1の絶縁パターンと、上記第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、上記第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む第1の再配線層と、
第2の再配線層であって、第2の絶縁パターンと、上記第2の絶縁パターンのパターン間に存在する第2の導電パターンとを有し、かつ、上記第2の導電パターンとして第2のビア構造を含む第2の再配線層と、を備え、
上記第1のビア構造の深さ方向における投影面において、上記第1のビア構造の上面と、上記第2のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、上記重なっている領域の第1のビア構造の上面と第2のビア構造の底面とは導電部により接続されており、
上記導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下である
積層体。
<2> 少なくとも1つの半導体ダイと封止材を含む封止層を更に備え、上記第1の再配線層が上記半導体ダイ上に形成されており、上記第1の導電パターンが上記半導体ダイと電気的に接続されている、<1>に記載の積層体。
<3> 第3の再配線層であって、第3の絶縁パターンと、上記第3の絶縁パターンのパターン間に存在する第3の導電パターンとを有し、かつ、上記第3の導電パターンとして第3のビア構造を含む第3の再配線層と、を更に備え、ビアの深さ方向における投影面において、上記第2のビア構造の上面と、上記第3のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、上記重なっている領域の第2のビア構造の上面と第3のビア構造の底面とは第2の導電部により接続されており、上記第2の導電部の第3のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下である、<1>又は<2>に記載の積層体。
<4> 上記第1のビア構造において上記第1の絶縁パターンの底面と、上記第1の絶縁パターンの側面とがなす角の角度が、80°以上90°未満である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の積層体。
<5> 上記導電部がラインアンドスペースパターンを含み、上記ラインアンドスペースパターンにおける導電部の幅の最小値が0.1~20μmである、<1>~<4>のいずれか1つに記載の積層体。
<6> 上記第1の再配線層の厚さが、0.1~20μmである、<1>~<5>のいずれか1つに記載の積層体。
<7> 上記第1の導電パターンがバリア層を有する、<1>~<6>のいずれか1つに記載の積層体。
<8> 上記第1の絶縁パターンの破断伸びが40%以上である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の積層体。
<9> 上記第1の絶縁パターンのガラス転移温度が230℃以上である、<1>~<8>のいずれか1つに記載の積層体。
<10> 上記第1の絶縁パターンのヤング率が2.5GPa以上である、<1>~<9>のいずれか1つに記載の積層体。
<11> 第1の絶縁パターンと、上記第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、上記第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む第1の再配線層を形成する第1の再配線層形成工程、
上記第1のビア構造と接する導電部を形成する導電部形成工程、
第2の絶縁パターンと、上記第2の絶縁パターンのパターン間に存在する第2の導電パターンとを有し、かつ、上記第2の導電パターンとして上記導電部と接する第2のビア構造を含む第2の再配線層を形成する第2の再配線層形成工程、を含み、
ビアの深さ方向における投影面において、上記第1のビア構造の上面と、上記第2のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、
上記導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下である
積層体の製造方法。
<12> 第1の再配線層形成工程と上記導電部形成工程との間に、第1の再配線層の表面を研磨する研磨工程を更に含む、<11>に記載の積層体の製造方法。
<13> 上記第1の再配線層形成工程が、基材上に第1の絶縁パターン形成用組成物を適用して膜を形成する膜形成工程を含む、<11>又は<12>に記載の積層体の製造方法。
<14> 上記基材が、少なくとも1つの半導体ダイと封止材を含む封止層を備え、上記膜形成工程において第1の絶縁パターン形成用組成物が上記半導体ダイ上に適用され、上記第1の導電パターンと上記半導体ダイとが電気的に接続するように形成される、<13>に記載の積層体の製造方法。
<15> 上記第1の絶縁パターン形成用組成物が、ポリイミド、及び、ポリイミド前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも一方の樹脂を含む、<13>又は<14>に記載の積層体の製造方法。
<16> 上記第1の絶縁パターン形成用組成物を基材に塗布して塗布膜を形成する工程と、上記塗布膜を乾燥、露光及び現像して前駆パターンを形成する工程と、上記前駆パターンを加熱して第1の絶縁パターンを得る工程とを含み、上記前駆パターンに対する上記第1の絶縁パターンの膜厚変化率が10%未満である、<13>~<15>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<17> 上記樹脂として、イミド化率が50%以上であるポリイミドを含む、<13>~<16>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<18> 上記組成物を塗布した塗布膜を230℃、3時間加熱した後のヤング率が2.5GPa以上である、<13>~<17>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<19> 上記樹脂として、イミド化率が50%未満であるポリイミド前駆体を含む、<13>~<18>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<20> 上記組成物が、透過率調整剤を含む、<13>~<19>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<21> 上記透過率調整剤が、ナフトキノンジアジド化合物、スピロピラン化合物、ジアリールエテン化合物、アゾベンゼン化合物、ニフェジピン化合物、及び、クマリン化合物よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含む、<20>に記載の積層体の製造方法。
<1> 第1の絶縁パターンと、上記第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、上記第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む第1の再配線層と、
第2の再配線層であって、第2の絶縁パターンと、上記第2の絶縁パターンのパターン間に存在する第2の導電パターンとを有し、かつ、上記第2の導電パターンとして第2のビア構造を含む第2の再配線層と、を備え、
上記第1のビア構造の深さ方向における投影面において、上記第1のビア構造の上面と、上記第2のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、上記重なっている領域の第1のビア構造の上面と第2のビア構造の底面とは導電部により接続されており、
上記導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下である
積層体。
<2> 少なくとも1つの半導体ダイと封止材を含む封止層を更に備え、上記第1の再配線層が上記半導体ダイ上に形成されており、上記第1の導電パターンが上記半導体ダイと電気的に接続されている、<1>に記載の積層体。
<3> 第3の再配線層であって、第3の絶縁パターンと、上記第3の絶縁パターンのパターン間に存在する第3の導電パターンとを有し、かつ、上記第3の導電パターンとして第3のビア構造を含む第3の再配線層と、を更に備え、ビアの深さ方向における投影面において、上記第2のビア構造の上面と、上記第3のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、上記重なっている領域の第2のビア構造の上面と第3のビア構造の底面とは第2の導電部により接続されており、上記第2の導電部の第3のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下である、<1>又は<2>に記載の積層体。
<4> 上記第1のビア構造において上記第1の絶縁パターンの底面と、上記第1の絶縁パターンの側面とがなす角の角度が、80°以上90°未満である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の積層体。
<5> 上記導電部がラインアンドスペースパターンを含み、上記ラインアンドスペースパターンにおける導電部の幅の最小値が0.1~20μmである、<1>~<4>のいずれか1つに記載の積層体。
<6> 上記第1の再配線層の厚さが、0.1~20μmである、<1>~<5>のいずれか1つに記載の積層体。
<7> 上記第1の導電パターンがバリア層を有する、<1>~<6>のいずれか1つに記載の積層体。
<8> 上記第1の絶縁パターンの破断伸びが40%以上である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の積層体。
<9> 上記第1の絶縁パターンのガラス転移温度が230℃以上である、<1>~<8>のいずれか1つに記載の積層体。
<10> 上記第1の絶縁パターンのヤング率が2.5GPa以上である、<1>~<9>のいずれか1つに記載の積層体。
<11> 第1の絶縁パターンと、上記第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、上記第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む第1の再配線層を形成する第1の再配線層形成工程、
上記第1のビア構造と接する導電部を形成する導電部形成工程、
第2の絶縁パターンと、上記第2の絶縁パターンのパターン間に存在する第2の導電パターンとを有し、かつ、上記第2の導電パターンとして上記導電部と接する第2のビア構造を含む第2の再配線層を形成する第2の再配線層形成工程、を含み、
ビアの深さ方向における投影面において、上記第1のビア構造の上面と、上記第2のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、
上記導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下である
積層体の製造方法。
<12> 第1の再配線層形成工程と上記導電部形成工程との間に、第1の再配線層の表面を研磨する研磨工程を更に含む、<11>に記載の積層体の製造方法。
<13> 上記第1の再配線層形成工程が、基材上に第1の絶縁パターン形成用組成物を適用して膜を形成する膜形成工程を含む、<11>又は<12>に記載の積層体の製造方法。
<14> 上記基材が、少なくとも1つの半導体ダイと封止材を含む封止層を備え、上記膜形成工程において第1の絶縁パターン形成用組成物が上記半導体ダイ上に適用され、上記第1の導電パターンと上記半導体ダイとが電気的に接続するように形成される、<13>に記載の積層体の製造方法。
<15> 上記第1の絶縁パターン形成用組成物が、ポリイミド、及び、ポリイミド前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも一方の樹脂を含む、<13>又は<14>に記載の積層体の製造方法。
<16> 上記第1の絶縁パターン形成用組成物を基材に塗布して塗布膜を形成する工程と、上記塗布膜を乾燥、露光及び現像して前駆パターンを形成する工程と、上記前駆パターンを加熱して第1の絶縁パターンを得る工程とを含み、上記前駆パターンに対する上記第1の絶縁パターンの膜厚変化率が10%未満である、<13>~<15>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<17> 上記樹脂として、イミド化率が50%以上であるポリイミドを含む、<13>~<16>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<18> 上記組成物を塗布した塗布膜を230℃、3時間加熱した後のヤング率が2.5GPa以上である、<13>~<17>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<19> 上記樹脂として、イミド化率が50%未満であるポリイミド前駆体を含む、<13>~<18>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<20> 上記組成物が、透過率調整剤を含む、<13>~<19>のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
<21> 上記透過率調整剤が、ナフトキノンジアジド化合物、スピロピラン化合物、ジアリールエテン化合物、アゾベンゼン化合物、ニフェジピン化合物、及び、クマリン化合物よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含む、<20>に記載の積層体の製造方法。
本発明によれば、信頼性に優れる積層体、及び、上記積層体の製造方法が提供される。
以下、本発明の主要な実施形態について説明する。しかしながら、本発明は、明示した実施形態に限られるものではない。
本明細書において「~」という記号を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、その工程の所期の作用が達成できる限りにおいて、他の工程と明確に区別できない工程も含む意味である。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有しない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有しないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた露光も含む。また、露光に用いられる光としては、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線又は放射線が挙げられる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方、又は、いずれかを意味し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」及び「メタクリル」の両方、又は、いずれかを意味し、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」及び「メタクリロイル」の両方、又は、いずれかを意味する。
本明細書において、構造式中のMeはメチル基を表し、Etはエチル基を表し、Buはブチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。また本明細書において、固形分濃度とは、組成物の総質量に対する、溶剤を除く他の成分の質量百分率である。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、特に述べない限り、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)法を用いて測定した値であり、ポリスチレン換算値として定義される。本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、例えば、HLC-8220GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてガードカラムHZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000、及び、TSKgel Super HZ2000(以上、東ソー(株)製)を直列に連結して用いることによって求めることができる。それらの分子量は特に述べない限り、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いて測定したものとする。ただし、溶解性が低い場合など、溶離液としてTHFが適していない場合にはNMP(N-メチル-2-ピロリドン)を用いることもできる。また、GPC測定における検出は特に述べない限り、UV線(紫外線)の波長254nm検出器を使用したものとする。
本明細書において、積層体を構成する各層の位置関係について、「上」又は「下」と記載したときには、注目している複数の層のうち基準となる層の上側又は下側に他の層があればよい。すなわち、基準となる層と上記他の層の間に、更に第3の層や要素が介在していてもよく、基準となる層と上記他の層は接している必要はない。特に断らない限り、基材(封止層)に対し層が積み重なっていく方向を「上」と称し、又は、組成物層がある場合には、基材から組成物層へ向かう方向を「上」と称し、その反対方向を「下」と称する。なお、このような上下方向の設定は、本明細書中における便宜のためであり、実際の態様においては、本明細書における「上」方向は、鉛直上向きと異なることもありうる。
本明細書において、特段の記載がない限り、組成物は、組成物に含まれる各成分として、その成分に該当する2種以上の化合物を含んでもよい。また、特段の記載がない限り、組成物における各成分の含有量とは、その成分に該当する全ての化合物の合計含有量を意味する。
本明細書において、特に述べない限り、温度は23℃、気圧は101,325Pa(1気圧)、相対湿度は50%RHである。
本明細書において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本明細書において、パターンの形状は任意でであり、規則性のある形状のみに限定されない
本明細書において「~」という記号を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、その工程の所期の作用が達成できる限りにおいて、他の工程と明確に区別できない工程も含む意味である。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有しない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有しないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた露光も含む。また、露光に用いられる光としては、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線又は放射線が挙げられる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方、又は、いずれかを意味し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」及び「メタクリル」の両方、又は、いずれかを意味し、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」及び「メタクリロイル」の両方、又は、いずれかを意味する。
本明細書において、構造式中のMeはメチル基を表し、Etはエチル基を表し、Buはブチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。また本明細書において、固形分濃度とは、組成物の総質量に対する、溶剤を除く他の成分の質量百分率である。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、特に述べない限り、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)法を用いて測定した値であり、ポリスチレン換算値として定義される。本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、例えば、HLC-8220GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてガードカラムHZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000、及び、TSKgel Super HZ2000(以上、東ソー(株)製)を直列に連結して用いることによって求めることができる。それらの分子量は特に述べない限り、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いて測定したものとする。ただし、溶解性が低い場合など、溶離液としてTHFが適していない場合にはNMP(N-メチル-2-ピロリドン)を用いることもできる。また、GPC測定における検出は特に述べない限り、UV線(紫外線)の波長254nm検出器を使用したものとする。
本明細書において、積層体を構成する各層の位置関係について、「上」又は「下」と記載したときには、注目している複数の層のうち基準となる層の上側又は下側に他の層があればよい。すなわち、基準となる層と上記他の層の間に、更に第3の層や要素が介在していてもよく、基準となる層と上記他の層は接している必要はない。特に断らない限り、基材(封止層)に対し層が積み重なっていく方向を「上」と称し、又は、組成物層がある場合には、基材から組成物層へ向かう方向を「上」と称し、その反対方向を「下」と称する。なお、このような上下方向の設定は、本明細書中における便宜のためであり、実際の態様においては、本明細書における「上」方向は、鉛直上向きと異なることもありうる。
本明細書において、特段の記載がない限り、組成物は、組成物に含まれる各成分として、その成分に該当する2種以上の化合物を含んでもよい。また、特段の記載がない限り、組成物における各成分の含有量とは、その成分に該当する全ての化合物の合計含有量を意味する。
本明細書において、特に述べない限り、温度は23℃、気圧は101,325Pa(1気圧)、相対湿度は50%RHである。
本明細書において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本明細書において、パターンの形状は任意でであり、規則性のある形状のみに限定されない
(積層体)
本発明の積層体(以下、単に「積層体」ともいう。)は、第1の絶縁パターンと、上記第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、上記第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む第1の再配線層と、第2の再配線層であって、第2の絶縁パターンと、上記第2の絶縁パターンのパターン間に存在する第2の導電パターンとを有し、かつ、上記第2の導電パターンとして第2のビア構造を含む第2の再配線層と、を備え、上記第1のビア構造の深さ方向における投影面において、上記第1のビア構造の上面と、上記第2のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、上記重なっている領域の第1のビア構造の上面と第2のビア構造の底面とは導電部により接続されており、上記導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下である。
本発明の積層体(以下、単に「積層体」ともいう。)は、第1の絶縁パターンと、上記第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、上記第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む第1の再配線層と、第2の再配線層であって、第2の絶縁パターンと、上記第2の絶縁パターンのパターン間に存在する第2の導電パターンとを有し、かつ、上記第2の導電パターンとして第2のビア構造を含む第2の再配線層と、を備え、上記第1のビア構造の深さ方向における投影面において、上記第1のビア構造の上面と、上記第2のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、上記重なっている領域の第1のビア構造の上面と第2のビア構造の底面とは導電部により接続されており、上記導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下である。
本発明の積層体は、信頼性に優れる。
上記効果が得られるメカニズムは不明であるが、下記のように推測される。
パターン密度の向上のため、再配線層におけるビア部分を投影面において重なるように垂直に積み重ねて形成する(スタックビア構造とする)ことが求められている。
しかし、従来の再配線層においては、ビア構造の形成において歪みが生じ、導電パターンの平坦性が低くなるため第2のビア構造を積み重ねることが困難であったり、第2のビア構造も歪んで形成されるため、層中において応力集中が発生してしまうため、例えば長期間使用した場合や、特に加熱、冷却を繰り返した場合など(例えば、TCTサイクルなど)においてこのビア構造付近の絶縁パターンにクラックが発生しやすくなるなどにより、信頼性に劣るという課題があることが分かった。
しかし、本発明においては、導電パターンの第2のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下であることにより、形成される第2のビア構造に歪みが発生しにくく、第2のビア構造を容易に積み重ねることができ、また、上述のクラックの発生が抑制される等により、信頼性が向上することが分かった。
上記効果が得られるメカニズムは不明であるが、下記のように推測される。
パターン密度の向上のため、再配線層におけるビア部分を投影面において重なるように垂直に積み重ねて形成する(スタックビア構造とする)ことが求められている。
しかし、従来の再配線層においては、ビア構造の形成において歪みが生じ、導電パターンの平坦性が低くなるため第2のビア構造を積み重ねることが困難であったり、第2のビア構造も歪んで形成されるため、層中において応力集中が発生してしまうため、例えば長期間使用した場合や、特に加熱、冷却を繰り返した場合など(例えば、TCTサイクルなど)においてこのビア構造付近の絶縁パターンにクラックが発生しやすくなるなどにより、信頼性に劣るという課題があることが分かった。
しかし、本発明においては、導電パターンの第2のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下であることにより、形成される第2のビア構造に歪みが発生しにくく、第2のビア構造を容易に積み重ねることができ、また、上述のクラックの発生が抑制される等により、信頼性が向上することが分かった。
以下、本発明の積層体について詳細に説明する。
<第1の再配線層>
本発明の積層体は、第1の再配線層を含む。
第1の再配線層は、第1の絶縁パターンと、上記第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、上記第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む。
本発明の積層体は、第1の再配線層を含む。
第1の再配線層は、第1の絶縁パターンと、上記第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、上記第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む。
〔第1の絶縁パターン〕
第1の絶縁パターンの25℃における体積抵抗率は、特に限定されないが、1×108Ω・cm以上であることが好ましく、1×1010Ω・cm以上であることがより好ましく、1×1012Ω・cm以上であることが更に好ましい。上限は特に限定されないが、例えば1×1018Ω・cm以下であることが好ましい。
第1の絶縁パターンの25℃における体積抵抗率は、特に限定されないが、1×108Ω・cm以上であることが好ましく、1×1010Ω・cm以上であることがより好ましく、1×1012Ω・cm以上であることが更に好ましい。上限は特に限定されないが、例えば1×1018Ω・cm以下であることが好ましい。
第1の絶縁パターンは樹脂を含むことが好ましく、ポリイミドを含むことがより好ましい。
また、第1の絶縁パターンは、後述の第1の絶縁パターン形成用組成物の硬化物であることが好ましい。
また、第1の絶縁パターンは、後述の第1の絶縁パターン形成用組成物の硬化物であることが好ましい。
第1の絶縁パターンの破断伸びは30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましく、50%以上であることが更に好ましい。
上記破断伸びの上限は特に限定されず、例えば100%以下であることが好ましい。
破断伸びの測定は、JIS-K6251に記載の方法を参考に、引張り試験機(テンシロン)を用いて、クロスヘッドスピード300mm/分で、25℃、65%RH(相対湿度)の環境下にて測定される。
上記破断伸びは、後述する第1の絶縁パターン形成用組成物に含まれる樹脂、重合性化合物等の構造、含有量などにより調整することができる。
上記破断伸びの上限は特に限定されず、例えば100%以下であることが好ましい。
破断伸びの測定は、JIS-K6251に記載の方法を参考に、引張り試験機(テンシロン)を用いて、クロスヘッドスピード300mm/分で、25℃、65%RH(相対湿度)の環境下にて測定される。
上記破断伸びは、後述する第1の絶縁パターン形成用組成物に含まれる樹脂、重合性化合物等の構造、含有量などにより調整することができる。
第1の絶縁パターンのガラス転移温度は、220℃以上であることが好ましく、230℃以上であることがより好ましく、240℃以上であることが更に好ましい。
上記ガラス転移温度の上限は特に限定されないが、例えば350℃以下とすることができる。
ガラス転移温度は、下記(1)~(4)の順で第1の絶縁パターンの温度条件を変化させ、示差走査熱量測定曲線を作成し、示差走査熱量測定曲線における低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になる点で引いた接線との交点の温度として測定できる。
(1)25℃から300℃まで10℃/分の速度で昇温する
(2)300℃から25℃まで冷却する
(3)25℃から500℃まで10℃/分の速度で昇温する
(4)500℃から25℃まで冷却する
上記ガラス転移温度は、後述する第1の絶縁パターン形成用組成物に含まれる特定樹脂、重合性化合物等の構造、含有量などにより調整することができる。
上記ガラス転移温度の上限は特に限定されないが、例えば350℃以下とすることができる。
ガラス転移温度は、下記(1)~(4)の順で第1の絶縁パターンの温度条件を変化させ、示差走査熱量測定曲線を作成し、示差走査熱量測定曲線における低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になる点で引いた接線との交点の温度として測定できる。
(1)25℃から300℃まで10℃/分の速度で昇温する
(2)300℃から25℃まで冷却する
(3)25℃から500℃まで10℃/分の速度で昇温する
(4)500℃から25℃まで冷却する
上記ガラス転移温度は、後述する第1の絶縁パターン形成用組成物に含まれる特定樹脂、重合性化合物等の構造、含有量などにより調整することができる。
第1の絶縁パターンのヤング率は、2.5GPa以上であることが好ましい。
上記ヤング率は、2.7GPa以上であることがより好ましく、3.0GPa以上であることが更に好ましい。上記ヤング率の上限は特に限定されないが、例えば10.0GPa以下であることが好ましい。
ヤング率の測定は、25℃において引っ張り試験により行われる。
具体的には、DMA850(TA Instruments)を用いて、クロスヘッドスピード5mm/分、25℃、65%RH(相対湿度)の環境下にて、JIS-K7161-1(2014)に準拠してヤング率を測定する。
上記ヤング率は、2.7GPa以上であることがより好ましく、3.0GPa以上であることが更に好ましい。上記ヤング率の上限は特に限定されないが、例えば10.0GPa以下であることが好ましい。
ヤング率の測定は、25℃において引っ張り試験により行われる。
具体的には、DMA850(TA Instruments)を用いて、クロスヘッドスピード5mm/分、25℃、65%RH(相対湿度)の環境下にて、JIS-K7161-1(2014)に準拠してヤング率を測定する。
第1の絶縁パターンの熱膨張係数(CTE)は、10~70ppm/Kであることが好ましく、15~65ppm/Kであることがより好ましく、20~60ppm/Kであることが更に好ましい。
第1の絶縁パターンの熱膨張係数は以下の方法により測定される。
第1の絶縁パターンを、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製の熱機械分析/熱膨張率測定装置 Discovery TMAを用いて、温度変化をさせながら伸び(変位)を測定する。
評価時の昇温及び降温条件は下記(1)~(4)の通りとする。
(1)5℃/分の昇温速度で室温から130℃まで昇温する。
(2)5℃/分の降温速度で130℃から10℃まで降温する。
(3)5℃/分の昇温速度で10℃から220℃まで昇温する。
(4)室温まで自然冷却する。
上記(1)~(4)の昇温及び降温過程で、試料の伸び(変位)を測定し、(3)の過程における25℃と125℃での試料の長手方向の伸び(変位)を温度で割ったものを算出し、熱膨張係数とする。
第1の絶縁パターンの熱膨張係数は以下の方法により測定される。
第1の絶縁パターンを、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製の熱機械分析/熱膨張率測定装置 Discovery TMAを用いて、温度変化をさせながら伸び(変位)を測定する。
評価時の昇温及び降温条件は下記(1)~(4)の通りとする。
(1)5℃/分の昇温速度で室温から130℃まで昇温する。
(2)5℃/分の降温速度で130℃から10℃まで降温する。
(3)5℃/分の昇温速度で10℃から220℃まで昇温する。
(4)室温まで自然冷却する。
上記(1)~(4)の昇温及び降温過程で、試料の伸び(変位)を測定し、(3)の過程における25℃と125℃での試料の長手方向の伸び(変位)を温度で割ったものを算出し、熱膨張係数とする。
〔第1の導電パターン〕
第1の導電パターンの25℃における体積抵抗率は、特に限定されないが、1×10-5Ω・cm以下であることが好ましく、1×10-6Ω・cm以下であることがより好ましく、1×10-7Ω・cm以下であることが更に好ましい。下限は特に限定されないが、例えば1×10-11Ω・cm以上であることが好ましい。
第1の導電パターンの25℃における体積抵抗率は、特に限定されないが、1×10-5Ω・cm以下であることが好ましく、1×10-6Ω・cm以下であることがより好ましく、1×10-7Ω・cm以下であることが更に好ましい。下限は特に限定されないが、例えば1×10-11Ω・cm以上であることが好ましい。
第1の導電パターンを構成する材料としては、銅が好ましい。
金属としては、特に限定なく、既存の金属種を使用することができるが、銅、アルミニウム、ニッケル、バナジウム、チタン、クロム、コバルト、金、タングステン、錫、銀及びこれらの金属の少なくとも1種を含む合金が例示され、銅、アルミニウム又はこれらの金属の少なくとも1種を含む合金が好ましく、銅又は銅を含む合金がより好ましく、銅が更に好ましい。
金属としては、特に限定なく、既存の金属種を使用することができるが、銅、アルミニウム、ニッケル、バナジウム、チタン、クロム、コバルト、金、タングステン、錫、銀及びこれらの金属の少なくとも1種を含む合金が例示され、銅、アルミニウム又はこれらの金属の少なくとも1種を含む合金が好ましく、銅又は銅を含む合金がより好ましく、銅が更に好ましい。
第1の導電パターンは、少なくとも一部にバリア層を有することが好ましい。
第1の導電パターンは、第1の絶縁パターンとの間、及び、第1の導電パターンと導電部との接続部位の少なくとも一方にバリア層を有することが好ましい。
バリア層を有することにより、導電パターンを構成する材料(金属等)が第1の絶縁パターンや封止層等の他の部材に移行(マイグレーション)することを抑制できる。
第1の導電パターンは、第1の絶縁パターンとの間、及び、第1の導電パターンと導電部との接続部位の少なくとも一方にバリア層を有することが好ましい。
バリア層を有することにより、導電パターンを構成する材料(金属等)が第1の絶縁パターンや封止層等の他の部材に移行(マイグレーション)することを抑制できる。
バリア層を構成する部材としては、特に限定されないが、タングステン、チタン、又は、これらの金属の少なくとも1種を含む合金等が挙げられる。
その他、バリア層は、第1の導電パターンを構成する材料よりもイオン化傾向が低い金属を用いて形成することができる。
その他、バリア層は、第1の導電パターンを構成する材料よりもイオン化傾向が低い金属を用いて形成することができる。
〔ビア構造〕
ビア構造とは、第1の再配線層に隣接する2つの層を接続するための構造であり、略円柱状、略多角柱状などの構造であることが好ましい。
ビア構造の直径(多角柱状である場合は、円相当径)は、特に限定されないが、1~20μmであることが好ましく、1~10μmであることがより好ましい。
ビア構造は第1の導電パターンにより形成される。
またビア構造内には、第1の導電パターンを形成するためのシード層などの他の層が更に形成されていてもよい。
ビア構造とは、第1の再配線層に隣接する2つの層を接続するための構造であり、略円柱状、略多角柱状などの構造であることが好ましい。
ビア構造の直径(多角柱状である場合は、円相当径)は、特に限定されないが、1~20μmであることが好ましく、1~10μmであることがより好ましい。
ビア構造は第1の導電パターンにより形成される。
またビア構造内には、第1の導電パターンを形成するためのシード層などの他の層が更に形成されていてもよい。
上記第1のビア構造において、上記第1の絶縁パターンの底面と、上記第1の絶縁パターンの側面とがなす角の角度(以下、「テーパ-角」ともいう。)は、80°以上90°未満であることが好ましく、80~88°であることがより好ましく、80~85°であることが更に好ましい。
ここで、ビア構造の側面に歪みが有る場合には、上記テーパー角は、第1の絶縁パターンの底面の端点と絶縁パターンの第1の絶縁パターンの上面側の露出部の端点を結ぶ直線と、第1の絶縁パターンの底面とがなす角度とする。
本明細書において、底面とは封止層に近い側の面をいい、上面とは封止層から遠い側の面をいう。
ここで、ビア構造の側面に歪みが有る場合には、上記テーパー角は、第1の絶縁パターンの底面の端点と絶縁パターンの第1の絶縁パターンの上面側の露出部の端点を結ぶ直線と、第1の絶縁パターンの底面とがなす角度とする。
本明細書において、底面とは封止層に近い側の面をいい、上面とは封止層から遠い側の面をいう。
テーパー角は、積層体をビア構造の中心を含む面で割断し、ミリング装置ArBlade5000(日立製作所製)によって断面を研磨後、FE-SEM SU-4800(日立製作所製)を用いてSEM画像を取得し、第1の絶縁パターンの底面と、上記第1の絶縁パターンの側面とがなす角の角度を測定することにより求められる。
上記テーパー角は、後述する第1の絶縁パターン形成用組成物に含まれる樹脂、重合性化合物等の構造、含有量、第1の絶縁パターンの形成における露光光の開口数、露光量、露光照度、現像時における現像液の種類などにより調整することができる。
上記テーパー角は、後述する第1の絶縁パターン形成用組成物に含まれる樹脂、重合性化合物等の構造、含有量、第1の絶縁パターンの形成における露光光の開口数、露光量、露光照度、現像時における現像液の種類などにより調整することができる。
第1の再配線層の厚さは、特に限定されないが、0.1~20μmであることが好ましい。上記厚さの上限は特に限定されないが、15μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。
<第2の再配線層>
第2の再配線層における第2の絶縁パターン、第2の導電パターン及び第2のビア構造の好ましい態様は、第1の再配線層におけるこれらの好ましい態様と同様である。
第2の再配線層は第1の再配線層上に形成されることが好ましい。その他、第2の再配線層の好ましい態様は、第1の再配線層の好ましい態様と同様である。
第2の再配線層における第2の絶縁パターン、第2の導電パターン及び第2のビア構造の好ましい態様は、第1の再配線層におけるこれらの好ましい態様と同様である。
第2の再配線層は第1の再配線層上に形成されることが好ましい。その他、第2の再配線層の好ましい態様は、第1の再配線層の好ましい態様と同様である。
第2の再配線層の厚さは、特に限定されないが、0.1~20μmであることが好ましい。上記厚さの上限は特に限定されないが、15μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。
<ビア構造の位置関係>
上記第1のビア構造の深さ方向における投影面において、上記第1のビア構造の上面と、上記第2のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっている。
ここで、第1のビア構造の上面とは、第1のビア構造の第2の再配線層側の面をいい、第1のビア構造の底面とは、第1のビア構造の第2の再配線層側とは反対の側の面をいう。
また、第2のビア構造の底面とは、第2のビア構造の第1の再配線層側の面をいい、第2のビア構造の上面とは、第2のビア構造の第1の再配線層側とは反対の側の面をいう。
ビア構造の深さ方向とは、ビア構造の上面の中心から、ビア構造の底面の中心を結ぶ方向をいう。
上記第1のビア構造の深さ方向における投影面において、上記第1のビア構造の上面と、上記第2のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっている。
ここで、第1のビア構造の上面とは、第1のビア構造の第2の再配線層側の面をいい、第1のビア構造の底面とは、第1のビア構造の第2の再配線層側とは反対の側の面をいう。
また、第2のビア構造の底面とは、第2のビア構造の第1の再配線層側の面をいい、第2のビア構造の上面とは、第2のビア構造の第1の再配線層側とは反対の側の面をいう。
ビア構造の深さ方向とは、ビア構造の上面の中心から、ビア構造の底面の中心を結ぶ方向をいう。
ここで、第1のビア構造の深さ方向と第2のビア構造の深さ方向とは略同一であることが好ましい。
第2のビア構造の底面のうち、90面積%以上が第1のビア構造の上面と重なっていることが好ましく、95面積%以上が第1のビア構造の上面と重なっていることがより好ましく、99面積%以上が第1のビア構造の上面と重なっていることが更に好ましい。ここで、第2のビア構造の底面のうち、100面積%が第1のビア構造の上面と重なっている態様も、本発明の好ましい態様の一つである。
第2のビア構造の底面のうち、90面積%以上が第1のビア構造の上面と重なっていることが好ましく、95面積%以上が第1のビア構造の上面と重なっていることがより好ましく、99面積%以上が第1のビア構造の上面と重なっていることが更に好ましい。ここで、第2のビア構造の底面のうち、100面積%が第1のビア構造の上面と重なっている態様も、本発明の好ましい態様の一つである。
第1の再配線層及び第2の再配線層のいずれか又は両方が複数のビア構造を有する場合、その内少なくとも1つの組み合わせが、上記第1のビア構造の深さ方向における投影面において、上記第1のビア構造の上面と、上記第2のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっていればよい。
<導電部>
本発明の積層体は、導電部を含む。
第1のビア構造の上面と第2のビア構造の底面は、それらが重なっている領域において導電部により接続されている。
導電部は、更に他の第1の導電パターン及び第2の導電パターンの少なくとも一方と接続していてもよい。
本発明の積層体は、導電部を含む。
第1のビア構造の上面と第2のビア構造の底面は、それらが重なっている領域において導電部により接続されている。
導電部は、更に他の第1の導電パターン及び第2の導電パターンの少なくとも一方と接続していてもよい。
導電部は、導電部及び絶縁パターンを含む層(以下、「導電部含有層」ともいう。)として形成されることが好ましい。
導電部含有層は、ある面で第1の再配線層と接し、別の面で第2の再配線層と接することが好ましい。
絶縁パターンの好ましい態様は、上述の第2の絶縁パターンの好ましい態様と同様である。
導電部含有層は、ある面で第1の再配線層と接し、別の面で第2の再配線層と接することが好ましい。
絶縁パターンの好ましい態様は、上述の第2の絶縁パターンの好ましい態様と同様である。
導電部を形成する材料としては、金属が好ましい。
金属としては、特に限定なく、既存の金属種を使用することができるが、銅、アルミニウム、ニッケル、バナジウム、チタン、クロム、コバルト、金、タングステン、錫、銀及びこれらの金属の少なくとも1種を含む合金が例示され、銅、アルミニウム又はこれらの金属の少なくとも1種を含む合金が好ましく、銅又は銅を含む合金がより好ましく、銅が更に好ましい。
金属としては、特に限定なく、既存の金属種を使用することができるが、銅、アルミニウム、ニッケル、バナジウム、チタン、クロム、コバルト、金、タングステン、錫、銀及びこれらの金属の少なくとも1種を含む合金が例示され、銅、アルミニウム又はこれらの金属の少なくとも1種を含む合金が好ましく、銅又は銅を含む合金がより好ましく、銅が更に好ましい。
導電部及び絶縁パターンを含む層はラインアンドスペースパターンを含むことが好ましい。ラインアンドスペースパターンは、例えば、導電部をライン部、上述の絶縁パターンをスペース部とするラインアンドスペースパターンとして含まれる。
導電部がラインアンドスペースパターンを含む場合、導電部の幅の最小値(導電部のうち最も細いライン部の幅)が0.1~20μmであることが好ましい。
上記幅の上限は15μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることが更に好ましい。上記幅の下限は特に限定されないが、例えば0.1μm以上とすることができる。
導電部がラインアンドスペースパターンを含む場合、スペース部のうち最も細いスペース部の幅が20μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることが更に好ましい。上記幅の下限は特に限定されないが、例えば0.1μm以上とすることができる。
導電部がラインアンドスペースパターンを含む場合、導電部の幅の最小値(導電部のうち最も細いライン部の幅)が0.1~20μmであることが好ましい。
上記幅の上限は15μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることが更に好ましい。上記幅の下限は特に限定されないが、例えば0.1μm以上とすることができる。
導電部がラインアンドスペースパターンを含む場合、スペース部のうち最も細いスペース部の幅が20μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることが更に好ましい。上記幅の下限は特に限定されないが、例えば0.1μm以上とすることができる。
導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性は、2μm以下である。
ここで、平坦性とは導電部表面の基材からの距離の最大値と最小値の差として定義される。
上記平坦性は、1.5μm以下であることが好ましく、1.0μm以下であることがより好ましい。
平坦性は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
ここで、平坦性とは導電部表面の基材からの距離の最大値と最小値の差として定義される。
上記平坦性は、1.5μm以下であることが好ましく、1.0μm以下であることがより好ましい。
平坦性は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
導電部の厚さは、特に限定されないが、0.1~20μmであることが好ましい。上記厚さの上限は特に限定されないが、15μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。
<第3の再配線層>
本発明の積層体は第3の再配線層を含むことも好ましい。
第3の再配線層は、第3の絶縁パターンと、上記第3の絶縁パターンのパターン間に存在する第3の導電パターンとを含み、かつ、上記第3の導電パターンとして第3のビア構造を含む。
第3の再配線層における第3の絶縁パターン、第3の導電パターン及び第3のビア構造の好ましい態様は、第1の再配線層におけるこれらの好ましい態様と同様である。
第3の再配線層は第2の再配線層上に形成されることが好ましい。その他、第3の再配線層の好ましい態様は、第1の再配線層の好ましい態様と同様である。
本発明の積層体は第3の再配線層を含むことも好ましい。
第3の再配線層は、第3の絶縁パターンと、上記第3の絶縁パターンのパターン間に存在する第3の導電パターンとを含み、かつ、上記第3の導電パターンとして第3のビア構造を含む。
第3の再配線層における第3の絶縁パターン、第3の導電パターン及び第3のビア構造の好ましい態様は、第1の再配線層におけるこれらの好ましい態様と同様である。
第3の再配線層は第2の再配線層上に形成されることが好ましい。その他、第3の再配線層の好ましい態様は、第1の再配線層の好ましい態様と同様である。
第3の再配線層の厚さは、特に限定されないが、0.1~20μmであることが好ましい。上記厚さの上限は特に限定されないが、15μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。
ビアの深さ方向における投影面において、上記第2のビア構造の上面と、上記第3のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、上記重なっている領域の第2のビア構造の上面と第3のビア構造の底面とは第2の導電部により接続されており、上記第2の導電部の第3のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下であることが好ましい。
ここで、第2の導電部の好ましい態様は、上述の導電部の好ましい態様と同様である。
すなわち、第2の導電部は、第2の導電部及び絶縁パターンを含む層(以下、「第2の導電部含有層」ともいう。)として形成されることが好ましい。
第2の導電部含有層は、ある面で第2の再配線層と接し、別の面で第3の再配線層と接することが好ましい。
ここで、第2の導電部の好ましい態様は、上述の導電部の好ましい態様と同様である。
すなわち、第2の導電部は、第2の導電部及び絶縁パターンを含む層(以下、「第2の導電部含有層」ともいう。)として形成されることが好ましい。
第2の導電部含有層は、ある面で第2の再配線層と接し、別の面で第3の再配線層と接することが好ましい。
第2の導電部の厚さは、特に限定されないが、0.1~20μmであることが好ましい。上記厚さの上限は特に限定されないが、15μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。
第3のビア構造の底面のうち、50面積%以上が第2のビア構造の上面と重なっていることが好ましく、80面積%以上が第2のビア構造の上面と重なっていることがより好ましく、90面積%以上が第2のビア構造の上面と重なっていることが更に好ましい。ここで、第3のビア構造の底面のうち、100面積%が第2のビア構造の上面と重なっている態様も、本発明の好ましい態様の一つである。
第2の再配線層及び第3の再配線層のいずれか又は両方が複数のビア構造を有する場合、その内少なくとも1つの組み合わせが、上記第2のビア構造の深さ方向における投影面において、上記第2のビア構造の上面と、上記第3のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっていればよい。
<他の再配線層>
本発明の積層体は、更に他の再配線層を有してもよい。
他の再配線層は、他の絶縁パターンと、上記他の絶縁パターンのパターン間に存在する他の導電パターンとを含み、かつ、上記他の導電パターンとして他のビア構造を含む。
他の再配線層における他の絶縁パターン、他の導電パターン及び他のビア構造の好ましい態様は、第1の再配線層におけるこれらの好ましい態様と同様である。
他の再配線層は第3の再配線層上に形成されることが好ましい。ここで、他の再配線層、他の導電部、他の再配線層とこの順に積層されていることも好ましい態様である。
本発明において、第1の再配線層及び第2の再配線層を含み、必要に応じて第3の再配線層を含み、必要に応じて更に他の再配線層を含んでなる構造を再配線積層構造ともいう。
再配線積層構造は、第1の再配線層、導電部、第2の再配線層、第2の導電部、第3の再配線層、第3の導電部、他の再配線層をこの順に含むことも好ましい。
再配線積層構造は、合計で再配線層を3~20層含むことが好ましく、4~10層含むことがより好ましい。
その他、他の再配線層の好ましい態様は、第1の再配線層の好ましい態様と同様である。
本発明の積層体は、更に他の再配線層を有してもよい。
他の再配線層は、他の絶縁パターンと、上記他の絶縁パターンのパターン間に存在する他の導電パターンとを含み、かつ、上記他の導電パターンとして他のビア構造を含む。
他の再配線層における他の絶縁パターン、他の導電パターン及び他のビア構造の好ましい態様は、第1の再配線層におけるこれらの好ましい態様と同様である。
他の再配線層は第3の再配線層上に形成されることが好ましい。ここで、他の再配線層、他の導電部、他の再配線層とこの順に積層されていることも好ましい態様である。
本発明において、第1の再配線層及び第2の再配線層を含み、必要に応じて第3の再配線層を含み、必要に応じて更に他の再配線層を含んでなる構造を再配線積層構造ともいう。
再配線積層構造は、第1の再配線層、導電部、第2の再配線層、第2の導電部、第3の再配線層、第3の導電部、他の再配線層をこの順に含むことも好ましい。
再配線積層構造は、合計で再配線層を3~20層含むことが好ましく、4~10層含むことがより好ましい。
その他、他の再配線層の好ましい態様は、第1の再配線層の好ましい態様と同様である。
<接続パッド>
本発明の積層体は、再配線積層構造の最外層に接続パッドを更に含んでもよい。接続パッドとしては、特に限定されず、例えば第1のパターンと同様の金属により形成された接続パッドが挙げられる。
その他、本分野において公知の接続パッドが特に限定なく使用可能である。
本発明の積層体は、再配線積層構造の最外層に接続パッドを更に含んでもよい。接続パッドとしては、特に限定されず、例えば第1のパターンと同様の金属により形成された接続パッドが挙げられる。
その他、本分野において公知の接続パッドが特に限定なく使用可能である。
<基材>
本発明の積層体は、基材を含むことが好ましい。
本発明の積層体において、基材は第1の再配線層の第2の再配線層が存在する側とは反対の側に接することが好ましい。
基材としては、特に限定されず、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどの半導体作製基材、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基材、紙、SOG(Spin On Glass)、TFT(薄膜トランジスタ)アレイ基材、プラズマディスプレイパネル(PDP)の電極板など特に制約されない。これら基材にはヘキサメチルジシラザン(HMDS)、封止材(エポキシモールディングコンパウンド:EMC)等による密着層や酸化層などの層が表面に設けられていてもよい。
基材はウエハ状であってもパネル状であってもよい。
本発明では、特に、半導体作製基材が好ましく、シリコン基板(シリコンウエハ)がより好ましい。
基材は電子回路を含む電子回路領域を有していてもよい。また、上記電子回路は、半導体等の素子を有していてもよい。また、上記電子回路は、上記第1の導電パターンと電気的に接合されていることが好ましい。
また、基材は第1の導電パターンと接続される面とは異なる面に、他の部材と接続するための導電性部材を更に有していてもよい。
本発明の積層体は、基材を含むことが好ましい。
本発明の積層体において、基材は第1の再配線層の第2の再配線層が存在する側とは反対の側に接することが好ましい。
基材としては、特に限定されず、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどの半導体作製基材、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基材、紙、SOG(Spin On Glass)、TFT(薄膜トランジスタ)アレイ基材、プラズマディスプレイパネル(PDP)の電極板など特に制約されない。これら基材にはヘキサメチルジシラザン(HMDS)、封止材(エポキシモールディングコンパウンド:EMC)等による密着層や酸化層などの層が表面に設けられていてもよい。
基材はウエハ状であってもパネル状であってもよい。
本発明では、特に、半導体作製基材が好ましく、シリコン基板(シリコンウエハ)がより好ましい。
基材は電子回路を含む電子回路領域を有していてもよい。また、上記電子回路は、半導体等の素子を有していてもよい。また、上記電子回路は、上記第1の導電パターンと電気的に接合されていることが好ましい。
また、基材は第1の導電パターンと接続される面とは異なる面に、他の部材と接続するための導電性部材を更に有していてもよい。
〔封止層〕
また、本発明の積層体は、基材として少なくとも1つの半導体ダイと封止材を含む封止層を更に備えることが好ましい。
具体的には、本発明の積層体は、少なくとも1つの半導体ダイと封止材を含む封止層を更に備え、上記第1の再配線層が上記半導体ダイ上に形成されており、上記第1の導電パターンが上記半導体ダイと電気的に接続されていることが好ましい。
また、本発明の積層体は、基材として少なくとも1つの半導体ダイと封止材を含む封止層を更に備えることが好ましい。
具体的には、本発明の積層体は、少なくとも1つの半導体ダイと封止材を含む封止層を更に備え、上記第1の再配線層が上記半導体ダイ上に形成されており、上記第1の導電パターンが上記半導体ダイと電気的に接続されていることが好ましい。
封止層は、封止材と少なくとも1つの半導体ダイとを含み、半導体ダイが封止材に埋め込まれて構成されていることも、本発明の好ましい態様の一つである。
-封止材-
封止材としては、特に限定されず公知のものを用いることができるが、硬化型組成物(硬化型接着剤)を硬化してなるものであることが好ましい。
硬化型組成物としては、紫外線硬化型等の光硬化型組成物、嫌気硬化型や湿気硬化型などの反応硬化型組成物、熱硬化型組成物などの各種硬化型組成物を用いることができる。その他、二液混合型の組成物や、接着用シートなどを用いてもよい。
これら硬化型組成物としては硬化型樹脂組成物が好ましく、用いられる樹脂としてはエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。
硬化型樹脂組成物は、樹脂以外にフィラー、重合開始剤、硬化剤、乾燥剤等の他の成分を更に含んでもよい。これらの成分としては、本分野において従来公知の成分を特に限定なく使用することができる。
封止材としては、特に限定されず公知のものを用いることができるが、硬化型組成物(硬化型接着剤)を硬化してなるものであることが好ましい。
硬化型組成物としては、紫外線硬化型等の光硬化型組成物、嫌気硬化型や湿気硬化型などの反応硬化型組成物、熱硬化型組成物などの各種硬化型組成物を用いることができる。その他、二液混合型の組成物や、接着用シートなどを用いてもよい。
これら硬化型組成物としては硬化型樹脂組成物が好ましく、用いられる樹脂としてはエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。
硬化型樹脂組成物は、樹脂以外にフィラー、重合開始剤、硬化剤、乾燥剤等の他の成分を更に含んでもよい。これらの成分としては、本分野において従来公知の成分を特に限定なく使用することができる。
〔半導体ダイ〕
本発明において、半導体ダイとは回路が組み込まれたチップをいい、メモリ、ロジック等の機能を発現するダイをいう。
半導体ダイは半導体チップであることが好ましい。半導体ダイは、例えば、シリコン等の基材に回路パターンを形成し、これを個片化することにより得られる。
半導体ダイとしては特に限定されないが、メモリIC、ロジックIC、ASIC、これらを更に集積回路化したものなどが挙げられる。
本発明において、半導体ダイとは回路が組み込まれたチップをいい、メモリ、ロジック等の機能を発現するダイをいう。
半導体ダイは半導体チップであることが好ましい。半導体ダイは、例えば、シリコン等の基材に回路パターンを形成し、これを個片化することにより得られる。
半導体ダイとしては特に限定されないが、メモリIC、ロジックIC、ASIC、これらを更に集積回路化したものなどが挙げられる。
封止層に封止される半導体ダイの数は特に限定されず、1つであっても複数個であってもよい。ここで、封止層に2つ以上の半導体ダイが含まれており、上記2つ以上の半導体ダイのうち2つ以上の半導体ダイにおける回路が上記第1の再配線層と接続する態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
半導体ダイのサイズは特に限定されず、例えば、一辺が100μm~10cmであるもの等が挙げられる。
半導体ダイのサイズは特に限定されず、例えば、一辺が100μm~10cmであるもの等が挙げられる。
半導体ダイは、半導体ダイにおける回路と接続する導電性部材を備えていてもよい。
導電性部材としては、導電性パッドなどが挙げられる。
導電性部材の材質としては銅、アルミニウム、ニッケル、バナジウム、チタン、クロム、コバルト、金、タングステン、錫、銀及びこれらの金属の少なくとも1種を含む合金が例示され、銅、アルミニウム又はこれらの金属の少なくとも1種を含む合金が好ましく、銅又は銅を含む合金がより好ましく、銅が更に好ましい。
導電性部材としては、導電性パッドなどが挙げられる。
導電性部材の材質としては銅、アルミニウム、ニッケル、バナジウム、チタン、クロム、コバルト、金、タングステン、錫、銀及びこれらの金属の少なくとも1種を含む合金が例示され、銅、アルミニウム又はこれらの金属の少なくとも1種を含む合金が好ましく、銅又は銅を含む合金がより好ましく、銅が更に好ましい。
封止層の一方の面において、半導体ダイにおける回路又は上記導電性部材が露出することが好ましく、封止層の一方の面において半導体ダイにおける回路又は上記導電性部材が露出し、他方の面において半導体ダイにおける回路又は上記導電性部材がいずれも露出しないことが好ましい。
また、上記露出した回路又は回路と接続された導電性部材と、第1の再配線層とが接続することが好ましい。
また、上記露出した回路又は回路と接続された導電性部材と、第1の再配線層とが接続することが好ましい。
-貫通導電部-
封止層は、封止層の一方の面と他方の面とを導通する貫通導電部を更に含むことが好ましい。このような貫通導電部は、例えば、封止層を貫通する導電性貫通ビアとして含まれることが好ましい。
上記貫通導電部により、例えば、第1の再配線層と他の部材とが接続される。
封止層は、封止層の一方の面と他方の面とを導通する貫通導電部を更に含むことが好ましい。このような貫通導電部は、例えば、封止層を貫通する導電性貫通ビアとして含まれることが好ましい。
上記貫通導電部により、例えば、第1の再配線層と他の部材とが接続される。
封止層の厚さは特に限定されず、半導体ダイの厚さ等を考慮して決定すればよいが、例えば、1μm~500μmであることが好ましく、10μm~200μmであることがより好ましい。
<他の半導体ダイ>
本発明の積層体は、上記封止層に含まれない半導体ダイであって、上記第1の再配線層と電気的に接続する1以上の半導体ダイを更に有することも好ましい。
他の半導体ダイの好ましい態様は、封止層に封止されていない以外は、上述の封止層に含まれる半導体ダイの好ましい態様と同様である。
他の半導体ダイは、例えば、基材の第1の再配線層とは反対の側に配置され、第1の再配線層と電気的に接続されることが好ましい。
本発明の積層体は、上記封止層に含まれない半導体ダイであって、上記第1の再配線層と電気的に接続する1以上の半導体ダイを更に有することも好ましい。
他の半導体ダイの好ましい態様は、封止層に封止されていない以外は、上述の封止層に含まれる半導体ダイの好ましい態様と同様である。
他の半導体ダイは、例えば、基材の第1の再配線層とは反対の側に配置され、第1の再配線層と電気的に接続されることが好ましい。
本発明の積層体が他の半導体ダイを含む場合、他の半導体ダイの数は、1以上であればよく、1~10であることが好ましく、1~4であることが更に好ましい。
また、他の半導体ダイを2以上含むことも本発明の好ましい態様の一つである。上記態様において、他の半導体ダイの数は、3以上であることが更に好ましく、5以上であることが更に好ましく、10以上であることが特に好ましい。
このような態様において、半導体ダイを2以上含む場合、各半導体ダイは同じものであってもよいし異なるものであってもよい。
また、他の半導体ダイを2以上含むことも本発明の好ましい態様の一つである。上記態様において、他の半導体ダイの数は、3以上であることが更に好ましく、5以上であることが更に好ましく、10以上であることが特に好ましい。
このような態様において、半導体ダイを2以上含む場合、各半導体ダイは同じものであってもよいし異なるものであってもよい。
<導電性の接続部>
本発明の積層体は、上記再配線積層構造の上記基材と接する面とは異なる面に、導電性の接続部を更に含んでもよい。
導電性の接続部は、略球欠状、略柱状、平均径5μm以下のボンディングパッド構造のいずれかであることが好ましい。
また、本発明の積層体は、上記再配線積層構造と導電性の接続部の間に、バリア層を含んでもよい。
本発明の積層体は、上記再配線積層構造の上記基材と接する面とは異なる面に、導電性の接続部を更に含んでもよい。
導電性の接続部は、略球欠状、略柱状、平均径5μm以下のボンディングパッド構造のいずれかであることが好ましい。
また、本発明の積層体は、上記再配線積層構造と導電性の接続部の間に、バリア層を含んでもよい。
導電性の接続部が略球欠状である場合、導電性の接続部は、はんだボール、ボールグリッドアレイ(BGA)ボール、又はC4バンプであることが好ましい。
図1(a)は、導電性の接続部が略球欠状である場合の概略断面図である。
図1(a)において、導電性の接続部102は導電性パッド104を介して再配線積層構造の最外層における導電パターン108と接続しており、導電パターン108は再配線積層構造の最外層における絶縁パターン106の間に形成されている。
ここで、導電性パッド104と導電パターン108との間にはバリア層が形成されていてもよい。
図1(a)は、導電性の接続部が略球欠状である場合の概略断面図である。
図1(a)において、導電性の接続部102は導電性パッド104を介して再配線積層構造の最外層における導電パターン108と接続しており、導電パターン108は再配線積層構造の最外層における絶縁パターン106の間に形成されている。
ここで、導電性パッド104と導電パターン108との間にはバリア層が形成されていてもよい。
導電性の接続部が略球欠状である場合、導電性の接続部を構成する材料としては特に限定されないが、Sn、Pb、Ag、Cu、Ni、Bi、またはこれらのいずれかを含む合金であることが好ましい。
導電性の接続部が略球欠状である場合、導電性の接続部の高さは50μm以下であることが好ましく、20~50μmであることがより好ましく、20~40μmであることが更に好ましい。
導電性の接続部が略球欠状である場合、導電性の接続部の高さは50μm以下であることが好ましく、20~50μmであることがより好ましく、20~40μmであることが更に好ましい。
導電性の接続部が略柱状である場合、導電性の接続部は、はんだ部材を上部に有するピラーであることが好ましい。
図1(b)は、導電性の接続部が略柱状である場合の概略断面図である。
図1(b)において、導電性の接続部102ははんだ部材110及びピラー112からなる部材である。
図1(b)においては、はんだ部材110を仮に半球状に記載したが、この形状は特に限定されず、円柱状などで上部が平らな形状であってもよい。
図1(b)において、導電性の接続部102は導電パターン108と接続しており、導電パターン108は絶縁パターン106の間に形成されている。
図1(b)は、導電性の接続部が略柱状である場合の概略断面図である。
図1(b)において、導電性の接続部102ははんだ部材110及びピラー112からなる部材である。
図1(b)においては、はんだ部材110を仮に半球状に記載したが、この形状は特に限定されず、円柱状などで上部が平らな形状であってもよい。
図1(b)において、導電性の接続部102は導電パターン108と接続しており、導電パターン108は絶縁パターン106の間に形成されている。
導電性の接続部が略柱状である場合、ピラーを構成する材料としては特に限定されないが、Sn、Pb、Ag、Cu、Ni、Bi、またはこれらのいずれかを含む合金であることが好ましく、Cuであることがより好ましい。
はんだ部材を含む場合、はんだ部材を構成する材料としては特に限定されないが、Sn、Pb、Ni、Bi、またはこれらのいずれかを含む合金であることが好ましい。
導電性の接続部が略柱状である場合、導電性の接続部の高さは20μm以下であることが好ましく、10~20μmであることがより好ましく、10~15μmであることが更に好ましい。
はんだ部材を含む場合、はんだ部材を構成する材料としては特に限定されないが、Sn、Pb、Ni、Bi、またはこれらのいずれかを含む合金であることが好ましい。
導電性の接続部が略柱状である場合、導電性の接続部の高さは20μm以下であることが好ましく、10~20μmであることがより好ましく、10~15μmであることが更に好ましい。
導電性の接続部が平均径5μm以下のボンディングパッド構造である場合、導電性の接続部は、絶縁パターンと高さを揃えて、導電性の接続部と絶縁部材とがほぼ平坦になるように形成されることが好ましい。
図1(c)は、導電性の接続部が平均径5μm以下のボンディングパッド構造である場合の概略断面図である。
図1(c)において、導電性の接続部102は導電パターン108と接続しており、導電パターン108は絶縁パターン106の間に形成されている。
図1(c)は、導電性の接続部が平均径5μm以下のボンディングパッド構造である場合の概略断面図である。
図1(c)において、導電性の接続部102は導電パターン108と接続しており、導電パターン108は絶縁パターン106の間に形成されている。
導電性の接続部が平均径5μm以下のボンディングパッド構造である場合、ボンディングパッド構造を構成する材料としては特に限定されないが、Sn、Pb、Ag、Cu、Ni、Bi、またはこれらのいずれかを含む合金であることが好ましく、Cuであることがより好ましい。
導電性の接続部が平均径5μm以下のボンディングパッド構造である場合、上記平均径は5μm以下であり、1~5μmであることが好ましく、2~5μmであることがより好ましい。
上記平均径は、ボンディングパッド構造の上面の平均径である。ボンディングパッド構造の上面が円形でない場合、平均径とは円相当径の平均値をいう。
導電性の接続部が平均径5μm以下のボンディングパッド構造である場合、上記平均径は5μm以下であり、1~5μmであることが好ましく、2~5μmであることがより好ましい。
上記平均径は、ボンディングパッド構造の上面の平均径である。ボンディングパッド構造の上面が円形でない場合、平均径とは円相当径の平均値をいう。
<基板>
本発明の積層体は、上記導電性の接続部と接続する基板を有してもよい。
基板の材質としては、特に限定されず、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどの半導体作製基材、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基材、紙、SOG(Spin On Glass)、TFT(薄膜トランジスタ)アレイ基材、プラズマディスプレイパネル(PDP)の電極板など特に制約されない。これら基材にはヘキサメチルジシラザン(HMDS)、封止材(エポキシモールディングコンパウンド:EMC)等による密着層や酸化層などの層が表面に設けられていてもよい。
基板はウエハ状であってもパネル状であってもよい。
本発明では、特に、半導体作製基材が好ましく、シリコン基板(シリコンウエハ)がより好ましい。
基板は電子回路を含む電子回路領域を有していてもよい。また、上記電子回路は、半導体等の素子を有していてもよい。また、上記電子回路は、上記第1の導電パターンと電気的に接合されていることが好ましい。
また、基板は第1の導電パターンと接続される面とは異なる面に、他の部材と接続するための導電性部材を更に有していてもよい。
本発明の積層体は、上記導電性の接続部と接続する基板を有してもよい。
基板の材質としては、特に限定されず、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどの半導体作製基材、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基材、紙、SOG(Spin On Glass)、TFT(薄膜トランジスタ)アレイ基材、プラズマディスプレイパネル(PDP)の電極板など特に制約されない。これら基材にはヘキサメチルジシラザン(HMDS)、封止材(エポキシモールディングコンパウンド:EMC)等による密着層や酸化層などの層が表面に設けられていてもよい。
基板はウエハ状であってもパネル状であってもよい。
本発明では、特に、半導体作製基材が好ましく、シリコン基板(シリコンウエハ)がより好ましい。
基板は電子回路を含む電子回路領域を有していてもよい。また、上記電子回路は、半導体等の素子を有していてもよい。また、上記電子回路は、上記第1の導電パターンと電気的に接合されていることが好ましい。
また、基板は第1の導電パターンと接続される面とは異なる面に、他の部材と接続するための導電性部材を更に有していてもよい。
<他の再配線積層構造>
本発明の積層体は、他の再配線積層構造を更に含んでもよい。
他の再配線積層構造は、基材の第1の再配線層とは反対の側に配置され、基材と上述の他の半導体ダイとの間に存在することが好ましい。
他の再配線積層構造は、絶縁パターンと、上記絶縁パターンのパターン間に存在する導電パターンとを含む。
他の再配線積層構造における絶縁パターン及び導電パターンとしては、公知のものを特に限定なく使用することができるが、第1の再配線層における第1の絶縁パターン及び第1の導電パターンと同様の材料を用いて形成することができる。
他の再配線積層構造は、合計で再配線層を3~20層含むことが好ましく、4~10層含むことがより好ましい。
本発明の積層体は、他の再配線積層構造を更に含んでもよい。
他の再配線積層構造は、基材の第1の再配線層とは反対の側に配置され、基材と上述の他の半導体ダイとの間に存在することが好ましい。
他の再配線積層構造は、絶縁パターンと、上記絶縁パターンのパターン間に存在する導電パターンとを含む。
他の再配線積層構造における絶縁パターン及び導電パターンとしては、公知のものを特に限定なく使用することができるが、第1の再配線層における第1の絶縁パターン及び第1の導電パターンと同様の材料を用いて形成することができる。
他の再配線積層構造は、合計で再配線層を3~20層含むことが好ましく、4~10層含むことがより好ましい。
<積層体の具体例>
以下、本発明の積層体の具体的な態様の例を図に示して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
各図において、説明済みの符号は省略される場合がある。
図2は、本発明の積層体の一例を示す概略断面図である。以下の図面において、導電パターンと導電部との界面、絶縁パターン同士の界面を便宜上記載しているが、実際にはこれらの界面は必ずしも明確ではない場合がある。また、複数の層の絶縁パターンが同時に形成されるなどにより、そもそも界面が存在しない場合もある。
図2において、積層体10は第1の絶縁パターン12の間に第1の導電パターン14を含む第一の再配線層が形成され、第1の再配線層は第1のビア構造16を含む。
また図2において、第1の再配線層上には絶縁パターン18及び導電パターン20を含む層が形成されている。
図2において、絶縁パターン18及び導電パターン20を含む層(導電部含有層)の上には第2の絶縁パターン24の間に第2の導電パターン26を含む第1の再配線層が形成され、第2の再配線層は第2のビア構造28を含む。
また、図2において、第2の再配線層の第1の再配線層とは反対の側には、接続パッド30が形成されている。
第1のビア構造16及び第2のビア構造28は、導電部22により接続されている。
ここで、第1のビア構造16の深さ方向における投影面において、上記第1のビア構造の上面と、上記第2のビア構造28の底面の少なくとも一部とが重なっている。
図3は図2に記載された積層体10を接続パッド30が形成されている面から第1のビア構造16の深さ方向に観察した概略投影図である。
図3において、第2のビア構造28の底面34(破線部)は、第1のビア構造16の上面32(一点鎖線部)の内部に形成されており、第2のビア構造の底面34のうち、100面積%が第1のビア構造の上面32と重なっている。
以下、本発明の積層体の具体的な態様の例を図に示して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
各図において、説明済みの符号は省略される場合がある。
図2は、本発明の積層体の一例を示す概略断面図である。以下の図面において、導電パターンと導電部との界面、絶縁パターン同士の界面を便宜上記載しているが、実際にはこれらの界面は必ずしも明確ではない場合がある。また、複数の層の絶縁パターンが同時に形成されるなどにより、そもそも界面が存在しない場合もある。
図2において、積層体10は第1の絶縁パターン12の間に第1の導電パターン14を含む第一の再配線層が形成され、第1の再配線層は第1のビア構造16を含む。
また図2において、第1の再配線層上には絶縁パターン18及び導電パターン20を含む層が形成されている。
図2において、絶縁パターン18及び導電パターン20を含む層(導電部含有層)の上には第2の絶縁パターン24の間に第2の導電パターン26を含む第1の再配線層が形成され、第2の再配線層は第2のビア構造28を含む。
また、図2において、第2の再配線層の第1の再配線層とは反対の側には、接続パッド30が形成されている。
第1のビア構造16及び第2のビア構造28は、導電部22により接続されている。
ここで、第1のビア構造16の深さ方向における投影面において、上記第1のビア構造の上面と、上記第2のビア構造28の底面の少なくとも一部とが重なっている。
図3は図2に記載された積層体10を接続パッド30が形成されている面から第1のビア構造16の深さ方向に観察した概略投影図である。
図3において、第2のビア構造28の底面34(破線部)は、第1のビア構造16の上面32(一点鎖線部)の内部に形成されており、第2のビア構造の底面34のうち、100面積%が第1のビア構造の上面32と重なっている。
図4は、本発明の積層体の別の一例を示す概略断面図である。
図4において、半導体ダイ36が封止材38に埋め込まれた封止層40を基材として、第1のビア構造16を含む第1の再配線層42、導電部22を含む導電部含有層44、第2のビア構造28を含む第2の再配線層46、第2の導電部48を含む第2の導電部含有層50、第3のビア構造52を含む第3の再配線層54、第3の導電部56を含む第3の導電部含有層58、他の導電パターン60を含む他の再配線層62をこの順に積層してなる再配線積層構造が形成されている。
ここで、第1のビア構造の深さ方向における投影面において、第2のビア構造28の底面は、第1のビア構造16の上面と重なっている。
また、第2のビア構造の深さ方向における投影面において、第3のビア構造52の底面は、第2のビア構造28の上面と重なっていることが好ましい。
また、導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性は2μm以下である。
第2の導電部のビア構造側の表面における平坦性は2μm以下であることが好ましい。
第3の導電部のビア構造側の表面における平坦性は2μm以下であることが好ましい。
図4において、半導体ダイ36が封止材38に埋め込まれた封止層40を基材として、第1のビア構造16を含む第1の再配線層42、導電部22を含む導電部含有層44、第2のビア構造28を含む第2の再配線層46、第2の導電部48を含む第2の導電部含有層50、第3のビア構造52を含む第3の再配線層54、第3の導電部56を含む第3の導電部含有層58、他の導電パターン60を含む他の再配線層62をこの順に積層してなる再配線積層構造が形成されている。
ここで、第1のビア構造の深さ方向における投影面において、第2のビア構造28の底面は、第1のビア構造16の上面と重なっている。
また、第2のビア構造の深さ方向における投影面において、第3のビア構造52の底面は、第2のビア構造28の上面と重なっていることが好ましい。
また、導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性は2μm以下である。
第2の導電部のビア構造側の表面における平坦性は2μm以下であることが好ましい。
第3の導電部のビア構造側の表面における平坦性は2μm以下であることが好ましい。
この再配線積層構造の第1の再配線層42とは反対の側には、接続パッド30が形成されている。また接続パッド30には、導電性の接続部64が形成されている。図4において導電性の接続部64は略球欠状として記載されているが、上述の通り、略柱状、ボンディングパッド等の他の形状であってもよい。
この導電性の接続部64を介して、再配線積層構造は基板66と接続されており、基板66の再配線積層構造とは反対の側には、電極68及び他の接続部70が更に形成されている。
この導電性の接続部64を介して、再配線積層構造は基板66と接続されており、基板66の再配線積層構造とは反対の側には、電極68及び他の接続部70が更に形成されている。
封止層40の再配線積層構造とは反対の側には、他の再配線積層構造72が形成されている。
他の再配線積層構造は、導電パターン及び絶縁パターンを含み、封止層とは反対側の表面には他の接続パッド74が形成されている。ここで、導電パターンにより、導電性貫通ビア37と他の接続パッド74とが電気的に接続されることが好ましい。
また、他の接続パッド74は、接続部76を介して他の半導体ダイ78と接続されている。
封止層40には、導電性貫通ビア37が形成されているため、第1の再配線層42は導電性貫通ビア37、他の接続パッド74、接続部76を介して他の半導体ダイ78と接続されている。
他の再配線積層構造は、導電パターン及び絶縁パターンを含み、封止層とは反対側の表面には他の接続パッド74が形成されている。ここで、導電パターンにより、導電性貫通ビア37と他の接続パッド74とが電気的に接続されることが好ましい。
また、他の接続パッド74は、接続部76を介して他の半導体ダイ78と接続されている。
封止層40には、導電性貫通ビア37が形成されているため、第1の再配線層42は導電性貫通ビア37、他の接続パッド74、接続部76を介して他の半導体ダイ78と接続されている。
(積層体の製造方法)
本発明の積層体の製造方法は、第1の絶縁パターンと、上記第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、上記第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む第1の再配線層を形成する第1の再配線層形成工程、上記第1のビア構造と接する導電部を形成する導電部形成工程、第2の絶縁パターンと、上記第2の絶縁パターンのパターン間に存在する第2の導電パターンとを有し、かつ、上記第2の導電パターンとして上記導電部と接する第2のビア構造を含む第2の再配線層を形成する第2の再配線層形成工程、を含み、ビアの深さ方向における投影面において、上記第1のビア構造の上面と、上記第2のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、上記導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下である。
本発明の積層体の製造方法は、第1の絶縁パターンと、上記第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、上記第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む第1の再配線層を形成する第1の再配線層形成工程、上記第1のビア構造と接する導電部を形成する導電部形成工程、第2の絶縁パターンと、上記第2の絶縁パターンのパターン間に存在する第2の導電パターンとを有し、かつ、上記第2の導電パターンとして上記導電部と接する第2のビア構造を含む第2の再配線層を形成する第2の再配線層形成工程、を含み、ビアの深さ方向における投影面において、上記第1のビア構造の上面と、上記第2のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、上記導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下である。
本発明の積層体の製造方法によれば、上述の本発明の積層体が得られる。すなわち、信頼性に優れる積層体を得ることができる。
<第1の再配線層形成工程>
本発明の積層体の製造方法は、第1の絶縁パターンと、上記第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、上記第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む第1の再配線層を形成する第1の再配線層形成工程を含む。
本発明の積層体の製造方法は、第1の絶縁パターンと、上記第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、上記第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む第1の再配線層を形成する第1の再配線層形成工程を含む。
形成される第1の絶縁パターンの好ましい態様及び第1の導電パターンの好ましい態様、ビア構造の好ましい態様は上述の通りである。
第1の再配線層形成工程は第1の絶縁パターン形成用組成物を基材上に適用して膜を形成すること(膜形成工程)を含むことが好ましい。
また、第1の再配線層形成工程は、上記膜形成工程、膜形成工程により形成された膜を選択的に露光する露光工程、及び、露光工程により露光された膜を現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程を含むことがより好ましい。
第1の再配線層形成工程は、上記膜形成工程、上記露光工程、上記現像工程、並びに、現像工程により得られたパターンを加熱する加熱工程及び現像工程により得られたパターンを露光する現像後露光工程の少なくとも一方を含むことが特に好ましい。
以下、各工程の詳細について説明する。また、第1の絶縁パターン形成用組成物(以下、単に「組成物」ともいう。)の詳細については後述する。
また、第1の再配線層形成工程は、上記膜形成工程、膜形成工程により形成された膜を選択的に露光する露光工程、及び、露光工程により露光された膜を現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程を含むことがより好ましい。
第1の再配線層形成工程は、上記膜形成工程、上記露光工程、上記現像工程、並びに、現像工程により得られたパターンを加熱する加熱工程及び現像工程により得られたパターンを露光する現像後露光工程の少なくとも一方を含むことが特に好ましい。
以下、各工程の詳細について説明する。また、第1の絶縁パターン形成用組成物(以下、単に「組成物」ともいう。)の詳細については後述する。
<膜形成工程>
第1の再配線層形成工程は、組成物を基材上に適用して膜を形成する膜形成工程を含むことが好ましい。
第1の再配線層形成工程は、組成物を基材上に適用して膜を形成する膜形成工程を含むことが好ましい。
基材としては、上述の本発明の積層体における基材と同様のものが挙げられる。
中でも、基材は、少なくとも1つの半導体ダイと封止材を含む封止層を備え、膜形成工程において第1の絶縁パターン形成用組成物が上記半導体ダイ上に適用され、第1の導電パターンと上記半導体ダイとが電気的に接続するように形成されることが好ましい。
少なくとも1つの半導体ダイと封止材を含む封止層は、例えば、後述する封止層形成工程により形成される。
中でも、基材は、少なくとも1つの半導体ダイと封止材を含む封止層を備え、膜形成工程において第1の絶縁パターン形成用組成物が上記半導体ダイ上に適用され、第1の導電パターンと上記半導体ダイとが電気的に接続するように形成されることが好ましい。
少なくとも1つの半導体ダイと封止材を含む封止層は、例えば、後述する封止層形成工程により形成される。
組成物を基材上に適用する手段としては、塗布が好ましい。
適用する手段としては、具体的には、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スプレーコート法、スピンコート法、スリットコート法、インクジェット法などが挙げられる。膜の厚さの均一性の観点から、スピンコート法、スリットコート法、スプレーコート法、又は、インクジェット法が好ましく、膜の厚さの均一性の観点および生産性の観点からスピンコート法およびスリットコート法がより好ましい。適用する手段に応じて組成物の固形分濃度や塗布条件を調整することで、所望の厚さの膜を得ることができる。また、基材の形状によっても塗布方法を適宜選択でき、ウエハ等の円形基材であればスピンコート法、スプレーコート法、インクジェット法等が好ましく、矩形基材であればスリットコート法、スプレーコート法、インクジェット法等が好ましい。スピンコート法の場合は、例えば、500~3,500rpmの回転数で、10秒~3分程度適用することができる。
また、あらかじめ仮支持体上に上記付与方法によって付与して形成した塗膜を、基材上に転写する方法を適用することもできる。
転写方法に関しては特開2006-023696号公報の段落0023、0036~0051や、特開2006-047592号公報の段落0096~0108に記載の作製方法を好適に用いることができる。
また、基材の端部において余分な膜の除去を行なう工程を行なってもよい。このような工程の例には、エッジビードリンス(EBR)、バックリンスなどが挙げられる。
組成物を基材に塗布する前に基材に種々の溶剤を塗布し、基材の濡れ性を向上させた後に組成物を塗布するプリウェット工程を採用しても良い。
適用する手段としては、具体的には、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スプレーコート法、スピンコート法、スリットコート法、インクジェット法などが挙げられる。膜の厚さの均一性の観点から、スピンコート法、スリットコート法、スプレーコート法、又は、インクジェット法が好ましく、膜の厚さの均一性の観点および生産性の観点からスピンコート法およびスリットコート法がより好ましい。適用する手段に応じて組成物の固形分濃度や塗布条件を調整することで、所望の厚さの膜を得ることができる。また、基材の形状によっても塗布方法を適宜選択でき、ウエハ等の円形基材であればスピンコート法、スプレーコート法、インクジェット法等が好ましく、矩形基材であればスリットコート法、スプレーコート法、インクジェット法等が好ましい。スピンコート法の場合は、例えば、500~3,500rpmの回転数で、10秒~3分程度適用することができる。
また、あらかじめ仮支持体上に上記付与方法によって付与して形成した塗膜を、基材上に転写する方法を適用することもできる。
転写方法に関しては特開2006-023696号公報の段落0023、0036~0051や、特開2006-047592号公報の段落0096~0108に記載の作製方法を好適に用いることができる。
また、基材の端部において余分な膜の除去を行なう工程を行なってもよい。このような工程の例には、エッジビードリンス(EBR)、バックリンスなどが挙げられる。
組成物を基材に塗布する前に基材に種々の溶剤を塗布し、基材の濡れ性を向上させた後に組成物を塗布するプリウェット工程を採用しても良い。
<乾燥工程>
上記膜は、膜形成工程(層形成工程)の後に、溶剤を除去するため、形成された膜(層)を乾燥する工程(乾燥工程)に供されてもよい。
すなわち、第1の再配線層形成工程は、膜形成工程により形成された膜を乾燥する乾燥工程を含んでもよい。
上記乾燥工程は膜形成工程の後、露光工程の前に行われることが好ましい。
乾燥工程における膜の乾燥温度は50~150℃が好ましく、70℃~130℃がより好ましく、90℃~110℃が更に好ましい。また、減圧により乾燥を行っても良い。乾燥時間としては、30秒~20分が例示され、1分~10分が好ましく、2分~7分がより好ましい。
上記膜は、膜形成工程(層形成工程)の後に、溶剤を除去するため、形成された膜(層)を乾燥する工程(乾燥工程)に供されてもよい。
すなわち、第1の再配線層形成工程は、膜形成工程により形成された膜を乾燥する乾燥工程を含んでもよい。
上記乾燥工程は膜形成工程の後、露光工程の前に行われることが好ましい。
乾燥工程における膜の乾燥温度は50~150℃が好ましく、70℃~130℃がより好ましく、90℃~110℃が更に好ましい。また、減圧により乾燥を行っても良い。乾燥時間としては、30秒~20分が例示され、1分~10分が好ましく、2分~7分がより好ましい。
<露光工程>
上記膜は、膜を選択的に露光する露光工程に供されてもよい。
第1の再配線層形成工程は、膜形成工程により形成された膜を選択的に露光する露光工程を含んでもよい。
選択的に露光するとは、膜の一部を露光することを意味している。また、選択的に露光することにより、膜には露光された領域(露光部)と露光されていない領域(非露光部)が形成される。
露光量は、上記膜を硬化できる限り特に限定されないが、例えば、波長365nmでの露光エネルギー換算で50~10,000mJ/cm2が好ましく、200~8,000mJ/cm2がより好ましい。
上記膜は、膜を選択的に露光する露光工程に供されてもよい。
第1の再配線層形成工程は、膜形成工程により形成された膜を選択的に露光する露光工程を含んでもよい。
選択的に露光するとは、膜の一部を露光することを意味している。また、選択的に露光することにより、膜には露光された領域(露光部)と露光されていない領域(非露光部)が形成される。
露光量は、上記膜を硬化できる限り特に限定されないが、例えば、波長365nmでの露光エネルギー換算で50~10,000mJ/cm2が好ましく、200~8,000mJ/cm2がより好ましい。
露光波長は、190~1,000nmの範囲で適宜定めることができ、240~550nmが好ましい。
露光波長は、光源との関係でいうと、(1)半導体レーザー(波長 830nm、532nm、488nm、405nm、375nm、355nm etc.)、(2)メタルハライドランプ、(3)高圧水銀灯、g線(波長 436nm)、h線(波長 405nm)、i線(波長 365nm)、ブロード(g,h,i線の3波長)、(4)エキシマレーザー、KrFエキシマレーザー(波長 248nm)、ArFエキシマレーザー(波長 193nm)、F2エキシマレーザー(波長 157nm)、(5)極紫外線;EUV(波長 13.6nm)、(6)電子線、(7)YAGレーザーの第二高調波532nm、第三高調波355nm等が挙げられる。特に高圧水銀灯による露光が好ましく、露光感度の観点で、i線による露光がより好ましい。
露光の方式は特に限定されず、上記膜の少なくとも一部が露光される方式であればよいが、フォトマスクを使用した露光、レーザーダイレクトイメージング法による露光等が挙げられる。
露光の方式は特に限定されず、上記膜の少なくとも一部が露光される方式であればよいが、フォトマスクを使用した露光、レーザーダイレクトイメージング法による露光等が挙げられる。
<露光後加熱工程>
上記膜は、露光後に加熱する工程(露光後加熱工程)に供されてもよい。
すなわち、第1の再配線層形成工程は、露光工程により露光された膜を加熱する露光後加熱工程を含んでもよい。
露光後加熱工程は、露光工程後、現像工程前に行うことができる。
露光後加熱工程における加熱温度は、50℃~140℃が好ましく、60℃~120℃がより好ましい。
露光後加熱工程における加熱時間は、30秒間~300分間が好ましく、1分間~10分間がより好ましい。
露光後加熱工程における昇温速度は、加熱開始時の温度から最高加熱温度まで1~12℃/分が好ましく、2~10℃/分がより好ましく、3~10℃/分が更に好ましい。
また、昇温速度は加熱途中で適宜変更してもよい。
露光後加熱工程における加熱手段としては、特に限定されず、公知のホットプレート、オーブン、赤外線ヒーター等を用いることができる。
また、加熱に際し、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを流す等により、低酸素濃度の雰囲気下で行うことも好ましい。
上記膜は、露光後に加熱する工程(露光後加熱工程)に供されてもよい。
すなわち、第1の再配線層形成工程は、露光工程により露光された膜を加熱する露光後加熱工程を含んでもよい。
露光後加熱工程は、露光工程後、現像工程前に行うことができる。
露光後加熱工程における加熱温度は、50℃~140℃が好ましく、60℃~120℃がより好ましい。
露光後加熱工程における加熱時間は、30秒間~300分間が好ましく、1分間~10分間がより好ましい。
露光後加熱工程における昇温速度は、加熱開始時の温度から最高加熱温度まで1~12℃/分が好ましく、2~10℃/分がより好ましく、3~10℃/分が更に好ましい。
また、昇温速度は加熱途中で適宜変更してもよい。
露光後加熱工程における加熱手段としては、特に限定されず、公知のホットプレート、オーブン、赤外線ヒーター等を用いることができる。
また、加熱に際し、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを流す等により、低酸素濃度の雰囲気下で行うことも好ましい。
<現像工程>
露光後の上記膜は、現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程に供されてもよい。
すなわち、第1の再配線層形成工程は、露光工程により露光された膜を現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程を含んでもよい。
現像を行うことにより、膜の露光部及び非露光部のうち一方が除去され、パターンが形成される。
ここで、膜の非露光部が現像工程により除去される現像をネガ型現像といい、膜の露光部が現像工程により除去される現像をポジ型現像という。
露光後の上記膜は、現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程に供されてもよい。
すなわち、第1の再配線層形成工程は、露光工程により露光された膜を現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程を含んでもよい。
現像を行うことにより、膜の露光部及び非露光部のうち一方が除去され、パターンが形成される。
ここで、膜の非露光部が現像工程により除去される現像をネガ型現像といい、膜の露光部が現像工程により除去される現像をポジ型現像という。
〔現像液〕
現像工程において用いられる現像液としては、アルカリ水溶液、又は、有機溶剤を含む現像液が挙げられる。
現像工程において用いられる現像液としては、アルカリ水溶液、又は、有機溶剤を含む現像液が挙げられる。
現像液がアルカリ水溶液である場合、アルカリ水溶液が含みうる塩基性化合物としては、無機アルカリ類、第一級アミン類、第二級アミン類、第三級アミン類、第四級アンモニウム塩が挙げられ、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、n-プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-ブチルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラペンチルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラオクチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ブチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、メチルトリアミルアンモニウムヒドロキシド、ジブチルジペンチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルビス(2-ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、トリメチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジンが好ましく、より好ましくはTMAHである。現像液における塩基性化合物の含有量は、現像液全質量中0.01~10質量%が好ましく、0.1~5質量%がより好ましく、0.3~3質量%が更に好ましい。
現像液が有機溶剤を含む場合、有機溶剤としては、国際公開第2021/112189号の段落0387に記載の化合物を用いることができる。この内容は本明細書に組み込まれる。また、アルコール類として、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、オクタノール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、メチルイソブチルカルビノール、トリエチレングリコール等、アミド類として、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等も好適に挙げられる。
現像液が有機溶剤を含む場合、有機溶剤は1種又は、2種以上を混合して使用することができる。本発明では特にシクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン、及び、シクロヘキサノンよりなる群から選ばれた少なくとも1種を含む現像液が好ましく、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン及びジメチルスルホキシドよりなる群から選ばれた少なくとも1種を含む現像液がより好ましく、シクロペンタノンを含む現像液が特に好ましい。
現像液が有機溶剤を含む場合、現像液の全質量に対する有機溶剤の含有量は、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましく、90質量%以上であることが特に好ましい。また、上記含有量は、100質量%であってもよい。
現像液が有機溶剤を含む場合、現像液は塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を更に含んでもよい。現像液中の塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方がパターンに浸透することにより、パターンの破断伸び等の性能が向上する場合がある。
塩基性化合物としては、硬化後の膜に残存した場合の信頼性(硬化物を更に加熱した場合の基材との密着性)の観点からは、有機塩基が好ましい。
塩基性化合物としては、アミノ基を有する塩基性化合物が好ましく、1級アミン、2級アミン、3級アミン、アンモニウム塩、3級アミドなどが好ましいが、イミド化反応を促進する為には、1級アミン、2級アミン、3級アミン又はアンモニウム塩が好ましく、2級アミン、3級アミン又はアンモニウム塩がより好ましく、2級アミン又は3級アミンが更に好ましく、3級アミンが特に好ましい。
塩基性化合物としては、硬化物の機械特性(破断伸び)の観点からは、硬化膜(得られる硬化物)中に残存しにくいものが好ましく、環化の促進の観点からは、気化等により、加熱前に残存量が減少しにくいものであることが好ましい。
したがって、塩基性化合物の沸点は、常圧(101,325Pa)で30℃~350℃が好ましく、80℃~270℃がより好ましく、100℃~230℃が更に好ましい。
塩基性化合物の沸点は、現像液に含まれる有機溶剤の沸点から20℃を減算した温度よりも高いことが好ましく、現像液に含まれる有機溶剤の沸点よりも高いことがより好ましい。
例えば、有機溶剤の沸点が100℃である場合、使用される塩基性化合物は、沸点が80℃以上が好ましく、沸点が100℃以上がより好ましい。
現像液は塩基性化合物を1種のみ含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。
塩基性化合物としては、アミノ基を有する塩基性化合物が好ましく、1級アミン、2級アミン、3級アミン、アンモニウム塩、3級アミドなどが好ましいが、イミド化反応を促進する為には、1級アミン、2級アミン、3級アミン又はアンモニウム塩が好ましく、2級アミン、3級アミン又はアンモニウム塩がより好ましく、2級アミン又は3級アミンが更に好ましく、3級アミンが特に好ましい。
塩基性化合物としては、硬化物の機械特性(破断伸び)の観点からは、硬化膜(得られる硬化物)中に残存しにくいものが好ましく、環化の促進の観点からは、気化等により、加熱前に残存量が減少しにくいものであることが好ましい。
したがって、塩基性化合物の沸点は、常圧(101,325Pa)で30℃~350℃が好ましく、80℃~270℃がより好ましく、100℃~230℃が更に好ましい。
塩基性化合物の沸点は、現像液に含まれる有機溶剤の沸点から20℃を減算した温度よりも高いことが好ましく、現像液に含まれる有機溶剤の沸点よりも高いことがより好ましい。
例えば、有機溶剤の沸点が100℃である場合、使用される塩基性化合物は、沸点が80℃以上が好ましく、沸点が100℃以上がより好ましい。
現像液は塩基性化合物を1種のみ含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。
塩基性化合物の具体例としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ヘキシルアミン、ドデシルアミン、シクロヘキシルアミン、シクロヘキシルメチルアミン、シクロヘキシルジメチルアミン、アニリン、N-メチルアニリン、N,N-ジメチルアニリン、ジフェニルアミン、ピリジン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、DBU(ジアザビシクロウンデセン)、DABCO(1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン)、N,N-ジイソプロピルエチルアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、エチレンジアミン、ブタンジアミン、1,5-ジアミノペンタン、N-メチルヘキシルアミン、N-メチルジシクロヘキシルアミン、トリオクチルアミン、N-エチルエチレンジアミン、N,N―ジエチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラブチルー1,6-ヘキサンジアミン、スペルミジン、ジアミノシクロヘキサン、ビス(2-メトキシエチル)アミン、ピペリジン、メチルピペリジン、ジメチルピペリジン、ピペラジン、トロパン、N-フェニルベンジルアミン、1,2-ジアニリノエタン、2-アミノエタノール、トルイジン、アミノフェノール、ヘキシルアニリン、フェニレンジアミン、フェニルエチルアミン、ジベンジルアミン、ピロール、N-メチルピロール、N,N,N,Nテトラメチルエチレンジアミン、N,N,N,N-テトラメチルー1,3-プロパンジアミン等が挙げられる。
塩基発生剤の好ましい態様は、上述の組成物に含まれる塩基発生剤の好ましい態様と同様である。特に、塩基発生剤は熱塩基発生剤であることが好ましい。
現像液が塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を含む場合、塩基性化合物又は塩基発生剤の含有量は、現像液の全質量に対して、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。上記含有量の下限は特に限定されないが、例えば0.1質量%以上が好ましい。
塩基性化合物又は塩基発生剤が現像液が用いられる環境で固体である場合、塩基性化合物又は塩基発生剤の含有量は、現像液の全固形分に対して、70~100質量%であることも好ましい。
現像液は塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を1種のみ含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方が2種以上である場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
塩基性化合物又は塩基発生剤が現像液が用いられる環境で固体である場合、塩基性化合物又は塩基発生剤の含有量は、現像液の全固形分に対して、70~100質量%であることも好ましい。
現像液は塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を1種のみ含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方が2種以上である場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
現像液は、他の成分を更に含んでもよい。
他の成分としては、例えば、公知の界面活性剤や公知の消泡剤等が挙げられる。
他の成分としては、例えば、公知の界面活性剤や公知の消泡剤等が挙げられる。
〔現像液の供給方法〕
現像液の供給方法は、所望のパターンを形成できれば特に制限は無く、膜が形成された基材を現像液に浸漬する方法、基材上に形成された膜にノズルを用いて現像液を供給するパドル現像、または、現像液を連続供給する方法がある。ノズルの種類は特に制限は無く、ストレートノズル、シャワーノズル、スプレーノズル等が挙げられる。
現像液の浸透性、非画像部の除去性、製造上の効率の観点から、現像液をストレートノズルで供給する方法、又はスプレーノズルにて連続供給する方法が好ましく、画像部への現像液の浸透性の観点からは、スプレーノズルで供給する方法がより好ましい。
また、現像液をストレートノズルにて連続供給後、基材をスピンし現像液を基材上から除去し、スピン乾燥後に再度ストレートノズルにて連続供給後、基材をスピンし現像液を基材上から除去する工程を採用してもよく、この工程を複数回繰り返しても良い。
現像工程における現像液の供給方法としては、現像液が連続的に基材に供給され続ける工程、基材上で現像液が略静止状態で保たれる工程、基材上で現像液を超音波等で振動させる工程及びそれらを組み合わせた工程などが挙げられる。
現像液の供給方法は、所望のパターンを形成できれば特に制限は無く、膜が形成された基材を現像液に浸漬する方法、基材上に形成された膜にノズルを用いて現像液を供給するパドル現像、または、現像液を連続供給する方法がある。ノズルの種類は特に制限は無く、ストレートノズル、シャワーノズル、スプレーノズル等が挙げられる。
現像液の浸透性、非画像部の除去性、製造上の効率の観点から、現像液をストレートノズルで供給する方法、又はスプレーノズルにて連続供給する方法が好ましく、画像部への現像液の浸透性の観点からは、スプレーノズルで供給する方法がより好ましい。
また、現像液をストレートノズルにて連続供給後、基材をスピンし現像液を基材上から除去し、スピン乾燥後に再度ストレートノズルにて連続供給後、基材をスピンし現像液を基材上から除去する工程を採用してもよく、この工程を複数回繰り返しても良い。
現像工程における現像液の供給方法としては、現像液が連続的に基材に供給され続ける工程、基材上で現像液が略静止状態で保たれる工程、基材上で現像液を超音波等で振動させる工程及びそれらを組み合わせた工程などが挙げられる。
現像時間としては、3秒~10分間が好ましく、5秒~5分間がより好ましい。現像時の現像液の温度は、特に定めるものではないが、10~45℃が好ましく、18℃~30℃がより好ましい。
現像工程において、現像液を用いた処理の後、更に、リンス液によるパターンの洗浄(リンス)を行ってもよい。また、パターン上に接する現像液が乾燥しきらないうちにリンス液を供給するなどの方法を採用しても良い。
〔リンス液〕
現像液がアルカリ水溶液である場合、リンス液としては、例えば水を用いることができる。現像液が有機溶剤を含む現像液である場合、リンス液としては、例えば、現像液に含まれる溶剤とは異なる溶剤(例えば、水、現像液に含まれる有機溶剤とは異なる有機溶剤)を用いることができる。
現像液がアルカリ水溶液である場合、リンス液としては、例えば水を用いることができる。現像液が有機溶剤を含む現像液である場合、リンス液としては、例えば、現像液に含まれる溶剤とは異なる溶剤(例えば、水、現像液に含まれる有機溶剤とは異なる有機溶剤)を用いることができる。
リンス液が有機溶剤を含む場合の有機溶剤としては、上述の現像液が有機溶剤を含む場合において例示した有機溶剤と同様の有機溶剤が挙げられる。
リンス液に含まれる有機溶剤は、現像液に含まれる有機溶剤とは異なる有機溶剤であることが好ましく、現像液に含まれる有機溶剤よりも、パターンの溶解度が小さい有機溶剤がより好ましい。
リンス液に含まれる有機溶剤は、現像液に含まれる有機溶剤とは異なる有機溶剤であることが好ましく、現像液に含まれる有機溶剤よりも、パターンの溶解度が小さい有機溶剤がより好ましい。
リンス液が有機溶剤を含む場合、有機溶剤は1種又は、2種以上を混合して使用することができる。有機溶剤は、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン、シクロヘキサノン、PGMEA、PGMEが好ましく、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、PGMEA、PGMEがより好ましく、シクロヘキサノン、PGMEAがさらに好ましい。
リンス液が有機溶剤を含む場合、リンス液の全質量に対し、有機溶剤は50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、90質量%以上が更に好ましい。また、リンス液の全質量に対し、有機溶剤は100質量%であってもよい。
リンス液は塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を含んでもよい。
特に限定されないが、現像液が有機溶剤を含む場合、リンス液が有機溶剤と塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方とを含む態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
リンス液に含まれる塩基性化合物及び塩基発生剤としては、上述の現像液が有機溶剤を含む場合に含まれてもよい塩基性化合物及び塩基発生剤として例示された化合物が挙げられ、好ましい態様も同様である。
リンス液に含まれる塩基性化合物及び塩基発生剤は、リンス液における溶剤への溶解度等を考慮して選択すればよい。
特に限定されないが、現像液が有機溶剤を含む場合、リンス液が有機溶剤と塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方とを含む態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
リンス液に含まれる塩基性化合物及び塩基発生剤としては、上述の現像液が有機溶剤を含む場合に含まれてもよい塩基性化合物及び塩基発生剤として例示された化合物が挙げられ、好ましい態様も同様である。
リンス液に含まれる塩基性化合物及び塩基発生剤は、リンス液における溶剤への溶解度等を考慮して選択すればよい。
リンス液が塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を含む場合、塩基性化合物又は塩基発生剤の含有量はリンス液の全質量に対して、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。上記含有量の下限は特に限定されないが、例えば0.1質量%以上が好ましい。
塩基性化合物又は塩基発生剤がリンス液が用いられる環境で固体である場合、塩基性化合物又は塩基発生剤の含有量は、リンス液の全固形分に対して、70~100質量%であることも好ましい。
リンス液が塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を含む場合、リンス液は塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を1種のみ含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方が2種以上である場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
塩基性化合物又は塩基発生剤がリンス液が用いられる環境で固体である場合、塩基性化合物又は塩基発生剤の含有量は、リンス液の全固形分に対して、70~100質量%であることも好ましい。
リンス液が塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を含む場合、リンス液は塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を1種のみ含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方が2種以上である場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
リンス液は、他の成分を更に含んでもよい。
他の成分としては、例えば、公知の界面活性剤や公知の消泡剤等が挙げられる。
他の成分としては、例えば、公知の界面活性剤や公知の消泡剤等が挙げられる。
〔リンス液の供給方法〕
リンス液の供給方法は、所望のパターンを形成できれば特に制限は無く、基材をリンス液に浸漬する方法、基材に液盛りによりリンス液を供給する方法、基材にリンス液をシャワーで供給する方法、基材上にストレートノズル等の手段によりリンス液を連続供給する方法がある。
リンス液の浸透性、非画像部の除去性、製造上の効率の観点から、リンス液をシャワーノズル、ストレートノズル、スプレーノズルなどで供給する方法があり、スプレーノズルにて連続供給する方法が好ましく、画像部へのリンス液の浸透性の観点からは、スプレーノズルで供給する方法がより好ましい。ノズルの種類は特に制限は無く、ストレートノズル、シャワーノズル、スプレーノズル等が挙げられる。
すなわち、リンス工程は、リンス液を上記露光後の膜に対してストレートノズルにより供給、又は、連続供給する工程であることが好ましく、リンス液をスプレーノズルにより供給する工程であることがより好ましい。
リンス工程におけるリンス液の供給方法としては、リンス液が連続的に基材に供給され続ける工程、基材上でリンス液が略静止状態で保たれる工程、基材上でリンス液を超音波等で振動させる工程及びそれらを組み合わせた工程などが採用可能である。
リンス液の供給方法は、所望のパターンを形成できれば特に制限は無く、基材をリンス液に浸漬する方法、基材に液盛りによりリンス液を供給する方法、基材にリンス液をシャワーで供給する方法、基材上にストレートノズル等の手段によりリンス液を連続供給する方法がある。
リンス液の浸透性、非画像部の除去性、製造上の効率の観点から、リンス液をシャワーノズル、ストレートノズル、スプレーノズルなどで供給する方法があり、スプレーノズルにて連続供給する方法が好ましく、画像部へのリンス液の浸透性の観点からは、スプレーノズルで供給する方法がより好ましい。ノズルの種類は特に制限は無く、ストレートノズル、シャワーノズル、スプレーノズル等が挙げられる。
すなわち、リンス工程は、リンス液を上記露光後の膜に対してストレートノズルにより供給、又は、連続供給する工程であることが好ましく、リンス液をスプレーノズルにより供給する工程であることがより好ましい。
リンス工程におけるリンス液の供給方法としては、リンス液が連続的に基材に供給され続ける工程、基材上でリンス液が略静止状態で保たれる工程、基材上でリンス液を超音波等で振動させる工程及びそれらを組み合わせた工程などが採用可能である。
リンス時間としては、10秒~10分間が好ましく、20秒~5分間がより好ましい。リンス時のリンス液の温度は、特に定めるものではないが、10~45℃が好ましく、18℃~30℃がより好ましい。
現像工程において、現像液を用いた処理の後、又は、リンス液によるパターンの洗浄の後に、処理液とパターンとを接触させる工程を含んでもよい。また、パターン上に接する現像液又はリンス液が乾燥しきらないうちに処理液を供給するなどの方法を採用しても良い。
上記処理液としては、水及び有機溶剤の少なくとも一方と、塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方とを含む処理液が挙げられる。
上記有機溶剤、及び、塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方の好ましい態様は、上述のリンス液において用いられる有機溶剤、及び、塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方の好ましい態様と同様である。
処理液のパターンへの供給方法は、上述のリンス液の供給方法と同様の方法を用いることができ、好ましい態様も同様である。
上記有機溶剤、及び、塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方の好ましい態様は、上述のリンス液において用いられる有機溶剤、及び、塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方の好ましい態様と同様である。
処理液のパターンへの供給方法は、上述のリンス液の供給方法と同様の方法を用いることができ、好ましい態様も同様である。
処理液における塩基性化合物又は塩基発生剤の含有量は、処理液の全質量に対して、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。上記含有量の下限は特に限定されないが、例えば0.1質量%以上であることが好ましい。
また、塩基性化合物又は塩基発生剤が処理液が用いられる環境で固体である場合、塩基性化合物又は塩基発生剤の含有量は、処理液の全固形分に対して、70~100質量%であることも好ましい。
処理液が塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を含む場合、処理液は塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を1種のみ含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方が2種以上である場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
また、塩基性化合物又は塩基発生剤が処理液が用いられる環境で固体である場合、塩基性化合物又は塩基発生剤の含有量は、処理液の全固形分に対して、70~100質量%であることも好ましい。
処理液が塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を含む場合、処理液は塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を1種のみ含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方が2種以上である場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<加熱工程>
現像工程により得られたパターン(リンス工程を行う場合は、リンス後のパターン)は、上記現像により得られたパターンを加熱する加熱工程に供されてもよい。
すなわち、第1の再配線層形成工程は、現像工程により得られたパターンを加熱する加熱工程を含んでもよい。
加熱工程において、ポリイミド前駆体等の樹脂は環化してポリイミド等の樹脂となる。
また、特定樹脂、又は特定樹脂以外の架橋剤における未反応の架橋性基の架橋なども進行する。
加熱工程における加熱温度(最高加熱温度)としては、50~450℃が好ましく、150~350℃がより好ましく、150~250℃が更に好ましく、160~250℃が一層好ましく、160~230℃が特に好ましい。
現像工程により得られたパターン(リンス工程を行う場合は、リンス後のパターン)は、上記現像により得られたパターンを加熱する加熱工程に供されてもよい。
すなわち、第1の再配線層形成工程は、現像工程により得られたパターンを加熱する加熱工程を含んでもよい。
加熱工程において、ポリイミド前駆体等の樹脂は環化してポリイミド等の樹脂となる。
また、特定樹脂、又は特定樹脂以外の架橋剤における未反応の架橋性基の架橋なども進行する。
加熱工程における加熱温度(最高加熱温度)としては、50~450℃が好ましく、150~350℃がより好ましく、150~250℃が更に好ましく、160~250℃が一層好ましく、160~230℃が特に好ましい。
加熱工程は、加熱により、上記塩基発生剤から発生した塩基等の作用により、上記パターン内で上記ポリイミド前駆体の環化反応を促進する工程であることが好ましい。
加熱工程における加熱は、加熱開始時の温度から最高加熱温度まで1~12℃/分の昇温速度で行うことが好ましい。上記昇温速度は2~10℃/分がより好ましく、3~10℃/分が更に好ましい。昇温速度を1℃/分以上とすることにより、生産性を確保しつつ、酸又は溶剤の過剰な揮発を防止することができ、昇温速度を12℃/分以下とすることにより、硬化物の残存応力を緩和することができる。
加えて、急速加熱可能なオーブンの場合、加熱開始時の温度から最高加熱温度まで1~8℃/秒の昇温速度で行うことが好ましく、2~7℃/秒がより好ましく、3~6℃/秒が更に好ましい。
加えて、急速加熱可能なオーブンの場合、加熱開始時の温度から最高加熱温度まで1~8℃/秒の昇温速度で行うことが好ましく、2~7℃/秒がより好ましく、3~6℃/秒が更に好ましい。
加熱開始時の温度は、20℃~150℃が好ましく、20℃~130℃がより好ましく、25℃~120℃が更に好ましい。加熱開始時の温度は、最高加熱温度まで加熱する工程を開始する際の温度のことをいう。例えば、組成物を基材の上に適用した後、乾燥させる場合、この乾燥後の膜(層)の温度であり、例えば、組成物に含まれる溶剤の沸点よりも、30~200℃低い温度から昇温させることが好ましい。
加熱時間(最高加熱温度での加熱時間)は、5~360分が好ましく、10~300分がより好ましく、15~240分が更に好ましい。
特に多層の積層体を形成する場合、層間の密着性の観点から、加熱温度は30℃以上であることが好ましく、80℃以上がより好ましく、100℃以上が更に好ましく、120℃以上が特に好ましい。
上記加熱温度の上限は、350℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、240℃以下が更に好ましい。
上記加熱温度の上限は、350℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、240℃以下が更に好ましい。
加熱は段階的に行ってもよい。例として、25℃から120℃まで3℃/分で昇温し、120℃にて60分保持し、120℃から180℃まで2℃/分で昇温し、180℃にて120分保持する、といった工程を行ってもよい。また、米国特許第9159547号明細書に記載のように紫外線を照射しながら処理することも好ましい。このような前処理工程により膜の特性を向上させることが可能である。前処理工程は10秒間~2時間程度の短い時間で行うとよく、15秒~30分間がより好ましい。前処理工程は2段階以上のステップとしてもよく、例えば100~150℃の範囲で1段階目の前処理工程を行い、その後に150~200℃の範囲で2段階目の前処理工程を行ってもよい。
更に、加熱後冷却してもよく、この場合の冷却速度としては、1~5℃/分であることが好ましい。
更に、加熱後冷却してもよく、この場合の冷却速度としては、1~5℃/分であることが好ましい。
加熱工程は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを流す、減圧下で行う等により、低酸素濃度の雰囲気で行うことが特定樹脂の分解を防ぐ観点で好ましい。酸素濃度は、50ppm(体積比)以下が好ましく、20ppm(体積比)以下がより好ましい。
加熱工程における加熱手段としては、特に限定されないが、例えばホットプレート、赤外炉、電熱式オーブン、熱風式オーブン、赤外線オーブンなどが挙げられる。
加熱工程における加熱手段としては、特に限定されないが、例えばホットプレート、赤外炉、電熱式オーブン、熱風式オーブン、赤外線オーブンなどが挙げられる。
<現像後露光工程>
現像工程により得られたパターン(リンス工程を行う場合は、リンス後のパターン)は、上記加熱工程に代えて、又は、上記加熱工程に加えて、現像工程後のパターンを露光する現像後露光工程に供されてもよい。
すなわち、第1の再配線層形成工程は、現像工程により得られたパターンを露光する現像後露光工程を含んでもよい。第1の再配線層形成工程は、加熱工程及び現像後露光工程を含んでもよいし、加熱工程及び現像後露光工程の一方のみを含んでもよい。
現像後露光工程においては、例えば、光塩基発生剤の感光によってポリイミド前駆体等の環化が進行する反応や、光酸発生剤の感光によって酸分解性基の脱離が進行する反応などを促進することができる。
現像後露光工程においては、現像工程において得られたパターンの少なくとも一部が露光されればよいが、上記パターンの全部が露光されることが好ましい。
現像後露光工程における露光量は、感光性化合物が感度を有する波長における露光エネルギー換算で、50~20,000mJ/cm2が好ましく、100~15,000mJ/cm2がより好ましい。
現像後露光工程は、例えば、上述の露光工程における光源を用いて行うことができ、ブロードバンド光を用いることが好ましい。
現像工程により得られたパターン(リンス工程を行う場合は、リンス後のパターン)は、上記加熱工程に代えて、又は、上記加熱工程に加えて、現像工程後のパターンを露光する現像後露光工程に供されてもよい。
すなわち、第1の再配線層形成工程は、現像工程により得られたパターンを露光する現像後露光工程を含んでもよい。第1の再配線層形成工程は、加熱工程及び現像後露光工程を含んでもよいし、加熱工程及び現像後露光工程の一方のみを含んでもよい。
現像後露光工程においては、例えば、光塩基発生剤の感光によってポリイミド前駆体等の環化が進行する反応や、光酸発生剤の感光によって酸分解性基の脱離が進行する反応などを促進することができる。
現像後露光工程においては、現像工程において得られたパターンの少なくとも一部が露光されればよいが、上記パターンの全部が露光されることが好ましい。
現像後露光工程における露光量は、感光性化合物が感度を有する波長における露光エネルギー換算で、50~20,000mJ/cm2が好ましく、100~15,000mJ/cm2がより好ましい。
現像後露光工程は、例えば、上述の露光工程における光源を用いて行うことができ、ブロードバンド光を用いることが好ましい。
<金属層形成工程>
現像工程により得られたパターン(加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方に供されたものが好ましい)は、パターン上に金属層を形成する金属層形成工程に供されてもよい。
現像工程により得られたパターンが第1の絶縁パターンに、金属層形成工程により形成された金属層が第1の導電パターンに該当する。
すなわち、第1の再配線層形成工程は、現像工程により得られたパターン(加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方に供されたものが好ましい)上に金属層を形成する金属層形成工程を含むことが好ましい。
現像工程により得られたパターン(加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方に供されたものが好ましい)は、パターン上に金属層を形成する金属層形成工程に供されてもよい。
現像工程により得られたパターンが第1の絶縁パターンに、金属層形成工程により形成された金属層が第1の導電パターンに該当する。
すなわち、第1の再配線層形成工程は、現像工程により得られたパターン(加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方に供されたものが好ましい)上に金属層を形成する金属層形成工程を含むことが好ましい。
金属層としては、特に限定なく、既存の金属種を使用することができ、銅、アルミニウム、ニッケル、バナジウム、チタン、クロム、コバルト、金、タングステン、錫、銀及びこれらの金属を含む合金が例示され、銅及びアルミニウムがより好ましく、銅が更に好ましい。
金属層の形成方法は、特に限定なく、既存の方法を適用することができる。例えば、特開2007-157879号公報、特表2001-521288号公報、特開2004-214501号公報、特開2004-101850号公報、米国特許第7888181B2、米国特許第9177926B2に記載された方法を使用することができる。例えば、フォトリソグラフィ、PVD(物理蒸着法)、CVD(化学気相成長法)、リフトオフ、電解めっき、無電解めっき、エッチング、印刷、及びこれらを組み合わせた方法などが考えられる。より具体的には、スパッタリング、フォトリソグラフィ及びエッチングを組み合わせたパターニング方法、フォトリソグラフィと電解めっきを組み合わせたパターニング方法が挙げられる。めっきの好ましい態様としては、硫酸銅やシアン化銅めっき液を用いた電解めっきが挙げられる。
また、金属層形成工程は、金属層形成後に、形成された金属層にバリア層を形成することを含むことも好ましい。バリア層の形成方法としては、従来公知の方法を特に限定なく使用することができる。
また、金属層形成工程は、金属層形成後に、形成された金属層にバリア層を形成することを含むことも好ましい。バリア層の形成方法としては、従来公知の方法を特に限定なく使用することができる。
金属層の厚さとしては、最も厚肉の部分で、0.01~50μmが好ましく、1~10μmがより好ましい。
<表面活性化処理工程>
第1の再配線層形成工程程は、上記金属層および組成物層の少なくとも一部を表面活性化処理する、表面活性化処理工程を含むことが好ましい。
表面活性化処理工程は、通常、金属層形成工程の後に行うが、上記現像工程の後(好ましくは、加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方の後)、組成物層に表面活性化処理工程を行ってから、金属層形成工程を行ってもよい。
表面活性化処理は、金属層の少なくとも一部のみに行ってもよいし、露光後の組成物層の少なくとも一部のみに行ってもよいし、金属層および露光後の組成物層の両方について、それぞれ、少なくとも一部に行ってもよい。表面活性化処理は、金属層の少なくとも一部について行うことが好ましく、金属層のうち、表面に組成物層を形成する領域の一部または全部に表面活性化処理を行うことが好ましい。このように、金属層の表面に表面活性化処理を行うことにより、その表面に設けられる組成物層(膜)との密着性を向上させることができる。
表面活性化処理は、露光後の組成物層(樹脂層)の一部または全部についても行うことが好ましい。このように、組成物層の表面に表面活性化処理を行うことにより、表面活性化処理した表面に設けられる金属層や樹脂層との密着性を向上させることができる。特にネガ型現像を行う場合など、組成物層が硬化されている場合には、表面処理によるダメージを受けにくく、密着性が向上しやすい。
表面活性化処理は、例えば、国際公開第2021/112189号の段落0415に記載の方法により実施することができる。この内容は本明細書に組み込まれる。
第1の再配線層形成工程程は、上記金属層および組成物層の少なくとも一部を表面活性化処理する、表面活性化処理工程を含むことが好ましい。
表面活性化処理工程は、通常、金属層形成工程の後に行うが、上記現像工程の後(好ましくは、加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方の後)、組成物層に表面活性化処理工程を行ってから、金属層形成工程を行ってもよい。
表面活性化処理は、金属層の少なくとも一部のみに行ってもよいし、露光後の組成物層の少なくとも一部のみに行ってもよいし、金属層および露光後の組成物層の両方について、それぞれ、少なくとも一部に行ってもよい。表面活性化処理は、金属層の少なくとも一部について行うことが好ましく、金属層のうち、表面に組成物層を形成する領域の一部または全部に表面活性化処理を行うことが好ましい。このように、金属層の表面に表面活性化処理を行うことにより、その表面に設けられる組成物層(膜)との密着性を向上させることができる。
表面活性化処理は、露光後の組成物層(樹脂層)の一部または全部についても行うことが好ましい。このように、組成物層の表面に表面活性化処理を行うことにより、表面活性化処理した表面に設けられる金属層や樹脂層との密着性を向上させることができる。特にネガ型現像を行う場合など、組成物層が硬化されている場合には、表面処理によるダメージを受けにくく、密着性が向上しやすい。
表面活性化処理は、例えば、国際公開第2021/112189号の段落0415に記載の方法により実施することができる。この内容は本明細書に組み込まれる。
<導電部形成工程>
本発明の積層体の製造方法は、上記第1のビア構造と接する導電部を形成する導電部形成工程を更に含む。
導電部形成工程は、レジスト層を形成し、レジスト間に金属を充填した後に、レジスト層を剥離することが好ましい。
金属の重点は、上述の金属層形成工程と同様の方法により行うことができる。
レジスト層の形成及び剥離は公知の方法により行うことができる。
ここで、第1の再配線層形成工程において、金属層形成工程の前に、レジスト層形成工程を含み、金属層を形成した後に、レジスト層剥離工程を含むことにより、第1の導電パターンと導電部とを同時に形成してもよい。ただし、後述の研磨工程を行うため、第1の導電パターンと導電部とは別々に形成されることも本発明の好ましい態様の一つである。
本発明の積層体の製造方法は、上記第1のビア構造と接する導電部を形成する導電部形成工程を更に含む。
導電部形成工程は、レジスト層を形成し、レジスト間に金属を充填した後に、レジスト層を剥離することが好ましい。
金属の重点は、上述の金属層形成工程と同様の方法により行うことができる。
レジスト層の形成及び剥離は公知の方法により行うことができる。
ここで、第1の再配線層形成工程において、金属層形成工程の前に、レジスト層形成工程を含み、金属層を形成した後に、レジスト層剥離工程を含むことにより、第1の導電パターンと導電部とを同時に形成してもよい。ただし、後述の研磨工程を行うため、第1の導電パターンと導電部とは別々に形成されることも本発明の好ましい態様の一つである。
<研磨工程>
第1の再配線層形成工程は、第1の再配線層形成工程と上記導電部形成工程との間に、第1の再配線層の表面を研磨する研磨工程を更に含んでもよい。
研磨方法としては、化学機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing,CMP)、物理的研磨等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、公知の方法を特に制限なく使用することができる。
第1の再配線層形成工程は、第1の再配線層形成工程と上記導電部形成工程との間に、第1の再配線層の表面を研磨する研磨工程を更に含んでもよい。
研磨方法としては、化学機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing,CMP)、物理的研磨等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、公知の方法を特に制限なく使用することができる。
<第2の再配線層形成工程>
本発明の積層体の製造方法は、第2の絶縁パターンと、上記第2の絶縁パターンのパターン間に存在する第2の導電パターンとを有し、かつ、上記第2の導電パターンとして上記導電部と接する第2のビア構造を含む第2の再配線層を形成する第2の再配線層形成工程を含む。
第2の再配線層形成工程は、第1の再配線層形成工程と同様の方法により行うことができる。
第2の再配線層形成工程により得られる第2の再配線層の好ましい態様は、上述の本発明の積層体における第2の再配線層の好ましい態様と同様である。
本発明の積層体の製造方法は、第2の絶縁パターンと、上記第2の絶縁パターンのパターン間に存在する第2の導電パターンとを有し、かつ、上記第2の導電パターンとして上記導電部と接する第2のビア構造を含む第2の再配線層を形成する第2の再配線層形成工程を含む。
第2の再配線層形成工程は、第1の再配線層形成工程と同様の方法により行うことができる。
第2の再配線層形成工程により得られる第2の再配線層の好ましい態様は、上述の本発明の積層体における第2の再配線層の好ましい態様と同様である。
<第3の再配線層形成工程、他の再配線層形成工程>
本発明の積層体の製造方法は、第3の絶縁パターンと、上記第3の絶縁パターンのパターン間に存在する第3の導電パターンとを有し、かつ、上記第3の導電パターンとして第3のビア構造を含む第3の再配線層を形成する第3の再配線層形成工程を含んでもよい。
本発明の積層体の製造方法は、他の絶縁パターンと、他の絶縁パターンのパターン間に存在する他の導電パターンとを有する他の再配線層形成工程を含んでもよい。
これらの工程は、第1の再配線層形成工程と同様の方法により行うことができる。
第3の再配線層形成工程により得られる第3の再配線層の好ましい態様は、上述の本発明の積層体における第3の再配線層の好ましい態様と同様である。
他の再配線層形成工程により得られる他の再配線層の好ましい態様は、上述の本発明の積層体における他の再配線層の好ましい態様と同様である。
本発明の積層体の製造方法は、第3の絶縁パターンと、上記第3の絶縁パターンのパターン間に存在する第3の導電パターンとを有し、かつ、上記第3の導電パターンとして第3のビア構造を含む第3の再配線層を形成する第3の再配線層形成工程を含んでもよい。
本発明の積層体の製造方法は、他の絶縁パターンと、他の絶縁パターンのパターン間に存在する他の導電パターンとを有する他の再配線層形成工程を含んでもよい。
これらの工程は、第1の再配線層形成工程と同様の方法により行うことができる。
第3の再配線層形成工程により得られる第3の再配線層の好ましい態様は、上述の本発明の積層体における第3の再配線層の好ましい態様と同様である。
他の再配線層形成工程により得られる他の再配線層の好ましい態様は、上述の本発明の積層体における他の再配線層の好ましい態様と同様である。
<封止層形成工程>
本発明の積層体の製造方法は、封止層形成工程を含んでもよい。
封止層形成工程により、封止材と、半導体ダイとを含む封止層であって、一方の面に半導体ダイの回路が露出し、他方の面に上記部材の回路が露出しない封止層が得られる。
封止層形成工程においては、例えば、キャリアウエハ(仮支持体)上に、上記半導体ダイを配置し、上述の硬化型組成物を上記半導体ダイを埋め込むように適用して硬化させることにより行うことができる。
また、キャリアウエハ上には公知の仮接着層が形成されていてもよい。
これらの適用、硬化については公知の方法を参考に行うことができる。
硬化型組成物及び半導体ダイの好ましい態様は上述の通りである。
本発明の積層体の製造方法は、封止層形成工程を含んでもよい。
封止層形成工程により、封止材と、半導体ダイとを含む封止層であって、一方の面に半導体ダイの回路が露出し、他方の面に上記部材の回路が露出しない封止層が得られる。
封止層形成工程においては、例えば、キャリアウエハ(仮支持体)上に、上記半導体ダイを配置し、上述の硬化型組成物を上記半導体ダイを埋め込むように適用して硬化させることにより行うことができる。
また、キャリアウエハ上には公知の仮接着層が形成されていてもよい。
これらの適用、硬化については公知の方法を参考に行うことができる。
硬化型組成物及び半導体ダイの好ましい態様は上述の通りである。
また、封止層形成工程において、封止材の硬化後に表面を研磨することが行われてもよい。
上記研磨としては、化学機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing,CMP)、物理的研磨等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
例えば、半導体ダイの回路を有する面側において、硬化後の封止材を研磨することにより、半導体ダイの回路を封止層の表面に露出させることができる。
その他、封止層形成工程としては、封止層が形成される方法であれば、本分野において公知の方法を特に制限なく用いることができる。
また、封止層形成工程において研磨を行わず、単に半導体ダイの回路が配置された面を封止しないなどにより封止層から上記回路を露出させてもよい。
上記研磨としては、化学機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing,CMP)、物理的研磨等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
例えば、半導体ダイの回路を有する面側において、硬化後の封止材を研磨することにより、半導体ダイの回路を封止層の表面に露出させることができる。
その他、封止層形成工程としては、封止層が形成される方法であれば、本分野において公知の方法を特に制限なく用いることができる。
また、封止層形成工程において研磨を行わず、単に半導体ダイの回路が配置された面を封止しないなどにより封止層から上記回路を露出させてもよい。
封止層形成工程により得られる封止層の好ましい態様は、上述の本発明の積層体における封止層の好ましい態様と同様である。
ただし、封止層形成工程においては上述の導電部を形成せず、後述の通り、上述の導電部については第1の再配線層形成工程及び他の再配線積層構造形成工程の少なくとも一方の後に行ってもよい。
ただし、封止層形成工程においては上述の導電部を形成せず、後述の通り、上述の導電部については第1の再配線層形成工程及び他の再配線積層構造形成工程の少なくとも一方の後に行ってもよい。
<パッシベーション層形成工程>
本発明の積層体の製造方法は、封止層形成工程後に、パッシベーション層を形成するパッシベーション層形成工程を更に含んでもよい。
パッシベーション層形成工程は、封止層形成工程後、第1の再配線層形成工程前に行われることが好ましい。
パッシベーション層は、半導体ダイの回路表面に不動態膜をコートすることにより行われる。パッシベーション層が形成されることにより、半導体ダイに対する外気の影響、ごみの付着、水や金属による汚染が抑制される場合がある。
パッシベーション層の材料としては、特に限定されないが、SiO2、SiN等が挙げられる。その他、ポリイミド等の樹脂を用いてもよい。
コート方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。例えばSiNをコートしたい場合、CVD(化学気相成長)等により行うことができる。
本発明の積層体の製造方法は、封止層形成工程後に、パッシベーション層を形成するパッシベーション層形成工程を更に含んでもよい。
パッシベーション層形成工程は、封止層形成工程後、第1の再配線層形成工程前に行われることが好ましい。
パッシベーション層は、半導体ダイの回路表面に不動態膜をコートすることにより行われる。パッシベーション層が形成されることにより、半導体ダイに対する外気の影響、ごみの付着、水や金属による汚染が抑制される場合がある。
パッシベーション層の材料としては、特に限定されないが、SiO2、SiN等が挙げられる。その他、ポリイミド等の樹脂を用いてもよい。
コート方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。例えばSiNをコートしたい場合、CVD(化学気相成長)等により行うことができる。
<接続パッド形成工程>
本発明の積層体の製造方法は接続パッド形成工程を更に含んでもよい。形成される接続パッドの好ましい態様は上述の通りである。
接続パッド形成工程は、本分野において公知の方法を特に制限なく用いることができ、例えば、必要に応じてレジスト層を形成した後に、めっき等により接続パッドを形成して、レジスト層を剥離する方法などが挙げられる。
本発明の積層体の製造方法は接続パッド形成工程を更に含んでもよい。形成される接続パッドの好ましい態様は上述の通りである。
接続パッド形成工程は、本分野において公知の方法を特に制限なく用いることができ、例えば、必要に応じてレジスト層を形成した後に、めっき等により接続パッドを形成して、レジスト層を剥離する方法などが挙げられる。
ここで、上記第1の再配線層形成工程が、上記第1の絶縁パターン形成用組成物を基材に塗布して塗布膜を形成する工程と、上記塗布膜を乾燥、露光及び現像して前駆パターンを形成する工程と、上記前駆パターンを加熱して第1の絶縁パターンを得る工程とを含み、上記前駆パターンに対する上記第1の絶縁パターンの膜厚変化率が10%未満である態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
ここで、上記塗布、乾燥、露光、現像及び加熱は、上述の膜形成工程、乾燥工程、露光工程、現像工程及び加熱工程により行われる。
上記膜厚変化率は、(前駆パターンの膜厚-第1の絶縁パターンの膜厚)/前駆パターンの膜厚×100として算出される。
上記膜厚変化率は、8%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましい。また、上記膜厚変化率の下限は特に限定されず、0%以上であればよい。
ここで、上記塗布、乾燥、露光、現像及び加熱は、上述の膜形成工程、乾燥工程、露光工程、現像工程及び加熱工程により行われる。
上記膜厚変化率は、(前駆パターンの膜厚-第1の絶縁パターンの膜厚)/前駆パターンの膜厚×100として算出される。
上記膜厚変化率は、8%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましい。また、上記膜厚変化率の下限は特に限定されず、0%以上であればよい。
<他の再配線積層構造形成工程>
本発明の積層体の製造方法は、上記基材の第1の再配線層が形成される面とは反対側の面に、絶縁パターンと、上記絶縁パターンのパターン間に存在する導電パターンとを含む他の再配線積層構造を形成する他の再配線積層構造形成工程を含んでもよい。
他の再配線積層構造形成工程により、他の再配線積層構造が形成される。他の再配線積層構造の好ましい態様は、上述の本発明の積層体における他の再配線積層構造の好ましい態様と同様である。
本発明の積層体の製造方法は、上記基材の第1の再配線層が形成される面とは反対側の面に、絶縁パターンと、上記絶縁パターンのパターン間に存在する導電パターンとを含む他の再配線積層構造を形成する他の再配線積層構造形成工程を含んでもよい。
他の再配線積層構造形成工程により、他の再配線積層構造が形成される。他の再配線積層構造の好ましい態様は、上述の本発明の積層体における他の再配線積層構造の好ましい態様と同様である。
他の再配線積層構造形成工程は、封止材の上記回路が露出しない面に形成するという点以外の点においては、上述の第1の再配線層形成工程、第2の再配線層形成工程等と同様の方法により実施することができる。
他の再配線積層構造形成工程においても、第1の絶縁パターン形成用組成物を用いて、再配線積層構造の形成と同様に他の再配線積層構造を形成することができる。
ここで、再配線積層構造の形成に用いられる第1の絶縁パターン形成用組成物と、他の再配線積層構造の形成に用いられる組成物とは組成が同一であってもよいし、異なっていてもよい。
他の再配線積層構造形成工程においても、第1の絶縁パターン形成用組成物を用いて、再配線積層構造の形成と同様に他の再配線積層構造を形成することができる。
ここで、再配線積層構造の形成に用いられる第1の絶縁パターン形成用組成物と、他の再配線積層構造の形成に用いられる組成物とは組成が同一であってもよいし、異なっていてもよい。
<キャリアウエハ接着工程、キャリアウエハ剥離工程>
本発明の積層体の製造方法は、製造中の積層体に対してキャリアウエハを接着するキャリアウエハ接着工程、接着されたキャリアウエハを剥離するキャリアウエハ剥離工程を含むことができる。
例えば、封止層形成工程においてキャリアウエハを半導体ダイに接着してキャリアウエハ上に封止層を形成し、第1の再配線層形成工程及び第2の再配線層形成工程により上記基材上に再配線積層構造を形成した場合に、他の再配線積層構造を形成するために、封止層から上記キャリアウエハを剥離し、必要に応じて新たなキャリアウエハを再配線積層構造の表面に接着することで、キャリアウエハが存在する面を反転することもできる。
キャリアウエハ剥離工程及びキャリアウエハ接着工程は、公知の方法により行うことができる。
またキャリアウエハとしても、公知のものを特に制限なく使用することができる。
本発明の積層体の製造方法は、製造中の積層体に対してキャリアウエハを接着するキャリアウエハ接着工程、接着されたキャリアウエハを剥離するキャリアウエハ剥離工程を含むことができる。
例えば、封止層形成工程においてキャリアウエハを半導体ダイに接着してキャリアウエハ上に封止層を形成し、第1の再配線層形成工程及び第2の再配線層形成工程により上記基材上に再配線積層構造を形成した場合に、他の再配線積層構造を形成するために、封止層から上記キャリアウエハを剥離し、必要に応じて新たなキャリアウエハを再配線積層構造の表面に接着することで、キャリアウエハが存在する面を反転することもできる。
キャリアウエハ剥離工程及びキャリアウエハ接着工程は、公知の方法により行うことができる。
またキャリアウエハとしても、公知のものを特に制限なく使用することができる。
<導電部形成工程>
本発明の積層体の製造方法は、上述の貫通導電部を形成する導電部形成工程を更に含んでもよい。
導電部形成工程は、例えば、第1の再配線層形成工程及び他の再配線積層構造形成工程の前に行ってもよいし、第1の再配線層形成工程及び他の再配線積層構造形成工程の少なくとも一方の後に行ってもよい。
導電部形成工程は、例えば、レーザー等により封止層に孔を形成し、めっき等により上記孔に導電体を充填することにより行われる。
上記孔は貫通孔であってもよいし非貫通孔であってもよい。
また、上記孔の形成において、公知のデスミア処理等により、加工時に発生する封止層等の残渣を除去してもよい。
導電部形成工程の方法としては、本分野で公知の方法を特に制限なく使用することができる。
本発明の積層体の製造方法は、上述の貫通導電部を形成する導電部形成工程を更に含んでもよい。
導電部形成工程は、例えば、第1の再配線層形成工程及び他の再配線積層構造形成工程の前に行ってもよいし、第1の再配線層形成工程及び他の再配線積層構造形成工程の少なくとも一方の後に行ってもよい。
導電部形成工程は、例えば、レーザー等により封止層に孔を形成し、めっき等により上記孔に導電体を充填することにより行われる。
上記孔は貫通孔であってもよいし非貫通孔であってもよい。
また、上記孔の形成において、公知のデスミア処理等により、加工時に発生する封止層等の残渣を除去してもよい。
導電部形成工程の方法としては、本分野で公知の方法を特に制限なく使用することができる。
<導電性の接続部形成工程>
本発明の積層体の製造方法は、再配線積層構造の上記基材と接する面とは異なる面に、導電性の接続部を形成する導電性の接続部形成工程を更に含んでもよい。
導電性の接続部の好ましい態様は、本発明の積層体の導電性の接続部の好ましい態様と同様である。
導電性の接続部の形成方法としては、本分野で公知の方法を特に制限なく使用することができる。
本発明の積層体の製造方法は、再配線積層構造の上記基材と接する面とは異なる面に、導電性の接続部を形成する導電性の接続部形成工程を更に含んでもよい。
導電性の接続部の好ましい態様は、本発明の積層体の導電性の接続部の好ましい態様と同様である。
導電性の接続部の形成方法としては、本分野で公知の方法を特に制限なく使用することができる。
<他の半導体ダイ接合工程>
本発明の積層体の製造方法は、上記他の再配線積層構造の上記基材と接する面とは異なる面に、他の半導体ダイを接合する工程を更に含んでもよい。
他の半導体ダイの好ましい態様は、本発明の積層体の他の半導体ダイの好ましい態様と同様である。
他の半導体ダイの接合時には、加熱及び加圧の少なくとも一方を行ってもよい。他の半導体ダイの接合方法としては、本分野で公知の方法を特に制限なく使用することができる。
本発明の積層体の製造方法は、上記他の再配線積層構造の上記基材と接する面とは異なる面に、他の半導体ダイを接合する工程を更に含んでもよい。
他の半導体ダイの好ましい態様は、本発明の積層体の他の半導体ダイの好ましい態様と同様である。
他の半導体ダイの接合時には、加熱及び加圧の少なくとも一方を行ってもよい。他の半導体ダイの接合方法としては、本分野で公知の方法を特に制限なく使用することができる。
<基板接合工程>
本発明の積層体の製造方法は、上記再配線積層構造の上記封止層と接する面とは異なる面に、基板を接合する工程を更に含んでもよい。
基板は、上述の導電性の接続部を介して再配線積層構造と接続することが好ましい。
基板の好ましい態様は、本発明の積層体の基板の好ましい態様と同様である。
基板の接合時には、加熱及び加圧の少なくとも一方を行ってもよい。基板の接合方法としては、本分野で公知の方法を特に制限なく使用することができる。
本発明の積層体の製造方法は、上記再配線積層構造の上記封止層と接する面とは異なる面に、基板を接合する工程を更に含んでもよい。
基板は、上述の導電性の接続部を介して再配線積層構造と接続することが好ましい。
基板の好ましい態様は、本発明の積層体の基板の好ましい態様と同様である。
基板の接合時には、加熱及び加圧の少なくとも一方を行ってもよい。基板の接合方法としては、本分野で公知の方法を特に制限なく使用することができる。
<その他の工程>
本発明の積層体の製造方法は、その他の工程を更に含んでもよい。
その他の工程としては、各工程後に必要に応じて部材を洗浄する工程等が挙げられる。
本発明の積層体の製造方法は、その他の工程を更に含んでもよい。
その他の工程としては、各工程後に必要に応じて部材を洗浄する工程等が挙げられる。
<積層体の製造方法の具体例>
以下、本発明の積層体の製造方法の具体的な態様の例を図に示して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
各図において、説明済みの符号は省略される場合がある。
図5は、本発明の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
図5(a)は、キャリアウエハ80に、半導体ダイ36が封止材38により封止された封止層40が接着された状態を示す概略断面図である。
封止層40は、図5(a)に示したキャリアウエハ80及び半導体ダイ36に硬化型組成物を適用して硬化する等の方法により封止材を形成することにより得られる。
また封止層40には、導電部形成工程により導電性貫通ビア37が形成されている。
続く第1の再配線層形成工程前に、封止層40の表面を上述の方法により研磨して半導体ダイ36における回路を露出させてもよいし、半導体ダイ36の回路を有する面に対して上述のパッシベーション層形成工程を行ってもよい。
以下、本発明の積層体の製造方法の具体的な態様の例を図に示して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
各図において、説明済みの符号は省略される場合がある。
図5は、本発明の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
図5(a)は、キャリアウエハ80に、半導体ダイ36が封止材38により封止された封止層40が接着された状態を示す概略断面図である。
封止層40は、図5(a)に示したキャリアウエハ80及び半導体ダイ36に硬化型組成物を適用して硬化する等の方法により封止材を形成することにより得られる。
また封止層40には、導電部形成工程により導電性貫通ビア37が形成されている。
続く第1の再配線層形成工程前に、封止層40の表面を上述の方法により研磨して半導体ダイ36における回路を露出させてもよいし、半導体ダイ36の回路を有する面に対して上述のパッシベーション層形成工程を行ってもよい。
図5(b)は他の再配線積層構造形成工程により他の再配線積層構造72が形成された後に、第2のキャリアウエハ82を接着し、キャリアウエハ80が剥離された状態を示す概略断面図である。
図5(b)に記載された封止層40における半導体ダイ36の回路を有する面に対して、他の再配線積層構造形成工程を行うことにより他の再配線積層構造が形成される。
ここで、他の再配線積層構造形成工程後に、キャリアウエハ80とは異なる第2のキャリアウエハ82を他の再配線積層構造72に接着し、キャリアウエハ80を剥離することにより、封止層40の他の再配線積層構造72が形成された面とは異なる面が露出する。すなわち、積層体を反転させることができる。
図5(b)に記載された封止層40における半導体ダイ36の回路を有する面に対して、他の再配線積層構造形成工程を行うことにより他の再配線積層構造が形成される。
ここで、他の再配線積層構造形成工程後に、キャリアウエハ80とは異なる第2のキャリアウエハ82を他の再配線積層構造72に接着し、キャリアウエハ80を剥離することにより、封止層40の他の再配線積層構造72が形成された面とは異なる面が露出する。すなわち、積層体を反転させることができる。
図5(c)は、第1の再配線層形成工程により第1の再配線層が形成された状態を示す概略断面図である。
図5(b)に記載された積層体の封止層40の表面に対して、第1の再配線層形成工程を行うことにより、第1のビア構造を有する第1の再配線層を形成することができる。
第1のビア構造は、例えば、導電性貫通ビア37と接触するように形成することができる。
また、第1の再配線層形成工程と上記導電部形成工程との間に、第1の再配線層の表面を研磨する研磨工程を更に含んでもよい。このように、第1の再配線層の表面を研磨してから導電部を形成することにより、上述の導電部の平坦性の値を小さくすることが可能となる。
また、その他、導電部の平坦性の値は、第1の再配線層形成工程において必要に応じて用いられる第1の絶縁パターン形成用組成物の組成、物性等を調整することにより調整することもできる。
例えば、組成物に含まれるポリイミドとして分子量が小さいものを用いる、硬化時の収縮性が小さいものを用いる、重合性化合物等の成分として樹脂との相溶性に優れるものを用いる、等により調整してもよい。
図5(b)に記載された積層体の封止層40の表面に対して、第1の再配線層形成工程を行うことにより、第1のビア構造を有する第1の再配線層を形成することができる。
第1のビア構造は、例えば、導電性貫通ビア37と接触するように形成することができる。
また、第1の再配線層形成工程と上記導電部形成工程との間に、第1の再配線層の表面を研磨する研磨工程を更に含んでもよい。このように、第1の再配線層の表面を研磨してから導電部を形成することにより、上述の導電部の平坦性の値を小さくすることが可能となる。
また、その他、導電部の平坦性の値は、第1の再配線層形成工程において必要に応じて用いられる第1の絶縁パターン形成用組成物の組成、物性等を調整することにより調整することもできる。
例えば、組成物に含まれるポリイミドとして分子量が小さいものを用いる、硬化時の収縮性が小さいものを用いる、重合性化合物等の成分として樹脂との相溶性に優れるものを用いる、等により調整してもよい。
図5(d)は、第1の再配線層上にレジストパターン84を形成した状態を示す概略断面図である。このようにレジストパターンを形成し、めっき等により金属層の形成を行った後にレジストパターン84を剥離することにより、導電部を形成することができる。
導電部の形成後に、更に第1のパターン形成用組成物を適用することにより、導電部同士を絶縁することができる(導電部形成工程)。
ここで、導電部の形成後に第1の絶縁パターン形成用組成物を適用することにより、導電部同士の絶縁と、第2の再配線層における絶縁パターンの形成とを同時に行ってもよい。
導電部の形成後に、更に第1のパターン形成用組成物を適用することにより、導電部同士を絶縁することができる(導電部形成工程)。
ここで、導電部の形成後に第1の絶縁パターン形成用組成物を適用することにより、導電部同士の絶縁と、第2の再配線層における絶縁パターンの形成とを同時に行ってもよい。
図5(d)に示した積層体に対して、更に他の再配線層及び導電部を形成することにより、図6に記載の積層体を形成することができる。
図6に記載の積層体は、第2のビア構造28を含む第2の再配線層46、第2の導電部48を含む第2の導電部含有層50、第3のビア構造52を含む第3の再配線層54、第3の導電部56を含む第3の導電部含有層58、他の導電パターン60を含む他の再配線層62をこの順に積層することにより形成することができる。積層方法としては、上述の第2の再配線層形成工程、第3の再配線層形成工程、他の再配線層形成工程、その他導電部形成工程に従うことができる。
ここで、第1のビア構造の深さ方向における投影面において、第2のビア構造28の底面は、第1のビア構造16の上面と重なっている。
また、第2のビア構造の深さ方向における投影面において、第3のビア構造52の底面は、第2のビア構造28の上面と重なっていることが好ましい。
また、導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性は2μm以下である。
第2の導電部のビア構造側の表面における平坦性は2μm以下であることが好ましい。
第3の導電部のビア構造側の表面における平坦性は2μm以下であることが好ましい。
このような平坦性は、核再配線層に対して上述の研磨工程を行うこと、又は、上述のように絶縁パターンを形成するための組成物を適宜設計することにより得られる。
また、導電性の接続部形成工程により、他の再配線層62の表面には導電性の接続部30が形成されている。
図6に記載の積層体は、第2のビア構造28を含む第2の再配線層46、第2の導電部48を含む第2の導電部含有層50、第3のビア構造52を含む第3の再配線層54、第3の導電部56を含む第3の導電部含有層58、他の導電パターン60を含む他の再配線層62をこの順に積層することにより形成することができる。積層方法としては、上述の第2の再配線層形成工程、第3の再配線層形成工程、他の再配線層形成工程、その他導電部形成工程に従うことができる。
ここで、第1のビア構造の深さ方向における投影面において、第2のビア構造28の底面は、第1のビア構造16の上面と重なっている。
また、第2のビア構造の深さ方向における投影面において、第3のビア構造52の底面は、第2のビア構造28の上面と重なっていることが好ましい。
また、導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性は2μm以下である。
第2の導電部のビア構造側の表面における平坦性は2μm以下であることが好ましい。
第3の導電部のビア構造側の表面における平坦性は2μm以下であることが好ましい。
このような平坦性は、核再配線層に対して上述の研磨工程を行うこと、又は、上述のように絶縁パターンを形成するための組成物を適宜設計することにより得られる。
また、導電性の接続部形成工程により、他の再配線層62の表面には導電性の接続部30が形成されている。
図7は図6に示された積層体に他の半導体ダイを接合した状態を示す概略断面図である。
図7に記載の積層体は、図6に示された積層体の再配線積層構造に第3のキャリアウエハ86を接着し、第2のキャリアウエハ82を剥離して、他の再配線積層構造72に接続された他の接続パッド74に対し、接続部76を形成した上で、他の半導体ダイ78を接合することにより得られる(他の半導体ダイ接合工程)。他の接続パッド74はこの段階で形成してもよいし、上述の他の再配線積層構造形成工程の段階において形成してもよい。
図7に記載の積層体は、図6に示された積層体の再配線積層構造に第3のキャリアウエハ86を接着し、第2のキャリアウエハ82を剥離して、他の再配線積層構造72に接続された他の接続パッド74に対し、接続部76を形成した上で、他の半導体ダイ78を接合することにより得られる(他の半導体ダイ接合工程)。他の接続パッド74はこの段階で形成してもよいし、上述の他の再配線積層構造形成工程の段階において形成してもよい。
図7で示された積層体から、第3のキャリアウエハ86を剥離し、接続パッド30に導電性の接続部を形成し、基板と接合することにより、図4に示した積層体が得られる。
以下、第1の絶縁パターン形成用組成物(組成物)の詳細について説明する。
組成物としては、絶縁パターンの形成に用いられる公知の組成物を特に限定なく用いることができるが、複素環含有ポリマーおよびその前駆体からなる群より選ばれた少なくとも1種の樹脂(以下、「特定樹脂」ともいう。)を含むことが好ましく、ポリイミド及びポリイミド前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも一方の樹脂を含むことがより好ましい。
上記ポリイミド前駆体のイミド化率は50%未満であることが好ましい。
上記ポリイミドのイミド化率は50%以上であることが好ましい。
イミド化率の詳細については後述する。
上記ポリイミド前駆体のイミド化率は50%未満であることが好ましい。
上記ポリイミドのイミド化率は50%以上であることが好ましい。
イミド化率の詳細については後述する。
<特定樹脂>
複素環含有ポリマーは、主鎖構造中にイミド環構造又はオキサゾール環構造を含む樹脂であることが好ましい。
本発明において、「主鎖」とは、樹脂分子中で相対的に最も長い結合鎖を表し、「側鎖」とはそれ以外の結合鎖をいう。
複素環含有ポリマーとしては、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド等が挙げられる。
複素環含有ポリマーの前駆体とは、外部刺激により化学構造の変化を生じて複素環含有ポリマーとなる樹脂をいい、熱により化学構造の変化を生じて複素環含有ポリマーとなる樹脂が好ましく、熱により閉環反応を生じて環構造が形成されることにより複素環含有ポリマーとなる樹脂がより好ましい。
複素環含有ポリマーの前駆体としては、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリアミドイミド前駆体等が挙げられる。
すなわち、組成物は、特定樹脂として、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリアミドイミド、及び、ポリアミドイミド前駆体からなる群より選ばれた少なくとも1種の樹脂を含むことが好ましい。
組成物は、特定樹脂として、ポリイミド又はポリイミド前駆体を含むことが好ましい。
また、特定樹脂は後述する式(2)で表される繰返し単位、及び、後述する式(4)で表される繰返し単位からなる群より選ばれた少なくとも1種の繰返し単位を有する樹脂であることが好ましい。
特定樹脂は重合性基を有することが好ましく、ラジカル重合性基を含むことがより好ましい。
特定樹脂がラジカル重合性基を有する場合、組成物は、ラジカル重合開始剤を含むことが好ましく、ラジカル重合開始剤を含み、かつ、ラジカル架橋剤を含むことがより好ましい。さらに必要に応じて、増感剤を含むことができる。このような組成物からは、例えば、ネガ型感光膜が形成される。
また、特定樹脂は、酸分解性基等の極性変換基を有していてもよい。
特定樹脂が酸分解性基を有する場合、組成物は、光酸発生剤を含むことが好ましい。このような組成物からは、例えば、化学増幅型であるポジ型感光膜又はネガ型感光膜が形成される。
複素環含有ポリマーは、主鎖構造中にイミド環構造又はオキサゾール環構造を含む樹脂であることが好ましい。
本発明において、「主鎖」とは、樹脂分子中で相対的に最も長い結合鎖を表し、「側鎖」とはそれ以外の結合鎖をいう。
複素環含有ポリマーとしては、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド等が挙げられる。
複素環含有ポリマーの前駆体とは、外部刺激により化学構造の変化を生じて複素環含有ポリマーとなる樹脂をいい、熱により化学構造の変化を生じて複素環含有ポリマーとなる樹脂が好ましく、熱により閉環反応を生じて環構造が形成されることにより複素環含有ポリマーとなる樹脂がより好ましい。
複素環含有ポリマーの前駆体としては、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリアミドイミド前駆体等が挙げられる。
すなわち、組成物は、特定樹脂として、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリアミドイミド、及び、ポリアミドイミド前駆体からなる群より選ばれた少なくとも1種の樹脂を含むことが好ましい。
組成物は、特定樹脂として、ポリイミド又はポリイミド前駆体を含むことが好ましい。
また、特定樹脂は後述する式(2)で表される繰返し単位、及び、後述する式(4)で表される繰返し単位からなる群より選ばれた少なくとも1種の繰返し単位を有する樹脂であることが好ましい。
特定樹脂は重合性基を有することが好ましく、ラジカル重合性基を含むことがより好ましい。
特定樹脂がラジカル重合性基を有する場合、組成物は、ラジカル重合開始剤を含むことが好ましく、ラジカル重合開始剤を含み、かつ、ラジカル架橋剤を含むことがより好ましい。さらに必要に応じて、増感剤を含むことができる。このような組成物からは、例えば、ネガ型感光膜が形成される。
また、特定樹脂は、酸分解性基等の極性変換基を有していてもよい。
特定樹脂が酸分解性基を有する場合、組成物は、光酸発生剤を含むことが好ましい。このような組成物からは、例えば、化学増幅型であるポジ型感光膜又はネガ型感光膜が形成される。
〔ポリイミド前駆体〕
本発明で用いるポリイミド前駆体は、その種類等は特に限定されないが、下記式(2)で表される繰返し単位を含むことが好ましい。
式(2)中、A1及びA2は、それぞれ独立に、酸素原子又は-NRz-を表し、R111は、2価の有機基を表し、R115は、4価の有機基を表し、R113及びR114は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、Rzは水素原子又は1価の有機基を表す。
本発明で用いるポリイミド前駆体は、その種類等は特に限定されないが、下記式(2)で表される繰返し単位を含むことが好ましい。
式(2)におけるA1及びA2は、それぞれ独立に、酸素原子又は-NRz-を表し、酸素原子が好ましい。
Rzは水素原子又は1価の有機基を表し、水素原子が好ましい。
式(2)におけるR111は、2価の有機基を表す。2価の有機基としては、直鎖又は分岐の脂肪族基、環状の脂肪族基及び芳香族基を含む基が例示され、炭素数2~20の直鎖又は分岐の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数3~20の芳香族基、又は、これらの組み合わせからなる基が好ましく、炭素数6~20の芳香族基を含む基がより好ましい。上記直鎖又は分岐の脂肪族基は鎖中の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく、上記環状の脂肪族基および芳香族基は環員の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよい。式(2)におけるR111の例としては、-Ar-および-Ar-L-Ar-で表される基が挙げられ、-Ar-L-Ar-で表される基が好ましい。但し、Arは、それぞれ独立に、芳香族基であり、Lは、単結合、又は、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-CO-、-S-、-SO2-若しくは-NHCO-、あるいは、上記の2つ以上の組み合わせからなる基である。これらの好ましい範囲は、上述のとおりである。
Rzは水素原子又は1価の有機基を表し、水素原子が好ましい。
式(2)におけるR111は、2価の有機基を表す。2価の有機基としては、直鎖又は分岐の脂肪族基、環状の脂肪族基及び芳香族基を含む基が例示され、炭素数2~20の直鎖又は分岐の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数3~20の芳香族基、又は、これらの組み合わせからなる基が好ましく、炭素数6~20の芳香族基を含む基がより好ましい。上記直鎖又は分岐の脂肪族基は鎖中の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく、上記環状の脂肪族基および芳香族基は環員の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよい。式(2)におけるR111の例としては、-Ar-および-Ar-L-Ar-で表される基が挙げられ、-Ar-L-Ar-で表される基が好ましい。但し、Arは、それぞれ独立に、芳香族基であり、Lは、単結合、又は、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-CO-、-S-、-SO2-若しくは-NHCO-、あるいは、上記の2つ以上の組み合わせからなる基である。これらの好ましい範囲は、上述のとおりである。
R111は、ジアミンから誘導されることが好ましい。ポリイミド前駆体の製造に用いられるジアミンとしては、直鎖又は分岐の脂肪族、環状の脂肪族又は芳香族ジアミンなどが挙げられる。ジアミンは、1種のみ用いてもよいし、2種以上用いてもよい。
具体的には、R111は、炭素数2~20の直鎖又は分岐の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数3~20の芳香族基、又は、これらの組み合わせからなる基を含むジアミンであることが好ましく、炭素数6~20の芳香族基を含むジアミンであることがより好ましい。上記直鎖又は分岐の脂肪族基は鎖中の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく上記環状の脂肪族基および芳香族基は環員の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよい。芳香族基を含む基の例としては、下記が挙げられる。
具体的には、R111は、炭素数2~20の直鎖又は分岐の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数3~20の芳香族基、又は、これらの組み合わせからなる基を含むジアミンであることが好ましく、炭素数6~20の芳香族基を含むジアミンであることがより好ましい。上記直鎖又は分岐の脂肪族基は鎖中の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく上記環状の脂肪族基および芳香族基は環員の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよい。芳香族基を含む基の例としては、下記が挙げられる。
式中、*は他の構造との結合部位を表す。
ジアミンとしては、具体的には、1,2-ジアミノエタン、1,2-ジアミノプロパン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン又は1,6-ジアミノヘキサン;
1,2-又は1,3-ジアミノシクロペンタン、1,2-、1,3-又は1,4-ジアミノシクロヘキサン、1,2-、1,3-又は1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス-(4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス-(3-アミノシクロヘキシル)メタン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメチルシクロヘキシルメタン及びイソホロンジアミン;
m-又はp-フェニレンジアミン、ジアミノトルエン、4,4’-又は3,3’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-又は3,3’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)スルホン、4,4’-ジアミノパラテルフェニル、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(2-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、9,10-ビス(4-アミノフェニル)アントラセン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、3,3’-ジエチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノオクタフルオロビフェニル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)-10-ヒドロアントラセン、3,3’,4,4’-テトラアミノビフェニル、3,3’,4,4’-テトラアミノジフェニルエーテル、1,4-ジアミノアントラキノン、1,5-ジアミノアントラキノン、3,3-ジヒドロキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、9,9’-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、4,4’-ジメチル-3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,4-及び2,5-ジアミノクメン、2,5-ジメチル-p-フェニレンジアミン、アセトグアナミン、2,3,5,6-テトラメチル-p-フェニレンジアミン、2,4,6-トリメチル-m-フェニレンジアミン、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサン、2,7-ジアミノフルオレン、2,5-ジアミノピリジン、1,2-ビス(4-アミノフェニル)エタン、ジアミノベンズアニリド、ジアミノ安息香酸のエステル、1,5-ジアミノナフタレン、ジアミノベンゾトリフルオライド、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)オクタフルオロブタン、1,5-ビス(4-アミノフェニル)デカフルオロペンタン、1,7-ビス(4-アミノフェニル)テトラデカフルオロヘプタン、2,2-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(2-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-3,5-ジメチルフェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、p-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノ-3-トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,4’-ビス(3-アミノ-5-トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、2,2-ビス[4-(4-アミノ-3-トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、2,2’,5,5’,6,6’-ヘキサフルオロトリジン及び4,4’-ジアミノクアテルフェニルから選ばれる少なくとも1種のジアミンが挙げられる。
1,2-又は1,3-ジアミノシクロペンタン、1,2-、1,3-又は1,4-ジアミノシクロヘキサン、1,2-、1,3-又は1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス-(4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス-(3-アミノシクロヘキシル)メタン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメチルシクロヘキシルメタン及びイソホロンジアミン;
m-又はp-フェニレンジアミン、ジアミノトルエン、4,4’-又は3,3’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-又は3,3’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)スルホン、4,4’-ジアミノパラテルフェニル、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(2-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、9,10-ビス(4-アミノフェニル)アントラセン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、3,3’-ジエチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノオクタフルオロビフェニル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)-10-ヒドロアントラセン、3,3’,4,4’-テトラアミノビフェニル、3,3’,4,4’-テトラアミノジフェニルエーテル、1,4-ジアミノアントラキノン、1,5-ジアミノアントラキノン、3,3-ジヒドロキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、9,9’-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、4,4’-ジメチル-3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,4-及び2,5-ジアミノクメン、2,5-ジメチル-p-フェニレンジアミン、アセトグアナミン、2,3,5,6-テトラメチル-p-フェニレンジアミン、2,4,6-トリメチル-m-フェニレンジアミン、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサン、2,7-ジアミノフルオレン、2,5-ジアミノピリジン、1,2-ビス(4-アミノフェニル)エタン、ジアミノベンズアニリド、ジアミノ安息香酸のエステル、1,5-ジアミノナフタレン、ジアミノベンゾトリフルオライド、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)オクタフルオロブタン、1,5-ビス(4-アミノフェニル)デカフルオロペンタン、1,7-ビス(4-アミノフェニル)テトラデカフルオロヘプタン、2,2-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(2-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-3,5-ジメチルフェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、p-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノ-3-トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,4’-ビス(3-アミノ-5-トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、2,2-ビス[4-(4-アミノ-3-トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、2,2’,5,5’,6,6’-ヘキサフルオロトリジン及び4,4’-ジアミノクアテルフェニルから選ばれる少なくとも1種のジアミンが挙げられる。
また、国際公開第2017/038598号の段落0030~0031に記載のジアミン(DA-1)~(DA-18)も好ましい。
また、国際公開第2017/038598号の段落0032~0034に記載の2つ以上のアルキレングリコール単位を主鎖にもつジアミンも好ましく用いられる。
R111は、得られる有機膜の柔軟性の観点から、-Ar-L-Ar-で表されることが好ましい。但し、Arは、それぞれ独立に、芳香族基であり、Lは、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-CO-、-S-、-SO2-又は-NHCO-、あるいは、上記の2つ以上の組み合わせからなる基である。Arは、フェニレン基が好ましく、Lは、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1又は2の脂肪族炭化水素基、-O-、-CO-、-S-又は-SO2-が好ましい。ここでの脂肪族炭化水素基は、アルキレン基が好ましい。
また、R111は、i線透過率の観点から、下記式(51)又は式(61)で表される2価の有機基であることが好ましい。特に、i線透過率、入手のし易さの観点から、式(61)で表される2価の有機基であることがより好ましい。
式(51)
式(51)中、R50~R57は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は1価の有機基であり、R50~R57の少なくとも1つは、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基であり、*はそれぞれ独立に、式(2)中の窒素原子との結合部位を表す。
R50~R57の1価の有機基としては、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)の無置換のアルキル基、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)のフッ化アルキル基等が挙げられる。
式(61)中、R58及びR59は、それぞれ独立に、フッ素原子、メチル基、又はトリフルオロメチル基であり、*はそれぞれ独立に、式(2)中の窒素原子との結合部位を表す。
式(51)又は式(61)の構造を与えるジアミンとしては、2,2’-ジメチルベンジジン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(フルオロ)-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノオクタフルオロビフェニル等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
式(51)
R50~R57の1価の有機基としては、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)の無置換のアルキル基、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)のフッ化アルキル基等が挙げられる。
式(51)又は式(61)の構造を与えるジアミンとしては、2,2’-ジメチルベンジジン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(フルオロ)-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノオクタフルオロビフェニル等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、R111は下記式(71)で表される基であることも好ましい。上記態様において、R111は下記式(72)で表される基であることがより好ましい。
式(71)中、A1~A3はそれぞれ独立に、単結合又は2価の連結基であり、*は式(2)中の窒素原子との結合部位を表し、式(71)中に記載された4つのベンゼン環は、それぞれ水素原子が置換基により置換されていてもよい。
本明細書において、環構造の辺と交差する結合は、その環構造における水素原子のいずれかを置換することを意味している。
式(72)中、*は式(2)中の窒素原子との結合部位を表す。
本明細書において、環構造の辺と交差する結合は、その環構造における水素原子のいずれかを置換することを意味している。
式(72)中、*は式(2)中の窒素原子との結合部位を表す。
式(71)中、A1~A3は、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NHC(=O)-、又は、これらの2つ以上の組み合わせからなる基であることが好ましく、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又は、これらの2つ以上の組み合わせからなる基であることがより好ましく、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基又は-O-であることが更に好ましい。
特に、A1及びA3は-O-であることが好ましい。
特に、A2はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基であることが好ましい。
これらの中でも、A1及びA3が-O-であり、かつ、A2が-C(CH3)2-である態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基の炭素数は、特に限定されないが、1~6であることが好ましく、1~4であることがより好ましい。
フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基の具体例としては、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-等が挙げられ、中でも-C(CH3)2-が好ましい。
式(71)中に記載された4つのベンゼン環における置換基としては、フッ素原子、水素原子がフッ素原子により置換されていてもよい炭素数1~10の炭化水素基等が挙げられる。
また式(71)中に記載された4つのベンゼン環がいずれも無置換である態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
特に、A1及びA3は-O-であることが好ましい。
特に、A2はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基であることが好ましい。
これらの中でも、A1及びA3が-O-であり、かつ、A2が-C(CH3)2-である態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基の炭素数は、特に限定されないが、1~6であることが好ましく、1~4であることがより好ましい。
フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基の具体例としては、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-等が挙げられ、中でも-C(CH3)2-が好ましい。
式(71)中に記載された4つのベンゼン環における置換基としては、フッ素原子、水素原子がフッ素原子により置換されていてもよい炭素数1~10の炭化水素基等が挙げられる。
また式(71)中に記載された4つのベンゼン環がいずれも無置換である態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
また、R111は下記式(81)で表される基であることも好ましい。上記態様において、R111は下記式(82)で表される基であることがより好ましい。
式(81)中、A1及びA2はそれぞれ独立に、単結合又は2価の連結基であり、*は式(2)中の窒素原子との結合部位を表し、式(81)中に記載された3つのベンゼン環においては、それぞれ水素原子が置換基により置換されていてもよい。
式(82)中、*は式(2)中の窒素原子との結合部位を表す。
式(82)中、*は式(2)中の窒素原子との結合部位を表す。
式(81)中、A1及びA2はそれぞれ独立に、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NHC(=O)-、又は、これらの2つ以上の組み合わせからなる基であることが好ましく、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又は、これらの2つ以上の組み合わせからなる基であることがより好ましく、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基又は-O-であることが更に好ましく、-C(CH3)2-であることが特に好ましい。
式(2)におけるR115は、4価の有機基を表す。4価の有機基としては、芳香環を含む4価の有機基が好ましく、下記式(5)又は式(6)で表される基がより好ましい。
式(5)又は式(6)中、*はそれぞれ独立に、他の構造との結合部位を表す。
式(5)中、R112は単結合又は2価の連結基であり、単結合、又は、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-CO-、-S-、-SO2-、及び-NHCO-、ならびに、これらの組み合わせから選択される基であることが好ましく、単結合、または、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~3のアルキレン基、-O-、-CO-、-S-及び-SO2-から選択される基であることがより好ましく、-CH2-、-C(CF3)2-、-C(CH3)2-、-O-、-CO-、-S-及び-SO2-からなる群より選択される2価の基であることが更に好ましい。
式(5)又は式(6)中、*はそれぞれ独立に、他の構造との結合部位を表す。
また、R115は下記式(7)で表される基であることも好ましい。上記態様において、R115は下記式(7-2)で表される基であることがより好ましい。
式(7)中、A1~A3はそれぞれ独立に、単結合又は2価の連結基であり、*は式(2)中のカルボニル基との結合部位を表し、式(7)中に記載された4つのベンゼン環は、それぞれ水素原子が置換基により置換されていてもよい。
式(7-2)中、*は式(2)中のカルボニル基との結合部位を表す。
式(7-2)中、*は式(2)中のカルボニル基との結合部位を表す。
式(7)中、A1~A3、及び、ベンゼン環における置換基の好ましい態様は、上述の式(7-1)におけるA1~A3、及び、ベンゼン環における置換基の好ましい態様と同様である。
R115は、具体的には、テトラカルボン酸二無水物から無水物基の除去後に残存するテトラカルボン酸残基などが挙げられる。ポリイミド前駆体は、R115に該当する構造として、テトラカルボン酸二無水物残基を、1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
テトラカルボン酸二無水物は、下記式(O)で表されることが好ましい。
式(O)中、R115は、4価の有機基を表す。R115の好ましい範囲は式(2)におけるR115と同義であり、好ましい範囲も同様である。
テトラカルボン酸二無水物は、下記式(O)で表されることが好ましい。
テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルフィドテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’-オキシジフタル酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3-ジフェニルヘキサフルオロプロパン-3,3,4,4-テトラカルボン酸二無水物、1,4,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ジフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,8,9,10-フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、ならびに、これらの炭素数1~6のアルキル及び炭素数1~6のアルコキシ誘導体が挙げられる。
また、国際公開第2017/038598号の段落0038に記載のテトラカルボン酸二無水物(DAA-1)~(DAA-5)も好ましい例として挙げられる。
式(2)において、R111とR115の少なくとも一方がOH基を有することも可能である。より具体的には、R111として、ビスアミノフェノール誘導体の残基が挙げられる。
式(2)におけるR113及びR114は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。1価の有機基としては、直鎖又は分岐のアルキル基、環状アルキル基、芳香族基、又はポリアルキレンオキシ基を含むことが好ましい。また、R113及びR114の少なくとも一方が重合性基を含むことが好ましく、両方が重合性基を含むことがより好ましい。R113及びR114の少なくとも一方が2以上の重合性基を含むことも好ましい。重合性基としては、熱、ラジカル等の作用により、架橋反応することが可能な基であって、ラジカル重合性基が好ましい。重合性基の具体例としては、エチレン性不飽和結合を有する基、アルコキシメチル基、ヒドロキシメチル基、アシルオキシメチル基、エポキシ基、オキセタニル基、ベンゾオキサゾリル基、ブロックイソシアネート基、アミノ基が挙げられる。ポリイミド前駆体が有するラジカル重合性基としては、エチレン性不飽和結合を有する基が好ましい。
エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、アリル基、イソアリル基、2-メチルアリル基、ビニル基と直接結合した芳香環を有する基(例えば、ビニルフェニル基など)、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロイルオキシ基、下記式(III)で表される基などが挙げられ、下記式(III)で表される基が好ましい。
エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、アリル基、イソアリル基、2-メチルアリル基、ビニル基と直接結合した芳香環を有する基(例えば、ビニルフェニル基など)、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロイルオキシ基、下記式(III)で表される基などが挙げられ、下記式(III)で表される基が好ましい。
式(III)において、R200は、水素原子、メチル基、エチル基又はメチロール基を表し、水素原子又はメチル基が好ましい。
式(III)において、*は他の構造との結合部位を表す。
式(III)において、R201は、炭素数2~12のアルキレン基、-CH2CH(OH)CH2-、シクロアルキレン基又はポリアルキレンオキシ基を表す。
好適なR201の例は、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、ドデカメチレン基等のアルキレン基、1,2-ブタンジイル基、1,3-ブタンジイル基、-CH2CH(OH)CH2-、ポリアルキレンオキシ基が挙げられ、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基、-CH2CH(OH)CH2-、シクロヘキシル基、ポリアルキレンオキシ基がより好ましく、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基、又はポリアルキレンオキシ基が更に好ましい。
本発明において、ポリアルキレンオキシ基とは、アルキレンオキシ基が2以上直接結合した基をいう。ポリアルキレンオキシ基に含まれる複数のアルキレンオキシ基におけるアルキレン基は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
ポリアルキレンオキシ基が、アルキレン基が異なる複数種のアルキレンオキシ基を含む場合、ポリアルキレンオキシ基におけるアルキレンオキシ基の配列は、ランダムな配列であってもよいし、ブロックを有する配列であってもよいし、交互等のパターンを有する配列であってもよい。
上記アルキレン基の炭素数(アルキレン基が置換基を有する場合、置換基の炭素数を含む)は、2以上であることが好ましく、2~10であることがより好ましく、2~6であることがより一層好ましく、2~5であることが更に好ましく、2~4であることが一層好ましく、2又は3であることがより更に好ましく、2であることが特に好ましい。
また、上記アルキレン基は、置換基を有していてもよい。好ましい置換基としては、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子等が挙げられる。
また、ポリアルキレンオキシ基に含まれるアルキレンオキシ基の数(ポリアルキレンオキシ基の繰返し数)は、2~20が好ましく、2~10がより好ましく、2~6が更に好ましい。
ポリアルキレンオキシ基としては、溶剤溶解性及び耐溶剤性の観点からは、ポリエチレンオキシ基、ポリプロピレンオキシ基、ポリトリメチレンオキシ基、ポリテトラメチレンオキシ基、又は、複数のエチレンオキシ基と複数のプロピレンオキシ基とが結合した基が好ましく、ポリエチレンオキシ基又はポリプロピレンオキシ基がより好ましく、ポリエチレンオキシ基が更に好ましい。上記複数のエチレンオキシ基と複数のプロピレンオキシ基とが結合した基において、エチレンオキシ基とプロピレンオキシ基とはランダムに配列していてもよいし、ブロックを形成して配列していてもよいし、交互等のパターン状に配列していてもよい。これらの基におけるエチレンオキシ基等の繰返し数の好ましい態様は上述の通りである。
式(III)において、*は他の構造との結合部位を表す。
式(III)において、R201は、炭素数2~12のアルキレン基、-CH2CH(OH)CH2-、シクロアルキレン基又はポリアルキレンオキシ基を表す。
好適なR201の例は、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、ドデカメチレン基等のアルキレン基、1,2-ブタンジイル基、1,3-ブタンジイル基、-CH2CH(OH)CH2-、ポリアルキレンオキシ基が挙げられ、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基、-CH2CH(OH)CH2-、シクロヘキシル基、ポリアルキレンオキシ基がより好ましく、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基、又はポリアルキレンオキシ基が更に好ましい。
本発明において、ポリアルキレンオキシ基とは、アルキレンオキシ基が2以上直接結合した基をいう。ポリアルキレンオキシ基に含まれる複数のアルキレンオキシ基におけるアルキレン基は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
ポリアルキレンオキシ基が、アルキレン基が異なる複数種のアルキレンオキシ基を含む場合、ポリアルキレンオキシ基におけるアルキレンオキシ基の配列は、ランダムな配列であってもよいし、ブロックを有する配列であってもよいし、交互等のパターンを有する配列であってもよい。
上記アルキレン基の炭素数(アルキレン基が置換基を有する場合、置換基の炭素数を含む)は、2以上であることが好ましく、2~10であることがより好ましく、2~6であることがより一層好ましく、2~5であることが更に好ましく、2~4であることが一層好ましく、2又は3であることがより更に好ましく、2であることが特に好ましい。
また、上記アルキレン基は、置換基を有していてもよい。好ましい置換基としては、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子等が挙げられる。
また、ポリアルキレンオキシ基に含まれるアルキレンオキシ基の数(ポリアルキレンオキシ基の繰返し数)は、2~20が好ましく、2~10がより好ましく、2~6が更に好ましい。
ポリアルキレンオキシ基としては、溶剤溶解性及び耐溶剤性の観点からは、ポリエチレンオキシ基、ポリプロピレンオキシ基、ポリトリメチレンオキシ基、ポリテトラメチレンオキシ基、又は、複数のエチレンオキシ基と複数のプロピレンオキシ基とが結合した基が好ましく、ポリエチレンオキシ基又はポリプロピレンオキシ基がより好ましく、ポリエチレンオキシ基が更に好ましい。上記複数のエチレンオキシ基と複数のプロピレンオキシ基とが結合した基において、エチレンオキシ基とプロピレンオキシ基とはランダムに配列していてもよいし、ブロックを形成して配列していてもよいし、交互等のパターン状に配列していてもよい。これらの基におけるエチレンオキシ基等の繰返し数の好ましい態様は上述の通りである。
式(2)において、R113が水素原子である場合、又は、R114が水素原子である場合、ポリイミド前駆体はエチレン性不飽和結合を有する3級アミン化合物と対塩を形成していてもよい。このようなエチレン性不飽和結合を有する3級アミン化合物の例としては、N,N-ジメチルアミノプロピルメタクリレートが挙げられる。
式(2)において、R113及びR114の少なくとも一方が、酸分解性基等の極性変換基であってもよい。酸分解性基としては、酸の作用で分解して、フェノール性ヒドロキシ基、カルボキシ基等のアルカリ可溶性基を生じるものであれば特に限定されないが、アセタール基、ケタール基、シリル基、シリルエーテル基、第三級アルキルエステル基等が好ましく、露光感度の観点からは、アセタール基又はケタール基がより好ましい。
酸分解性基の具体例としては、tert-ブトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、エトキシエチル基、メトキシエチル基、エトキシメチル基、トリメチルシリル基、tert-ブトキシカルボニルメチル基、トリメチルシリルエーテル基などが挙げられる。露光感度の観点からは、エトキシエチル基、又は、テトラヒドロフラニル基が好ましい。
酸分解性基の具体例としては、tert-ブトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、エトキシエチル基、メトキシエチル基、エトキシメチル基、トリメチルシリル基、tert-ブトキシカルボニルメチル基、トリメチルシリルエーテル基などが挙げられる。露光感度の観点からは、エトキシエチル基、又は、テトラヒドロフラニル基が好ましい。
ポリイミド前駆体は、構造中にフッ素原子を有することも好ましい。ポリイミド前駆体中のフッ素原子含有量は、10質量%以上が好ましく、また、20質量%以下が好ましい。
また、基板との密着性を向上させる目的で、ポリイミド前駆体は、シロキサン構造を有する脂肪族基と共重合していてもよい。具体的には、ジアミンとして、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどを用いる態様が挙げられる。
式(2)で表される繰返し単位は、式(2-A)で表される繰返し単位であることが好ましい。すなわち、本発明で用いるポリイミド前駆体の少なくとも1種が、式(2-A)で表される繰返し単位を有する前駆体であることが好ましい。ポリイミド前駆体が式(2-A)で表される繰返し単位を含むことにより、露光ラチチュードの幅をより広げることが可能になる。
式(2-A)
式(2-A)中、A1及びA2は、酸素原子を表し、R111及びR112は、それぞれ独立に、2価の有機基を表し、R113及びR114は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、R113及びR114の少なくとも一方は、重合性基を含む基であり、両方が重合性基を含む基であることが好ましい。
式(2-A)
A1、A2、R111、R113及びR114は、それぞれ独立に、式(2)におけるA1、A2、R111、R113及びR114と同義であり、好ましい範囲も同様である。R112は、式(5)におけるR112と同義であり、好ましい範囲も同様である。
ポリイミド前駆体は、式(2)で表される繰返し単位を1種含んでいてもよいが、2種以上で含んでいてもよい。また、式(2)で表される繰返し単位の構造異性体を含んでいてもよい。ポリイミド前駆体は、上記式(2)の繰返し単位のほかに、他の種類の繰返し単位をも含んでいてもよい。
本発明におけるポリイミド前駆体の一実施形態として、式(2)で表される繰返し単位の含有量が、全繰返し単位の50モル%以上である態様が挙げられる。上記合計含有量は、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることが更に好ましく、90モル%超であることが特に好ましい。上記合計含有量の上限は、特に限定されず、末端を除くポリイミド前駆体における全ての繰返し単位が、式(2)で表される繰返し単位であってもよい。
-環化率(イミド化率)-
ポリイミド前駆体の環化率(イミド化率)は、得られる有機膜の膜強度、絶縁性等の観点からは、50%未満であることが好ましく、40%以下であることがより好ましく、30%以下であることが更に好ましく、20%以下であることが一層好ましい。
上記環化率の下限は特に限定されず、0%であればよい。
上記環化率は、例えば下記方法により測定される。
ポリイミド前駆体の赤外吸収スペクトルを測定し、イミド構造由来の吸収ピークである1377cm-1付近のピーク強度P1を求める。次に、そのポリイミド前駆体を350℃で1時間熱処理した後、再度、赤外吸収スペクトルを測定し、1377cm-1付近のピーク強度P2を求める。得られたピーク強度P1、P2を用い、下記式に基づいて、ポリイミド前駆体の環化率を求めることができる。
環化率(%)=(ピーク強度P1/ピーク強度P2)×100
ポリイミド前駆体の環化率(イミド化率)は、得られる有機膜の膜強度、絶縁性等の観点からは、50%未満であることが好ましく、40%以下であることがより好ましく、30%以下であることが更に好ましく、20%以下であることが一層好ましい。
上記環化率の下限は特に限定されず、0%であればよい。
上記環化率は、例えば下記方法により測定される。
ポリイミド前駆体の赤外吸収スペクトルを測定し、イミド構造由来の吸収ピークである1377cm-1付近のピーク強度P1を求める。次に、そのポリイミド前駆体を350℃で1時間熱処理した後、再度、赤外吸収スペクトルを測定し、1377cm-1付近のピーク強度P2を求める。得られたピーク強度P1、P2を用い、下記式に基づいて、ポリイミド前駆体の環化率を求めることができる。
環化率(%)=(ピーク強度P1/ピーク強度P2)×100
ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は、5,000~100,000が好ましく、10,000~50,000がより好ましく、15,000~40,000が更に好ましい。ポリイミド前駆体の数平均分子量(Mn)は、2,000~40,000が好ましく、3,000~30,000がより好ましく、4,000~20,000が更に好ましい。
上記ポリイミド前駆体の分子量の分散度は、1.5以上が好ましく、1.8以上がより好ましく、2.0以上であることが更に好ましい。ポリイミド前駆体の分子量の分散度の上限値は特に定めるものではないが、例えば、7.0以下が好ましく、6.5以下がより好ましく、6.0以下が更に好ましい。
本明細書において、分子量の分散度とは、重量平均分子量/数平均分子量により算出される値である。
組成物が特定樹脂として複数種のポリイミド前駆体を含む場合、少なくとも1種のポリイミド前駆体の重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が上記範囲であることが好ましい。また、上記複数種のポリイミド前駆体を1つの樹脂として算出した重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が、それぞれ、上記範囲内であることも好ましい。
上記ポリイミド前駆体の分子量の分散度は、1.5以上が好ましく、1.8以上がより好ましく、2.0以上であることが更に好ましい。ポリイミド前駆体の分子量の分散度の上限値は特に定めるものではないが、例えば、7.0以下が好ましく、6.5以下がより好ましく、6.0以下が更に好ましい。
本明細書において、分子量の分散度とは、重量平均分子量/数平均分子量により算出される値である。
組成物が特定樹脂として複数種のポリイミド前駆体を含む場合、少なくとも1種のポリイミド前駆体の重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が上記範囲であることが好ましい。また、上記複数種のポリイミド前駆体を1つの樹脂として算出した重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が、それぞれ、上記範囲内であることも好ましい。
〔ポリイミド〕
本発明に用いられるポリイミドは、アルカリ可溶性ポリイミドであってもよく、有機溶剤を主成分とする現像液に対して可溶なポリイミドであってもよい。
本明細書において、アルカリ可溶性ポリイミドとは、100gの2.38質量%テトラメチルアンモニウム水溶液に対し、23℃で0.1g以上溶解するポリイミドをいい、パターン形成性の観点からは、0.5g以上溶解するポリイミドであることが好ましく、1.0g以上溶解するポリイミドであることが更に好ましい。上記溶解量の上限は特に限定されないが、100g以下であることが好ましい。
ポリイミドは、得られる有機膜の膜強度及び絶縁性の観点からは、複数個のイミド構造を主鎖に有するポリイミドであることが好ましい。
本発明に用いられるポリイミドは、アルカリ可溶性ポリイミドであってもよく、有機溶剤を主成分とする現像液に対して可溶なポリイミドであってもよい。
本明細書において、アルカリ可溶性ポリイミドとは、100gの2.38質量%テトラメチルアンモニウム水溶液に対し、23℃で0.1g以上溶解するポリイミドをいい、パターン形成性の観点からは、0.5g以上溶解するポリイミドであることが好ましく、1.0g以上溶解するポリイミドであることが更に好ましい。上記溶解量の上限は特に限定されないが、100g以下であることが好ましい。
ポリイミドは、得られる有機膜の膜強度及び絶縁性の観点からは、複数個のイミド構造を主鎖に有するポリイミドであることが好ましい。
-フッ素原子-
得られる有機膜の膜強度の観点からは、ポリイミドは、フッ素原子を有することも好ましい。
フッ素原子は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましく、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131にフッ化アルキル基として含まれることがより好ましい。
ポリイミドの全質量に対するフッ素原子の量は、5質量%以上が好ましく、また、20質量%以下が好ましい。
得られる有機膜の膜強度の観点からは、ポリイミドは、フッ素原子を有することも好ましい。
フッ素原子は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましく、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131にフッ化アルキル基として含まれることがより好ましい。
ポリイミドの全質量に対するフッ素原子の量は、5質量%以上が好ましく、また、20質量%以下が好ましい。
-ケイ素原子-
得られる有機膜の膜強度の観点からは、ポリイミドは、ケイ素原子を有することも好ましい。
ケイ素原子は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましく、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に後述する有機変性(ポリ)シロキサン構造として含まれることがより好ましい。
上記ケイ素原子又は上記有機変性(ポリ)シロキサン構造はポリイミドの側鎖に含まれていてもよいが、ポリイミドの主鎖に含まれることが好ましい。
ポリイミドの全質量に対するケイ素原子の量は、1質量%以上が好ましく、また、20質量%以下が好ましい。
得られる有機膜の膜強度の観点からは、ポリイミドは、ケイ素原子を有することも好ましい。
ケイ素原子は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましく、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に後述する有機変性(ポリ)シロキサン構造として含まれることがより好ましい。
上記ケイ素原子又は上記有機変性(ポリ)シロキサン構造はポリイミドの側鎖に含まれていてもよいが、ポリイミドの主鎖に含まれることが好ましい。
ポリイミドの全質量に対するケイ素原子の量は、1質量%以上が好ましく、また、20質量%以下が好ましい。
-エチレン性不飽和結合-
得られる有機膜の膜強度の観点からは、ポリイミドは、エチレン性不飽和結合を有することが好ましい。
ポリイミドは、エチレン性不飽和結合を主鎖末端に有していてもよいし、側鎖に有していてもよいが、側鎖に有することが好ましい。
上記エチレン性不飽和結合は、ラジカル重合性を有することが好ましい。
エチレン性不飽和結合は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132又はR131に含まれることが好ましく、R132又はR131にエチレン性不飽和結合を有する基として含まれることがより好ましい。
これらの中でも、エチレン性不飽和結合は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましく、R131にエチレン性不飽和結合を有する基として含まれることがより好ましい。
エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、アリル基、ビニルフェニル基等の芳香環に直接結合した、置換されていてもよいビニル基を有する基、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロイルオキシ基、下記式(IV)で表される基などが挙げられる。
得られる有機膜の膜強度の観点からは、ポリイミドは、エチレン性不飽和結合を有することが好ましい。
ポリイミドは、エチレン性不飽和結合を主鎖末端に有していてもよいし、側鎖に有していてもよいが、側鎖に有することが好ましい。
上記エチレン性不飽和結合は、ラジカル重合性を有することが好ましい。
エチレン性不飽和結合は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132又はR131に含まれることが好ましく、R132又はR131にエチレン性不飽和結合を有する基として含まれることがより好ましい。
これらの中でも、エチレン性不飽和結合は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましく、R131にエチレン性不飽和結合を有する基として含まれることがより好ましい。
エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、アリル基、ビニルフェニル基等の芳香環に直接結合した、置換されていてもよいビニル基を有する基、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロイルオキシ基、下記式(IV)で表される基などが挙げられる。
式(IV)中、R20は、水素原子、メチル基、エチル基又はメチロール基を表し、水素原子又はメチル基が好ましい。
式(IV)中、R21は、炭素数2~12のアルキレン基、-O-CH2CH(OH)CH2-、-C(=O)O-、-O(C=O)NH-、炭素数2~30の(ポリ)アルキレンオキシ基(アルキレン基の炭素数は2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2又は3が特に好ましい、アルキレンオキシ基の繰返し数は1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が特に好ましい)、又はこれらを2以上組み合わせた基を表す。
上記炭素数2~12のアルキレン基としては、直鎖状、分岐鎖状、環状又はこれらの組み合わせにより表されるアルキレン基のいずれであってもよい。
上記炭素数2~12のアルキレン基としては、炭素数2~8のアルキレン基が好ましく、炭素数2~4のアルキレン基がより好ましい。
上記炭素数2~12のアルキレン基としては、直鎖状、分岐鎖状、環状又はこれらの組み合わせにより表されるアルキレン基のいずれであってもよい。
上記炭素数2~12のアルキレン基としては、炭素数2~8のアルキレン基が好ましく、炭素数2~4のアルキレン基がより好ましい。
これらの中でも、R21は下記式(R1)~式(R3)のいずれかで表される基であることが好ましく、式(R1)で表される基であることがより好ましい。
式(R1)~(R3)中、Lは単結合、又は、炭素数2~12のアルキレン基、炭素数2~30の(ポリ)アルキレンオキシ基若しくはこれらを2以上結合した基を表し、Xは酸素原子又は硫黄原子を表し、*は他の構造との結合部位を表し、●は式(IV)中のR21が結合する酸素原子との結合部位を表す。
式(R1)~(R3)中、Lとしての炭素数2~12のアルキレン基、又は、炭素数2~30の(ポリ)アルキレンオキシ基の好ましい態様は、式(IV)のR21としての炭素数2~12のアルキレン基、又は、炭素数2~30の(ポリ)アルキレンオキシ基の好ましい態様と同様である。
式(R1)中、Xは酸素原子であることが好ましい。
式(R1)~(R3)中、*は式(IV)中の*と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(R1)で表される構造は、例えば、フェノール性ヒドロキシ基等のヒドロキシ基を有するポリイミドと、イソシアナト基及びエチレン性不飽和結合を有する化合物(例えば、2-イソシアナトエチルメタクリレート等)とを反応することにより得られる。
式(R2)で表される構造は、例えば、カルボキシ基を有するポリイミドと、ヒドロキシ基及びエチレン性不飽和結合を有する化合物(例えば、2-ヒドロキシエチルメタクリレート等)とを反応することにより得られる。
式(R3)で表される構造は、例えば、フェノール性ヒドロキシ基等のヒドロキシ基を有するポリイミドと、グリシジル基及びエチレン性不飽和結合を有する化合物(例えば、グリシジルメタクリレート等)とを反応することにより得られる。
式(R1)~(R3)中、Lとしての炭素数2~12のアルキレン基、又は、炭素数2~30の(ポリ)アルキレンオキシ基の好ましい態様は、式(IV)のR21としての炭素数2~12のアルキレン基、又は、炭素数2~30の(ポリ)アルキレンオキシ基の好ましい態様と同様である。
式(R1)中、Xは酸素原子であることが好ましい。
式(R1)~(R3)中、*は式(IV)中の*と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(R1)で表される構造は、例えば、フェノール性ヒドロキシ基等のヒドロキシ基を有するポリイミドと、イソシアナト基及びエチレン性不飽和結合を有する化合物(例えば、2-イソシアナトエチルメタクリレート等)とを反応することにより得られる。
式(R2)で表される構造は、例えば、カルボキシ基を有するポリイミドと、ヒドロキシ基及びエチレン性不飽和結合を有する化合物(例えば、2-ヒドロキシエチルメタクリレート等)とを反応することにより得られる。
式(R3)で表される構造は、例えば、フェノール性ヒドロキシ基等のヒドロキシ基を有するポリイミドと、グリシジル基及びエチレン性不飽和結合を有する化合物(例えば、グリシジルメタクリレート等)とを反応することにより得られる。
式(IV)中、*は他の構造との結合部位を表し、ポリイミドの主鎖との結合部位であることが好ましい。
ポリイミドの全質量に対するエチレン性不飽和結合の量は、0.0001~0.1mol/gであることが好ましく、0.0005~0.05mol/gであることがより好ましい。
-エチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基-
ポリイミドは、エチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基を有していてもよい。
エチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基としては、エポキシ基、オキセタニル基等の環状エーテル基、メトキシメチル基等のアルコキシメチル基、メチロール基等が挙げられる。
エチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましい。
ポリイミドの全質量に対するエチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基の量は、0.0001~0.1mol/gであることが好ましく、0.001~0.05mol/gであることがより好ましい。
ポリイミドは、エチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基を有していてもよい。
エチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基としては、エポキシ基、オキセタニル基等の環状エーテル基、メトキシメチル基等のアルコキシメチル基、メチロール基等が挙げられる。
エチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましい。
ポリイミドの全質量に対するエチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基の量は、0.0001~0.1mol/gであることが好ましく、0.001~0.05mol/gであることがより好ましい。
-極性変換基-
ポリイミドは、酸分解性基等の極性変換基を有していてもよい。ポリイミドにおける酸分解性基は、上述の式(2)におけるR113及びR114において説明した酸分解性基と同様であり、好ましい態様も同様である。
極性変換基は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131、R132、ポリイミドの末端などに含まれる。
ポリイミドは、酸分解性基等の極性変換基を有していてもよい。ポリイミドにおける酸分解性基は、上述の式(2)におけるR113及びR114において説明した酸分解性基と同様であり、好ましい態様も同様である。
極性変換基は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131、R132、ポリイミドの末端などに含まれる。
-酸価-
ポリイミドがアルカリ現像に供される場合、現像性を向上する観点からは、ポリイミドの酸価は、30mgKOH/g以上であることが好ましく、50mgKOH/g以上であることがより好ましく、70mgKOH/g以上であることが更に好ましい。
上記酸価は500mgKOH/g以下であることが好ましく、400mgKOH/g以下であることがより好ましく、200mgKOH/g以下であることが更に好ましい。
ポリイミドが有機溶剤を主成分とする現像液を用いた現像(例えば、「溶剤現像」)に供される場合、ポリイミドの酸価は、1~35mgKOH/gが好ましく、2~30mgKOH/gがより好ましく、5~20mgKOH/gが更に好ましい。
上記酸価は、公知の方法により測定され、例えば、JIS K 0070:1992に記載の方法により測定される。
ポリイミドに含まれる酸基としては、保存安定性及び現像性の両立の観点から、pKaが0~10である酸基が好ましく、3~8である酸基がより好ましい。
pKaとは、酸から水素イオンが放出される解離反応を考え、その平衡定数Kaをその負の常用対数pKaによって表したものである。本明細書において、pKaは、特に断らない限り、ACD/ChemSketch(登録商標)による計算値とする。pKaは、日本化学会編「改定5版 化学便覧 基礎編」に掲載の値を参照してもよい。
酸基が例えばリン酸等の多価の酸である場合、上記pKaは第一解離定数である。
このような酸基として、ポリイミドは、カルボキシ基、及び、フェノール性ヒドロキシ基からなる群より選ばれた少なくとも1種を含むことが好ましく、フェノール性ヒドロキシ基を含むことがより好ましい。
ポリイミドがアルカリ現像に供される場合、現像性を向上する観点からは、ポリイミドの酸価は、30mgKOH/g以上であることが好ましく、50mgKOH/g以上であることがより好ましく、70mgKOH/g以上であることが更に好ましい。
上記酸価は500mgKOH/g以下であることが好ましく、400mgKOH/g以下であることがより好ましく、200mgKOH/g以下であることが更に好ましい。
ポリイミドが有機溶剤を主成分とする現像液を用いた現像(例えば、「溶剤現像」)に供される場合、ポリイミドの酸価は、1~35mgKOH/gが好ましく、2~30mgKOH/gがより好ましく、5~20mgKOH/gが更に好ましい。
上記酸価は、公知の方法により測定され、例えば、JIS K 0070:1992に記載の方法により測定される。
ポリイミドに含まれる酸基としては、保存安定性及び現像性の両立の観点から、pKaが0~10である酸基が好ましく、3~8である酸基がより好ましい。
pKaとは、酸から水素イオンが放出される解離反応を考え、その平衡定数Kaをその負の常用対数pKaによって表したものである。本明細書において、pKaは、特に断らない限り、ACD/ChemSketch(登録商標)による計算値とする。pKaは、日本化学会編「改定5版 化学便覧 基礎編」に掲載の値を参照してもよい。
酸基が例えばリン酸等の多価の酸である場合、上記pKaは第一解離定数である。
このような酸基として、ポリイミドは、カルボキシ基、及び、フェノール性ヒドロキシ基からなる群より選ばれた少なくとも1種を含むことが好ましく、フェノール性ヒドロキシ基を含むことがより好ましい。
-フェノール性ヒドロキシ基-
アルカリ現像液による現像速度を適切なものとする観点からは、ポリイミドは、フェノール性ヒドロキシ基を有することが好ましい。
ポリイミドは、フェノール性ヒドロキシ基を主鎖末端に有してもよいし、側鎖に有してもよい。
フェノール性ヒドロキシ基は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132又はR131に含まれることが好ましい。
ポリイミドの全質量に対するフェノール性ヒドロキシ基の量は、0.1~30mol/gであることが好ましく、1~20mol/gであることがより好ましい。
アルカリ現像液による現像速度を適切なものとする観点からは、ポリイミドは、フェノール性ヒドロキシ基を有することが好ましい。
ポリイミドは、フェノール性ヒドロキシ基を主鎖末端に有してもよいし、側鎖に有してもよい。
フェノール性ヒドロキシ基は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132又はR131に含まれることが好ましい。
ポリイミドの全質量に対するフェノール性ヒドロキシ基の量は、0.1~30mol/gであることが好ましく、1~20mol/gであることがより好ましい。
本発明で用いるポリイミドとしては、イミド構造を有する高分子化合物であれば、特に限定はないが、下記式(4)で表される繰返し単位を含むことが好ましい。
式(4)中、R131は、2価の有機基を表し、R132は、4価の有機基を表す。
重合性基を有する場合、重合性基は、R131及びR132の少なくとも一方に位置していてもよいし、下記式(4-1)又は式(4-2)に示すようにポリイミドの末端に位置していてもよい。
式(4-1)
式(4-1)中、R133は重合性基であり、他の基は式(4)と同義である。
式(4-2)
式(4-2)中、R134及びR135の少なくとも一方は重合性基であり、重合性基でない場合は有機基であり、他の基は式(4)と同義である。
重合性基を有する場合、重合性基は、R131及びR132の少なくとも一方に位置していてもよいし、下記式(4-1)又は式(4-2)に示すようにポリイミドの末端に位置していてもよい。
式(4-1)
式(4-2)
重合性基としては、上述のエチレン性不飽和結合を含む基、又は、上述のエチレン性不飽和結合を有する基以外の架橋性基が挙げられる。
R131は、2価の有機基を表す。2価の有機基としては、式(2)におけるR111と同様のものが例示され、好ましい範囲も同様である。
R131としては、ジアミンのアミノ基の除去後に残存するジアミン残基が挙げられる。ジアミンとしては、脂肪族、環式脂肪族又は芳香族ジアミンなどが挙げられる。具体的な例としては、ポリイミド前駆体の式(2)中のR111の例が挙げられる。
R131は、2価の有機基を表す。2価の有機基としては、式(2)におけるR111と同様のものが例示され、好ましい範囲も同様である。
R131としては、ジアミンのアミノ基の除去後に残存するジアミン残基が挙げられる。ジアミンとしては、脂肪族、環式脂肪族又は芳香族ジアミンなどが挙げられる。具体的な例としては、ポリイミド前駆体の式(2)中のR111の例が挙げられる。
R131は、少なくとも2つのアルキレングリコール単位を主鎖にもつジアミン残基であることが、焼成時における反りの発生をより効果的に抑制する点で好ましい。より好ましくは、エチレングリコール鎖、プロピレングリコール鎖のいずれか又は両方を一分子中にあわせて2つ以上含むジアミン残基であり、更に好ましくは上記ジアミンであって、芳香環を含まないジアミン残基である。
エチレングリコール鎖、プロピレングリコール鎖のいずれか又は両方を一分子中にあわせて2つ以上含むジアミンとしては、ジェファーミン(登録商標)KH-511、ED-600、ED-900、ED-2003、EDR-148、EDR-176、D-200、D-400、D-2000、D-4000(以上商品名、HUNTSMAN(株)製)、1-(2-(2-(2-アミノプロポキシ)エトキシ)プロポキシ)プロパン-2-アミン、1-(1-(1-(2-アミノプロポキシ)プロパン-2-イル)オキシ)プロパン-2-アミンなどが挙げられるが、これらに限定されない。
また、R131は式(2-1)で表される基を含む基であることが好ましく、式(2-1)で表される基であることがより好ましい。
式(2-1)中、R1及びR2はそれぞれ独立に、エチレン性不飽和結合を有する基を表し、Lは単結合、又は、イミド結合を含まない2価の連結基を表し、*はそれぞれ、他の構造との結合部位を表す。
式(2-1)中、R1及びR2はそれぞれ独立に、下記式(R1-1)で表される基であることが好ましい。
式(R1-1)中、LR1はn+1価の連結基を表し、RR1はそれぞれ独立に、ビニル基と直接結合した芳香族基、マレイミド基、(メタ)アクリロキシ基、又は、(メタ)アクリルアミド基を表し、nは1~10の整数を表し、*は式(2-1)中の酸素原子との結合部位を表す。
RR1はそれぞれ独立に、ビニル基と直接結合した芳香族基又はマレイミド基が好ましく、ビニルフェニル基がより好ましい。
LR1は炭化水素基、又は、炭化水素基と、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-及び-NRN-よりなる群から選ばれた少なくとも1つの基との結合により表される基であることが好ましく、炭化水素基、*1-C(=O)-LR2-*2又は、*1-C(=O)NRN-LR2-*2で表される基であることが好ましい。
上記LR1における炭化水素基としては、アルキレン基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のアルキレン基が更に好ましい。
上記LR2は炭化水素基を表し、アルキレン基が好ましく、炭素数2~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数2~6のアルキレン基が更に好ましい。
上記RNの好ましい態様は上述の通りである。
上記*1は式(R1-1)中の*と同義であり、*2は式(R1-1)中のRR1との結合部位を表す。
また、RR1がビニルフェニル基である場合、LR1は炭素数1~4のアルキレン基であることが好ましく、メチレン基であることが好ましい。
RR1がマレイミド基である場合、LR1は炭素数1~4のアルキレン基又は*1-C(=O)-LR2-*2で表される基であることが好ましい。
RR1が(メタ)アクリロキシ基又は(メタ)アクリルアミド基である場合、LR1は*1-C(=O)NRN-LR2-*2で表される基であることが好ましい。
nは1~4の整数が好ましく、1又は2が好ましく、1がより好ましい。
RR1はそれぞれ独立に、ビニル基と直接結合した芳香族基又はマレイミド基が好ましく、ビニルフェニル基がより好ましい。
LR1は炭化水素基、又は、炭化水素基と、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-及び-NRN-よりなる群から選ばれた少なくとも1つの基との結合により表される基であることが好ましく、炭化水素基、*1-C(=O)-LR2-*2又は、*1-C(=O)NRN-LR2-*2で表される基であることが好ましい。
上記LR1における炭化水素基としては、アルキレン基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のアルキレン基が更に好ましい。
上記LR2は炭化水素基を表し、アルキレン基が好ましく、炭素数2~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数2~6のアルキレン基が更に好ましい。
上記RNの好ましい態様は上述の通りである。
上記*1は式(R1-1)中の*と同義であり、*2は式(R1-1)中のRR1との結合部位を表す。
また、RR1がビニルフェニル基である場合、LR1は炭素数1~4のアルキレン基であることが好ましく、メチレン基であることが好ましい。
RR1がマレイミド基である場合、LR1は炭素数1~4のアルキレン基又は*1-C(=O)-LR2-*2で表される基であることが好ましい。
RR1が(メタ)アクリロキシ基又は(メタ)アクリルアミド基である場合、LR1は*1-C(=O)NRN-LR2-*2で表される基であることが好ましい。
nは1~4の整数が好ましく、1又は2が好ましく、1がより好ましい。
式(2-1)中、Lは単結合、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-S(=O)2-、又は、9,9-フルオレンジイル基が好ましい。また、Lが単結合、-C(CH3)2-、又は、-C(CF3)2-である態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
R132は、4価の有機基を表す。4価の有機基としては、式(2)におけるR115と同様のものが例示され、好ましい範囲も同様である。
例えば、R115として例示される4価の有機基の4つの結合子が、式(4)中の4つの-C(=O)-の部分と結合して縮合環を形成する。
例えば、R115として例示される4価の有機基の4つの結合子が、式(4)中の4つの-C(=O)-の部分と結合して縮合環を形成する。
R132は、テトラカルボン酸二無水物から無水物基の除去後に残存するテトラカルボン酸残基などが挙げられる。具体的な例としては、ポリイミド前駆体の式(2)中のR115の例が挙げられる。有機膜の強度の観点から、R132は1~4つの芳香環を有する芳香族ジアミン残基であることが好ましい。
R131とR132の少なくとも一方にOH基を有することも好ましい。より具体的には、R131として、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、上記の(DA-1)~(DA-18)が好ましい例として挙げられ、R132として、上記の(DAA-1)~(DAA-5)がより好ましい例として挙げられる。
ポリイミドは、構造中にフッ素原子を有することも好ましい。ポリイミド中のフッ素原子の含有量は10質量%以上が好ましく、20質量%以下がより好ましい。
基板との密着性を向上させる目的で、ポリイミドは、シロキサン構造を有する脂肪族の基を共重合してもよい。具体的には、ジアミン成分として、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどが挙げられる。
組成物の保存安定性を向上させるため、ポリイミドの主鎖末端はモノアミン、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などの末端封止剤により封止されていることが好ましい。これらのうち、モノアミンを用いることがより好ましく、モノアミンの好ましい化合物としては、アニリン、2-エチニルアニリン、3-エチニルアニリン、4-エチニルアニリン、5-アミノ-8-ヒドロキシキノリン、1-ヒドロキシ-7-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-6-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-5-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-4-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-7-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-6-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-5-アミノナフタレン、1-カルボキシ-7-アミノナフタレン、1-カルボキシ-6-アミノナフタレン、1-カルボキシ-5-アミノナフタレン、2-カルボキシ-7-アミノナフタレン、2-カルボキシ-6-アミノナフタレン、2-カルボキシ-5-アミノナフタレン、2-アミノ安息香酸、3-アミノ安息香酸、4-アミノ安息香酸、4-アミノサリチル酸、5-アミノサリチル酸、6-アミノサリチル酸、2-アミノベンゼンスルホン酸、3-アミノベンゼンスルホン酸、4-アミノベンゼンスルホン酸、3-アミノ-4,6-ジヒドロキシピリミジン、2-アミノフェノール、3-アミノフェノール、4-アミノフェノール、2-アミノチオフェノール、3-アミノチオフェノール、4-アミノチオフェノールなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよく、複数の末端封止剤を反応させることにより、複数の異なる末端基を導入してもよい。
-イミド化率(閉環率)-
ポリイミドのイミド化率(「閉環率」ともいう)は、得られる有機膜の膜強度、絶縁性等の観点からは、50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい。
上記イミド化率の上限は特に限定されず、100%以下であればよい。
上記イミド化率は、上述の方法により測定される。
ポリイミドのイミド化率(「閉環率」ともいう)は、得られる有機膜の膜強度、絶縁性等の観点からは、50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい。
上記イミド化率の上限は特に限定されず、100%以下であればよい。
上記イミド化率は、上述の方法により測定される。
ポリイミドは、繰り返し単位のすべてがR131及びR132の組み合わせが同じである上記式(4)で表される繰返し単位を含んでいてもよく、R131及びR132の組み合わせが異なる2種以上を含む上記式(4)で表される繰返し単位を含んでいてもよい。ポリイミドは、上記式(4)で表される繰返し単位のほかに、他の種類の繰返し単位を含んでいてもよい。他の種類の繰返し単位としては、例えば、上述の式(2)で表される繰返し単位等が挙げられる。
ポリイミドは、例えば、低温中でテトラカルボン酸二無水物とジアミン(一部をモノアミンである末端封止剤に置換)を反応させる方法、低温中でテトラカルボン酸二無水物(一部を酸無水物又はモノ酸クロリド化合物又はモノ活性エステル化合物である末端封止剤に置換)とジアミンを反応させる方法、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(一部をモノアミンである末端封止剤に置換)と縮合剤の存在下で反応させる方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後残りのジカルボン酸を酸クロリド化し、ジアミン(一部をモノアミンである末端封止剤に置換)と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、これを、既知のイミド化反応法を用いて完全イミド化させる方法、又は、途中でイミド化反応を停止し、一部イミド構造を導入する方法、更には、完全イミド化したポリマーと、そのポリイミド前駆体をブレンドする事によって、一部イミド構造を導入する方法を利用して合成することができる。また、その他公知のポリイミドの合成方法を適用することもできる。
ポリイミドの重量平均分子量(Mw)は、5,000~100,000が好ましく、10,000~50,000がより好ましく、15,000~40,000が更に好ましい。重量平均分子量を5,000以上とすることにより、硬化後の膜の耐折れ性を向上させることができる。機械特性(例えば、破断伸び)に優れた有機膜を得るため、重量平均分子量は、15,000以上が特に好ましい。
ポリイミドの数平均分子量(Mn)は、2,000~40,000が好ましく、3,000~30,000がより好ましく、4,000~20,000が更に好ましい。
上記ポリイミドの分子量の分散度は、1.5以上が好ましく、1.8以上がより好ましく、2.0以上が更に好ましい。ポリイミドの分子量の分散度の上限値は特に定めるものではないが、例えば、7.0以下が好ましく、6.5以下がより好ましく、6.0以下が更に好ましい。
組成物が特定樹脂として複数種のポリイミドを含む場合、少なくとも1種のポリイミドの重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が上記範囲であることが好ましい。上記複数種のポリイミドを1つの樹脂として算出した重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が、それぞれ、上記範囲内であることも好ましい。
ポリイミドの数平均分子量(Mn)は、2,000~40,000が好ましく、3,000~30,000がより好ましく、4,000~20,000が更に好ましい。
上記ポリイミドの分子量の分散度は、1.5以上が好ましく、1.8以上がより好ましく、2.0以上が更に好ましい。ポリイミドの分子量の分散度の上限値は特に定めるものではないが、例えば、7.0以下が好ましく、6.5以下がより好ましく、6.0以下が更に好ましい。
組成物が特定樹脂として複数種のポリイミドを含む場合、少なくとも1種のポリイミドの重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が上記範囲であることが好ましい。上記複数種のポリイミドを1つの樹脂として算出した重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が、それぞれ、上記範囲内であることも好ましい。
〔ポリベンゾオキサゾール前駆体〕
ポリベンゾオキサゾール前駆体としては、国際公開第2022/145355号の段落0073~0095に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
ポリベンゾオキサゾール前駆体としては、国際公開第2022/145355号の段落0073~0095に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
〔ポリベンゾオキサゾール〕
ポリベンゾオキサゾールとしては、国際公開第2022/145355号の段落0101~0108に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
ポリベンゾオキサゾールとしては、国際公開第2022/145355号の段落0101~0108に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
〔ポリアミドイミド前駆体〕
ポリアミドイミド前駆体としては、国際公開第2022/145355号の段落0104~0119に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
ポリアミドイミド前駆体としては、国際公開第2022/145355号の段落0104~0119に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
〔ポリアミドイミド〕
ポリアミドイミドとしては、国際公開第2022/145355号の段落0125~0138に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
ポリアミドイミドとしては、国際公開第2022/145355号の段落0125~0138に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
〔ポリイミド前駆体等の製造方法〕
ポリイミド前駆体等は、例えば、国際公開第2022/145355号の段落0134~0136に記載の方法により製造される。上記記載は本明細書に組み込まれる。
ポリイミド前駆体等は、例えば、国際公開第2022/145355号の段落0134~0136に記載の方法により製造される。上記記載は本明細書に組み込まれる。
〔含有量〕
組成物における特定樹脂の含有量は、組成物の全固形分に対し20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることが更に好ましく、50質量%以上であることが一層好ましい。また、組成物における樹脂の含有量は、組成物の全固形分に対し、99.5質量%以下であることが好ましく、99質量%以下であることがより好ましく、98質量%以下であることが更に好ましく、97質量%以下であることが一層好ましく、95質量%以下であることがより一層好ましい。
組成物は、特定樹脂を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
組成物における特定樹脂の含有量は、組成物の全固形分に対し20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることが更に好ましく、50質量%以上であることが一層好ましい。また、組成物における樹脂の含有量は、組成物の全固形分に対し、99.5質量%以下であることが好ましく、99質量%以下であることがより好ましく、98質量%以下であることが更に好ましく、97質量%以下であることが一層好ましく、95質量%以下であることがより一層好ましい。
組成物は、特定樹脂を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
組成物は、少なくとも2種の樹脂を含むことも好ましい。
具体的には、組成物は、特定樹脂と、後述する他の樹脂とを合計で2種以上含んでもよいし、特定樹脂を2種以上含んでいてもよいが、特定樹脂を2種以上含むことが好ましい。
組成物が特定樹脂を2種以上含む場合、例えば、ポリイミド前駆体であって、二無水物由来の構造(上述の式(2)でいうR115)が異なる2種以上のポリイミド前駆体を含むことが好ましい。
具体的には、組成物は、特定樹脂と、後述する他の樹脂とを合計で2種以上含んでもよいし、特定樹脂を2種以上含んでいてもよいが、特定樹脂を2種以上含むことが好ましい。
組成物が特定樹脂を2種以上含む場合、例えば、ポリイミド前駆体であって、二無水物由来の構造(上述の式(2)でいうR115)が異なる2種以上のポリイミド前駆体を含むことが好ましい。
<他の樹脂>
組成物は、上述した特定樹脂と、特定樹脂とは異なる他の樹脂(以下、単に「他の樹脂」ともいう)とを含んでもよい。
他の樹脂としては、フェノール樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリシロキサン、シロキサン構造を含む樹脂、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、ウレタン樹脂、ブチラール樹脂、スチリル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
例えば、(メタ)アクリル樹脂を更に加えることにより、塗布性に優れた組成物が得られ、また、耐溶剤性に優れたパターン(硬化物)が得られる。
例えば、後述する重合性化合物に代えて、又は、後述する重合性化合物に加えて、重量平均分子量が20,000以下の重合性基価の高い(例えば、樹脂1gにおける重合性基の含有モル量が1×10-3モル/g以上である)(メタ)アクリル樹脂を組成物に添加することにより、組成物の塗布性、パターン(硬化物)の耐溶剤性等を向上させることができる。
組成物は、上述した特定樹脂と、特定樹脂とは異なる他の樹脂(以下、単に「他の樹脂」ともいう)とを含んでもよい。
他の樹脂としては、フェノール樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリシロキサン、シロキサン構造を含む樹脂、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、ウレタン樹脂、ブチラール樹脂、スチリル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
例えば、(メタ)アクリル樹脂を更に加えることにより、塗布性に優れた組成物が得られ、また、耐溶剤性に優れたパターン(硬化物)が得られる。
例えば、後述する重合性化合物に代えて、又は、後述する重合性化合物に加えて、重量平均分子量が20,000以下の重合性基価の高い(例えば、樹脂1gにおける重合性基の含有モル量が1×10-3モル/g以上である)(メタ)アクリル樹脂を組成物に添加することにより、組成物の塗布性、パターン(硬化物)の耐溶剤性等を向上させることができる。
組成物が他の樹脂を含む場合、他の樹脂の含有量は、組成物の全固形分に対し、0.01質量%以上であることが好ましく、0.05質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることが更に好ましく、2質量%以上であることが一層好ましく、5質量%以上であることがより一層好ましく、10質量%以上であることが更に一層好ましい。
組成物が他の樹脂を含む場合、他の樹脂の含有量は、組成物の全固形分に対し、80質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましく、60質量%以下であることが一層好ましく、50質量%以下であることがより一層好ましい。
組成物の好ましい一態様として、他の樹脂の含有量が低含有量である態様とすることもできる。上記態様において、他の樹脂の含有量は、組成物の全固形分に対し、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましく、5質量%以下であることが一層好ましく、1質量%以下であることがより一層好ましい。上記含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
組成物は、他の樹脂を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
組成物が他の樹脂を含む場合、他の樹脂の含有量は、組成物の全固形分に対し、80質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましく、60質量%以下であることが一層好ましく、50質量%以下であることがより一層好ましい。
組成物の好ましい一態様として、他の樹脂の含有量が低含有量である態様とすることもできる。上記態様において、他の樹脂の含有量は、組成物の全固形分に対し、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましく、5質量%以下であることが一層好ましく、1質量%以下であることがより一層好ましい。上記含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
組成物は、他の樹脂を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<重合性化合物>
組成物は、重合性化合物を含むことが好ましい。
重合性化合物としては、ラジカル架橋剤、又は、他の架橋剤が挙げられる。
組成物は、重合性化合物を含むことが好ましい。
重合性化合物としては、ラジカル架橋剤、又は、他の架橋剤が挙げられる。
〔ラジカル架橋剤〕
組成物は、ラジカル架橋剤を含むことが好ましい。
ラジカル架橋剤は、ラジカル重合性基を有する化合物である。ラジカル重合性基としては、エチレン性不飽和結合を含む基が好ましい。上記エチレン性不飽和結合を含む基としては、ビニル基、アリル基、ビニルフェニル基、(メタ)アクリロイル基、マレイミド基、(メタ)アクリルアミド基などが挙げられる。
これらの中でも、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基が好ましく、反応性の観点からは、(メタ)アクリロイル基がより好ましい。
組成物は、ラジカル架橋剤を含むことが好ましい。
ラジカル架橋剤は、ラジカル重合性基を有する化合物である。ラジカル重合性基としては、エチレン性不飽和結合を含む基が好ましい。上記エチレン性不飽和結合を含む基としては、ビニル基、アリル基、ビニルフェニル基、(メタ)アクリロイル基、マレイミド基、(メタ)アクリルアミド基などが挙げられる。
これらの中でも、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基が好ましく、反応性の観点からは、(メタ)アクリロイル基がより好ましい。
ラジカル架橋剤は、エチレン性不飽和結合を1個以上有する化合物であることが好ましいが、2個以上有する化合物を含むことがより好ましい。ラジカル架橋剤は、エチレン性不飽和結合を3個以上有していてもよい。
上記エチレン性不飽和結合を2個以上有する化合物としては、エチレン性不飽和結合を2~15個有する化合物が好ましく、エチレン性不飽和結合を2~10個有する化合物がより好ましく、2~6個有する化合物が更に好ましい。
得られるパターン(硬化物)の膜強度の観点からは、組成物は、エチレン性不飽和結合を2個有する化合物と、上記エチレン性不飽和結合を3個以上有する化合物とを含むことも好ましい。
上記エチレン性不飽和結合を2個以上有する化合物としては、エチレン性不飽和結合を2~15個有する化合物が好ましく、エチレン性不飽和結合を2~10個有する化合物がより好ましく、2~6個有する化合物が更に好ましい。
得られるパターン(硬化物)の膜強度の観点からは、組成物は、エチレン性不飽和結合を2個有する化合物と、上記エチレン性不飽和結合を3個以上有する化合物とを含むことも好ましい。
ラジカル架橋剤の分子量は、2,000以下が好ましく、1,500以下がより好ましく、900以下が更に好ましい。ラジカル架橋剤の分子量の下限は、100以上が好ましい。
ラジカル架橋剤の具体例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)やそのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と多価アルコール化合物とのエステル、及び不飽和カルボン酸と多価アミン化合物とのアミド類である。また、ヒドロキシ基やアミノ基、スルファニル基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と、単官能若しくは多官能イソシアネート類又はエポキシ類との付加反応物や、単官能若しくは多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基やエポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、更に、ハロゲノ基やトシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン等のビニルベンゼン誘導体、ビニルエーテル、アリルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。具体例としては、特開2016-027357号公報の段落0113~0122の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
ラジカル架橋剤は、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物も好ましい。常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物としては、国際公開第2021/112189号公報の段落0203に記載の化合物等が挙げられる。この内容は本明細書に組み込まれる。
上述以外の好ましいラジカル架橋剤としては、国際公開第2021/112189号公報の段落0204~0208に記載のラジカル重合性化合物等が挙げられる。この内容は本明細書に組み込まれる。
ラジカル架橋剤としては、ジペンタエリスリトールトリアクリレート(市販品としては KAYARAD D-330(日本化薬(株)製))、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート(市販品としては KAYARAD D-320(日本化薬(株)製)、A-TMMT(新中村化学工業(株)製))、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート(市販品としては KAYARAD D-310(日本化薬(株)製))、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(市販品としては KAYARAD DPHA(日本化薬(株)製)、A-DPH(新中村化学工業社製))、及びこれらの(メタ)アクリロイル基がエチレングリコール残基又はプロピレングリコール残基を介して結合している構造が好ましい。これらのオリゴマータイプも使用できる。
ラジカル架橋剤の市販品としては、例えばエチレンオキシ鎖を4個有する4官能アクリレートであるSR-494、エチレンオキシ鎖を4個有する2官能メタクリレートであるSR-209、231、239(以上、サートマー社製)、ペンチレンオキシ鎖を6個有する6官能アクリレートであるDPCA-60、イソブチレンオキシ鎖を3個有する3官能アクリレートであるTPA-330(以上、日本化薬(株)製)、ウレタンオリゴマーであるUAS-10、UAB-140(以上、日本製紙社製)、NKエステルM-40G、NKエステル4G、NKエステルM-9300、NKエステルA-9300、UA-7200(以上、新中村化学工業社製)、DPHA-40H(日本化薬(株)製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(以上、共栄社化学社製)、ブレンマーPME400(日油(株)製)などが挙げられる。
ラジカル架橋剤としては、特公昭48-041708号公報、特開昭51-037193号公報、特公平02-032293号公報、特公平02-016765号公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58-049860号公報、特公昭56-017654号公報、特公昭62-039417号公報、特公昭62-039418号公報に記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。ラジカル架橋剤として、特開昭63-277653号公報、特開昭63-260909号公報、特開平01-105238号公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する化合物を用いることもできる。
ラジカル架橋剤は、カルボキシ基、リン酸基等の酸基を有するラジカル架橋剤であってもよい。酸基を有するラジカル架橋剤は、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステルが好ましく、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシ基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を持たせたラジカル架橋剤がより好ましい。特に好ましくは、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシ基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を持たせたラジカル架橋剤において、脂肪族ポリヒドロキシ化合物がペンタエリスリトール又はジペンタエリスリトールである化合物である。市販品としては、例えば、東亞合成(株)製の多塩基酸変性アクリルオリゴマーとして、M-510、M-520などが挙げられる。
酸基を有するラジカル架橋剤の酸価は、0.1~300mgKOH/gが好ましく、1~100mgKOH/gがより好ましい。ラジカル架橋剤の酸価が上記範囲であれば、製造上の取扱性に優れ、現像性に優れる。また、重合性が良好である。上記酸価は、JIS K 0070:1992の記載に準拠して測定される。
ラジカル架橋剤としては、ウレア結合、及び、ウレタン結合からなる群より選ばれた少なくとも一方を有するラジカル架橋剤(以下、「架橋剤U」ともいう。)も好ましい。
本発明において、ウレア結合とは、*-NRN-C(=O)-NRN-*で表される結合であり、RNはそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、*はそれぞれ、炭素原子との結合部位を表す。
本発明において、ウレタン結合とは*-O-C(=O)-NRN-*で表される結合であり、RNは水素原子又は1価の有機基を表し、*はそれぞれ、炭素原子との結合部位を表す。
組成物が架橋剤Uを含むことにより、耐薬品性、解像性等が向上する場合が有る。
架橋剤Uはウレア結合又はウレタン結合を1つのみ有してもよいし、1以上のウレア結合と1以上のウレタン結合とを有してもよいし、ウレタン結合を有さず2以上のウレア結合を有してもよいし、ウレア結合を有さず2以上のウレタン結合を有してもよい。
架橋剤Uにおけるウレア結合及びウレタン結合の合計数は、1以上であり、1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
架橋剤Uがウレタン結合を有しない場合、架橋剤Uにおけるウレア結合の数は1以上であり、1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
架橋剤Uがウレア結合を有しない場合、架橋剤Uにおけるウレタン結合の数は1以上であり、1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
本発明において、ウレア結合とは、*-NRN-C(=O)-NRN-*で表される結合であり、RNはそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、*はそれぞれ、炭素原子との結合部位を表す。
本発明において、ウレタン結合とは*-O-C(=O)-NRN-*で表される結合であり、RNは水素原子又は1価の有機基を表し、*はそれぞれ、炭素原子との結合部位を表す。
組成物が架橋剤Uを含むことにより、耐薬品性、解像性等が向上する場合が有る。
架橋剤Uはウレア結合又はウレタン結合を1つのみ有してもよいし、1以上のウレア結合と1以上のウレタン結合とを有してもよいし、ウレタン結合を有さず2以上のウレア結合を有してもよいし、ウレア結合を有さず2以上のウレタン結合を有してもよい。
架橋剤Uにおけるウレア結合及びウレタン結合の合計数は、1以上であり、1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
架橋剤Uがウレタン結合を有しない場合、架橋剤Uにおけるウレア結合の数は1以上であり、1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
架橋剤Uがウレア結合を有しない場合、架橋剤Uにおけるウレタン結合の数は1以上であり、1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
架橋剤Uにおけるラジカル重合性基は、特に限定されないが、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基、マレイミド基等が挙げられ、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基、又は、マレイミド基が好ましく、(メタ)アクリロキシ基がより好ましい。
架橋剤Uがラジカル重合性基を2以上有する場合、それぞれのラジカル重合性基の構造は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
架橋剤Uにおけるラジカル重合性基の数は、1つのみであってもよいし、2以上であってもよく、1~10が好ましく、1~6が更に好ましく、1~4が特に好ましい。
架橋剤Uにおけるラジカル重合性基価(ラジカル重合性基1モル当たりの化合物の質量)は、150~400g/molであることが好ましい。
上記ラジカル重合性基価の下限は、硬化物の耐薬品性の観点より、200g/mol以上であることがより好ましく、210g/mol以上であることが更に好ましく、220g/mol以上であることが一層好ましく、230g/mol以上であることがより一層好ましく、240g/mol以上であることがより更に好ましく、250g/mol以上であることが特に好ましい。
上記ラジカル重合性基価の上限は、現像性の観点より、350g/mol以下であることがより好ましく、330g/mol以下であることが更に好ましく、300g/mol以下であることが特に好ましい。
中でも、架橋剤Uの重合性基価は、210~400g/molであることが好ましく、220~400g/molであることがより好ましい。
架橋剤Uがラジカル重合性基を2以上有する場合、それぞれのラジカル重合性基の構造は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
架橋剤Uにおけるラジカル重合性基の数は、1つのみであってもよいし、2以上であってもよく、1~10が好ましく、1~6が更に好ましく、1~4が特に好ましい。
架橋剤Uにおけるラジカル重合性基価(ラジカル重合性基1モル当たりの化合物の質量)は、150~400g/molであることが好ましい。
上記ラジカル重合性基価の下限は、硬化物の耐薬品性の観点より、200g/mol以上であることがより好ましく、210g/mol以上であることが更に好ましく、220g/mol以上であることが一層好ましく、230g/mol以上であることがより一層好ましく、240g/mol以上であることがより更に好ましく、250g/mol以上であることが特に好ましい。
上記ラジカル重合性基価の上限は、現像性の観点より、350g/mol以下であることがより好ましく、330g/mol以下であることが更に好ましく、300g/mol以下であることが特に好ましい。
中でも、架橋剤Uの重合性基価は、210~400g/molであることが好ましく、220~400g/molであることがより好ましい。
架橋剤Uは、例えば下記式(U-1)で表される構造であることが好ましい。
式(U-1)中、RU1は水素原子又は1価の有機基であり、Aは-O-又は-NRN-であり、RNは水素原子又は1価の有機基であり、ZU1はm価の有機基であり、ZU2はn+1価の有機基であり、Xはラジカル重合性基であり、nは1以上の整数であり、mは1以上の整数である。
RU1は水素原子、アルキル基又は芳香族炭化水素基が好ましく、水素原子がより好ましい。
RNは水素原子、アルキル基又は芳香族炭化水素基が好ましく、水素原子がより好ましい。
ZU1は炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NRN-、若しくは、これらが2以上結合した基が好ましく、炭化水素基、又は、炭化水素基と、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、及び、-NRN-からなる群より選ばれた少なくとも1種の基とが結合した基がより好ましい。
上記炭化水素基としては、炭素数20以下の炭化水素基が好ましく、18以下の炭化水素基がより好ましく、16以下の炭化水素基が更に好ましい。上記炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの結合により表される基などが挙げられる。RNは水素原子又は1価の有機基を表し、水素原子又は炭化水素基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましく、水素原子又はメチル基であることが更に好ましい。
ZU2は炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NRN-、若しくは、これらが2以上結合した基が好ましく、炭化水素基、又は、炭化水素基と、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、及び、-NRN-からなる群より選ばれた少なくとも1種の基とが結合した基がより好ましい。
上記炭化水素基としては、ZU1において挙げられたものと同様のものが挙げられ、好ましい態様も同様である。
Xは特に限定されないが、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基、マレイミド基等が挙げられ、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基、又は、マレイミド基が好ましく、(メタ)アクリロキシ基がより好ましい。
nは1~10の整数であることが好ましく、1~4の整数であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましく、1であることが特に好ましい。
mは1~10の整数であることが好ましく、1~4の整数であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
RNは水素原子、アルキル基又は芳香族炭化水素基が好ましく、水素原子がより好ましい。
ZU1は炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NRN-、若しくは、これらが2以上結合した基が好ましく、炭化水素基、又は、炭化水素基と、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、及び、-NRN-からなる群より選ばれた少なくとも1種の基とが結合した基がより好ましい。
上記炭化水素基としては、炭素数20以下の炭化水素基が好ましく、18以下の炭化水素基がより好ましく、16以下の炭化水素基が更に好ましい。上記炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの結合により表される基などが挙げられる。RNは水素原子又は1価の有機基を表し、水素原子又は炭化水素基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましく、水素原子又はメチル基であることが更に好ましい。
ZU2は炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NRN-、若しくは、これらが2以上結合した基が好ましく、炭化水素基、又は、炭化水素基と、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、及び、-NRN-からなる群より選ばれた少なくとも1種の基とが結合した基がより好ましい。
上記炭化水素基としては、ZU1において挙げられたものと同様のものが挙げられ、好ましい態様も同様である。
Xは特に限定されないが、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基、マレイミド基等が挙げられ、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基、又は、マレイミド基が好ましく、(メタ)アクリロキシ基がより好ましい。
nは1~10の整数であることが好ましく、1~4の整数であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましく、1であることが特に好ましい。
mは1~10の整数であることが好ましく、1~4の整数であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
架橋剤Uは、ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基の少なくとも1つを有することも好ましい。
得られる硬化膜の耐薬品性の観点から、ヒドロキシ基は、アルコール性ヒドロキシ基であってもフェノール性ヒドロキシ基であってもよいが、アルコール性ヒドロキシ基であることが好ましい。
得られる硬化膜の耐薬品性の観点から、アルキレンオキシ基としては、炭素数2~20のアルキレンオキシ基が好ましく、炭素数2~10のアルキレンオキシ基がより好ましく、炭素数2~4のアルキレンオキシ基が更に好ましく、エチレンオキシ基又はプロピレンオキシ基が更により好ましく、エチレン基が特に好ましい。
アルキレンオキシ基は、ポリアルキレンオキシ基として架橋剤Uに含まれてもよい。この場合のアルキレンオキシ基の繰返し数は、2~10であることが好ましく、2~6であることがより好ましい。
アミド基は、-C(=O)-NRN-により表される結合をいう。RNは上述の通りである。架橋剤Uがアミド基を有する場合、架橋剤Uは、例えば、R-C(=O)-NRN-*で表される基、又は、*-C(=O)-NRN-Rで表される基として含むことができる。Rは水素原子又は1価の置換基を表し、水素原子又は炭化水素基であることが好ましく、水素原子、アルキル基又は芳香族炭化水素基であることがより好ましい。
架橋剤Uは、ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基(ただし、ポリアルキレンオキシ基を構成する場合は、ポリアルキレンオキシ基)、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた構造を、分子内に2以上有してもよいが、分子内に1つのみ有する態様も好ましい。
上記ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基は架橋剤Uのいずれの位置に存在してもよいが、耐薬品性の観点からは、架橋剤Uは、上記ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた少なくとも1つと、架橋剤Uに含まれる少なくとも1つのラジカル重合性基とが、ウレア結合又はウレタン結合を含む連結基(以下、「連結基L2-1」ともいう。)により連結されていることも好ましい。
特に、架橋剤Uがラジカル重合性基を1つのみ含む場合、架橋剤Uに含まれるラジカル重合性基と、ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた少なくとも1つとが、ウレア結合又はウレタン結合を含む連結基(以下、「連結基L2-2」ともいう。)により連結されていることが好ましい。
架橋剤Uがアルキレンオキシ基(ただし、ポリアルキレンオキシ基を構成する場合は、ポリアルキレンオキシ基)を含み、かつ、上記連結基L2-1又は上記連結基L2-2を有する場合、アルキレンオキシ基(ただし、ポリアルキレンオキシ基を構成する場合は、ポリアルキレンオキシ基)の連結基L2-1又は連結基L2-2とは反対の側に結合する構造は、特に限定されないが、炭化水素基、ラジカル重合性基又はこれらの組み合わせにより表される基が好ましい。上記炭化水素基としては、炭素数20以下の炭化水素基が好ましく、18以下の炭化水素基がより好ましく、16以下の炭化水素基が更に好ましい。上記炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの結合により表される基などが挙げられる。また、ラジカル重合性基の好ましい態様は上述の架橋剤Uにおけるラジカル重合性基の好ましい態様と同様である。
架橋剤Uがアミド基を含み、かつ、上記連結基L2-1又は上記連結基L2-2を有する場合、アミド基の連結基L2-1又は連結基L2-2とは反対の側に結合する構造は、特に限定されないが、炭化水素基、ラジカル重合性基又はこれらの組み合わせにより表される基が好ましい。上記炭化水素基としては、炭素数20以下の炭化水素基が好ましく、18以下の炭化水素基がより好ましく、16以下の炭化水素基が更に好ましい。また、上記炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの結合により表される基などが挙げられる。ラジカル重合性基の好ましい態様は上述の架橋剤Uにおけるラジカル重合性基の好ましい態様と同様である。また、上記態様において、アミド基の炭素原子側が連結基L2-1又は連結基L2-2と結合してもよいし、アミド基の窒素原子側が連結基L2-1又は連結基L2-2と結合してもよい。
これらの中でも、基材との密着性、耐薬品性、及び、Cuボイド抑制の観点からは、架橋剤Uはヒドロキシ基を有することが好ましい。
得られる硬化膜の耐薬品性の観点から、ヒドロキシ基は、アルコール性ヒドロキシ基であってもフェノール性ヒドロキシ基であってもよいが、アルコール性ヒドロキシ基であることが好ましい。
得られる硬化膜の耐薬品性の観点から、アルキレンオキシ基としては、炭素数2~20のアルキレンオキシ基が好ましく、炭素数2~10のアルキレンオキシ基がより好ましく、炭素数2~4のアルキレンオキシ基が更に好ましく、エチレンオキシ基又はプロピレンオキシ基が更により好ましく、エチレン基が特に好ましい。
アルキレンオキシ基は、ポリアルキレンオキシ基として架橋剤Uに含まれてもよい。この場合のアルキレンオキシ基の繰返し数は、2~10であることが好ましく、2~6であることがより好ましい。
アミド基は、-C(=O)-NRN-により表される結合をいう。RNは上述の通りである。架橋剤Uがアミド基を有する場合、架橋剤Uは、例えば、R-C(=O)-NRN-*で表される基、又は、*-C(=O)-NRN-Rで表される基として含むことができる。Rは水素原子又は1価の置換基を表し、水素原子又は炭化水素基であることが好ましく、水素原子、アルキル基又は芳香族炭化水素基であることがより好ましい。
架橋剤Uは、ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基(ただし、ポリアルキレンオキシ基を構成する場合は、ポリアルキレンオキシ基)、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた構造を、分子内に2以上有してもよいが、分子内に1つのみ有する態様も好ましい。
上記ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基は架橋剤Uのいずれの位置に存在してもよいが、耐薬品性の観点からは、架橋剤Uは、上記ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた少なくとも1つと、架橋剤Uに含まれる少なくとも1つのラジカル重合性基とが、ウレア結合又はウレタン結合を含む連結基(以下、「連結基L2-1」ともいう。)により連結されていることも好ましい。
特に、架橋剤Uがラジカル重合性基を1つのみ含む場合、架橋剤Uに含まれるラジカル重合性基と、ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた少なくとも1つとが、ウレア結合又はウレタン結合を含む連結基(以下、「連結基L2-2」ともいう。)により連結されていることが好ましい。
架橋剤Uがアルキレンオキシ基(ただし、ポリアルキレンオキシ基を構成する場合は、ポリアルキレンオキシ基)を含み、かつ、上記連結基L2-1又は上記連結基L2-2を有する場合、アルキレンオキシ基(ただし、ポリアルキレンオキシ基を構成する場合は、ポリアルキレンオキシ基)の連結基L2-1又は連結基L2-2とは反対の側に結合する構造は、特に限定されないが、炭化水素基、ラジカル重合性基又はこれらの組み合わせにより表される基が好ましい。上記炭化水素基としては、炭素数20以下の炭化水素基が好ましく、18以下の炭化水素基がより好ましく、16以下の炭化水素基が更に好ましい。上記炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの結合により表される基などが挙げられる。また、ラジカル重合性基の好ましい態様は上述の架橋剤Uにおけるラジカル重合性基の好ましい態様と同様である。
架橋剤Uがアミド基を含み、かつ、上記連結基L2-1又は上記連結基L2-2を有する場合、アミド基の連結基L2-1又は連結基L2-2とは反対の側に結合する構造は、特に限定されないが、炭化水素基、ラジカル重合性基又はこれらの組み合わせにより表される基が好ましい。上記炭化水素基としては、炭素数20以下の炭化水素基が好ましく、18以下の炭化水素基がより好ましく、16以下の炭化水素基が更に好ましい。また、上記炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの結合により表される基などが挙げられる。ラジカル重合性基の好ましい態様は上述の架橋剤Uにおけるラジカル重合性基の好ましい態様と同様である。また、上記態様において、アミド基の炭素原子側が連結基L2-1又は連結基L2-2と結合してもよいし、アミド基の窒素原子側が連結基L2-1又は連結基L2-2と結合してもよい。
これらの中でも、基材との密着性、耐薬品性、及び、Cuボイド抑制の観点からは、架橋剤Uはヒドロキシ基を有することが好ましい。
架橋剤Uは、複素環含有ポリマーとの相溶性等の観点より、芳香族基を含むことが好ましい。
上記芳香族基は、架橋剤Uに含まれるウレア結合又はウレタン結合と直接結合することが好ましい。架橋剤Uがウレア結合又はウレタン結合を2以上含む場合、ウレア結合又はウレタン結合のうち1つと、芳香族基とが直接結合することが好ましい。
芳香族基は、芳香族炭化水素基であっても、芳香族ヘテロ環基であってもよく、これらが縮合環を形成した構造でもよいが、芳香族炭化水素基であることが好ましい。
上記芳香族炭化水素基としては、炭素数6~30の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6~20の芳香族炭化水素基がより好ましく、ベンゼン環構造から2以上の水素原子を除いた基が更に好ましい。
上記芳香族ヘテロ環基としては、5員環又は6員環の芳香族ヘテロ環基が好ましい。このような芳香族ヘテロ環基における芳香族ヘテロ環としては、ピロール、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール、ピラゾール、フラン、チオフェン、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン等が挙げられる。これらの環は、例えば、インドール、ベンゾイミダゾールのように更に他の環と縮合していてもよい。
上記芳香族ヘテロ環基に含まれるヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子が好ましい。
上記芳香族基は、例えば、2以上のラジカル重合性基を連結し、ウレア結合又はウレタン結合を含む連結基、又は、上述のヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた少なくとも1つと、架橋剤Uに含まれる少なくとも1つのラジカル重合性基とを連結する連結基に含まれることが好ましい。
上記芳香族基は、架橋剤Uに含まれるウレア結合又はウレタン結合と直接結合することが好ましい。架橋剤Uがウレア結合又はウレタン結合を2以上含む場合、ウレア結合又はウレタン結合のうち1つと、芳香族基とが直接結合することが好ましい。
芳香族基は、芳香族炭化水素基であっても、芳香族ヘテロ環基であってもよく、これらが縮合環を形成した構造でもよいが、芳香族炭化水素基であることが好ましい。
上記芳香族炭化水素基としては、炭素数6~30の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6~20の芳香族炭化水素基がより好ましく、ベンゼン環構造から2以上の水素原子を除いた基が更に好ましい。
上記芳香族ヘテロ環基としては、5員環又は6員環の芳香族ヘテロ環基が好ましい。このような芳香族ヘテロ環基における芳香族ヘテロ環としては、ピロール、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール、ピラゾール、フラン、チオフェン、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン等が挙げられる。これらの環は、例えば、インドール、ベンゾイミダゾールのように更に他の環と縮合していてもよい。
上記芳香族ヘテロ環基に含まれるヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子が好ましい。
上記芳香族基は、例えば、2以上のラジカル重合性基を連結し、ウレア結合又はウレタン結合を含む連結基、又は、上述のヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた少なくとも1つと、架橋剤Uに含まれる少なくとも1つのラジカル重合性基とを連結する連結基に含まれることが好ましい。
架橋剤Uにおけるウレア結合又はウレタン結合とラジカル重合性基との間の原子数(連結鎖長)は、特に限定されないが、30以下であることが好ましく、2~20であることがより好ましく、2~10であることが更に好ましい。
架橋剤Uがウレア結合又はウレタン結合を合計で2以上含む場合、ラジカル重合性基を2以上含む場合、又は、ウレア結合若しくはウレタン結合を2以上含み、かつ、ラジカル重合性基を2以上含む場合、ウレア結合又はウレタン結合とラジカル重合性基の間の原子数(連結鎖長)のうち、最小のものが上記範囲内であればよい。
本明細書において、「ウレア結合又はウレタン結合と重合性基との間の原子数(連結鎖長)」とは、連結対象の2つの原子または原子群の間を結ぶ経路上の原子鎖のうち、これらの連結対象を最短(最小原子数)で結ぶものをいう。例えば、下記式で表される構造において、ウレア結合とラジカル重合性基(メタクリロイルオキシ基)との間の原子数(連結鎖長)は2である。
架橋剤Uがウレア結合又はウレタン結合を合計で2以上含む場合、ラジカル重合性基を2以上含む場合、又は、ウレア結合若しくはウレタン結合を2以上含み、かつ、ラジカル重合性基を2以上含む場合、ウレア結合又はウレタン結合とラジカル重合性基の間の原子数(連結鎖長)のうち、最小のものが上記範囲内であればよい。
本明細書において、「ウレア結合又はウレタン結合と重合性基との間の原子数(連結鎖長)」とは、連結対象の2つの原子または原子群の間を結ぶ経路上の原子鎖のうち、これらの連結対象を最短(最小原子数)で結ぶものをいう。例えば、下記式で表される構造において、ウレア結合とラジカル重合性基(メタクリロイルオキシ基)との間の原子数(連結鎖長)は2である。
〔対称軸〕
架橋剤Uは対称軸を有しない構造の化合物であることも好ましい。
架橋剤Uが対称軸を有しないとは、化合物全体を回転させることにより元の分子と同一の分子を生じる軸を有さず、左右非対称の化合物である事をいう。また、架橋剤Uの構造式を紙面上に表記した場合において、架橋剤Uが対称軸を有しないとは、架橋剤Uの構造式を、対称軸を有する形に表記することができないことをいう。
架橋剤Uが対称軸を有しないことにより、組成物膜中では架橋剤U同士の凝集が抑制されると考えられる。
架橋剤Uは対称軸を有しない構造の化合物であることも好ましい。
架橋剤Uが対称軸を有しないとは、化合物全体を回転させることにより元の分子と同一の分子を生じる軸を有さず、左右非対称の化合物である事をいう。また、架橋剤Uの構造式を紙面上に表記した場合において、架橋剤Uが対称軸を有しないとは、架橋剤Uの構造式を、対称軸を有する形に表記することができないことをいう。
架橋剤Uが対称軸を有しないことにより、組成物膜中では架橋剤U同士の凝集が抑制されると考えられる。
〔分子量〕
架橋剤Uの分子量は、100~2,000であることが好ましく、150~1500であることがより好ましく、200~900であることが更に好ましい。
架橋剤Uの分子量は、100~2,000であることが好ましく、150~1500であることがより好ましく、200~900であることが更に好ましい。
架橋剤Uの製造方法は特に限定されないが、例えば、ラジカル重合性化合物とイソシアネート基とを有する化合物と、ヒドロキシ基又はアミノ基の少なくとも一方を有する化合物とを反応することにより得ることができる。
架橋剤Uの具体例を以下に示すが、架橋剤Uはこれに限定されるものではない。
組成物は、パターンの解像性と膜の伸縮性の観点から、2官能のメタアクリレート又はアクリレートを用いることが好ましい。
具体的な化合物としては、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、PEG(ポリエチレングリコール)200ジアクリレート、PEG200ジメタクリレート、PEG600ジアクリレート、PEG600ジメタクリレート、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、ポリテトラエチレングリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、3-メチル-1,5-ペンタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジメタクリレート、ビスフェノールAのEO(エチレンオキシド)付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのEO付加物ジメタクリレート、ビスフェノールAのPO(プロピレンオキシド)付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのPO付加物ジメタクリレート、2-ヒドロキシー3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジメタクリレート、その他ウレタン結合を有する2官能アクリレート、ウレタン結合を有する2官能メタクリレートを使用することができる。これらは必要に応じ、2種以上を混合し使用することができる。
なお、例えばPEG200ジアクリレートとは、ポリエチレングリコールジアクリレートであって、ポリエチレングリコール鎖の式量が200程度のものをいう。
組成物は、パターン(硬化物)の反り抑制の観点から、ラジカル架橋剤として、単官能ラジカル架橋剤を好ましく用いることができる。単官能ラジカル架橋剤としては、n-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、カルビトール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸誘導体、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム等のN-ビニル化合物類、アリルグリシジルエーテル等が好ましく用いられる。単官能ラジカル架橋剤としては、露光前の揮発を抑制するため、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物も好ましい。
その他、2官能以上のラジカル架橋剤としては、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート等のアリル化合物類が挙げられる。
具体的な化合物としては、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、PEG(ポリエチレングリコール)200ジアクリレート、PEG200ジメタクリレート、PEG600ジアクリレート、PEG600ジメタクリレート、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、ポリテトラエチレングリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、3-メチル-1,5-ペンタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジメタクリレート、ビスフェノールAのEO(エチレンオキシド)付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのEO付加物ジメタクリレート、ビスフェノールAのPO(プロピレンオキシド)付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのPO付加物ジメタクリレート、2-ヒドロキシー3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジメタクリレート、その他ウレタン結合を有する2官能アクリレート、ウレタン結合を有する2官能メタクリレートを使用することができる。これらは必要に応じ、2種以上を混合し使用することができる。
なお、例えばPEG200ジアクリレートとは、ポリエチレングリコールジアクリレートであって、ポリエチレングリコール鎖の式量が200程度のものをいう。
組成物は、パターン(硬化物)の反り抑制の観点から、ラジカル架橋剤として、単官能ラジカル架橋剤を好ましく用いることができる。単官能ラジカル架橋剤としては、n-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、カルビトール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸誘導体、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム等のN-ビニル化合物類、アリルグリシジルエーテル等が好ましく用いられる。単官能ラジカル架橋剤としては、露光前の揮発を抑制するため、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物も好ましい。
その他、2官能以上のラジカル架橋剤としては、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート等のアリル化合物類が挙げられる。
ラジカル架橋剤を含有する場合、ラジカル架橋剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0質量%超60質量%以下であることが好ましい。下限は5質量%以上がより好ましい。上限は、50質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることが更に好ましい。
ラジカル架橋剤は1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。2種以上を併用する場合にはその合計量が上記の範囲となることが好ましい。
〔他の架橋剤〕
組成物は、上述したラジカル架橋剤とは異なる、他の架橋剤を含むことも好ましい。
他の架橋剤とは、上述したラジカル架橋剤以外の架橋剤をいい、上述の光酸発生剤、又は、光塩基発生剤の感光により、組成物中の他の化合物又はその反応生成物との間で共有結合を形成する反応が促進される基を分子内に複数個有する化合物であることが好ましく、組成物中の他の化合物又はその反応生成物との間で共有結合を形成する反応が酸又は塩基の作用によって促進される基を分子内に複数個有する化合物が好ましい。
上記酸又は塩基は、露光工程において、光酸発生剤又は光塩基発生剤から発生する酸又は塩基であることが好ましい。
他の架橋剤としては、国際公開第2022/145355号の段落0179~0207に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
組成物は、上述したラジカル架橋剤とは異なる、他の架橋剤を含むことも好ましい。
他の架橋剤とは、上述したラジカル架橋剤以外の架橋剤をいい、上述の光酸発生剤、又は、光塩基発生剤の感光により、組成物中の他の化合物又はその反応生成物との間で共有結合を形成する反応が促進される基を分子内に複数個有する化合物であることが好ましく、組成物中の他の化合物又はその反応生成物との間で共有結合を形成する反応が酸又は塩基の作用によって促進される基を分子内に複数個有する化合物が好ましい。
上記酸又は塩基は、露光工程において、光酸発生剤又は光塩基発生剤から発生する酸又は塩基であることが好ましい。
他の架橋剤としては、国際公開第2022/145355号の段落0179~0207に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
〔重合開始剤〕
組成物は、重合開始剤を含むことが好ましい。
重合開始剤は熱重合開始剤であっても光重合開始剤であってもよいが、特に光重合開始剤を含むことが好ましい。
光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。光ラジカル重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の光ラジカル重合開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外線領域から可視領域の光線に対して感光性を有する光ラジカル重合開始剤が好ましい。また、光励起された増感剤と作用し、活性ラジカルを生成する活性剤であってもよい。
組成物は、重合開始剤を含むことが好ましい。
重合開始剤は熱重合開始剤であっても光重合開始剤であってもよいが、特に光重合開始剤を含むことが好ましい。
光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。光ラジカル重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の光ラジカル重合開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外線領域から可視領域の光線に対して感光性を有する光ラジカル重合開始剤が好ましい。また、光励起された増感剤と作用し、活性ラジカルを生成する活性剤であってもよい。
光ラジカル重合開始剤は、波長約240~800nm(好ましくは330~500nm)の範囲内で少なくとも約50L・mol-1・cm-1のモル吸光係数を有する化合物を、少なくとも1種含有していることが好ましい。化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、紫外可視分光光度計(Varian社製Cary-5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶剤を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
光ラジカル重合開始剤としては、公知の化合物を任意に使用できる。例えば、ハロゲン化炭化水素誘導体(例えば、トリアジン骨格を有する化合物、オキサジアゾール骨格を有する化合物、トリハロメチル基を有する化合物など)、アシルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール、オキシム誘導体等のオキシム化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ケトン化合物、芳香族オニウム塩、ケトオキシムエーテル、アミノアセトフェノンなどのα-アミノケトン化合物、ヒドロキシアセトフェノンなどのα-ヒドロキシケトン化合物、アゾ系化合物、アジド化合物、メタロセン化合物、有機ホウ素化合物、鉄アレーン錯体などが挙げられる。これらの詳細については、特開2016-027357号公報の段落0165~0182、国際公開第2015/199219号の段落0138~0151の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、特開2014-130173号公報の段落0065~0111、特許第6301489号公報に記載された化合物、MATERIAL STAGE 37~60p,vol.19,No.3,2019に記載されたパーオキサイド系光重合開始剤、国際公開第2018/221177号に記載の光重合開始剤、国際公開第2018/110179号に記載の光重合開始剤、特開2019-043864号公報に記載の光重合開始剤、特開2019-044030号公報に記載の光重合開始剤、特開2019-167313号公報に記載の過酸化物系開始剤が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
ケトン化合物としては、例えば、特開2015-087611号公報の段落0087に記載の化合物が例示され、この内容は本明細書に組み込まれる。市販品では、カヤキュア-DETX-S(日本化薬(株)製)も好適に用いられる。
本発明の一実施態様において、光ラジカル重合開始剤としては、ヒドロキシアセトフェノン化合物、アミノアセトフェノン化合物、及び、アシルホスフィン化合物を好適に用いることができる。より具体的には、例えば、特開平10-291969号公報に記載のアミノアセトフェノン系開始剤、特許第4225898号に記載のアシルホスフィンオキシド系開始剤を用いることができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
α-ヒドロキシケトン系開始剤としては、Omnirad 184、Omnirad 1173、Omnirad 2959、Omnirad 127(以上、IGM Resins B.V.社製)、IRGACURE 184(IRGACUREは登録商標)、DAROCUR 1173、IRGACURE 500、IRGACURE-2959、IRGACURE 127(以上、BASF社製)を用いることができる。
α-アミノケトン系開始剤としては、Omnirad 907、Omnirad 369、Omnirad 369E、Omnirad 379EG(以上、IGM Resins B.V.社製)、IRGACURE 907、IRGACURE 369、及び、IRGACURE 379(以上、BASF社製)を用いることができる。
アミノアセトフェノン系開始剤、アシルホスフィンオキシド系開始剤、メタロセン化合物としては、例えば、国際公開第2021/112189号の段落0161~0163に記載の化合物も好適に使用することができる。この内容は本明細書に組み込まれる。
光ラジカル重合開始剤として、より好ましくはオキシム化合物が挙げられる。オキシム化合物を用いることにより、露光ラチチュードをより効果的に向上させることが可能になる。オキシム化合物は、露光ラチチュード(露光マージン)が広く、かつ、光硬化促進剤としても働くため、特に好ましい。
オキシム化合物の具体例としては、特開2001-233842号公報に記載の化合物、特開2000-080068号公報に記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.1653-1660)に記載の化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.156-162)に記載の化合物、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年、pp.202-232)に記載の化合物、特開2000-066385号公報に記載の化合物、特表2004-534797号公報に記載の化合物、特開2017-019766号公報に記載の化合物、特許第6065596号公報に記載の化合物、国際公開第2015/152153号に記載の化合物、国際公開第2017/051680号に記載の化合物、特開2017-198865号公報に記載の化合物、国際公開第2017/164127号の段落番号0025~0038に記載の化合物、国際公開第2013/167515号に記載の化合物などが挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
好ましいオキシム化合物としては、例えば、下記の構造の化合物や、3-(ベンゾイルオキシ(イミノ))ブタン-2-オン、3-(アセトキシ(イミノ))ブタン-2-オン、3-(プロピオニルオキシ(イミノ))ブタン-2-オン、2-(アセトキシ(イミノ))ペンタン-3-オン、2-(アセトキシ(イミノ))-1-フェニルプロパン-1-オン、2-(ベンゾイルオキシ(イミノ))-1-フェニルプロパン-1-オン、3-((4-トルエンスルホニルオキシ)イミノ)ブタン-2-オン、及び2-(エトキシカルボニルオキシ(イミノ))-1-フェニルプロパン-1-オンなどが挙げられる。組成物においては、特に光ラジカル重合開始剤としてオキシム化合物を用いることが好ましい。光ラジカル重合開始剤としてのオキシム化合物は、分子内に>C=N-O-C(=O)-の連結基を有する。
オキシム化合物の市販品としては、IRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE 02、IRGACURE OXE 03、IRGACURE OXE 04(以上、BASF社製)、アデカオプトマーN-1919((株)ADEKA製、特開2012-014052号公報に記載の光ラジカル重合開始剤2)、TR-PBG-304、TR-PBG-305(常州強力電子新材料有限公司製)、アデカアークルズNCI-730、NCI-831及びアデカアークルズNCI-930((株)ADEKA製)、DFI-091(ダイトーケミックス(株)製)、SpeedCure PDO(SARTOMER ARKEMA製)が挙げられる。また、下記の構造のオキシム化合物を用いることもできる。
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、国際公開第2021/112189号の段落0169~0171に記載のフルオレン環を有するオキシム化合物、カルバゾール環の少なくとも1つのベンゼン環がナフタレン環となった骨格を有するオキシム化合物、フッ素原子を有するオキシム化合物を用いることもできる。
また、国際公開第2021/020359号に記載の段落0208~0210に記載のニトロ基を有するオキシム化合物、ベンゾフラン骨格を有するオキシム化合物、カルバゾール骨格にヒドロキシ基を有する置換基が結合したオキシム化合物を用いることもできる。これらの内容は本明細書に組み込まれる。
また、国際公開第2021/020359号に記載の段落0208~0210に記載のニトロ基を有するオキシム化合物、ベンゾフラン骨格を有するオキシム化合物、カルバゾール骨格にヒドロキシ基を有する置換基が結合したオキシム化合物を用いることもできる。これらの内容は本明細書に組み込まれる。
その他、光重合開始剤としては、特開2023-058585号公報の段落0113~0117に記載の化合物を用いることもできる。この記載は本願明細書に組み込まれる。
組成物が光重合開始剤を含む場合、その含有量は、組成物の全固形分に対し0.1~30質量%が好ましく、0.1~20質量%がより好ましく、0.5~15質量%が更に好ましく、1.0~10質量%が更により好ましい。光重合開始剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。光重合開始剤を2種以上含有する場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
なお、光重合開始剤は熱重合開始剤としても機能する場合があるため、オーブンやホットプレート等の加熱によって光重合開始剤による架橋を更に進行させられる場合がある。
なお、光重合開始剤は熱重合開始剤としても機能する場合があるため、オーブンやホットプレート等の加熱によって光重合開始剤による架橋を更に進行させられる場合がある。
〔増感剤〕
組成物は、増感剤を含んでいてもよい。増感剤は、特定の活性放射線を吸収して電子励起状態となる。電子励起状態となった増感剤は、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤などと接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱などの作用が生じる。これにより、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤は化学変化を起こして分解し、ラジカル、酸又は塩基を生成する。
使用可能な増感剤として、ベンゾフェノン系、ミヒラーズケトン系、クマリン系、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、アントラセン系、アントラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ペンゾピラン系、インジゴ系等の化合物を使用することができる。
増感剤としては、例えば、ミヒラーズケトン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,5-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)シクロペンタン、2,6-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)シクロヘキサノン、2,6-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)-4-メチルシクロヘキサノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)カルコン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)カルコン、p-ジメチルアミノシンナミリデンインダノン、p-ジメチルアミノベンジリデンインダノン、2-(p-ジメチルアミノフェニルビフェニレン)-ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノフェニルビニレン)ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノフェニルビニレン)イソナフトチアゾール、1,3-ビス(4’-ジメチルアミノベンザル)アセトン、1,3-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)アセトン、3,3’-カルボニル-ビス(7-ジエチルアミノクマリン)、3-アセチル-7-ジメチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-ベンジロキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-メトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン(7-(ジエチルアミノ)クマリン-3-カルボン酸エチル)、N-フェニル-N’-エチルエタノールアミン、N-フェニルジエタノールアミン、N-p-トリルジエタノールアミン、N-フェニルエタノールアミン、4-モルホリノベンゾフェノン、ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、ジエチルアミノ安息香酸イソアミル、2-メルカプトベンズイミダゾール、1-フェニル-5-メルカプトテトラゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンズオキサゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ナフト(1,2-d)チアゾール、2-(p-ジメチルアミノベンゾイル)スチレン、ジフェニルアセトアミド、ベンズアニリド、N-メチルアセトアニリド、3‘,4’-ジメチルアセトアニリド等が挙げられる。
また、他の増感色素を用いてもよい。
増感色素の詳細については、特開2016-027357号公報の段落0161~0163の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
組成物は、増感剤を含んでいてもよい。増感剤は、特定の活性放射線を吸収して電子励起状態となる。電子励起状態となった増感剤は、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤などと接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱などの作用が生じる。これにより、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤は化学変化を起こして分解し、ラジカル、酸又は塩基を生成する。
使用可能な増感剤として、ベンゾフェノン系、ミヒラーズケトン系、クマリン系、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、アントラセン系、アントラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ペンゾピラン系、インジゴ系等の化合物を使用することができる。
増感剤としては、例えば、ミヒラーズケトン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,5-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)シクロペンタン、2,6-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)シクロヘキサノン、2,6-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)-4-メチルシクロヘキサノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)カルコン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)カルコン、p-ジメチルアミノシンナミリデンインダノン、p-ジメチルアミノベンジリデンインダノン、2-(p-ジメチルアミノフェニルビフェニレン)-ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノフェニルビニレン)ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノフェニルビニレン)イソナフトチアゾール、1,3-ビス(4’-ジメチルアミノベンザル)アセトン、1,3-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)アセトン、3,3’-カルボニル-ビス(7-ジエチルアミノクマリン)、3-アセチル-7-ジメチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-ベンジロキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-メトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン(7-(ジエチルアミノ)クマリン-3-カルボン酸エチル)、N-フェニル-N’-エチルエタノールアミン、N-フェニルジエタノールアミン、N-p-トリルジエタノールアミン、N-フェニルエタノールアミン、4-モルホリノベンゾフェノン、ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、ジエチルアミノ安息香酸イソアミル、2-メルカプトベンズイミダゾール、1-フェニル-5-メルカプトテトラゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンズオキサゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ナフト(1,2-d)チアゾール、2-(p-ジメチルアミノベンゾイル)スチレン、ジフェニルアセトアミド、ベンズアニリド、N-メチルアセトアニリド、3‘,4’-ジメチルアセトアニリド等が挙げられる。
また、他の増感色素を用いてもよい。
増感色素の詳細については、特開2016-027357号公報の段落0161~0163の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
組成物が増感剤を含む場合、増感剤の含有量は、組成物の全固形分に対し、0.01~20質量%が好ましく、0.1~15質量%がより好ましく、0.5~10質量%が更に好ましい。増感剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
〔連鎖移動剤〕
組成物は、連鎖移動剤を含有してもよい。連鎖移動剤は、例えば高分子辞典第三版(高分子学会編、2005年)683-684頁に定義されている。連鎖移動剤としては、例えば、分子内に-S-S-、-SO2-S-、-N-O-、SH、PH、SiH、及びGeHを有する化合物群、RAFT(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer)重合に用いられるチオカルボニルチオ基を有するジチオベンゾアート、トリチオカルボナート、ジチオカルバマート、キサンタート化合物等が用いられる。これらは、低活性のラジカルに水素を供与して、ラジカルを生成するか、若しくは、酸化された後、脱プロトンすることによりラジカルを生成しうる。特に、チオール化合物を好ましく用いることができる。
組成物は、連鎖移動剤を含有してもよい。連鎖移動剤は、例えば高分子辞典第三版(高分子学会編、2005年)683-684頁に定義されている。連鎖移動剤としては、例えば、分子内に-S-S-、-SO2-S-、-N-O-、SH、PH、SiH、及びGeHを有する化合物群、RAFT(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer)重合に用いられるチオカルボニルチオ基を有するジチオベンゾアート、トリチオカルボナート、ジチオカルバマート、キサンタート化合物等が用いられる。これらは、低活性のラジカルに水素を供与して、ラジカルを生成するか、若しくは、酸化された後、脱プロトンすることによりラジカルを生成しうる。特に、チオール化合物を好ましく用いることができる。
また、連鎖移動剤は、国際公開第2015/199219号の段落0152~0153に記載の化合物を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。
組成物が連鎖移動剤を有する場合、連鎖移動剤の含有量は、組成物の全固形分100質量部に対し、0.01~20質量部が好ましく、0.1~10質量部がより好ましく、0.5~5質量部が更に好ましい。連鎖移動剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。連鎖移動剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
また、組成物が、重合開始剤として、2種以上の重合開始剤を含むことも本発明の好ましい態様の1つである。
具体的には、組成物は、光重合開始剤及び後述の熱重合開始剤を含むか、又は、上述の光ラジカル重合開始剤及び上述の光酸発生剤を含むことが好ましい。
具体的には、組成物は、光重合開始剤及び後述の熱重合開始剤を含むか、又は、上述の光ラジカル重合開始剤及び上述の光酸発生剤を含むことが好ましい。
光重合開始剤及び後述の熱重合開始剤を含むことにより、露光によるパターン形成が可能となり、かつ、後述の加熱工程による硬化時にラジカル重合も進行しやすくなり、耐薬品性等の性能が向上する場合が有る。
光重合開始剤及び後述の熱重合開始剤を含む場合の含有比率としては、光重合開始剤及び熱重合開始剤の合計含有量に対し、熱重合開始剤の含有量が20~70質量%であることが好ましく、30~60質量%であることがより好ましい。
光重合開始剤及び後述の熱重合開始剤を含む場合の含有比率としては、光重合開始剤及び熱重合開始剤の合計含有量に対し、熱重合開始剤の含有量が20~70質量%であることが好ましく、30~60質量%であることがより好ましい。
光ラジカル重合開始剤及び光酸発生剤を含むことにより解像性等の性能が向上する場合が有る。
光重合開始剤及び光酸発生剤を含む場合の含有比率としては、光重合開始剤及び光酸発生剤の合計含有量に対し、光酸発生剤の含有量が20~70質量%であることが好ましく、30~60質量%であることがより好ましい。
光重合開始剤及び光酸発生剤を含む場合の含有比率としては、光重合開始剤及び光酸発生剤の合計含有量に対し、光酸発生剤の含有量が20~70質量%であることが好ましく、30~60質量%であることがより好ましい。
〔熱重合開始剤〕
熱重合開始剤としては、例えば、熱ラジカル重合開始剤が挙げられる。熱ラジカル重合開始剤は、熱のエネルギーによってラジカルを発生し、重合性を有する化合物の重合反応を開始又は促進させる化合物である。熱ラジカル重合開始剤を添加することによって樹脂及び重合性化合物の重合反応を進行させることもできるので、より耐溶剤性を向上できる。
熱重合開始剤としては、例えば、熱ラジカル重合開始剤が挙げられる。熱ラジカル重合開始剤は、熱のエネルギーによってラジカルを発生し、重合性を有する化合物の重合反応を開始又は促進させる化合物である。熱ラジカル重合開始剤を添加することによって樹脂及び重合性化合物の重合反応を進行させることもできるので、より耐溶剤性を向上できる。
熱ラジカル重合開始剤として、具体的には、特開2008-063554号公報の段落0074~0118に記載されている化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
熱重合開始剤を含む場合、その含有量は、組成物の全固形分に対し0.1~30質量%であることが好ましく、0.1~20質量%であることがより好ましく、0.5~15質量%であることが更に好ましい。組成物は熱重合開始剤を1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。熱重合開始剤を2種以上含有する場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
<塩基発生剤>
組成物は、塩基発生剤を含んでもよい。ここで、塩基発生剤とは、物理的または化学的な作用によって塩基を発生することができる化合物である。好ましい塩基発生剤としては、熱塩基発生剤および光塩基発生剤が挙げられる。
特に、組成物が複素環含有ポリマー前駆体を含む場合、組成物は塩基発生剤を含むことが好ましい。組成物が熱塩基発生剤を含有することによって、例えば加熱により前駆体の環化反応を促進でき、硬化物の機械特性や耐薬品性が良好なものとなり、例えば半導体パッケージ中に含まれる再配線層用層間絶縁膜としての性能が良好となる。
塩基発生剤としては、イオン型塩基発生剤でもよく、非イオン型塩基発生剤でもよい。塩基発生剤から発生する塩基としては、例えば、2級アミン、3級アミンが挙げられる。
塩基発生剤は特に限定されず、公知の塩基発生剤を用いることができる。公知の塩基発生剤としては、例えば、カルバモイルオキシム化合物、カルバモイルヒドロキシルアミン化合物、カルバミン酸化合物、ホルムアミド化合物、アセトアミド化合物、カルバメート化合物、ベンジルカルバメート化合物、ニトロベンジルカルバメート化合物、スルホンアミド化合物、イミダゾール誘導体化合物、アミンイミド化合物、ピリジン誘導体化合物、α-アミノアセトフェノン誘導体化合物、4級アンモニウム塩誘導体化合物、イミニウム塩、ピリジニウム塩、α-ラクトン環誘導体化合物、アミンイミド化合物、フタルイミド誘導体化合物、アシルオキシイミノ化合物等が挙げられる。
非イオン型塩基発生剤の具体例としては、国際公開第2022/145355号の段落0249~0275に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
組成物は、塩基発生剤を含んでもよい。ここで、塩基発生剤とは、物理的または化学的な作用によって塩基を発生することができる化合物である。好ましい塩基発生剤としては、熱塩基発生剤および光塩基発生剤が挙げられる。
特に、組成物が複素環含有ポリマー前駆体を含む場合、組成物は塩基発生剤を含むことが好ましい。組成物が熱塩基発生剤を含有することによって、例えば加熱により前駆体の環化反応を促進でき、硬化物の機械特性や耐薬品性が良好なものとなり、例えば半導体パッケージ中に含まれる再配線層用層間絶縁膜としての性能が良好となる。
塩基発生剤としては、イオン型塩基発生剤でもよく、非イオン型塩基発生剤でもよい。塩基発生剤から発生する塩基としては、例えば、2級アミン、3級アミンが挙げられる。
塩基発生剤は特に限定されず、公知の塩基発生剤を用いることができる。公知の塩基発生剤としては、例えば、カルバモイルオキシム化合物、カルバモイルヒドロキシルアミン化合物、カルバミン酸化合物、ホルムアミド化合物、アセトアミド化合物、カルバメート化合物、ベンジルカルバメート化合物、ニトロベンジルカルバメート化合物、スルホンアミド化合物、イミダゾール誘導体化合物、アミンイミド化合物、ピリジン誘導体化合物、α-アミノアセトフェノン誘導体化合物、4級アンモニウム塩誘導体化合物、イミニウム塩、ピリジニウム塩、α-ラクトン環誘導体化合物、アミンイミド化合物、フタルイミド誘導体化合物、アシルオキシイミノ化合物等が挙げられる。
非イオン型塩基発生剤の具体例としては、国際公開第2022/145355号の段落0249~0275に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
塩基発生剤としては、下記の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
非イオン型塩基発生剤の分子量は、800以下が好ましく、600以下がより好ましく、500以下が更に好ましい。下限は、100以上が好ましく、200以上がより好ましく、300以上が更に好ましい。
イオン型塩基発生剤の具体的な好ましい化合物としては、例えば、国際公開第2018/038002号の段落番号0148~0163に記載の化合物が挙げられる。
アンモニウム塩の具体例としては、下記の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
イミニウム塩の具体例としては、下記の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
また、塩基発生剤としては、保存安定性およびキュア時に脱保護で塩基を発生させる観点からアミノ基がt-ブトキシカルボニル基によって保護されたアミンであることが好ましい。
t-ブトキシカルボニル基によって保護されたアミン化合物としては、例えば、エタノールアミン、3-アミノ-1-プロパノール、1-アミノ-2-プロパノール、2-アミノ-1-プロパノール、4-アミノ-1-ブタノール、2-アミノ-1-ブタノール、1-アミノ-2-ブタノール、3-アミノ-2,2-ジメチル-1-プロパノール、4-アミノ-2-メチル-1-ブタノール、バリノール、3-アミノ-1,2-プロパンジオール、2-アミノ-1,3-プロパンジオール、チラミン、ノルエフェドリン、2-アミノ-1-フェニル-1,3-プロパンジオール、2-アミノシクロヘキサノール、4-アミノシクロヘキサノール、4-アミノシクロヘキサンエタノール、4-(2-アミノエチル)シクロヘキサノール、N-メチルエタノールアミン、3-(メチルアミノ)-1-プロパノール、3-(イソプロピルアミノ)プロパノール、N-シクロヘキシルエタノールアミン、α-[2-(メチルアミノ)エチル]ベンジルアルコール、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、3-ピロリジノール、2-ピロリジンメタノール、4-ヒドロキシピペリジン、3-ヒドロキシピペリジン、4-ヒドロキシ-4-フェニルピペリジン、4-(3-ヒドロキシフェニル)ピペリジン、4-ピペリジンメタノール、3-ピペリジンメタノール、2-ピペリジンメタノール、4-ピペリジンエタノール、2-ピペリジンエタノール、2-(4-ピペリジル)-2-プロパノール、1,4-ブタノールビス(3-アミノプロピル)エーテル、1,2-ビス(2-アミノエトキシ)エタン、2,2’-オキシビス(エチルアミン)、1,14-ジアミノ-3,6,9,12-テトラオキサテトラデカン、1-アザ-15-クラウン5-エーテル、ジエチレングリコールビス(3-アミノプロピル)エーテル、1,11-ジアミノ-3,6,9-トリオキサウンデカン、又は、アミノ酸及びその誘導体のアミノ基をt-ブトキシカルボニル基によって保護した化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
組成物が塩基発生剤を含む場合、塩基発生剤の含有量は、組成物中の樹脂100質量部に対し、0.1~50質量部が好ましい。下限は、0.3質量部以上がより好ましく、0.5質量部以上が更に好ましい。上限は、30質量部以下がより好ましく、20質量部以下が更に好ましく、10質量部以下が一層好ましく、5質量部以下がより一層好ましく、4質量部以下が特に好ましい。
塩基発生剤は、1種又は2種以上を用いることができる。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
塩基発生剤は、1種又は2種以上を用いることができる。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
<溶剤>
組成物は、溶剤を含むことが好ましい。
溶剤は、公知の溶剤を任意に使用できる。溶剤は有機溶剤が好ましい。有機溶剤としては、エステル類、エーテル類、ケトン類、環状炭化水素類、スルホキシド類、アミド類、ウレア類、アルコール類などの化合物が挙げられる。
組成物は、溶剤を含むことが好ましい。
溶剤は、公知の溶剤を任意に使用できる。溶剤は有機溶剤が好ましい。有機溶剤としては、エステル類、エーテル類、ケトン類、環状炭化水素類、スルホキシド類、アミド類、ウレア類、アルコール類などの化合物が挙げられる。
エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸-n-ブチル、酢酸イソブチル、酢酸へキシル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、γ-バレロラクトン、アルキルオキシ酢酸アルキル(例えば、アルキルオキシ酢酸メチル、アルキルオキシ酢酸エチル、アルキルオキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、3-アルキルオキシプロピオン酸メチル、3-アルキルオキシプロピオン酸エチル等(例えば、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル等))、2-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、2-アルキルオキシプロピオン酸メチル、2-アルキルオキシプロピオン酸エチル、2-アルキルオキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸プロピル、2-エトキシプロピオン酸メチル、2-エトキシプロピオン酸エチル))、2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸メチル及び2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸エチル(例えば、2-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-エトキシ-2-メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2-オキソブタン酸メチル、2-オキソブタン酸エチル、ヘキサン酸エチル、ヘプタン酸エチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル等が好適なものとして挙げられる。
エーテル類として、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等が好適なものとして挙げられる。
ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、3-メチルシクロヘキサノン、レボグルコセノン、ジヒドロレボグルコセノン等が好適なものとして挙げられる。
環状炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族炭化水素類、リモネン等の環式テルペン類が好適なものとして挙げられる。
スルホキシド類として、例えば、ジメチルスルホキシドが好適なものとして挙げられる。
アミド類として、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N-シクロヘキシル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルイソブチルアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、N-ホルミルモルホリン、N-アセチルモルホリン等が好適なものとして挙げられる。
ウレア類として、N,N,N’,N’-テトラメチルウレア、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等が好適なものとして挙げられる。
アルコール類として、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、1-ペンタノール、1-ヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、1-メトキシ-2-プロパノール、2-エトキシエタノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチ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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、メチルフェニルカルビノール、n-アミルアルコール、メチルアミルアルコール、および、ダイアセトンアルコール等が挙げられる。
溶剤は、塗布面性状の改良などの観点から、2種以上を混合する形態も好ましい。
本発明では、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、トルエン、ジメチルスルホキシド、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、N-メチル-2-ピロリドン、プロピレングリコールメチルエーテル、及びプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、レボグルコセノン、ジヒドロレボグルコセノンから選択される1種の溶剤、又は、2種以上で構成される混合溶剤が好ましく、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、及び、N-メチル-2-ピロリドンから少なくとも1種以上の溶剤を含むことがより好ましい。ジメチルスルホキシドとγ-ブチロラクトンとの併用、ジメチルスルホキシドとγ-バレロラクトンとの併用、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミドとγ-ブチロラクトンとの併用、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミドとγ-ブチロラクトンとジメチルスルホキシドとの併用、又は、N-メチル-2-ピロリドンと乳酸エチルとの併用が特に好ましい。これらの併用された溶剤に、更にトルエンを溶剤の全質量に対して1~10質量%程度添加する態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
特に、組成物の保存安定性等の観点からは、溶剤としてγ-バレロラクトンを含む態様も、本発明の好ましい態様の1つである。このような態様において、溶剤の全質量に対するγ-バレロラクトンの含有量は、50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましい。また、上記含有量の上限は、特に限定されず100質量%であってもよい。上記含有量は、組成物に含まれる複素環含有ポリマーなどの成分の溶解度等を考慮して決定すればよい。
また、ジメチルスルホキシドとγ-バレロラクトンとを併用する場合、溶剤の全質量に対して、60~90質量%のγ-バレロラクトンと10~40質量%のジメチルスルホキシドとを含むことが好ましく、70~90質量%のγ-バレロラクトンと10~30質量%のジメチルスルホキシドとを含むことがより好ましく、75~85質量%のγ-バレロラクトンと15~25質量%のジメチルスルホキシドとを含むことが更に好ましい。
特に、組成物の保存安定性等の観点からは、溶剤としてγ-バレロラクトンを含む態様も、本発明の好ましい態様の1つである。このような態様において、溶剤の全質量に対するγ-バレロラクトンの含有量は、50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましい。また、上記含有量の上限は、特に限定されず100質量%であってもよい。上記含有量は、組成物に含まれる複素環含有ポリマーなどの成分の溶解度等を考慮して決定すればよい。
また、ジメチルスルホキシドとγ-バレロラクトンとを併用する場合、溶剤の全質量に対して、60~90質量%のγ-バレロラクトンと10~40質量%のジメチルスルホキシドとを含むことが好ましく、70~90質量%のγ-バレロラクトンと10~30質量%のジメチルスルホキシドとを含むことがより好ましく、75~85質量%のγ-バレロラクトンと15~25質量%のジメチルスルホキシドとを含むことが更に好ましい。
溶剤の含有量は、塗布性の観点から、組成物の全固形分濃度が5~80質量%になる量とすることが好ましく、5~75質量%となる量にすることがより好ましく、10~70質量%となる量にすることが更に好ましく、20~70質量%となるようにすることが一層好ましい。溶剤含有量は、塗膜の所望の厚さと塗布方法に応じて調節すればよい。溶剤を2種以上含有する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<金属接着性改良剤>
組成物は、電極や配線などに用いられる金属材料との接着性を向上させる観点から、金属接着性改良剤を含むことが好ましい。金属接着性改良剤としては、アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤、アルミニウム系接着助剤、チタン系接着助剤、スルホンアミド構造を有する化合物及びチオウレア構造を有する化合物、リン酸誘導体化合物、βケトエステル化合物、アミノ化合物等が挙げられる。
組成物は、電極や配線などに用いられる金属材料との接着性を向上させる観点から、金属接着性改良剤を含むことが好ましい。金属接着性改良剤としては、アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤、アルミニウム系接着助剤、チタン系接着助剤、スルホンアミド構造を有する化合物及びチオウレア構造を有する化合物、リン酸誘導体化合物、βケトエステル化合物、アミノ化合物等が挙げられる。
〔シランカップリング剤〕
シランカップリング剤としては、例えば、国際公開第2021/112189号の段落0316に記載の化合物、特開2018-173573の段落0067~0078に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、特開2011-128358号公報の段落0050~0058に記載のように異なる2種以上のシランカップリング剤を用いることも好ましい。シランカップリング剤は、下記化合物を用いることも好ましい。以下の式中、Meはメチル基を、Etはエチル基を表す。また、下記Rはブロックイソシアネート基におけるブロック化剤由来の構造が挙げられる。ブロック化剤としては、脱離温度に応じて選択すればよいが、アルコール化合物、フェノール化合物、ピラゾール化合物、トリアゾール化合物、ラクタム化合物、活性メチレン化合物等が挙げられる。例えば、脱離温度を160~180℃としたい観点からは、カプロラクタムなどが好ましい。このような化合物の市販品としては、X-12-1293(信越化学工業株式会社製)などが挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば、国際公開第2021/112189号の段落0316に記載の化合物、特開2018-173573の段落0067~0078に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、特開2011-128358号公報の段落0050~0058に記載のように異なる2種以上のシランカップリング剤を用いることも好ましい。シランカップリング剤は、下記化合物を用いることも好ましい。以下の式中、Meはメチル基を、Etはエチル基を表す。また、下記Rはブロックイソシアネート基におけるブロック化剤由来の構造が挙げられる。ブロック化剤としては、脱離温度に応じて選択すればよいが、アルコール化合物、フェノール化合物、ピラゾール化合物、トリアゾール化合物、ラクタム化合物、活性メチレン化合物等が挙げられる。例えば、脱離温度を160~180℃としたい観点からは、カプロラクタムなどが好ましい。このような化合物の市販品としては、X-12-1293(信越化学工業株式会社製)などが挙げられる。
他のシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、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、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-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エトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物が挙げられる。これらは1種単独または2種以上を組み合わせて使用することができる。
また、シランカップリング剤として、アルコキシシリル基を複数個有するオリゴマータイプの化合物を用いることもできる。
このようなオリゴマータイプの化合物としては、下記式(S-1)で表される繰返し単位を含む化合物などが挙げられる。
式(S-1)中、RS1は1価の有機基を表し、RS2は水素原子、ヒドロキシ基又はアルコキシ基を表し、nは0~2の整数を表す。
RS1は重合性基を含む構造であることが好ましい。重合性基としては、エチレン性不飽和結合を有する基、エポキシ基、オキセタニル基、ベンゾオキサゾリル基、ブロックイソシアネート基、アミノ基等が挙げられる。エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、アリル基、イソアリル基、2-メチルアリル基、ビニル基と直接結合した芳香環を有する基(例えば、ビニルフェニル基など)、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロイルオキシ基などが挙げられ、ビニルフェニル基、(メタ)アクリルアミド基又は(メタ)アクリロイルオキシ基が好ましく、ビニルフェニル基又は(メタ)アクリロイルオキシ基がより好ましく、(メタ)アクリロイルオキシ基が更に好ましい。
RS2はアルコキシ基であることが好ましく、メトキシ基又はエトキシ基であることがより好ましい。
nは0~2の整数を表し、1であることが好ましい。
ここで、オリゴマータイプの化合物に含まれる複数の式(S-1)で表される繰返し単位の構造は、それぞれ同一であってもよい。
ここで、オリゴマータイプの化合物に含まれる複数の式(S-1)で表される繰返し単位のうち、少なくとも1つにおいてnが1又は2であることが好ましく、少なくとも2つにおいてnが1又は2であることがより好ましく、少なくとも2つにおいてnが1であることが更に好ましい。
このようなオリゴマータイプの化合物としては市販品を用いることができ、市販品としては例えば、KR-513(信越化学工業株式会社製)が挙げられる。
また、シランカップリング剤として、アルコキシシリル基を複数個有するオリゴマータイプの化合物を用いることもできる。
このようなオリゴマータイプの化合物としては、下記式(S-1)で表される繰返し単位を含む化合物などが挙げられる。
RS1は重合性基を含む構造であることが好ましい。重合性基としては、エチレン性不飽和結合を有する基、エポキシ基、オキセタニル基、ベンゾオキサゾリル基、ブロックイソシアネート基、アミノ基等が挙げられる。エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、アリル基、イソアリル基、2-メチルアリル基、ビニル基と直接結合した芳香環を有する基(例えば、ビニルフェニル基など)、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロイルオキシ基などが挙げられ、ビニルフェニル基、(メタ)アクリルアミド基又は(メタ)アクリロイルオキシ基が好ましく、ビニルフェニル基又は(メタ)アクリロイルオキシ基がより好ましく、(メタ)アクリロイルオキシ基が更に好ましい。
RS2はアルコキシ基であることが好ましく、メトキシ基又はエトキシ基であることがより好ましい。
nは0~2の整数を表し、1であることが好ましい。
ここで、オリゴマータイプの化合物に含まれる複数の式(S-1)で表される繰返し単位の構造は、それぞれ同一であってもよい。
ここで、オリゴマータイプの化合物に含まれる複数の式(S-1)で表される繰返し単位のうち、少なくとも1つにおいてnが1又は2であることが好ましく、少なくとも2つにおいてnが1又は2であることがより好ましく、少なくとも2つにおいてnが1であることが更に好ましい。
このようなオリゴマータイプの化合物としては市販品を用いることができ、市販品としては例えば、KR-513(信越化学工業株式会社製)が挙げられる。
〔アルミニウム系接着助剤〕
アルミニウム系接着助剤としては、例えば、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート等を挙げることができる。
アルミニウム系接着助剤としては、例えば、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート等を挙げることができる。
その他の金属接着性改良剤としては、特開2014-186186号公報の段落0046~0049に記載の化合物、特開2013-072935号公報の段落0032~0043に記載のスルフィド系化合物を用いることもでき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
金属接着性改良剤の含有量は複素環含有ポリマー100質量部に対して、0.01~30質量部が好ましく、0.1~10質量部がより好ましく、0.5~5質量部が更に好ましい。上記下限値以上とすることでパターンと金属層との接着性が良好となり、上記上限値以下とすることでパターンの耐熱性、機械特性が良好となる。金属接着性改良剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。2種以上用いる場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<マイグレーション抑制剤>
組成物は、マイグレーション抑制剤を更に含むことが好ましい。マイグレーション抑制剤を含むことにより、例えば、組成物を金属層(又は金属配線)に適用して膜を形成した際に、金属層(又は金属配線)由来の金属イオンが膜内へ移動することを効果的に抑制することができる。
組成物は、マイグレーション抑制剤を更に含むことが好ましい。マイグレーション抑制剤を含むことにより、例えば、組成物を金属層(又は金属配線)に適用して膜を形成した際に、金属層(又は金属配線)由来の金属イオンが膜内へ移動することを効果的に抑制することができる。
マイグレーション抑制剤としては、特に制限はないが、複素環(ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、テトラゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、2H-ピラン環及び6H-ピラン環、トリアジン環)を有する化合物、チオ尿素類及びスルファニル基を有する化合物、ヒンダードフェノール系化合物、サリチル酸誘導体系化合物、ヒドラジド誘導体系化合物が挙げられる。特に、1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール、3-アミノ-1,2,4-トリアゾール、3,5-ジアミノ-1,2,4-トリアゾール等のトリアゾール系化合物、1H-テトラゾール、5-フェニルテトラゾール、5-アミノ―1H-テトラゾール等のテトラゾール系化合物が好ましく使用できる。
マイグレーション抑制剤としては、ハロゲンイオンなどの陰イオンを捕捉するイオントラップ剤を使用することもできる。
その他のマイグレーション抑制剤としては、特開2013-015701号公報の段落0094に記載の防錆剤、特開2009-283711号公報の段落0073~0076に記載の化合物、特開2011-059656号公報の段落0052に記載の化合物、特開2012-194520号公報の段落0114、0116及び0118に記載の化合物、国際公開第2015/199219号の段落0166に記載の化合物などを使用することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
マイグレーション抑制剤の具体例としては、下記化合物を挙げることができる。
組成物がマイグレーション抑制剤を有する場合、マイグレーション抑制剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.01~5.0質量%であることが好ましく、0.05~2.0質量%であることがより好ましく、0.1~1.0質量%であることが更に好ましい。
マイグレーション抑制剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。マイグレーション抑制剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<重合禁止剤>
組成物は、重合禁止剤を含むことが好ましい。重合禁止剤としてはフェノール系化合物、キノン系化合物、アミノ系化合物、N-オキシルフリーラジカル化合物系化合物、ニトロ系化合物、ニトロソ系化合物、ヘテロ芳香環系化合物、金属化合物などが挙げられる。
組成物は、重合禁止剤を含むことが好ましい。重合禁止剤としてはフェノール系化合物、キノン系化合物、アミノ系化合物、N-オキシルフリーラジカル化合物系化合物、ニトロ系化合物、ニトロソ系化合物、ヘテロ芳香環系化合物、金属化合物などが挙げられる。
重合禁止剤の具体的な化合物としては、国際公開第2021/112189の段落0310に記載の化合物、p-ヒドロキノン、o-ヒドロキノン、4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシルフリーラジカル、フェノキサジン、1,4,4-トリメチル-2,3-ジアザビシクロ[3.2.2]ノナ-2-エン-N,N-ジオキシド等が挙げられる。この内容は本明細書に組み込まれる。
組成物が重合禁止剤を有する場合、重合禁止剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.01~20質量%であることが好ましく、0.02~15質量%であることがより好ましく、0.05~10質量%であることが更に好ましい。
重合禁止剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。重合禁止剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
〔ウレア化合物、カルボジイミド化合物、イソウレア化合物〕
破断伸び、及び、金属又は樹脂層との密着性の観点から、組成物は、ウレア結合を有する化合物(ウレア化合物)、カルボジイミド構造を有する化合物(カルボジイミド化合物)及びイソウレア結合を有する化合物(イソウレア化合物)からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物(以下、「ウレア化合物等」ともいう)を含んでもよい。
これらの中でも、組成物は、ウレア結合を有する化合物を更に含むことが好ましい。
ここでいうウレア化合物等には、上述の重合性化合物、シランカップリング剤に該当する化合物は含まれないものとする。
ウレア化合物としては、国際公開第2022/070730号の段落0334~0339に記載の化合物等が挙げられる。
破断伸び、及び、金属又は樹脂層との密着性の観点から、組成物は、ウレア結合を有する化合物(ウレア化合物)、カルボジイミド構造を有する化合物(カルボジイミド化合物)及びイソウレア結合を有する化合物(イソウレア化合物)からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物(以下、「ウレア化合物等」ともいう)を含んでもよい。
これらの中でも、組成物は、ウレア結合を有する化合物を更に含むことが好ましい。
ここでいうウレア化合物等には、上述の重合性化合物、シランカップリング剤に該当する化合物は含まれないものとする。
ウレア化合物としては、国際公開第2022/070730号の段落0334~0339に記載の化合物等が挙げられる。
ウレア化合物等の具体例としては、ジシクロへキシルウレア、ジイソプロピルウレア、ジシクロへキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、ジシクロへキシルイソウレア、ジイソプロピルイソウレア等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
ウレア化合物等の合計含有量は、複素環含有ポリマー100質量部に対して0.1~10.0質量部が好ましく、0.5~8.0質量部がより好ましく、1.0~6.0質量部が更に好ましい。
ウレア化合物等は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。塩基含有処理液において2種以上の塩基を併用する場合、それらの合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
ウレア化合物等は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。塩基含有処理液において2種以上の塩基を併用する場合、それらの合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
<透過率調整剤>
組成物は、露光光の透過率を調整する透過率調整剤を含むことが好ましい。
透過率調整剤を含むことで、得られる硬化物のパターン形状を良好に調整することが可能となる。
透過率調整剤としては、ナフトキノンジアジド化合物、露光により吸光度が変化する色素、光重合開始剤、光酸発生剤、光塩基発生剤、増感剤などが挙げられる。
これらの中でも、透過率調整剤としては、ナフトキノンジアジド化合物、スピロピラン化合物、ジアリールエテン化合物、アゾベンゼン化合物、ニフェジピン化合物、及び、クマリン化合物よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含むことが好ましい。
組成物は、露光光の透過率を調整する透過率調整剤を含むことが好ましい。
透過率調整剤を含むことで、得られる硬化物のパターン形状を良好に調整することが可能となる。
透過率調整剤としては、ナフトキノンジアジド化合物、露光により吸光度が変化する色素、光重合開始剤、光酸発生剤、光塩基発生剤、増感剤などが挙げられる。
これらの中でも、透過率調整剤としては、ナフトキノンジアジド化合物、スピロピラン化合物、ジアリールエテン化合物、アゾベンゼン化合物、ニフェジピン化合物、及び、クマリン化合物よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含むことが好ましい。
ナフトキノンジアジド化合物としては、国際公開第2022/202647号の段落0159~0183に記載の化合物、特開2019-206689号公報の段落0088~0108に記載の化合物等が挙げられる。これらの内容は本明細書に組み込まれる。
露光により吸光度が変化する色素としては、特に限定されず、例えば公知のフォトクロミック化合物を使用することができるが、ロイコ色素、ジアリールエテン色素、フルギド類、スピロオキサジン類、スピロピラン類、あるいはアゾベンゼン系化合物等が挙げられる。
ロイコ色素としては、例えば、トリアリールメタン系(例えばトリフェニルメタン系)、スピロピラン系、フルオラン系、ジフェニルメタン系、ローダミンラクタム系、インドリルフタリド系、ロイコオーラミン系等のロイコ色素が挙げられる。
ロイコ色素としては、例えば、トリアリールメタン系(例えばトリフェニルメタン系)、スピロピラン系、フルオラン系、ジフェニルメタン系、ローダミンラクタム系、インドリルフタリド系、ロイコオーラミン系等のロイコ色素が挙げられる。
フォトクロミック化合物とは、光の吸収により分子の幾何学構造が変化することにより、吸収スペクトルが変化する化合物をいう。
スピロピラン化合物又はジアリールエテン化合物、その他のフォトクロミック化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
スピロピラン化合物又はジアリールエテン化合物、その他のフォトクロミック化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
光塩基発生剤としては、ニフェジピン化合物などが挙げられる。
ニフェジピン化合物としては、光の作用によりピリジン構造又はピリジニウム塩構造を発生する化合物が好ましい。
ニフェジピン化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
ニフェジピン化合物としては、光の作用によりピリジン構造又はピリジニウム塩構造を発生する化合物が好ましい。
ニフェジピン化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
増感剤としては、クマリン化合物等が挙げられる。
クマリン化合物の具体例としては、3,3’-カルボニル-ビス(7-ジエチルアミノクマリン)、3-アセチル-7-ジメチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-ベンジロキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-メトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
クマリン化合物の具体例としては、3,3’-カルボニル-ビス(7-ジエチルアミノクマリン)、3-アセチル-7-ジメチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-ベンジロキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-メトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
組成物の全固形分に対する透過率調整剤の含有量は、特に限定されないが、0.1~20質量%であることが好ましく、0.5~10質量%であることがより好ましく、1~5質量%であることが更に好ましい。
<その他の添加剤>
組成物は、本発明の効果が得られる範囲で、必要に応じて、各種の添加物、例えば、界面活性剤、高級脂肪酸誘導体、熱重合開始剤、無機粒子、紫外線吸収剤、有機チタン化合物、酸化防止剤、光酸発生剤、凝集防止剤、フェノール系化合物、他の高分子化合物、可塑剤及びその他の助剤類(例えば、消泡剤、難燃剤など)等を含んでいてもよい。これらの成分を適宜含有させることにより、膜物性などの性質を調整することができる。これらの成分は、例えば、特開2012-003225号公報の段落番号0183以降(対応する米国特許出願公開第2013/0034812号明細書の段落番号0237)の記載、特開2008-250074号公報の段落番号0101~0104、0107~0109等の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。これらの添加剤を配合する場合、その合計含有量は組成物の固形分の3質量%以下とすることが好ましい。
組成物は、本発明の効果が得られる範囲で、必要に応じて、各種の添加物、例えば、界面活性剤、高級脂肪酸誘導体、熱重合開始剤、無機粒子、紫外線吸収剤、有機チタン化合物、酸化防止剤、光酸発生剤、凝集防止剤、フェノール系化合物、他の高分子化合物、可塑剤及びその他の助剤類(例えば、消泡剤、難燃剤など)等を含んでいてもよい。これらの成分を適宜含有させることにより、膜物性などの性質を調整することができる。これらの成分は、例えば、特開2012-003225号公報の段落番号0183以降(対応する米国特許出願公開第2013/0034812号明細書の段落番号0237)の記載、特開2008-250074号公報の段落番号0101~0104、0107~0109等の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。これらの添加剤を配合する場合、その合計含有量は組成物の固形分の3質量%以下とすることが好ましい。
<組成物の特性>
組成物の粘度は、組成物の固形分濃度により調整できる。塗布膜厚の観点から、1,000mm2/s~12,000mm2/sが好ましく、2,000mm2/s~10,000mm2/sがより好ましく、2,500mm2/s~8,000mm2/sが更に好ましい。上記範囲であれば、均一性の高い塗布膜を得ることが容易になる。1,000mm2/s以上であれば、例えば再配線用絶縁膜として必要とされる膜厚で塗布することが容易であり、12,000mm2/s以下であれば、塗布面状に優れた塗膜が得られる。
組成物の粘度は、組成物の固形分濃度により調整できる。塗布膜厚の観点から、1,000mm2/s~12,000mm2/sが好ましく、2,000mm2/s~10,000mm2/sがより好ましく、2,500mm2/s~8,000mm2/sが更に好ましい。上記範囲であれば、均一性の高い塗布膜を得ることが容易になる。1,000mm2/s以上であれば、例えば再配線用絶縁膜として必要とされる膜厚で塗布することが容易であり、12,000mm2/s以下であれば、塗布面状に優れた塗膜が得られる。
組成物を塗布した塗布膜を230℃、2時間加熱した後のヤング率は2.5GPa以上であることが好ましい。
上記ヤング率は、2.8GPa以上であることが好ましく、3.0GPa以上であることがより好ましい。上記ヤング率の上限は特に限定されないが、例えば10.0GPa以下であることが好ましい。
上記ヤング率は、2.8GPa以上であることが好ましく、3.0GPa以上であることがより好ましい。上記ヤング率の上限は特に限定されないが、例えば10.0GPa以下であることが好ましい。
ここで、上記ヤング率の測定における組成物の塗布方法は特に限定されず、基材から膜表面までの距離(すなわち、塗布膜厚)が例えば20μmとなる方法であればよいが、スピンコート法を用いることができる。また、1回のスピンコート法では上記距離が20μmの膜を形成することが困難である場合、スピンコート法を複数回行ってもよい。また、それでも、スピンコート法で上記距離が20μmの膜を形成することが困難である場合、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スプレーコート法、スリットコート法、インクジェット法等の公知の方法から、塗布方法を適宜選択すればよい。
組成物が溶剤を含む場合、上記塗布後に乾燥を行うことが好ましい。その場合、基材から乾燥後の膜表面までの距離が20μmとなる。
乾燥は、膜中の溶剤量が0.5質量%以下となるまで行うことが好ましい。
乾燥条件としては、特に限定されないが、加熱による乾燥により行うことができる。また、加熱のみでは十分に乾燥を行うことが困難である場合には、減圧を更に行ってもよい。
乾燥は大気下で行うことができる。ただし、組成物中に酸素により変性しやすい成分などが含まれている場合などには、窒素等の不活性ガス置換下、真空下などで行うこともできる。
乾燥手段としては、特に限定されないが、ホットプレート等が挙げられる。ただし、上述の減圧、不活性ガス置換等が必要な場合には、減圧機能付きオーブン、ガス置換機能付きオーブン等を用いることもできる。
加熱による乾燥を行う場合、加熱温度(乾燥温度)は例えば100℃で行うことができる。ただし、100℃での乾燥が困難である場合には、組成物に含まれる溶剤の種類等に応じて、70℃~130℃、好ましくは90℃~120℃の間で乾燥温度を適宜変更してもよい。
加熱による乾燥を行う場合、乾燥時間(上記加熱温度に供される時間)としては、例えば5分間で行うことができる。ただし、5分間での乾燥が困難である場合には、組成物に含まれる溶剤の種類等に応じて、30秒間~20分間、好ましくは1分間~10分間の間で乾燥時間を適宜変更してもよい。
加熱による乾燥を行う場合、加熱時の昇温速度としては、特に限定されず、例えば5℃/分とすることができる。上記昇温速度での乾燥が困難である場合、組成物に含まれる溶剤の種類等に応じて、1~12℃/分、又は2~10℃/分の間で昇温速度を適宜変更してもよい。
乾燥は、膜中の溶剤量が0.5質量%以下となるまで行うことが好ましい。
乾燥条件としては、特に限定されないが、加熱による乾燥により行うことができる。また、加熱のみでは十分に乾燥を行うことが困難である場合には、減圧を更に行ってもよい。
乾燥は大気下で行うことができる。ただし、組成物中に酸素により変性しやすい成分などが含まれている場合などには、窒素等の不活性ガス置換下、真空下などで行うこともできる。
乾燥手段としては、特に限定されないが、ホットプレート等が挙げられる。ただし、上述の減圧、不活性ガス置換等が必要な場合には、減圧機能付きオーブン、ガス置換機能付きオーブン等を用いることもできる。
加熱による乾燥を行う場合、加熱温度(乾燥温度)は例えば100℃で行うことができる。ただし、100℃での乾燥が困難である場合には、組成物に含まれる溶剤の種類等に応じて、70℃~130℃、好ましくは90℃~120℃の間で乾燥温度を適宜変更してもよい。
加熱による乾燥を行う場合、乾燥時間(上記加熱温度に供される時間)としては、例えば5分間で行うことができる。ただし、5分間での乾燥が困難である場合には、組成物に含まれる溶剤の種類等に応じて、30秒間~20分間、好ましくは1分間~10分間の間で乾燥時間を適宜変更してもよい。
加熱による乾燥を行う場合、加熱時の昇温速度としては、特に限定されず、例えば5℃/分とすることができる。上記昇温速度での乾燥が困難である場合、組成物に含まれる溶剤の種類等に応じて、1~12℃/分、又は2~10℃/分の間で昇温速度を適宜変更してもよい。
上記塗布及び必要に応じて行われる乾燥により得られた塗布膜を、230℃、2時間の加熱により硬化物とする。
付与により得られた組成物の膜は、可能な限り露光されることを避けて加熱に供される。また、現像液等の溶剤との接触も可能な限り避けられる。
上記加熱は、窒素雰囲気下でオーブンにより行うことができる。
上記加熱における圧力は、1気圧(101,325Pa)とする。
上記加熱における昇温速度は、例えば10℃/分とすることができる。上記昇温速度での乾燥が困難である場合、組成物に含まれる溶剤の種類等に応じて、1~12℃/分、又は2~10℃/分の間で昇温速度を適宜変更してもよい。
上記加熱における加熱時間(230℃に晒される時間)は、2時間とする。
硬化物のヤング率は、硬化物を25℃に冷却した後に測定される。
ヤング率の測定は、引張試験により行われる。
具体的には、DMA850(TA Instruments)を用いて、クロスヘッドスピード5mm/分、25℃、65%RH(相対湿度)の環境下にて、JIS-K7161-1(2014)に準拠してヤング率を測定した。
付与により得られた組成物の膜は、可能な限り露光されることを避けて加熱に供される。また、現像液等の溶剤との接触も可能な限り避けられる。
上記加熱は、窒素雰囲気下でオーブンにより行うことができる。
上記加熱における圧力は、1気圧(101,325Pa)とする。
上記加熱における昇温速度は、例えば10℃/分とすることができる。上記昇温速度での乾燥が困難である場合、組成物に含まれる溶剤の種類等に応じて、1~12℃/分、又は2~10℃/分の間で昇温速度を適宜変更してもよい。
上記加熱における加熱時間(230℃に晒される時間)は、2時間とする。
硬化物のヤング率は、硬化物を25℃に冷却した後に測定される。
ヤング率の測定は、引張試験により行われる。
具体的には、DMA850(TA Instruments)を用いて、クロスヘッドスピード5mm/分、25℃、65%RH(相対湿度)の環境下にて、JIS-K7161-1(2014)に準拠してヤング率を測定した。
<組成物の含有物質についての制限>
組成物の含水率は、2.0質量%未満であることが好ましく、1.5質量%未満であることがより好ましく、1.0質量%未満であることが更に好ましい。2.0%未満であれば、組成物の保存安定性が向上する。
また、樹脂組成物の含水率の下限は、保管条件管理の手間削減、密着性、現像性等の観点から、0.001質量%以上が好ましく、0.05質量%以上とすることができ、0.5質量%以上とすることができる。樹脂組成物の含水率の具体例としては、例えば、0.01質量%、0.4質量%、1.8質量%、を挙げることができる。
水分の含有量を維持する方法としては、保管条件における湿度の調整、保管時の収容容器の空隙率低減などが挙げられる。
組成物の含水率は、2.0質量%未満であることが好ましく、1.5質量%未満であることがより好ましく、1.0質量%未満であることが更に好ましい。2.0%未満であれば、組成物の保存安定性が向上する。
また、樹脂組成物の含水率の下限は、保管条件管理の手間削減、密着性、現像性等の観点から、0.001質量%以上が好ましく、0.05質量%以上とすることができ、0.5質量%以上とすることができる。樹脂組成物の含水率の具体例としては、例えば、0.01質量%、0.4質量%、1.8質量%、を挙げることができる。
水分の含有量を維持する方法としては、保管条件における湿度の調整、保管時の収容容器の空隙率低減などが挙げられる。
組成物の金属含有量は、絶縁性、信頼性等の観点から、5質量ppm(parts per million)未満が好ましく、1質量ppm未満がより好ましく、0.5質量ppm未満が更に好ましい。また、金属含有量低減にかかる手間削減、機械特性、密着性などの観点から、樹脂組成物中の金属含有量の下限は、0.001質量ppm以上とすることができ、0.01質量ppm以上とすることもできる。金属としては、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄、銅、クロム、ニッケル、マンガン、アルミニウム、チタン、コバルト、亜鉛、スズなどが挙げられるが、有機化合物と金属との錯体として含まれる金属は除く。金属を複数含む場合は、これらの金属の合計が上記範囲であることが好ましい。金属含有量の具体例としては、例えば、0.001質量ppm、0.1質量ppm、0.7質量ppmなどを挙げることができる。
また、組成物に意図せずに含まれる金属不純物を低減する方法としては、組成物を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する、組成物を構成する原料に対してフィルターろ過を行う、装置内をポリテトラフルオロエチレン等でライニングしてコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う等の方法を挙げることができる。
組成物は、半導体材料としての用途を考慮すると、ハロゲン原子の含有量が、配線腐食性の観点から、500質量ppm未満が好ましく、300質量ppm未満がより好ましく、200質量ppm未満が更に好ましい。中でも、ハロゲンイオンの状態で存在するものは、5質量ppm未満が好ましく、1質量ppm未満がより好ましく、0.5質量ppm未満が更に好ましい。また、ハロゲンイオン低減にかかる手間削減などの観点から、樹脂組成物中のハロゲンイオンの下限は、0.001質量ppm以上とすることができ、0.1質量ppm以上とすることもできる。ハロゲンイオン量の具体例としては、例えば、0.005質量ppm、0.3質量ppm、1.6質量ppmなどを挙げることができる。ハロゲン原子としては、塩素原子及び臭素原子が挙げられる。塩素原子及び臭素原子、又は塩素イオン及び臭素イオンの合計がそれぞれ上記範囲であることが好ましい。
ハロゲン原子の含有量を調節する方法としては、イオン交換処理などが好ましく挙げられる。
ハロゲン原子の含有量を調節する方法としては、イオン交換処理などが好ましく挙げられる。
組成物の収容容器としては従来公知の収容容器を用いることができる。収容容器としては、原材料や組成物中への不純物混入を抑制することを目的に、容器内壁を6種6層の樹脂で構成された多層ボトルや、6種の樹脂を7層構造にしたボトルを使用することも好ましい。このような容器としては例えば特開2015-123351号公報に記載の容器が挙げられる。
<組成物の調製>
組成物は、上記各成分を混合して調製することができる。混合方法は特に限定はなく、従来公知の方法で行うことができる。
混合方法としては、撹拌羽による混合、ボールミルによる混合、タンクを回転させる混合などが挙げられる。
混合中の温度は10~30℃が好ましく、15~25℃がより好ましい。
組成物は、上記各成分を混合して調製することができる。混合方法は特に限定はなく、従来公知の方法で行うことができる。
混合方法としては、撹拌羽による混合、ボールミルによる混合、タンクを回転させる混合などが挙げられる。
混合中の温度は10~30℃が好ましく、15~25℃がより好ましい。
組成物中のゴミや微粒子等の異物を除去する目的で、フィルターを用いたろ過を行うことが好ましい。フィルター孔径は、例えば5μm以下が好ましく、1μm以下がより好ましく、0.5μm以下が更に好ましく、0.1μm以下が更により好ましい。フィルターの材質は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン又はナイロンが好ましい。フィルターの材質がポリエチレンである場合はHDPE(高密度ポリエチレン)であることがより好ましい。フィルターは、有機溶剤であらかじめ洗浄したものを用いてもよい。フィルターろ過工程では、複数種のフィルターを直列又は並列に接続して用いてもよい。複数種のフィルターを使用する場合は、孔径又は材質が異なるフィルターを組み合わせて使用してもよい。接続態様としては、例えば、1段目として孔径1μmのHDPEフィルターを、2段目として孔径0.2μmのHDPEフィルターを、直列に接続した態様が挙げられる。また、各種材料を複数回ろ過してもよい。複数回ろ過する場合は、循環ろ過であってもよい。また、加圧してろ過を行ってもよい。加圧してろ過を行う場合、加圧する圧力は例えば0.01MPa以上1.0MPa以下が好ましく、0.03MPa以上0.9MPa以下がより好ましく、0.05MPa以上0.7MPa以下が更に好ましく、0.05MPa以上0.5MPa以下が更により好ましい。
フィルターを用いたろ過の他、吸着材を用いた不純物の除去処理を行ってもよい。フィルターろ過と吸着材を用いた不純物除去処理とを組み合わせてもよい。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができる。例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの無機系吸着材、活性炭などの有機系吸着材が挙げられる。
フィルターを用いたろ過後、ボトルに充填した組成物を減圧下に置き、脱気する工程を施しても良い。
フィルターを用いたろ過の他、吸着材を用いた不純物の除去処理を行ってもよい。フィルターろ過と吸着材を用いた不純物除去処理とを組み合わせてもよい。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができる。例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの無機系吸着材、活性炭などの有機系吸着材が挙げられる。
フィルターを用いたろ過後、ボトルに充填した組成物を減圧下に置き、脱気する工程を施しても良い。
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。「部」、「%」は特に述べない限り、質量基準である。
<樹脂の合成>
〔合成例:ポリマー1の合成〕
20.80g(40ミリモル)の4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸無水物をN-メチルピロリドン(NMP)70gに溶解した。続いて、3.81g(17.6ミリモル)の3,3’-ジヒドロキシベンジジン及び3.74g(17.6ミリモル)の2,2’-ジメチルベンジジンを50gのNMPに溶解させ、10℃~25℃の温度で1時間かけて滴下し、25℃で30分撹拌した後、トルエンを10g添加し、窒素フローしながら200℃で4時間反応させ、25℃まで冷却した。続いて、4-(クロロメチル)スチレン15.3g(50ミリモル)、炭酸カリウム16.6g(120ミリモル)、ヨウ化カリウム1.66g(12ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル0.08gを添加し、95℃で15時間反応させた後、25℃に冷却し、テトラヒドロフラン120gで希釈した。続いて、1.8Lのメタノールと0.6Lの水の混合液に反応液を滴下させて、15分撹拌した後、ポリイミド樹脂をろ過した。次に、1Lの水で上記樹脂をリスラリーし、ろ過した後、1Lのメタノールで再度リスラリーし、ろ過し、減圧下、40℃で8時間乾燥させた。続いて、上記で乾燥した樹脂をテトラヒドロフラン250gに溶解し、イオン交換樹脂(MB-1:オルガノ社製)40gを添加し、4時間撹拌し、イオン交換樹脂をろ過して取り除いた後、2Lのメタノールの中でポリイミド樹脂を沈殿させ、15分間撹拌した。ポリイミド樹脂を濾過して取得し、減圧下、45℃で1日間乾燥しポリマー1を得た。ポリマー1は、下記式で表される繰返し単位を有する樹脂である。下記繰返し単位の括弧の添え字は、各繰返し単位の含有モル比を表す。繰返し単位の構造は、1H-NMRスペクトルから決定した。ポリマー1の重量平均分子量は25,000、数平均分子量は10,500、イミド化率は99%以上であった。
〔合成例:ポリマー1の合成〕
20.80g(40ミリモル)の4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸無水物をN-メチルピロリドン(NMP)70gに溶解した。続いて、3.81g(17.6ミリモル)の3,3’-ジヒドロキシベンジジン及び3.74g(17.6ミリモル)の2,2’-ジメチルベンジジンを50gのNMPに溶解させ、10℃~25℃の温度で1時間かけて滴下し、25℃で30分撹拌した後、トルエンを10g添加し、窒素フローしながら200℃で4時間反応させ、25℃まで冷却した。続いて、4-(クロロメチル)スチレン15.3g(50ミリモル)、炭酸カリウム16.6g(120ミリモル)、ヨウ化カリウム1.66g(12ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル0.08gを添加し、95℃で15時間反応させた後、25℃に冷却し、テトラヒドロフラン120gで希釈した。続いて、1.8Lのメタノールと0.6Lの水の混合液に反応液を滴下させて、15分撹拌した後、ポリイミド樹脂をろ過した。次に、1Lの水で上記樹脂をリスラリーし、ろ過した後、1Lのメタノールで再度リスラリーし、ろ過し、減圧下、40℃で8時間乾燥させた。続いて、上記で乾燥した樹脂をテトラヒドロフラン250gに溶解し、イオン交換樹脂(MB-1:オルガノ社製)40gを添加し、4時間撹拌し、イオン交換樹脂をろ過して取り除いた後、2Lのメタノールの中でポリイミド樹脂を沈殿させ、15分間撹拌した。ポリイミド樹脂を濾過して取得し、減圧下、45℃で1日間乾燥しポリマー1を得た。ポリマー1は、下記式で表される繰返し単位を有する樹脂である。下記繰返し単位の括弧の添え字は、各繰返し単位の含有モル比を表す。繰返し単位の構造は、1H-NMRスペクトルから決定した。ポリマー1の重量平均分子量は25,000、数平均分子量は10,500、イミド化率は99%以上であった。
〔合成例:ポリマー2の合成〕
-ポリマー2合成用のジアミン2aの合成-
48.65g(225ミリモル)の3,3’-ジヒドロキシベンジジンとジメチルホルムアミド375mLをフラスコ中で混合した。氷冷下、二炭酸ジ-t-ブチル98.21g(450ミリモル)を滴下した。滴下終了後60℃の温度で5時間撹拌した。反応終了後、室温まで冷却した後、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカルを35mg、p-クロロメチルスチレン68.68g(450ミリモル)、炭酸カリウム74.63g(540ミリモル)とヨウ化カリウム8.96g(54.0ミリモル)を添加し、60℃の温度で3時間撹拌した。反応終了後、吸引ろ過操作によりろ過を行い、ろ液を500mLの水中に滴下した。白色結晶が析出したので吸引ろ過により析出固体を回収した。得られた白色固体はアセトン1000mLを用いて60℃下で再結晶精製を行った。下記中間体2bが125g(収率85.6%)得られた。
2bの構造を下記に示す。下記構造であることは1H-NMRスペクトルから確認した。
1H-NMR(BRUKER、AVANCE NEO 400):δ(ppm,DMSO-d6)8.04-7.94(s,2H), 7.75-7.64(d,2H), 7.56-7.42(m,8H), 7.27-7.20(d,2H), 7.19-7.12(d,2H), 6.79-6.64(2H), 5.89-5.77(2H), 5.30-5.15(6H), 1.49-1.43(s,18H)
-ポリマー2合成用のジアミン2aの合成-
48.65g(225ミリモル)の3,3’-ジヒドロキシベンジジンとジメチルホルムアミド375mLをフラスコ中で混合した。氷冷下、二炭酸ジ-t-ブチル98.21g(450ミリモル)を滴下した。滴下終了後60℃の温度で5時間撹拌した。反応終了後、室温まで冷却した後、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカルを35mg、p-クロロメチルスチレン68.68g(450ミリモル)、炭酸カリウム74.63g(540ミリモル)とヨウ化カリウム8.96g(54.0ミリモル)を添加し、60℃の温度で3時間撹拌した。反応終了後、吸引ろ過操作によりろ過を行い、ろ液を500mLの水中に滴下した。白色結晶が析出したので吸引ろ過により析出固体を回収した。得られた白色固体はアセトン1000mLを用いて60℃下で再結晶精製を行った。下記中間体2bが125g(収率85.6%)得られた。
2bの構造を下記に示す。下記構造であることは1H-NMRスペクトルから確認した。
1H-NMR(BRUKER、AVANCE NEO 400):δ(ppm,DMSO-d6)8.04-7.94(s,2H), 7.75-7.64(d,2H), 7.56-7.42(m,8H), 7.27-7.20(d,2H), 7.19-7.12(d,2H), 6.79-6.64(2H), 5.89-5.77(2H), 5.30-5.15(6H), 1.49-1.43(s,18H)
75.0g(115.6ミリモル)の2bと塩化メチレン500mLを1Lのフラスコ中で混合した。室温下でトリフルオロ酢酸131.8g(1156ミリモル)を添加した後、40℃の温度で5時間撹拌した。反応終了後、氷冷下でメタノール250mL、次いでトリエチルアミン117.0g(1156ミリモル)を滴下した。淡黄色の結晶が析出したので吸引ろ過により析出固体を回収した。メタノール750mLで懸濁洗浄を行い、(2a)40.5g(収率73%)を得た。2aの構造を下記に示す。下記構造であることは1H-NMRスペクトルから確認した。
1H-NMR(BRUKER、AVANCE NEO 400):δ(ppm,DMSO-d6)7.53-7.45(s,8H), 7.05-6.98(d,2H), 6.92-6.85(d,2H), 6.79-6.63(4H), 5.89-5.78(d,2H), 5.29-5.22(d,2H), 5.20-5.13(s,4H), 4.92-4.64(4H)
1H-NMR(BRUKER、AVANCE NEO 400):δ(ppm,DMSO-d6)7.53-7.45(s,8H), 7.05-6.98(d,2H), 6.92-6.85(d,2H), 6.79-6.63(4H), 5.89-5.78(d,2H), 5.29-5.22(d,2H), 5.20-5.13(s,4H), 4.92-4.64(4H)
-ポリマー2の合成-
30.0g(57.64ミリモル)の4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸無水物と0.08gの2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカルをN-メチルピロリドン(NMP)120gに溶解し、溶解液を得た。続いて、5.50g(25.9ミリモル)の2,2’-ジメチルベンジジン、11.62g(25.9ミリモル)の2aを100gのNMPに溶解させ、0℃~10℃の温度で1時間かけて上記溶解液に滴下し、25℃で60分撹拌した後、ピリジン18.2gと無水酢酸14.7gを添加し、80℃で4時間反応させた。反応終了後、25℃まで冷却し、テトラヒドロフラン200gで希釈した。続いて、2.0Lのメタノールと0.5Lの水の混合液に反応液を滴下させて、15分撹拌した後、ポリイミド樹脂をろ過した。次に、1Lの水で上記樹脂をリスラリーし、ろ過した後、1Lのメタノールで再度リスラリーし、ろ過し、減圧下、40℃で10時間乾燥させた。続いて、上記で乾燥した樹脂をテトラヒドロフラン250gに溶解し、イオン交換樹脂(MB-1:オルガノ社製)40gを添加し、4時間撹拌し、イオン交換樹脂をろ過して取り除いた後、2Lのメタノールの中でポリイミド樹脂を沈殿させ、15分間撹拌した。ポリイミド樹脂を濾過して取得し、減圧下、45℃で1日間乾燥しポリマー2を得た。ポリマー2は、下記式で表される繰返し単位を有する樹脂である。下記繰返し単位の括弧の添え字は、各繰返し単位の含有モル比を表す。ポリマー2の重量平均分子量は25,000、数平均分子量は12,500、イミド化率は99%以上であった。繰返し単位の構造は、1H-NMRスペクトルから決定した。
30.0g(57.64ミリモル)の4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸無水物と0.08gの2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカルをN-メチルピロリドン(NMP)120gに溶解し、溶解液を得た。続いて、5.50g(25.9ミリモル)の2,2’-ジメチルベンジジン、11.62g(25.9ミリモル)の2aを100gのNMPに溶解させ、0℃~10℃の温度で1時間かけて上記溶解液に滴下し、25℃で60分撹拌した後、ピリジン18.2gと無水酢酸14.7gを添加し、80℃で4時間反応させた。反応終了後、25℃まで冷却し、テトラヒドロフラン200gで希釈した。続いて、2.0Lのメタノールと0.5Lの水の混合液に反応液を滴下させて、15分撹拌した後、ポリイミド樹脂をろ過した。次に、1Lの水で上記樹脂をリスラリーし、ろ過した後、1Lのメタノールで再度リスラリーし、ろ過し、減圧下、40℃で10時間乾燥させた。続いて、上記で乾燥した樹脂をテトラヒドロフラン250gに溶解し、イオン交換樹脂(MB-1:オルガノ社製)40gを添加し、4時間撹拌し、イオン交換樹脂をろ過して取り除いた後、2Lのメタノールの中でポリイミド樹脂を沈殿させ、15分間撹拌した。ポリイミド樹脂を濾過して取得し、減圧下、45℃で1日間乾燥しポリマー2を得た。ポリマー2は、下記式で表される繰返し単位を有する樹脂である。下記繰返し単位の括弧の添え字は、各繰返し単位の含有モル比を表す。ポリマー2の重量平均分子量は25,000、数平均分子量は12,500、イミド化率は99%以上であった。繰返し単位の構造は、1H-NMRスペクトルから決定した。
〔合成例:ポリマー5~ポリマー7の合成〕
使用する原料を適宜変更した以外は、ポリマー2と同様の方法でポリマー5~ポリマー7を合成した。
ポリマー5~ポリマー7は、それぞれ、下記式で表される繰返し単位を有する樹脂である。各繰返し単位の構造は、1H-NMRスペクトルから決定した。下記構造中、括弧の添え字の記載は各構造の含有モル比を表す。これらの樹脂の重量平均分子量、数平均分子量及びイミド化率は後掲する表に記載した。
使用する原料を適宜変更した以外は、ポリマー2と同様の方法でポリマー5~ポリマー7を合成した。
ポリマー5~ポリマー7は、それぞれ、下記式で表される繰返し単位を有する樹脂である。各繰返し単位の構造は、1H-NMRスペクトルから決定した。下記構造中、括弧の添え字の記載は各構造の含有モル比を表す。これらの樹脂の重量平均分子量、数平均分子量及びイミド化率は後掲する表に記載した。
〔合成例:ポリマー3の合成〕
10.4g(47.6ミリモル)のピロメリット酸無水物と、10.6g(20.4ミリモル)の4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ビス(フタル酸無水物)と、17.8g(137ミリモル)の2-ヒドロキシエチルメタクリレートと、0.05gのハイドロキノンと、22.8g(289ミリモル)のピリジンと、75gのダイグライムとを混合し、60℃の温度で5時間撹拌して、ピロメリット酸無水物及び4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ビス(フタル酸無水物)、と2-ヒドロキシエチルメタクリレートのジエステルを製造した。次いで、混合物を-20℃まで冷却した後、塩化チオニル 17.70g(141ミリモル)を90分かけて滴下し、2時間撹拌し、ピリジニウムヒドロクロリドの白色沈澱が得られた。
次いで、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル 19.3g(60.5ミリモル)をNMP(N-メチルー2-ピロリドン) 100mL中に溶解させたものを、2時間かけて滴下した。次いで、エタノール 10.0g(217ミリモル)を加え、混合物を2時間撹拌した。次いで、4Lの水の中でポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を500rpmの速度で15分間撹拌した。ポリイミド前駆体を濾過して取得し、4Lの水の中で再度30分間撹拌し再び濾過した。次いで、得られたポリイミド前駆体を減圧下、45℃で2日間乾燥しポリイミド前駆体(ポリマー3)を得た。得られたポリイミド前駆体(ポリマー3)の重量平均分子量(Mw)は25,000、数平均分子量(Mn)は10,000であった。ポリイミド前駆体(ポリマー3)は、下記式(ポリマー3)で表される2つの繰返し単位を含む構造であると推測される。下記繰返し単位の括弧の添え字は、各繰返し単位の含有モル比を表す。ポリマー3の重量平均分子量は25,000、数平均分子量は10,000、イミド化率は5%未満であった。
10.4g(47.6ミリモル)のピロメリット酸無水物と、10.6g(20.4ミリモル)の4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ビス(フタル酸無水物)と、17.8g(137ミリモル)の2-ヒドロキシエチルメタクリレートと、0.05gのハイドロキノンと、22.8g(289ミリモル)のピリジンと、75gのダイグライムとを混合し、60℃の温度で5時間撹拌して、ピロメリット酸無水物及び4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ビス(フタル酸無水物)、と2-ヒドロキシエチルメタクリレートのジエステルを製造した。次いで、混合物を-20℃まで冷却した後、塩化チオニル 17.70g(141ミリモル)を90分かけて滴下し、2時間撹拌し、ピリジニウムヒドロクロリドの白色沈澱が得られた。
次いで、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル 19.3g(60.5ミリモル)をNMP(N-メチルー2-ピロリドン) 100mL中に溶解させたものを、2時間かけて滴下した。次いで、エタノール 10.0g(217ミリモル)を加え、混合物を2時間撹拌した。次いで、4Lの水の中でポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を500rpmの速度で15分間撹拌した。ポリイミド前駆体を濾過して取得し、4Lの水の中で再度30分間撹拌し再び濾過した。次いで、得られたポリイミド前駆体を減圧下、45℃で2日間乾燥しポリイミド前駆体(ポリマー3)を得た。得られたポリイミド前駆体(ポリマー3)の重量平均分子量(Mw)は25,000、数平均分子量(Mn)は10,000であった。ポリイミド前駆体(ポリマー3)は、下記式(ポリマー3)で表される2つの繰返し単位を含む構造であると推測される。下記繰返し単位の括弧の添え字は、各繰返し単位の含有モル比を表す。ポリマー3の重量平均分子量は25,000、数平均分子量は10,000、イミド化率は5%未満であった。
〔合成例:ポリマー4の合成〕
7.43g(34.0ミリモル)のピロメリット酸無水物と、17.7g(34.0ミリモル)の4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ビス(フタル酸無水物)と、17.8g(137ミリモル)の2-ヒドロキシエチルメタクリレートと、0.05gのハイドロキノンと、22.8g(289ミリモル)のピリジンと、75gのダイグライムとを混合し、60℃の温度で5時間撹拌して、ピロメリット酸無水物及び4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ビス(フタル酸無水物)、と2-ヒドロキシエチルメタクリレートのジエステルを製造した。次いで、混合物を-20℃まで冷却した後、塩化チオニル 17.70g(141ミリモル)を90分かけて滴下し、2時間撹拌し、ピリジニウムヒドロクロリドの白色沈澱が得られた。
次いで、2,2’-ジメチルベンジジン12.7g(59.8ミリモル)をNMP(N-メチルー2-ピロリドン) 100mL中に溶解させたものを、2時間かけて滴下した。次いで、エタノール 10.0g(217ミリモル)を加え、混合物を2時間撹拌した。次いで、4Lの水の中でポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を500rpmの速度で15分間撹拌した。ポリイミド前駆体を濾過して取得し、4Lの水の中で再度30分間撹拌し再び濾過した。次いで、得られたポリイミド前駆体を減圧下、45℃で2日間乾燥しポリイミド前駆体(ポリマー4)を得た。得られたポリイミド前駆体(ポリマー4)の重量平均分子量(Mw)は25,000、数平均分子量(Mn)は9,950であった。ポリイミド前駆体(ポリマー4)は、下記式(ポリマー4)で表される2つの繰返し単位を含む構造であると推測される。下記繰返し単位の括弧の添え字は、各繰返し単位の含有モル比を表す。ポリマー4の重量平均分子量は25,000、数平均分子量は9,950、イミド化率は5%未満であった。
7.43g(34.0ミリモル)のピロメリット酸無水物と、17.7g(34.0ミリモル)の4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ビス(フタル酸無水物)と、17.8g(137ミリモル)の2-ヒドロキシエチルメタクリレートと、0.05gのハイドロキノンと、22.8g(289ミリモル)のピリジンと、75gのダイグライムとを混合し、60℃の温度で5時間撹拌して、ピロメリット酸無水物及び4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ビス(フタル酸無水物)、と2-ヒドロキシエチルメタクリレートのジエステルを製造した。次いで、混合物を-20℃まで冷却した後、塩化チオニル 17.70g(141ミリモル)を90分かけて滴下し、2時間撹拌し、ピリジニウムヒドロクロリドの白色沈澱が得られた。
次いで、2,2’-ジメチルベンジジン12.7g(59.8ミリモル)をNMP(N-メチルー2-ピロリドン) 100mL中に溶解させたものを、2時間かけて滴下した。次いで、エタノール 10.0g(217ミリモル)を加え、混合物を2時間撹拌した。次いで、4Lの水の中でポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を500rpmの速度で15分間撹拌した。ポリイミド前駆体を濾過して取得し、4Lの水の中で再度30分間撹拌し再び濾過した。次いで、得られたポリイミド前駆体を減圧下、45℃で2日間乾燥しポリイミド前駆体(ポリマー4)を得た。得られたポリイミド前駆体(ポリマー4)の重量平均分子量(Mw)は25,000、数平均分子量(Mn)は9,950であった。ポリイミド前駆体(ポリマー4)は、下記式(ポリマー4)で表される2つの繰返し単位を含む構造であると推測される。下記繰返し単位の括弧の添え字は、各繰返し単位の含有モル比を表す。ポリマー4の重量平均分子量は25,000、数平均分子量は9,950、イミド化率は5%未満であった。
〔合成例:ポリマー8の合成〕
23.5g(75.7ミリモル)の4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)と22.3g(75.7ミリモル)のビスフタル酸二無水物 (BPDA)をセパラブルフラスコに入れ、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)39.7gとテトラヒドロフラン136.8gを入れて室温(25℃)下で撹拌し、撹拌しながらピリジン24.7gを加えて反応混合物を得た。反応による発熱の終了後に室温まで放冷し、16時間放置した。
次に、氷冷下において、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)62.5gをテトラヒドロフラン61.6gに溶解した溶液を撹拌しながら40分かけて反応混合物に加え、続いて27.6g(137.8ミリモル)の4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(DADPE)をテトラヒドロフラン119.7gに懸濁したものを撹拌しながら60分かけて加えた。更に室温で2時間撹拌した後、エタノール7.17gを加えて1時間撹拌し、次に、テトラヒドロフラン136.8gを加えた。反応混合物に生じた沈殿物をろ過により取り除き、反応液を得た。
得られた反応液を716.2gのエタノールに加えて粗ポリマーから成る沈殿物を生成した。生成した粗ポリマーを濾別し、テトラヒドロフラン403.5gに溶解して粗ポリマー溶液を得た。得られた粗ポリマー溶液を8470gの水に滴下してポリマーを沈殿させ、得られた沈殿物を濾別した。次いで、得られたポリイミド前駆体を減圧下、45℃で2日間乾燥しポリイミド前駆体(ポリマー8)を得た。得られたポリイミド前駆体(ポリマー8)の重量平均分子量(Mw)は25,300、数平均分子量(Mn)は10,150であった。ポリイミド前駆体(ポリマー8)は、下記式(ポリマー8)で表される2つの繰返し単位を含む構造であると推測される。下記繰返し単位の括弧の添え字は、各繰返し単位の含有モル比を表す。ポリマー8の重量平均分子量は25,000、数平均分子量は10,150、イミド化率は20%であった。
23.5g(75.7ミリモル)の4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)と22.3g(75.7ミリモル)のビスフタル酸二無水物 (BPDA)をセパラブルフラスコに入れ、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)39.7gとテトラヒドロフラン136.8gを入れて室温(25℃)下で撹拌し、撹拌しながらピリジン24.7gを加えて反応混合物を得た。反応による発熱の終了後に室温まで放冷し、16時間放置した。
次に、氷冷下において、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)62.5gをテトラヒドロフラン61.6gに溶解した溶液を撹拌しながら40分かけて反応混合物に加え、続いて27.6g(137.8ミリモル)の4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(DADPE)をテトラヒドロフラン119.7gに懸濁したものを撹拌しながら60分かけて加えた。更に室温で2時間撹拌した後、エタノール7.17gを加えて1時間撹拌し、次に、テトラヒドロフラン136.8gを加えた。反応混合物に生じた沈殿物をろ過により取り除き、反応液を得た。
得られた反応液を716.2gのエタノールに加えて粗ポリマーから成る沈殿物を生成した。生成した粗ポリマーを濾別し、テトラヒドロフラン403.5gに溶解して粗ポリマー溶液を得た。得られた粗ポリマー溶液を8470gの水に滴下してポリマーを沈殿させ、得られた沈殿物を濾別した。次いで、得られたポリイミド前駆体を減圧下、45℃で2日間乾燥しポリイミド前駆体(ポリマー8)を得た。得られたポリイミド前駆体(ポリマー8)の重量平均分子量(Mw)は25,300、数平均分子量(Mn)は10,150であった。ポリイミド前駆体(ポリマー8)は、下記式(ポリマー8)で表される2つの繰返し単位を含む構造であると推測される。下記繰返し単位の括弧の添え字は、各繰返し単位の含有モル比を表す。ポリマー8の重量平均分子量は25,000、数平均分子量は10,150、イミド化率は20%であった。
〔合成例:ポリマー9~ポリマー15の合成〕
使用する原料を適宜変更した以外は、ポリマー4と同様の方法でポリマー9~ポリマー15を合成した。
ポリマー9~ポリマー15は、それぞれ、下記式で表される繰返し単位を有する樹脂である。各繰返し単位の構造は、1H-NMRスペクトルから決定した。下記構造中、括弧の添え字の記載は各構造の含有モル比を表す。これらの樹脂の重量平均分子量、数平均分子量及びイミド化率は後掲する表に記載した。
使用する原料を適宜変更した以外は、ポリマー4と同様の方法でポリマー9~ポリマー15を合成した。
ポリマー9~ポリマー15は、それぞれ、下記式で表される繰返し単位を有する樹脂である。各繰返し単位の構造は、1H-NMRスペクトルから決定した。下記構造中、括弧の添え字の記載は各構造の含有モル比を表す。これらの樹脂の重量平均分子量、数平均分子量及びイミド化率は後掲する表に記載した。
<実施例及び比較例>
各実施例において、それぞれ、下記表に記載の成分を混合し、各第1の絶縁パターン形成用組成物を得た。また、各比較例において、それぞれ、下記表に記載の成分を混合し、各比較用組成物を得た。
具体的には、表に記載の各成分の含有量は、表の各欄の「質量部」の欄に記載の量(質量部)とした。
得られた第1の絶縁パターン形成用組成物及び比較用組成物を、細孔の幅が0.45μmのポリプロピレン製フィルターを用いて加圧ろ過した。
また、表中、「-」の記載は該当する成分を組成物が含有していないことを示している。
各実施例において、それぞれ、下記表に記載の成分を混合し、各第1の絶縁パターン形成用組成物を得た。また、各比較例において、それぞれ、下記表に記載の成分を混合し、各比較用組成物を得た。
具体的には、表に記載の各成分の含有量は、表の各欄の「質量部」の欄に記載の量(質量部)とした。
得られた第1の絶縁パターン形成用組成物及び比較用組成物を、細孔の幅が0.45μmのポリプロピレン製フィルターを用いて加圧ろ過した。
また、表中、「-」の記載は該当する成分を組成物が含有していないことを示している。
表に記載した各成分の詳細は下記の通りである。
〔ポリマー(樹脂)〕
・ポリマー1~15:上記で合成したポリマー1~15
・ポリマー1~15:上記で合成したポリマー1~15
〔重合性化合物〕
・重合性化合物1:下記構造の化合物
・重合性化合物2:下記構造の化合物(下記構造中、数字は各構造の含有モル比を表す。)
・重合性化合物1:下記構造の化合物
・重合性化合物2:下記構造の化合物(下記構造中、数字は各構造の含有モル比を表す。)
〔重合開始剤〕
・重合開始剤1~4:下記構造の化合物
・重合開始剤1~4:下記構造の化合物
〔マイグレーション抑制剤〕
・マイグレーション抑制剤1:下記構造の化合物
・マイグレーション抑制剤1:下記構造の化合物
〔金属接着性改良剤〕
・金属接着性改良剤1~2:下記構造の化合物
・金属接着性改良剤1~2:下記構造の化合物
〔光吸収剤〕
・光吸収剤1:下記構造の化合物
・光吸収剤2:1~2:2,2’,3,3’-テトラヒドロ-3,3,3’,3’-テトラメチル-1,1’-スピロビ(1H-インデン)-5,5’,6,6’,7,7’ヘキサノールと1,2-ナフトキノン-(2)-ジアゾ-5-スルホン酸とのエステル(NQD(ナフトキノンジアジド))
・光吸収剤1:下記構造の化合物
・光吸収剤2:1~2:2,2’,3,3’-テトラヒドロ-3,3,3’,3’-テトラメチル-1,1’-スピロビ(1H-インデン)-5,5’,6,6’,7,7’ヘキサノールと1,2-ナフトキノン-(2)-ジアゾ-5-スルホン酸とのエステル(NQD(ナフトキノンジアジド))
〔有機チタン化合物〕
有機チタン化合物1:下記構造の化合物
有機チタン化合物2:TC-750(マツモトファインケミカル製)
有機チタン化合物1:下記構造の化合物
有機チタン化合物2:TC-750(マツモトファインケミカル製)
〔重合禁止剤〕
・重合禁止剤1~2:下記構造の化合物
・重合禁止剤1~2:下記構造の化合物
〔塩基発生剤〕
・塩基発生剤1:下記構造の化合物
・塩基発生剤1:下記構造の化合物
〔溶剤〕
溶剤1:GBL(γ-ブチロラクトン)
溶剤2:NMP(N-メチル-2-ピロリドン)
溶剤3:DMSO(ジメチルスルホキシド)
溶剤4:EL(乳酸エチル)
溶剤1:GBL(γ-ブチロラクトン)
溶剤2:NMP(N-メチル-2-ピロリドン)
溶剤3:DMSO(ジメチルスルホキシド)
溶剤4:EL(乳酸エチル)
<評価>
〔平坦性の評価〕
各実施例において調製した組成物を300mmシリコンウェハに塗布後、Canon露光機(FPA-5520iV LF)で300mJ/cm2でi線露光後、シクロペンタノンで15秒間現像し、PGMEAで30秒間リンスし未露光部を除去した。露光は直径9μmの円形状の非露光部が形成されたフォトマスクを介して行った。YES社製のN2オーブンにおいて230℃、3時間でキュア処理を実施し、膜厚7μmでVIA底面の直径が9μmのパターンを得た。
比較例1においては実施例12と、比較例2においては実施例13と、比較例3においては実施例14と同様の組成物を用いて、上記と同様の方法により膜厚7μmでVIA底面の直径が9μmのパターンを得た。
ウエハプラズマクリーナー(Samco製PC-100)でRIEプラズマ処理後、バッチ式スパッタリング装置(アルバック社製SV-200)を用いて硬化膜の上にチタン50nm次いで銅を200nm層を形成した。その後、i線ポジ型レジスト(東京応化工業社製ZR8800)を用いて、膜厚7μmの塗膜を形成後、上記ステッパーで露光、2.38質量%TMAH(テトラアンモニウムヒドロキシド)水溶液を用いて70秒現像しLS15μmピッチ400μmのパターンを得た。その後、電解銅めっきにて9μm膜厚のめっき銅を形成した。ポジ型レジストを剥離後、銅スパッタ層のエッチング(WLC-C2、三菱瓦斯化学社製)、次いで、チタンスパッタ層のエッチング(メルストリップTI-3991、メルテックス製)を行うことで、硬化膜のVIA9μmがメッキされ、VIAおよび硬化膜上に2μm膜厚の高さでLSパターンを含めた第1の配線層(第1の再配線層及び導電部)を形成した。表の「CMPプロセス」の欄に「あり」と記載された例においては、不二越機械工業(株)製CMP(Chemical Mechanical Polishing)を用いて、シリカスラリー(NP6220、ニッタ・デュポン社製)を用い、3psiの圧力で、積層体の表面が平坦となるように3分間研磨した。さらに第2の配線層を形成するために、ウエハプラズマクリーナー(Samco製PC-100)でRIEプラズマ処理後、バッチ式スパッタリング装置(アルバック社製SV-200)を用いて硬化膜の上にチタン50nm次いで銅を200nm層を形成した。その後、i線ポジ型レジスト(東京応化工業社製ZR8800)を用いて、膜厚7μmの塗膜を形成後、上記ステッパーで露光、2.38質量%TMAH水溶液を用いて70秒現像しLS15μmピッチ400μmの露光パターンを得た。その後、電解銅めっきにて9μm膜厚のめっき銅を形成した。ポジ型レジストを剥離後、銅スパッタ層のエッチング(WLC-C2、三菱瓦斯化学社製)、次いで、チタンスパッタ層のエッチング(メルストリップTI-3991、メルテックス製)を行うことで、硬化膜のVIA9μmがメッキされ、VIAおよび硬化膜上に2μm膜厚の高さでLSパターンを含めた第2の配線層(第1の再配線層及び導電部)を形成した。
図8は本実施例において形成された積層体の概略断面図である。
図8において、シリコンウエハ200上には第1のビア構造202及び第1の絶縁パターン(硬化物)204を含む第1の再配線層が形成されている。また第1の再配線層上には導電部206が形成され、その上には第2のビア構造208が形成されており、上記導電部206及び第2のビア構造208は第2の絶縁パターン210のパターン間に配置されている。また、第2のビア構造208上には第2の導電部212が形成されている。
ここで、第1のビア構造202の深さ方向における投影面において、第1のビア構造202の上面と、第2のビア構造208の底面の少なくとも一部とが重なっており、上記重なっている領域の第1のビア構造202の上面と第2のビア構造208の底面とは導電部206により接続されている。
形成された第2の配線層のLSパターンの表面の平坦性をSEMで確認し、平坦性の評価を実施した。ここで、平坦性とはLSパターン導電部表面のウエハ表面からの距離の最大値と最小値の差として定義される。評価基準は平坦性が1.0μm以下を3、平坦性が2.0μm以下を2、平坦性が2.0μmより大きい場合は1とした。
〔平坦性の評価〕
各実施例において調製した組成物を300mmシリコンウェハに塗布後、Canon露光機(FPA-5520iV LF)で300mJ/cm2でi線露光後、シクロペンタノンで15秒間現像し、PGMEAで30秒間リンスし未露光部を除去した。露光は直径9μmの円形状の非露光部が形成されたフォトマスクを介して行った。YES社製のN2オーブンにおいて230℃、3時間でキュア処理を実施し、膜厚7μmでVIA底面の直径が9μmのパターンを得た。
比較例1においては実施例12と、比較例2においては実施例13と、比較例3においては実施例14と同様の組成物を用いて、上記と同様の方法により膜厚7μmでVIA底面の直径が9μmのパターンを得た。
ウエハプラズマクリーナー(Samco製PC-100)でRIEプラズマ処理後、バッチ式スパッタリング装置(アルバック社製SV-200)を用いて硬化膜の上にチタン50nm次いで銅を200nm層を形成した。その後、i線ポジ型レジスト(東京応化工業社製ZR8800)を用いて、膜厚7μmの塗膜を形成後、上記ステッパーで露光、2.38質量%TMAH(テトラアンモニウムヒドロキシド)水溶液を用いて70秒現像しLS15μmピッチ400μmのパターンを得た。その後、電解銅めっきにて9μm膜厚のめっき銅を形成した。ポジ型レジストを剥離後、銅スパッタ層のエッチング(WLC-C2、三菱瓦斯化学社製)、次いで、チタンスパッタ層のエッチング(メルストリップTI-3991、メルテックス製)を行うことで、硬化膜のVIA9μmがメッキされ、VIAおよび硬化膜上に2μm膜厚の高さでLSパターンを含めた第1の配線層(第1の再配線層及び導電部)を形成した。表の「CMPプロセス」の欄に「あり」と記載された例においては、不二越機械工業(株)製CMP(Chemical Mechanical Polishing)を用いて、シリカスラリー(NP6220、ニッタ・デュポン社製)を用い、3psiの圧力で、積層体の表面が平坦となるように3分間研磨した。さらに第2の配線層を形成するために、ウエハプラズマクリーナー(Samco製PC-100)でRIEプラズマ処理後、バッチ式スパッタリング装置(アルバック社製SV-200)を用いて硬化膜の上にチタン50nm次いで銅を200nm層を形成した。その後、i線ポジ型レジスト(東京応化工業社製ZR8800)を用いて、膜厚7μmの塗膜を形成後、上記ステッパーで露光、2.38質量%TMAH水溶液を用いて70秒現像しLS15μmピッチ400μmの露光パターンを得た。その後、電解銅めっきにて9μm膜厚のめっき銅を形成した。ポジ型レジストを剥離後、銅スパッタ層のエッチング(WLC-C2、三菱瓦斯化学社製)、次いで、チタンスパッタ層のエッチング(メルストリップTI-3991、メルテックス製)を行うことで、硬化膜のVIA9μmがメッキされ、VIAおよび硬化膜上に2μm膜厚の高さでLSパターンを含めた第2の配線層(第1の再配線層及び導電部)を形成した。
図8は本実施例において形成された積層体の概略断面図である。
図8において、シリコンウエハ200上には第1のビア構造202及び第1の絶縁パターン(硬化物)204を含む第1の再配線層が形成されている。また第1の再配線層上には導電部206が形成され、その上には第2のビア構造208が形成されており、上記導電部206及び第2のビア構造208は第2の絶縁パターン210のパターン間に配置されている。また、第2のビア構造208上には第2の導電部212が形成されている。
ここで、第1のビア構造202の深さ方向における投影面において、第1のビア構造202の上面と、第2のビア構造208の底面の少なくとも一部とが重なっており、上記重なっている領域の第1のビア構造202の上面と第2のビア構造208の底面とは導電部206により接続されている。
形成された第2の配線層のLSパターンの表面の平坦性をSEMで確認し、平坦性の評価を実施した。ここで、平坦性とはLSパターン導電部表面のウエハ表面からの距離の最大値と最小値の差として定義される。評価基準は平坦性が1.0μm以下を3、平坦性が2.0μm以下を2、平坦性が2.0μmより大きい場合は1とした。
〔信頼性の評価〕
各実施例又は比較例において、上述の「平坦性の評価」に記載の方法と同様の方法により積層体を製造した。
得られた積層体に対し、TCT試験(日立グローバルライフソリューションズ株式会社製ES-57L、-55℃と150℃を1000サイクル繰り返す)を実施し、第1の配線部のVIAパターン部におけるCu配線と硬化物の界面のクラックの発生有無を走査型電子顕微鏡(S-4800)((株)日立ハイテクノロジーズ製)にて観察し、下記評価基準に従って評価を行い、評価結果を表の「TCT」の欄に記載した。
(評価基準)
3: 10箇所観察しクラックの発生が0箇所であった。
2: 10箇所観察しクラックの発生が1~3箇所であった。
1: 10箇所観察し全ての箇所においてクラックが発生した。
各実施例又は比較例において、上述の「平坦性の評価」に記載の方法と同様の方法により積層体を製造した。
得られた積層体に対し、TCT試験(日立グローバルライフソリューションズ株式会社製ES-57L、-55℃と150℃を1000サイクル繰り返す)を実施し、第1の配線部のVIAパターン部におけるCu配線と硬化物の界面のクラックの発生有無を走査型電子顕微鏡(S-4800)((株)日立ハイテクノロジーズ製)にて観察し、下記評価基準に従って評価を行い、評価結果を表の「TCT」の欄に記載した。
(評価基準)
3: 10箇所観察しクラックの発生が0箇所であった。
2: 10箇所観察しクラックの発生が1~3箇所であった。
1: 10箇所観察し全ての箇所においてクラックが発生した。
以上の結果から、本発明の積層体は、信頼性に優れることが分かる。
比較例1~3に係る発明は、平坦性が低い。このような態様によれば、信頼性が劣ることが分かる。
比較例1~3に係る発明は、平坦性が低い。このような態様によれば、信頼性が劣ることが分かる。
〔テーパー角の評価〕
各実施例及び比較例において調製した樹脂組成物及び比較用組成物を、それぞれ、表面に銅薄層が形成された樹脂基材の銅薄層の表面にスピンコート法により層状に適用して、ホットプレート上で110℃で3分間乾燥し、製膜後の膜厚が5μmの樹脂組成物層を形成した後、ステッパー(FPA-3000 i5((株)Canon製)を用いて露光した。露光は直径5μmのホールパターンが1μm刻みで形成されたマスクを介して、波長365nm、400mJ/cm2で行った。続いてシクロペンタノンで15秒間現像し、PGMEAで30秒間リンスし、さらに窒素雰囲気下で10℃/分の昇温速度で230℃で1時間加熱し5μmのホールパターンを得た。
ホールパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてテーパ角を測定したところ、いずれの実施例においても、テーパ角は80~85°の範囲内であった。
各実施例及び比較例において調製した樹脂組成物及び比較用組成物を、それぞれ、表面に銅薄層が形成された樹脂基材の銅薄層の表面にスピンコート法により層状に適用して、ホットプレート上で110℃で3分間乾燥し、製膜後の膜厚が5μmの樹脂組成物層を形成した後、ステッパー(FPA-3000 i5((株)Canon製)を用いて露光した。露光は直径5μmのホールパターンが1μm刻みで形成されたマスクを介して、波長365nm、400mJ/cm2で行った。続いてシクロペンタノンで15秒間現像し、PGMEAで30秒間リンスし、さらに窒素雰囲気下で10℃/分の昇温速度で230℃で1時間加熱し5μmのホールパターンを得た。
ホールパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてテーパ角を測定したところ、いずれの実施例においても、テーパ角は80~85°の範囲内であった。
〔伸度(破断伸び)の測定〕
各実施例及び比較例において、それぞれ、樹脂組成物又は比較用組成物をスピンコート法でシリコンウエハ上に適用して樹脂組成物層を形成した。得られた樹脂組成物層を適用したシリコンウエハをホットプレート上で、100℃で5分間乾燥し、シリコンウエハ上に製膜後の膜厚が約15μmの均一な厚さの樹脂組成物層を得た。
得られた樹脂組成物層に対して、ウシオ露光機(光源:500W/m2超高圧水銀灯)により400mJ/cm2の露光エネルギーでダンベル形状のマスクを用いて露光した。ダンベル形状は、JIS K 6251:2017に記載のダンベル状7号形とした。
上記露光後の樹脂組成物層(樹脂層)を、シクロペンタノンで2分間現像し、PGMEAで30秒間リンスし未露光部を除去した。さらに窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、230℃で3時間加熱した。硬化後の樹脂層(硬化物)を4.9質量%フッ化水素酸水溶液に浸漬し、シリコンウエハからダンベル形状の硬化物(試験片)を剥離した(試料幅2mm、試料長35mm)。得られた試験片を、引張り試験機(Instron 社製型式5965)を用いて、クロスヘッドスピード5mm/分で、25℃、65%RH(相対湿度)の環境下にて、JIS-K7161-1(2014)に準拠して試験片の長手方向の伸度を測定した。評価は各6回ずつ実施し、試験片が破断した時の伸度について、その算術平均値を破断伸びの値として用いた。
いずれの実施例においても、破断進度は50%以上の範囲内であった。
各実施例及び比較例において、それぞれ、樹脂組成物又は比較用組成物をスピンコート法でシリコンウエハ上に適用して樹脂組成物層を形成した。得られた樹脂組成物層を適用したシリコンウエハをホットプレート上で、100℃で5分間乾燥し、シリコンウエハ上に製膜後の膜厚が約15μmの均一な厚さの樹脂組成物層を得た。
得られた樹脂組成物層に対して、ウシオ露光機(光源:500W/m2超高圧水銀灯)により400mJ/cm2の露光エネルギーでダンベル形状のマスクを用いて露光した。ダンベル形状は、JIS K 6251:2017に記載のダンベル状7号形とした。
上記露光後の樹脂組成物層(樹脂層)を、シクロペンタノンで2分間現像し、PGMEAで30秒間リンスし未露光部を除去した。さらに窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、230℃で3時間加熱した。硬化後の樹脂層(硬化物)を4.9質量%フッ化水素酸水溶液に浸漬し、シリコンウエハからダンベル形状の硬化物(試験片)を剥離した(試料幅2mm、試料長35mm)。得られた試験片を、引張り試験機(Instron 社製型式5965)を用いて、クロスヘッドスピード5mm/分で、25℃、65%RH(相対湿度)の環境下にて、JIS-K7161-1(2014)に準拠して試験片の長手方向の伸度を測定した。評価は各6回ずつ実施し、試験片が破断した時の伸度について、その算術平均値を破断伸びの値として用いた。
いずれの実施例においても、破断進度は50%以上の範囲内であった。
〔ヤング率の測定〕
上記伸度の測定にて作製した試験片のヤング率を、DMA850(TA Instruments)を用いて、クロスヘッドスピード5mm/分、25℃、65%RH(相対湿度)の環境下にて、JIS-K7161-1(2014)に準拠して測定した。
いずれの実施例においても、ヤング率は2.7GPa以上であった。
上記伸度の測定にて作製した試験片のヤング率を、DMA850(TA Instruments)を用いて、クロスヘッドスピード5mm/分、25℃、65%RH(相対湿度)の環境下にて、JIS-K7161-1(2014)に準拠して測定した。
いずれの実施例においても、ヤング率は2.7GPa以上であった。
〔ガラス転移温度の測定〕
上記伸度の測定にて作製した試験片のTgをDMA850(TA Instruments)にて測定した。
具体的には、下記(1)~(2)の順で上記硬化物の温度条件を変化させ、ガラス転移温度を測定した。
(1)25℃から350℃まで5℃/分の速度で昇温した。
(2)350℃から25℃まで冷却した。
いずれの実施例においても、
Tgが230℃以上であった。
上記伸度の測定にて作製した試験片のTgをDMA850(TA Instruments)にて測定した。
具体的には、下記(1)~(2)の順で上記硬化物の温度条件を変化させ、ガラス転移温度を測定した。
(1)25℃から350℃まで5℃/分の速度で昇温した。
(2)350℃から25℃まで冷却した。
いずれの実施例においても、
Tgが230℃以上であった。
10 積層体
12 第1の絶縁パターン12
14 第1の導電パターン
16 第1のビア構造
18 絶縁パターン
20 導電パターン
22 導電部
24 第2の絶縁パターン
26 第2の導電パターン
28 第2のビア構造
30 接続パッド
32 第1のビア構造の上面
34 第2のビア構造の底面
36 半導体ダイ
37 導電性貫通ビア
38 封止材
40 封止層
42 第1の再配線層
44 導電部含有層
46 第2の再配線層
48 第2の導電部
50 第2の導電部含有層
52 第3のビア構造
54 第3の再配線層
56 第3の導電部
58 第3の導電部含有層
60 他の導電パターン
62 他の再配線層62
64 導電性の接続部
66 基板
68 電極
70 他の接続部
72 他の再配線積層構造
74 他の接続パッド
76 接続部
78 他の半導体ダイ
80 キャリアウエハ
82 第2のキャリアウエハ
84 レジスト層
86 第3のキャリアウエハ
102 導電性の接続部
104 導電性パッド
106 再配線積層構造の最外層における絶縁パターン
108 再配線積層構造の最外層における導電パターン
110 はんだ部材
112 ピラー
200 シリコンウエハ
202 第1のビア構造
204 第1の絶縁パターン
206 導電部
208 第2のビア構造
210 第2の絶縁パターン
212 第2の導電部
12 第1の絶縁パターン12
14 第1の導電パターン
16 第1のビア構造
18 絶縁パターン
20 導電パターン
22 導電部
24 第2の絶縁パターン
26 第2の導電パターン
28 第2のビア構造
30 接続パッド
32 第1のビア構造の上面
34 第2のビア構造の底面
36 半導体ダイ
37 導電性貫通ビア
38 封止材
40 封止層
42 第1の再配線層
44 導電部含有層
46 第2の再配線層
48 第2の導電部
50 第2の導電部含有層
52 第3のビア構造
54 第3の再配線層
56 第3の導電部
58 第3の導電部含有層
60 他の導電パターン
62 他の再配線層62
64 導電性の接続部
66 基板
68 電極
70 他の接続部
72 他の再配線積層構造
74 他の接続パッド
76 接続部
78 他の半導体ダイ
80 キャリアウエハ
82 第2のキャリアウエハ
84 レジスト層
86 第3のキャリアウエハ
102 導電性の接続部
104 導電性パッド
106 再配線積層構造の最外層における絶縁パターン
108 再配線積層構造の最外層における導電パターン
110 はんだ部材
112 ピラー
200 シリコンウエハ
202 第1のビア構造
204 第1の絶縁パターン
206 導電部
208 第2のビア構造
210 第2の絶縁パターン
212 第2の導電部
Claims (21)
- 第1の絶縁パターンと、前記第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、前記第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む第1の再配線層と、
第2の再配線層であって、第2の絶縁パターンと、前記第2の絶縁パターンのパターン間に存在する第2の導電パターンとを有し、かつ、前記第2の導電パターンとして第2のビア構造を含む第2の再配線層と、を備え、
前記第1のビア構造の深さ方向における投影面において、前記第1のビア構造の上面と、前記第2のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、前記重なっている領域の第1のビア構造の上面と第2のビア構造の底面とは導電部により接続されており、
前記導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下である
積層体。 - 少なくとも1つの半導体ダイと封止材を含む封止層を更に備え、前記第1の再配線層が前記半導体ダイ上に形成されており、前記第1の導電パターンが前記半導体ダイと電気的に接続されている、請求項1に記載の積層体。
- 第3の再配線層であって、第3の絶縁パターンと、前記第3の絶縁パターンのパターン間に存在する第3の導電パターンとを有し、かつ、前記第3の導電パターンとして第3のビア構造を含む第3の再配線層と、を更に備え、ビアの深さ方向における投影面において、前記第2のビア構造の上面と、前記第3のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、上記重なっている領域の第2のビア構造の上面と第3のビア構造の底面とは第2の導電部により接続されており、前記第2の導電部の第3のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下である、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記第1のビア構造において前記第1の絶縁パターンの底面と、前記第1の絶縁パターンの側面とがなす角の角度が、80°以上90°未満である、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記導電部がラインアンドスペースパターンを含み、前記ラインアンドスペースパターンにおける導電部の幅の最小値が0.1~20μmである、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記第1の再配線層の厚さが、0.1~20μmである、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記第1の導電パターンがバリア層を有する、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記第1の絶縁パターンの破断伸びが40%以上である、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記第1の絶縁パターンのガラス転移温度が230℃以上である、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記第1の絶縁パターンのヤング率が2.5GPa以上である、請求項1又は2に記載の積層体。
- 第1の絶縁パターンと、前記第1の絶縁パターンのパターン間に存在する第1の導電パターンとを有し、かつ、前記第1の導電パターンとして第1のビア構造を含む第1の再配線層を形成する第1の再配線層形成工程、
前記第1のビア構造と接する導電部を形成する導電部形成工程、
第2の絶縁パターンと、前記第2の絶縁パターンのパターン間に存在する第2の導電パターンとを有し、かつ、前記第2の導電パターンとして前記導電部と接する第2のビア構造を含む第2の再配線層を形成する第2の再配線層形成工程、を含み、
ビアの深さ方向における投影面において、前記第1のビア構造の上面と、前記第2のビア構造の底面の少なくとも一部とが重なっており、
前記導電部の第2のビア構造側の表面における平坦性が2μm以下である
積層体の製造方法。 - 第1の再配線層形成工程と前記導電部形成工程との間に、第1の再配線層の表面を研磨する研磨工程を更に含む、請求項11に記載の積層体の製造方法。
- 前記第1の再配線層形成工程が、基材上に第1の絶縁パターン形成用組成物を適用して膜を形成する膜形成工程を含む、請求項11又は12に記載の積層体の製造方法。
- 前記基材が、少なくとも1つの半導体ダイと封止材を含む封止層を備え、前記膜形成工程において第1の絶縁パターン形成用組成物が前記半導体ダイ上に適用され、前記第1の導電パターンと前記半導体ダイとが電気的に接続するように形成される、請求項13に記載の積層体の製造方法。
- 前記第1の絶縁パターン形成用組成物が、ポリイミド、及び、ポリイミド前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも一方の樹脂を含む、請求項13に記載の積層体の製造方法。
- 前記第1の絶縁パターン形成用組成物を基材に塗布して塗布膜を形成する工程と、前記塗布膜を乾燥、露光及び現像して前駆パターンを形成する工程と、前記前駆パターンを加熱して第1の絶縁パターンを得る工程とを含み、前記前駆パターンに対する上記第1の絶縁パターンの膜厚変化率が10%未満である、請求項13に記載の積層体の製造方法。
- 前記樹脂として、イミド化率が50%以上であるポリイミドを含む、請求項13に記載の積層体の製造方法。
- 前記組成物を塗布した塗布膜を230℃、3時間加熱した後のヤング率が2.5GPa以上である、請求項13に記載の積層体の製造方法。
- 前記樹脂として、イミド化率が50%未満であるポリイミド前駆体を含む、請求項13に記載の積層体の製造方法。
- 前記組成物が、透過率調整剤を含む、請求項13に記載の積層体の製造方法。
- 前記透過率調整剤が、ナフトキノンジアジド化合物、スピロピラン化合物、ジアリールエテン化合物、アゾベンゼン化合物、ニフェジピン化合物、及び、クマリン化合物よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含む、請求項20に記載の積層体の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023158194 | 2023-09-22 | ||
| JP2023-158194 | 2023-09-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025063287A1 true WO2025063287A1 (ja) | 2025-03-27 |
Family
ID=95073107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/033693 Pending WO2025063287A1 (ja) | 2023-09-22 | 2024-09-20 | 積層体及び積層体の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TW202527287A (ja) |
| WO (1) | WO2025063287A1 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001284783A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-12 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 表面実装用基板及び表面実装構造 |
| WO2022050135A1 (ja) * | 2020-09-07 | 2022-03-10 | 富士フイルム株式会社 | 硬化物の製造方法、積層体の製造方法、及び、半導体デバイスの製造方法 |
-
2024
- 2024-09-20 TW TW113135737A patent/TW202527287A/zh unknown
- 2024-09-20 WO PCT/JP2024/033693 patent/WO2025063287A1/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001284783A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-12 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 表面実装用基板及び表面実装構造 |
| WO2022050135A1 (ja) * | 2020-09-07 | 2022-03-10 | 富士フイルム株式会社 | 硬化物の製造方法、積層体の製造方法、及び、半導体デバイスの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202527287A (zh) | 2025-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2024070713A1 (ja) | 樹脂組成物、絶縁膜、及び再配線層用層間絶縁膜の製造方法 | |
| WO2025063287A1 (ja) | 積層体及び積層体の製造方法 | |
| WO2025063182A1 (ja) | 積層体及び積層体の製造方法 | |
| WO2025063223A1 (ja) | 積層体及び積層体の製造方法 | |
| WO2025063183A1 (ja) | 積層体及び積層体の製造方法 | |
| WO2025063218A1 (ja) | 積層体及び積層体の製造方法 | |
| WO2025063198A1 (ja) | 半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法 | |
| WO2025159143A1 (ja) | 感光性樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス | |
| WO2025028346A1 (ja) | 感光性樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス | |
| WO2024247834A1 (ja) | 樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス | |
| WO2025249231A1 (ja) | 樹脂組成物、硬化物、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、及び半導体デバイスの製造方法 | |
| WO2025018327A1 (ja) | 樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス | |
| WO2025205548A1 (ja) | 樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス | |
| WO2025170014A1 (ja) | 樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス | |
| KR20260015248A (ko) | 감광성 수지 조성물, 경화물, 적층체, 경화물의 제조 방법, 적층체의 제조 방법, 반도체 디바이스의 제조 방법, 및, 반도체 디바이스 | |
| WO2025164673A1 (ja) | 樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス | |
| WO2024128111A1 (ja) | 樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス | |
| WO2026018803A1 (ja) | 樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス、並びに、ポリイミド前駆体の合成方法及びポリイミド前駆体 | |
| WO2025205735A1 (ja) | 樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス | |
| WO2026023553A1 (ja) | 樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス | |
| WO2025178095A1 (ja) | 樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス、並びに、ポリアミック酸エステルの製造方法 | |
| WO2025100200A1 (ja) | 感光性樹脂組成物、及び硬化物の製造方法 | |
| WO2026009853A1 (ja) | 樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス、並びに、ポリイミド前駆体の合成方法 | |
| WO2025178103A1 (ja) | 樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス、並びに、ポリアミック酸エステルの製造方法 | |
| WO2025205722A1 (ja) | 樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 24868363 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |