JP7840247B2 - Manufacturing methods for electronic devices - Google Patents
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Description
本発明は、感光性樹脂組成物および電子デバイスの製造方法に関する。 This invention relates to a photosensitive resin composition and a method for manufacturing an electronic device.
電気・電子分野においては、絶縁層などの硬化膜を形成するために、ポリアミド樹脂および/またはポリイミド樹脂を含む感光性樹脂組成物が用いられることがある。そのため、ポリアミド樹脂および/またはポリイミド樹脂を含む感光性樹脂組成物がこれまで検討されてきている。 In the electrical and electronic fields, photosensitive resin compositions containing polyamide resins and/or polyimide resins are sometimes used to form cured films such as insulating layers. Therefore, photosensitive resin compositions containing polyamide resins and/or polyimide resins have been studied extensively.
一例として、特許文献1には、約20,000ダルトン~約70,000ダルトンの範囲の重量平均分子量を有する少なくとも1種の完全イミド化ポリイミドポリマー;少なくとも1種の溶解度スイッチング化合物;少なくとも1種の光開始剤;および少なくとも1種の溶剤を含み、シクロペンタノンを現像剤として使用した場合に約0.15μm/秒を超える溶解速度を示すフィルムを形成することができる感光性組成物が記載されている。 As an example, Patent Document 1 describes a photosensitive composition comprising at least one fully imidized polyimide polymer having a weight-average molecular weight in the range of about 20,000 Daltons to about 70,000 Daltons; at least one solubility-switching compound; at least one photoinitiator; and at least one solvent, which can form a film exhibiting a dissolution rate of more than about 0.15 μm/second when cyclopentanone is used as a developer.
特許文献2、3などにも、ポリアミド樹脂および/またはポリイミド樹脂を含む感光性樹脂組成物が記載されている。 Patent documents 2 and 3, among others, also describe photosensitive resin compositions containing polyamide resins and/or polyimide resins.
感光性樹脂組成物を用いて電子デバイス中に硬化膜を形成するにあたっては、通常、熱による硬化処理が行われる。具体的には、まず、感光性樹脂組成物を基板上に塗布して膜形成し、その膜を露光や現像によりパターニングする。そして、そのパターニングされた膜を熱処理することで、硬化膜を形成する。
上記のような加熱による硬化膜の形成においては、加熱による膜の収縮が抑えられていることが好ましい。特に、段差を有する基板上に平坦な硬化膜を形成することが近年求められている。しかし、膜が大きく収縮してしまうと、膜の平坦性が損なわれるなどの問題が生じることがある。
When forming a cured film in an electronic device using a photosensitive resin composition, a heat-curing treatment is typically performed. Specifically, first, the photosensitive resin composition is applied to a substrate to form a film, and then this film is patterned by exposure or development. Finally, the patterned film is heat-treated to form a cured film.
In the formation of a cured film by heating as described above, it is preferable to suppress the shrinkage of the film due to heating. In particular, there has been a growing demand in recent years for the formation of a flat cured film on a substrate with steps. However, if the film shrinks significantly, problems such as loss of film flatness may occur.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的の1つは、加熱による収縮が小さく、平坦性が良好な硬化膜を形成可能な感光性樹脂組成物を提供することである。 This invention was made in view of these circumstances. One of the objectives of this invention is to provide a photosensitive resin composition capable of forming a cured film with low shrinkage due to heating and good flatness.
本発明者らは、以下に提供される発明を完成させ、上記課題を解決した。 The present inventors have completed the invention described below and solved the above-mentioned problems.
本発明によれば、
イミド環構造を有するポリイミド(A)と、
多官能(メタ)アクリレート化合物(B)と、
感光剤(C)と、
溶剤(J)と、
を含む、感光性樹脂組成物
が提供される。
According to the present invention,
Polyimide (A) having an imide ring structure,
Polyfunctional (meth)acrylate compound (B),
Photosensitive material (C),
Solvent (J) and,
A photosensitive resin composition containing the following is provided.
また、本発明によれば、
基板上に、上記の感光性樹脂組成物を用いて感光性樹脂膜を形成する膜形成工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する露光工程と、
露光された前記感光性樹脂膜を現像する現像工程と、
を含む、電子デバイスの製造方法
が提供される。
Furthermore, according to the present invention,
A film formation step of forming a photosensitive resin film on a substrate using the above-mentioned photosensitive resin composition,
An exposure step of exposing the photosensitive resin film,
A developing step for developing the exposed photosensitive resin film,
A method for manufacturing an electronic device is provided, including the following.
また、本発明によれば、
上記の感光性樹脂組成物の硬化膜を備える電子デバイス
が提供される。
Furthermore, according to the present invention,
An electronic device comprising a cured film of the above-described photosensitive resin composition is provided.
本発明によれば、加熱による収縮が小さく、平坦性が良好な硬化膜を形成可能な感光性樹脂組成物が提供される。 According to the present invention, a photosensitive resin composition is provided that exhibits minimal shrinkage upon heating and can form a cured film with good flatness.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
煩雑さを避けるため、(i)同一図面内に同一の構成要素が複数ある場合には、その1つのみに符号を付し、全てには符号を付さない場合や、(ii)特に図2以降において、図1と同様の構成要素に改めては符号を付さない場合がある。
すべての図面はあくまで説明用のものである。図面中の各部材の形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応しない。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
In all drawings, similar components are denoted by the same reference numerals, and explanations are omitted where appropriate.
To avoid complexity, (i) if there are multiple identical components in the same drawing, only one will be assigned a reference numeral, and none of them will be assigned a reference numeral; and (ii) especially in Figure 2 and later, components similar to those in Figure 1 will not be assigned a reference numeral again.
All drawings are for illustrative purposes only. The shapes and dimensional ratios of the components shown in the drawings do not necessarily correspond to actual items.
本明細書中、「略」という用語は、特に明示的な説明の無い限りは、製造上の公差や組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを表す。
本明細書中、数値範囲の説明における「X~Y」との表記は、特に断らない限り、X以上Y以下のことを表す。例えば、「1~5質量%」とは「1質量%以上5質量%以下」を意味する。
In this specification, the term "abbreviated" means, unless otherwise explicitly stated, a range that takes into account manufacturing tolerances, assembly variations, etc.
In this specification, the notation "X to Y" in descriptions of numerical ranges means "X or greater and Y or less" unless otherwise specified. For example, "1 to 5 mass%" means "1 mass% or greater and 5 mass% or less".
本明細書における基(原子団)の表記において、置換か無置換かを記していない表記は、置換基を有しないものと置換基を有するものの両方を包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有しないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本明細書における「(メタ)アクリル」との表記は、アクリルとメタクリルの両方を包含する概念を表す。「(メタ)アクリレート」等の類似の表記についても同様である。
本明細書における「有機基」の語は、特に断りが無い限り、有機化合物から1つ以上の水素原子を除いた原子団のことを意味する。例えば、「1価の有機基」とは、任意の有機化合物から1つの水素原子を除いた原子団のことを表す。
本明細書における「電子装置」の語は、半導体チップ、半導体素子、プリント配線基板、電気回路ディスプレイ装置、情報通信端末、発光ダイオード、物理電池、化学電池など、電子工学の技術が適用された素子、デバイス、最終製品等を包含する意味で用いられる。
In this specification, when a group (atomic group) is not specified as substituted or unsubstituted, it includes both unsubstituted and substituted groups. For example, "alkyl group" includes not only unsubstituted alkyl groups but also substituted alkyl groups.
In this specification, the term "(meth)acrylic" refers to a concept that encompasses both acrylic and methacrylic. The same applies to similar terms such as "(meth)acrylate."
In this specification, unless otherwise specified, the term "organic group" refers to an atomic group obtained by removing one or more hydrogen atoms from an organic compound. For example, "monovalent organic group" refers to an atomic group obtained by removing one hydrogen atom from any organic compound.
In this specification, the term "electronic device" is used to encompass elements, devices, and final products to which electronic engineering technology is applied, such as semiconductor chips, semiconductor elements, printed circuit boards, electrical circuit display devices, information and communication terminals, light-emitting diodes, physical batteries, and chemical batteries.
<感光性樹脂組成物>
本実施形態の感光性樹脂組成物は、イミド環構造を有するポリイミド(A)と、多官能(メタ)アクリレート化合物(B)と、感光剤(C)と、溶剤(J)と、を含む。
<Photosensitive resin composition>
The photosensitive resin composition of this embodiment comprises a polyimide (A) having an imide ring structure, a polyfunctional (meth)acrylate compound (B), a photosensitive agent (C), and a solvent (J).
従来のポリアミド/ポリイミド系の感光性樹脂組成物の多くは、使用前(硬化膜を形成する前)においてはポリアミドを含み、ポリイミドを含まない。すなわち、従来は、ポリアミドを含む感光性樹脂組成物を用いて基板上に膜を形成し、その膜を典型的には加熱して、ポリアミドを閉環させてポリイミドとすることが多かった。
しかし、この場合、閉環反応やそれに伴う脱水などにより膜が収縮し、平坦性が良好な硬化膜を得にくい場合があった。
Many conventional polyamide/polyimide-based photosensitive resin compositions contain polyamide but not polyimide before use (before the formation of a cured film). In other words, conventionally, a film was often formed on a substrate using a photosensitive resin composition containing polyamide, and then the film was typically heated to cyclize the polyamide and convert it to polyimide.
However, in this case, the film may shrink due to ring-closing reactions and the resulting dehydration, making it difficult to obtain a cured film with good flatness.
一方、本実施形態の感光性樹脂組成物は、使用前(硬化膜を形成する前)において、既にイミド環構造を有するポリイミド(A)を含む。また、本実施形態においては、硬化のメカニズムとして、多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の重合反応を採用した(この重合反応は、原理的に脱水を伴わない)。これら事項により、本実施形態の感光性樹脂組成物を用いて硬化膜を形成することで、加熱による収縮が小さく、平坦性が良好な硬化膜を形成可能である。特に、段差を有する基板上にも、平坦性が良好な硬化膜を形成可能である。 On the other hand, the photosensitive resin composition of this embodiment contains a polyimide (A) that already has an imide ring structure before use (before the formation of the cured film). Furthermore, in this embodiment, a polymerization reaction of a polyfunctional (meth)acrylate compound (B) is employed as the curing mechanism (this polymerization reaction, in principle, does not involve dehydration). Due to these factors, by forming a cured film using the photosensitive resin composition of this embodiment, it is possible to form a cured film with low shrinkage due to heating and good flatness. In particular, it is possible to form a cured film with good flatness even on substrates with steps.
また、本実施形態の感光性樹脂組成物を用いることで、耐熱性が良好で、機械特性(例えば引張り伸び率)が良好な硬化膜を形成しやすい。
電子デバイス中の硬化膜には、しばしば、高い耐熱性や、良好な機械特性が良好であることが求められる。しかし、従来、耐熱性を高めようとして樹脂を剛直に設計すると、樹脂の柔軟性が失われ、機械特性が低下する場合があった。
詳細は不明であるが、本実施形態の感光性樹脂組成物においては、多官能(メタ)アクリレート化合物(B)が、硬化(重合)の際に、イミド環構造を有するポリイミド(A)と複雑に絡み合う結果として、従来の硬化膜とは異なる硬化膜が形成されると考えられる。この「環状構造を有するポリイミドと多官能(メタ)アクリレートとの絡み合い構造」が、良好な耐熱性と良好な機械特性に関係していると考えられる。
Furthermore, by using the photosensitive resin composition of this embodiment, it is easy to form a cured film with good heat resistance and good mechanical properties (e.g., tensile elongation).
Cured films in electronic devices often require high heat resistance and good mechanical properties. However, conventionally, designing resins to be rigid in order to increase heat resistance sometimes resulted in a loss of flexibility and a decrease in mechanical properties.
Although the details are unclear, in the photosensitive resin composition of this embodiment, it is thought that the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) becomes intricately entangled with the polyimide (A) having an imide ring structure during curing (polymerization), resulting in the formation of a cured film different from conventional cured films. This "entangled structure between the cyclic polyimide and the polyfunctional (meth)acrylate" is thought to be related to the good heat resistance and good mechanical properties.
上記のような事項から、本実施形態の感光性樹脂組成物は、電子デバイスにおける絶縁層の形成に好ましく用いられる。 Based on the above considerations, the photosensitive resin composition of this embodiment is preferably used for forming insulating layers in electronic devices.
本実施形態の感光性樹脂組成物が含むことができる成分や、本実施形態の感光性樹脂組成物の性状、物性などについて説明を続ける。 The following will continue the explanation of the components that can be included in the photosensitive resin composition of this embodiment, as well as the properties and physical characteristics of the photosensitive resin composition of this embodiment.
(イミド環構造を有するポリイミド(A))
本実施形態の感光性樹脂組成物は、イミド環構造を有するポリイミド(A)を含む。以下、イミド環構造を有するポリイミド(A)のことを、単に「ポリイミド(A)」とも表記する。
既に述べたが、本実施形態の感光性樹脂組成物は、硬化前においてイミド環構造を有するポリイミドを用いることで、硬化(加熱)が小さい傾向がある。
(Polyimide (A) having an imide ring structure)
The photosensitive resin composition of this embodiment contains polyimide (A) having an imide ring structure. Hereinafter, polyimide (A) having an imide ring structure will also be simply referred to as "polyimide (A)".
As already mentioned, the photosensitive resin composition of this embodiment tends to undergo less curing (heating) because it uses a polyimide that has an imide ring structure before curing.
ポリイミド(A)中に含まれるイミド基のモル数をIMとし、ポリイミド(A)中に含まれるアミド基のモル数をAMとしたとき、{IM/(IM+AM)}×100(%)で表されるイミド化率は、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上である。要するに、ポリイミド(A)は、開環しているアミド構造が無いまたは少なく、閉環しているイミド構造が多い樹脂であることが好ましい。このようなポリイミドを用いることで、加熱による収縮を一層抑えることができ、そして平坦性がより良好な硬化膜を形成することができる。
イミド化率は、一例として、NMRスペクトルにおける、アミド基に対応するピークの面積やイミド基に対応するピークの面積などから知ることができる。別の例として、イミド化率は、赤外吸収スペクトルにおける、アミド基に対応するピークの面積やイミド基に対応するピークの面積などから知ることができる。
When the number of moles of imide groups contained in polyimide (A) is denoted as IM and the number of moles of amide groups contained in polyimide (A) is denoted as AM, the imidization rate, expressed as {IM/(IM+AM)} × 100 (%), is preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and even more preferably 98% or more. In short, it is preferable that polyimide (A) is a resin that has few or no ring-open amide structures and many ring-closed imide structures. By using such a polyimide, shrinkage due to heating can be further suppressed, and a cured film with better flatness can be formed.
The imidation rate can be determined, for example, from the area of the peak corresponding to the amide group or the peak corresponding to the imide group in the NMR spectrum. Alternatively, the imidation rate can be determined from the area of the peak corresponding to the amide group or the peak corresponding to the imide group in the infrared absorption spectrum.
ポリイミド(A)は、フッ素原子を含むポリイミドを含むことが好ましい。本発明者らの知見として、フッ素原子を含むポリイミドは、フッ素原子を含まないポリイミドよりも、有機溶剤溶解性が良好な傾向がある。このため、フッ素原子を含むポリイミドを用いることで、感光性樹脂組成物の性状をワニス状としやすい。
フッ素原子を含むポリイミド中のフッ素原子の量(質量比率)は、例えば1~30質量%、好ましくは3~28質量%、より好ましくは5~25質量%である。ある程度多くの量のフッ素原子がポリイミド中に含まれることで、十分な有機溶剤溶解性を得やすい。一方、他の性能とのバランスの観点からは、フッ素原子の量が多すぎないことが好ましい。
The polyimide (A) preferably contains a polyimide with fluorine atoms. Our findings indicate that polyimides containing fluorine atoms tend to have better organic solvent solubility than polyimides without fluorine atoms. Therefore, using a polyimide containing fluorine atoms makes it easier to create a varnish-like property in the photosensitive resin composition.
The amount (mass ratio) of fluorine atoms in polyimide containing fluorine atoms is, for example, 1 to 30% by mass, preferably 3 to 28% by mass, and more preferably 5 to 25% by mass. A sufficiently large amount of fluorine atoms in the polyimide makes it easier to obtain sufficient solubility in organic solvents. On the other hand, from the viewpoint of balancing with other properties, it is preferable that the amount of fluorine atoms is not too high.
ポリイミド(A)の末端を様々に設計することで、例えば硬化物の機械物性(引張り伸びなど)を一層向上させうる。 By designing the ends of the polyimide (A) in various ways, it is possible to further improve the mechanical properties of the cured product (such as tensile elongation).
一例として、ポリイミド(A)は、その末端に、エポキシ基と反応して結合形成可能な基を有することが好ましい。このような基としては、酸無水物基、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基などが挙げられる。 As an example, polyimide (A) preferably has a group at its terminal end that can react with an epoxy group to form a bond. Examples of such groups include acid anhydride groups, hydroxyl groups, amino groups, and carboxyl groups.
好ましくは、ポリイミド(A)は、その末端に、酸無水物基を有する。本実施形態の感光性樹脂組成物においては、酸無水物基とエポキシ基は十分に結合形成しやすい。
酸無水物基は、好ましくは、環状構造の酸無水物骨格を有する基である。ここでの「環状構造」は、好ましくは5員環または6員環、より好ましくは5員環である。
Preferably, polyimide (A) has an acid anhydride group at its terminal end. In the photosensitive resin composition of this embodiment, the acid anhydride group and the epoxy group readily bond together.
The acid anhydride group is preferably a group having a cyclic acid anhydride skeleton. Here, "cyclic structure" is preferably a five-membered ring or a six-membered ring, more preferably a five-membered ring.
末端構造に関して補足すると、ポリイミド(A)は、その末端に、マレイミド構造を有しないことが好ましい。 Regarding the terminal structure, it is preferable that polyimide (A) does not have a maleimide structure at its terminal end.
ポリイミド(A)は、下記一般式(a)で表される構造単位を含むことが好ましい。 Polyimide (A) preferably contains structural units represented by the following general formula (a).
一般式(a)中、
Xは2価の有機基であり、
Yは4価の有機基であり、
XおよびYの少なくとも一方は、フッ素原子含有基である。
In general formula (a),
X is a divalent organic group,
Y is a tetravalent organic group,
At least one of X and Y is a fluorine atom-containing group.
Xの2価の有機基および/またはYの4価の有機基は、芳香環構造を含むことが好ましく、ベンゼン環構造を含むことがより好ましい。これにより耐熱性が一層高まる傾向がある。
有機溶剤溶解性の観点では、XおよびYの両方が、フッ素原子含有基であることが好ましい。
Xの2価の有機基および/またはYの4価の有機基は、好ましくは、2~6個のベンゼン環が、単結合または2価の連結基を介して結合した構造を有する。ここでの2価の連結基としては、アルキレン基、フッ化アルキレン基、エーテル基などを挙げることができる。アルキレン基およびフッ化アルキレン基は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。
Xの2価の有機基の炭素数は、例えば6~30である。
Yの4価の有機基の炭素数は、例えば6~20である。
一般式(a)中の2つのイミド環は、それぞれ、5員環であることが好ましい。
The divalent organic group of X and/or the tetravalent organic group of Y preferably contain an aromatic ring structure, and more preferably a benzene ring structure. This tends to further enhance heat resistance.
From the viewpoint of organic solvent solubility, it is preferable that both X and Y are fluorine atom-containing groups.
The divalent organic group of X and/or the tetravalent organic group of Y preferably have a structure in which 2 to 6 benzene rings are linked by single bonds or divalent linking groups. Examples of divalent linking groups here include alkylene groups, alkylene fluorides, and ether groups. The alkylene groups and alkylene fluorides may be linear or branched.
The number of carbon atoms in the divalent organic group of X is, for example, 6 to 30.
The number of carbon atoms in the tetravalent organic group of Y is, for example, 6 to 20.
The two imide rings in general formula (a) are preferably five-membered rings.
ポリイミド(A)は、下記一般式(aa)で表される構造単位を含むことが、さらに好ましい。 Polyimide (A) is more preferably composed of structural units represented by the following general formula (aa).
一般式(aa)において、
Y'は、単結合またはアルキレン基を表し、
Xは、一般式(a)におけるXと同義である。
Y'のアルキレン基は、直鎖状でも分岐状でもよい。Y'のアルキレン基の水素原子の一部または全部は、フッ素原子で置換されていることが好ましい。Y'のアルキレン基の炭素数は、例えば1~6、好ましくは1~4、さらに好ましくは1~3である。
In the general formula (aa),
Y' represents a single bond or an alkylene group.
X is synonymous with X in general formula (a).
The alkylene group of Y' may be linear or branched. Preferably, some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group of Y' are substituted with fluorine atoms. The number of carbon atoms in the alkylene group of Y' is, for example, 1 to 6, preferably 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
ポリイミド(A)は、典型的には、(i)まず、ジアミンと酸二無水物とを反応(縮重合)させてポリアミドを合成し、(ii)その後、そのポリアミドをイミド化させ(閉環反応させ)、(iii)必要に応じてポリマー末端に所望の官能基を導入すること、により得ることができる。具体的な反応条件については、後掲の実施例や、前掲の特許文献1の記載などを参考とすることができる。 Polyimide (A) can typically be obtained by (i) first reacting (condensation polymerization) a diamine with an acidic dianhydride to synthesize a polyamide, (ii) then imidizing (ring-closing reaction) the polyamide, and (iii) introducing desired functional groups to the polymer ends as needed. Specific reaction conditions can be found in the examples provided later and in the aforementioned Patent Document 1.
最終的に得られるポリイミド(A)において、ジアミンは、一般式(a)における2価の有機基Xとしてポリマー中に組み込まれる。また、酸二無水物は、一般式(a)における4価の有機基Yとしてポリマー中に組み込まれる。
ポリイミド(A)の合成においては、1または2以上のジアミンを用いることができ、また、1または2以上の酸二無水物を用いることができる。
In the final polyimide (A), the diamine is incorporated into the polymer as a divalent organic group X in general formula (a). The acidic dianhydride is incorporated into the polymer as a tetravalent organic group Y in general formula (a).
In the synthesis of polyimide (A), one or more diamines may be used, and one or more acidic dianhydrides may also be used.
原料のジアミンとしては、例えば、3,4'-ジアミノジフェニルエーテル(3,4'-ODA)、4,4'-ジアミノ-2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル(TFMB)、3,3',5,5'-テトラメチルベンジジン、2,3,5,6-テトラメチル-1,4-フェニレンジアミン、3,3'-ジアミノジフェニルスルホン、3,3'ジメチルベンジジン、3,3'-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、2,2'-ビス(p-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(トリフルオロメトキシ)ベンジジン(TFMOB)、2,2'-ビス(ペンタフルオロエトキシ)ベンジジン(TFEOB)、2,2'-トリフルオロメチル-4,4'-オキシジアニリン(OBABTF)、2-フェニル-2-トリフルオロメチル-ビス(p-アミノフェニル)メタン、2-フェニル-2-トリフルオロメチル-ビス(m-アミノフェニル)メタン、2,2'-ビス(2-ヘプタフルオロイソプロポキシ-テトラフルオロエトキシ)ベンジジン(DFPOB)、2,2-ビス(m-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6-FmDA)、2,2-ビス(3-アミノ-4-メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,6-ビス(トリフルオロメチル)-1,4-ジアミノベンゼン(2TFMPDA)、1-(3,5-ジアミノフェニル)-2,2-ビス(トリフルオロメチル)-3,3,4,4,5,5,5-ヘプタフルオロペンタン、3,5-ジアミノベンゾトリフルオリド(3,5-DABTF)、3,5-ジアミノ-5-(ペンタフルオロエチル)ベンゼン、3,5-ジアミノ-5-(ヘプタフルオロプロピル)ベンゼン、2,2'-ジメチルベンジジン(DMBZ)、2,2',6,6'-テトラメチルベンジジン(TMBZ)、3,6-ジアミノ-9,9-ビス(トリフルオロメチル)キサンテン(6FCDAM)、3,6-ジアミノ-9-トリフルオロメチル-9-フェニルキサンテン(3FCDAM)、3,6-ジアミノ-9,9-ジフェニルキサンテン Examples of diamines used as raw materials include 3,4'-diaminodiphenyl ether (3,4'-ODA), 4,4'-diamino-2,2'-bis(trifluoromethyl)biphenyl (TFMB), 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine, 2,3,5,6-tetramethyl-1,4-phenylenediamine, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-dimethylbenzidine, 3,3'-bis(trifluoromethyl)benzidine, and 2,2'-bis(p-aminophenyl)hexa Fluoropropane, bis(trifluoromethoxy)benzidine (TFMOB), 2,2'-bis(pentafluoroethoxy)benzidine (TFEOB), 2,2'-trifluoromethyl-4,4'-oxydianiline (OBABTF), 2-phenyl-2-trifluoromethyl-bis(p-aminophenyl)methane, 2-phenyl-2-trifluoromethyl-bis(m-aminophenyl)methane, 2,2'-bis(2-heptafluoroisopropoxy-tetrafluoroethoxy) ) Benzidine (DFPOB), 2,2-bis(m-aminophenyl)hexafluoropropane (6-FmDA), 2,2-bis(3-amino-4-methylphenyl)hexafluoropropane, 3,6-bis(trifluoromethyl)-1,4-diaminobenzene (2TFMPDA), 1-(3,5-diaminophenyl)-2,2-bis(trifluoromethyl)-3,3,4,4,5,5,5-heptafluoropentane, 3,5-diaminobenzotrifluoride (3,5-DABT F) 3,5-diamino-5-(pentafluoroethyl)benzene, 3,5-diamino-5-(heptafluoropropyl)benzene, 2,2'-dimethylbenzidine (DMBZ), 2,2',6,6'-tetramethylbenzidine (TMBZ), 3,6-diamino-9,9-bis(trifluoromethyl)xanthene (6FCDAM), 3,6-diamino-9-trifluoromethyl-9-phenylxanthene (3FCDAM), 3,6-diamino-9,9-diphenylxanthene
原料の酸二無水物としては、例えば、無水ピロメリット酸無水物(PMDA)、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(ODPA)、ベンゾフェノン-3,3',4,4'-テトラカルボン酸二無水物(BTDA)、ビフェニル-3,3',4,4'-テトラカルボン酸二無水物(BPDA)、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(DSDA)、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(6FDA)等を挙げることができる。もちろん、使用可能な酸二無水物はこれらのみに限定されない。酸二無水物は1種または2種以上使用可能である。 Examples of acid dianhydrides used as raw materials include pyromellitic anhydride (PMDA), diphenyl ether-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride (ODPA), benzophenone-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride (BTDA), biphenyl-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride (BPDA), diphenyl sulfone-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride (DSDA), diphenylmethane-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis(3,4-phthalic anhydride)propane, and 2,2-bis(3,4-phthalic anhydride)-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (6FDA). Of course, the usable acid dianhydrides are not limited to these. One or more acid dianhydrides can be used.
ジアミンと酸二無水物との使用比率は、基本的にはモル比で1:1である。ただし、所望の末端構造を得るために、一方を過剰に用いてもよい。具体的には、ジアミンを過剰に用いることで、ポリイミド(A)の末端(両末端)はアミノ基となりやすい。一方、酸二無水物を過剰に用いることで、ポリイミド(A)の末端(両末端)は酸無水物基となりやすい。前述のように、本実施形態において、ポリイミド(A)は、その末端に、酸無水物基を有することが好ましい。よって、本実施形態において、ポリイミド(A)の合成の際には、酸二無水物を過剰に用いることが好ましい。 The ratio of diamine to acid dianhydride is basically 1:1 molarly. However, one may be used in excess to obtain the desired terminal structure. Specifically, using an excess of diamine makes it easier for the terminals (both ends) of polyimide (A) to become amino groups. On the other hand, using an excess of acid dianhydride makes it easier for the terminals (both ends) of polyimide (A) to become acid anhydride groups. As mentioned above, in this embodiment, it is preferable for polyimide (A) to have acid anhydride groups at its terminals. Therefore, in this embodiment, it is preferable to use an excess of acid dianhydride when synthesizing polyimide (A).
縮重合により得られたポリイミドの末端のアミノ基および/または酸無水物基に、何らかの試薬を反応させて、ポリイミド末端が所望の官能基を有するようにしてもよい。 The terminal amino groups and/or acid anhydride groups of the polyimide obtained by condensation polymerization may be reacted with some reagent to make the polyimide terminals possess desired functional groups.
ポリイミド(A)の重量平均分子量は、例えば5000~100000、好ましくは7000~75000、より好ましくは10000~50000である。ポリイミド(A)の重量平均分子量がある程度大きいことにより、例えば硬化膜の十分な耐熱性を得ることができる。また、ポリイミド(A)の重量平均分子量が大きすぎないことにより、ポリイミド(A)を有機溶剤に溶解させやすくなる。
重量平均分子量は、通常、ポリスチレンを標準物質として用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により求めることができる。
The weight-average molecular weight of polyimide (A) is, for example, 5,000 to 100,000, preferably 7,000 to 75,000, and more preferably 10,000 to 50,000. A sufficiently large weight-average molecular weight of polyimide (A) allows for sufficient heat resistance of the cured film, for example. Furthermore, a weight-average molecular weight of polyimide (A) that is not too large makes it easier to dissolve polyimide (A) in organic solvents.
The weight-average molecular weight can usually be determined by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard substance.
(多官能(メタ)アクリレート化合物(B))
本実施形態の感光性樹脂組成物は、多官能(メタ)アクリレート化合物(B)を含む。多官能(メタ)アクリレート化合物(B)としては、1分子中に2以上の(メタ)アクリロイル基を有するものを特に制限なく挙げることができる。
(Polyfunctional (meth)acrylate compound (B))
The photosensitive resin composition of this embodiment contains a polyfunctional (meth)acrylate compound (B). The polyfunctional (meth)acrylate compound (B) is not particularly limited to those having two or more (meth)acryloyl groups in one molecule.
前述の「環状構造を有するポリイミドと多官能(メタ)アクリレートとの絡み合い構造」を実現する観点や、強固で耐薬品性が良好な硬化膜を得る観点からは、多官能(メタ)アクリレート化合物(B)は、3官能以上であることが好ましい。多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の官能基数の上限は特に無いが、原料入手の容易性などから、官能基数の上限は例えば11官能である。
大まかな傾向として、官能基((メタ)アクリロイル基)の数が多い多官能(メタ)アクリレート化合物(B)を用いた場合、硬化膜の耐薬品性が高まる傾向がある。一方、官能基((メタ)アクリロイル基)の数が少ない多官能(メタ)アクリレート化合物(B)を用いた場合、硬化膜の引張り伸びなどの機械物性が良好となる傾向がある。
From the viewpoint of realizing the aforementioned "intertwined structure of a cyclic polyimide and a polyfunctional (meth)acrylate" and obtaining a hardened film that is strong and has good chemical resistance, it is preferable that the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) has three or more functions. There is no particular upper limit to the number of functional groups of the polyfunctional (meth)acrylate compound (B), but considering the ease of obtaining raw materials, the upper limit is, for example, 11 functions.
As a general trend, when using polyfunctional (meth)acrylate compounds (B) with a large number of functional groups ((meth)acryloyl groups), the chemical resistance of the cured film tends to improve. On the other hand, when using polyfunctional (meth)acrylate compounds (B) with a small number of functional groups ((meth)acryloyl groups), the mechanical properties of the cured film, such as tensile elongation, tend to be good.
一例として、多官能(メタ)アクリレート化合物(B)は、7官能以上の(メタ)アクリレート化合物(B1)を含むことが好ましい。 For example, the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) preferably contains a (meth)acrylate compound (B1) with seven or more functions.
一例として、多官能(メタ)アクリレート化合物(B)は、5~6官能の(メタ)アクリレート化合物(B2)を含むことが好ましい。 As an example, the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) preferably contains a 5-6 functional (meth)acrylate compound (B2).
一例として、多官能(メタ)アクリレート化合物(B)は、3~4官能の(メタ)アクリレート化合物(B3)を含むことが好ましい。 For example, the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) preferably contains a tri- or tetrafunctional (meth)acrylate compound (B3).
一例として、多官能(メタ)アクリレート化合物(B)は、以下一般式で表される化合物を含むことができる。以下一般式において、R'は水素原子またはメチル基、nは0~3、Rは水素原子または(メタ)アクリロイル基である。 As an example, polyfunctional (meth)acrylate compound (B) may include compounds represented by the following general formula. In the following general formula, R' is a hydrogen atom or a methyl group, n is 0 to 3, and R is a hydrogen atom or a (meth)acryloyl group.
多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の具体例としては、以下を挙げることができる。もちろん、多官能(メタ)アクリレート化合物(B)はこれらのみに限定されない。 Specific examples of polyfunctional (meth)acrylate compounds (B) include the following. Of course, polyfunctional (meth)acrylate compounds (B) are not limited to these.
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等のポリオールポリアクリレート類、ビスフェノールAジグリシジルエーテルのジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジグリシジルエーテルのジ(メタ)アクリレート等のエポキシアクリレート類、ポリイソシナネートとヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基含有(メタ)アクリレートの反応によって得られるウレタン(メタ)アクリレートなど。 Polyol polyacrylates such as ethylene glycol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, and dipentaerythritol hexa(meth)acrylate; epoxy acrylates such as bisphenol A diglycidyl ether di(meth)acrylate and hexanediol diglycidyl ether di(meth)acrylate; and urethane(meth)acrylates obtained by the reaction of polyisocinate with hydroxyl group-containing (meth)acrylates such as hydroxyethyl(meth)acrylate.
アロニックスM-400、アロニックスM-460、アロニックスM-402、アロニックスM-510、アロニックスM-520(東亜合成株式会社製)、KAYARAD T-1420、KAYARAD DPHA、KAYARAD DPCA20、KAYARAD DPCA30、KAYARAD DPCA60、KAYARAD DPCA120(日本化薬株式会社製)、ビスコート#230、ビスコート#300、ビスコート#802、ビスコート#2500、ビスコート#1000、ビスコート#1080(大阪有機化学工業株式会社製)、NKエステルA-BPE-10、NKエステルA-GLY-9E、NKエステルA-9550、NKエステルA-DPH(新中村化学工業株式会社製)などの市販品。 Arronix M-400, Arronix M-460, Arronix M-402, Arronix M-510, Arronix M-520 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.), KAYARAD T-1420, KAYARAD DPHA, KAYARAD DPCA20, KAYARAD DPCA30, KAYARAD DPCA60, KAYARAD Commercially available products such as DPCA120 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), Viscoat #230, Viscoat #300, Viscoat #802, Viscoat #2500, Viscoat #1000, Viscoat #1080 (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.), NK Ester A-BPE-10, NK Ester A-GLY-9E, NK Ester A-9550, and NK Ester A-DPH (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.).
感光性樹脂組成物は、1のみの多官能(メタ)アクリレート化合物(B)を含んでもよいし、2以上の多官能(メタ)アクリレート化合物(B)を含んでもよい。後者の場合、官能基数が異なる多官能(メタ)アクリレート化合物(B)を併用することが好ましい。官能基数が異なる多官能(メタ)アクリレート化合物(B)を併用することで、より複雑な「環状構造を有するポリイミドと多官能(メタ)アクリレートとの絡み合い構造」ができ、より良好な耐熱性や機械特性が得られると考えられる。
ちなみに、市販の多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の中には、官能基数が異なる(メタ)アクリレートの混合物もある。
The photosensitive resin composition may contain only one polyfunctional (meth)acrylate compound (B), or it may contain two or more polyfunctional (meth)acrylate compounds (B). In the latter case, it is preferable to use polyfunctional (meth)acrylate compounds (B) with different numbers of functional groups in combination. By using polyfunctional (meth)acrylate compounds (B) with different numbers of functional groups in combination, a more complex "intertwined structure of cyclic polyimide and polyfunctional (meth)acrylate" can be formed, which is thought to result in better heat resistance and mechanical properties.
Incidentally, some commercially available polyfunctional (meth)acrylate compounds (B) are mixtures of (meth)acrylates with different numbers of functional groups.
ポリイミド(A)100質量部に対する多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の量は、例えば50~200質量部、好ましくは60~150質量部、より好ましくは50~150質量部、さらに好ましくは70~120質量部である。
多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の使用量は特に限定されないが、上述のように使用量を適切に調整することで、諸性能のうち1または2以上をより高めうる。前述のように、本実施形態の感光性樹脂組成物においては、硬化により「環状構造を有するポリイミドと多官能(メタ)アクリレートとの絡み合い構造」が形成されると考えられるが、ポリイミド(A)に対する多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の使用量を適切に調整することで、ポリイミド(A)と多官能(メタ)アクリレート化合物(B)が十分に絡み合い、また、絡み合いに関与しない余分な成分が少なくなり、結果、性能が一層良化すると考えられる。
The amount of the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) per 100 parts by mass of polyimide (A) is, for example, 50 to 200 parts by mass, preferably 60 to 150 parts by mass, more preferably 50 to 150 parts by mass, and even more preferably 70 to 120 parts by mass.
The amount of polyfunctional (meth)acrylate compound (B) used is not particularly limited, but by appropriately adjusting the amount used as described above, one or more of the various performance characteristics can be further improved. As mentioned above, in the photosensitive resin composition of this embodiment, it is thought that an "entangled structure of cyclic polyimide and polyfunctional (meth)acrylate" is formed upon curing. By appropriately adjusting the amount of polyfunctional (meth)acrylate compound (B) used relative to polyimide (A), the polyimide (A) and polyfunctional (meth)acrylate compound (B) become sufficiently entangled, and the amount of excess components that do not participate in the entanglement is reduced, resulting in further improved performance.
(感光剤(C))
本実施形態の感光性樹脂組成物は、感光剤(C)を含む。感光剤(C)は、光により活性種を発生して感光性樹脂組成物を硬化させることが可能なものである限り、特に限定されない。
(Photosensitive material (C))
The photosensitive resin composition of this embodiment includes a photosensitive agent (C). The photosensitive agent (C) is not particularly limited, as long as it is capable of generating active species upon exposure to light and curing the photosensitive resin composition.
感光剤(C)は、好ましくは光ラジカル発生剤を含む。光ラジカル発生剤は、特に、多官能(メタ)アクリレート化合物(B)を重合させるのに効果的である。 The photosensitive agent (C) preferably includes a photoradical generator. The photoradical generator is particularly effective in polymerizing the polyfunctional (meth)acrylate compound (B).
用いることができる光ラジカル発生剤は特に限定されず、公知のものを適宜用いることができる。
例えば、2,2-ジエトキシアセトフェノン、2,2-ジメトキシー2-フェニルアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-〔4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル〕-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-1-{4-〔4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオニル)ベンジル〕フェニル}-2-メチルプロパン-1-オン、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、2-(ジメチルアミノ)-2-〔(4-メチルフェニル)メチル〕-1-〔4-(4-モルホリニル)フェニル〕-1-ブタノン等のアルキルフェノン系化合物;ベンゾフェノン、4,4′-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、2-カルボキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテ等のベンゾイン系化合物;チオキサントン、2-エチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物;2-(4-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(4-メトキシナフチル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(4-エトキシナフチル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(4-エトキシカルボキニルナフチル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン等のハロメチル化トリアジン系化合物;2-トリクロロメチル-5-(2′-ベンゾフリル)-1,3,4-オキサジアゾール、2-トリクロロメチル-5-〔β-(2′-ベンゾフリル)ビニル〕-1,3,4-オキサジアゾール、4-オキサジアゾール、2-トリクロロメチル-5-フリル-1,3,4-オキサジアゾール等のハロメチル化オキサジアゾール系化合物;2,2′-ビス(2-クロロフェニル)-4,4′,5,5′-テトラフェニル-1,2′-ビイミダゾール、2,2′-ビス(2,4-ジクロロフェニル)-4,4′,5,5′-テトラフェニル-1,2′-ビイミダゾール、2,2′-ビス(2,4,6-トリクロロフェニル)-4,4′,5,5′-テトラフェニル-1,2′-ビイミダゾール等のビイミダゾール系化合物;1,2-オクタンジオン,1-〔4-(フェニルチオ)フェニル〕-2-(O-ベンゾイルオキシム)、エタノン,1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-,1-(O-アセチルオキシム)等のオキシムエステル系化合物;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)チタニウム等のチタノセン系化合物;p-ジメチルアミノ安息香酸、p-ジエチルアミノ安息香酸等の安息香酸エステル系化合物;9-フェニルアクリジン等のアクリジン系化合物;等を挙げることができる。これらの中でも、特にオキシムエステル系化合物を好ましく用いることができる。
The photoradical generators that can be used are not particularly limited, and known ones can be used as appropriate.
For example, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, 2-hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2-methylpropionyl)benzyl]phenyl}-2-methylpropan-1-one, 2-methyl-1-(4-methylthiophenyl)-2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone-1, 2-(dimethylamino)-2-[(4-methylphenyl)methyl]-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl] Alkylphenone compounds such as -1-butanone; benzophenone compounds such as benzophenone, 4,4'-bis(dimethylamino)benzophenone, and 2-carboxybenzophenone; benzoin compounds such as benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, and benzoin isobutyl ether; thioxanthone compounds such as thioxanthone, 2-ethylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, and 2,4-diethylthioxanthone; 2-(4-methoxyphenyl)-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine, 2-(4-methoxynaphthyl)-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine, and 2-(4-ethoxynaphthyl)-4,6 Halomethylated triazine compounds such as -bis(trichloromethyl)-s-triazine and 2-(4-ethoxycarboquinylnaphthyl)-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine; halomethylated oxadiazole compounds such as 2-trichloromethyl-5-(2'-benzofuryl)-1,3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5-[β-(2'-benzofuryl)vinyl]-1,3,4-oxadiazole, 4-oxadiazole, and 2-trichloromethyl-5-furyl-1,3,4-oxadiazole; 2,2'-bis(2-chlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis(2,4-dichlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 2,2' Examples include biimidazole compounds such as -bis(2,4,6-trichlorophenyl)-4,4′,5,5′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole; oxime ester compounds such as 1,2-octanedione, 1-[4-(phenylthio)phenyl]-2-(O-benzoyl oxime), ethanone, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazole-3-yl]-,1-(O-acetyl oxime); titanocene compounds such as bis(η5-2,4-cyclopentadiene-1-yl)-bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrole-1-yl)-phenyl)titanium; benzoic acid ester compounds such as p-dimethylaminobenzoic acid and p-diethylaminobenzoic acid; and acridine compounds such as 9-phenylacridine. Among these, oxime ester compounds are particularly preferred.
感光性樹脂組成物は、感光剤(C)を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
感光剤(C)の使用量は、多官能(メタ)アクリレート化合物(B)100質量部に対して、例えば1~30質量部であり、好ましくは5~20質量部である。
The photosensitive resin composition may contain only one type of photosensitive agent (C), or it may contain two or more types.
The amount of photosensitive agent (C) used is, for example, 1 to 30 parts by mass, preferably 5 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of polyfunctional (meth)acrylate compound (B).
(熱ラジカル開始剤(D))
本実施形態の感光性樹脂組成物は、好ましくは、熱ラジカル開始剤(D)を含む。熱ラジカル開始剤(D)を用いることにより、例えば硬化膜の耐熱性をより高める、かつ/または、硬化膜の耐薬品性(有機溶剤などに対する耐性)を高めることができる。これは、熱ラジカル開始剤(D)を用いることにより、多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の重合反応がさらに促進されるためと考えられる。
(Thermal radical initiator (D))
The photosensitive resin composition of this embodiment preferably contains a thermal radical initiator (D). By using a thermal radical initiator (D), for example, the heat resistance of the cured film can be further enhanced, and/or the chemical resistance (resistance to organic solvents, etc.) of the cured film can be improved. This is thought to be because the polymerization reaction of the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) is further promoted by using a thermal radical initiator (D).
熱ラジカル開始剤(D)は、好ましくは、有機過酸化物を含む。有機過酸化物としては、オクタノイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ステアロイルパーオキシド、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ2-エチルヘキサノエート、シュウ酸パーオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(2-エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、1-シクロヘキシル-1-メチルエチルパーオキシ2-エチルヘキサノエート、t-ヘキシルパーオキシ2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシ2-エチルヘキサノエート、m-トルイルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシド、アセチルパーオキシド、t-ブチルヒドロパーオキシド、ジ-t-ブチルパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、ジクミルパーオキシド、t-ブチルパーベンゾエート、パラクロロベンゾイルパーオキシド、シクロヘキサノンパーオキシド、などを挙げることができる。 The thermal radical initiator (D) preferably includes an organic peroxide. Examples of organic peroxides include octanoyl peroxide, lauroyl peroxide, stearoyl peroxide, 1,1,3,3-tetramethylbutyl peroxy-2-ethylhexanoate, oxalic acid peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)hexane, 1-cyclohexyl-1-methylethyl peroxy-2-ethylhexanoate, t-hexyl peroxy-2-ethylhexanoate, t-butyl peroxy-2-ethylhexanoate, m-toluyl peroxide, benzoyl peroxide, benzoyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, acetyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, di-t-butyl peroxide, cumene hydroperoxide, dicumyl peroxide, t-butyl perbenzoate, parachlorobenzoyl peroxide, and cyclohexanone peroxide.
熱ラジカル開始剤(D)を用いる場合、1のみの熱ラジカル開始剤(D)を用いてもよいし、2以上の熱ラジカル開始剤(D)を用いてもよい。
熱ラジカル開始剤(D)を用いる場合、その量は、多官能(メタ)アクリレート化合物(B)100質量部に対して、好ましくは0.1~30質量部、より好ましくは1~20質量部である。
When using a thermal radical initiator (D), one thermal radical initiator (D) may be used, or two or more thermal radical initiators (D) may be used.
When a thermal radical initiator (D) is used, the amount is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 1 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of the polyfunctional (meth)acrylate compound (B).
(エポキシ樹脂(E))
本実施形態の感光性樹脂組成物は、好ましくは、エポキシ樹脂(E)を含む。詳細は不明であるが、エポキシ樹脂(E)は、例えばポリイミド(A)と反応(結合形成)すると考えられる。そして、おそらくは反応により形成されるエーテル構造の柔軟性により、硬化膜の機械物性(引張り伸びなど)がより高まる傾向がある。
(Epoxy resin (E))
The photosensitive resin composition of this embodiment preferably includes an epoxy resin (E). Although the details are unclear, it is thought that the epoxy resin (E) reacts (forms a bond) with, for example, polyimide (A). The flexibility of the ether structure formed by the reaction likely enhances the mechanical properties (such as tensile elongation) of the cured film.
エポキシ樹脂(E)としては、1分子内に1以上(好ましくは2以上)のエポキシ基を有する化合物全般を適宜用いることができる。
エポキシ樹脂(E)の具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂(4,4'-(1,3-フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール型エポキシ樹脂)、ビスフェノールP型エポキシ樹脂(4,4'-(1,4-フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール型エポキシ樹脂)、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂(4,4'-シクロヘキシジエンビスフェノール型エポキシ樹脂)、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタン型ノボラック型エポキシ樹脂、縮合環芳香族炭化水素構造を有するノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂;キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂などのアラルキル型エポキシ樹脂;ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、2~4官能エポキシ型ナフタレン樹脂、ビナフチル型エポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル型エポキシ樹脂などのナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂;アントラセン型エポキシ樹脂;フェノキシ型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂;ノルボルネン型エポキシ樹脂;アダマンタン型エポキシ樹脂;フルオレン型エポキシ樹脂、リン含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビキシレノール型エポキシ樹脂、トリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレートなどの複素環式エポキシ樹脂;N,N,N',N'-テトラグリシジルメタキシレンジアミン、N,N,N',N'-テトラグリシジルビスアミノメチルシクロヘキサン、N,N-ジグリシジルアニリンなどのグリシジルアミン類や、グリシジル(メタ)アクリレートとエチレン性不飽和二重結合を有する化合物との共重合物;ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂;ビスフェノールのジグリシジルエーテル化物;ナフタレンジオールのジグリシジルエーテル化物;フェノール類のグリシジルエーテル化物などが挙げられる。
また、エポキシ樹脂としては、n-ブチルグリシジルエーテル、2-エトキシヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ビスフェノールA(又はF)のグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、o-フタル酸ジグリシジルエステル等のグリシジルエステル、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(3,4-エポキシシクロヘキサン)カルボキシレート、3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシルメチル(3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキサン)カルボキシレート、ビス(3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、ジシクロペンタンジエンオキサイド、ビス(2,3-エポキシシクロペンチル)エーテルや、ダイセル社製のセロキサイド2021P、セロキサイド2081、セロキサイド2083、セロキサイド2085、セロキサイド8000、エポリードGT401などの脂環式エポキシ樹脂、2,2'-(((((1-(4-(2-(4-(オキシラン-2-イルメトキシ)フェニル)プロパン-2-イル)フェニル)エタン-1,1-ジイル)ビス(4,1-フェニレン))ビス(オキシ))ビス(メチレン))ビス(オキシラン))(例えば、プリンテック社製のTechmore VG3101L)、エポライト100MF(共栄社化学工業社製)、エピオールTMP(日油株式会社製)などの脂肪族ポリグリシジルエーテル、1,1,3,3,5,5-ヘキサメチル-1,5-ビス(3-(オキシラン-2-イルメトキシ)プロピル)トリ・シロキサン(例えば、DMS-E09(ゲレスト社製))なども挙げることができる。
As the epoxy resin (E), any compound having one or more (preferably two or more) epoxy groups in one molecule can be used as appropriate.
Specific examples of epoxy resin (E) include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol E type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, hydrogenated bisphenol A type epoxy resin, bisphenol M type epoxy resin (4,4'-(1,3-phenylenediisopridiene)bisphenol type epoxy resin), bisphenol P type epoxy resin (4,4'-(1,4-phenylenediisopridiene)bisphenol type epoxy resin), bisphenol Z type epoxy resin (4,4'-cyclohexydienebisphenol type epoxy resin), tetramethylbisphenol Bisphenol-type epoxy resins such as Nol-F type epoxy resin; phenol novolac-type epoxy resins, brominated phenol novolac-type epoxy resins, cresol novolac-type epoxy resins, tetraphenol group ethane-type novolac-type epoxy resins, novolac-type epoxy resins having a condensed ring aromatic hydrocarbon structure, and other novolac-type epoxy resins; biphenyl-type epoxy resins; xylylene-type epoxy resins, biphenyl aralkyl-type epoxy resins, and other aralkyl-type epoxy resins; naphthylene ether-type epoxy resins, naphthol-type epoxy resins, naphthalene-type epoxy resins, naphthalenediol-type epoxy resins Epoxy resins, naphthalene-containing epoxy resins such as bi- to tetrafunctional epoxy naphthalene resins, binaphthyl epoxy resins, and naphthalene aralkyl epoxy resins; anthracene epoxy resins; phenoxy epoxy resins; dicyclopentadiene epoxy resins; norbornene epoxy resins; adamantane epoxy resins; fluorene epoxy resins, phosphorus-containing epoxy resins, alicyclic epoxy resins, aliphatic chain epoxy resins, bisphenol A novolac epoxy resins, bixylenol epoxy resins, trihydroxyphenylmethane epoxy resins, stilbene epoxy resins, tetra Examples include heterocyclic epoxy resins such as lapheniroleethane-type epoxy resins and triglycidyl isocyanurates; glycidylamines such as N,N,N',N'-tetraglycidylmetoxylendiamine, N,N,N',N'-tetraglycidylbisaminomethylcyclohexane, and N,N-diglycidylaniline, as well as copolymers of glycidyl (meth)acrylates with compounds having ethylenically unsaturated double bonds; epoxy resins having a butadiene structure; diglycidyl ethers of bisphenols; diglycidyl ethers of naphthalenediols; and glycidyl ethers of phenols.
Furthermore, the epoxy resins include n-butyl glycidyl ether, 2-ethoxyhexyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, glycidyl ethers such as bisphenol A (or F) glycidyl ether, glycidyl esters such as adipic acid diglycidyl ester and o-phthalate diglycidyl ester, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (3,4-epoxycyclohexane) carboxylate, and 3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl (3 ,4-epoxy-6-methylcyclohexane)carboxylate, bis(3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl) adipate, dicyclopentanediene oxide, bis(2,3-epoxycyclopentyl) ether, and alicyclic epoxy resins such as Celoxide 2021P, Celoxide 2081, Celoxide 2083, Celoxide 2085, Celoxide 8000, and Epolid GT401 from Daicel Corporation, 2,2'-(((((1-(4-(2-(4-(oxiran-2-ylmethoxy)phenyl)propan-2-yl)phenyl)ethane-1,1-diyl)bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(methylene))bis(oxiran)) (for example, Techmore from Printec Corporation Other examples include aliphatic polyglycidyl ethers such as VG3101L), Epolite 100MF (manufactured by Kyoeisha Chemical Industry Co., Ltd.), and Epiol TMP (manufactured by NOF Corporation), as well as 1,1,3,3,5,5-hexamethyl-1,5-bis(3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl)trisiloxane (e.g., DMS-E09 (manufactured by Gellest)).
エポキシ樹脂としては、1分子中に2~4個のエポキシ基を有するものが好ましく、1分子中に2~3個のエポキシ基を有するものがより好ましい。エポキシ樹脂の官能基数を調整することで、例えば硬化膜の耐熱性や硬化膜の機械物性などをバランスよく向上させやすい。
別観点として、エポキシ樹脂としては、芳香環構造および/または脂環構造を有するものが好ましい。このようなエポキシ樹脂を用いることは、特に耐熱性の観点で好ましい。
Preferably, the epoxy resin has 2 to 4 epoxy groups per molecule, and more preferably, 2 to 3 epoxy groups per molecule. By adjusting the number of functional groups in the epoxy resin, it is easy to improve, for example, the heat resistance and mechanical properties of the cured film in a balanced manner.
From another perspective, epoxy resins having an aromatic ring structure and/or an alicyclic structure are preferred. Using such epoxy resins is particularly preferable from the viewpoint of heat resistance.
エポキシ樹脂(E)を用いる場合、1のみのエポキシ樹脂を用いてもよいし、2以上のエポキシ樹脂を併用してもよい。
エポキシ樹脂(E)を用いる場合、その量は、ポリイミド(A)100質量部に対して、例えば0.5~30質量部、好ましくは1~20質量部、さらに好ましくは3~15質量部である。
When using epoxy resin (E), you may use only epoxy resin 1, or you may use epoxy resins 2 or more in combination.
When epoxy resin (E) is used, the amount is, for example, 0.5 to 30 parts by mass, preferably 1 to 20 parts by mass, and more preferably 3 to 15 parts by mass, per 100 parts by mass of polyimide (A).
(硬化触媒(F))
本実施形態の感光性樹脂組成物は、好ましくは、硬化触媒(F)を含む。この硬化触媒(F)は、エポキシ樹脂(E)の反応を促進する働きを有する。硬化触媒(F)を用いることにより、エポキシ樹脂(E)が関与する反応が十分に進行し、例えば硬化膜の引張り伸び率を一層向上させることができる。
(Curing catalyst (F))
The photosensitive resin composition of this embodiment preferably includes a curing catalyst (F). This curing catalyst (F) has the function of promoting the reaction of the epoxy resin (E). By using the curing catalyst (F), the reaction involving the epoxy resin (E) proceeds sufficiently, and for example, the tensile elongation of the cured film can be further improved.
硬化触媒(F)としては、エポキシ樹脂の硬化触媒(しばしば、硬化促進剤とも呼ばれる)として知られている化合物を挙げることができる。例えば、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン-7等のジアザビシクロアルケン及びその誘導体;トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン等のアミン系化合物;2-メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物;トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類;テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ安息香酸ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッドボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイルオキシボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフチルオキシボレート、テトラフェニルホスホニウム・4,4'-スルフォニルジフェノラート等のテトラ置換ホスホニウム塩;ベンゾキノンをアダクトしたトリフェニルホスフィン等が挙げられる。なかでも、有機ホスフィン類が好ましく挙げられる。 Examples of curing catalysts (F) include compounds known as curing catalysts (often also called curing accelerators) for epoxy resins. For example, diazabicycloalkenes such as 1,8-diazabicyclo[5,4,0]undecene-7 and their derivatives; amine compounds such as tributylamine and benzyldimethylamine; imidazole compounds such as 2-methylimidazole; organophosphines such as triphenylphosphine and methyldiphenylphosphine; tetra-substituted phosphonium salts such as tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium tetrabenzoate, tetraphenylphosphonium tetranaphthoic acid borate, tetraphenylphosphonium tetranaphthoyloxyborate, tetraphenylphosphonium tetranaphthyloxyborate, and tetraphenylphosphonium 4,4'-sulfonyldiphenolate; and triphenylphosphine adducted with benzoquinone. Among these, organophosphines are particularly preferred.
硬化触媒(F)を用いる場合、その量は、エポキシ樹脂(E)100質量部に対して、例えば1~80質量部、好ましくは5~50質量部、より好ましくは5~30質量部である。 When using a curing catalyst (F), its amount is, for example, 1 to 80 parts by mass, preferably 5 to 50 parts by mass, and more preferably 5 to 30 parts by mass, per 100 parts by mass of epoxy resin (E).
(シランカップリング剤(G))
本実施形態の感光性樹脂組成物は、好ましくは、シランカップリング剤(G)を含む。シランカップリング剤(G)を用いることにより、例えば基板と硬化膜との密着性をより高めることができる。
(Silane coupling agent (G))
The photosensitive resin composition of this embodiment preferably contains a silane coupling agent (G). By using a silane coupling agent (G), for example, the adhesion between the substrate and the cured film can be further improved.
シランカップリング剤(G)としては、例えば、アミノ基含有シランカップリング剤、エポキシ基含有シランカップリング剤、(メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤、メルカプト基含有シランカップリング剤、ビニル基含有シランカップリング剤、ウレイド基含有シランカップリング剤、スルフィド基含有シランカップリング剤、環状無水物構造を有するシランカップリング剤、などのシランカップリング剤を用いることができる。 As the silane coupling agent (G), for example, silane coupling agents such as amino group-containing silane coupling agents, epoxy group-containing silane coupling agents, (meth)acryloyl group-containing silane coupling agents, mercapto group-containing silane coupling agents, vinyl group-containing silane coupling agents, ureido group-containing silane coupling agents, sulfide group-containing silane coupling agents, and silane coupling agents having a cyclic anhydride structure can be used.
アミノ基含有シランカップリング剤としては、例えばビス(2-ヒドロキシエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、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、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノ-プロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
エポキシ基含有シランカップリング剤としては、例えばγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ-グリシジルプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
(メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤としては、例えばγ-((メタ)アクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、γ-((メタ)アククリロイルオキシプロピル)メチルジメトキシシラン、γ-((メタ)アクリロイルオキシプロピル)メチルジエトキシシラン等が挙げられる。
メルカプト基含有シランカップリング剤としては、例えば3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
ビニル基含有シランカップリング剤としては、例えばビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
ウレイド基含有シランカップリング剤としては、例えば3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
スルフィド基含有シランカップリング剤としては、例えばビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)ジスルフィド、ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド等が挙げられる。
環状無水物構造を有するシランカップリング剤としては、例えば3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物、3-トリエトキシシシリルプロピルコハク酸無水物、3-ジメチルメトキシシリルプロピルコハク酸無水物等が挙げられる。
Examples of amino group-containing silane coupling agents include bis(2-hydroxyethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-β(aminoethyl)γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β(aminoethyl)γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β(aminoethyl)γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-β(aminoethyl)γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, and N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane.
Examples of epoxy group-containing silane coupling agents include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, and γ-glycidylpropyltrimethoxysilane.
Examples of silane coupling agents containing a (meth)acryloyl group include γ-((meth)acryloyloxypropyl)trimethoxysilane, γ-((meth)acryloyloxypropyl)methyldimethoxysilane, and γ-((meth)acryloyloxypropyl)methyldiethoxysilane.
Examples of mercapto group-containing silane coupling agents include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane.
Examples of vinyl group-containing silane coupling agents include vinyltris(β-methoxyethoxy)silane, vinyltriethoxysilane, and vinyltrimethoxysilane.
Examples of ureido group-containing silane coupling agents include 3-ureidopropyltriethoxysilane.
Examples of sulfide group-containing silane coupling agents include bis(3-(triethoxysilyl)propyl) disulfide and bis(3-(triethoxysilyl)propyl) tetrasulfide.
Examples of silane coupling agents having a cyclic anhydride structure include 3-trimethoxysilylpropyl succinic anhydride, 3-triethoxysilylpropyl succinic anhydride, and 3-dimethylmethoxysilylpropyl succinic anhydride.
本実施形態においては、特に、環状無水物構造を有するシランカップリング剤が好ましく用いられる。詳細は不明だが、環状無水物構造は、ポリイミド(A)の主鎖、側鎖および/または末端と反応しやすく、そのために特に良好な密着性向上効果が得られると推測される。 In this embodiment, a silane coupling agent having a cyclic anhydride structure is particularly preferred. Although the details are unclear, it is presumed that the cyclic anhydride structure readily reacts with the main chain, side chains, and/or terminals of polyimide (A), thereby providing a particularly good adhesion improvement effect.
シランカップリング剤(G)が用いられる場合、単独で用いられてもよいし、2種以上の密着助剤が併用されてもよい。
シランカップリング剤(G)が用いられる場合、その使用量は、ポリイミド(A)の使用量を100質量部としたとき、例えば0.1~20質量部、好ましくは0.3~15質量部、より好ましく0.4~12質量部、さらに好ましくは0.5~10質量部である。
When a silane coupling agent (G) is used, it may be used alone or in combination with two or more adhesion promoters.
When a silane coupling agent (G) is used, the amount used is, for example, 0.1 to 20 parts by mass, preferably 0.3 to 15 parts by mass, more preferably 0.4 to 12 parts by mass, and even more preferably 0.5 to 10 parts by mass, when the amount of polyimide (A) used is 100 parts by mass.
(界面活性剤(H))
本実施形態の感光性樹脂組成物は、好ましくは、界面活性剤(H)を含む。これにより、感光性樹脂組成物の塗布性や、膜の平坦性を一層高めうる。
界面活性剤(H)としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、アルキル系界面活性剤、アクリル系界面活性剤などが挙げられる。
別観点として、界面活性剤は、非イオン性であることが好ましい。非イオン性の界面活性剤の使用は、例えば、組成物中の他成分との非意図的な反応を抑え、組成物の保存安定性を高める点で好ましい。
(Surfactant (H))
The photosensitive resin composition of this embodiment preferably contains a surfactant (H). This can further improve the coatability of the photosensitive resin composition and the flatness of the film.
Examples of surfactants (H) include fluorine-based surfactants, silicone-based surfactants, alkyl-based surfactants, and acrylic-based surfactants.
From another perspective, it is preferable that the surfactant is nonionic. The use of a nonionic surfactant is preferable, for example, in that it suppresses unintentional reactions with other components in the composition and improves the storage stability of the composition.
界面活性剤(H)は、フッ素原子およびケイ素原子の少なくともいずれかを含む界面活性剤を含むことが好ましい。これにより、均一な樹脂膜を得られること(塗布性の向上)や、現像性の向上に加え、接着強度の向上にも寄与する。このような界面活性剤としては、例えば、フッ素原子およびケイ素原子の少なくともいずれかを含むノニオン系界面活性剤であることが好ましい。界面活性剤(H)として使用可能な市販品としては、例えば、DIC株式会社製の「メガファック」シリーズの、F-251、F-253、F-281、F-430、F-477、F-551、F-552、F-553、F-554、F-555、F-556、F-557、F-558、F-559、F-560、F-561、F-562、F-563、F-565、F-568、F-569、F-570、F-572、F-574、F-575、F-576、R-40、R-40-LM、R-41、R-94等の、フッ素を含有するオリゴマー構造の界面活性剤、株式会社ネオス製のフタージェント250、フタージェント251等のフッ素含有ノニオン系界面活性剤、ワッカー・ケミー社製のSILFOAM(登録商標)シリーズ(例えばSD 100 TS、SD 670、SD 850、SD 860、SD 882)等のシリコーン系界面活性剤が挙げられる。
また、スリーエム社製のFC4430やFC4432なども、好ましい界面活性剤として挙げることができる。
The surfactant (H) preferably contains a surfactant that includes at least one of a fluorine atom and a silicon atom. This contributes to obtaining a uniform resin film (improved coatability), improved developability, and improved adhesive strength. Such a surfactant is preferably a nonionic surfactant that includes at least one of a fluorine atom and a silicon atom. Examples of commercially available products that can be used as surfactant (H) include the "MegaFac" series from DIC Corporation: F-251, F-253, F-281, F-430, F-477, F-551, F-552, F-553, F-554, F-555, F-556, F-557, F-558, F-559, F-560, F-561, F-562, F-563, F-565, F-560 Examples include fluorine-containing oligomer surfactants such as 68, F-569, F-570, F-572, F-574, F-575, F-576, R-40, R-40-LM, R-41, and R-94; fluorine-containing nonionic surfactants such as Futergent 250 and Futergent 251 manufactured by Neos Co., Ltd.; and silicone-based surfactants such as the SILFOAM® series (e.g., SD 100 TS, SD 670, SD 850, SD 860, SD 882) manufactured by Wacker Chemie.
Furthermore, FC4430 and FC4432 manufactured by 3M can also be cited as preferred surfactants.
本実施形態の感光性樹脂組成物が界面活性剤(H)を含む場合、1または2以上の界面活性剤を含むことができる。
本実施形態の感光性樹脂組成物が界面活性剤(H)を含む場合、その量は、ポリイミド(A)の含有量を100質量部としたとき、例えば0.001~1質量部、好ましくは0.005~0.5質量部である。
If the photosensitive resin composition of this embodiment contains a surfactant (H), it may contain one or more surfactants.
If the photosensitive resin composition of this embodiment contains a surfactant (H), the amount is, for example, 0.001 to 1 part by mass, preferably 0.005 to 0.5 parts by mass, when the polyimide (A) content is 100 parts by mass.
(水(I))
本実施形態の感光性樹脂組成物は、水を含んでもよい。水の存在により、例えば、シランカップリング剤(G)の加水分解反応が進行しやすくなり、基板と硬化膜との密着性がより高まる傾向がある。
(Water (I))
The photosensitive resin composition of this embodiment may contain water. The presence of water facilitates the hydrolysis reaction of the silane coupling agent (G), for example, and tends to improve the adhesion between the substrate and the cured film.
本実施形態の感光性樹脂組成物が水を含む場合、その量は、感光性樹脂組成物の全固形分(不揮発成分)100質量部に対して、好ましくは0.1~5質量部、より好ましくは0.2~3質量部、さらに好ましくは0.5~2質量部である。 When the photosensitive resin composition of this embodiment contains water, the amount is preferably 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.2 to 3 parts by mass, and even more preferably 0.5 to 2 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total solid content (non-volatile components) of the photosensitive resin composition.
感光性樹脂組成物の水分量は、カールフィッシャー法により定量することができる。 The water content of the photosensitive resin composition can be quantified using the Karl Fischer method.
(溶剤(J)/組成物の性状)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、好ましくは溶剤(J)を含む。これにより、基板(特に、段差を有する基板)に対して塗布法により感光性樹脂膜を容易に形成することができる。
溶剤(J)は、通常、有機溶剤を含む。上述の各成分を溶解または分散可能で、かつ、各構成成分と実質的に化学反応しないものである限り、有機溶剤は特に限定されない。
(Solvent (J) / Properties of the composition)
The photosensitive resin composition of this embodiment preferably contains a solvent (J). This allows for easy formation of a photosensitive resin film on a substrate (especially a substrate with steps) by a coating method.
The solvent (J) typically includes organic solvents. The organic solvent is not particularly limited, as long as it is capable of dissolving or dispersing each of the above-mentioned components and does not substantially react with each of the components.
有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、プロピレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール1-モノメチルエーテル2-アセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ベンジルアルコール、プロピレンカーボネート、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロプレングリコールメチルーn-プロピルエーテル、酢酸ブチル、γ-ブチロラクトン、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等が挙げられる。これらは単独で用いられても複数組み合わせて用いられてもよい。 Examples of organic solvents include acetone, methyl ethyl ketone, toluene, propylene glycol methyl ethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol 1-monomethyl ether 2-acetate, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, benzyl alcohol, propylene carbonate, ethylene glycol diacetate, propylene glycol diacetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol methyl-n-propyl ether, butyl acetate, γ-butyrolactone, methyl lactate, ethyl lactate, and butyl lactate. These may be used individually or in combination.
本実施形態の感光性樹脂組成物が溶剤(J)を含む場合、本実施形態の感光性樹脂組成物は、通常、ワニス状である。より具体的には、本実施形態の感光性樹脂組成物は、好ましくは、少なくともポリイミド(A)および多官能(メタ)アクリレート化合物(B)が、溶剤(J)に溶解した、ワニス状の組成物である。本実施形態の感光性樹脂組成物がワニス状であることにより、塗布による均一な膜形成を行うことができる。また、ポリイミド(A)および多官能(メタ)アクリレート化合物(B)が、溶剤(J)に「溶解」していることで、均質な硬化膜を得ることができる。 When the photosensitive resin composition of this embodiment contains a solvent (J), the photosensitive resin composition of this embodiment is typically varnish-like. More specifically, the photosensitive resin composition of this embodiment is preferably a varnish-like composition in which at least polyimide (A) and a polyfunctional (meth)acrylate compound (B) are dissolved in the solvent (J). Because the photosensitive resin composition of this embodiment is varnish-like, a uniform film can be formed by coating. Furthermore, because the polyimide (A) and the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) are "dissolved" in the solvent (J), a homogeneous cured film can be obtained.
溶剤(J)を用いる場合は、感光性樹脂組成物中の全固形分(不揮発成分)の濃度が、好ましくは10~50質量%、より好ましくは20~45質量%となるように用いられる。この範囲とすることで、各成分を十分に溶解または分散させることができる。また、良好な塗布性を担保することができ、ひいてはスピンコート時の平坦性の良化にもつながる。さらに、不揮発成分の含有量を調整することにより、感光性樹脂組成物の粘度を適切に制御できる。
別観点として、組成物全体中の、ポリイミド(A)および多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の割合は、好ましくは20~50質量%である。ある程度多量のポリイミド(A)および多官能(メタ)アクリレート化合物(B)を用いることで、適度な厚さの膜を形成しやすい。
When solvent (J) is used, the concentration of total solids (non-volatile components) in the photosensitive resin composition is preferably 10 to 50% by mass, more preferably 20 to 45% by mass. This range allows for sufficient dissolution or dispersion of each component. It also ensures good coatability, which in turn leads to improved flatness during spin coating. Furthermore, the viscosity of the photosensitive resin composition can be appropriately controlled by adjusting the content of non-volatile components.
From another perspective, the proportion of polyimide (A) and polyfunctional (meth)acrylate compound (B) in the overall composition is preferably 20 to 50% by mass. Using a relatively large amount of polyimide (A) and polyfunctional (meth)acrylate compound (B) makes it easier to form a film of appropriate thickness.
(その他の成分)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、上記の成分に加えて、必要に応じて、上掲の成分以外の成分を含んでもよい。そのような成分としては、例えば、酸化防止剤、シリカ等の充填材、増感剤、フィルム化剤等が挙げられる。
(Other ingredients)
The photosensitive resin composition of this embodiment may, in addition to the above-mentioned components, optionally contain components other than those listed above. Examples of such components include antioxidants, fillers such as silica, sensitizers, and film-forming agents.
<電子デバイスの製造方法、電子デバイス>
本実施形態の電子デバイスの製造方法は、
基板上に、上述の感光性樹脂組成物を用いて感光性樹脂膜を形成する膜形成工程と、
感光性樹脂膜を露光する露光工程と、
露光された感光性樹脂膜を現像する現像工程と、
を含む。
また、本実施形態の電子デバイスの製造方法は、上述の現像工程の後に、露光された感光性樹脂膜を加熱して硬化させる熱硬化工程を含むことが好ましい。これにより、耐熱性が十二分な硬化膜を得ることができる。
以上のようにして、本実施形態の感光性樹脂組成物の硬化膜を備える電子デバイスを製造することができる。
<Manufacturing methods for electronic devices, electronic devices>
The method for manufacturing the electronic device of this embodiment is:
A film formation step of forming a photosensitive resin film on a substrate using the above-mentioned photosensitive resin composition,
An exposure process for exposing a photosensitive resin film,
A developing process for developing an exposed photosensitive resin film,
Includes.
Furthermore, the manufacturing method of the electronic device in this embodiment preferably includes a thermosetting step after the development step described above, in which the exposed photosensitive resin film is heated and cured. This makes it possible to obtain a cured film with sufficient heat resistance.
As described above, an electronic device comprising a cured film of the photosensitive resin composition of this embodiment can be manufactured.
本実施形態の電子デバイスの製造方法や、本実施形態の感光性樹脂組成物の硬化物を備える電子デバイスの構造などについて、以下、図面を交えつつより詳細に説明する。 The manufacturing method of the electronic device of this embodiment, and the structure of the electronic device comprising the cured product of the photosensitive resin composition of this embodiment, will be described in more detail below with the help of drawings.
図1は、本実施形態の電子デバイスの一例を示す縦断面図である。また、図2は、図1の鎖線で囲まれた領域の部分拡大図である。
以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
Figure 1 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of the electronic device of this embodiment. Figure 2 is a partially enlarged view of the area enclosed by the dashed line in Figure 1.
In the following explanation, the upper part of Figure 1 will be referred to as "upper" and the lower part as "lower".
図1に示す電子デバイス1は、貫通電極基板2と、その上に実装された半導体パッケージ3と、を備えた、いわゆるパッケージオンパッケージ構造を有する。 The electronic device 1 shown in Figure 1 has a so-called package-on-package structure, comprising a through-electrode substrate 2 and a semiconductor package 3 mounted thereon.
貫通電極基板2は、絶縁層21と、絶縁層21の上面から下面を貫通する複数の貫通配線221と、絶縁層21の内部に埋め込まれた半導体チップ23と、絶縁層21の下面に設けられた下層配線層24と、絶縁層21の上面に設けられた上層配線層25と、下層配線層24の下面に設けられた半田バンプ26と、を備えている。 The through-electrode substrate 2 comprises an insulating layer 21, a plurality of through-wirings 221 penetrating from the upper surface to the lower surface of the insulating layer 21, a semiconductor chip 23 embedded inside the insulating layer 21, a lower wiring layer 24 provided on the lower surface of the insulating layer 21, an upper wiring layer 25 provided on the upper surface of the insulating layer 21, and solder bumps 26 provided on the lower surface of the lower wiring layer 24.
半導体パッケージ3は、パッケージ基板31と、パッケージ基板31上に実装された半導体チップ32と、半導体チップ32とパッケージ基板31とを電気的に接続するボンディングワイヤー33と、半導体チップ32やボンディングワイヤー33が埋め込まれた封止層34と、パッケージ基板31の下面に設けられた半田バンプ35と、を備えている。 The semiconductor package 3 comprises a package substrate 31, a semiconductor chip 32 mounted on the package substrate 31, bonding wires 33 that electrically connect the semiconductor chip 32 and the package substrate 31, a sealing layer 34 in which the semiconductor chip 32 and bonding wires 33 are embedded, and solder bumps 35 provided on the lower surface of the package substrate 31.
そして、貫通電極基板2上に半導体パッケージ3が積層されている。これにより、半導体パッケージ3の半田バンプ35と、貫通電極基板2の上層配線層25と、が電気的に接続されている。 The semiconductor package 3 is then stacked on the through-electrode substrate 2. This electrically connects the solder bumps 35 of the semiconductor package 3 to the upper wiring layer 25 of the through-electrode substrate 2.
このような電子デバイス1では、貫通電極基板2においてコア層を含む有機基板のような厚い基板を用いる必要がないため、低背化を容易に図ることができる。このため、電子デバイス1を内蔵する電子機器の小型化にも貢献することができる。 In such an electronic device 1, there is no need to use a thick substrate, such as an organic substrate containing a core layer, in the through-electrode substrate 2, thus easily enabling a lower profile. Therefore, it can contribute to the miniaturization of electronic devices that incorporate the electronic device 1.
また、互いに異なる半導体チップを備えた貫通電極基板2と半導体パッケージ3とを積層しているため、単位面積当たりの実装密度を高めることができる。このため、小型化と高性能化との両立を図ることができる。 Furthermore, because the through-electrode substrate 2 and semiconductor package 3, each equipped with different semiconductor chips, are stacked, the mounting density per unit area can be increased. Therefore, it is possible to achieve both miniaturization and high performance.
以下、貫通電極基板2および半導体パッケージ3についてさらに詳述する。
図2に示す貫通電極基板2が備える下層配線層24および上層配線層25は、それぞれ絶縁層、配線層および貫通配線等を含んでいる。これにより、下層配線層24および上層配線層25は、内部や表面に配線を含むとともに、絶縁層21を貫通する貫通配線221を介して相互の電気的接続が図られる。
The through-electrode substrate 2 and semiconductor package 3 will be described in more detail below.
The lower wiring layer 24 and upper wiring layer 25 of the through-electrode substrate 2 shown in Figure 2 each include an insulating layer, a wiring layer, and through-wiring, etc. As a result, the lower wiring layer 24 and upper wiring layer 25 include wiring inside and on the surface, and are electrically connected to each other via through-wiring 221 that penetrates the insulating layer 21.
下層配線層24に含まれる配線層は、半導体チップ23や半田バンプ26と接続されている。このため、下層配線層24は半導体チップ23の再配線層として機能するとともに、半田バンプ26は半導体チップ23の外部端子として機能する。 The wiring layers included in the lower wiring layer 24 are connected to the semiconductor chip 23 and the solder bumps 26. Therefore, the lower wiring layer 24 functions as a rewiring layer for the semiconductor chip 23, and the solder bumps 26 function as external terminals for the semiconductor chip 23.
図2に示す貫通配線221は、前述したように、絶縁層21を貫通するように設けられている。これにより、下層配線層24と上層配線層25との間が電気的に接続され、貫通電極基板2と半導体パッケージ3との積層が可能になるため、電子デバイス1の高機能化を図ることができる。 As mentioned above, the through-wiring 221 shown in Figure 2 is provided so as to penetrate the insulating layer 21. This electrically connects the lower wiring layer 24 and the upper wiring layer 25, enabling the lamination of the through-electrode substrate 2 and the semiconductor package 3, thereby improving the functionality of the electronic device 1.
図2に示す上層配線層25に含まれる配線層253は、貫通配線221や半田バンプ35と接続されている。このため、上層配線層25は、半導体チップ23と電気的に接続されることとなり、半導体チップ23の再配線層として機能するとともに、半導体チップ23とパッケージ基板31との間に介在するインターポーザーとしても機能する。本実施形態の感光性樹脂組成物の硬化膜を、再配線層の絶縁層を構成するために用いることができる。 The wiring layer 253 included in the upper wiring layer 25 shown in Figure 2 is connected to the through-wiring 221 and solder bumps 35. Therefore, the upper wiring layer 25 is electrically connected to the semiconductor chip 23, functioning as a redistribution layer for the semiconductor chip 23, and also as an interposer between the semiconductor chip 23 and the package substrate 31. The cured film of the photosensitive resin composition in this embodiment can be used to constitute the insulating layer of the redistribution layer.
本実施形態によれば、半導体チップ23と、半導体チップ23の表面上に設けられた再配線層(上層配線層25)と、を備え、再配線層中の絶縁層が、本実施形態の感光性樹脂組成物の硬化物で構成される、電子デバイスを実現できる。 According to this embodiment, an electronic device can be realized comprising a semiconductor chip 23 and a redistribution layer (upper distribution layer 25) provided on the surface of the semiconductor chip 23, wherein the insulating layer in the redistribution layer is composed of a cured product of the photosensitive resin composition of this embodiment.
貫通配線221が絶縁層21を貫通していることにより、絶縁層21を補強する効果が得られる。このため、下層配線層24や上層配線層25の機械的強度が低い場合でも、貫通電極基板2全体の機械的強度の低下を避けることができる。その結果、下層配線層24や上層配線層25のさらなる薄型化を図ることができ、電子デバイス1のさらなる低背化を図ることができる。 Because the through-wiring 221 penetrates the insulating layer 21, it provides a reinforcing effect on the insulating layer 21. Therefore, even if the mechanical strength of the lower wiring layer 24 and the upper wiring layer 25 is low, a decrease in the overall mechanical strength of the through-electrode substrate 2 can be avoided. As a result, the lower wiring layer 24 and the upper wiring layer 25 can be further thinned, and the electronic device 1 can be made even lower in profile.
また、図1に示す電子デバイス1は、貫通配線221の他に、半導体チップ23の上面に位置する絶縁層21を貫通するように設けられた貫通配線222も備えている。これにより、半導体チップ23の上面と上層配線層25との電気的接続を図ることができる。 Furthermore, the electronic device 1 shown in Figure 1 includes, in addition to the through-wiring 221, a through-wiring 222 that penetrates the insulating layer 21 located on the upper surface of the semiconductor chip 23. This allows for electrical connection between the upper surface of the semiconductor chip 23 and the upper wiring layer 25.
絶縁層21は、半導体チップ23を覆うように設けられている。これにより、半導体チップ23を保護する効果が高められる。その結果、電子デバイス1の信頼性を高めることができる。また、本実施形態に係るパッケージオンパッケージ構造のような実装方式にも容易に適用可能な電子デバイス1が得られる。 The insulating layer 21 is provided so as to cover the semiconductor chip 23. This enhances the protective effect on the semiconductor chip 23. As a result, the reliability of the electronic device 1 can be improved. Furthermore, an electronic device 1 that can be easily applied to mounting methods such as the package-on-package structure according to this embodiment can be obtained.
貫通配線221の直径W(図2参照)は、特に限定されないが、1~100μm程度であるのが好ましく、2~80μm程度であるのがより好ましい。これにより、絶縁層21の機械的特性を損なうことなく、貫通配線221の導電性を確保することができる。 The diameter W of the through-wiring 221 (see Figure 2) is not particularly limited, but is preferably about 1 to 100 μm, and more preferably about 2 to 80 μm. This ensures the conductivity of the through-wiring 221 without impairing the mechanical properties of the insulating layer 21.
図1に示す半導体パッケージ3は、いかなる形態のパッケージであってもよい。例えば、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)、BGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Size Package)、QFN(Quad Flat Non-leaded Package)、SON(Small Outline Non-leaded Package)、LF-BGA(Lead Flame BGA)等の形態が挙げられる。 The semiconductor package 3 shown in Figure 1 may be of any form. Examples include QFP (Quad Flat Package), SOP (Small Outline Package), BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Size Package), QFN (Quad Flat Non-leaded Package), SON (Small Outline Non-leaded Package), and LF-BGA (Lead Frame BGA).
半導体チップ32の配置は、特に限定されないが、一例として図1では複数の半導体チップ32が積層されている。これにより、実装密度の高密度化が図られている。なお、複数の半導体チップ32は、平面方向に併設されていてもよく、厚さ方向に積層されつつ平面方向にも併設されていてもよい。 The arrangement of the semiconductor chips 32 is not particularly limited, but as an example, Figure 1 shows multiple semiconductor chips 32 stacked on top of each other. This increases the density of the mounting. The multiple semiconductor chips 32 may be arranged side-by-side in the planar direction, or they may be stacked in the thickness direction while also being arranged side-by-side in the planar direction.
パッケージ基板31は、いかなる基板であってもよいが、例えば図示しない絶縁層、配線層および貫通配線等を含む基板とされる。このうち、貫通配線を介して半田バンプ35とボンディングワイヤー33とを電気的に接続することができる。 The package substrate 31 may be any substrate, but for example, it may include an insulating layer, a wiring layer, and through-wiring (not shown). Of these, the solder bumps 35 and bonding wires 33 can be electrically connected via the through-wiring.
封止層34は、例えば公知の封止樹脂材料で構成されている。このような封止層34を設けることにより、半導体チップ32やボンディングワイヤー33を外力や外部環境から保護することができる。 The sealing layer 34 is made of, for example, a known sealing resin material. By providing such a sealing layer 34, the semiconductor chip 32 and bonding wires 33 can be protected from external forces and the external environment.
貫通電極基板2が備える半導体チップ23と半導体パッケージ3が備える半導体チップ32は、互いに近接して配置されることになる。これにより、相互通信の高速化や低損失化等のメリットを享受することができる。かかる観点から、例えば、半導体チップ23と半導体チップ32のうち、一方をCPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)、AP(Application Processor)等の演算素子とし、他方をDRAM(Dynamic Random Access Memory)やフラッシュメモリー等の記憶素子等にすれば、同一装置内においてこれらの素子同士を近接して配置することができる。これにより、高機能化と小型化とを両立した電子デバイス1を実現することができる。 The semiconductor chip 23 on the through-electrode substrate 2 and the semiconductor chip 32 on the semiconductor package 3 are arranged in close proximity to each other. This allows for benefits such as faster and lower-loss communication between them. From this perspective, for example, if one of the semiconductor chips 23 and 32 is a computing element such as a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), or AP (Application Processor), and the other is a memory element such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or flash memory, these elements can be arranged in close proximity within the same device. This makes it possible to realize an electronic device 1 that achieves both high functionality and miniaturization.
次に、図1に示す電子デバイス1を製造する方法について説明する。 Next, the method for manufacturing the electronic device 1 shown in Figure 1 will be described.
図3は、図1に示す電子デバイス1を製造する方法を示す工程図である。また、図4~図6は、それぞれ図1に示す電子デバイス1を製造する方法を説明するための図である。 Figure 3 is a process diagram showing the method for manufacturing the electronic device 1 shown in Figure 1. Figures 4 to 6 are diagrams illustrating the method for manufacturing the electronic device 1 shown in Figure 1.
電子デバイス1の製造方法は、基板202上に設けられた半導体チップ23および貫通配線221、222を埋め込むように絶縁層21を得るチップ配置工程S1と、絶縁層21上および半導体チップ23上に上層配線層25を形成する上層配線層形成工程S2と、基板202を剥離する基板剥離工程S3と、下層配線層24を形成する下層配線層形成工程S4と、半田バンプ26を形成し、貫通電極基板2を得る半田バンプ形成工程S5と、貫通電極基板2上に半導体パッケージ3を積層する積層工程S6と、を有する。 The manufacturing method for the electronic device 1 includes: a chip placement step S1 for obtaining an insulating layer 21 to embed semiconductor chips 23 and through-wirings 221 and 222 on a substrate 202; an upper wiring layer formation step S2 for forming an upper wiring layer 25 on the insulating layer 21 and on the semiconductor chips 23; a substrate peeling step S3 for peeling off the substrate 202; a lower wiring layer formation step S4 for forming a lower wiring layer 24; a solder bump formation step S5 for forming solder bumps 26 and obtaining a through-electrode substrate 2; and a lamination step S6 for laminating a semiconductor package 3 on the through-electrode substrate 2.
このうち、上層配線層形成工程S2は、絶縁層21上および半導体チップ23上に感光性樹脂ワニス5(ワニス状の感光性樹脂組成物)を配置し、感光性樹脂層2510を得る第1樹脂膜配置工程S20と、感光性樹脂層2510に露光処理を施す第1露光工程S21と、感光性樹脂層2510に現像処理を施す第1現像工程S22と、感光性樹脂層2510に硬化処理を施す第1硬化工程S23と、配線層253を形成する配線層形成工程S24と、感光性樹脂層2510および配線層253上に感光性樹脂ワニス5を配置し、感光性樹脂層2520を得る第2樹脂膜配置工程S25と、感光性樹脂層2520に露光処理を施す第2露光工程S26と、感光性樹脂層2520に現像処理を施す第2現像工程S27と、感光性樹脂層2520に硬化処理を施す第2硬化工程S28と、開口部424(貫通孔)に貫通配線254を形成する貫通配線形成工程S29と、を含む。 Of these, the upper wiring layer formation step S2 includes a first resin film placement step S20 in which a photosensitive resin varnish 5 (a varnish-like photosensitive resin composition) is placed on the insulating layer 21 and the semiconductor chip 23 to obtain a photosensitive resin layer 2510; a first exposure step S21 in which the photosensitive resin layer 2510 is exposed; a first development step S22 in which the photosensitive resin layer 2510 is developed; a first curing step S23 in which the photosensitive resin layer 2510 is cured; and a wiring layer formation step in which the wiring layer 253 is formed. The process includes: step S24; a second resin film placement step S25 in which a photosensitive resin varnish 5 is placed on the photosensitive resin layer 2510 and the wiring layer 253 to obtain a photosensitive resin layer 2520; a second exposure step S26 in which the photosensitive resin layer 2520 is exposed; a second development step S27 in which the photosensitive resin layer 2520 is developed; a second curing step S28 in which the photosensitive resin layer 2520 is cured; and a through-wiring formation step S29 in which through-wiring 254 is formed in the opening 424 (through hole).
以下、各工程について順次説明する。以下の製造方法は一例であり、これに限定されるものではない。 The following describes each step in order. The manufacturing method described below is just one example and is not limited to this method.
[1]チップ配置工程S1
まず、図4(a)に示すように、基板202と、基板202上に設けられた半導体チップ23および貫通配線221、222と、これらを埋め込むように設けられた絶縁層21と、を備えるチップ埋込構造体27を用意する。
[1] Chip placement process S1
First, as shown in Figure 4(a), a chip embedding structure 27 is prepared, which includes a substrate 202, a semiconductor chip 23 and through-wirings 221 and 222 provided on the substrate 202, and an insulating layer 21 provided to embed these.
基板202の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、金属材料、ガラス材料、セラミック材料、半導体材料、有機材料等が挙げられる。また、基板202には、シリコンウェハのような半導体ウエハー、ガラスウエハー等を用いるようにしてもよい。 The constituent material of the substrate 202 is not particularly limited, but examples include metal materials, glass materials, ceramic materials, semiconductor materials, and organic materials. Furthermore, the substrate 202 may be made of semiconductor wafers such as silicon wafers, glass wafers, etc.
半導体チップ23は、基板202上に接着されている。本製造方法では、一例として、複数の半導体チップ23を互いに離間させつつ同一の基板202上に併設する。複数の半導体チップ23は、互いに同じ種類のものであってもよいし、互いに異なる種類のものであってもよい。また、ダイアタッチフィルムのような接着剤層(図示せず)を介して基板202と半導体チップ23との間を固定するようにしてもよい。 The semiconductor chip 23 is bonded to the substrate 202. In this manufacturing method, as an example, multiple semiconductor chips 23 are arranged on the same substrate 202, spaced apart from each other. The multiple semiconductor chips 23 may be of the same type or of different types. Alternatively, the substrate 202 and the semiconductor chips 23 may be fixed together via an adhesive layer (not shown), such as a die-attach film.
必要に応じて、基板202と半導体チップ23との間にインターポーザー(図示せず)を設けるようにしてもよい。インターポーザーは、例えば半導体チップ23の再配線層として機能する。したがって、インターポーザーは、後述する半導体チップ23の電極と電気的に接続させるための図示しないパッドを備えていてもよい。これにより、半導体チップ23のパッド間隔や配列パターンを変換することができ、電子デバイス1の設計自由度をより高めることができる。
インターポーザーには、例えば、シリコン基板、セラミック基板、ガラス基板のような無機系基板、樹脂基板のような有機系基板等が用いられる。
If necessary, an interposer (not shown) may be provided between the substrate 202 and the semiconductor chip 23. The interposer functions, for example, as a redistribution layer for the semiconductor chip 23. Therefore, the interposer may include pads (not shown) for electrically connecting to the electrodes of the semiconductor chip 23, which will be described later. This allows for changes in the pad spacing and arrangement pattern of the semiconductor chip 23, thereby increasing the design flexibility of the electronic device 1.
Interposers can utilize inorganic substrates such as silicon substrates, ceramic substrates, and glass substrates, as well as organic substrates such as resin substrates.
絶縁層21は、例えば感光性樹脂組成物の成分として挙げたような熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を含む樹脂膜(有機絶縁層)であってもよく、半導体の技術分野で用いる通常の封止材であってもよい。 The insulating layer 21 may be a resin film (organic insulating layer) containing a thermosetting resin or thermoplastic resin, such as those listed as components of the photosensitive resin composition, or it may be a conventional encapsulant used in the semiconductor technology field.
貫通配線221、222の構成材料としては、例えば銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、金または金合金、銀または銀合金、ニッケルまたはニッケル合金等が挙げられる。 Examples of materials used for the through-wiring 221 and 222 include copper or copper alloys, aluminum or aluminum alloys, gold or gold alloys, silver or silver alloys, nickel or nickel alloys, and the like.
なお、上記とは異なる方法で作製したチップ埋込構造体27を用意するようにしてもよい。 Alternatively, a chip-embedded structure 27 manufactured using a method different from the one described above may be prepared.
[2]上層配線層形成工程S2
次に、絶縁層21上および半導体チップ23上に、上層配線層25を形成する。
[2] Upper wiring layer forming step S2
Next, an upper wiring layer 25 is formed on the insulating layer 21 and the semiconductor chip 23.
[2-1]第1樹脂膜配置工程S20
まず、図4(b)に示すように、絶縁層21上および半導体チップ23上に感光性樹脂ワニス5を塗布する(配置する)。これにより、図4(c)に示すように、感光性樹脂ワニス5の液状被膜が得られる。感光性樹脂ワニス5は、本実施形態の感光性樹脂組成物である。
[2-1] First resin film arrangement step S20
First, as shown in Figure 4(b), the photosensitive resin varnish 5 is applied (placed) on the insulating layer 21 and the semiconductor chip 23. This results in a liquid film of the photosensitive resin varnish 5, as shown in Figure 4(c). The photosensitive resin varnish 5 is the photosensitive resin composition of this embodiment.
感光性樹脂ワニス5の塗布は、例えば、スピンコーター、バーコーター、スプレー装置、インクジェット装置等を用いて行われる。 The photosensitive resin varnish 5 is applied using, for example, a spin coater, bar coater, spray device, inkjet device, etc.
感光性樹脂ワニス5の粘度は、特に限定されないが、10cP~6000cP、好ましくは20cP~5000cP、より好ましくは30cP~4000cPである。感光性樹脂ワニス5の粘度が前記範囲内であることにより、より薄い感光性樹脂層2510(図4(d)参照)を形成することができる。その結果、上層配線層25をより薄くすることができ、電子デバイス1の薄型化が容易になる。
感光性樹脂ワニス5の粘度は、例えば、コーンプレート型粘度計(TV-25、東機産業製)を用い、回転速度100rpmの条件で測定された値とされる。
The viscosity of the photosensitive resin varnish 5 is not particularly limited, but is 10 cP to 6000 cP, preferably 20 cP to 5000 cP, and more preferably 30 cP to 4000 cP. By having the viscosity of the photosensitive resin varnish 5 within the above range, a thinner photosensitive resin layer 2510 (see Figure 4(d)) can be formed. As a result, the upper wiring layer 25 can be made thinner, making it easier to thin the electronic device 1.
The viscosity of the photosensitive resin varnish 5 is, for example, the value measured using a cone-plate viscometer (TV-25, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) at a rotation speed of 100 rpm.
次に、感光性樹脂ワニス5の液状被膜を乾燥させる。これにより、図4(d)に示す感光性樹脂層2510を得る。 Next, the liquid film of the photosensitive resin varnish 5 is dried. This yields the photosensitive resin layer 2510 shown in Figure 4(d).
感光性樹脂ワニス5の乾燥条件は、特に限定されないが、例えば80~150℃の温度で、1~60分間加熱する条件が挙げられる。 The drying conditions for the photosensitive resin varnish 5 are not particularly limited, but examples include heating at a temperature of 80 to 150°C for 1 to 60 minutes.
本工程では、感光性樹脂ワニス5を塗布するプロセスに代えて、感光性樹脂ワニス5をフィルム化してなる感光性樹脂フィルムを配置するプロセスを採用するようにしてもよい。感光性樹脂フィルムは、本実施形態の感光性樹脂組成物であって、感光性を有する樹脂フィルムである。 In this process, instead of applying the photosensitive resin varnish 5, a process of arranging a photosensitive resin film formed from the photosensitive resin varnish 5 may be adopted. The photosensitive resin film is a photosensitive resin film of the photosensitive resin composition of this embodiment.
感光性樹脂フィルムは、例えば感光性樹脂ワニス5を各種塗布装置によってキャリアーフィルム等の下地上に塗布し、その後、得られた塗膜を乾燥させることによって製造される。 A photosensitive resin film is manufactured, for example, by applying a photosensitive resin varnish 5 to a substrate such as a carrier film using various coating devices, and then drying the resulting coating.
このようにして感光性樹脂層2510を形成した後、必要に応じて、感光性樹脂層2510に対して露光前加熱処理を施す。露光前加熱処理を施すことにより、感光性樹脂層2510に含まれる分子が安定化して、後述する第1露光工程S21における反応の安定化を図ることができる。また、その一方、後述するような加熱条件で加熱されることで、加熱による光酸発生剤への悪影響を最小限に留めることができる。 After forming the photosensitive resin layer 2510 in this manner, the photosensitive resin layer 2510 is subjected to pre-exposure heat treatment as needed. By performing pre-exposure heat treatment, the molecules contained in the photosensitive resin layer 2510 are stabilized, thereby stabilizing the reaction in the first exposure step S21 described later. Furthermore, by heating under the heating conditions described later, the adverse effects of heating on the photoacid generator can be minimized.
露光前加熱処理の温度は、好ましくは70~130℃、より好ましくは75~120℃、さらに好ましくは80~110℃である。露光前加熱処理の温度が前記下限値を下回ると、露光前加熱処理による分子の安定化という目的が果たされないおそれがある。一方、露光前加熱処理の温度が前記上限値を上回ると、光酸発生剤の動きが活発になりすぎ、後述する第1露光工程S21において光が照射されても酸が発生しにくくなるという影響が広範囲化してパターニングの加工精度が低下するおそれがある。 The temperature of the pre-exposure heat treatment is preferably 70 to 130°C, more preferably 75 to 120°C, and even more preferably 80 to 110°C. If the temperature of the pre-exposure heat treatment falls below the lower limit, the objective of stabilizing the molecules through the pre-exposure heat treatment may not be achieved. On the other hand, if the temperature of the pre-exposure heat treatment exceeds the upper limit, the photoacid generator becomes too active, and the effect of reduced acid generation even when light is irradiated in the first exposure step S21 (described later) becomes widespread, potentially reducing the processing accuracy of the patterning.
露光前加熱処理の時間は、露光前加熱処理の温度に応じて適宜設定されるが、前記温度において好ましくは1~10分間とされ、より好ましくは2~8分間とされ、さらに好ましくは3~6分間とされる。露光前加熱処理の時間が前記下限値を下回ると、加熱時間が不足するため、露光前加熱処理による分子の安定化という目的が果たされないおそれがある。一方、露光前加熱処理の時間が前記上限値を上回ると、加熱時間が長すぎるため、露光前加熱処理の温度が前記範囲内に収まっていたとしても、光酸発生剤の作用が阻害されてしまうおそれがある。 The time for pre-exposure heat treatment is set appropriately according to the temperature of the pre-exposure heat treatment, but is preferably 1 to 10 minutes, more preferably 2 to 8 minutes, and even more preferably 3 to 6 minutes at the aforementioned temperature. If the time for pre-exposure heat treatment falls below the lower limit, the heating time will be insufficient, and the objective of stabilizing the molecules by pre-exposure heat treatment may not be achieved. On the other hand, if the time for pre-exposure heat treatment exceeds the upper limit, the heating time will be too long, and even if the temperature of the pre-exposure heat treatment falls within the aforementioned range, the action of the photoacid generator may be inhibited.
加熱処理の雰囲気は、特に限定されない。不活性ガス雰囲気や還元性ガス雰囲気等であってもよいが、作業効率等を考慮すれば大気下とされる。 The atmosphere used for the heat treatment is not particularly limited. An inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere may be used, but considering work efficiency, air is preferred.
雰囲気圧力は、特に限定されない。減圧下や加圧下であってもよいが、作業効率等を考慮すれば常圧とされる。なお、常圧とは、30~150kPa程度の圧力のことをいい、好ましくは大気圧である。 The ambient pressure is not particularly limited. It may be under reduced or increased pressure, but considering work efficiency, atmospheric pressure is preferred. Atmospheric pressure refers to a pressure of approximately 30 to 150 kPa, preferably atmospheric pressure.
[2-2]第1露光工程S21
次に、感光性樹脂層2510に露光処理を施す。
[2-2] First exposure process S21
Next, the photosensitive resin layer 2510 is subjected to exposure treatment.
まず、図4(d)に示すように、感光性樹脂層2510上の所定の領域にマスク412を配置する。そして、マスク412を介して光(活性放射線)を照射する。これにより、マスク412のパターンに応じて感光性樹脂層2510に露光処理が施される。 First, as shown in Figure 4(d), a mask 412 is placed in a predetermined area on the photosensitive resin layer 2510. Then, light (active radiation) is irradiated through the mask 412. This exposes the photosensitive resin layer 2510 according to the pattern of the mask 412.
図4(d)では、感光性樹脂層2510がいわゆるネガ型の感光性を有している場合を図示している。この例では、感光性樹脂層2510のうち、マスク412の遮光部に対応する領域は、現像液に溶解する。 Figure 4(d) illustrates a case where the photosensitive resin layer 2510 has so-called negative-type photosensitivity. In this example, the portion of the photosensitive resin layer 2510 corresponding to the light-shielding area of the mask 412 is dissolved in the developer solution.
一方、マスク412の透過部に対応する領域では、光カチオン重合開始剤から活性化学種が発生する。活性化学種は、硬化反応の触媒として作用する。 On the other hand, in the region corresponding to the permeable area of mask 412, activated chemical species are generated from the photocationic polymerization initiator. These activated chemical species act as catalysts for the curing reaction.
露光処理における露光量は、特に限定されない。100~2000mJ/cm2が好ましく、200~1000mJ/cm2がより好ましい。これにより、感光性樹脂層2510における露光不足および露光過剰を抑制することができる。その結果、最終的に高いパターニング精度を実現することができる。
その後、必要に応じて、感光性樹脂層2510に露光後加熱処理を施す。
The exposure amount in the exposure process is not particularly limited. 100 to 2000 mJ/ cm² is preferred, and 200 to 1000 mJ/ cm² is more preferred. This suppresses underexposure and overexposure in the photosensitive resin layer 2510. As a result, high patterning accuracy can ultimately be achieved.
Subsequently, if necessary, the photosensitive resin layer 2510 is subjected to post-exposure heat treatment.
露光後加熱処理の温度は、特に限定されない。好ましくは50~150℃、より好ましくは50~130℃、さらに好ましくは55~120℃、特に好ましくは60~110℃とされる。このような温度で露光後加熱処理を施すことにより、発生した酸の触媒作用が十分に増強され、熱硬化性樹脂をより短時間でかつ十分に反応させることができる。温度を前記範囲内とすることにより、酸拡散の促進によるパターニングの加工精度の低下を抑制できる。
露光後加熱処理の温度を上記下限値以上とすることにより、熱硬化性樹脂の反応率を高められ、生産性を高めることができる。一方、露光後加熱処理の温度を上記上限値以下とすることにより、酸拡散の促進によるパターニングの加工精度の低下を抑制できる。
The temperature of the post-exposure heat treatment is not particularly limited. Preferably, it is 50 to 150°C, more preferably 50 to 130°C, even more preferably 55 to 120°C, and most preferably 60 to 110°C. By performing the post-exposure heat treatment at such temperatures, the catalytic action of the generated acid is sufficiently enhanced, allowing the thermosetting resin to react more quickly and thoroughly. By keeping the temperature within the above range, a decrease in the processing accuracy of the patterning due to accelerated acid diffusion can be suppressed.
By setting the post-exposure heat treatment temperature above the lower limit, the reaction rate of the thermosetting resin can be increased, thereby improving productivity. On the other hand, by setting the post-exposure heat treatment temperature below the upper limit, the decrease in patterning accuracy due to accelerated acid diffusion can be suppressed.
露光後加熱処理の時間は、露光後加熱処理の温度に応じて適宜設定される。上記温度において、好ましくは1~30分間、より好ましくは2~20分間、さらに好ましくは3~15分間とされる。このような時間で露光後加熱処理を施すことにより、熱硬化性樹脂を十分に反応させることができるとともに、酸の拡散を抑えてパターニングの加工精度が低下するのを抑制することができる。 The duration of the post-exposure heat treatment is set appropriately according to the post-exposure heat treatment temperature. At the above temperature, it is preferably 1 to 30 minutes, more preferably 2 to 20 minutes, and even more preferably 3 to 15 minutes. By performing the post-exposure heat treatment for such a duration, the thermosetting resin can be sufficiently reacted, and the diffusion of acid can be suppressed, thereby preventing a decrease in the processing accuracy of the patterning.
露光後加熱処理の雰囲気は、特に限定されない。不活性ガス雰囲気や還元性ガス雰囲気等であってもよいが、作業効率等を考慮すれば大気下とされる。 The atmosphere for post-exposure heat treatment is not particularly limited. An inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere may be used, but considering work efficiency, air is preferred.
露光後加熱処理の雰囲気圧力は、特に限定されない。減圧下や加圧下であってもよいが、作業効率等を考慮すれば常圧とされる。これにより、比較的容易に露光前加熱処理を施すことができる。なお、常圧とは、30~150kPa程度の圧力のことをいい、好ましくは大気圧である。 The atmospheric pressure for the post-exposure heat treatment is not particularly limited. It may be under reduced or increased pressure, but considering work efficiency, atmospheric pressure is preferred. This allows for relatively easy pre-exposure heat treatment. Atmospheric pressure refers to a pressure of approximately 30 to 150 kPa, preferably atmospheric pressure.
[2-3]第1現像工程S22
次に、感光性樹脂層2510に現像処理を施す。これにより、マスク412の遮光部に対応した領域に、感光性樹脂層2510を貫通する開口部423が形成される(図5(e)参照)。
[2-3] First development step S22
Next, the photosensitive resin layer 2510 is subjected to a developing process. This creates an opening 423 that penetrates the photosensitive resin layer 2510 in the area corresponding to the light-shielding portion of the mask 412 (see Figure 5(e)).
現像液としては、例えば、有機系現像液、水溶性現像液等が挙げられる。本実施形態においては、現像液は、有機溶剤を含有することが好ましい。より具体的には、現像液は、有機溶剤を主成分とする現像液(成分の95質量%以上が有機溶剤である現像液)であることが好ましい。有機溶剤を含有する現像液で現像することにより、アルカリ現像液(水系)で現像する場合よりも、現像液によるパターンの膨潤を抑えること等が可能になる。つまり、よりファインなパターンを得やすい。 Examples of developers include organic developers and water-soluble developers. In this embodiment, it is preferable that the developer contains an organic solvent. More specifically, it is preferable that the developer is a developer whose main component is an organic solvent (a developer in which 95% or more by mass of the components is an organic solvent). Developing with a developer containing an organic solvent makes it possible to suppress the swelling of the pattern caused by the developer compared to developing with an alkaline developer (water-based). In other words, it is easier to obtain a finer pattern.
現像液に使用可能な有機溶剤として具体的には、シクロペンタノンなどのケトン系溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)や酢酸ブチルなどのエステル系溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル系溶剤、等が挙げられる。
現像液としては、有機溶剤のみからなり、不可避的に含まれる不純物以外は含まない有機溶剤現像液を使用してもよい。不可避的に含まれる不純物としては、金属元素や水分があるが、電子デバイスの汚染防止などの観点からは不可避的に含まれる不純物は少ないに越したことは無い。
Examples of organic solvents that can be used in developing solutions include ketone solvents such as cyclopentanone, ester solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and butyl acetate, and ether solvents such as propylene glycol monomethyl ether.
As a developer, an organic solvent developer consisting solely of organic solvents and containing no impurities other than those inevitably present may be used. Inevitable impurities include metallic elements and water, but from the perspective of preventing contamination of electronic devices, it is better to have as few unavoidable impurities as possible.
現像液を感光性樹脂層2510に接触させる方法は特に限定されない。一般的に知られている、浸漬法、パドル法、スプレー法などを適宜適用することができる。 The method for bringing the developing solution into contact with the photosensitive resin layer 2510 is not particularly limited. Generally known methods such as immersion, paddle, and spray can be applied as appropriate.
現像工程の時間は、通常5~300秒程度、好ましくは10~120秒程度の範囲で、樹脂膜の膜厚や形成されるパターンの形状などに基づき適宜調整される。 The development process time is typically within a range of 5 to 300 seconds, preferably 10 to 120 seconds, and is appropriately adjusted based on factors such as the thickness of the resin film and the shape of the formed pattern.
[2-4]第1硬化工程S23
現像処理の後、感光性樹脂層2510に対して硬化処理(現像後加熱処理)を施す。硬化処理の条件は、特に限定されないが、160~250℃程度の加熱温度で、30~240分程度の加熱時間とされる。これにより、半導体チップ23に対する熱影響を抑えつつ、感光性樹脂層2510を硬化させ、有機絶縁層251を得ることができる。
[2-4] First curing step S23
After development, the photosensitive resin layer 2510 is subjected to a curing treatment (post-development heat treatment). The conditions for the curing treatment are not particularly limited, but are generally set to a heating temperature of approximately 160 to 250°C for a heating time of approximately 30 to 240 minutes. This allows the photosensitive resin layer 2510 to be cured while suppressing the thermal impact on the semiconductor chip 23, thereby obtaining the organic insulating layer 251.
[2-5]配線層形成工程S24
次に、有機絶縁層251上に配線層253を形成する(図5(f)参照)。配線層253は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等の気相成膜法を用いて金属層を得た後、フォトリソグラフィー法およびエッチング法によりパターニングされることによって形成される。
配線層253の形成に先立ち、プラズマ処理のような表面改質処理を施すようにしてもよい。
[2-5] Wiring layer forming step S24
Next, a wiring layer 253 is formed on the organic insulating layer 251 (see Figure 5(f)). The wiring layer 253 is formed by obtaining a metal layer using a vapor deposition method such as sputtering or vacuum deposition, and then patterning it using photolithography and etching.
Prior to the formation of the wiring layer 253, a surface modification treatment such as plasma treatment may be performed.
[2-6]第2樹脂膜配置工程S25
次に、図5(g)に示すように、第1樹脂膜配置工程S20と同様にして感光性樹脂層2520を得る。感光性樹脂層2520は、配線層253を覆うように配置される。
その後、必要に応じて、感光性樹脂層2520に対して露光前加熱処理を施す。処理条件は、例えば第1樹脂膜配置工程S20で記載した条件とされる。
[2-6] Second resin film arrangement step S25
Next, as shown in Figure 5(g), a photosensitive resin layer 2520 is obtained in the same manner as in the first resin film arrangement step S20. The photosensitive resin layer 2520 is arranged to cover the wiring layer 253.
Subsequently, if necessary, the photosensitive resin layer 2520 is subjected to pre-exposure heat treatment. The treatment conditions are, for example, those described in the first resin film arrangement step S20.
[2-7]第2露光工程S26
次に、感光性樹脂層2520に露光処理を施す。処理条件は、例えば第1露光工程S21で記載した条件とされる。
その後、必要に応じて、感光性樹脂層2520に対して露光後加熱処理を施す。処理条件は、例えば第1露光工程S21で記載した条件とされる。
[2-7] Second lithography process S26
Next, the photosensitive resin layer 2520 is subjected to exposure treatment. The treatment conditions are, for example, those described in the first exposure step S21.
Subsequently, if necessary, the photosensitive resin layer 2520 is subjected to post-exposure heat treatment. The treatment conditions are, for example, those described in the first exposure step S21.
[2-8]第2現像工程S27
次に、感光性樹脂層2520に現像処理を施す。処理条件は、例えば第1現像工程S22で記載した条件とされる。これにより、感光性樹脂層2510、2520を貫通する開口部424が形成される(図5(h)参照)。
[2-8] Second development step S27
Next, the photosensitive resin layer 2520 is subjected to a developing process. The processing conditions are, for example, those described in the first developing step S22. This creates openings 424 that penetrate the photosensitive resin layers 2510 and 2520 (see Figure 5(h)).
[2-9]第2硬化工程S28
現像処理の後、感光性樹脂層2520に対して硬化処理(現像後加熱処理)を施す。硬化条件は、例えば第1硬化工程S23で記載した条件とされる。これにより、感光性樹脂層2520を硬化させ、有機絶縁層252を得る(図6(i)参照)。
[2-9] Second curing step S28
After the development process, the photosensitive resin layer 2520 is subjected to a curing treatment (post-development heat treatment). The curing conditions are, for example, those described in the first curing step S23. This cures the photosensitive resin layer 2520 and obtains the organic insulating layer 252 (see Figure 6(i)).
本実施形態では、上層配線層25が有機絶縁層251と有機絶縁層252の2層を有しているが、3層以上を有していてもよい。この場合、第2硬化工程S28の後、配線層形成工程S24から第2硬化工程S28までの一連の工程を繰り返し追加するようにすればよい。 In this embodiment, the upper wiring layer 25 has two layers, an organic insulating layer 251 and an organic insulating layer 252, but it may have three or more layers. In this case, after the second curing step S28, the series of steps from the wiring layer formation step S24 to the second curing step S28 can be repeated.
[2-10]貫通配線形成工程S29
次に、開口部424に対し、図6(i)に示す貫通配線254を形成する。
[2-10] Through-hole wiring formation step S29
Next, a through-wiring 254, as shown in Figure 6(i), is formed in the opening 424.
貫通配線254の形成には、公知の方法が用いられるが、例えば以下の方法が用いられる。 Known methods can be used to form the through-wiring 254; for example, the following method can be used.
まず、有機絶縁層252上に、図示しないシード層を形成する。シード層は、開口部424の内面(側面および底面)とともに、有機絶縁層252の上面に形成される。
シード層としては、例えば、銅シード層が用いられる。また、シード層は、例えばスパッタリング法により形成される。
シード層は、形成しようとする貫通配線254と同種の金属で構成されていてもよいし、異種の金属で構成されていてもよい。
First, a seed layer (not shown) is formed on the organic insulating layer 252. The seed layer is formed on the upper surface of the organic insulating layer 252, along with the inner surface (sides and bottom) of the opening 424.
For example, a copper seed layer is used as the seed layer. The seed layer is formed by, for example, a sputtering method.
The seed layer may be made of the same type of metal as the through-wiring 254 to be formed, or it may be made of a different type of metal.
次いで、図示しないシード層のうち、開口部424以外の領域上に図示しないレジスト層を形成する。そして、このレジスト層をマスクとして、開口部424内に金属を充填する。この充填には、例えば電解めっき法が用いられる。充填される金属としては、例えば銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、金または金合金、銀または銀合金、ニッケルまたはニッケル合金等が挙げられる。このようにして開口部424内に導電性材料が埋設され、貫通配線254が形成される。 Next, a resist layer (not shown) is formed on the area of the seed layer (not shown) other than the opening 424. Then, using this resist layer as a mask, metal is filled into the opening 424. For this filling, for example, electroplating is used. Examples of the metal used for filling include copper or copper alloys, aluminum or aluminum alloys, gold or gold alloys, silver or silver alloys, nickel or nickel alloys, etc. In this way, conductive material is embedded in the opening 424, and the through-wiring 254 is formed.
次いで、図示しないレジスト層を除去する。さらに、有機絶縁層252上の図示しないシード層を除去する。これには、例えばフラッシュエッチング法を用いることができる。
貫通配線254の形成箇所は、図示の位置に限定されない。
Next, a resist layer (not shown) is removed. Furthermore, a seed layer (not shown) on the organic insulating layer 252 is removed. For this, a flash etching method can be used, for example.
The location where the through-wiring 254 is formed is not limited to the position shown in the figure.
[3]基板剥離工程S3
次に、図6(j)に示すように、基板202を剥離する。これにより、絶縁層21の下面が露出することとなる。
[3] Substrate peeling process S3
Next, as shown in Figure 6(j), the substrate 202 is peeled off. This exposes the lower surface of the insulating layer 21.
[4]下層配線層形成工程S4
次に、図6(k)に示すように、絶縁層21の下面側に下層配線層24を形成する。下層配線層24は、いかなる方法で形成されてもよく、例えば上述した上層配線層形成工程S2と同様にして形成されてもよい。
このようにして形成された下層配線層24は、貫通配線221を介して上層配線層25と電気的に接続される。
[4] Lower wiring layer forming step S4
Next, as shown in Figure 6(k), a lower wiring layer 24 is formed on the lower side of the insulating layer 21. The lower wiring layer 24 may be formed by any method, for example, in the same manner as the upper wiring layer formation step S2 described above.
The lower wiring layer 24 formed in this manner is electrically connected to the upper wiring layer 25 via through-wiring 221.
[5]半田バンプ形成工程S5
次に、図6(L)に示すように、下層配線層24に半田バンプ26を形成する。また、上層配線層25や下層配線層24には、必要に応じてソルダーレジスト層のような保護膜を形成するようにしてもよい。
以上のようにして、貫通電極基板2が得られる。
[5] Solder bump formation process S5
Next, as shown in Figure 6(L), solder bumps 26 are formed on the lower wiring layer 24. Additionally, a protective film, such as a solder resist layer, may be formed on the upper wiring layer 25 and the lower wiring layer 24 as needed.
As described above, the through-electrode substrate 2 is obtained.
図6(L)に示す貫通電極基板2は、複数の領域に分割可能になっている。したがって、例えば図6(L)に示す一点鎖線に沿って貫通電極基板2を個片化することにより、複数の貫通電極基板2を効率よく製造することができる。なお、個片化には、例えばダイヤモンドカッター等を用いることができる。 The through-electrode substrate 2 shown in Figure 6(L) is divisible into multiple regions. Therefore, by separating the through-electrode substrate 2 along the dashed-dotted line shown in Figure 6(L), for example, multiple through-electrode substrates 2 can be efficiently manufactured. A diamond cutter, for example, can be used for this separation.
[6]積層工程S6
次に、個片化した貫通電極基板2上に半導体パッケージ3を配置する。これにより、図1に示す電子デバイス1が得られる。
[6] Lamination process S6
Next, the semiconductor package 3 is placed on the individualized through-electrode substrate 2. This results in the electronic device 1 shown in Figure 1.
このような電子デバイス1の製造方法は、大面積の基板を用いたウエハーレベルプロセスやパネルレベルプロセスに適用することが可能である。これにより、電子デバイス1の製造効率を高め、低コスト化を図ることができる。 This method for manufacturing the electronic device 1 can be applied to wafer-level processes and panel-level processes using large-area substrates. This allows for increased manufacturing efficiency and reduced costs for the electronic device 1.
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
以下、参考形態の例を付記する。
1.イミド環構造を有するポリイミド(A)と、
多官能(メタ)アクリレート化合物(B)と、
感光剤(C)と、
溶剤(J)と、
を含む、感光性樹脂組成物。
2.
1.に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリイミド(A)中に含まれるイミド基のモル数をIMとし、
前記ポリイミド(A)中に含まれるアミド基のモル数をAMとしたとき、
{IM/(IM+AM)}×100(%)で表されるイミド化率が90%以上である、感光性樹脂組成物。
3.
1.または2.に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリイミド(A)が前掲の一般式(a)で表される構造を含む、感光性樹脂組成物。
一般式(a)中、
Xは2価の有機基であり、
Yは4価の有機基であり、
XおよびYの少なくとも一方は、フッ素原子含有基である。
4.
1.~3.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリイミド(A)は、フッ素原子を含むポリイミドを含む、感光性樹脂組成物。
5.
1.~4.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリイミド(A)は、その末端に、エポキシ基と反応して結合形成可能な基を有する、感光性樹脂組成物。
6.
1.~5.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリイミド(A)は、その末端に、酸無水物基を有する、感光性樹脂組成物。
7.
1.~6.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリイミド(A)は、その末端に、マレイミド構造を有しない、感光性樹脂組成物。
8.
1.~7.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)が、7官能以上の(メタ)アクリレート化合物(B1)を含む、感光性樹脂組成物。
9.
1.~8.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)が、5~6官能の(メタ)アクリレート化合物(B2)を含む、感光性樹脂組成物。
10.
1.~9.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)が、3~4官能の(メタ)アクリレート化合物(B3)を含む、感光性樹脂組成物。
11.
1.~10.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリイミド(A)100質量部に対する前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の量が50~150質量部である、感光性樹脂組成物。
12.
1.~11いずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリイミド(A)100質量部に対する前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の量が70~120質量部である、感光性樹脂組成物。
13.
1.~12.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
前記感光剤(C)が、光ラジカル発生剤を含む、感光性樹脂組成物。
14.
1.~13.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
さらに、熱ラジカル開始剤(D)を含む、感光性樹脂組成物。
15.
14.に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記熱ラジカル開始剤(D)が、有機過酸化物を含む、感光性樹脂組成物。
16.
14.または15.に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)100質量部に対する前記熱ラジカル開始剤(D)の量が0.1~20質量部である、感光性樹脂組成物。
17.
1.~16.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
さらに、エポキシ樹脂(E)を含む、感光性樹脂組成物。
18.
17.に記載の感光性樹脂組成物であって、
さらに、前記エポキシ樹脂(E)の硬化触媒(F)を含む、感光性樹脂組成物。
19.
1.~18.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
さらに、シランカップリング剤(G)を含む、感光性樹脂組成物。
20.
19.に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記シランカップリング剤(G)が、環状無水物構造を有するシランカップリング剤を含む、感光性樹脂組成物。
21.
1.~20.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
さらに、界面活性剤(H)を含む、感光性樹脂組成物。
22.
1.~21.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
組成物全体中の、前記ポリイミド(A)および前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の割合が、20~50質量%である、感光性樹脂組成物。
23.
1.~22.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
少なくとも前記ポリイミド(A)および前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)が、前記溶剤(J)に溶解したワニス状である、感光性樹脂組成物。
24.
1.~23.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
電子デバイスにおける絶縁層の形成に用いられる、感光性樹脂組成物。
25.
基板上に、1.~24.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物を用いて感光性樹脂膜を形成する膜形成工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する露光工程と、
露光された前記感光性樹脂膜を現像する現像工程と、
を含む、電子デバイスの製造方法。
26.
25.に記載の電子デバイスの製造方法であって、
前記現像工程の後に、露光された前記感光性樹脂膜を加熱して硬化させる熱硬化工程を含む、電子デバイスの製造方法。
27.
1.~24.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物の硬化膜を備える電子デバイス。
Although embodiments of the present invention have been described above, these are merely examples, and various other configurations can be adopted. Furthermore, the present invention is not limited to the embodiments described above, and modifications, improvements, etc., within the scope that can achieve the objectives of the present invention are included in the present invention.
Examples of reference formats are provided below.
1. Polyimide (A) having an imide ring structure,
Polyfunctional (meth)acrylate compound (B),
Photosensitive material (C),
Solvent (J) and,
A photosensitive resin composition containing [the specified element].
2.
1. The photosensitive resin composition described in,
Let IM be the number of moles of imide groups contained in the polyimide (A) mentioned above.
When AM is the number of moles of amide groups contained in the polyimide (A),
A photosensitive resin composition having an imidization rate of 90% or more, expressed as {IM/(IM+AM)} × 100 (%).
3.
A photosensitive resin composition as described in 1. or 2.,
A photosensitive resin composition wherein the polyimide (A) contains a structure represented by the above-mentioned general formula (a).
In general formula (a),
X is a divalent organic group,
Y is a tetravalent organic group,
At least one of X and Y is a fluorine atom-containing group.
4.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 3.
The polyimide (A) is a photosensitive resin composition comprising a polyimide containing a fluorine atom.
5.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 4.,
The polyimide (A) is a photosensitive resin composition having a group at its end that can react with and bond with an epoxy group.
6.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 5.
The polyimide (A) is a photosensitive resin composition having an acid anhydride group at its terminal end.
7.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 6.,
The polyimide (A) is a photosensitive resin composition that does not have a maleimide structure at its terminal end.
8.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 7.
A photosensitive resin composition wherein the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) comprises a heptafunctional (meth)acrylate compound (B1).
9.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 8.
A photosensitive resin composition wherein the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) comprises a 5- to 6-functional (meth)acrylate compound (B2).
10.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 9.
A photosensitive resin composition wherein the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) comprises a trifunctional (meth)acrylate compound (B3).
11.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 10.
A photosensitive resin composition in which the amount of the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) is 50 to 150 parts by mass per 100 parts by mass of the polyimide (A).
12.
1. A photosensitive resin composition according to any one of the following:
A photosensitive resin composition in which the amount of the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) is 70 to 120 parts by mass per 100 parts by mass of the polyimide (A).
13.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 12.
A photosensitive resin composition wherein the photosensitive agent (C) contains a photoradical generator.
14.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 13.
Furthermore, a photosensitive resin composition comprising a thermal radical initiator (D).
15.
14. The photosensitive resin composition described above,
A photosensitive resin composition wherein the thermal radical initiator (D) contains an organic peroxide.
16.
A photosensitive resin composition as described in 14. or 15.,
A photosensitive resin composition in which the amount of the thermal radical initiator (D) is 0.1 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the polyfunctional (meth)acrylate compound (B).
17.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 16.
Furthermore, a photosensitive resin composition containing epoxy resin (E).
18.
17. The photosensitive resin composition described above,
Furthermore, a photosensitive resin composition comprising a curing catalyst (F) for the epoxy resin (E).
19.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 18.
Furthermore, a photosensitive resin composition containing a silane coupling agent (G).
20.
19. The photosensitive resin composition described above,
A photosensitive resin composition comprising a silane coupling agent (G) having a cyclic anhydride structure.
21.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 20.
Furthermore, a photosensitive resin composition containing a surfactant (H).
22.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 21.
A photosensitive resin composition in which the proportion of the polyimide (A) and the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) in the whole composition is 20 to 50% by mass.
23.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 22.
A photosensitive resin composition in which at least the polyimide (A) and the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) are dissolved in the solvent (J) in a varnish-like form.
24.
A photosensitive resin composition according to any one of 1. to 23.
A photosensitive resin composition used for forming an insulating layer in electronic devices.
25.
A film formation step of forming a photosensitive resin film on a substrate using any one of the photosensitive resin compositions described in 1. to 24.,
An exposure step of exposing the photosensitive resin film,
A developing step for developing the exposed photosensitive resin film,
A method for manufacturing electronic devices, including
26.
A method for manufacturing an electronic device as described in 25.
A method for manufacturing an electronic device, comprising a thermosetting step of heating and curing the exposed photosensitive resin film after the development step.
27.
An electronic device comprising a cured film of a photosensitive resin composition as described in any one of 1. to 24.
本発明の実施態様を、実施例および比較例に基づき詳細に説明する。念のため述べておくと、本発明は実施例のみに限定されない。
以下で、「DMAc」はジメチルアセトアミドの略号である。その他略号については文中で適宜説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail based on examples and comparative examples. It should be noted that the present invention is not limited to these examples.
In the following, "DMAc" is an abbreviation for dimethylacetamide. Other abbreviations will be explained as appropriate in the text.
<ポリマーの合成>
(ポリマー(A-1)の合成)
攪拌装置と撹拌翼を備えたガラス製の3Lのセパラブルフラスコに、TFMB<2,2'-ビス(トリフルオロメチル)-4,4'-ジアミノビフェニル>64.1g(0.20モル)、6FDA<4,4'-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物>97.7g(0.22モル)およびDMAc500gを仕込んで撹拌し、TFMBと6FDAをDMAcに溶解させた。さらに窒素気流下で、12時間室温で撹拌を続けて重合反応を行い、ポリアミド酸溶液を得た。
<Polymer synthesis>
(Synthesis of polymer (A-1))
In a 3 L separable glass flask equipped with a stirrer and stirring blades, 64.1 g (0.20 mol) of TFMB <2,2'-bis(trifluoromethyl)-4,4'-diaminobiphenyl>, 97.7 g (0.22 mol) of 6FDA <4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic acid dianhydride>, and 500 g of DMAc were charged and stirred to dissolve the TFMB and 6FDA in the DMAc. Further stirring was carried out at room temperature under a nitrogen stream for 12 hours to obtain a polyamic acid solution.
得られたポリアミド酸溶液にピリジン16gを添加した後、室温で無水酢酸82gを滴下しながら投入した。その後、更に液温を20~100℃に保って24時間撹拌を続けてイミド化反応を行い、ポリイミド溶液を得た。 After adding 16 g of pyridine to the obtained polyamic acid solution, 82 g of acetic anhydride was added dropwise at room temperature. The mixture was then stirred for 24 hours while maintaining the temperature at 20-100°C to carry out the imidation reaction, yielding a polyimide solution.
得られたポリイミド溶液を、5Lの容積の容器中で、撹拌しながら1,000gのメタノール中に投入して、ポリイミド樹脂を析出させた。その後、吸引濾過装置を用いて固体のポリイミド樹脂を濾別し、さらに1,000gのメタノールを用いて洗浄を行った。そして、真空乾燥機を用いて、100℃で24時間乾燥を行い、更に200℃で3時間乾燥させた。以上により、末端に酸無水物基を有するポリイミド粉体であるポリマー(A-1)を得た。
ポリマー(A-1)のGPC測定による重量平均分子量(Mw)は25,000であった。
また、ポリマー(A-1)を1H-NMR測定し、ポリイミドの芳香環のピークに対するアミドピークの定量値から、イミド化率(定義は前述)を計算した。イミド化率は99%以上であった。
The obtained polyimide solution was added to 1,000 g of methanol in a 5 L container while stirring to precipitate the polyimide resin. The solid polyimide resin was then filtered off using a suction filtration device and washed with another 1,000 g of methanol. Finally, it was dried in a vacuum dryer at 100°C for 24 hours, and then at 200°C for 3 hours. Through these steps, polymer (A-1), a polyimide powder having acid anhydride groups at its ends, was obtained.
The weight-average molecular weight (Mw) of polymer (A-1), as determined by GPC measurement, was 25,000.
Furthermore, polymer (A-1) was subjected to 1H -NMR measurement, and the imidization rate (defined as above) was calculated from the quantitative value of the amide peak relative to the aromatic ring peak of the polyimide. The imidization rate was 99% or higher.
(ポリマー(A-2)の合成)
TFMB64.1g(0.20モル)の代わりに、TFMB56.4g(0.176モル)及びBAPP-F<2,2,-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン>12.4g(0.024モル)を用いた以外は実施例1と同様にポリマー合成を行った。そして、末端に酸無水物基を有するポリイミド粉体であるポリマー(A-2)を得た。
ポリマー(A-2)のGPC測定による重量平均分子量(Mw)は26,000であった。また、ポリマー(A-2)のNMR測定によるイミド化率は99%以上であった。
(Synthesis of polymer (A-2))
Polymer synthesis was carried out in the same manner as in Example 1, except that 56.4 g (0.176 mol) of TFMB and 12.4 g (0.024 mol) of BAPP-F <2,2,-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane> were used instead of 64.1 g (0.20 mol) of TFMB. A polymer (A-2), which is a polyimide powder having acid anhydride groups at its termini, was obtained.
The weight-average molecular weight (Mw) of polymer (A-2), as determined by GPC, was 26,000. Furthermore, the imidization rate of polymer (A-2), as determined by NMR, was over 99%.
(ポリマー(A-3)の合成)
6FDA97.7g(0.22モル)の代わりに、6FDA78.2g(0.176モル)およびODPA<4,4'-オキシジフタル酸二無水物>13.7g(0.044モル)を用いた以外は実施例1と同様にポリマー合成を行った。そして、末端に酸無水物基を有するポリイミド粉体であるポリマー(A-3)を得た。
ポリマー(A-3)のGPC測定による重量平均分子量(Mw)は24,000であった。また、ポリマー(A-3)のNMR測定によるイミド化率は99%以上であった。
(Synthesis of polymer (A-3))
Polymer synthesis was carried out in the same manner as in Example 1, except that 78.2 g (0.176 mol) of 6FDA and 13.7 g (0.044 mol) of ODPA <4,4'-oxydiphthalic acid dianhydride> were used instead of 97.7 g (0.22 mol) of 6FDA. A polymer (A-3), which is a polyimide powder having acid anhydride groups at its termini, was obtained.
The weight-average molecular weight (Mw) of polymer (A-3), as determined by GPC, was 24,000. Furthermore, the imidization rate of polymer (A-3), as determined by NMR, was over 99%.
(ポリマー(A-4)の合成)
6FDA97.7g(0.22モル)の代わりに、6FDA83.1g(0.187モル)およびBPDA<3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物>9.71g(0.033モル)を用いた以外は実施例1と同様にポリマー合成を行った。そして、末端に酸無水物基を有するポリイミド樹脂(A-4)を得た。
ポリマー(A-4)のGPC測定による重量平均分子量(Mw)は24,000であった。また、ポリマー(A-4)のNMR測定によるイミド化率は99%以上であった。
(Synthesis of polymer (A-4))
Polymer synthesis was carried out in the same manner as in Example 1, except that 83.1 g (0.187 mol) of 6FDA and 9.71 g (0.033 mol) of BPDA <3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride> were used instead of 97.7 g (0.22 mol) of 6FDA. A polyimide resin (A-4) having acid anhydride groups at the terminals was obtained.
The weight-average molecular weight (Mw) of polymer (A-4), as determined by GPC, was 24,000. Furthermore, the imidization rate of polymer (A-4), as determined by NMR, was over 99%.
(ポリマー(A-5)(比較用)の合成)
2Lのセパラブルフラスコに、γ-ブチロラクトン428g、4,4'-オキシジフタル酸二無水物155.11gおよび2-ヒドロキシエチルメタクリレート130.14gを入れ、室温でフラスコ内の成分を撹拌し完全に溶解させた。続いて室温下で攪拌しながらピリジン79.1gを加えて、更に室温で16時間撹拌した。
(Synthesis of polymer (A-5) (for comparison))
428 g of γ-butyrolactone, 155.11 g of 4,4'-oxydiphthalic acid dianhydride, and 130.14 g of 2-hydroxyethyl methacrylate were placed in a 2 L separable flask, and the components in the flask were stirred at room temperature until completely dissolved. Subsequently, 79.1 g of pyridine was added while stirring at room temperature, and the mixture was stirred further at room temperature for 16 hours.
上記のようにして得られた溶液を氷冷下で冷却攪拌しながら、その溶液に、ジシクロヘキシルカルボジイミド206.3gをγ-ブチロラクトン206gに溶解した溶液を30分かけて加えた。続いて4,4'-ジアミノジフェニルエーテル120.1gおよびγ-ブチロラクトン240gを加え、更に室温で2時間攪拌を継続した。
反応終了後、エタノール30gを加えて1時間攪拌した。その後、γ-ブチロラクトン400gを加え更に撹拌し、生じた沈殿物をろ過により取り除いた。これによりポリアミド酸エステルの反応液を得た。
得られた反応液を、室温下で、大量の30質量%メタノール水溶液に撹拌しながら滴下し、ポリマーを沈殿させた。得られた沈殿物を濾取し、真空乾燥することにより、ポリc(A-5)を得た。
ポリマー(A-5)のGPC測定による重量平均分子量(Mw)は18,000であった。また、ポリマー(A-5)のNMR測定によるイミド化率は1%以下であった。
The solution obtained as described above was cooled and stirred under ice, and a solution of 206.3 g of dicyclohexylcarbodiimide dissolved in 206 g of γ-butyrolactone was added to the solution over 30 minutes. Subsequently, 120.1 g of 4,4'-diaminodiphenyl ether and 240 g of γ-butyrolactone were added, and stirring was continued at room temperature for a further 2 hours.
After the reaction was complete, 30 g of ethanol was added and the mixture was stirred for 1 hour. Then, 400 g of γ-butyrolactone was added and the mixture was stirred further, and the resulting precipitate was removed by filtration. This yielded the reaction solution of the polyamic acid ester.
The resulting reaction solution was added dropwise to a large amount of 30% by mass methanol aqueous solution at room temperature while stirring, and the polymer was precipitated. The resulting precipitate was filtered and vacuum-dried to obtain poly-c(A-5).
The weight-average molecular weight (Mw) of polymer (A-5) measured by GPC was 18,000. Furthermore, the imidization rate of polymer (A-5) measured by NMR was less than 1%.
<感光性樹脂組成物の調製>
後掲の表1に従い配合された各原料を、室温下で原料が完全に溶解するまで撹拌し、溶液を得た。その後、その溶液を孔径0.2μmのナイロンフィルターで濾過した。このようにして、ワニス状の感光性樹脂組成物を得た。
<Preparation of photosensitive resin composition>
Each raw material, formulated according to Table 1 shown below, was stirred at room temperature until the raw materials were completely dissolved to obtain a solution. The solution was then filtered through a nylon filter with a pore size of 0.2 μm. In this way, a varnish-like photosensitive resin composition was obtained.
表1における各成分の原料の詳細は下記のとおりである。 The details of the raw materials for each component in Table 1 are as follows:
<(A)ポリイミド>
(A-1)上記で合成したポリマー(イミド環構造含有ポリイミド樹脂)
(A-2)上記で合成したポリマー(イミド環構造含有ポリイミド樹脂)
(A-3)上記で合成したポリマー(イミド環構造含有ポリイミド樹脂)
(A-4)上記で合成したポリマー(イミド環構造含有ポリイミド樹脂)
(A-5)上記で合成したポリマー(ポリアミド酸エステル樹脂(比較例用))
<(A) Polyimide>
(A-1) Polymer synthesized as described above (polyimide resin containing imide ring structure)
(A-2) Polymer synthesized as described above (polyimide resin containing imide ring structure)
(A-3) Polymer synthesized as described above (polyimide resin containing imide ring structure)
(A-4) Polymer synthesized as described above (polyimide resin containing imide ring structure)
(A-5) Polymer synthesized above (polyamic acid ester resin (for comparative example))
上記の各ポリマーの構造を以下に示す。 The structures of each of the above polymers are shown below.
<(B)多官能(メタ)アクリレート化合物>
(B-1)ビスコート#802 (大阪有機工業株式会社製)
(アクリロイル基を5~10個有する化合物の混合物)
(B-2)A-9550 (新中村化学株式会社製)
(アクリロイル基を5~6個有する化合物の混合物)
(B-3)ビスコート#300 (大阪有機工業株式会社製)
(アクリロイル基を3~4個有する化合物の混合物)
(B-4)ビスコート#230 (大阪有機工業株式会社製)
(アクリロイル基を2個有する化合物)
<(B) Polyfunctional (meth)acrylate compounds>
(B-1) Viscoat #802 (Manufactured by Osaka Organic Industry Co., Ltd.)
(A mixture of compounds having 5 to 10 acryloyl groups)
(B-2) A-9550 (Manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)
(A mixture of compounds having 5 to 6 acryloyl groups)
(B-3) Viscoat #300 (Manufactured by Osaka Organic Industry Co., Ltd.)
(A mixture of compounds having 3 to 4 acryloyl groups)
(B-4) Viscoat #230 (Manufactured by Osaka Organic Industry Co., Ltd.)
(A compound having two acryloyl groups)
上記(B-1)~(B-4)の構造を以下に示す。 The structures of (B-1) to (B-4) above are shown below.
<(C)感光剤>
(C-1)Irugacure OXE01(BASF社製、オキシムエステル型光ラジカル発生剤)
(C-2)アデカアークルズ NCI-730(株式会社ADEKA製、オキシムエステル型光ラジカル発生剤)
<(C) Photosensitive agent>
(C-1) Irugacure OXE01 (BASF Corporation, oxime ester type photoradical generator)
(C-2) ADEKA Arcluz NCI-730 (manufactured by ADEKA Corporation, oxime ester type photoradical generator)
<(D)熱ラジカル発生剤>
(D-1)パーカドックスBC(化薬ヌーリオン株式会社製、有機過酸化物、クミルパーオキサイド)
<(D) Thermal radical generator>
(D-1) Percadox BC (manufactured by Kayaku Nurion Co., Ltd., organic peroxide, cumyl peroxide)
<(E)エポキシ樹脂>
(E-1)TECHMORE VG3101L(株式会社プリンテック製)
(E-2)セロキサイド2021P(株式会社ダイセル製)
<(E) Epoxy resin>
(E-1) TECHMORE VG3101L (manufactured by Printec Co., Ltd.)
(E-2) Celoxide 2021P (manufactured by Daicel Corporation)
<(F)硬化触媒>
(F-1)テトラフェニルホスホニウム・4,4'-スルフォニルジフェノラート
上記硬化触媒(F-1)の合成方法は以下の通りである。
撹拌装置付きのセパラブルフラスコに、4,4'-ビスフェノールS 37.5g(0.15mol)、メタノール100mLを仕込み、室温で撹拌溶解し、更に攪拌しながら予め50mLのメタノールに水酸化ナトリウム4.0g(0.1mol)を溶解した溶液を添加した。次いで予め150mLのメタノールにテトラフェニルホスホニウムブロマイド41.9g(0.1mol)を溶解した溶液を加えた。しばらく攪拌を継続し、300mLのメタノールを追加した後、フラスコ内の溶液を大量の水に撹拌しながら滴下し、白色沈殿を得た。沈殿を濾過、乾燥した。以上により白色結晶の目的物を得た。
<(F) Curing catalyst>
(F-1) Tetraphenylphosphonium 4,4'-sulfonyl diphenolate The synthesis method for the above curing catalyst (F-1) is as follows.
In a separable flask equipped with a stirrer, 37.5 g (0.15 mol) of 4,4'-bisphenol S and 100 mL of methanol were charged and stirred to dissolve at room temperature. While continuing to stir, a solution of 4.0 g (0.1 mol) of sodium hydroxide dissolved in 50 mL of methanol was added. Next, a solution of 41.9 g (0.1 mol) of tetraphenylphosphonium bromide dissolved in 150 mL of methanol was added. Stirring was continued for a while, and after adding 300 mL of methanol, the solution in the flask was added dropwise to a large amount of water while stirring to obtain a white precipitate. The precipitate was filtered and dried. The target product, a white crystal, was obtained by the above procedure.
<(G)シランカップリング剤>
(G-1)KBM-503(信越化学工業株式会社製)
(G-2)X-12-967C(信越化学工業株式会社製)
<(G) Silane coupling agent>
(G-1) KBM-503 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
(G-2) X-12-967C (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
<(H)界面活性剤>
(H-1)FC4432(3M社製、フッ素系)
<(H) Surfactants>
(H-1) FC4432 (manufactured by 3M, fluorine-based)
<(J)(溶剤)>
(J-1)乳酸エチル(EL)
(J-2)γ-ブチロラクトン(GBL)
<(J)(solvent)>
(J-1) Ethyl lactate (EL)
(J-2) γ-butyrolactone (GBL)
<硬化収縮率の評価>
感光性樹脂組成物を、8インチシリコンウェハ上に、乾燥後の膜厚が10μmとなるようにスピンコートした。続いて120℃で3分間加熱を行って、感光性樹脂膜を得た。
得られた感光性樹脂膜に、高圧水銀灯にて300mJ/cm2の露光を行った。その後、シクロペンタノン中に30秒浸漬した後、スピンドライにて乾燥を行い、感光性樹脂組成物の現像後膜を得た。この現像後膜の膜厚を測定し、膜厚Aとした。
さらにその後、窒素雰囲気下、170℃で90分間熱処理して現像後膜を硬化させた。以上により、感光性樹脂組成物の硬化膜を得た。この硬化膜の膜厚を測定し、膜厚Bとした。
膜厚A及び膜厚Bを下記式に代入して、硬化収縮率を算出した。硬化収縮率は、配線上への塗布後の平坦性を保つために小さい方が好ましい。
硬化収縮率[%]={(膜厚A-膜厚B)/膜厚A}×100
<Evaluation of hardening shrinkage rate>
A photosensitive resin composition was spin-coated onto an 8-inch silicon wafer to a dry film thickness of 10 μm. Subsequently, the wafer was heated at 120°C for 3 minutes to obtain a photosensitive resin film.
The obtained photosensitive resin film was exposed to a high-pressure mercury lamp at 300 mJ/ cm² . Afterward, it was immersed in cyclopentanone for 30 seconds, followed by spin-drying to obtain a developed film of the photosensitive resin composition. The film thickness of this developed film was measured and defined as film thickness A.
Furthermore, the film was cured after development by heat treatment at 170°C for 90 minutes under a nitrogen atmosphere. A cured film of the photosensitive resin composition was obtained. The thickness of this cured film was measured and designated as film thickness B.
The curing shrinkage rate was calculated by substituting film thickness A and film thickness B into the following formula. A smaller curing shrinkage rate is preferable in order to maintain flatness after application to the wiring.
Curing shrinkage rate [%] = {(Film thickness A - Film thickness B) / Film thickness A} × 100
<塗布時の平坦性の評価(段差埋め込み平坦性)>
酸化膜付きシリコンウェハ上に、幅5μm/ピッチ5μm、高さ5μmのCu配線を形成したCu配線基板を作製した。このCu配線基板上に、感光性樹脂組成物を、スピンコートによって、乾燥後の膜厚が10μmになるように塗布し、120℃で3分乾燥して感光性樹脂膜を形成した。
得られた感光性樹脂膜に、高圧水銀灯にて、300mJ/cm2の露光を行った。その後、シクロペンタノン中に30秒浸漬した。さらにその後、窒素雰囲気下、170℃で90分間熱処理して、基板上に硬化膜を形成した。
得られた硬化膜付き基板を割って、その断面を研磨し、断面SEM観察により、感光性樹脂膜の表面の凹凸を評価した。表面の凹凸が1μm以下のものを○(良い)、表面の凹凸が1~3μmのものを△(使用できるレベル)3μmを超えたものを×(悪い)として評価した。
<Evaluation of flatness during application (flatness for filling steps)>
A Cu wiring substrate was fabricated by forming Cu wiring with a width of 5 μm, a pitch of 5 μm, and a height of 5 μm on a silicon wafer with an oxide film. A photosensitive resin composition was applied to this Cu wiring substrate by spin coating to a film thickness of 10 μm after drying, and the photosensitive resin film was formed by drying at 120°C for 3 minutes.
The resulting photosensitive resin film was exposed to a high-pressure mercury lamp at 300 mJ/ cm² . It was then immersed in cyclopentanone for 30 seconds. Finally, it was heat-treated at 170°C for 90 minutes under a nitrogen atmosphere to form a cured film on the substrate.
The resulting cured film-coated substrates were broken, their cross-sections were polished, and the surface roughness of the photosensitive resin film was evaluated by cross-sectional SEM observation. Surface roughness of 1 μm or less was rated as ○ (good), surface roughness of 1 to 3 μm was rated as △ (usable level), and surface roughness exceeding 3 μm was rated as × (bad).
<耐熱性:ガラス転移温度(Tg)の評価>
(ガラス転移温度(Tg)の測定用試験片の作成)
感光性樹脂組成物を、8インチシリコンウェハ上に、乾燥後の膜厚が10μmとなるようにスピンコートし、続いて120℃で3分間加熱することで感光性樹脂膜を得た。
得られた感光性樹脂膜に、高圧水銀灯にて、300mJ/cm2の露光を行った。その後、露光された樹脂膜をシリコンウェハごとシクロペンタノン中に30秒浸漬した。さらにその後、窒素雰囲気下、170℃で90分間熱処理した。以上により、感光性樹脂組成物の硬化物を得た。
得られた硬化物を幅5mmになるようにシリコンウェハごとダイシングソーにてカットし、その後、2質量%フッ酸水溶液中に浸漬することで基板より剥離した。剥離したフィルムを60℃で10時間乾燥して、試験片(30mm×5mm×10μm厚)を得た。
<Heat resistance: Evaluation of glass transition temperature (Tg)>
(Preparation of test specimens for measuring glass transition temperature (Tg))
A photosensitive resin composition was spin-coated onto an 8-inch silicon wafer to obtain a photosensitive resin film with a dry film thickness of 10 μm, followed by heating at 120°C for 3 minutes.
The obtained photosensitive resin film was exposed to a high-pressure mercury lamp at 300 mJ/ cm² . The exposed resin film, along with the silicon wafer, was then immersed in cyclopentanone for 30 seconds. Finally, it was heat-treated at 170°C for 90 minutes under a nitrogen atmosphere. This process yielded a cured photosensitive resin composition.
The resulting cured material was cut along with the silicon wafer using a dicing saw to a width of 5 mm, and then peeled off the substrate by immersion in a 2% hydrofluoric acid aqueous solution. The peeled film was dried at 60°C for 10 hours to obtain a test piece (30 mm × 5 mm × 10 μm thick).
(ガラス転移温度(Tg)の測定)
熱機械分析装置(セイコーインスツルメンツ社製、TMA/SS6000)を用いて、得られた試験片を、10℃/分の昇温速度で300℃まで加熱し、得られた試験片の熱膨張率を測定した。
次いで、得られた測定結果に基づき、熱膨張率の変曲点から硬化物のガラス転移温度(Tg)を算出した。Tgの単位は、℃である。熱膨張率に変曲点が観察されなかったものについては、Tg>300℃として評価した。
(Measurement of glass transition temperature (Tg))
Using a thermomechanical analyzer (Seiko Instruments, TMA/SS6000), the obtained test specimens were heated to 300°C at a heating rate of 10°C/min, and the thermal expansion coefficient of the obtained test specimens was measured.
Next, based on the obtained measurement results, the glass transition temperature (Tg) of the hardened material was calculated from the inflection point of the thermal expansion coefficient. The unit of Tg is °C. For samples where no inflection point was observed in the thermal expansion coefficient, the evaluation was based on Tg > 300°C.
<引張り伸び率の測定>
まず、上記「ガラス転移温度(Tg)の測定用試験片の作成」と同様にして試験片を作成した。
得られた試験片について、引張試験機(オリエンテック社製、テンシロンRTC-1210A)を用い、23℃雰囲気下、JIS K 7161に準拠した方法で引張試験を実施し、試験片の引張伸び率を測定した。引張試験における延伸速度は、5mm/分とした。引張伸び率の単位は、%である。
<Measurement of tensile elongation>
First, a test specimen was prepared in the same manner as described in "Preparation of a test specimen for measuring the glass transition temperature (Tg)" above.
The obtained test specimens were subjected to tensile testing using a tensile testing machine (Tensilon RTC-1210A, manufactured by Orientec Co., Ltd.) under a 23°C atmosphere, in accordance with the method compliant with JIS K 7161, and the tensile elongation of the test specimens was measured. The stretching speed in the tensile test was set to 5 mm/min. The unit of tensile elongation is %.
<パターニング性の評価>
感光性樹脂組成物を、8インチシリコンウェハ上に、スピンコーターを用いて、乾燥後の膜厚が5μmになるように塗布した。その後、ホットプレートにて100℃で3分間乾燥し、感光性樹脂膜(感光性樹脂膜A)を得た。
この感光性樹脂膜に、凸版印刷社製マスク(テストチャートNo.1:幅0.5~50μmの残しパターン及び抜きパターンが描かれている)を通して、i線ステッパー(ニコン社製・NSR-4425i)を用いて、露光量を変化させながらi線を照射した。
その後、現像液としてシクロペンタノンを用いて30秒間現像し、2500回転で10秒間スピンし乾燥し、現像後膜(ネガ型パターン)を得た。
7μmΦのビアホールが開口したものを◎(とても良い)、10μmΦのビアホールが開口したものを○(良い)、10μmのビアホールが開口しなかったものを×(悪い)として評価した。
<Evaluation of patternability>
A photosensitive resin composition was applied to an 8-inch silicon wafer using a spin coater to achieve a film thickness of 5 μm after drying. The film was then dried on a hot plate at 100°C for 3 minutes to obtain a photosensitive resin film (photosensitive resin film A).
This photosensitive resin film was irradiated with i-lines using an i-line stepper (Nikon NSR-4425i) while varying the exposure amount, through a Toppan Printing Co., Ltd. mask (Test Chart No. 1: showing retained and cut-out patterns with widths of 0.5 to 50 μm).
Subsequently, the film was developed using cyclopentanone as the developer for 30 seconds, then spun at 2500 rpm for 10 seconds to dry, and a post-development film (negative pattern) was obtained.
We evaluated the results as follows: a beer hole with a diameter of 7 μm was marked ◎ (very good), a beer hole with a diameter of 10 μm was marked ○ (good), and a beer hole with no diameter of 10 μm was marked × (bad).
<常温粘度変化率の評価>
配合直後の感光性樹脂組成物の粘度を、E型粘度計(TVE-25L)にて測定した。この時の粘度をAとした。その後、感光性樹脂組成物のワニスを23℃にて7日間保管を行い、再度粘度を測定した。この時の粘度をBとした。
粘度A及び粘度Bを下記式に代入して、粘度変化率を算出した。粘度変化率が5%以下のものを◎(とても良い)、5から10%のものを○(良い)、10%を超えたものを×(悪い)として評価した。粘度変化率は、安定した膜厚を得るために、低いほうが好ましい。
粘度変化率[%]={(粘度A-粘度B)/粘度A}×100
<Evaluation of viscosity change rate at room temperature>
The viscosity of the photosensitive resin composition immediately after compounding was measured using an E-type viscometer (TVE-25L). This viscosity was designated as A. Subsequently, the varnish of the photosensitive resin composition was stored at 23°C for 7 days, and the viscosity was measured again. This viscosity was designated as B.
The viscosity change rate was calculated by substituting viscosity A and viscosity B into the following formula. A viscosity change rate of 5% or less was evaluated as ◎ (very good), 5 to 10% as ○ (good), and over 10% as × (bad). A lower viscosity change rate is preferable in order to obtain a stable film thickness.
Viscosity change rate [%] = {(Viscosity A - Viscosity B) / Viscosity A} × 100
<耐薬品性の評価>
感光性樹脂組成物を、8インチシリコンウェハ上に、乾燥後の膜厚が10μmとなるようにスピンコートし、続いて120℃で3分間加熱することで感光性樹脂膜を得た。
得られた感光性樹脂膜に、高圧水銀灯にて、300mJ/cm2の露光を行った。その後、シクロペンタノン中に30秒浸漬した。さらにその後、窒素雰囲気下、170℃で90分間熱処理して硬化させて感光性樹脂組成物の硬化物を得た。得られた硬化膜の膜厚を測定した。このときの膜厚を膜厚Aとした。
続いて、得られた硬化膜を50℃のジメチルスルホキシド中に30分間浸漬した。その後、イソプロパノールで洗浄し、エアブローにて乾燥した。続いて170℃のホットプレート上で5分間加熱処理をした。このようにして耐薬品性試験後膜を得た。得られた硬化膜の膜厚を測定した。このときの膜厚を膜厚Bとした。
膜厚A及び膜厚Bを下記式に代入して、膜厚変化率を算出した。膜厚変化率が5%以下のものを◎(とても良い)、5から10%のものを○(良い)、10%を超えたものを×(悪い)として評価した。膜厚変化率は、プロセスでの薬品耐性の面から小さいほうが好ましい。
膜厚変化率[%]={(膜厚A-膜厚B)/膜厚A}×100
<Evaluation of chemical resistance>
A photosensitive resin composition was spin-coated onto an 8-inch silicon wafer to obtain a photosensitive resin film with a dry film thickness of 10 μm, followed by heating at 120°C for 3 minutes.
The obtained photosensitive resin film was exposed to high-pressure mercury lamp at 300 mJ/ cm² . It was then immersed in cyclopentanone for 30 seconds. Finally, it was heat-treated under a nitrogen atmosphere at 170°C for 90 minutes to cure the photosensitive resin composition. The film thickness of the resulting cured film was measured. This film thickness was defined as film thickness A.
Next, the obtained cured film was immersed in dimethyl sulfoxide at 50°C for 30 minutes. After that, it was washed with isopropanol and dried with an air blower. Subsequently, it was heat-treated on a hot plate at 170°C for 5 minutes. In this way, a post-chemical resistance test film was obtained. The thickness of the obtained cured film was measured. This thickness was designated as film thickness B.
The film thickness change rate was calculated by substituting film thickness A and film thickness B into the following formula. A film thickness change rate of 5% or less was evaluated as ◎ (very good), 5 to 10% as ○ (good), and over 10% as × (bad). A smaller film thickness change rate is preferable in terms of chemical resistance during the process.
Film thickness change rate [%] = {(Film thickness A - Film thickness B) / Film thickness A} × 100
<絶縁信頼性の評価>
(絶縁信頼性用サンプルの作製)
酸化膜付きシリコンウェハ上に、幅5μm/ピッチ5μm、高さ5μmの櫛歯型のCu配線を形成したCu配線基板を作製した。
感光性樹脂組成物を、上記Cu配線基板上に、スピンコートによって、乾燥後の膜厚(配線がない部分の厚み)が10μmになるように塗布し、120℃で3分乾燥して感光性樹脂膜を形成した。
得られた感光性樹脂膜に、高圧水銀灯を用いて、300mJ/cm2の露光を行った。その後、シクロペンタノン中に30秒浸漬した。その後、窒素雰囲気下、170℃で90分間熱処理して硬化膜を得た。これを絶縁信頼性評価用サンプルとした。
<Evaluation of insulation reliability>
(Preparation of samples for insulation reliability testing)
A Cu wiring substrate was fabricated by forming comb-shaped Cu wiring with a width of 5 μm, a pitch of 5 μm, and a height of 5 μm on a silicon wafer with an oxide film.
A photosensitive resin composition was applied to the Cu wiring substrate by spin coating so that the film thickness after drying (thickness in areas without wiring) was 10 μm, and the photosensitive resin film was formed by drying at 120°C for 3 minutes.
The obtained photosensitive resin film was exposed to a high-pressure mercury lamp at 300 mJ/ cm² . It was then immersed in cyclopentanone for 30 seconds. Finally, it was heat-treated at 170°C for 90 minutes under a nitrogen atmosphere to obtain a cured film. This was used as a sample for insulation reliability evaluation.
(絶縁信頼性評価)
上記(絶縁信頼性用サンプル作製)で作製した基板のCu配線の端部(Cu電極)と電極配線とを半田接続した、評価用の模擬的な電子デバイスを作製した。これを、B-HAST装置にて3.5Vのバイアスを掛けながら、130℃/85%RHの環境下に置いた。
6分間隔でCu配線基板のCu配線間における絶縁抵抗値を自動的に計測し、絶縁抵抗値が1.0×104Ω以下になった場合を絶縁破壊とした。そして、試験開始から絶縁破壊までの時間(h)を測定した。後掲の表には、この時間が210時間以上の場合を◎(とても良い)、50時間から210時間の場合を○(良い)、50時間未満の場合を×(悪い)と記載した。
(Insulation reliability evaluation)
A simulated electronic device for evaluation was fabricated by soldering the ends (Cu electrodes) of the Cu wiring on the substrate prepared in the above (Sample Preparation for Insulation Reliability) to the electrode wiring. This device was then placed in a B-HAST apparatus under a bias of 3.5V and in an environment of 130°C/85%RH.
The insulation resistance between Cu wires on the Cu wiring board was automatically measured at 6-minute intervals, and dielectric breakdown was defined as the insulation resistance falling below 1.0 × 10⁴ Ω. The time (h) from the start of the test to dielectric breakdown was then measured. In the table below, a time of 210 hours or more is marked with ◎ (very good), 50 to 210 hours with ○ (good), and less than 50 hours with × (bad).
各組成物の原料の配合や上記評価結果について、表1にまとめて示す。 The raw material formulations for each composition and the evaluation results are summarized in Table 1.
表1に示されるとおり、実施例1~17の感光性樹脂組成物の評価において、硬化収縮率は小さかった。そして、実施例1~17の感光性樹脂組成物を用いることで、段差を有する基板上に、平坦性が良好な硬化膜を形成することができた。また、実施例1~17の感光性樹脂組成物は、その他の種々の性能についても良好な結果を示した。
一方、比較例1の感光性樹脂組成物の硬化収縮率は極めて大きく、平坦性が良好な硬化膜を形成することができなかった。これは、比較例1の感光性樹脂組成物の硬化メカニズムは、ポリアミド樹脂を閉環して硬化させるものであり、硬化の際に脱水があったためと推察される。
As shown in Table 1, the curing shrinkage rate was small in the evaluation of the photosensitive resin compositions of Examples 1 to 17. Furthermore, by using the photosensitive resin compositions of Examples 1 to 17, it was possible to form a cured film with good flatness on a substrate with steps. In addition, the photosensitive resin compositions of Examples 1 to 17 showed good results in various other performance aspects as well.
On the other hand, the curing shrinkage rate of the photosensitive resin composition of Comparative Example 1 was extremely large, and it was not possible to form a cured film with good flatness. This is presumed to be because the curing mechanism of the photosensitive resin composition of Comparative Example 1 involves ring closure of the polyamide resin, and dehydration occurred during the curing process.
実施例をより細かく見ると、以下のことが理解される。
・実施例15とその他の実施例との対比より、引張り伸び率の良化の観点からは、硬化触媒の使用が好ましい。硬化触媒がエポキシ樹脂を十分に反応させることが引張り伸び率の良化に効いていると考えられる。
・実施例16とその他の実施例との対比より、水の存在により、おそらくは密着助剤がよく働き、密着性が向上すると考えられる。
・実施例17とその他の実施例との対比より、多官能(メタ)アクリレートとしては、2官能のものよりも3官能以上のものが好ましいと考えられる。
・実施例7~9より、官能基数が多い多官能(メタ)アクリレートを用いることで耐薬品性が高まり、能基数が少ない多官能(メタ)アクリレートを用いることで引張伸び率が高まることが理解される。
A closer look at the examples reveals the following:
From a comparison between Example 15 and other examples, the use of a curing catalyst is preferable from the viewpoint of improving tensile elongation. It is thought that the curing catalyst's ability to sufficiently react with the epoxy resin contributes to the improvement of tensile elongation.
- Comparing Example 16 with the other examples, it is thought that the presence of water likely allows the adhesion aid to work more effectively, improving adhesion.
Based on a comparison between Example 17 and other examples, it is considered that polyfunctional (meth)acrylates with three or more functions are preferable to those with two functions.
Examples 7-9 demonstrate that using polyfunctional (meth)acrylates with a large number of functional groups improves chemical resistance, while using polyfunctional (meth)acrylates with a small number of functional groups improves tensile elongation.
1 電子デバイス
1A 電子デバイス
1B 電子デバイス
2 貫通電極基板
3 半導体パッケージ
5 感光性樹脂ワニス
21 絶縁層
23 半導体チップ
24 下層配線層
24A 下層配線層
24B 下層配線層
25 上層配線層
26 半田バンプ
27 チップ埋込構造体
31 パッケージ基板
32 半導体チップ
33 ボンディングワイヤー
34 封止層
35 半田バンプ
202 基板
221 貫通配線
222 貫通配線
231 ランド
240 有機絶縁層
241 有機絶縁層
242 有機絶縁層
243 配線層
245 バンプ密着層
251 有機絶縁層
252 有機絶縁層
253 配線層
254 貫通配線
412 マスク
423 開口部
424 開口部
2510 感光性樹脂層
2520 感光性樹脂層
S1 チップ配置工程
S2 上層配線層形成工程
S20 第1樹脂膜配置工程
S21 第1露光工程
S22 第1現像工程
S23 第1硬化工程
S24 配線層形成工程
S25 第2樹脂膜配置工程
S26 第2露光工程
S27 第2現像工程
S28 第2硬化工程
S29 貫通配線形成工程
S3 基板剥離工程
S4 下層配線層形成工程
S5 半田バンプ形成工程
S6 積層工程
W 直径
1 Electronic device 1A Electronic device 1B Electronic device 2 Through electrode substrate 3 Semiconductor package 5 Photosensitive resin varnish 21 Insulating layer 23 Semiconductor chip 24 Lower wiring layer 24A Lower wiring layer 24B Lower wiring layer 25 Upper wiring layer 26 Solder bump 27 Chip embedded structure 31 Package substrate 32 Semiconductor chip 33 Bonding wire 34 Encapsulation layer 35 Solder bump 202 Substrate 221 Through wiring 222 Through wiring 231 Land 240 Organic insulating layer 241 Organic insulating layer 242 Organic insulating layer 243 Wiring layer 245 Bump adhesion layer 251 Organic insulating layer 252 Organic insulating layer 253 Wiring layer 254 Through wiring 412 Mask 423 Opening 424 Opening 2510 Photosensitive resin layer 2520 Photosensitive resin layer S1 Chip placement process S2 Upper wiring layer formation step S20 First resin film placement step S21 First exposure step S22 First development step S23 First curing step S24 Wiring layer formation step S25 Second resin film placement step S26 Second exposure step S27 Second development step S28 Second curing step S29 Through wiring formation step S3 Substrate peeling step S4 Lower wiring layer formation step S5 Solder bump formation step S6 Lamination process W diameter
Claims (20)
多官能(メタ)アクリレート化合物(B)と、
感光剤(C)と、
溶剤(J)と、
を必須成分として含み、
熱ラジカル開始剤(D)、エポキシ樹脂(E)、硬化触媒(F)、シランカップリング剤(G)、界面活性剤(H)、水(I)、酸化防止剤、充填材、増感剤およびフィルム化剤のうち1または2以上を任意成分として含んでもよいが、前記必須成分および前記任意成分以外の成分は含まず、
前記ポリイミド(A)は、その末端に、エポキシ基と反応して結合形成可能な基を有し、
前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)が、5~6官能の(メタ)アクリレート化合物(B2)を含み、
前記ポリイミド(A)100質量部に対する前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の量が、50~150質量部であり、
成分の95質量%以上が有機溶剤である有機溶剤現像液でのパターニング用途であり、アルカリ現像液でのパターニング用途ではない、感光性樹脂組成物
を用いて感光性樹脂膜を形成する膜形成工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する露光工程と、
露光された前記感光性樹脂膜を、成分の95質量%以上が有機溶剤である有機溶剤現像液で現像する現像工程と、
を含む、電子デバイスの製造方法。 Polyimide (A) having an imide ring structure (not polyamideimide) ,
Polyfunctional (meth)acrylate compound (B),
Photosensitive material (C),
Solvent (J) and,
It contains as an essential component ,
The product may contain one or more of the following as optional components: thermal radical initiator (D), epoxy resin (E), curing catalyst (F), silane coupling agent (G), surfactant (H), water (I), antioxidant, filler, sensitizer, and film-forming agent, but it shall not contain any components other than the essential components and the optional components.
The polyimide (A) has a group at its end that can react with an epoxy group to form a bond,
The polyfunctional (meth)acrylate compound (B) comprises a 5-6 functional (meth)acrylate compound (B2),
The amount of the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) relative to 100 parts by mass of the polyimide (A) is 50 to 150 parts by mass.
A photosensitive resin composition intended for patterning applications with organic solvent developers, where 95% or more of the components are organic solvents, and not for patterning applications with alkaline developers.
A film formation step in which a photosensitive resin film is formed using ,
An exposure step of exposing the photosensitive resin film,
A developing step in which the exposed photosensitive resin film is developed with an organic solvent developer in which 95% or more by mass of the components is an organic solvent,
A method for manufacturing electronic devices, including
前記ポリイミド(A)中に含まれるイミド基のモル数をIMとし、
前記ポリイミド(A)中に含まれるアミド基のモル数をAMとしたとき、
{IM/(IM+AM)}×100(%)で表されるイミド化率が90%以上である、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to claim 1,
Let IM be the number of moles of imide groups contained in the polyimide (A) mentioned above.
When AM is the number of moles of amide groups contained in the polyimide (A),
A method for manufacturing an electronic device, wherein the imidization rate, expressed as {IM/(IM+AM)} × 100 (%), is 90% or higher.
前記ポリイミド(A)が下記一般式(a)で表される構造を含む、電子デバイスの製造方法。
Xは2価の有機基であり、
Yは4価の有機基であり、
XおよびYの少なくとも一方は、フッ素原子含有基である。 A method for manufacturing an electronic device according to claim 1 or 2,
A method for manufacturing an electronic device, wherein the polyimide (A) has a structure represented by the following general formula (a).
X is a divalent organic group,
Y is a tetravalent organic group,
At least one of X and Y is a fluorine atom-containing group.
前記ポリイミド(A)は、フッ素原子を含むポリイミドを含む、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 3,
The method for manufacturing an electronic device includes a polyimide (A) containing a fluorine atom.
前記ポリイミド(A)は、その末端に、酸無水物基を有する、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 4,
The polyimide (A) has an acid anhydride group at its terminal end, and the method for manufacturing an electronic device.
前記ポリイミド(A)は、その末端に、マレイミド構造を有しない、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 5,
The method for manufacturing an electronic device, wherein the polyimide (A) does not have a maleimide structure at its end.
前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)が、7官能以上の(メタ)アクリレート化合物(B1)を含む、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 6,
A method for manufacturing an electronic device, wherein the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) comprises a (meth)acrylate compound (B1) with seven or more functions.
前記感光性樹脂組成物中の、前記ポリイミド(A)100質量部に対する前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の量が70~120質量部である、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 7,
A method for manufacturing an electronic device, wherein the amount of the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) in the photosensitive resin composition is 70 to 120 parts by mass per 100 parts by mass of the polyimide (A).
前記感光剤(C)が、光ラジカル発生剤を含む、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 8,
A method for manufacturing an electronic device, wherein the photosensitive agent (C) includes a photoradical generator.
前記感光性樹脂組成物が、さらに、熱ラジカル開始剤(D)を含む、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 9,
A method for manufacturing an electronic device, wherein the photosensitive resin composition further comprises a thermal radical initiator (D).
前記熱ラジカル開始剤(D)が、有機過酸化物を含む、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to claim 10,
A method for manufacturing an electronic device, wherein the thermal radical initiator (D) contains an organic peroxide.
前記感光性樹脂組成物中の、前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)100質量部に対する前記熱ラジカル開始剤(D)の量が0.1~20質量部である、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to claim 10 or 11,
A method for manufacturing an electronic device, wherein the amount of the thermal radical initiator (D) in the photosensitive resin composition is 0.1 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the polyfunctional (meth)acrylate compound (B).
前記感光性樹脂組成物が、さらに、エポキシ樹脂(E)を含む、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 12,
A method for manufacturing an electronic device, wherein the photosensitive resin composition further comprises an epoxy resin (E).
前記感光性樹脂組成物が、さらに、前記エポキシ樹脂(E)の硬化触媒(F)を含む、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to claim 13,
A method for manufacturing an electronic device, wherein the photosensitive resin composition further comprises a curing catalyst (F) for the epoxy resin (E).
前記感光性樹脂組成物が、さらに、シランカップリング剤(G)を含む、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 14,
A method for manufacturing an electronic device, wherein the photosensitive resin composition further comprises a silane coupling agent (G).
前記シランカップリング剤(G)が、環状無水物構造を有するシランカップリング剤を含む、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to claim 15,
A method for manufacturing an electronic device, wherein the silane coupling agent (G) includes a silane coupling agent having a cyclic anhydride structure.
前記感光性樹脂組成物が、さらに、界面活性剤(H)を含む、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 16,
A method for manufacturing an electronic device, wherein the photosensitive resin composition further comprises a surfactant (H).
前記感光性樹脂組成物全体中の、前記ポリイミド(A)および前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)の割合が、20~50質量%である、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 17,
A method for manufacturing an electronic device, wherein the proportion of the polyimide (A) and the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) in the entire photosensitive resin composition is 20 to 50% by mass.
前記感光性樹脂組成物は、少なくとも前記ポリイミド(A)および前記多官能(メタ)アクリレート化合物(B)が、前記溶剤(J)に溶解したワニス状である電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 18,
A method for manufacturing an electronic device, wherein the photosensitive resin composition is a varnish in which at least the polyimide (A) and the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) are dissolved in the solvent (J).
前記現像工程の後に、露光された前記感光性樹脂膜を加熱して硬化させる熱硬化工程を含む、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 19,
A method for manufacturing an electronic device, comprising a thermosetting step of heating and curing the exposed photosensitive resin film after the development step.
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