(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-20
(45)【発行日】2022-06-28
(54)【発明の名称】樹脂組成物、硬化物の製造方法、硬化物、層間絶縁膜、カバーコート層、表面保護膜及び電子部品
(51)【国際特許分類】
C08L 79/08 20060101AFI20220621BHJP
C08K 5/3472 20060101ALI20220621BHJP
C08G 73/12 20060101ALI20220621BHJP
C08F 299/02 20060101ALI20220621BHJP
G03F 7/004 20060101ALI20220621BHJP
G03F 7/038 20060101ALI20220621BHJP
G03F 7/20 20060101ALI20220621BHJP
【FI】
C08L79/08 A
C08K5/3472
C08G73/12
C08F299/02
G03F7/004 501
G03F7/038 504
G03F7/20 501
G03F7/20 521
(21)【出願番号】P 2018124024
(22)【出願日】2018-06-29
【審査請求日】2021-03-11
(73)【特許権者】
【識別番号】398008295
【氏名又は名称】HDマイクロシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002354
【氏名又は名称】弁理士法人平和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】朝田 皓
(72)【発明者】
【氏名】吉澤 篤太郎
【審査官】堀内 建吾
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2014/097633(WO,A1)
【文献】特開2011-169980(JP,A)
【文献】国際公開第2018/021262(WO,A1)
【文献】特開平08-286374(JP,A)
【文献】特開2008-115377(JP,A)
【文献】国際公開第2008/059808(WO,A1)
【文献】米国特許出願公開第2011/0054124(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L 79/08
C08K 5/3472
C08G 73/12
C08F 299/02
G03F 7/004
G03F 7/038
G03F 7/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)ポリイミド前駆体、
(B)pkaが8.30~8.80である、
1,2,3-トリアゾール環構造を含む、化合物、及び
(C)5-アミノ-1H-テトラゾール
を含む樹脂組成物。
【請求項2】
さらに、(D)重合性モノマー及び(E)光重合開始剤を含む請求項1に記載の樹脂組成物。
【請求項3】
前記(A)成分が、下記式(1)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体である請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
【化1】
(式(1)中、X
1は1以上の芳香族基を有する4価の基であって、-COOR
1基と-CONH-基とは互いにオルト位置にあり、-COOR
2基と-CO-基とは互いにオルト位置にある。Y
1は2価の芳香族基である。R
1及びR
2は、それぞれ独立に、水素原子、下記式(2)で表される基、又は炭素数1~4の脂肪族炭化水素基であり、R
1及びR
2の少なくとも一方が前記式(2)で表される基である。)
【化2】
(式(2)中、R
3~R
5は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~3の脂肪族炭化水素基であり、mは1~10の整数である。)
【請求項4】
前記(B)成分が1,2,3-トリアゾール、1,2,3-ベンゾトリアゾール、5-メチル-1,2,3-ベンゾトリアゾール、4-メチル-1,2,3-ベンゾトリアゾール、4-フェニル-1,2,3-トリアゾール、又は2,4-ジヒドロインデノ-1,2,3-トリアゾールを含む請求項1~3のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項5】
前記(B)成分が1,2,3-ベンゾトリアゾール又は1,2,3-トリアゾールを含む請求項1~4のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項6】
さらに、(F)酸化防止剤を含む請求項1~5のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項7】
請求項1~6のいずれに記載の樹脂組成物を基板上に塗布、乾燥して樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜を加熱処理する工程と、を含む硬化物の製造方法。
【請求項8】
請求項2~6のいずれかに記載の樹脂組成物を基板上に塗布、乾燥して樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜をパターン露光して、パターン露光後の樹脂膜を得る工程と、
前記パターン露光後の樹脂膜を、有機溶剤を用いて、現像し、パターン樹脂膜を得る工程と、
前記パターン樹脂膜を加熱処理する工程と、を含むパターン硬化物の製造方法。
【請求項9】
請求項1~6のいずれに記載の樹脂組成物を硬化した硬化物。
【請求項10】
請求項2~6のいずれに記載の樹脂組成物を硬化したパターン硬化物。
【請求項11】
請求項9に記載の硬化物又は請求項10に記載のパターン硬化物を用いて作製された層間絶縁膜、カバーコート層又は表面保護膜。
【請求項12】
請求項11に記載の層間絶縁膜、カバーコート層又は表面保護膜を含む電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂組成物、硬化物の製造方法、硬化物、層間絶縁膜、カバーコート層、表面保護膜及び電子部品に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体素子の表面保護膜及び層間絶縁膜には、優れた耐熱性と電気特性、機械特性等を併せ持つポリイミドやポリベンゾオキサゾールを含む樹脂組成物が用いられている。近年、これらの樹脂自身に感光特性を付与した感光性樹脂組成物が用いられており、これを用いるとパターン硬化物の製造工程が簡略化でき、煩雑な製造工程を短縮できる(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また、半導体パッケージの小型化及び軽量化を達成するため、半導体素子表面の端子をポリイミド銅積層体を用いて再配線したウエハレベルチップサイズパッケージと呼ばれる半導体パッケージング技術が開発されている。
【0004】
ウエハレベルチップサイズパッケージの作製においては、高性能なダイ及び耐熱性の低い封止材を保護し、歩留まりを向上させる観点から、低温硬化性が強く求められている(例えば、特許文献2参照)
【0005】
さらに、パッケージの耐熱信頼性において、大気中で高温条件にさらされた際に、ポリイミド銅積層体中のポリイミドと銅配線とが剥離しないことが求められている。
【0006】
また、高温条件にさらされた際の銅との接着性を向上させるため、複素環を有する化合物であるトリアゾール又はテトラゾールを含有するポジ型感光性樹脂組成物(例えば、特許文献3参照)、及びアルコール性水酸基を2つ以上含む化合物を含有するネガ型感光性樹脂組成物(例えば、特許文献4参照)が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開2009-265520号公報
【文献】国際公開第2008/111470号
【文献】特開2010-96927号公報
【文献】特開2016-167036号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、200℃以下の低温硬化であっても、硬化物形成後、高温保存後及びリフロー処理後に、銅との接着性に優れる硬化物を形成できる樹脂組成物、硬化物の製造方法、硬化物、層間絶縁膜、カバーコート層、表面保護膜及び電子部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは、パッケージの耐熱信頼性を評価する手法として、高温保存試験(HTS(High Temperature Storage) Test)及びリフロー工程を再現した試験を行った結果、従来の樹脂組成物では、カルボキシ基による銅の腐食の問題があることを見つけ出した。また、本発明者らは、従来の樹脂組成物では、硬化物形成後、高温保存後又はリフロー処理後に、銅との接着性が低下することを見つけ出した。
【0010】
本発明者らは、上記問題を鑑み、鋭意検討を重ねた結果、樹脂組成物に、ポリイミド前駆体及び特定の成分を組み合わせることで、200℃以下の低温硬化であっても、硬化物形成後、高温保存後及びリフロー処理後に、銅との接着性に優れる硬化物を形成できることを見出し、本発明を完成させた。
【0011】
本発明によれば、以下の樹脂組成物等が提供される。
1.(A)ポリイミド前駆体、
(B)pkaが8.30~8.80である、窒素原子を含む複素環構造を含む、化合物、及び
(C)5-アミノ-1H-テトラゾール
を含む樹脂組成物。
2.さらに、(D)重合性モノマー及び(E)光重合開始剤を含む1に記載の樹脂組成物。
3.前記(A)成分が、下記式(1)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体である1又は2に記載の樹脂組成物。
【化1】
(式(1)中、X
1は1以上の芳香族基を有する4価の基であって、-COOR
1基と-CONH-基とは互いにオルト位置にあり、-COOR
2基と-CO-基とは互いにオルト位置にある。Y
1は2価の芳香族基である。R
1及びR
2は、それぞれ独立に、水素原子、下記式(2)で表される基、又は炭素数1~4の脂肪族炭化水素基であり、R
1及びR
2の少なくとも一方が前記式(2)で表される基である。)
【化2】
(式(2)中、R
3~R
5は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~3の脂肪族炭化水素基であり、mは1~10の整数である。)
4.前記窒素原子を含む複素環構造が1,2,3-トリアゾール環構造である1~3のいずれかに記載の樹脂組成物。
5.前記(B)成分が1,2,3-ベンゾトリアゾール又は1,2,3-トリアゾールを含む1~4のいずれかに記載の樹脂組成物。
6.さらに、(F)酸化防止剤を含む1~5のいずれかに記載の樹脂組成物。
7.1~6のいずれに記載の樹脂組成物を基板上に塗布、乾燥して樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜を加熱処理する工程と、を含む硬化物の製造方法。
8.2~6のいずれかに記載の樹脂組成物を基板上に塗布、乾燥して樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜をパターン露光して、パターン露光後の樹脂膜を得る工程と、
前記パターン露光後の樹脂膜を、有機溶剤を用いて、現像し、パターン樹脂膜を得る工程と、
前記パターン樹脂膜を加熱処理する工程と、を含むパターン硬化物の製造方法。
9.1~6のいずれに記載の樹脂組成物を硬化した硬化物。
10.2~6のいずれに記載の樹脂組成物を硬化したパターン硬化物。
11.9に記載の硬化物又は10に記載のパターン硬化物を用いて作製された層間絶縁膜、カバーコート層又は表面保護膜。
12.11に記載の層間絶縁膜、カバーコート層又は表面保護膜を含む電子部品。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、200℃以下の低温硬化であっても、硬化物形成後、高温保存後及びリフロー処理後に、銅との接着性に優れる硬化物を形成できる樹脂組成物、硬化物の製造方法、硬化物、層間絶縁膜、カバーコート層、表面保護膜及び電子部品が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図1】本発明の一実施形態に係る電子部品の製造工程図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に、本発明の樹脂組成物、それを用いた硬化物の製造方法、硬化物、層間絶縁膜、カバーコート層、表面保護膜及び電子部品の実施の形態を詳細に説明する。尚、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【0015】
本明細書において「A又はB」とは、AとBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。また、本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。また、本明細書において組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。さらに、例示材料は特に断らない限り単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本明細書における「(メタ)アクリル基」とは、「アクリル基」及び「メタクリル基」を意味する。
【0016】
本発明の樹脂組成物は、(A)ポリイミド前駆体(以下、「(A)成分」ともいう。)、(B)pkaが8.30~8.80である、窒素原子を含む複素環構造を含む、化合物(以下、「(B)成分」ともいう。)、及び(C)5-アミノ-1H-テトラゾール(以下、「(C)成分」ともいう。)を含む。
【0017】
これにより、200℃以下の低温硬化であっても、硬化物形成後、HTS後及びリフロー処理後に、銅との接着性(密着性)に優れる硬化物を形成できる。
任意の効果として、良好な銅基板との接着性から、今後予想される半導体パッケージングのさらなる低温処理化においても利用可能となる。
また、任意の効果として、防錆性に優れた硬化物を得ることができる。
また、任意の効果として、200℃以下の低温硬化であっても、任意の基板(例えば、後述の基板)の1以上との接着性に優れる硬化物を形成できる。
【0018】
また、本発明の樹脂組成物は、さらに、(D)重合性モノマー(以下、「(D)成分」ともいう。)及び(E)光重合開始剤(以下、「(E)成分」ともいう。)を含むことが好ましい。これにより、優れた感光特性を付与することができる。
(D)成分及び(E)成分を含む場合、本発明の樹脂組成物は、感光性樹脂組成物となる。ネガ型感光性樹脂組成物が好ましい。
【0019】
(A)成分としては、特に制限はされないが、パターニング時の光源にi線を用いた場合の透過率が高く、200℃以下の低温硬化時にも高い硬化物特性を示すポリイミド前駆体が好ましい。
【0020】
(A)成分は、重合性の不飽和結合を有することが好ましい。これにより、(D)成分及び(E)成分を含む場合、感光特性及び耐薬品性を向上することができる。
重合性の不飽和結合としては、炭素-炭素の二重結合等が挙げられる。
【0021】
(A)成分は、下記式(1)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体であることが好ましい。これにより、i線の透過率が高く、200℃以下の低温硬化時にも良好な硬化物を形成できる。
式(1)で表される構造単位の含有量は、(A)成分の全構成単位に対して、50モル%以上であることが好ましく、80モル%以上がより好ましく、90モル%以上がさらに好ましい。上限は特に限定されず、100モル%でもよい。
【0022】
【化3】
(式(1)中、X
1は1以上の芳香族基を有する4価の基であって、-COOR
1基と-CONH-基とは互いにオルト位置にあり、-COOR
2基と-CO-基とは互いにオルト位置にある。Y
1は2価の芳香族基である。R
1及びR
2は、それぞれ独立に、水素原子、下記式(2)で表される基、又は炭素数1~4の脂肪族炭化水素基であり、R
1及びR
2の少なくとも一方が前記式(2)で表される基である。)
【0023】
【化4】
(式(2)中、R
3~R
5は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~3の脂肪族炭化水素基であり、mは1~10の整数(好ましくは2~5の整数、より好ましくは2又は3)である。)
【0024】
式(1)のX1の1以上(好ましくは1~3、より好ましくは1又は2)の芳香族基を有する4価の基において、芳香族基は、芳香族炭化水素基でもよく、芳香族複素環式基でもよい。芳香族炭化水素基が好ましい。
【0025】
式(1)のX1の芳香族炭化水素基としては、ベンゼン環から形成される2~4価(2価、3価又は4価)の基、ナフタレンから形成される2~4価の基、ペリレンから形成される2~4価の基等が挙げられる。
【0026】
式(1)のX
1の1以上の芳香族基を有する4価の基としては、例えば以下の式(3)の4価の基が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【化5】
(式(3)中、Zはエーテル基(-O-)又はスルフィド基(-S-)である。)
【0027】
式(3)において、Zは-O-が好ましい。
【0028】
式(1)のY1の2価の芳香族基は、2価の芳香族炭化水素基でもよく、2価の芳香族複素環式基でもよい。2価の芳香族炭化水素基が好ましい。
【0029】
式(1)のY
1の2価の芳香族炭化水素基としては、例えば以下の式(4)の基が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【化6】
(式(4)中、R
6~R
13は、それぞれ独立に水素原子、1価の脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を有する1価の有機基である。)
【0030】
式(4)のR6~R13の1価の脂肪族炭化水素基(好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~6)としては、メチル基が好ましい。
【0031】
式(4)のR6~R13のハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)を有する1価の有機基は、ハロゲン原子を有する1価の脂肪族炭化水素基(好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~6)が好ましく、トリフルオロメチル基がより好ましい。
【0032】
式(1)のR1及びR2の炭素数1~4(好ましくは1又は2)の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、2-プロピル基、n-ブチル基等が挙げられる。
【0033】
式(1)のR1及びR2の少なくとも一方が、式(2)で表される基であり、ともに式(2)で表される基であることが好ましい。
【0034】
式(2)のR3~R5の炭素数1~3(好ましくは1又は2)の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、2-プロピル基等が挙げられる。メチル基が好ましい。
【0035】
式(1)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体は、例えば下記式(5)で表されるテトラカルボン酸二無水物と、下記式(6)で表されるジアミノ化合物とを、N-メチル-2-ピロリドン等の有機溶剤中にて反応させポリアミド酸を得て、下記式(7)で表される化合物を加え、有機溶剤中で反応させ部分的にエステル基を導入することで得ることができる。
式(5)で表されるテトラカルボン酸二無水物及び式(6)で表されるジアミノ化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
【0036】
【化7】
(式(5)中、X
1は式(1)のX
1に対応する基である。)
【0037】
【化8】
(式(6)中、Y
1は式(1)で定義した通りである。)
【0038】
【化9】
(式(7)中、Rは上述の式(2)で表される基である。)
【0039】
(A)成分は、式(1)で表される構造単位以外の構造単位を有してもよい。
式(1)で表される構造単位以外の構造単位としては、下記式(10)で表される構造単位等が挙げられる。
【化10】
(式(10)中、X
2は1以上の芳香族基を有する4価の基であって、-COOR
51基と-CONH-基とは互いにオルト位置にあり、-COOR
52基と-CO-基とは互いにオルト位置にある。Y
2は2価の芳香族基である。R
51及びR
52は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~4の脂肪族炭化水素基である。)
【0040】
式(10)のX2の1以上の芳香族基を有する4価の基は、式(1)のX1の1以上の芳香族基を有する4価の基と同様のものが挙げられる。
式(10)のY2の2価の芳香族基は、式(1)のY1の2価の芳香族基と同様のものが挙げられる。
式(10)のR51及びR52の炭素数1~4の脂肪族炭化水素基は、R1及びR2の炭素数1~4の脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
【0041】
式(1)で表される構造単位以外の構造単位は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
【0042】
式(1)で表される構造単位以外の構造単位の含有量は、(A)成分の全構成単位に対して、50モル%未満であることが好ましい。
【0043】
(A)成分において、全カルボキシ基及び全カルボキシエステルに対して、式(2)で表される基でエステル化されたカルボキシ基の割合が、50モル%以上であることが好ましく、60~100モル%がより好ましく、70~100モル%がさらに好ましい。
【0044】
(A)成分の分子量に特に制限はないが、数平均分子量で10,000~200,000であることが好ましい。
数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法によって測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算することによって求める。
【0045】
本発明の樹脂組成物は、(B)成分を含む。これにより、銅表面の酸化を防止することができ、形成される硬化物と銅との接着性を向上することができる。
【0046】
(B)成分のpkaの値は欧州バイオインフォマティクス研究所により管理運営されているChEMBL:https://www.ebi.ac.uk/chembl/の値(2018年5月10日)を使用する。
【0047】
(B)成分の窒素原子を含む複素環構造としては、1,2,3-トリアゾール環構造、1,2,3-ベンゾトリアゾール環構造等が挙げられる。
接着強度の観点から、1,2,3-ベンゾトリアゾール環構造が好ましい。
また、pkaの観点から1,2,3-トリアゾール環構造が好ましい。
【0048】
(B)成分のpKaは8.30~8.80であるが、Cu接着性の向上の観点から、8.32~8.78が好ましく、8.35~8.75がより好ましい。
【0049】
(B)成分として、具体的には、1,2,3-トリアゾール(pKa:8.73)、1,2,3-ベンゾトリアゾール(pKa:8.38)、5-メチル-1,2,3-ベンゾトリアゾール(pKa:8.55)、4-メチル-1,2,3-ベンゾトリアゾール(pKa:8.74)、4-フェニル-1,2,3-トリアゾール(pKa:8.40)、2,4-ジヒドロインデノ-1,2,3-トリアゾール(pKa:8.72)、及び4,9-ジヒドロトリアゾール-4,5-キノリン(pKa:8.42)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
(B)成分は、溶解性の観点から、1,2,3-ベンゾトリアゾール又は1,2,3-トリアゾールを含むことが好ましい。
【0050】
(B)成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
【0051】
(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.5~5質量部が好ましく、0.5~3.5質量部がより好ましく、さらに好ましくは1~2.5質量部である。
上記範囲内である場合、銅配線への実用的な接着性が得られやすい。
【0052】
本発明の樹脂組成物が(D)成分及び(E)成分を含む場合、(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、現像液への溶解性の観点から、好ましくは0.5~3.5質量部、より好ましくは1~2.5質量部である。
上記範囲内である場合、銅配線への実用的な接着性が得られやすく、露光部の現像後の剥がれを抑制しやすい。
【0053】
(C)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.5~5質量部が好ましく、より好ましくは0.5~3質量部であり、さらに好ましくは0.5~2質量部である。
上記範囲内の場合、樹脂組成物の安定性が良好となりやすい。
【0054】
(B)成分と(C)成分との割合((B)成分:(C)成分(質量比))は、45~80:20~55が好ましく、50~70:30~50がより好ましい。
(B)成分及び(C)成分の合計の含有量は、(A)成分100質量部に対して、1~6質量部が好ましく、2~4質量部がより好ましい。
【0055】
本発明の樹脂組成物は、感光性を付与する際に感光特性を向上する観点から、(D)成分を含んでもよい。
【0056】
(D)成分は、重合性の不飽和二重結合を含む基(好ましくは、(E)成分等により重合可能であることから、(メタ)アクリル基)を有することが好ましい。架橋密度の向上、光感度の向上、及び現像後のパターンの膨潤の抑制のため、2~4の、重合性の不飽和二重結合を含む基を有することがより好ましい。
【0057】
(D)成分として、具体的には、ジ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アクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、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、1,4-ブ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、1,4-ブタンジオールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート等が挙げられる。
【0058】
また、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリメタクリレート、アクリロイルオキシエチルイソシアヌレート、メタクリロイルオキシエチルイソシアヌレート等が挙げられる。
【0059】
(D)成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
【0060】
(D)成分を含む場合、(D)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、1~50質量部が好ましい。硬化物の熱特性の観点から、より好ましくは5~50質量部、さらに好ましくは5~40質量部である。
上記範囲内である場合、実用的なレリ-フパターンが得られやすく、未露光部の現像後残滓を抑制しやすい。
【0061】
本発明の樹脂組成物は、感光性を付与する際に感度を向上する観点から、(E)成分を含んでもよい。
【0062】
(E)成分としては、例えば、
ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン等のベンゾフェノン誘導体、
2,2’-ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等のアセトフェノン誘導体、
チオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン等のチオキサントン誘導体、
ベンジル、ベンジルジメチルケタール、ベンジル-β-メトキシエチルアセタール等のベンジル誘導体、
ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等のベンゾイン誘導体、及び
1-フェニル-1,2-ブタンジオン-2-(o-メトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(o-メトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(o-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(o-ベンゾイル)オキシム、1,3-ジフェニルプロパントリオン-2-(o-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-3-エトキシプロパントリオン-2-(o-ベンゾイル)オキシム、エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(0-アセチルオキシム)、下記式で表される化合物等のオキシムエステル類などが好ましく挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【化11】
【0063】
特に光感度の点で、オキシムエステル類が好ましい。
【0064】
(E)成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
【0065】
(E)成分を含む場合、(E)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1~20質量部が好ましく、より好ましくは0.1~10質量部であり、さらに好ましくは0.1~8質量部である。
上記範囲内の場合、光架橋が膜厚方向で均一となりやすく、実用的なレリ-フパターンを得やすくなる。
【0066】
本発明の樹脂組成物は、さらに、(F)酸化防止剤(以下、「(F)成分」ともいう。)を含んでもよい。(F)成分を含有することで、高温保存又はリフロー処理で発生する酸素ラジカル及び過酸化物ラジカルを補足し、接着性(密着性)の低下をより抑制できる。
【0067】
(F)成分としては、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、2,5-ジ-t-ブチル-ハイドロキノン、オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネ-ト、4、4’-メチレンビス(2、6-ジ-t-ブチルフェノール)、4,4’-チオ-ビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)、4,4’-ブチリデン-ビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)、トリエチレングリコール-ビス[3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2-チオ-ジエチレンビス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N,N’-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナマミド)、イソオクチル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、1,3,5-トリス[4-トリエチルメチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル]-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、2,2’-メチレン-ビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)、
トリス-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-イソシアヌレイト、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、1,3,5-トリス(3-ヒドロキシ-2,6-ジメチル-4-イソプロピルベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、1,3,5-トリス(4-t-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、1,3,5-トリス(4-s-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、1,3,5-トリス[4-(1-エチルプロピル)-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル]-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、1,3,5-トリス(4-t-ブチル-3-ヒドロキシ-2-メチルベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、1,3,5-トリス(4-t-ブチル-3-ヒドロキシ-2,5-ジメチルベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、
ペンタエリスリチル-テトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6-ヘキサンジオール-ビス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5-トリス(4-t-ブチル-3-ヒドロキシ-2,5,6-トリメチルベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、1,3,5-トリス(4-t-ブチル-5-エチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、1,3,5-トリス(4-t-ブチル-6-エチル-3-ヒドロキシ-2,5-ジメチルベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、1,3,5-トリス(4-t-ブチル-5,6-ジエチル-3-ヒドロキシ-2-メチルベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、1,3,5-トリス(4-t-ブチル-6-エチル-3-ヒドロキシ-2-メチルベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、
1,3,5-トリス(4-t-ブチル-5‐エチル-3-ヒドロキシ-2-メチルベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、1,3,5-トリス(3-ヒドロキシ-2,6-ジメチル-4-フェニルベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、及び
1,3,5-トリス(4-t-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)イソシアヌル酸等が挙げられる。
【0068】
(F)成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
【0069】
(F)成分を含む場合、(F)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1~20質量部が好ましく、より好ましくは0.1~10質量部であり、さらに好ましくは0.1~5質量部である。
【0070】
本発明の樹脂組成物は、通常、(G)溶剤(以下、「(G)成分」ともいう。)を含むことが好ましい。
溶剤としては、N-メチル-2-ピロリドン、γ‐ブチロラクトン、N,N‐ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド(例えば、商品名「KJCMPA-100」、KJケミカルズ株式会社製)、N-ジメチルモルホリン、プロピレングリコール1-モノメチルエーテル-2-アセタート等の有機溶剤などが挙げられる。
溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
溶剤の含有量は、特に限定されないが、一般的に、(A)成分100質量部に対して、50~1000質量部である。
【0071】
本発明の樹脂組成物は、さらに、カップリング剤、界面活性剤又はレベリング剤、及び重合禁止剤等を含有してもよい。
【0072】
通常、カップリング剤は、現像後の加熱処理において、(A)成分と反応して架橋する、又は加熱処理する工程においてカップリング剤自身が重合する。これにより、得られる硬化物と基板との接着性をより向上させることができる。
【0073】
好ましいシランカップリング剤としては、ウレア結合(-NH-CO-NH-)を有する化合物が挙げられる。これにより、200℃以下の低温下で硬化を行った場合も基板との接着性をさらに高めることができる。
低温での硬化を行った際の接着性の発現に優れるため、下記式(8)で表される化合物がより好ましい。
【化12】
(式(8)中、R
14及びR
15は、それぞれ独立に炭素数1~5のアルキル基である。aは1~10の整数であり、bは1~3の整数である。)
【0074】
式(8)で表される化合物の具体例としては、ウレイドメチルトリメトキシシラン、ウレイドメチルトリエトキシシラン、2-ウレイドエチルトリメトキシシラン、2-ウレイドエチルトリエトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、4-ウレイドブチルトリメトキシシラン、4-ウレイドブチルトリエトキシシラン等が挙げられ、好ましくは3-ウレイドプロピルトリエトキシシランである。
【0075】
シランカップリング剤として、ヒドロキシ基又はグリシジル基を有するシランカップリング剤を用いてもよい。ヒドロキシ基又はグリシジル基を有するシランカップリング剤、及び分子内にウレア結合を有するシランカップリング剤を併用すると、さらに低温硬化時の硬化物の基板への接着性を向上することができる。
【0076】
ヒドロキシ基又はグリシジル基を有するシランカップリング剤としては、メチルフェニルシランジオール、エチルフェニルシランジオール、n-プロピルフェニルシランジオール、イソプロピルフェニルシランジオール、n-ブチルフェニルシランジオール、イソブチルフェニルシランジオール、tert-ブチルフェニルシランジオール、ジフェニルシランジオール、エチルメチルフェニルシラノール、n-プロピルメチルフェニルシラノール、イソプロピルメチルフェニルシラノール、n-ブチルメチルフェニルシラノール、イソブチルメチルフェニルシラノール、tert-ブチルメチルフェニルシラノール、エチルn-プロピルフェニルシラノール、エチルイソプロピルフェニルシラノール、n-ブチルエチルフェニルシラノール、イソブチルエチルフェニルシラノール、tert-ブチルエチルフェニルシラノール、メチルジフェニルシラノール、エチルジフェニルシラノール、n-プロピルジフェニルシラノール、イソプロピルジフェニルシラノール、n-ブチルジフェニルシラノール、イソブチルジフェニルシラノール、tert-ブチルジフェニルシラノール、フェニルシラントリオール、1,4-ビス(トリヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(メチルジヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(エチルジヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(プロピルジヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(ブチルジヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(ジメチルヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(ジエチルヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(ジプロピルヒドロキシシリル)ベンゼン、1,4-ビス(ジブチルヒドロキシシリル)ベンゼン、及び下記式(9)で表わされる化合物等が挙げられる。中でも、特に、基板との接着性をより向上させるため、式(9)で表される化合物が好ましい。
【0077】
【化13】
(式(9)中、R
16はヒドロキシ基又はグリシジル基を有する1価の有機基であり、R
17及びR
18はそれぞれ独立に炭素数1~5のアルキル基である。cは1~10の整数であり、dは1~3の整数である。)
【0078】
式(9)で表される化合物としては、ヒドロキシメチルトリメトキシシラン、ヒドロキシメチルトリエトキシシラン、2-ヒドロキシエチルトリメトキシシラン、2-ヒドロキシエチルトリエトキシシラン、3-ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、3-ヒドロキシプロピルトリエトキシシラン、4-ヒドロキシブチルトリメトキシシラン、4-ヒドロキシブチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、2-グリシドキシエチルトリメトキシシラン、2-グリシドキシエチルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、4-グリシドキシブチルトリメトキシシラン、4-グリシドキシブチルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【0079】
ヒドロキシ基又はグリシジル基を有するシランカップリング剤は、さらに、窒素原子を有する基を含むことが好ましく、さらにアミノ基又はアミド結合を有するシランカップリング剤がより好ましい。
さらにアミノ基を有するシランカップリング剤としては、ビス(2-ヒドロキシメチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、ビス(2-ヒドロキシメチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、ビス(2-グリシドキシメチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、ビス(2-ヒドロキシメチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【0080】
さらにアミド結合を有するシランカップリング剤としては、R19-(CH2)e-CO-NH-(CH2)f-Si(OR20)3(R19はヒドロキシ基又はグリシジル基であり、e及びfは、それぞれ独立に、1~3の整数であり、R20はメチル基、エチル基又はプロピル基である)で表される化合物等が挙げられる。
【0081】
シランカップリング剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
【0082】
シランカップリング剤を用いる場合、シランカップリング剤の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1~20質量部が好ましく、0.3~10質量部がより好ましく、1~10質量部がさらに好ましい。
【0083】
界面活性剤又はレベリング剤を含むことで、塗布性(例えばストリエーション(膜厚のムラ)の抑制)及び現像性を向上させることができる。
【0084】
界面活性剤又はレベリング剤としては、例えば、ポリオキシエチレンウラリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル等が挙げられ、市販品としては、商品名「メガファックスF171」、「F173」、「R-08」(以上、DIC株式会社製)、商品名「フロラードFC430」、「FC431」(以上、住友スリーエム株式会社製)、商品名「オルガノシロキサンポリマーKP341」(以上、信越化学工業株式会社製)等が挙げられる。
【0085】
界面活性剤及びレベリング剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
【0086】
界面活性剤又はレベリング剤を含む場合、界面活性剤又はレベリング剤の含有量は、(A)成分100質量部に対して0.01~10質量部が好ましく、0.05~5質量部がより好ましく、0.05~3質量部がさらに好ましい。
【0087】
重合禁止剤を含有することで、良好な保存安定性を確保することができる。
重合禁止剤としては、ラジカル重合禁止剤、ラジカル重合抑制剤等が挙げられる。
【0088】
重合禁止剤としては、例えば、p-メトキシフェノール、ジフェニル-p-ベンゾキノン、ベンゾキノン、ハイドロキノン、ピロガロール、フェノチアジン、レゾルシノール、オルトジニトロベンゼン、パラジニトロベンゼン、メタジニトロベンゼン、フェナントラキノン、N-フェニル-2-ナフチルアミン、クペロン、2,5-トルキノン、タンニン酸、パラベンジルアミノフェノール、ニトロソアミン類等が挙げられる。
【0089】
重合禁止剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
【0090】
重合禁止剤を含有する場合、重合禁止剤の含有量としては、樹脂組成物の保存安定性及び得られる硬化物の耐熱性の観点から、(A)成分100質量部に対して、0.01~30質量部が好ましく、0.01~10質量部がより好ましく、0.05~5質量部がさらに好ましい。
【0091】
本発明の樹脂組成物は、溶剤を除いて、本質的に、(A)~(C)成分、並びに任意に(D)~(F)成分、カップリング剤、界面活性剤、レベリング剤、及び重合禁止剤からなっており、本発明の効果を損なわない範囲で他に不可避不純物を含んでもよい。
本発明の樹脂組成物の、例えば、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、98質量%以上又は100質量%が、溶剤を除いて、
(A)~(C)成分、
(A)~(C)成分、並びに任意に(D)~(F)成分、カップリング剤、界面活性剤、レベリング剤、及び重合禁止剤、
(A)~(E)成分、
(A)~(E)成分、並びに任意に(F)成分、カップリング剤、界面活性剤、レベリング剤、及び重合禁止剤、
(A)~(F)成分、又は
(A)~(F)成分、並びに任意にカップリング剤、界面活性剤、レベリング剤、及び重合禁止剤からなっていてもよい。
【0092】
本発明の硬化物は、上述の樹脂組成物の硬化することで得ることができる。
本発明の硬化物は、パターン硬化物として用いてもよく、パターンがない硬化物として用いてもよい。
本発明の硬化物の膜厚は、5~30μmが好ましい。
【0093】
本発明の硬化物の製造方法では、上述の樹脂組成物を基板上に塗布、乾燥して樹脂膜を形成する工程と、樹脂膜を加熱処理する工程と、を含む。さらに、露光(例えば、パターンなしで)する工程を備えてもよい。
これにより、本発明の硬化物を得ることができる。
【0094】
本発明のパターン硬化物の製造方法では、上述の樹脂組成物(さらに(D)成分及び(E)成分を含むことが好ましい。)を基板上に塗布、乾燥して樹脂膜を形成する工程と、樹脂膜をパターン露光して、パターン露光後の樹脂膜を得る工程と、パターン露光後の樹脂膜を、有機溶剤を用いて、現像し、パターン樹脂膜を得る工程と、パターン樹脂膜を加熱処理する工程と、を含む。
これにより、パターン硬化物を得ることができる。
【0095】
基板としては、
ガラス基板、
炭化ケイ素基板、タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板、Si基板(シリコンウエハ)等の半導体基板、
TiO2基板、SiO2基板等の金属酸化物絶縁体基板、
Cuめっきウエハ、窒化ケイ素基板、アルミニウム基板、銅基板、銅合金基板などが挙げられる。
【0096】
塗布方法に特に制限はないが、スピナー等を用いて行うことができる。
【0097】
乾燥は、ホットプレート、オーブン等を用いて行うことができる。
乾燥温度は90~150℃が好ましく、溶解コントラスト確保の観点から、90~120℃がより好ましい。乾燥時間は、30秒間~5分間が好ましい。
乾燥は、2回以上行ってもよい。これにより、上述の樹脂組成物を膜状に形成した樹脂膜を得ることができる。
【0098】
樹脂膜の膜厚は、5~100μmが好ましく、8~50μmがより好ましく、10~30μmがさらに好ましい。
【0099】
パターン露光は、例えばフォトマスクを介して所定のパターンに露光する。
パターンなしで行う露光は、例えばフォトマスクを介さず、露光する。
照射する活性光線は、ブロードバンド光(波長350~450nm)、i線等の紫外線、可視光線、放射線などが挙げられるが、i線であることが好ましい。
露光装置としては、平行露光機、投影露光機、ステッパ、スキャナ露光機、プロキシミティ露光機等を用いることができる。
【0100】
現像することで、パターン形成された樹脂膜(パターン樹脂膜)を得ることができる。一般的に、ネガ型感光性樹脂組成物を用いた場合には、未露光部を現像液で除去する。
現像液として用いる有機溶剤は、現像液としては、樹脂膜の良溶媒を単独で、又は良溶媒と貧溶媒を適宜混合して用いることができる。
良溶媒としては、N-メチル-2-ピロリドン、N-アセチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ガンマブチロラクトン、α-アセチル-ガンマブチロラクトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等が挙げられる。
貧溶媒としては、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、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メチルエーテル及び水等が挙げられる。
【0101】
現像液に界面活性剤を添加してもよい。添加量としては、現像液100質量部に対して、0.01~10質量部が好ましく、0.1~5質量部がより好ましい。
【0102】
現像時間は、例えば樹脂膜を浸漬して完全に溶解するまでの時間の2倍とすることができる。
現像時間は、用いる(A)成分によっても異なるが、10秒間~15分間が好ましく、10秒間~5分間より好ましく、生産性の観点からは、20秒間~5分間がさらに好ましい。
【0103】
現像後、リンス液により洗浄を行ってもよい。
リンス液としては、蒸留水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、トルエン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル等を単独又は適宜混合して用いてもよく、また段階的に組み合わせて用いてもよい。
【0104】
パターン樹脂膜を加熱処理することにより、パターン硬化物を得ることができる。
また、樹脂膜を加熱処理することにより、硬化物を得ることができる。
(A)成分のポリイミド前駆体が、加熱処理工程によって、脱水閉環反応を起こし、対応するポリイミドとなってもよい。
【0105】
加熱処理の温度は、250℃以下が好ましく、120~250℃がより好ましく、200℃以下又は150~200℃がさらに好ましい。
上記範囲内であることにより、基板又はデバイスへのダメージを小さく抑えることができ、デバイスを歩留り良く生産することが可能となり、プロセスの省エネルギー化を実現することができる。
【0106】
加熱処理の時間は、5時間以下が好ましく、30分間~3時間がより好ましい。
上記範囲内であることにより、架橋反応又は脱水閉環反応を充分に進行することができる。
加熱処理の雰囲気は大気中であっても、窒素等の不活性雰囲気中であってもよいが、樹脂膜又はパターン樹脂膜の酸化を防ぐことができる観点から、窒素雰囲気下が好ましい。
【0107】
加熱処理に用いられる装置としては、石英チューブ炉、ホットプレート、ラピッドサーマルアニール、縦型拡散炉、赤外線硬化炉、電子線硬化炉、マイクロ波硬化炉等が挙げられる。
【0108】
本発明の硬化物は、パッシベーション膜、バッファーコート膜、層間絶縁膜、カバーコート層又は表面保護膜等として用いることができる。
上記パッシベーション膜、バッファーコート膜、層間絶縁膜、カバーコート層及び表面保護膜等からなる群から選択される1以上を用いて、信頼性の高い、半導体装置、多層配線板、各種電子デバイス等の電子部品などを製造することができる。
【0109】
本発明の電子部品である半導体装置の製造工程の一例を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電子部品である多層配線構造の半導体装置の製造工程図である。
図1において、回路素子を有するSi基板等の半導体基板1は、回路素子の所定部分を除いてシリコン酸化膜等の保護膜2などで被覆され、露出した回路素子上に第1導体層3が形成される。その後、前記半導体基板1上に層間絶縁膜4が形成される。
【0110】
次に、塩化ゴム系、フェノールノボラック系等の感光性樹脂層5が、層間絶縁膜4上に形成され、公知の写真食刻技術によって所定部分の層間絶縁膜4が露出するように窓6Aが設けられる。
【0111】
窓6Aが露出した層間絶縁膜4は、選択的にエッチングされ、窓6Bが設けられる。
次いで、窓6Bから露出した第1導体層3を腐食することなく、感光性樹脂層5のみを腐食するようなエッチング溶液を用いて感光性樹脂層5が完全に除去される。
【0112】
さらに公知の写真食刻技術を用いて、第2導体層7を形成し、第1導体層3との電気的接続を行う。
3層以上の多層配線構造を形成する場合には、上述の工程を繰り返して行い、各層を形成することができる。
【0113】
次に、上述の樹脂組成物を用いて、パターン露光により窓6Cを開口し、表面保護膜8を形成する。表面保護膜8は、第2導体層7を外部からの応力、α線等から保護するものであり、得られる半導体装置は信頼性に優れる。
尚、前記例において、層間絶縁膜を本発明の樹脂組成物を用いて形成することも可能である。
【実施例】
【0114】
以下、実施例及び比較例に基づき、本発明についてさらに具体的に説明する。尚、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【0115】
合成例1(A1の合成)
3,3’,4,4’‐ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物(ODPA)7.07gと2,2’-ジメチルビフェニル-4,4’-ジアミン(DMAP)4.12gとをN-メチル-2-ピロリドン(NMP)30gに溶解し、30℃で4時間、その後室温下で一晩撹拌し、ポリアミド酸を得た。そこに水冷下で無水トリフルオロ酢酸を9.45g加え、45℃で3時間撹拌し、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル(HEMA)7.08gを加えた。この反応液を蒸留水に滴下し、沈殿物をろ別して集め、減圧乾燥することによってポリイミド前駆体A1を得た。
ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)法を用いて、標準ポリスチレン換算により、以下の条件で、数平均分子量を求めた。A1の数平均分子量は40,000であった。
【0116】
0.5mgのA1に対して溶剤[テトラヒドロフラン(THF)/ジメチルホルムアミド(DMF)=1/1(容積比)]1mLの溶液を用いて測定した。
【0117】
測定装置:検出器 株式会社日立製作所製L4000UV
ポンプ:株式会社日立製作所製L6000
株式会社島津製作所製C-R4A Chromatopac
測定条件:カラムGelpack GL-S300MDT-5×2本
溶離液:THF/DMF=1/1(容積比)
LiBr(0.03mol/L)、H3PO4(0.06mol/L)
流速:1.0mL/min、検出器:UV270nm
【0118】
また、A1のエステル化率(ODPAのカルボキシ基のHEMAとの反応率)を、以下の条件でNMR測定を行い、算出した。エステル化率は、ポリアミド酸の全カルボキシ基に対し80モル%であった(残り20モル%はカルボキシ基)。
【0119】
測定機器:ブルカー・バイオスピン社製 AV400M
磁場強度:400MHz
基準物質:テトラメチルシラン(TMS)
溶媒:ジメチルスルホキシド(DMSO)
【0120】
実施例1~7及び比較例1~5
(樹脂組成物の調製)
表1に示した成分及び配合量にて、実施例1~7及び比較例1~5の樹脂組成物を調製した。表1の配合量は、100質量部のA1に対する、各成分の質量部である。表1中、B1~B5の後ろに記載した括弧の数値は、それぞれのpKaを表す。
【0121】
用いた各成分は以下の通りである。(A)成分として、合成例1で得られたA1を用いた。
【0122】
(B)成分
B1:1,2,3-ベンゾトリアゾール(東京化成工業株式会社製)
B2:1,2,3-トリアゾール(東京化成工業株式会社製)
【0123】
(B’)成分
B3:3-アミノトリアゾール(東京化成工業株式会社製)
B4:テトラゾール(東京化成工業株式会社製)
B5:5-フェニルテトラゾール(東京化成工業株式会社製)
【0124】
(C)成分
C1:5-アミノ-1H-テトラゾール(東京化成工業株式会社製)
【0125】
(D)成分:重合性モノマー
D1:TEGDMA(新中村化学工業株式会社製、テトラエチレングリコールジメタクリレート)
【0126】
(E)成分:光重合開始剤
E1:G-1820(PDO)(ランブソン社製、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(o-エトキシカルボニル)オキシム)
【0127】
(F)成分
F1:サイアノックスCY-1790(サンケミカル株式会社製、下記式で表される化合物)
【化14】
【0128】
(G)成分
G1:γ‐ブチロラクトン(和光純薬株式会社製)
G2:KJCMPA-100(KJケミカルズ株式会社製、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド)
【0129】
(pKaの値)
B1~B5のpkaの値は、欧州バイオインフォマティクス研究所により管理運営されているChEMBL:https://www.ebi.ac.uk/chembl/の値(2018年5月10日)を使用した。
【0130】
(硬化物の作製)
上述の樹脂組成物を、塗布装置Act8(東京エレクトロン株式会社製)を用いて、Cuめっきウエハ(厚さ10μmのCuめっきを形成したSiウエハ)上にスピンコートし、100℃で2分間乾燥後、110℃で2分間乾燥して樹脂膜を形成した。
得られた樹脂膜にプロキシミティ露光機MA8(ズース・マイクロテック製マスクアライナー、ブロードバンド光:波長350~450nm)を用いて500mJ/cm2の露光を行った。
露光後の樹脂膜を、縦型拡散炉μ-TF(光洋サーモシステム株式会社製)を用いて、窒素雰囲気下、175℃で2時間加熱し、硬化物(硬化後膜厚10μm)を得た。
【0131】
(接着性試験1)
上記硬化物の作製で得られた硬化物に、JIS K 5600-5-6規格のクロスカット法に準じて、Cuめっきウエハに対する硬化物の接着特性を以下の基準に基づき、評価した。具体的には、10×10の格子のうち、Cuめっきウエハに接着している硬化物の格子数を評価した。結果を表1に示す。
「A」:Cuめっきウエハに接着している硬化物の格子数が100
「B」:Cuめっきウエハに接着している硬化物の格子数が80~99
「C」:Cuめっきウエハに接着している硬化物の格子数50~79
「D」:Cuめっきウエハに接着している硬化物の格子数20~49
「E」:Cuめっきウエハに接着している硬化物の格子数20未満
【0132】
(接着性試験2 HTS後)
上記硬化物の作製で得られた硬化物を、クリーンオーブンDT-41(ヤマト科学株式会社製)に配置し、温度175℃の条件で、100時間保存処理した後に取り出し、高温保存試験(HTS(High Temperature Storage) Test)用の硬化物付きCuめっきウエハを得た。
得られたHTS Test用の硬化物付きCuめっきウエハについて、硬化物の接着特性を接着性試験1と同様に評価した。結果を表1に示す。
【0133】
(接着性試験3 リフロー処理後)
上記硬化物の作製で得られた硬化物を、リフロー炉装置 コンパクトN2リフローシステム TNP25-337EM(株式会社タムラ製作所製)を用いて、空気雰囲気下、昇温速度80℃/分で温度260℃まで昇温し、260℃で30秒間加熱処理を行った。その後、50℃以下になったところでウエハを取り出した。この昇温から取出しまでの工程を1サイクルとし、この工程を10サイクル行うことで、リフロー処理を10サイクルした硬化物付きCuめっきウエハを得た。
得られたリフロー処理を10サイクルした硬化物付きCuめっきウエハについて、硬化物の接着特性を接着性試験1と同様に評価した。結果を表1に示す。
【0134】
【産業上の利用可能性】
【0135】
本発明の樹脂組成物は、層間絶縁膜、カバーコート層又は表面保護膜等に用いることができ、本発明の層間絶縁膜、カバーコート層又は表面保護膜は、電子部品等に用いることができる。
【符号の説明】
【0136】
1 半導体基板
2 保護膜
3 第1導体層
4 層間絶縁膜
5 感光性樹脂層
6A、6B、6C 窓
7 第2導体層
8 表面保護膜