JP7691307B2 - Method for producing cured polyimide film - Google Patents
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Description
本発明は、ポリイミド硬化膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a polyimide cured film.
従来、電子部品の絶縁材料、及び半導体装置のパッシベーション膜、表面保護膜、層間絶縁膜等には、優れた耐熱性、電気特性及び機械特性を併せ持つポリイミド樹脂が用いられている。このポリイミド樹脂の中でも、感光性ポリイミド前駆体組成物の形で提供されるものは、該組成物の塗布、露光、現像、及びキュアによる熱イミド化処理によって、耐熱性のレリーフパターン皮膜を容易に形成することができる。このような感光性ポリイミド前駆体組成物は、従来の非感光型ポリイミド材料に比べて、大幅な工程短縮を可能にするという特徴を有している。 Conventionally, polyimide resins, which have excellent heat resistance, electrical properties, and mechanical properties, have been used as insulating materials for electronic components, and passivation films, surface protective films, and interlayer insulating films for semiconductor devices. Among these polyimide resins, those provided in the form of photosensitive polyimide precursor compositions can easily form heat-resistant relief pattern films by applying the composition, exposing it to light, developing it, and subjecting it to a thermal imidization treatment by curing. Such photosensitive polyimide precursor compositions have the characteristic of enabling significant process shortening compared to conventional non-photosensitive polyimide materials.
ところで、半導体装置(以下、「素子」ともいう。)は、目的に合わせて、様々な方法でプリント基板に実装される。従来の素子は、素子の外部端子(パッド)からリードフレームまで細いワイヤで接続するワイヤボンディング法により作製されることが一般的であったが、最近では、高速伝送化やパッケージ高さの薄型化などの観点から、ファンアウトウエハレベルパッケージ(FOWLP)と呼ばれる半導体チップ実装技術が提案されている。FOWLPとは、前工程済みのウェハをダイシングして個片チップを製造し、支持体上に個片チップを再構築してモールド樹脂で封止し、支持体を剥離した後に再配線層を形成する実装技術である。 Meanwhile, semiconductor devices (hereinafter also referred to as "elements") are mounted on printed circuit boards by various methods according to the purpose. Conventional elements have generally been produced by wire bonding, which connects the external terminals (pads) of the element to the lead frame with thin wires, but recently, from the viewpoint of high-speed transmission and thin package height, a semiconductor chip mounting technology called fan-out wafer level packaging (FOWLP) has been proposed. FOWLP is a mounting technology in which a wafer that has been subjected to pre-processing is diced to produce individual chips, the individual chips are reconstructed on a support, sealed with molding resin, and a rewiring layer is formed after peeling off the support.
近年、新たな通信規格である第5世代移動通信システム(5G)に向けたパッケージの開発が急務である。5Gは従来技術の4Gと異なり、ミリ波(10Gz~80GHz)の周波数帯を用いることで、従来の通信にはなかった高速大容量化・信号の低遅延・多数端末の同時接続が可能となる。ミリ波帯では、プリント配線板の信号配線において伝送損失の影響が大きく、発熱や伝送遅延が懸念される。そこで、伝送損失低下させるため、電波の送受信を行うフロントエンドモジュール(FEM)とアンテナが一体化してアンテナインパッケージ(AiP)が開発されている(例えば、以下の特許文献1を参照)。AiPでは配線長が短いため、配線長に比例して増大する伝送損失を抑えることが可能である。 In recent years, there is an urgent need to develop packages for the new communication standard, the fifth generation mobile communication system (5G). Unlike conventional 4G technology, 5G uses millimeter wave (10 GHz to 80 GHz) frequency bands, enabling high speed and large capacity, low signal latency, and simultaneous connection of multiple terminals, which were not possible with conventional communications. In the millimeter wave band, the effect of transmission loss in the signal wiring of the printed wiring board is large, and there are concerns about heat generation and transmission delays. Therefore, in order to reduce transmission loss, an antenna in package (AiP) has been developed in which the front-end module (FEM) that transmits and receives radio waves is integrated with the antenna (see, for example, Patent Document 1 below). Since the wiring length is short in AiP, it is possible to suppress transmission loss, which increases in proportion to the wiring length.
他方、パッケージデザインでの伝送損失の抑制にも限界があり、材料面での改善も期待される。配線形成に用いられる絶縁材料の誘電率や誘電正接(tanδ)が高い場合、誘電損が増大し、伝送損失が増加する。特に、ポリイミドは絶縁性能や膜物性は優れているものの、イミド基自体が極性官能基であるため、誘電率および誘電正接の値が高く、誘電特性の低下が求められている。 On the other hand, there is a limit to how much transmission loss can be suppressed through package design, and improvements in materials are also needed. If the dielectric constant or dielectric tangent (tan δ) of the insulating material used to form the wiring is high, the dielectric loss increases and the transmission loss increases. In particular, although polyimide has excellent insulation performance and film properties, the imide group itself is a polar functional group, so it has a high dielectric constant and dielectric tangent, and there is a demand for a reduction in its dielectric properties.
以上の技術水準に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、低誘電正接を発現し、誘電正接の周波数依存性が少なく、熱重量減少温度の高い、ポリイミド硬化膜の製造方法、硬化レリーフパターンの製造方法、及び該方法により得られるポリイミド硬化膜を提供することである。 In view of the above-mentioned state of the art, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a polyimide cured film that exhibits a low dielectric tangent, has a low frequency dependency of the dielectric tangent, and has a high thermal weight loss temperature, a method for producing a cured relief pattern, and a polyimide cured film obtained by the method.
本発明者は、ポリイミド前駆体を含む感光性樹脂組成物を原料として用いたポリイミド硬化膜の製造方法において、加熱の際の圧力を所定の範囲に制御することにより、前記課題を解決できることを予想外に見出し、本発明を完成するに至ったものである。 The inventors unexpectedly discovered that the above problems can be solved by controlling the pressure during heating within a specific range in a method for producing a polyimide cured film using a photosensitive resin composition containing a polyimide precursor as a raw material, and thus completed the present invention.
すなわち、本発明は以下のとおりのものである。
[1]以下の工程:
(1)ポリイミド前駆体を含む感光性樹脂組成物を基板上に塗布して、該基板上に感光性樹脂層を形成する工程;
(2)得られた感光性樹脂層を乾燥・加熱する工程;
(3)得られた感光性樹脂層を露光する工程;
(4)得られた感光性樹脂層を現像する工程;及び
(5)該基板上に残った感光性樹脂層を150℃~250℃で加熱処理して硬化膜を形成する工程;
を含む、ポリイミド硬化膜の製造方法であって、前記工程(2)及び/又は(5)が、50torr以上580torr以下の圧力下で実施され、かつ、得られたポリイミド硬化膜のポリイミドにおいて、テトラカルボン酸とジアミンに由来する構造を含む繰り返し単位の分子量に対して、イミド基が占める割合であるイミド基濃度が、12wt%~30wt%であることを特徴とするポリイミド硬化膜の製造方法。
[2]工程(5)により得られた硬化膜の摂動方式スプリットシリンダ共振器法による周波数10GHzでの誘電正接が0.001~0.007である、前記[1]に記載のポリイミド硬化膜の製造方法。
[3]前記工程(5)が、50torr以上580torr以下の圧力下で実施される、前記[1]又は[2]に記載のポリイミド硬化膜の製造方法。
[4]前記工程(5)において、設定した加熱硬化温度に到達した際の、設定温度からの温度変化が、30.0℃以下である、前記[3]に記載のポリイミド硬化膜の製造方法。
[5]前記工程(5)における温度変化が9.5℃/分以下の領域において、圧力の変化が、150torr以内である、前記[3]~[5]のいずれかに記載のポリイミド硬化膜の製造方法。
[6]得られたポリイミド硬化膜を、320℃に加熱した際の重量減少率が0.01%~0.5%である、前記[1]~[5]のいずれかに記載のポリイミド硬化膜の製造方法。
[7]得られたポリイミド硬化膜を、350℃に加熱した際の重量減少率が0.1%~1.5%である、前記[1]~[6]のいずれかに記載のポリイミド硬化膜の製造方法。
[8]得られたポリイミド硬化膜が、下記数式(i):
0.001<(tanδ40-tanδ10)/tanδ10<0.2 (i)
{式中、tanδ40は、摂動方式スプリットシリンダ共振器法による周波数40GHzでの誘電正接であり、そしてtanδ10は、摂動方式スプリットシリンダ共振器法による周波数10GHzの誘電正接である。}を満たす、前記[1]~[7]のいずれかに記載のポリイミド硬化膜の製造方法。
[9]摂動方式スプリットシリンダ共振器法により周波数10GHzで測定した際の誘電正接が0.001~0.009である、下記一般式(10):
[10]前記ポリイミドが、下記式:
[11]320℃に加熱した際の重量減少率が、0.01%~0.5%であり、かつ、350℃に加熱した際の重量減少率が、0.1%~1.5%である、前記[9]又は[10]に記載の再配線用層間絶縁膜形成用ポリイミド硬化膜。
[12]320℃に加熱した際の重量減少率が、0.01%~0.5%であり、かつ、350℃に加熱した際の重量減少率が、0.1%~1.5%であり、かつ、摂動方式スプリットシリンダ共振器法により周波数40GHzで測定した際の誘電正接が、0.0021~0.0085である、再配線用層間絶縁膜形成用ポリイミド硬化膜。
[13]前記ポリイミド前駆体が、下記一般式(1):
[14]前記感光性樹脂組成物が、光重合開始剤を含む、前記[1]~[8]、及び[13]のいずれかに記載のポリイミド硬化膜の製造方法。
[15]前記一般式(1)中、X1が、下記式:
[16]前記一般式(1)中、X1が、下記式:
[1] the steps of:
(1) applying a photosensitive resin composition containing a polyimide precursor onto a substrate to form a photosensitive resin layer on the substrate;
(2) A step of drying and heating the obtained photosensitive resin layer;
(3) a step of exposing the obtained photosensitive resin layer;
(4) a step of developing the obtained photosensitive resin layer; and (5) a step of heating the photosensitive resin layer remaining on the substrate at 150° C. to 250° C. to form a cured film.
wherein the steps (2) and/or (5) are carried out under a pressure of 50 torr or more and 580 torr or less, and the polyimide in the obtained cured polyimide film has an imide group concentration, which is the ratio of imide groups to the molecular weight of a repeating unit containing a structure derived from a tetracarboxylic acid and a diamine, of 12 wt % to 30 wt %.
[2] The method for producing a polyimide cured film according to the above [1], wherein the cured film obtained by the step (5) has a dielectric loss tangent of 0.001 to 0.007 at a frequency of 10 GHz, as measured by a perturbation split cylinder resonator method.
[3] The method for producing a polyimide cured film according to the above [1] or [2], wherein the step (5) is carried out under a pressure of 50 torr or more and 580 torr or less.
[4] The method for producing a polyimide cured film according to [3] above, wherein in the step (5), when the set heat curing temperature is reached, the temperature change from the set temperature is 30.0° C. or less.
[5] The method for producing a polyimide cured film according to any one of [3] to [5] above, wherein in the step (5), in a region in which the temperature change is 9.5° C./min or less, the pressure change is 150 torr or less.
[6] The method for producing a polyimide cured film according to any one of [1] to [5] above, wherein the weight loss rate of the obtained polyimide cured film when heated to 320° C. is 0.01% to 0.5%.
[7] The method for producing a polyimide cured film according to any one of [1] to [6] above, wherein the weight loss rate of the obtained polyimide cured film when heated to 350° C. is 0.1% to 1.5%.
[8] The obtained polyimide cured film has the following formula (i):
0.001<(tanδ40-tanδ10)/tanδ10<0.2 (i)
{wherein tan δ40 is the dielectric tangent at a frequency of 40 GHz as measured by a perturbation type split cylinder resonator method, and tan δ10 is the dielectric tangent at a frequency of 10 GHz as measured by a perturbation type split cylinder resonator method.}. The method for producing a polyimide cured film according to any one of the above [1] to [7],
[9] A dielectric loss tangent of 0.001 to 0.009 when measured at a frequency of 10 GHz by a perturbation split cylinder resonator method, represented by the following general formula (10):
[10] The polyimide has the following formula:
[11] The polyimide cured film for forming an interlayer insulating film for redistribution wiring according to [9] or [10], wherein the weight loss rate when heated to 320°C is 0.01% to 0.5% and the weight loss rate when heated to 350°C is 0.1% to 1.5%.
[12] A polyimide cured film for forming an interlayer insulating film for redistribution wiring, which has a weight loss rate of 0.01% to 0.5% when heated to 320°C and a weight loss rate of 0.1% to 1.5% when heated to 350°C, and has a dielectric loss tangent of 0.0021 to 0.0085 when measured at a frequency of 40 GHz by a perturbation split cylinder resonator method.
[13] The polyimide precursor is represented by the following general formula (1):
[14] The method for producing a polyimide cured film according to any one of [1] to [8] and [13], wherein the photosensitive resin composition contains a photopolymerization initiator.
[15] In the general formula (1), X 1 is the following formula:
[16] In the general formula (1), X 1 is the following formula:
本発明に係るポリイミド硬化膜の製造方法は、加熱を減圧下で行うことにより、誘電正接の周波数依存性の低く、加熱硬化温度以上の温度での熱重量減少が抑制されたポリイミド硬化膜を提供することが可能である。 The method for producing a polyimide cured film according to the present invention is capable of providing a polyimide cured film with low frequency dependence of the dielectric tangent and suppressed thermal weight loss at temperatures equal to or higher than the heat curing temperature by performing heating under reduced pressure.
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」と略記する。)について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。本明細書を通じ、一般式において同一符号で表されている構造は、分子中に複数存在する場合、別途規定しない限りそれぞれ独立して選択され、互いに同一であっても、異なっていてもよい。また、異なる一般式において共通する符号で表されている構造もまた、別途規定しない限りそれぞれ独立して選択され、互いに同一であっても、異なっていてもよい。 The following provides a detailed description of the form for carrying out the present invention (hereinafter, abbreviated as "embodiment"). Note that the present invention is not limited to the following embodiment, and can be carried out in various modifications within the scope of the gist. Throughout this specification, when a plurality of structures represented by the same symbol in a general formula are present in a molecule, they are each independently selected and may be the same or different from each other, unless otherwise specified. Furthermore, structures represented by a common symbol in different general formulas are also each independently selected and may be the same or different from each other, unless otherwise specified.
[硬化膜及の製造方法]
本発明の1の実施形態は、以下の工程:
(1)ポリイミド前駆体を含む感光性樹脂組成物を基板上に塗布して、該基板上に感光性樹脂層を形成する工程;
(2)得られた感光性樹脂層を乾燥・加熱する工程;
(3)得られた感光性樹脂層を露光する工程;
(4)得られた感光性樹脂層を現像する工程;及び
(5)該基板上に残った感光性樹脂層を150℃~250℃で加熱処理して硬化膜を形成する工程;
を含む、ポリイミド硬化膜の製造方法であって、前記工程(2)及び/又は(5)が、50torr以上580torr以下の圧力下で実施され、かつ、得られたポリイミド硬化膜のポリイミドにおいて、テトラカルボン酸とジアミンに由来する構造を含む繰り返し単位の分子量に対して、イミド基が占める割合であるイミド基濃度が、12wt%~30wt%であることを特徴とするポリイミド硬化膜の製造方法である。
誘電正接の観点から、前記工程(5)が、50torr以上580torr以下の圧力下で実施されることが好ましい。
かかる圧力は、80torr~580torrが好ましく、100torr~500torrが好ましく、120torr~450torrがより好ましく、160torr~420torrがさらに好ましい。特定の理論には拘束されないが、580torr以下の圧力で加熱すると、膜中に存在する低分子化合物の沸点が下がることで気化しやすくなり、膜中から除去されることによって、高周波数領域での誘電損失が低くなる硬化膜が得られる。同時に、硬化膜を加熱した際に揮発する成分が少ないため、加熱時の重量減少率が低下する。また、同じく理論には拘束されないが、圧力50torr以上で加熱することで、減圧してすぐに溶媒分子が気化することなく、加熱硬化によるイミド化の進行を阻害しない。
[Method for producing cured film]
One embodiment of the present invention is a process for producing a method for the preparation of a semiconductor device comprising the steps of:
(1) applying a photosensitive resin composition containing a polyimide precursor onto a substrate to form a photosensitive resin layer on the substrate;
(2) A step of drying and heating the obtained photosensitive resin layer;
(3) a step of exposing the obtained photosensitive resin layer;
(4) a step of developing the obtained photosensitive resin layer; and (5) a step of heating the photosensitive resin layer remaining on the substrate at 150° C. to 250° C. to form a cured film.
The method for producing a polyimide cured film, comprising the steps of: (1) forming a polyimide cured film by subjecting the polyimide to a pressure of from 50 torr to 580 torr; and (2) forming a polyimide cured film by subjecting the polyimide cured film to a pressure of from 50 torr to 580 torr. The method for producing a polyimide cured film is characterized in that the step (2) and/or (5) is performed under a pressure of from 50 torr to 580 torr.
From the viewpoint of the dielectric loss tangent, the step (5) is preferably carried out under a pressure of 50 torr or more and 580 torr or less.
The pressure is preferably 80 torr to 580 torr, more preferably 100 torr to 500 torr, more preferably 120 torr to 450 torr, and even more preferably 160 torr to 420 torr. Although not bound by any particular theory, heating at a pressure of 580 torr or less lowers the boiling point of the low molecular weight compounds present in the film, making them easier to vaporize, and by removing them from the film, a cured film with low dielectric loss in the high frequency range is obtained. At the same time, since there are fewer components that volatilize when the cured film is heated, the weight loss rate during heating is reduced. Also, although not bound by any theory, heating at a pressure of 50 torr or more does not inhibit the progress of imidization by heat curing, as the solvent molecules do not vaporize immediately after decompression.
以下、各工程について説明する。
[(1)ポリイミド前駆体を含む感光性樹脂組成物を基板上に塗布して、該基板上に感光性樹脂層を形成する工程]
工程(1)では、ポリイミド前駆体を含む感光性樹脂組成物を基材上に塗布し、必要に応じて、その後に乾燥させて、感光性樹脂層を形成する。塗布方法としては、従来から感光性樹脂組成物の塗布に用いられていた方法、例えば、スピンコーター、バーコーター、ブレードコーター、カーテンコーター、スクリーン印刷機等で塗布する方法、スプレーコーターで噴霧塗布する方法等を用いることができる。
Each step will be described below.
[(1) Step of applying a photosensitive resin composition containing a polyimide precursor onto a substrate to form a photosensitive resin layer on the substrate]
In step (1), a photosensitive resin composition containing a polyimide precursor is applied onto a substrate, and then dried as necessary to form a photosensitive resin layer. As the application method, a method that has been conventionally used for applying a photosensitive resin composition, such as a method of applying using a spin coater, a bar coater, a blade coater, a curtain coater, a screen printer, or the like, or a method of spray application using a spray coater, can be used.
[(2)得られた感光性樹脂層を乾燥・加熱する工程]
工程(2)では、必要に応じて、感光性樹脂組成物から成る塗膜を乾燥させることができる。乾燥方法としては、例えば、風乾、オーブン又はホットプレートによる加熱乾燥、真空乾燥等の方法が用いられる。具体的には、風乾又は加熱乾燥を行う場合、温度は20℃~140℃で行うことができ、80℃~140℃がより好ましく、80℃~120℃がより好ましい。乾燥時間は1分~1時間で行うことができ、2分~30分がより好ましく、2分~10分がより好ましい。上記の条件で乾燥を以上により基板上に感光性樹脂層を形成できる。
真空乾燥で(2)乾燥・加熱工程を行う場合、熱源はホットプレート又は赤外線ランプから選ばれることが好ましい。さらに、減圧下での加熱効率の観点から、熱源に、塗膜を形成したウェハを置いて加熱することが好ましい。(2)乾燥・加熱工程は、50torr以上580torr以下の圧力下で実施することができる。設定値からの圧力の変化は、150torr以内であることが好ましく、より好ましくは100torr以内であり、さらに好ましくは80torr以内であり、よりさらに好ましくは60torr以内である。
[(2) Step of drying and heating the obtained photosensitive resin layer]
In step (2), the coating film made of the photosensitive resin composition can be dried as necessary. Examples of the drying method include air drying, heat drying using an oven or a hot plate, and vacuum drying. Specifically, when air drying or heat drying is performed, the temperature can be 20°C to 140°C, more preferably 80°C to 140°C, and more preferably 80°C to 120°C. The drying time can be 1 minute to 1 hour, more preferably 2 minutes to 30 minutes, and more preferably 2 minutes to 10 minutes. By drying under the above conditions, a photosensitive resin layer can be formed on the substrate.
When the (2) drying/heating step is performed by vacuum drying, the heat source is preferably selected from a hot plate or an infrared lamp. Furthermore, from the viewpoint of heating efficiency under reduced pressure, it is preferable to place the wafer on which the coating film is formed on the heat source and heat it. The (2) drying/heating step can be performed under a pressure of 50 torr or more and 580 torr or less. The change in pressure from the set value is preferably within 150 torr, more preferably within 100 torr, even more preferably within 80 torr, and even more preferably within 60 torr.
[(3)得られた感光性樹脂層を露光する工程]
工程(3)では、上記工程(1)で形成した感光性樹脂層を、コンタクトアライナー、ミラープロジェクション、ステッパー等の露光装置を用いて、パターンを有するフォトマスク又はレチクルを介して又は直接に、紫外線光源等により露光する。
この後、光感度の向上等の目的で、必要に応じて、任意の温度及び時間の組合せによる露光後ベーク(PEB)及び/又は現像前ベークを施してもよい。ベーク条件の範囲は、温度は40℃~120℃であることが好ましく、時間は10秒~240秒であることが好ましいが、ネガ型感光性樹脂組成物の諸特性を阻害するものでない限り、この範囲に限らない。
[(3) Step of exposing the obtained photosensitive resin layer]
In step (3), the photosensitive resin layer formed in step (1) is exposed to an ultraviolet light source or the like through a photomask or reticle having a pattern, or directly, using an exposure device such as a contact aligner, a mirror projection, or a stepper.
Thereafter, post-exposure baking (PEB) and/or pre-development baking may be performed at any combination of temperature and time as necessary for the purpose of improving photosensitivity, etc. The range of baking conditions is preferably a temperature of 40° C. to 120° C. and a time of 10 seconds to 240 seconds, but is not limited to this range as long as it does not impair the various properties of the negative photosensitive resin composition.
[(4)得られた感光性樹脂層を現像する工程]
工程(4)では、感光性樹脂組成物がネガ型である場合に、露光後の感光性樹脂層のうち未露光部を現像除去する。露光(照射)後の感光性樹脂層を現像する現像方法としては、従来知られているフォトレジストの現像方法、例えば、回転スプレー法、パドル法、超音波処理を伴う浸漬法等の中から任意の方法を選択して使用することができる。また、現像の後、レリーフパターンの形状を調整する等の目的で、必要に応じて、任意の温度及び時間の組合せによる現像後ベークを施してもよい。現像に使用される現像液としては、例えば、ネガ型感光性樹脂組成物に対する良溶媒、又は該良溶媒と貧溶媒との組合せが好ましい。良溶媒としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N-シクロヘキシル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、γ-ブチロラクトン、α-アセチル-γ-ブチロラクトン等が好ましい。貧溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、乳酸エチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート及び水等が好ましい。良溶媒と貧溶媒とを混合して用いる場合には、ネガ型感光性樹脂組成物中のポリマーの溶解性によって良溶媒に対する貧溶媒の割合を調整することが好ましい。また、各溶媒を2種以上、例えば数種類組合せて用いることもできる。
[(4) Step of developing the obtained photosensitive resin layer]
In step (4), when the photosensitive resin composition is a negative type, the unexposed portion of the photosensitive resin layer after exposure is developed and removed. As a development method for developing the photosensitive resin layer after exposure (irradiation), any method can be selected from conventionally known photoresist development methods, such as a rotary spray method, a paddle method, and a dipping method accompanied by ultrasonic treatment. In addition, after development, for the purpose of adjusting the shape of the relief pattern, etc., post-development baking may be performed at any combination of temperature and time as necessary. As a developer used for development, for example, a good solvent for the negative type photosensitive resin composition, or a combination of the good solvent and a poor solvent is preferable. As a good solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N-cyclohexyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, cyclopentanone, cyclohexanone, γ-butyrolactone, α-acetyl-γ-butyrolactone, etc. are preferable. As the poor solvent, for example, toluene, xylene, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethyl lactate, propylene glycol methyl ether acetate, water, etc. are preferable. When a good solvent and a poor solvent are used in combination, it is preferable to adjust the ratio of the poor solvent to the good solvent depending on the solubility of the polymer in the negative photosensitive resin composition. In addition, two or more kinds of each solvent, for example, several kinds, can be used in combination.
[(5)該基板上に残った感光性樹脂層を150℃~250℃で加熱処理して硬化膜を形成する工程]
工程(5)(加熱硬化工程)では、上記現像により得られた板上に残った感光性樹脂層(レリーフパターン)を加熱して感光成分を希散させるとともに、(A)ポリイミド前駆体をイミド化させることによって、ポリイミドから成る硬化膜に変換する。加熱硬化の方法としては、例えば、ホットプレートによるもの、オーブンを用いるもの、温度プログラムを設定できる昇温式オーブンを用いるもの等種々の方法を選ぶことができるが、好ましくは昇温式オーブンである。昇温式オーブンでの加熱の圧力は常圧下(760torr)、減圧下、加圧下で行うことができるが、好ましくは減圧下(760torr以下)である。
[(5) A step of heating the photosensitive resin layer remaining on the substrate at 150° C. to 250° C. to form a cured film]
In step (5) (heat curing step), the photosensitive resin layer (relief pattern) remaining on the plate obtained by the above development is heated to dissolve the photosensitive component and imidize the polyimide precursor (A) to convert it into a cured film made of polyimide. As a method for heat curing, various methods can be selected, such as using a hot plate, an oven, or a temperature-programmable temperature-programmable oven, but a temperature-programmable oven is preferred. The pressure for heating in a temperature-programmable oven can be normal pressure (760 torr), reduced pressure, or pressurized, but reduced pressure (760 torr or less) is preferred.
加熱硬化工程は、昇温工程、恒温工程、降温工程を含むことが好ましく、恒温工程は1つの温度でもよく、異なる2つ以上の温度で行ってもよい。昇温工程は1分間に10~30℃変化することが好ましい。恒温工程の加熱温度は150℃~250℃で行うことができ、170~250℃で行うことが好ましく、加熱前後での残膜率の観点から、170~230℃で行うことがより好ましい。恒温工程での炉内の温度は、設定値からの変化が30.0℃以下であることが好ましく、より好ましくは20.0℃以下であり、加熱効率の観点から15.0℃以下が好ましい。
恒温工程では、圧力を一定に保った際の、設定値からの圧力の変化は、150torr以内であることが好ましく、より好ましくは100torr以内であり、さらに好ましくは80torr以内であり、よりさらに好ましくは60torr以内である。圧力を一定に保つことで、恒温工程における炉内の温度が安定する。圧力の調整工程はどの工程で行ってもよいが、温度の均一化の観点から、昇温工程の前に行うことが好ましい。圧力調整の際、チャンバ内部を窒素置換してもよく、減圧と窒素置換を2回以上繰り返すことが好ましい。チャンバ内部の酸素濃度は10ppm以下であることが好ましい。降温工程は1分間に10~50℃変化することが好ましい。加熱硬化工程の加熱は、30分~5時間の条件で行うことができ、1時間~3時間がより好ましく、90分~3時間がより好ましい。加熱硬化時の雰囲気気体としては空気を用いてもよく、窒素、アルゴン等の不活性ガスを用いることもできる。
The heat curing step preferably includes a temperature increase step, a constant temperature step, and a temperature decrease step, and the constant temperature step may be performed at one temperature or at two or more different temperatures. The temperature increase step preferably changes by 10 to 30°C per minute. The heating temperature in the constant temperature step can be performed at 150°C to 250°C, preferably at 170 to 250°C, and more preferably at 170 to 230°C from the viewpoint of the remaining film rate before and after heating. The temperature in the furnace in the constant temperature step preferably changes from the set value by 30.0°C or less, more preferably 20.0°C or less, and from the viewpoint of heating efficiency, preferably 15.0°C or less.
In the constant temperature process, the change in pressure from the set value when the pressure is kept constant is preferably within 150 torr, more preferably within 100 torr, even more preferably within 80 torr, and even more preferably within 60 torr. By keeping the pressure constant, the temperature inside the furnace in the constant temperature process is stabilized. The pressure adjustment process may be performed in any process, but from the viewpoint of uniform temperature, it is preferable to perform it before the temperature increase process. When adjusting the pressure, the inside of the chamber may be replaced with nitrogen, and it is preferable to repeat the decompression and nitrogen replacement two or more times. The oxygen concentration inside the chamber is preferably 10 ppm or less. The temperature decrease process preferably changes by 10 to 50° C. per minute. The heating in the heat curing process can be performed under conditions of 30 minutes to 5 hours, more preferably 1 hour to 3 hours, and more preferably 90 minutes to 3 hours. Air may be used as the atmospheric gas during heat curing, and inert gas such as nitrogen and argon may also be used.
[硬化膜]
得られるポリイミド硬化膜は、所定の誘電正接を満たし、IRスペクトルにおける1380cm-1付近と1500cm-1付近のピークの比が所定の値を満たすことが好ましい。
本実施形態のポリイミド硬化膜の製造方法に原料として使用する感光性樹脂組成物は、以下に説明する数式(i)及び/又は(ii)を満たすという観点から、ポリイミド前駆体:100質量部、感光剤:0.1~10質量部、及び溶剤:50~300質量部を含むことが好ましく、感光剤として光ラジカル重合開始剤を含むことがより好ましく、感光性樹脂組成物がネガ型であることが更に好ましい。
[Cured film]
The resulting polyimide cured film preferably has a predetermined dielectric loss tangent and a predetermined ratio of the peaks near 1380 cm -1 and 1500 cm -1 in the IR spectrum.
From the viewpoint of satisfying the formula (i) and/or (ii) described below, the photosensitive resin composition used as a raw material in the method for producing a polyimide cured film of the present embodiment preferably contains 100 parts by mass of a polyimide precursor, 0.1 to 10 parts by mass of a photosensitizer, and 50 to 300 parts by mass of a solvent, more preferably contains a photoradical polymerization initiator as the photosensitizer, and further preferably the photosensitive resin composition is a negative type.
<誘電正接>
得られるポリイミド硬化膜は、摂動方式スプリットシリンダ共振器法で10GHzにて測定した場合の誘電正接が、0.001~0.009であることが好ましく、0.001~0.007であることが好ましく、0.003~0.0065であることがさらに好ましい。
28GHzにて測定した場合の誘電正接は、0.0021~0.008であることが好ましく、0.0030~0.0075であることがより好ましく、0.0035~0.0075であることがより好ましい。
40GHzにて測定した場合の誘電正接は、0.0021~0.0085であることが好ましく、0.0030~0.0075であることがより好ましく、0.0035~0.0075であることがより好ましい。
60GHzにて測定した場合の誘電正接は、0.0021~0.009であることが好ましく、0.0030~0.0085であることがより好ましく、0.0035~0.0082であることがより好ましい。この範囲とすることで、AiPなどのパッケージとした際に、信号遅延などが減少する傾向にある。
<Dielectric tangent>
The resulting polyimide cured film preferably has a dielectric loss tangent of 0.001 to 0.009, more preferably 0.001 to 0.007, and even more preferably 0.003 to 0.0065, as measured at 10 GHz by a perturbation split cylinder resonator method.
The dielectric loss tangent when measured at 28 GHz is preferably 0.0021 to 0.008, more preferably 0.0030 to 0.0075, and even more preferably 0.0035 to 0.0075.
The dielectric loss tangent measured at 40 GHz is preferably 0.0021 to 0.0085, more preferably 0.0030 to 0.0075, and even more preferably 0.0035 to 0.0075.
The dielectric loss tangent measured at 60 GHz is preferably 0.0021 to 0.009, more preferably 0.0030 to 0.0085, and even more preferably 0.0035 to 0.0082. By keeping it in this range, when it is packaged as an AiP or the like, signal delay tends to be reduced.
得られるポリイミド硬化膜は、下記数式(i):
0.001<(tanδ40-tanδ10)/tanδ10<0.2 (i)
{式中、tanδ40は摂動方式スプリットシリンダ共振器法による周波数40GHzでの誘電正接であり、そしてtanδ10は摂動方式スプリットシリンダ共振器法による周波数10GHzの誘電正接である。}、及び/又は
下記数式(ii):
0.001<(tanδ60-tanδ10)/tanδ10<0.29 (ii)
{式中、tanδ60は摂動方式スプリットシリンダ共振器法による周波数60GHzでの誘電正接でり、そしてtanδ10は摂動方式スプリットシリンダ共振器法による周波数10GHzの誘電正接である。}で表される関係を満たすことが好ましい。
上記数式(i)及び/又は(ii)を満たすと、硬化膜の極性を低下させることで、誘電正接を低下させることができ、また、樹脂同士の相溶性がよいため硬化前の樹脂組成物を相分離させずに保存することができ、レリーフパターン形成時の解像度を維持することができる傾向にある。
The obtained polyimide cured film has the following formula (i):
0.001<(tanδ 40 -tanδ 10 )/tanδ 10 <0.2 (i)
{wherein tan δ is the dielectric tangent at a frequency of 40 GHz as determined by the perturbation split cylinder resonator method, and tan δ is the dielectric tangent at a frequency of 10 GHz as determined by the perturbation split cylinder resonator method.}, and/or the following formula (ii):
0.001<(tanδ 60 -tanδ 10 )/tanδ 10 <0.29 (ii)
It is preferable to satisfy the relationship represented by the following formula: {wherein tan δ 60 is the dielectric tangent at a frequency of 60 GHz as determined by the perturbation type split cylinder resonator method, and tan δ 10 is the dielectric tangent at a frequency of 10 GHz as determined by the perturbation type split cylinder resonator method.}
When the above formula (i) and/or (ii) is satisfied, the polarity of the cured film can be reduced, thereby reducing the dielectric tangent. In addition, since the resins have good compatibility with each other, the resin composition before curing can be stored without undergoing phase separation, and the resolution during the formation of a relief pattern tends to be maintained.
<IRスペクトル>
得られるポリイミド硬化膜は、IRスペクトルにおいて1380cm-1付近のピークと1500cm-1付近のピークの比が0.30~0.54を満たすことが好ましく、より好ましくは0.35~0.54であり、さらに好ましくは0.40~0.54であり、よりさらに好ましくは0.45~0.54である。
IRスペクトルにおける1380cm-1と1500cm-1のピーク比を0.54以下にすることで、膜全体の極性を低下させ、誘電正接の上昇を抑制することが可能である。他方、該ピーク比を0.30以上にすることは、樹脂の靭性、金属との密着性、及び熱物性を維持することに有効である。
尚、IRスペクトルは、後述の実施例に示されるATR-FTIR測定装置により測定されることができる。
<IR spectrum>
The obtained polyimide cured film preferably has an IR spectrum ratio of the peak near 1380 cm to the peak near 1500 cm of 0.30 to 0.54, more preferably 0.35 to 0.54, even more preferably 0.40 to 0.54, and still more preferably 0.45 to 0.54.
By making the peak ratio of 1380 cm -1 to 1500 cm -1 in the IR spectrum 0.54 or less, it is possible to reduce the polarity of the entire film and suppress an increase in the dielectric tangent. On the other hand, making the peak ratio 0.30 or more is effective in maintaining the toughness of the resin, the adhesion to metals, and the thermal properties.
The IR spectrum can be measured by an ATR-FTIR measuring device shown in the examples described later.
<重量減少率>
得られるポリイミド硬化膜は、誘電正接の周波数依存性の観点から、320℃に加熱した際の重量減少率が0.01%~0.5%であることが好ましく、より好ましくは0.05%~0.4%であり、また、350℃に加熱した際の重量減少率が0.1%~1.5%であることが好ましく、より好ましくは0.2%~1.2%である。
<Weight reduction rate>
From the viewpoint of the frequency dependence of the dielectric loss tangent, the weight loss rate of the obtained polyimide cured film when heated to 320°C is preferably 0.01% to 0.5%, more preferably 0.05% to 0.4%, and the weight loss rate when heated to 350°C is preferably 0.1% to 1.5%, more preferably 0.2% to 1.2%.
[感光性樹脂組成物]
ポリイミド前記体含む感光性樹脂組成物は、(A)ポリイミド前駆体と、(B)感光剤と、(D)溶剤とを含み、所望により、感光性樹脂組成物はその他の成分を含む。各成分を以下に順に説明する。
[Photosensitive resin composition]
The photosensitive resin composition containing the polyimide includes (A) a polyimide precursor, (B) a photosensitizer, and (D) a solvent, and optionally includes other components. Each component will be described in turn below.
感光性樹脂組成物は、所望の用途に応じて、ネガ型又はポジ型のいずれであってもよく、後述される(A)ポリイミド前駆体の物性の観点からネガ型であることが好ましい。
(A)ポリイミド前駆体
(A)ポリイミド前駆体は、感光性樹脂組成物に含まれる樹脂成分であり、好ましくは、下記一般式(1):
(A) Polyimide Precursor (A) The polyimide precursor is a resin component contained in the photosensitive resin composition, and is preferably represented by the following general formula (1):
(A)ポリイミド前駆体中に含まれる上記一般式(1)で表される前駆体のR1及びR2の全てに対する、上記一般式(2)で表される1価の有機基の割合は、高解像度の観点から、50モル%~100モル%が好ましく、さらに、高耐薬品性と感度の観点から、75モル%~100モル%がより好ましい。 The ratio of the monovalent organic group represented by the above general formula (2) to all of R 1 and R 2 of the precursor represented by the above general formula (1) contained in the polyimide precursor (A) is preferably 50 mol % to 100 mol % from the viewpoint of high resolution, and more preferably 75 mol % to 100 mol % from the viewpoints of high chemical resistance and sensitivity.
上記一般式(1)におけるn1は、感光性樹脂組成物の感光特性及び機械特性の観点から、3~100の整数が好ましく、5~70の整数がより好ましい。 In the above general formula (1), n1 is preferably an integer from 3 to 100, and more preferably an integer from 5 to 70, from the viewpoint of the photosensitive properties and mechanical properties of the photosensitive resin composition.
上記一般式(1)中、X1で表される4価の有機基は、耐熱性と感光特性とを両立するという点で、好ましくは炭素数6~40の有機基であり、より好ましくは、-COOR1基及び-COOR2基と-CONH-基とが互いにオルト位置にある芳香族基、又は脂環式脂肪族基である。X1で表される4価の有機基として、具体的には、芳香族環を含有する炭素原子数6~40の有機基、例えば、下記一般式(20):
X1で表される構造としては、上記式(20)で表される構造の中でも特に下記式(X1):
X1で表される構造としては、下記式:
上記一般式(1)中、Y1で表される2価の有機基は、耐熱性と感光特性とを両立するという点で、好ましくは炭素数6~40の芳香族基であり、例えば、下記式(21):
Y1基としては、上記式(21)で表される構造のなかでも特に、下式(Y1):
上記一般式(2)中のR3は、水素原子又はメチル基であることが好ましく、R4及びR5は、感光特性の観点から水素原子であることが好ましい。また、m1は、感光特性の観点から2以上10以下の整数であり、好ましくは2以上4以下の整数である。 In the above general formula (2), R3 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and R4 and R5 are preferably hydrogen atoms from the viewpoint of photosensitive properties. Also, m1 is an integer of 2 to 10, preferably an integer of 2 to 4, from the viewpoint of photosensitive properties.
本明細書中、用語「イミド基濃度」とは、本実施形態に係る感光性樹脂組成物を加熱・硬化して得られるポリイミド硬化膜のポリイミドにおいて、テトラカルボン酸とジアミンに由来する構造を含む繰り返し単位の分子量に対して、イミド基が占める質量の割合をいう。
本実施形態では、得られるポリイミド硬化膜のイミド基濃度は12wt%~30wt%であり、12wt%~24wt%が好ましい。イミド基濃度が、12wt%以上であれば、モールド樹脂と、硬化レリーフパターンの密着性が良好な傾向にある。イミド基濃度は、12.5wt%以上が好ましく、13.5wt%以上がより好ましい。他方、イミド基濃度が、30wt%以下であることで、得られるポリイミド硬化膜の誘電正接が良好な傾向にある。イミド基濃度は、24.0wt%以下が好ましく、23.0wt%以下がより好ましく、21.0wt%以下がさらに好ましい。
In this specification, the term "imide group concentration" refers to the mass ratio of imide groups to the molecular weight of a repeating unit containing a structure derived from a tetracarboxylic acid and a diamine in a polyimide cured film obtained by heating and curing the photosensitive resin composition according to this embodiment.
In this embodiment, the imide group concentration of the obtained polyimide cured film is 12 wt% to 30 wt%, and preferably 12 wt% to 24 wt%. If the imide group concentration is 12 wt% or more, the adhesion between the mold resin and the cured relief pattern tends to be good. The imide group concentration is preferably 12.5 wt% or more, and more preferably 13.5 wt% or more. On the other hand, if the imide group concentration is 30 wt% or less, the dielectric loss tangent of the obtained polyimide cured film tends to be good. The imide group concentration is preferably 24.0 wt% or less, more preferably 23.0 wt% or less, and even more preferably 21.0 wt% or less.
ポリイミドの繰り返し単位当たりのイミド基濃度は、ポリイミド前駆体の調整時に用いるテトラカルボン酸とジアミンの分子量を用いて、下記式(I):
70.02×2/[Mw(A)+Mw(B)] ×100 (I)
{式(I)中、Mw(A)はテトラカルボン酸の分子量を表し、そしてMw(B)はジアミンの分子量を表す。}で表される。尚、2種類以上のテトラカルボン酸及び/又はジアミン類を用いた場合、例えば、2種類のテトラカルボン酸及び/又はジアミン類を用いて調整する際は、下記式(II):
70.02×2/[Mw(A1)×a1+Mw(A2)×a2+Mw(B1)×b1+Mw(B2)×b2] ×100 (II)
{式(II)中、Mw(A1)は第一テトラカルボン酸の分子量を表し、Mw(A2)は第二テトラカルボン酸の分子量を表し、a1は第一テトラカルボン酸の含有量を表し、a2は第二テトラカルボン酸の含有量を表し、Mw(B1)は第一ジアミンの分子量を表し、Mw(B2)は第二ジアミンの分子量を表し、b1は第一ジアミンの含有量を表し、そしてb2は第二ジアミンの含有量を表す。ただし、a1、a2、b1、b2は、それぞれ、a1+a2=1、b1+b2=1を満たす。}で表される。
3種類以上のテトラカルボン酸及び/又はジアミン類を用いた場合も、同様に求められる。原料にテトラカルボン酸二無水物を使用した場合は、テトラカルボン酸に換算して計算する。
The imide group concentration per repeating unit of the polyimide is calculated using the molecular weights of the tetracarboxylic acid and diamine used in preparing the polyimide precursor according to the following formula (I):
70.02×2/[Mw(A)+Mw(B)]×100 (I)
{In formula (I), Mw(A) represents the molecular weight of the tetracarboxylic acid, and Mw(B) represents the molecular weight of the diamine.} When two or more kinds of tetracarboxylic acids and/or diamines are used, for example, when preparing using two kinds of tetracarboxylic acids and/or diamines, the following formula (II):
70.02×2/[Mw(A1)×a 1 +Mw(A2)×a 2 +Mw(B1)×b 1 +Mw(B2)×b 2 ]×100 (II)
{In formula (II), Mw(A1) represents the molecular weight of the first tetracarboxylic acid, Mw(A2) represents the molecular weight of the second tetracarboxylic acid, a1 represents the content of the first tetracarboxylic acid, a2 represents the content of the second tetracarboxylic acid, Mw(B1) represents the molecular weight of the first diamine, Mw(B2) represents the molecular weight of the second diamine, b1 represents the content of the first diamine, and b2 represents the content of the second diamine. However, a1 , a2 , b1 , and b2 satisfy a1 + a2 = 1 and b1 + b2 = 1, respectively.}.
The same can be obtained when three or more kinds of tetracarboxylic acids and/or diamines are used. When a tetracarboxylic dianhydride is used as a raw material, the calculation is performed in terms of the tetracarboxylic acid.
(A)ポリイミド前駆体の調製方法
上記一般式(1)で表される構造を含むポリイミド前駆体は、例えば、前述の炭素数6~40の4価の有機基X1を含むテトラカルボン酸二無水物と、(a)上記一般式(2)で表される1価の有機基と水酸基とが結合した構造を有するアルコール類、及び所望により(b)上記一般式(2)で表される基以外の構造を有するアルコール類とを反応させて、部分的にエステル化したテトラカルボン酸(以下、アシッド/エステル体ともいう。)を調製することと;続いて、得られたアシッド/エステル体と、前述の炭素数6~40の2価の有機基Y1を含むジアミン類とを重縮合させることとを含む方法により得られる。
(A) Method for Preparing Polyimide Precursor The polyimide precursor containing the structure represented by the above general formula (1) can be obtained by a method comprising: reacting a tetracarboxylic dianhydride containing the above-mentioned tetravalent organic group X1 having 6 to 40 carbon atoms with (a) an alcohol having a structure in which a monovalent organic group represented by the above general formula (2) and a hydroxyl group are bonded, and, if desired, with (b) an alcohol having a structure other than the group represented by the above general formula (2) to prepare a partially esterified tetracarboxylic acid (hereinafter also referred to as an acid/ester body); and subsequently polycondensing the obtained acid/ester body with a diamine containing the above-mentioned divalent organic group Y1 having 6 to 40 carbon atoms.
(アシッド/エステル体の調製)
炭素数6~40の4価の有機基X1を含むテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、無水ピロメリット酸、ジフェニルエーテル-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノン-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物、ビフェニル-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物、ジフェニルスルホン-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物、ジフェニルメタン-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-無水フタル酸)プロパン、2,2-ビス(3,4-無水フタル酸)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、4,4‘-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)酸二無水物、等を挙げることができる。また、これらは、1種を単独で、又は2種以上を混合して、使用することができる。
(Preparation of Acid/Ester Forms)
Examples of tetracarboxylic dianhydrides containing a tetravalent organic group X 1 having 6 to 40 carbon atoms include pyromellitic anhydride, diphenylether-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride, benzophenone-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride, biphenyl-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride, diphenylsulfone-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride, diphenylmethane-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis(3,4-phthalic anhydride)propane, 2,2-bis(3,4-phthalic anhydride)-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 4,4'-(4,4'-isopropylidenediphenoxy)acid dianhydride, etc. These can be used alone or in combination of two or more.
(b)上記一般式(2)で表される基以外の構造を有するアルコール類として、例えば、炭素数5~30の脂肪族又は炭素数6~30の芳香族アルコール類、例えば、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、ネオペンチルアルコール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、1-オクタノール、2-オクタノール、3-オクタノール、1-ノナノール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、ベンジルアルコール等を挙げることができる。 (b) Examples of alcohols having a structure other than the group represented by the general formula (2) above include aliphatic alcohols having 5 to 30 carbon atoms or aromatic alcohols having 6 to 30 carbon atoms, such as 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, neopentyl alcohol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 3-octanol, 1-nonanol, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, tetraethylene glycol monoethyl ether, and benzyl alcohol.
上記のテトラカルボン酸二無水物と上記(a)のアルコール類とを、ピリジン等の塩基性触媒の存在下、反応溶媒中に溶解及び混合することにより、酸二無水物のハーフエステル化反応が進行し、所望のアシッド/エステル体を得ることができる。反応条件は、反応温度20~50℃で4~10時間に亘って撹拌することが好ましい。 By dissolving and mixing the above tetracarboxylic dianhydride and the above alcohol (a) in a reaction solvent in the presence of a basic catalyst such as pyridine, the half-esterification reaction of the acid dianhydride proceeds, and the desired acid/ester body can be obtained. The reaction conditions are preferably a reaction temperature of 20 to 50°C and stirring for 4 to 10 hours.
上記反応溶媒としては、該アシッド/エステル体、及び該アシッド/エステル体とジアミン類との重縮合生成物であるポリイミド前駆体を溶解するものが好ましい。反応溶媒は、例えば、N-メチル-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、テトラメチル尿素、ガンマブチロラクトン、ケトン類、エステル類、ラクトン類、エーテル類、ハロゲン化炭化水素類、炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、シュウ酸ジエチル、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、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、1,4-ジクロロブタン、クロロベンゼン、o-ジクロロベンゼン、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。これらは必要に応じて、単独で用いても2種以上混合して用いてもよい。 The reaction solvent is preferably one that dissolves the acid/ester and the polyimide precursor, which is a polycondensation product of the acid/ester and diamines. Examples of reaction solvents include N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, tetramethylurea, gamma butyrolactone, ketones, esters, lactones, ethers, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, diethyl oxalate, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, 1,4-dichlorobutane, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, hexane, heptane, benzene, toluene, and xylene. These may be used alone or in combination as needed.
(ポリイミド前駆体の調製)
上記アシッド/エステル体(典型的には上記反応溶媒中の溶液)に、氷冷下、既知の脱水縮合剤を混合してアシッド/エステル体をポリ酸無水物とした後、これに、炭素数6~40の2価の有機基Y1を含むジアミン類を別途溶媒に溶解又は分散させたものを滴下投入し、重縮合させることにより、ポリイミド前駆体を得ることができる。脱水縮合剤としては、例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミド、1-エトキシカルボニル-2-エトキシ-1,2-ジヒドロキノリン、1,1-カルボニルジオキシ-ジ-1,2,3-ベンゾトリアゾール、N,N’-ジスクシンイミジルカーボネート等が挙げられる。
(Preparation of polyimide precursor)
A known dehydration condensation agent is mixed with the above acid/ester (typically a solution in the above reaction solvent) under ice cooling to convert the acid/ester into a polyacid anhydride, and then a diamine containing a divalent organic group Y1 having 6 to 40 carbon atoms dissolved or dispersed in a separate solvent is added dropwise to the acid/ester to polycondense, thereby obtaining a polyimide precursor. Examples of the dehydration condensation agent include dicyclohexylcarbodiimide, 1-ethoxycarbonyl-2-ethoxy-1,2-dihydroquinoline, 1,1-carbonyldioxy-di-1,2,3-benzotriazole, and N,N'-disuccinimidyl carbonate.
炭素数6~40の2価の有機基Y1を含むジアミン類としては、例えば、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、4,4-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-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’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノビフェニル、3,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、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、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、4,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス〔4-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、1,4-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、9,10-ビス(4-アミノフェニル)アントラセン、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〔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、1,4-ビス(3-アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン、オルト-トリジンスルホン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、2,2-ビス{3-メチル-4-(4-アミノフェノキシ)フェニル}プロパン、ビス{4-(4-アミノフェノキシ)フェニル}ケトン、及びこれらのベンゼン環上の水素原子の一部が、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ハロゲン等で置換されたもの、例えば、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’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジメチトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノビフェニル、これらの混合物等も挙げられる。しかしながら、ジアミン類はこれらに限定されるものではない。 Examples of diamines containing a divalent organic group Y1 having 6 to 40 carbon atoms include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 4,4-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminobiphenyl, 3,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,4'-diaminobenzidine, 4 ... benzophenone, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene, bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]sulfone, bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]sulfone, 4,4-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, 4,4-bis(3-aminophenoxy)biphenyl, bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]ether, bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]ether, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]ether, 1,4-bis(4-aminophenyl)benzene, 1,3-bis(4-aminophenyl)benzene, 9,10-bis(4-aminophenyl)anthracene, 2,2-bis(4-aminophenyl)propane, 2,2-bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane, 1,4-bis(3-aminopropyldimethylsilyl)benzene, ortho-tolidine sulfone, 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene, 2,2-bis{3-methyl-4-(4- bis{4-(4-aminophenoxy)phenyl}propane, bis{4-(4-aminophenoxy)phenyl}ketone, and those in which some of the hydrogen atoms on the benzene ring of these are substituted with a methyl group, an ethyl group, a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, a halogen, or the like, such as 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 2,2'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-dimethytoxy-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dichloro-4,4'-diaminobiphenyl, and mixtures thereof. However, the diamines are not limited to these.
感光性樹脂組成物を基板上に塗布することによって基板上に形成される感光性樹脂層と各種の基板との間の密着性を向上させるために、(A)ポリイミド前駆体の調製時に、1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラフェニルジシロキサン等のジアミノシロキサン類を共重合することもできる。 In order to improve adhesion between the photosensitive resin layer formed on the substrate by applying the photosensitive resin composition onto the substrate and various substrates, diaminosiloxanes such as 1,3-bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane and 1,3-bis(3-aminopropyl)tetraphenyldisiloxane can also be copolymerized during preparation of the polyimide precursor (A).
上記重縮合反応終了後、当該反応液中に共存している脱水縮合剤の吸水副生物を、必要に応じて濾別した後、水、脂肪族低級アルコール、又はその混合液等の貧溶媒を、反応液に投入して重合体成分を析出させてもよい。さらに、上記再溶解及び再沈析出操作等を繰り返すことにより、重合体を精製してもよい。そして、重合体を真空乾燥して、ポリイミド前駆体を単離することができる。精製度を向上させるために、陰イオン及び/又は陽イオン交換樹脂を適当な有機溶媒で膨潤させて充填したカラムに、この重合体の溶液を通し、イオン性不純物を除去してもよい。 After the polycondensation reaction is completed, the water-absorbing by-product of the dehydrating condensing agent coexisting in the reaction solution may be filtered off as necessary, and then a poor solvent such as water, aliphatic lower alcohol, or a mixture thereof may be added to the reaction solution to precipitate the polymer component. The polymer may be purified by repeating the above-mentioned redissolution and reprecipitation operations. The polymer may then be vacuum-dried to isolate the polyimide precursor. To improve the degree of purification, the polymer solution may be passed through a column packed with an anion and/or cation exchange resin swollen with an appropriate organic solvent to remove ionic impurities.
(A)ポリイミド前駆体の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算重量平均分子量で測定した場合に、8,000~150,000であることが好ましく、9,000~50,000であることがより好ましく、18,000~40,000であることが特に好ましい。重量平均分子量が8,000以上であれば、機械物性が良好であるため好ましく、他方、150,000以下であれば、現像液への分散性及びレリーフパターンの解像性能が良好であるため好ましい。ゲルパーミエーションクロマトグラフィーの展開溶媒としては、テトラヒドロフラン、及びN-メチル-2-ピロリドンが推奨される。また、分子量は、標準単分散ポリスチレンを用いて作成した検量線から求める。標準単分散ポリスチレンとしては、昭和電工社製 有機溶媒系標準試料 STANDARD SM-105から選ぶことが推奨される。 The molecular weight of the polyimide precursor (A), as measured by gel permeation chromatography in terms of polystyrene equivalent weight average molecular weight, is preferably 8,000 to 150,000, more preferably 9,000 to 50,000, and particularly preferably 18,000 to 40,000. A weight average molecular weight of 8,000 or more is preferable because of good mechanical properties, while a weight average molecular weight of 150,000 or less is preferable because of good dispersibility in the developer and resolution performance of the relief pattern. Tetrahydrofuran and N-methyl-2-pyrrolidone are recommended as developing solvents for gel permeation chromatography. The molecular weight is determined from a calibration curve prepared using standard monodisperse polystyrene. It is recommended to select the standard monodisperse polystyrene from among the organic solvent-based standard samples STANDARD SM-105 manufactured by Showa Denko KK.
(B)感光剤
感光性樹脂組成物は感光剤を含有する。一実施形態では、感光剤は、光重合開始剤であってもよい。光重合開始剤は、光照射によるレリーフパターンの硬化を促進するため好ましい。光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤であることが好ましく、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、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)オキシム等のオキシム類、N-フェニルグリシン等のN-アリールグリシン類、ベンゾイルパークロライド等の過酸化物類、芳香族ビイミダゾール類、チタノセン類、α-(n-オクタンスルフォニルオキシイミノ)-4-メトキシベンジルシアニド等の光酸発生剤類等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。上記の光重合開始剤の中では、特に光感度の点で、オキシム類がより好ましい。
(B) Photosensitizer The photosensitive resin composition contains a photosensitizer. In one embodiment, the photosensitizer may be a photopolymerization initiator. The photopolymerization initiator is preferable because it promotes curing of the relief pattern by light irradiation. The photopolymerization initiator is preferably a photoradical polymerization initiator, and examples of the photopolymerization initiator include benzophenone, o-benzoyl methyl benzoate, 4-benzoyl-4'-methyldiphenyl ketone, dibenzyl ketone, fluorenone and other benzophenone derivatives, 2,2'-diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and other acetophenone derivatives, thioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, diethylthioxanthone and other thioxanthone derivatives, benzyl derivatives, benzil, benzil dimethyl ketal, benzyl-β-methoxyethyl acetal and other benzyl derivatives, benzoin, benzoin methyl ether and other benzoin derivatives, 1-phenyl-1,2-butanedione-2-(o-methoxy Preferred examples of the photopolymerization initiator include, but are not limited to, oximes such as 1-phenyl-1,2-propanedione-2-(o-methoxycarbonyl)oxime, 1-phenyl-1,2-propanedione-2-(o-ethoxycarbonyl)oxime, 1-phenyl-1,2-propanedione-2-(o-benzoyl)oxime, 1,3-diphenylpropanetrione-2-(o-ethoxycarbonyl)oxime, and 1-phenyl-3-ethoxypropanetrione-2-(o-benzoyl)oxime, N-arylglycines such as N-phenylglycine, peroxides such as benzoyl perchloride, aromatic biimidazoles, titanocenes, and photoacid generators such as α-(n-octanesulfonyloxyimino)-4-methoxybenzyl cyanide. Of the above photopolymerization initiators, oximes are more preferred, particularly in terms of photosensitivity.
光重合開始剤の配合量は、(A)ポリイミド前駆体100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上10質量部であり、より好ましくは1質量部以上8質量部以下である。上記配合量は、光感度又はパターニング性の観点で0.1質量部以上であり、感光性樹脂組成物の硬化後の感光性樹脂層の物性の観点から10質量部以下であることが好ましい。 The amount of the photopolymerization initiator is preferably 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, and more preferably 1 part by mass or more and 8 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the polyimide precursor (A). The amount is preferably 0.1 parts by mass or more from the viewpoint of photosensitivity or patterning property, and 10 parts by mass or less from the viewpoint of the physical properties of the photosensitive resin layer after curing of the photosensitive resin composition.
(C)溶剤(溶媒)
本実施形態の感光性樹脂組成物は溶剤を含有する。溶剤としては、(A)ポリイミド前駆体に対する溶解性の点から、極性の有機溶剤を用いることが好ましい。溶剤としては、具体的には、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、α-アセチル-γ-ブチロラクトン、テトラメチル尿素、1,3-ジメチル-2-イミダゾリノン、N-シクロヘキシル-2-ピロリドン、2-オクタノン等が挙げられ、これらは単独又は2種以上の組合せで用いることができる。
(C) Solvent
The photosensitive resin composition of the present embodiment contains a solvent. As the solvent, it is preferable to use a polar organic solvent from the viewpoint of solubility in the polyimide precursor (A). Specific examples of the solvent include N,N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, diethylene glycol dimethyl ether, cyclopentanone, γ-butyrolactone, α-acetyl-γ-butyrolactone, tetramethylurea, 1,3-dimethyl-2-imidazolinone, N-cyclohexyl-2-pyrrolidone, and 2-octanone, which may be used alone or in combination of two or more.
上記溶剤は、感光性樹脂組成物の所望の塗布膜厚及び粘度に応じて、(A)ポリイミド前駆体100質量部に対し、例えば、50質量部~300質量部、好ましくは100質量部~300質量部の範囲で用いることができる。 The above solvent can be used in an amount ranging from 50 to 300 parts by weight, preferably from 100 to 300 parts by weight, per 100 parts by weight of the polyimide precursor (A), depending on the desired coating thickness and viscosity of the photosensitive resin composition.
感光性樹脂組成物の保存安定性を向上させる観点から、アルコール類を含む溶剤が好ましい。好適に使用できるアルコール類は、典型的には、分子内にアルコール性水酸基を持ち、オレフィン系二重結合を有さないアルコールであり、具体的な例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール等のアルキルアルコール類;乳酸エチル等の乳酸エステル類;プロピレングリコール-1-メチルエーテル、プロピレングリコール-2-メチルエーテル、プロピレングリコール-1-エチルエーテル、プロピレングリコール-2-エチルエーテル、プロピレングリコール-1-(n-プロピル)エーテル、プロピレングリコール-2-(n-プロピル)エーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール-n-プロピルエーテル等のモノアルコール類;2-ヒドロキシイソ酪酸エステル類;エチレングリコール、及びプロピレングリコール等のジアルコール類を挙げることができる。これらの中では、乳酸エステル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、2-ヒドロキシイソ酪酸エステル類、及びエチルアルコールが好ましく、特に乳酸エチル、プロピレングリコール-1-メチルエーテル、プロピレングリコール-1-エチルエーテル、及びプロピレングリコール-1-(n-プロピル)エーテルがより好ましい。 From the viewpoint of improving the storage stability of the photosensitive resin composition, a solvent containing an alcohol is preferred. The alcohol that can be suitably used is typically an alcohol that has an alcoholic hydroxyl group in the molecule and does not have an olefinic double bond. Specific examples include alkyl alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, and tert-butyl alcohol; lactate esters such as ethyl lactate; propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol-1-methyl ether, propylene glycol-2-methyl ether, propylene glycol-1-ethyl ether, propylene glycol-2-ethyl ether, propylene glycol-1-(n-propyl) ether, and propylene glycol-2-(n-propyl) ether; monoalcohols such as ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, and ethylene glycol-n-propyl ether; 2-hydroxyisobutyric acid esters; and dialcohols such as ethylene glycol and propylene glycol. Of these, lactate esters, propylene glycol monoalkyl ethers, 2-hydroxyisobutyrate esters, and ethyl alcohol are preferred, with ethyl lactate, propylene glycol-1-methyl ether, propylene glycol-1-ethyl ether, and propylene glycol-1-(n-propyl) ether being particularly preferred.
溶剤が、オレフィン系二重結合を有さないアルコールを含有する場合、全溶剤中のオレフィン系二重結合を有さないアルコールの含有量は、全溶剤の質量を基準として、5質量%~50質量%であることが好ましく、より好ましくは10質量%~30質量%である。オレフィン系二重結合を有さないアルコールの上記含有量が5質量%以上の場合、感光性樹脂組成物の保存安定性が良好になり、一方で、50質量%以下の場合、(A)ポリイミド前駆体の溶解性が良好になるため好ましい。 When the solvent contains an alcohol that does not have an olefinic double bond, the content of the alcohol that does not have an olefinic double bond in the total solvent is preferably 5% by mass to 50% by mass, and more preferably 10% by mass to 30% by mass, based on the mass of the total solvent. When the content of the alcohol that does not have an olefinic double bond is 5% by mass or more, the storage stability of the photosensitive resin composition is good, while when it is 50% by mass or less, the solubility of the (A) polyimide precursor is good, which is preferable.
[その他の成分]
感光性樹脂組成物は、上記(A)、(B)、(C)成分以外の成分をさらに含有してもよい。その他の成分としては、例えば、(A)ポリイミド前駆体以外の樹脂成分;増感剤;光重合性の不飽和結合を有するモノマー;接助剤;熱重合禁止剤;アゾール化合物;及びヒンダードフェノール化合物などが挙げられる。
[Other ingredients]
The photosensitive resin composition may further contain components other than the above components (A), (B), and (C). Examples of the other components include resin components other than the polyimide precursor (A), a sensitizer, a monomer having a photopolymerizable unsaturated bond, a bonding agent, a thermal polymerization inhibitor, an azole compound, and a hindered phenol compound.
感光性樹脂組成物は、(A)ポリイミド前駆体以外の樹脂成分をさらに含有してもよい。感光性樹脂組成物に含有させることができる樹脂成分としては、例えば、ポリイミド、ポリオキサゾール、ポリオキサゾール前駆体、フェノール樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂、シロキサン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。これらの樹脂成分の配合量は、(A)ポリイミド前駆体100質量部に対して、好ましくは0.01質量部~20質量部の範囲である。 The photosensitive resin composition may further contain a resin component other than the polyimide precursor (A). Examples of resin components that can be contained in the photosensitive resin composition include polyimide, polyoxazole, polyoxazole precursor, phenolic resin, polyamide, epoxy resin, siloxane resin, and acrylic resin. The amount of these resin components is preferably in the range of 0.01 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the polyimide precursor (A).
(A)ポリイミド前駆体とともにポリオキサゾール前駆体を用いてポジ型感光性樹脂組成物を調製する場合には、ポジ型感光材として、キノンジアジド基を有する化合物、例えば1,2-ベンゾキノンジアジド構造又は1,2-ナフトキノンジアジド構造を有する化合物などを併用してよい。 (A) When preparing a positive-type photosensitive resin composition using a polyoxazole precursor together with a polyimide precursor, a compound having a quinone diazide group, such as a compound having a 1,2-benzoquinone diazide structure or a 1,2-naphthoquinone diazide structure, may be used in combination as a positive-type photosensitive material.
感光性樹脂組成物は、光感度を向上させるために増感剤を任意に含むことができる。該増感剤としては、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、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)ベンズチアゾール、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)スチレン等が挙げられる。これらは単独で、又は複数(例えば、2~5種類)の組合せで用いることができる。 The photosensitive resin composition may optionally contain a sensitizer to improve photosensitivity. Examples of such sensitizers 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 indane, and the like. Non, p-dimethylaminobenzylidene indanone, 2-(p-dimethylaminophenylbiphenylene)-benzothiazole, 2-(p-dimethylaminophenylvinylene)benzothiazole, 2-(p-dimethylaminophenylvinylene)isonaphthothiazole, 1,3-bis(4'-dimethylaminobenzal)acetone, 1,3-bis(4'-diethylaminobenzal)acetone, 3,3'-carbonyl-bis(7-diethylaminocoumarin), 3-acetone ethyl-7-dimethylaminocoumarin, 3-ethoxycarbonyl-7-dimethylaminocoumarin, 3-benzyloxycarbonyl-7-dimethylaminocoumarin, 3-methoxycarbonyl-7-diethylaminocoumarin, 3-ethoxycarbonyl-7-diethylaminocoumarin, N-phenyl-N'-ethylethanolamine, N-phenyldiethanolamine, N-p-tolyldiethanolamine, N-phenylethanolamine, 4-morpholinobenzophenone, isoamyl dimethylaminobenzoate, isoamyl diethylaminobenzoate, 2-mercaptobenzimidazole, 1-phenyl-5-mercaptotetrazole, 2-mercaptobenzothiazole, 2-(p-dimethylaminostyryl)benzoxazole, 2-(p-dimethylaminostyryl)benzthiazole, 2-(p-dimethylaminostyryl)naphtho(1,2-d)thiazole, 2-(p-dimethylaminobenzoyl)styrene, and the like. These can be used alone or in combination (e.g., 2 to 5 types).
増感剤の配合量は、(A)ポリイミド前駆体100質量部に対し、0.1質量部~25質量部であることが好ましい。 The amount of sensitizer to be added is preferably 0.1 to 25 parts by weight per 100 parts by weight of (A) polyimide precursor.
レリーフパターンの解像度を向上させるために、感光性樹脂組成物は、光重合性の不飽和結合を有するモノマーを任意に含むことができる。このようなモノマーとしては、光重合開始剤によりラジカル重合反応する(メタ)アクリル化合物が好ましく、特に以下に限定するものではないが、ジ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をはじめとする、エチレングリコール又はポリエチレングリコールのモノ若しくはジアクリレート又はメタクリレート、プロピレングリコール又はポリプロピレングリコールのモノ若しくはジアクリレート又はメタクリレート、グリセロールのモノ、ジ若しくはトリアクリレート又はメタクリレート、シクロヘキサンジアクリレート又はジメタクリレート、1,4-ブタンジオールのジアクリレート又はジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールのジアクリレート又はジメタクリレート、ネオペンチルグリコールのジアクリレート又はジメタクリレート、ビスフェノールAのモノ若しくはジアクリレート又はメタクリレート、ベンゼントリメタクリレート、イソボルニルアクリレート又はメタクリレート、アクリルアミド、その誘導体、メタクリルアミド、その誘導体、トリメチロールプロパントリアクリレート又はメタクリレート、グリセロールのジ若しくはトリアクリレート又はメタクリレート、ペンタエリスリトールのジ、トリ若しくはテトラアクリレート又はメタクリレート、これら化合物のエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド付加物等の化合物を挙げることができる。また、これらのモノマーは、1種で用いても2種以上の混合物で用いてもよい。 In order to improve the resolution of the relief pattern, the photosensitive resin composition may optionally contain a monomer having a photopolymerizable unsaturated bond. As such a monomer, a (meth)acrylic compound that undergoes a radical polymerization reaction with a photopolymerization initiator is preferred, and examples of such a monomer include, but are not limited to, mono- or diacrylates or methacrylates of ethylene glycol or polyethylene glycol, including diethylene glycol dimethacrylate and tetraethylene glycol dimethacrylate, mono- or diacrylates or methacrylates of propylene glycol or polypropylene glycol, mono-, di- or triacrylates or methacrylates of glycerol, cyclohexane diacrylate or dimethacrylate, diacrylate or dimethacrylate of 1,4-butanediol, 1,6 Examples of the monomer include diacrylate or dimethacrylate of hexanediol, diacrylate or dimethacrylate of neopentyl glycol, mono- or diacrylate or methacrylate of bisphenol A, benzene trimethacrylate, isobornyl acrylate or methacrylate, acrylamide or its derivatives, methacrylamide or its derivatives, trimethylolpropane triacrylate or methacrylate, di- or triacrylate or methacrylate of glycerol, di-, tri- or tetraacrylate or methacrylate of pentaerythritol, and ethylene oxide or propylene oxide adducts of these compounds. These monomers may be used alone or in a mixture of two or more.
光重合性の不飽和結合を有するモノマーの配合量は、(A)ポリイミド前駆体100質量部に対し、1質量部~50質量部であることが好ましい。 The amount of the monomer having a photopolymerizable unsaturated bond is preferably 1 to 50 parts by mass per 100 parts by mass of the polyimide precursor (A).
感光性樹脂組成物を用いて形成される膜と基材との接着性を向上させるために、感光性樹脂組成物は、任意に接着助剤を含むことができる。接着助剤としては、例えば、γ-アミノプロピルジメトキシシラン、N-(β-アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メルカプト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ジメトキシメチルシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ジメトキシメチル-3-ピペリジノプロピルシラン、ジエトキシ-3-グリシドキシプロピルメチルシラン、N-(3-ジエトキシメチルシリルプロピル)スクシンイミド、N-〔3-(トリエトキシシリル)プロピル〕フタルアミド酸、ベンゾフェノン-3,3’-ビス(N-〔3-トリエトキシシリル〕プロピルアミド)-4,4’-ジカルボン酸、ベンゼン-1,4-ビス(N-〔3-トリエトキシシリル〕プロピルアミド)-2,5-ジカルボン酸、3-(トリエトキシシリル)プロピルスクシニックアンハイドライド、N-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、及び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のアルミニウム系接着助剤等が挙げられる。また、これらの接着助剤は、1種で用いても2種以上の混合物で用いてもよい。 In order to improve the adhesion between the film formed using the photosensitive resin composition and the substrate, the photosensitive resin composition may optionally contain an adhesive aid. Examples of the adhesive aid include γ-aminopropyldimethoxysilane, N-(β-aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyldimethoxymethylsilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, dimethoxymethyl-3-piperidinopropylsilane, diethoxy-3-glycidoxypropylmethylsilane, N-(3-diethoxymethylsilylpropyl)succinimide, N-[3-(triethoxysilyl)propyl]phthala Examples of the adhesive aids include silane coupling agents such as amido acid, benzophenone-3,3'-bis(N-[3-triethoxysilyl]propylamide)-4,4'-dicarboxylic acid, benzene-1,4-bis(N-[3-triethoxysilyl]propylamide)-2,5-dicarboxylic acid, 3-(triethoxysilyl)propyl succinic anhydride, and N-phenylaminopropyl trimethoxysilane, and aluminum-based adhesive aids such as aluminum tris(ethylacetoacetate), aluminum tris(acetylacetonate), and ethylacetoacetate aluminum diisopropylate. These adhesive aids may be used alone or in a mixture of two or more.
これらの接着助剤のうちでは、接着力の点からシランカップリング剤を用いることがより好ましい。接着助剤の配合量は、(A)ポリイミド前駆体100質量部に対し、0.5質量部~25質量部の範囲が好ましい。 Among these adhesive aids, it is more preferable to use a silane coupling agent in terms of adhesive strength. The amount of adhesive aid to be added is preferably in the range of 0.5 to 25 parts by mass per 100 parts by mass of (A) polyimide precursor.
特に溶剤を含む溶液の状態での保存時の感光性樹脂組成物の粘度及び光感度の安定性を向上させるために、感光性樹脂組成物は、熱重合禁止剤を任意に含むことができる。熱重合禁止剤としては、例えば、ヒドロキノン、N-ニトロソジフェニルアミン、p-tert-ブチルカテコール、フェノチアジン、N-フェニルナフチルアミン、エチレンジアミン四酢酸、1,2-シクロヘキサンジアミン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、2,6-ジ-tert-ブチル-p-メチルフェノール、5-ニトロソ-8-ヒドロキシキノリン、1-ニトロソ-2-ナフトール、2-ニトロソ-1-ナフトール、2-ニトロソ-5-(N-エチル-N-スルフォプロピルアミノ)フェノール、N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシルアミンアンモニウム塩、N-ニトロソ-N(1-ナフチル)ヒドロキシルアミンアンモニウム塩等が用いられる。また、これらの熱重合禁止剤は、1種で用いても2種以上の混合物で用いてもよい。 In order to improve the stability of the viscosity and photosensitivity of the photosensitive resin composition, particularly when stored in a state of a solution containing a solvent, the photosensitive resin composition may optionally contain a thermal polymerization inhibitor. Examples of thermal polymerization inhibitors that can be used include hydroquinone, N-nitrosodiphenylamine, p-tert-butylcatechol, phenothiazine, N-phenylnaphthylamine, ethylenediaminetetraacetic acid, 1,2-cyclohexanediaminetetraacetic acid, glycol ether diaminetetraacetic acid, 2,6-di-tert-butyl-p-methylphenol, 5-nitroso-8-hydroxyquinoline, 1-nitroso-2-naphthol, 2-nitroso-1-naphthol, 2-nitroso-5-(N-ethyl-N-sulfopropylamino)phenol, N-nitroso-N-phenylhydroxylamine ammonium salt, and N-nitroso-N(1-naphthyl)hydroxylamine ammonium salt. These thermal polymerization inhibitors may be used alone or in a mixture of two or more.
熱重合禁止剤の配合量としては、(A)ポリイミド前駆体100質量部に対し、0.005質量部~12質量部の範囲が好ましい。 The amount of thermal polymerization inhibitor to be added is preferably in the range of 0.005 parts by mass to 12 parts by mass per 100 parts by mass of (A) polyimide precursor.
例えば、銅又は銅合金から成る基板を用いる場合には、基板変色を抑制するために、感光性樹脂組成物は、アゾール化合物を任意に含むことができる。アゾール化合物としては、例えば、1H-トリアゾール、5-メチル-1H-トリアゾール、5-エチル-1H-トリアゾール、4,5-ジメチル-1H-トリアゾール、5-フェニル-1H-トリアゾール、4-t-ブチル-5-フェニル-1H-トリアゾール、5-ヒドロキシフェニル-1H-トリアゾール、フェニルトリアゾール、p-エトキシフェニルトリアゾール、5-フェニル-1-(2-ジメチルアミノエチル)トリアゾール、5-ベンジル-1H-トリアゾール、ヒドロキシフェニルトリアゾール、1,5-ジメチルトリアゾール、4,5-ジエチル-1H-トリアゾール、1H-ベンゾトリアゾール、2-(5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-[2-ヒドロキシ-3,5-ビス(α,α―ジメチルベンジル)フェニル]-ベンゾトリアゾール、2-(3,5-ジ-t-ブチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(3-t-ブチル-5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)-ベンゾトリアゾール、2-(3,5-ジ-t-アミル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-t-オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール、4-メチル-1H-ベンゾトリアゾール、4-カルボキシ-1H-ベンゾトリアゾール、5-カルボキシ-1H-ベンゾトリアゾール、1H-テトラゾール、5-メチル-1H-テトラゾール、5-フェニル-1H-テトラゾール、5-アミノ-1H-テトラゾール、1-メチル-1H-テトラゾール等が挙げられる。特に好ましくは、トリルトリアゾール、5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール、4-メチル-1H-ベンゾトリアゾールが挙げられる。また、これらのアゾール化合物は、1種で用いても2種以上の混合物で用いてもよい。 For example, when a substrate made of copper or a copper alloy is used, the photosensitive resin composition may optionally contain an azole compound in order to suppress discoloration of the substrate. Examples of the azole compound include 1H-triazole, 5-methyl-1H-triazole, 5-ethyl-1H-triazole, 4,5-dimethyl-1H-triazole, 5-phenyl-1H-triazole, 4-t-butyl-5-phenyl-1H-triazole, 5-hydroxyphenyl-1H-triazole, phenyltriazole, p-ethoxyphenyltriazole, 5-phenyl-1-(2-dimethylaminoethyl)triazole, 5-benzyl-1H-triazole, hydroxyphenyltriazole, 1,5-dimethyltriazole, 4,5-diethyl-1H-triazole, 1H-benzotriazole, 2-(5-methyl-2-hydroxyphenyl)benzotriazole, 2-[2-hydroxy-3,5-bis(α,α-dimethylbenzyl)phenyl]-benzotriazole, and the like. benzotriazole, 2-(3,5-di-t-butyl-2-hydroxyphenyl)benzotriazole, 2-(3-t-butyl-5-methyl-2-hydroxyphenyl)-benzotriazole, 2-(3,5-di-t-amyl-2-hydroxyphenyl)benzotriazole, 2-(2'-hydroxy-5'-t-octylphenyl)benzotriazole, hydroxyphenylbenzotriazole, tolyltriazole, 5-methyl-1H-benzotriazole, 4-methyl-1H-benzotriazole, 4-carboxy-1H-benzotriazole, 5-carboxy-1H-benzotriazole, 1H-tetrazole, 5-methyl-1H-tetrazole, 5-phenyl-1H-tetrazole, 5-amino-1H-tetrazole, 1-methyl-1H-tetrazole, etc. Particularly preferred are tolyltriazole, 5-methyl-1H-benzotriazole, and 4-methyl-1H-benzotriazole. These azole compounds may be used alone or in a mixture of two or more.
アゾール化合物の配合量は、(A)ポリイミド前駆体100質量部に対し、0.1質量部~20質量部であることが好ましく、光感度特性の観点から0.5質量部~5質量部であることがより好ましい。アゾール化合物の(A)ポリイミド前駆体100質量部に対する配合量が0.1質量部以上であれば、感光性樹脂組成物を銅又は銅合金の上に形成したときに、銅又は銅合金表面の変色が抑制され、他方、20質量部以下であれば、光感度に優れるため好ましい。 The amount of the azole compound is preferably 0.1 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the polyimide precursor (A), and more preferably 0.5 to 5 parts by mass from the viewpoint of photosensitivity characteristics. If the amount of the azole compound per 100 parts by mass of the polyimide precursor (A) is 0.1 parts by mass or more, discoloration of the copper or copper alloy surface is suppressed when the photosensitive resin composition is formed on copper or a copper alloy, while if the amount is 20 parts by mass or less, photosensitivity is excellent, which is preferable.
銅の変色を抑制するために、感光性樹脂組成物は、ヒンダードフェノール化合物を含むことができる。ヒンダードフェノール化合物としては、例えば、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、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、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〕、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〕、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)、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)、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〕、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-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、 In order to suppress discoloration of copper, the photosensitive resin composition may contain a hindered phenol compound. Examples of the hindered phenol compound include 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol, 2,5-di-t-butyl-hydroquinone, octadecyl-3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate, isooctyl-3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate, 4,4'-methylenebis(2,6-di-t-butylphenol), 4,4'-thio-bis(3-methyl-6-t-butylphenol), 4,4'-butylidene-bis(3-methyl-6-t-butylphenol), triethylene glycol-bis [3-(3-t-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl)propionate], 1,6-hexanediol-bis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate], 2,2-thio-diethylenebis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate], N,N'hexamethylenebis(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamamide), 2,2'-methylene-bis(4-methyl-6-t-butylphenol), 2,2'-methylene-bis(4-ethyl-6-t-butylphenol), pentaerythritol Lithyl-tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate], tris-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)-isocyanurate, 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)benzene, 1,3,5-tris(3-hydroxy-2,6-dimethyl-4-isopropylbenzyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione, 1,3,5-tris(4-t-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)-1,3,5-trione riazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione, 1,3,5-tris(4-s-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione, 1,3,5-tris[4-(1-ethylpropyl)-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl]-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione, 1,3,5-tris[4-triethylmethyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl]-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione,
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、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-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-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、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)-トリオン等が挙げられるが、これに限定されるものではない。これらの中でも、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)-トリオンが特に好ましい。 1,3,5-tris(3-hydroxy-2,6-dimethyl-4-phenylbenzyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione, 1,3,5-tris(4-t-butyl-3-hydroxy-2,5,6-trimethylbenzyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione, 1,3,5-tris(4-t-butyl-5-ethyl-3-hydroxy 1,3,5-tris(4-t-butyl-6-ethyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione, 1,3,5-tris(4-t-butyl-6-ethyl-3-hydroxy-2,5-dimethylbenzyl)-1,3 ,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione, 1,3,5-tris(4-t-butyl-5,6-diethyl-3-hydroxy-2-methylbenzyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione, 1,3,5-tris(4-t-butyl-3-hydroxy-2-methylbenzyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione Examples of the triazine include, but are not limited to, 1,3,5-tris(4-t-butyl-3-hydroxy-2,5-dimethylbenzyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione, 1,3,5-tris(4-t-butyl-5-ethyl-3-hydroxy-2-methylbenzyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione, etc. Among these, 1,3,5-tris(4-t-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione is particularly preferred.
ヒンダードフェノール化合物の配合量は、(A)ポリイミド前駆体100質量部に対し、0.1質量部~20質量部であることが好ましく、光感度特性の観点から0.5質量部~10質量部であることがより好ましい。ヒンダードフェノール化合物の(A)ポリイミド前駆体100質量部に対する配合量が0.1質量部以上であれば、例えば、銅又は銅合金の上に感光性樹脂組成物を形成した場合に、銅又は銅合金の変色・腐食が防止され、他方、20質量部以下であれば、光感度に優れるため好ましい。 The amount of the hindered phenol compound is preferably 0.1 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the polyimide precursor (A), and more preferably 0.5 to 10 parts by mass from the viewpoint of photosensitivity characteristics. If the amount of the hindered phenol compound per 100 parts by mass of the polyimide precursor (A) is 0.1 parts by mass or more, for example, when a photosensitive resin composition is formed on copper or a copper alloy, discoloration and corrosion of the copper or copper alloy is prevented, while if the amount is 20 parts by mass or less, photosensitivity is excellent, which is preferable.
感光性樹脂組成物には、チタン又はジルコニウムから選択される金属元素を含む有機化合物を含有させてもよい。前記有機化合物は、一分子中にチタン又はジルコニウムから選択される金属元素を1つ含むことが好ましい。有機基としては、炭化水素基、ヘテロ原子を含有する炭化水素基を含むことが好ましい。前記有機化合物を含有することにより、感光性樹脂組成物のイミド化率が上がり、硬化膜の誘電正接が低下する。 The photosensitive resin composition may contain an organic compound containing a metal element selected from titanium or zirconium. The organic compound preferably contains one metal element selected from titanium or zirconium in one molecule. The organic group preferably contains a hydrocarbon group or a hydrocarbon group containing a heteroatom. By containing the organic compound, the imidization rate of the photosensitive resin composition increases and the dielectric tangent of the cured film decreases.
使用可能な有機チタン又はジルコニウム化合物としては、例えば、チタン、または、ジルコニウム原子に有機化学物質が共有結合又はイオン結合を介して結合しているものが挙げられる。 Usable organic titanium or zirconium compounds include, for example, those in which an organic chemical is bonded to a titanium or zirconium atom via a covalent or ionic bond.
有機チタン又はジルコニウム化合物の具体例を以下のI)~VII)に示す:
I)キレート化合物としては、アルコキシ基を2個以上有する化合物が、感光性樹脂組成物の保存安定性及び良好なパターンが得られることからより好ましい。キレート化合物として具体的な例は、チタニウムビス(トリエタノールアミン)ジイソプロポキサイド、チタニウムジ(n-ブトキサイド)ビス(2,4-ペンタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(2,4-ペンタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(テトラメチルヘプタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(エチルアセトアセテート)、これらの化合物のチタン原子をジルコニウム原子で置換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。
Specific examples of the organic titanium or zirconium compound are shown below in I) to VII):
I) As the chelate compound, a compound having two or more alkoxy groups is more preferable because it provides the storage stability of the photosensitive resin composition and a good pattern. Specific examples of the chelate compound include titanium bis(triethanolamine)diisopropoxide, titanium di(n-butoxide)bis(2,4-pentanedionate), titanium diisopropoxide bis(2,4-pentanedionate), titanium diisopropoxide bis(tetramethylheptanedionate), titanium diisopropoxide bis(ethylacetoacetate), and compounds in which the titanium atom of these compounds is replaced with a zirconium atom, but are not limited thereto.
II)テトラアルコキシ化合物としては、例えば、チタニウムテトラ(n-ブトキサイド)、チタニウムテトラエトキサイド、チタニウムテトラ(2-エチルヘキソキサイド)、チタニウムテトライソブトキサイド、チタニウムテトライソプロポキサイド、チタニウムテトラメトキサイド、チタニウムテトラメトキシプロポキサイド、チタニウムテトラメチルフェノキサイド、チタニウムテトラ(n-ノニロキサイド)、チタニウムテトラ(n-プロポキサイド)、チタニウムテトラステアリロキサイド、チタニウムテトラキス[ビス{2,2-(アリロキシメチル)ブトキサイド}]、これらの化合物のチタン原子をジルコニウム原子で置換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。 II) Examples of tetraalkoxy compounds include, but are not limited to, titanium tetra(n-butoxide), titanium tetraethoxide, titanium tetra(2-ethylhexoxide), titanium tetraisobutoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetramethoxide, titanium tetramethoxypropoxide, titanium tetramethylphenoxide, titanium tetra(n-nonyloxide), titanium tetra(n-propoxide), titanium tetrastearyloxide, titanium tetrakis[bis{2,2-(allyloxymethyl)butoxide}], and compounds in which the titanium atoms of these compounds are replaced with zirconium atoms.
III)チタノセン又はジルコノセン化合物としては、例えば、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタニウムトリメトキサイド、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロフェニル)チタニウム、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)フェニル)チタニウム、これらの化合物のチタン原子をジルコニウム原子で置換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。 III) Examples of titanocene or zirconocene compounds include, but are not limited to, pentamethylcyclopentadienyltitanium trimethoxide, bis(η 5 -2,4-cyclopentadiene-1-yl)bis(2,6-difluorophenyl)titanium, bis(η 5 -2,4-cyclopentadiene-1-yl)bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)phenyl)titanium, and compounds in which the titanium atom of these compounds is replaced with a zirconium atom.
IV)モノアルコキシ化合物としては、例えば、チタニウムトリス(ジオクチルホスフェート)イソプロポキサイド、チタニウムトリス(ドデシルベンゼンスルホネート)イソプロポキサイド、これらの化合物のチタン原子をジルコニウム原子で置換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。 IV) Examples of monoalkoxy compounds include, but are not limited to, titanium tris(dioctylphosphate) isopropoxide, titanium tris(dodecylbenzenesulfonate) isopropoxide, and compounds in which the titanium atoms of these compounds are replaced with zirconium atoms.
V)チタニウムオキサイド又はジルコニウムオキサイド化合物としては、例えば、チタニウムオキサイドビス(ペンタンジオネート)、チタニウムオキサイドビス(テトラメチルヘプタンジオネート)、フタロシアニンチタニウムオキサイド、これらの化合物のチタン原子をジルコニウム原子で置換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。 V) Examples of titanium oxide or zirconium oxide compounds include, but are not limited to, titanium oxide bis(pentanedionate), titanium oxide bis(tetramethylheptanedionate), phthalocyanine titanium oxide, and compounds in which the titanium atoms of these compounds are replaced with zirconium atoms.
VI)チタニウムテトラアセチルアセトネート又はジルコニウムテトラアセチルアセトネート化合物としては、例えば、チタニウムテトラアセチルアセトネート、これらの化合物のチタン原子をジルコニウム原子で置換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。 VI) Examples of titanium tetraacetylacetonate or zirconium tetraacetylacetonate compounds include, but are not limited to, titanium tetraacetylacetonate and compounds in which the titanium atoms of these compounds are replaced with zirconium atoms.
VII)チタネートカップリング剤としては、例えば、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 VII) Examples of titanate coupling agents include, but are not limited to, isopropyl tridodecylbenzenesulfonyl titanate.
上記I)~VII)の中でも、有機チタン化合物が、上記I)チタンキレート化合物、II)テトラアルコキシチタン化合物、及びIII)チタノセン化合物から成る群から選ばれる少なくとも1種の化合物であることが、より良好な誘電正接を奏するという観点から好ましい。特に、チタニウムジイソプロポキサイドビス(エチルアセトアセテート)、チタニウムテトラ(n-ブトキサイド)、及びビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)フェニル)チタニウムが好ましい。 Among the above I) to VII), the organotitanium compound is preferably at least one compound selected from the group consisting of the above I) titanium chelate compounds, II) tetraalkoxytitanium compounds, and III) titanocene compounds, from the viewpoint of exhibiting a better dielectric tangent. In particular, titanium diisopropoxide bis(ethylacetoacetate), titanium tetra(n-butoxide), and bis(η 5 -2,4-cyclopentadiene-1-yl)bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)phenyl)titanium are preferred.
有機チタン又はジルコニウム化合物を配合する場合の配合量は、(A)樹脂100質量部に対し、0.05質量部~10質量部であることが好ましく、0.1質量部~2質量部であることがより好ましい。該配合量が0.05質量部以上であれば、良好な感光性樹脂組成物のイミド化率、及び硬化膜の誘電正接が発現し、他方、10質量部以下であれば、感光性樹脂組成物の保存安定性に優れるため好ましい。 When an organic titanium or zirconium compound is blended, the blending amount is preferably 0.05 parts by mass to 10 parts by mass, and more preferably 0.1 parts by mass to 2 parts by mass, per 100 parts by mass of the (A) resin. If the blending amount is 0.05 parts by mass or more, a good imidization rate of the photosensitive resin composition and a good dielectric loss tangent of the cured film are achieved, while if the blending amount is 10 parts by mass or less, the storage stability of the photosensitive resin composition is excellent, which is preferable.
[ポリイミド]
上記ポリイミド前駆体組成物から形成される、硬化レリーフパターン(ポリイミド硬化膜)に含まれるポリイミドの構造は、下記一般式(11):
一般式(1)中の好ましいX1とY1は、一般式(11)で表されるポリイミドにおいても、同様の理由により好ましい。一般式(11)の繰り返し単位数mは、特に限定は無いが、2~150の整数であってもよい。
[Polyimide]
The structure of the polyimide contained in the cured relief pattern (cured polyimide film) formed from the polyimide precursor composition is represented by the following general formula (11):
The preferred X1 and Y1 in the general formula (1) are also preferred in the polyimide represented by the general formula (11) for the same reasons. The number m of repeating units in the general formula (11) is not particularly limited, but may be an integer of 2 to 150.
本発明の他の実施形態は、320℃に加熱した際の重量減少率が0.01%~0.5%であり、350℃に加熱した際の重量減少率が0.1%~1.5%であり、かつ、摂動方式スプリットシリンダ共振器法により周波数40GHzで測定した際の誘電正接が0.0021~0.0085である、再配線用層間絶縁膜形成用ポリイミド硬化膜自体である。 Another embodiment of the present invention is a polyimide cured film for forming an interlayer insulating film for rewiring, which has a weight loss rate of 0.01% to 0.5% when heated to 320°C and a weight loss rate of 0.1% to 1.5% when heated to 350°C, and a dielectric loss tangent of 0.0021 to 0.0085 when measured at a frequency of 40 GHz using a perturbation split cylinder resonator method.
[半導体装置]
本発明のさらに他の実施形態は、上述した硬化レリーフパターンの製造方法により得られる硬化レリーフパターンを有する、半導体装置、すなわち、半導体素子である基材と、上述した硬化レリーフパターン製造方法により該基材上に形成されたポリイミドの硬化レリーフパターンとを有する半導体装置でもある。また、本発明に係るポリイミド硬化膜の製造方法は、基材として半導体素子を用い、上述した硬化レリーフパターンの製造方法を工程の一部として含む半導体装置の製造方法にも適用できる。本実施形態の半導体装置は、上記硬化レリーフパターン製造方法で形成される硬化レリーフパターンを、表面保護膜、層間絶縁膜、再配線用絶縁膜、フリップチップ装置用保護膜、バンプ構造を有する半導体装置の保護膜等として形成し、公知の半導体装置の製造方法と組合せることで製造することができる。
[Semiconductor device]
Yet another embodiment of the present invention is a semiconductor device having a cured relief pattern obtained by the above-mentioned method for producing a cured relief pattern, i.e., a semiconductor device having a substrate which is a semiconductor element and a cured relief pattern of polyimide formed on the substrate by the above-mentioned method for producing a cured relief pattern. The method for producing a polyimide cured film according to the present invention can also be applied to a method for producing a semiconductor device which uses a semiconductor element as a substrate and includes the above-mentioned method for producing a cured relief pattern as a part of the process. The semiconductor device of this embodiment can be produced by forming the cured relief pattern formed by the above-mentioned method for producing a cured relief pattern as a surface protective film, an interlayer insulating film, an insulating film for rewiring, a protective film for a flip chip device, a protective film for a semiconductor device having a bump structure, or the like, and combining it with a known method for producing a semiconductor device.
[表示体装置]
本発明のさらに他の実施形態は、表示体素子と該表示体素子の上部に設けられた硬化膜とを備える表示体装置であって、該硬化膜は上述の硬化レリーフパターンである表示体装置でもある。ここで、当該硬化レリーフパターンは、当該表示体素子に直接接して積層されていてもよく、別の層を間に挟んで積層されていてもよい。例えば、該硬化膜として、TFT液晶表示素子及びカラーフィルター素子の表面保護膜、絶縁膜、平坦化膜、MVA型液晶表示装置用の突起、有機EL素子陰極用の隔壁を挙げることができる。
[Display device]
Yet another embodiment of the present invention is a display device including a display element and a cured film provided on the upper part of the display element, the cured film being the above-mentioned cured relief pattern. Here, the cured relief pattern may be laminated in direct contact with the display element, or may be laminated with another layer sandwiched therebetween. For example, the cured film may be a surface protection film, an insulating film, a planarizing film for a TFT liquid crystal display element and a color filter element, a protrusion for an MVA type liquid crystal display device, or a partition wall for a cathode of an organic EL element.
本発明に係るポリイミド硬化膜の製造方法は、上記のような半導体装置への適用の他、多層回路の層間絶縁、フレキシブル銅張板のカバーコート、ソルダーレジスト膜、液晶配向膜等の用途にも有用である。 The method for producing a polyimide cured film according to the present invention is useful not only for application to the semiconductor devices described above, but also for applications such as interlayer insulation in multilayer circuits, cover coats for flexible copper-clad boards, solder resist films, and liquid crystal alignment films.
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。実施例、比較例、製造例において、以下の測定及び評価方法を用いて各種物性等を測定・評価した。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the examples, comparative examples, and production examples, various physical properties were measured and evaluated using the following measurement and evaluation methods.
[測定及び評価方法]
(1)重量平均分子量
各樹脂の重量平均分子量(Mw)をゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(標準ポリスチレン換算)で測定した。測定に用いたカラムは昭和電工(株)製の商標名「Shodex 805M/806M直列」であり、標準単分散ポリスチレンは、昭和電工(株)製の商標名「Shodex STANDARD SM-105」を選択し、展開溶媒はN-メチル-2-ピロリドンであり、検出器は昭和電工(株)製の商標名「Shodex RI-930」を使用した。
[Measurement and evaluation methods]
(1) Weight-average molecular weight The weight-average molecular weight (Mw) of each resin was measured by gel permeation chromatography (standard polystyrene equivalent). The column used in the measurement was a "Shodex 805M/806M series" manufactured by Showa Denko K.K., the standard monodisperse polystyrene was "Shodex STANDARD SM-105" manufactured by Showa Denko K.K., the developing solvent was N-methyl-2-pyrrolidone, and the detector was "Shodex RI-930" manufactured by Showa Denko K.K.
(2)誘電率(Dk)、誘電正接(Df)の測定
6インチ・シリコン・ウェハ(フジミ電子工業株式会社製、厚み625±25μm)上に、スパッタ装置(L-440S-FHL型、キヤノンアネルバ社製)を用いて100nm厚のアルミニウム(Al)をスパッタし、スパッタAlウェハ基板を準備した。
ネガ型感光性樹脂組成物を、スピンコート装置(D-spin60A型、SOKUDO社製)を使用して上記スパッタAlウェハ基板にスピンコートし、110℃で3分間加熱乾燥して、スピンコート膜を作製した。その後、アライナ(PLA-501F、キャノン社製)を用いて露光量600mJ/cm2のghi線で全面露光し、真空ガス置換オーブン(450PB8-2P-CP、YES社製)を用いて、窒素雰囲気下、所定の温度で2時間の加熱硬化処理を施し、硬化膜を作製した。硬化膜の膜厚は、段差計(P-15、KLA-Tenchore社製)を用いて測定した。この硬化膜を、ダイシングソー(ディスコ製、型式名DAD-2H/6T)を用いて縦80mm、横60mm、もしくは縦40mm、横30mmにカットし、10%塩酸水溶液に浸漬してシリコン・ウエハ上から剥離し、フィルムサンプルとした。
(2) Measurement of Dielectric Constant (Dk) and Dielectric Loss Tangent (Df) A 100 nm-thick aluminum (Al) was sputtered onto a 6-inch silicon wafer (manufactured by Fujimi Electronics Co., Ltd., thickness 625±25 μm) using a sputtering device (L-440S-FHL type, manufactured by Canon Anelva Corporation) to prepare a sputtered Al wafer substrate.
The negative photosensitive resin composition was spin-coated on the sputtered Al wafer substrate using a spin coater (D-spin 60A type, manufactured by SOKUDO Corporation), and dried by heating at 110°C for 3 minutes to produce a spin-coated film. Thereafter, the entire surface was exposed to ghi rays at an exposure dose of 600 mJ/cm2 using an aligner (PLA-501F, manufactured by Canon Corporation), and a heat curing treatment was performed for 2 hours at a predetermined temperature under a nitrogen atmosphere using a vacuum gas replacement oven (450PB8-2P-CP, manufactured by YES Corporation) to produce a cured film. The film thickness of the cured film was measured using a step gauge (P-15, manufactured by KLA-Tenchore Corporation). This cured film was cut into a size of 80 mm length x 60 mm width or 40 mm length x 30 mm width using a dicing saw (manufactured by Disco, model name DAD-2H/6T), immersed in a 10% hydrochloric acid aqueous solution, and peeled off from the silicon wafer to obtain a film sample.
フィルムサンプルを共振器摂動法にて10、28、40、60GHzにおける比誘電率、誘電正接を算出した。測定方法の詳細は以下の通りであった。
(測定方法)
摂動方式スプリットシリンダ共振器法
(装置構成)
ネットワークアナライザ:PNA Network analyzer E5224B
(Agilent technologies社製)
スプリットシリンダ共振器:CR-710(関東電子応用開発社製、測定周波数:約10GHz)、CR-728(関東電子応用開発社製、測定周波数:約28GHz)、CR-740(関東電子応用開発社製、測定周波数:約40GHz)、CR-760(関東電子応用開発社製、測定周波数:約60GHz)
The relative dielectric constant and dielectric loss tangent of the film sample were calculated at 10, 28, 40, and 60 GHz by a resonator perturbation method. The details of the measurement method are as follows.
(Measurement method)
Perturbation split cylinder resonator method (device configuration)
Network analyzer: PNA Network analyzer E5224B
(Agilent Technologies)
Split cylinder resonator: CR-710 (manufactured by Kanto Electronics Application Development Co., Ltd., measurement frequency: about 10 GHz), CR-728 (manufactured by Kanto Electronics Application Development Co., Ltd., measurement frequency: about 28 GHz), CR-740 (manufactured by Kanto Electronics Application Development Co., Ltd., measurement frequency: about 40 GHz), CR-760 (manufactured by Kanto Electronics Application Development Co., Ltd., measurement frequency: about 60 GHz)
(3)重量減少率測定
6インチシリコン・ウエハ上に、硬化後の膜厚が約10μmとなるように感光性樹脂組成物を回転塗布し、110℃で180秒間ホットプレートにてプリベークを行った後、真空ガス置換オーブン(450PB8-2P-CP、YES社製)を用いて、窒素雰囲気下、230℃で2時間加熱して硬化ポリイミド塗膜を得た。膜厚は膜厚測定装置、ラムダエース(大日本スクリーン社製)にて測定した。得られたポリイミド塗膜を削り取り、熱重量測定装置(島津社製、TGA-50)を用いて、室温から10℃/minで昇温した際に、230℃に到達した際の膜の重量をW230、320℃に到達した際の膜の重量をW320、350℃に到達した際の膜の重量をW350として、下記式:
320℃重量減少率(%)=(W230-W320)/W230
350℃重量減少率(%)=(W230-W350)/W230
を、それぞれ、算出した。
(3) Measurement of Weight Loss Rate The photosensitive resin composition was spin-coated on a 6-inch silicon wafer so that the film thickness after curing would be about 10 μm, and the wafer was pre-baked on a hot plate at 110° C. for 180 seconds. The wafer was then heated at 230° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere using a vacuum gas replacement oven (450PB8-2P-CP, manufactured by YES Co., Ltd.) to obtain a cured polyimide coating film. The film thickness was measured using a film thickness measuring device, Lambda Ace (manufactured by Dainippon Screen Co., Ltd.). The polyimide coating film obtained was scraped off, and the weight of the film when it reached 230° C. was measured using a thermogravimetric measuring device (manufactured by Shimadzu Co., Ltd., TGA-50) at a temperature rise of 10° C./min from room temperature. The weight of the film when it reached 230° C. was W 230 , the weight of the film when it reached 320° C. was W 320 , and the weight of the film when it reached 350° C. was W 350 , according to the following formula:
320℃ weight loss rate (%) = (W 230 - W 320 ) / W 230
350℃ weight loss rate (%) = (W 230 - W 350 ) / W 230
were calculated, respectively.
[(A)ポリイミド前駆体の製造]
<製造例1>((A)ポリイミド前駆体(ポリマーA-1)の合成)
4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)155.1gを2リットル容量の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)134.0g及びγ―ブチロラクトン400mlを加えて室温下で攪拌しながらピリジン79.1gを加えて、反応混合物を得た。反応による発熱の終了後、室温まで放冷し、更に16時間静置した。
[(A) Production of polyimide precursor]
<Production Example 1> (A) Synthesis of polyimide precursor (polymer A-1)
155.1 g of 4,4'-oxydiphthalic dianhydride (ODPA) was placed in a 2-liter separable flask, 134.0 g of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and 400 ml of γ-butyrolactone were added, and 79.1 g of pyridine was added while stirring at room temperature to obtain a reaction mixture. After the heat generation due to the reaction had ceased, the mixture was allowed to cool to room temperature and then left to stand for another 16 hours.
次に、氷冷下において、反応混合物に、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)206.3gをγ-ブチロラクトン180mlに溶解した溶液を、攪拌しながら40分かけて加え、続いて2,2-ビス{4-(4-アミノフェノキシ)フェニル}プロパン(BAPP)175.9gをγ-ブチロラクトン350mlに懸濁した懸濁液を、攪拌しながら60分かけて加えた。更に室温で2時間攪拌した後、エチルアルコール30mlを加えて1時間攪拌した後に、γ-ブチロラクトン400ml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。 Next, under ice cooling, a solution of 206.3 g of dicyclohexylcarbodiimide (DCC) dissolved in 180 ml of γ-butyrolactone was added to the reaction mixture over 40 minutes while stirring, followed by a suspension of 175.9 g of 2,2-bis{4-(4-aminophenoxy)phenyl}propane (BAPP) suspended in 350 ml of γ-butyrolactone, which was added over 60 minutes while stirring. After further stirring at room temperature for 2 hours, 30 ml of ethyl alcohol was added and stirred for 1 hour, after which 400 ml of γ-butyrolactone was added. The precipitate formed in the reaction mixture was removed by filtration to obtain a reaction liquid.
得られた反応液を3リットルのエチルアルコールに加えて、粗ポリマーからなる沈殿物を生成した。生成した粗ポリマーを濾取し、テトラヒドロフラン1.5リットル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陰イオン交換樹脂(オルガノ株式会社製「アンバーリストTM15」)を用いて精製し、ポリマー溶液を得た。得られたポリマー溶液を28リットル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取した後に真空乾燥することにより、粉末状のポリマーA-1を得た。
このポリマーA-1の重量平均分子量(Mw)を測定したところ、22,000であった。ポリマーA-1から得られるポリイミド硬化膜の、繰り返し単位当たりのイミド基濃度は19.4wt%であった。
The reaction solution obtained was added to 3 liters of ethyl alcohol to produce a precipitate consisting of a crude polymer. The produced crude polymer was filtered and dissolved in 1.5 liters of tetrahydrofuran to obtain a crude polymer solution. The obtained crude polymer solution was purified using an anion exchange resin ("Amberlyst ™ 15" manufactured by Organo Corporation) to obtain a polymer solution. The obtained polymer solution was dropped into 28 liters of water to precipitate the polymer, and the obtained precipitate was filtered and then vacuum dried to obtain a powdered polymer A-1.
The weight average molecular weight (Mw) of this polymer A-1 was measured and found to be 22000. The imide group concentration per repeating unit of the cured polyimide film obtained from polymer A-1 was 19.4 wt %.
<製造例2>((A)ポリイミド前駆体(ポリマーA-2)の合成)
上記製造例1において、BAPP175.9gに代えて、4,4’-オキシジアニリン(ODA)93.0gを用いた以外は、製造例1に記載の方法と同様にして反応を行うことにより、ポリマーA-2を得た。
このポリマーA-2の重量平均分子量(Mw)を測定したところ、22,000であった。ポリマーA-2から得られるポリイミド硬化膜の、繰り返し単位当たりのイミド基濃度は27.4wt%であった。
<Production Example 2> (A) Synthesis of polyimide precursor (polymer A-2)
Polymer A-2 was obtained by carrying out the reaction in the same manner as in Production Example 1, except that 93.0 g of 4,4'-oxydianiline (ODA) was used instead of 175.9 g of BAPP in Production Example 1.
The weight average molecular weight (Mw) of this polymer A-2 was measured and found to be 22000. The imide group concentration per repeating unit of the cured polyimide film obtained from polymer A-2 was 27.4 wt %.
<製造例3>((A)ポリイミド前駆体(ポリマーA-3)の合成)
上記製造例1において、ODPA155.1gに代えて、4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)酸二無水物(BPADA)260.2gを、BAPP175.9gに代えて2,2’-ジメチルビフェニル-4,4’-ジアミン(m-TB)92.88gを用いた以外は、製造例1に記載の方法と同様にして反応を行うことにより、ポリマーA-3を得た。
このポリマーA-3の重量平均分子量(Mw)を測定したところ、23,000であった。ポリマーA-3から得られるポリイミド硬化膜の、繰り返し単位当たりのイミド基濃度は19.1wt%であった。
<Production Example 3> (A) Synthesis of polyimide precursor (polymer A-3)
Polymer A-3 was obtained by carrying out the reaction in the same manner as in Production Example 1, except that 260.2 g of 4,4'-(4,4'-isopropylidenediphenoxy) acid dianhydride (BPADA) was used instead of 155.1 g of ODPA, and 92.88 g of 2,2'-dimethylbiphenyl-4,4'-diamine (m-TB) was used instead of 175.9 g of BAPP in Production Example 1.
The weight average molecular weight (Mw) of this polymer A-3 was measured and found to be 23,000. The imide group concentration per repeating unit of the polyimide cured film obtained from polymer A-3 was 19.1 wt %.
<製造例4>((A)ポリイミド前駆体(ポリマーA-4)の合成)
上記製造例1において、ODPA155.1gに代えて、ピロメリット酸無水物109.1gを、BAPP175.9gに代えてODA93.0gを用いた以外は、製造例1に記載の方法と同様にして反応を行うことにより、ポリマーA-4を得た。
このポリマーA-4の重量平均分子量(Mw)を測定したところ、20,000であった。ポリマーA-4から得られるポリイミド硬化膜の、繰り返し単位当たりのイミド基濃度は33.5wt%であった。
<Production Example 4> (A) Synthesis of polyimide precursor (polymer A-4)
Polymer A-4 was obtained by carrying out the reaction in the same manner as in Production Example 1, except that 109.1 g of pyromellitic anhydride was used instead of 155.1 g of ODPA and 93.0 g of ODA were used instead of 175.9 g of BAPP in Production Example 1.
The weight average molecular weight (Mw) of this polymer A-4 was measured and found to be 20,000. The imide group concentration per repeating unit of the polyimide cured film obtained from polymer A-4 was 33.5 wt %.
[感光性樹脂組成物の製造]
実施例には下記化合物を用いた。
光重合開始剤B-1:TR-PBG-3057(常州強力電子社製)
溶媒D-1:γ―ブチロラクトン(GBL)
[Production of photosensitive resin composition]
The following compounds were used in the examples.
Photoinitiator B-1: TR-PBG-3057 (manufactured by Changzhou Powerful Electronics Co., Ltd.)
Solvent D-1: γ-butyrolactone (GBL)
<実施例1>
ポリイミド前駆体A-1を用いて以下の方法でネガ型感光性樹脂組成物を調製した。(A)ポリイミド前駆体としてA-1:100g、(B)光重合開始剤としてB-1:5g、(D)D-1:100gに溶解した。得られた溶液の粘度を、少量のGBLをさらに加えることによって、約40ポイズに調整し、ネガ型感光性樹脂組成物とした。該組成物を、前述の方法に従って硬化膜を作製し、評価した。尚、加熱硬化工程(工程(5))は、圧力380torrで230℃2時間行った。結果を以下の表1に示す。
Example 1
A negative photosensitive resin composition was prepared using polyimide precursor A-1 by the following method. (A) 100 g of A-1 as a polyimide precursor, (B) 5 g of B-1 as a photopolymerization initiator, and (D) 100 g of D-1 were dissolved. The viscosity of the obtained solution was adjusted to about 40 poise by further adding a small amount of GBL to obtain a negative photosensitive resin composition. A cured film was prepared from the composition according to the above-mentioned method and evaluated. The heat curing step (step (5)) was performed at 230° C. for 2 hours at a pressure of 380 torr. The results are shown in Table 1 below.
<実施例1~7、比較例1~4>
以下の表1に示すとおりの配合比で調整し、表1に示すとおりの加熱硬化工程の温度と圧力を用いて、実施例1と同様の評価を行った。
<Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 4>
The composition was adjusted to the compounding ratio shown in Table 1 below, and the temperature and pressure in the heat curing step were also shown in Table 1, and the same evaluation as in Example 1 was carried out.
<実施例8、9>
以下の表1に示すとおりの配合比で調製し、表1に示すとおりの圧力を用いて、実施例1と同様の評価を行った。尚、加熱硬化工程は150℃1時間、その後昇温し、230℃1時間行った。
<Examples 8 and 9>
The compositions were prepared according to the compounding ratios shown in Table 1 below, and the same evaluations as in Example 1 were carried out using the pressures shown in Table 1. The heat curing step was carried out at 150° C. for 1 hour, and then the temperature was raised to 230° C. for 1 hour.
表1から分かるように、実施例の硬化膜では、誘電正接の周波数依存性の低い硬化膜を得ることができた。また、比較例に対して、硬化膜を320℃、350℃に加熱した際の重量減少率が低下した。 As can be seen from Table 1, the cured film of the embodiment had a low frequency dependency of the dielectric tangent. In addition, the weight loss rate when the cured film was heated to 320°C and 350°C was lower than that of the comparative example.
本発明に係るポリイミド硬化膜の製造方法によれば、誘電正接の周波数依存性の低く、加熱硬化温度以上の温度での熱重量減少が抑制された硬化膜を提供可能である。したがって、本発明に係るポリイミド硬化膜の製造方法は、例えば、半導体装置、多層配線基板等の分野で好適に利用可能である。 The method for producing a polyimide cured film according to the present invention can provide a cured film with low frequency dependence of the dielectric tangent and suppressed thermal weight loss at temperatures equal to or higher than the heat curing temperature. Therefore, the method for producing a polyimide cured film according to the present invention can be suitably used in fields such as semiconductor devices and multilayer wiring boards.
Claims (12)
(1)ポリイミド前駆体を含む感光性樹脂組成物を基板上に塗布して、該基板上に感光性樹脂層を形成する工程;
(2)得られた感光性樹脂層を乾燥・加熱する工程;
(3)得られた感光性樹脂層を露光する工程;
(4)得られた感光性樹脂層を現像する工程;及び
(5)該基板上に残った感光性樹脂層を150℃~250℃で加熱処理して硬化膜を形成する工程;
を含む、ポリイミド硬化膜の製造方法であって、前記工程(2)及び/又は(5)が、50torr以上580torr以下の圧力下で実施され、かつ、得られたポリイミド硬化膜のポリイミドにおいて、テトラカルボン酸とジアミンに由来する構造を含む繰り返し単位の分子量に対して、イミド基が占める割合であるイミド基濃度が、12wt%~30wt%であることを特徴とするポリイミド硬化膜の製造方法。 The following steps:
(1) applying a photosensitive resin composition containing a polyimide precursor onto a substrate to form a photosensitive resin layer on the substrate;
(2) A step of drying and heating the obtained photosensitive resin layer;
(3) a step of exposing the obtained photosensitive resin layer;
(4) a step of developing the obtained photosensitive resin layer; and (5) a step of heating the photosensitive resin layer remaining on the substrate at 150° C. to 250° C. to form a cured film.
wherein the steps (2) and/or (5) are carried out under a pressure of 50 torr or more and 580 torr or less, and the polyimide in the obtained cured polyimide film has an imide group concentration, which is the ratio of imide groups to the molecular weight of a repeating unit containing a structure derived from a tetracarboxylic acid and a diamine, of 12 wt % to 30 wt %.
0.001<(tanδ40-tanδ10)/tanδ10<0.2 (i)
{式中、tanδ40は、摂動方式スプリットシリンダ共振器法による周波数40GHzでの誘電正接であり、そしてtanδ10は、摂動方式スプリットシリンダ共振器法による周波数10GHzの誘電正接である。}を満たす、請求項1~7のいずれか1項に記載のポリイミド硬化膜の製造方法。 The obtained polyimide cured film had a molecular weight of 1.0 or more and a molecular weight of 1.0 or more.
0.001<(tanδ40-tanδ10)/tanδ10<0.2 (i)
The method for producing a polyimide cured film according to any one of claims 1 to 7, wherein the formula is satisfied: {wherein tan δ40 is the dielectric tangent at a frequency of 40 GHz as measured by a perturbation type split cylinder resonator method, and tan δ10 is the dielectric tangent at a frequency of 10 GHz as measured by a perturbation type split cylinder resonator method.}
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