(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂と、
光により酸を生成する化合物と、
熱架橋剤と、
下記一般式（１）、（２）及び（３）で表される構造単位を有するアクリル樹脂と、
を含有するポジ型感光性樹脂組成物。
【化１】
0005494766.tif 000025
【化２】
0005494766.tif 000026
【化３】
0005494766.tif 000027
［一般式（１）〜（３）中、Ｒ１は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ２は炭素数４〜２０のアルキル基を表し、Ｒ３は１級、２級又は３級アミノ基を有する１価の有機基を表す。］。
【請求項２】
前記フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂が、フェノール樹脂である、請求項１に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項３】
前記光により酸を生成する化合物が、ｏ−キノンジアジド化合物である、請求項１又は２に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項４】
前記フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂の含有量１００質量部に対して、前記光により酸を生成する化合物の含有量が３〜１００質量部である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項５】
熱により酸を生成する化合物を更に含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項６】
前記熱により酸を生成する化合物が下記一般式（４）で表される構造を有する、請求項５に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
【化４】
0005494766.tif 000028
［一般式（４）中、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は各々独立にアルキル基又はアリール基を表し、Ｒ７は水素又はフッ素を表す。］
【請求項７】
エラストマーを更に含有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物を用いて形成される感光性樹脂膜を露光する工程と、
露光後の前記感光性樹脂膜をアルカリ水溶液により現像してパターン化する工程と、
パターン化された前記感光性樹脂膜を加熱する工程と、
を備えるレジストパターンの製造方法。
【請求項９】
パターン化された前記感光性樹脂膜を２００℃以下で加熱する工程を含む、請求項８に記載のレジストパターンの製造方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のレジストパターンの製造方法により形成されるレジストパターンを層間絶縁膜又は表面保護層として有する半導体装置。
【請求項１１】
請求項８又は９に記載のレジストパターンの製造方法により形成されるレジストパターンをカバーコート層として有する半導体装置。
【請求項１２】
請求項８又は９に記載のレジストパターンの製造方法により形成されるレジストパターンを再配線層用のコアとして有する半導体装置。
【請求項１３】
請求項８又は９に記載のレジストパターンの製造方法により形成されるレジストパターンを外部接続端子である導電性のボールを保持するためのカラーとして有する半導体装置。
【請求項１４】
請求項８又は９に記載のレジストパターンの製造方法により形成されるレジストパターンをアンダーフィルとして有する半導体装置。
【請求項１５】
請求項８又は９に記載のレジストパターンの製造方法により形成されるレジストパターンを再配線層用の表面保護層及び／又はカバーコート層として有する半導体装置。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の半導体装置を備える電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポジ型感光性樹脂組成物、レジストパターンの製造方法、半導体装置及び電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高集積化、大型化が進み、パッケージ基板の薄型化、小型化の要求がある。これに伴い、半導体素子の表面保護層、層間絶縁膜又は、再配線層を有するパッケージ基板（以下、半導体装置という場合がある）の絶縁層を、より優れた電気特性、耐熱性、機械特性等を併せ持つ材料により形成することが求められている。ポリイミド樹脂はそのような要求特性を満足し得る材料の一つであり、例えば、ポリイミド樹脂に感光特性を付与した感光性ポリイミドの使用が検討されている。感光性ポリイミドを用いると、パターン形成工程が簡略化され、煩雑な製造工程が短縮できるという利点がある（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
ポリイミド樹脂の硬化膜は、一般に、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させて得られるポリイミド前駆体（ポリアミド酸）の溶液（いわゆるワニス）をスピンコート等の方法で薄膜化し、熱的に脱水閉環して形成される（例えば、非特許文献１参照）。この脱水閉環の過程を経てポリイミド樹脂が硬化する。しかし、ポリイミド前駆体を用いたポリイミド樹脂の場合、硬化の際に脱水（イミド化）に起因する体積収縮が起き、膜厚の損失及び寸法精度の低下が起きるという問題がある。また、最近、低温での膜形成プロセスが望まれており、低温で脱水閉環が可能でありながら、脱水閉環後の膜の物性が高温で脱水閉環したものと遜色ない性能を有するようなポリイミド樹脂が求められている。ところが、ポリイミド前駆体を低温で硬化すると、イミド化が不完全であるために、形成される硬化膜は脆くなる等、その物性が低下するという問題がある。
【０００４】
一方、ポリイミド前駆体のように脱水閉環を必要とせず、高い耐熱性を有する他のポリマーを用いた感光性樹脂について検討されている（例えば、非特許文献２、特許文献３〜７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭４９−１１５５４１号公報
【特許文献２】特開昭５９−１０８０３１号公報
【特許文献３】国際公開第２００４／００６０２０号パンフレット
【特許文献４】特開２００６−１０６２１４号公報
【特許文献５】特開２００４−２７５３号公報
【特許文献６】特開２００４−１９０００８号公報
【特許文献７】特許第３８１２６５４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】日本ポリイミド研究会編「最新ポリイミド〜基礎と応用〜」（２００２年）
【非特許文献２】Ｊ．Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．２００５年、１８巻、ｐ．３２１−３２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、再配線層を有する半導体装置の表面保護膜及びカバーコート層の用途において、環境負荷低減の観点から、アルカリ水溶液により現像可能でありながら、高い耐熱性を有するパターンを形成可能なポジ型感光性樹脂組成物が求められている。
また、高温による半導体装置へのダメージを軽減する観点から、低温で硬化が可能な、脱水閉環を必要としないポリマーを含むポジ型感光性樹脂組成物が求められている。
【０００８】
そこで、本発明は、低温での硬化が可能で、アルカリ水溶液で現像可能であり、十分に高い感度及び解像度で、密着性及び耐熱衝撃性に優れるレジストパターンを形成することができるポジ型感光性樹脂組成物、該ポジ型感光性樹脂組成物を用いたレジストパターンの製造方法、係る方法により形成されたレジストパターンを有する半導体装置、及び該半導体装置を備える電子デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、（Ａ）フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂と、（Ｂ）光により酸を生成する化合物と、（Ｃ）熱架橋剤と、（Ｄ）アクリル樹脂とを含有するポジ型感光性樹脂組成物を提供する。
【００１０】
かかるポジ型感光性樹脂組成物によれば、低温での硬化が可能であり、十分に高い感度及び解像度で、密着性に優れ、良好な耐熱衝撃性を有するレジストパターンを形成することが可能である。本発明のポジ型感光性樹脂組成物によりこのような効果が得られる理由は必ずしも明らかでないが、本発明者らは次のように考えている。
【００１１】
上記ポジ型感光性樹脂組成物は、（Ｄ）アクリル樹脂、中でも特に後述する特定の構造のアクリル樹脂を用いることにより、硬化膜とした時に（Ｄ）アクリル樹脂由来の非常に微細なドメイン（ミクロ相分離状態）が形成されるものと考える。この様なミクロ相分離状態が形成されると、応力が生じた際に、（Ｄ）アクリル樹脂由来の微細なドメインのブラウン運動が活発化し、応力を熱として発散することにより応力を緩和することができ、この応力の緩和により、耐熱衝撃性が向上できるものと考える。
【００１２】
前記（Ｄ）成分は、下記一般式（１）、（２）及び（３）で表される構造単位を有するアクリル樹脂である。
【化１】
0005494766.tif 000002
【化２】
0005494766.tif 000003
【化３】
0005494766.tif 000004
［一般式（１）〜（３）中、Ｒ１は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ２は炭素数４〜２０のアルキレン基を表し、Ｒ３は１級、２級又は３級アミノ基を有する１価の有機基を表す。］
【００１３】
そして、（Ｄ）成分を上記（Ａ）〜（Ｃ）成分と共に用いることにより、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、十分に高い感度、解像性及び密着性を同時に達成しているものと考えられる。
本発明者らは、上述した応力緩和の指標として残留応力を採用し、本発明のポジ型感光性樹脂組成物から得られた硬化膜の残留応力が小さいことを確認している。ここで、残留応力が小さい程、耐熱衝撃性に優れるものであると評価することができる。
【００１４】
また、本発明の（Ａ）成分は、ポジ型感光性樹脂組成物の硬化時の体積収縮をより小さくすることができ、また、安価に入手可能であることから、フェノール樹脂であることが好ましい。
【００１５】
更に、（Ａ）成分としては、（Ａ１）不飽和炭化水素基を有しないフェノール樹脂と、（Ａ２）不飽和炭化水素基を有する変性フェノール樹脂とを含むものであることが好ましい。
【００１６】
また、（Ａ２）成分としては、アルカリ水溶液に対する溶解性を更に向上させることから、フェノール性水酸基と多塩基酸無水物との反応によって更に変性されているものであることが好ましい。
【００１７】
更に、（Ａ２）成分としては、機械特性（破断伸び、弾性率及び残留応力）を向上できることから、炭素数４〜１００の不飽和炭化水素基を有する化合物で変性されたフェノール樹脂を用いることが好ましい。かかる変性フェノール樹脂を含有するポジ型感光性樹脂組成物から形成される感光性樹脂組成物層を露光・現像後、加熱すると、変性フェノール樹脂は分子中に、炭素数４〜１００の不飽和炭化水素基を有する化合物由来の二重結合を有しているため、この二重結合が架橋してパターン化された感光性樹脂膜の硬化が十分に進行する。そのため、形成されるレジストパターンの機械特性が向上すると考えられる。そして、変性フェノール樹脂を上記（Ａ１）成分と共に用いることにより、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、十分に高い感度、解像度及び密着性を同時に達成できる。
【００１８】
また、レジストパターンを形成する際の感度及び解像度、並びに、硬化後のレジストパターンの密着性、機械特性及び耐熱衝撃性を更に向上できることから、前記（Ａ１）成分の質量ＭＡ１と前記（Ａ２）成分の質量ＭＡ２との比ＭＡ１／ＭＡ２は、５／９５〜９５／５であることが好ましい。
【００１９】
また、（Ｂ）成分は、レジストパターンを形成する際の感度が更に向上することから、ｏ−キノンジアジド化合物であることが好ましい。
【００２０】
また、レジストパターンを形成する際の解像性が更に向上することから、前記（Ａ）成分の含有量１００質量部に対して、前記（Ｂ）成分の含有量が３〜１００質量部であることが好ましい。
【００２１】
また、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、（Ｅ）熱により酸を生成する化合物を更に含有することが好ましい。これにより、上述した効果に加えて、パターンメルトが少なく優れた解像度を有すると共にクラック発生を十分に抑制しながら、優れた密着性及び耐熱衝撃性を有するレジストパターンを、アルカリ水溶液を用いた現像によって形成することが可能となる。
【００２２】
前記（Ｅ）成分としては、下記一般式（１）で表される構造を有するものであることが好ましい。
【化４】
0005494766.tif 000005
［一般式（４）中、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は各々独立にアルキル基又はアリール基を表し、Ｒ７は水素又はフッ素を表す。］
【００２３】
また、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、（Ｆ）エラストマーを更に含有することが好ましい。これにより、得られるレジストパターンは柔軟性の点でさらに優れるものとなり、レジストパターンの機械特性及び耐熱衝撃性をより一層向上させることができる。
【００２４】
また、本発明は、上記本発明のポジ型感光性樹脂組成物を用いて形成される感光性樹脂膜を露光する工程と、露光後の前記感光性樹脂膜をアルカリ水溶液により現像してパターン化する工程と、パターン化された前記感光性樹脂膜を加熱する工程と、を備えるレジストパターンの製造方法を提供する。このような製造方法によれば、上述のポジ型感光性樹脂組成物を用いているため、十分に高い感度及び解像度で、良好な密着性及び耐熱衝撃性を有するレジストパターンを形成することができる。
【００２５】
本発明のレジストパターンの製造方法は、パターン化された前記感光性樹脂膜を２００℃以下で加熱する工程を含むことが好ましい。これにより、電子デバイスに対する熱によるダメージを十分に防止することができる。
【００２６】
更に、本発明は、上述の製造方法により形成されるレジストパターンを層間絶縁膜又は表面保護層として有する半導体装置を提供する。かかる半導体装置は、上述のポジ型感光性樹脂組成物から形成されるレジストパターンを有するため、優れた効果を発揮する。
【００２７】
本発明の半導体装置の好ましい態様としては、
上述の製造方法により形成されるレジストパターンをカバーコート層として有する半導体装置；
上述の製造方法により形成されるレジストパターンを再配線層用のコアとして有する半導体装置；
上述の製造方法により形成されるレジストパターンを外部接続端子である導電性のボールを保持するためのカラーとして有する半導体装置；及び
上述の製造方法により形成されるレジストパターンをアンダーフィルとして有する半導体装置が挙げられる。
【００２８】
また、本発明は、上記本発明の半導体装置を備える電子デバイスを提供する。このような電子デバイスは、本発明のポジ型感光性樹脂組成物から形成されるレジストパターンを有するため、信頼性に十分に優れる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、低温での硬化が可能で、アルカリ水溶液で現像可能であり、十分に高い感度及び解像度で、密着性及び耐熱衝撃性に優れるレジストパターンを形成することができるポジ型感光性樹脂組成物を提供することができる。本発明のポジ型感光性樹脂組成物によれば、２００℃以下の低温加熱プロセスで、レジストパターンを形成可能であるため、電子デバイスへの熱によるダメージを防止することができ、信頼性の高い半導体装置を歩留りよく提供することができる。
【００３０】
また、本発明は、ポジ型感光性樹脂組成物を用いて、十分に高い感度及び解像度で、良好な密着性及び耐熱衝撃性を有するレジストパターンを形成する方法、係る方法により形成されたレジストパターンを有する半導体装置、及び該半導体装置を備える電子デバイスを提供する。本発明の方法により形成されるレジストパターンは、良好な形状と特性を有し、硬化時の体積収縮が少ないため、寸法安定性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】半導体装置の製造工程の一実施形態を説明する概略断面図である。
【図２】半導体装置の製造工程の一実施形態を説明する概略断面図である。
【図３】半導体装置の製造工程の一実施形態を説明する概略断面図である。
【図４】半導体装置の製造工程の一実施形態を説明する概略断面図である。
【図５】半導体装置の製造工程の一実施形態を説明する概略断面図である。
【図６】電子部品（半導体装置）の一実施形態を示す概略断面図である。
【図７】電子部品（半導体装置）の一実施形態を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施例における感光性樹脂組成物の、現像後のパターンを示す模式    断面図である。
【図９】本発明の実施例における感光性樹脂組成物の、硬化後のパターンを示す模式    断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。また、本明細書における「（メタ）アクリレート」とは、「アクリレート」及びそれに対応する「メタクリレート」を意味する。同様に「（メタ）アクリル」とは、「アクリル」及びそれに対応する「メタクリル」を意味する。
【００３３】
［ポジ型感光性樹脂組成物］
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、（Ａ）フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂と、（Ｂ）光により酸を生成する化合物と、（Ｃ）熱架橋剤と、（Ｄ）アクリル樹脂と含有する。以下、ポジ型感光性樹脂組成物に含有される各成分について説明する。
【００３４】
＜（Ａ）成分＞
（Ａ）成分：フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂
（Ａ）成分は、分子中にフェノール性水酸基を有し、アルカリ現像液に対して可溶な樹脂である。（Ａ）成分のフェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂としては、例えば、ポリヒドロキシスチレン、及びヒドロキシスチレンを単量体単位として含む共重合体等のヒドロキシスチレン系樹脂、フェノール樹脂、ポリ（ヒドロキシアミド）等のポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリ（ヒドロキシフェニレン）エーテル、及びポリナフトール等が挙げられる。（Ａ）成分はこれらの樹脂のうちの１種のみで構成されていてもよく、また、２種以上を含んで構成されていてもよい。
【００３５】
これらの中で、低価格であること、コントラストが高いことや硬化時の体積収縮が小さいことから、フェノール樹脂が好ましく、ノボラック型フェノール樹脂が特に好ましい。また、電気特性（絶縁性）に優れることや硬化時の体積収縮が小さいことから、ヒドロキシスチレン系樹脂も好ましい。
【００３６】
フェノール樹脂は、フェノール又はその誘導体とアルデヒド類との重縮合生成物である。重縮合は酸又は塩基等の触媒存在下で行われる。酸触媒を用いた場合に得られるフェノール樹脂を特にノボラック型フェノール樹脂という。ノボラック樹脂の具体例としては、フェノール／ホルムアルデヒドノボラック樹脂、クレゾール／ホルムアルデヒドノボラック樹脂、キシリレノール／ホルムアルデヒドノボラック樹脂、レゾルシノール／ホルムアルデヒドノボラック樹脂及びフェノール−ナフトール／ホルムアルデヒドノボラック樹脂が挙げられる。
【００３７】
フェノール樹脂を得るために用いられるフェノール誘導体としては、例えば、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ｏ−エチルフェノール、ｍ−エチルフェノール、ｐ−エチルフェノール、ｏ−ブチルフェノール、ｍ−ブチルフェノール、ｐ−ブチルフェノール、２，３−キシレノール、２，４−キシレノール、２，５−キシレノール、２，６−キシレノール、３，４−キシレノール、３，５−キシレノール、２，３，５−トリメチルフェノール及び３，４，５−トリメチルフェノール等のアルキルフェノール、メトキシフェノール及び２−メトキシ−４−メチルフェノール等のアルコキシフェノール、ビニルフェノール及びアリルフェノール等のアルケニルフェノール、ベンジルフェノール等のアラルキルフェノール、メトキシカルボニルフェノール等のアルコキシカルボニルフェノール、ベンゾイルオキシフェノール等のアリールカルボニルフェノール、クロロフェノール等のハロゲン化フェノール、カテコール、レゾルシノール及びピロガロール等のポリヒドロキシベンゼン、ビスフェノールＡ及びビスフェノールＦ等のビスフェノール、α−又はβ−ナフトール等のナフトール誘導体、ｐ−ヒドロキシフェニル−２−エタノール、ｐ−ヒドロキシフェニル−３−プロパノール及びｐ−ヒドロキシフェニル−４−ブタノール等のヒドロキシアルキルフェノール、ヒドロキシエチルクレゾール等のヒドロキシアルキルクレゾール、ビスフェノールのモノエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールのモノプロピレンオキサイド付加物等のアルコール性水酸基含有フェノール誘導体、ｐ−ヒドロキシフェニル酢酸、ｐ−ヒドロキシフェニルプロピオン酸、ｐ−ヒドロキシフェニルブタン酸、ｐ−ヒドロキシ桂皮酸、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシフェニル安息香酸、ヒドロキシフェノキシ安息香酸及びジフェノール酸等のカルボキシル基含有フェノール誘導体が挙げられる。また、ビスヒドロキシメチル−ｐ−クレゾール等の上記フェノール誘導体のメチロール化物をフェノール誘導体として用いてもよい。
【００３８】
更に、フェノール樹脂は、上述のフェノール又はフェノール誘導体をｍ−キシレンのようなフェノール以外の化合物とともにアルデヒド類と縮重合して得られる生成物であってもよい。この場合、縮重合に用いられるフェノール誘導体に対するフェノール以外の化合物のモル比は、０．５未満であると好ましい。
【００３９】
上述のフェノール誘導体及びフェノール化合物以外の化合物は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００４０】
フェノール樹脂を得るために用いられるアルデヒド類は、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、メトキシベンズアルデヒド、ヒドロキシフェニルアセトアルデヒド、メトキシフェニルアセトアルデヒド、クロトンアルデヒド、クロロアセトアルデヒド、クロロフェニルアセトアルデヒド、アセトン、グリセルアルデヒド、グリオキシル酸、グリオキシル酸メチル、グリオキシル酸フェニル、グリオキシル酸ヒドロキシフェニル、ホルミル酢酸、ホルミル酢酸メチル、２−ホルミルプロピオン酸、２−ホルミルプロピオン酸メチル、ピルビン酸、レプリン酸、４−アセチルブチル酸、アセトンジカルボン酸、及び３，３'−４，４'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸から選ばれる。また、パラホルムアルデヒド、トリオキサン等のホルムアルデヒドの前駆体を反応に用いてもよい。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００４１】
ヒドロキシスチレン系樹脂としては、例えば、保護基を導入したヒドロキシスチレンのエチレン性不飽和二重結合を触媒（ラジカル開始剤）の存在下で、重合（ビニル重合）させ、更に、脱保護することにより得られるものを用いることができる。また、ＰＨＳ−Ｂ（デュポン社商品名）のようなブランチ型のポリ（ヒドロキシスチレン）を用いることもできる。
【００４２】
ここで、ヒドロキシスチレンの保護基としてはアルキル基やシリル基等の従来公知のものを用いることができる。また、スチレン、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル等のビニル基含有の単量体を、保護基を導入したヒドロキシスチレンに共重合することもできる。
【００４３】
（Ａ）成分の重量平均分子量は、５００〜５００，０００程度であることが好ましい。ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により測定し、標準ポリスチレン検量線より換算して得られる値である。
【００４４】
本発明における（Ａ）成分は、（Ａ１）不飽和炭化水素基を有しないフェノール樹脂及び／又はヒドロキシスチレン系樹脂と（Ａ２）不飽和炭化水素基を有する変性フェノール樹脂を含むものであることが好ましく、前記（Ａ２）成分はフェノール性水酸基と多塩基酸無水物との反応によって更に変性されているものであることがより好ましい。
また、（Ａ２）成分としては、機械特性（破断伸び、弾性率及び残留応力）をより向上できる観点から、炭素数４〜１００の不飽和炭化水素基を有する化合物で変性されたフェノール樹脂を用いることが好ましい。
【００４５】
（Ａ２）不飽和炭化水素基を有する変性フェノール樹脂は、一般に、フェノール又はその誘導体と不飽和炭化水素基を有する化合物（好ましくは炭素数が４〜１００のもの）（以下場合により単に「不飽和炭化水素基含有化合物」という。）との反応生成物（以下「不飽和炭化水素基変性フェノール誘導体」という。）と、アルデヒド類との縮重合生成物、又は、フェノール樹脂と不飽和炭化水素基含有化合物との反応生成物である。
ここでいうフェノール誘導体は、（Ａ）成分としてのフェノール樹脂の原料として上述したフェノール誘導体と同様のものを用いることができる。
【００４６】
不飽和炭化水素基含有化合物の不飽和炭化水素基は、レジストパターンの密着性及び耐熱衝撃性の観点から、２以上の不飽和基を含むことが好ましい。また、樹脂組成物としたときの相溶性及び硬化膜の可とう性の観点からは、不飽和炭化水素基含有化合物は炭素数８〜８０のものが好ましく、炭素数１０〜６０のものがより好ましい。
【００４７】
不飽和炭化水素基含有化合物としては、例えば、炭素数４〜１００の不飽和炭化水素、カルボキシル基を有するポリブタジエン、エポキシ化ポリブタジエン、リノリルアルコール、オレイルアルコール、不飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸エステルである。好適な不飽和脂肪酸としては、クロトン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸、リノール酸、α−リノレン酸、エレオステアリン酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、エイコサペンタエン酸、イワシ酸及びドコサヘキサエン酸が挙げられる。これらの中でも特に、炭素数８〜３０の不飽和脂肪酸と、炭素数１〜１０の１価から３価のアルコールとのエステルがより好ましく、炭素数８〜３０の不飽和脂肪酸と３価のアルコールであるグリセリンとのエステルが特に好ましい。
【００４８】
炭素数８〜３０の不飽和脂肪酸とグリセリンとのエステルは、植物油として商業的に入手可能である。植物油は、ヨウ素価が１００以下の不乾性油、１００を超えて１３０未満の半乾性油又は１３０以上の乾性油がある。不乾性油として、例えば、オリーブ油、あさがお種子油、カシュウ実油、さざんか油、つばき油、ひまし油及び落花生油が挙げられる。半乾性油として、例えば、コーン油、綿実油及びごま油が挙げられる。乾性油としては、例えば、桐油、亜麻仁油、大豆油、胡桃油、サフラワー油、ひまわり油、荏の油及び芥子油が挙げられる。また、これらの植物油を加工して得られる加工植物油を用いてもよい。
【００４９】
上記植物油の中で、フェノール若しくはその誘導体又はフェノール樹脂と植物油との反応において、過度の反応の進行に伴うゲル化を防ぎ、歩留まりが向上する観点から、不乾性油を用いることが好ましい。一方、レジストパターンの密着性、機械特性及び耐熱衝撃性が向上する観点では乾性油を用いることが好ましい。乾性油の中でも、本発明による効果をより有効かつ確実に発揮できることから、桐油、亜麻仁油、大豆油、胡桃油及びサフラワー油が好ましく、桐油及び亜麻仁油がより好ましい。
これらの不飽和炭化水素基含有化合物は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００５０】
（Ａ２）成分を調製するにあたり、まず、上記フェノール誘導体と上記不飽和炭化水素基含有化合物とを反応させ、不飽和炭化水素基変性フェノール誘導体を作製する。前記反応は、５０〜１３０℃で行うことが好ましい。フェノール誘導体と不飽和炭化水素基含有化合物との反応割合は、硬化膜（レジストパターン）の可とう性を向上させる観点から、フェノール誘導体１００質量部に対し、不飽和炭化水素基含有化合物１〜１００質量部であることが好ましく、５〜５０質量部であることがより好ましい。不飽和炭化水素基含有化合物が１質量部未満では、硬化膜の可とう性が低下する傾向があり、１００質量部を超えると、硬化膜の耐熱性が低下する傾向がある。上記反応においては、必要に応じて、ｐ−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等を触媒として用いてもよい。
【００５１】
上記反応により生成する不飽和炭化水素基変性フェノール誘導体と、アルデヒド類とを重縮合させることにより、不飽和炭化水素基含有化合物によって変性されたフェノール樹脂が生成する。アルデヒド類は、フェノール樹脂を得るために用いられるアルデヒド類として上述したものと同様のものを用いることができる。
【００５２】
上記アルデヒド類と上記不飽和炭化水素基変性フェノール誘導体との反応は、重縮合反応であり、従来公知のフェノール樹脂の合成条件を用いることができる。反応は酸又は塩基等の触媒の存在下で行うことが好ましく、酸触媒を用いることがより好ましい。酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、ぎ酸、酢酸、ｐ−トルエンスルホン酸及びシュウ酸が挙げられる。これらの酸触媒は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５３】
上記反応は、通常反応温度１００〜１２０℃で行うことが好ましい。また、反応時間は使用する触媒の種類や量により異なるが、通常１〜５０時間である。反応終了後、反応生成物を２００℃以下の温度で減圧脱水することで不飽和炭化水素基含有化合物によって変性されたフェノール樹脂が得られる。なお、反応には、トルエン、キシレン、メタノール等の溶媒を用いることができる。
【００５４】
不飽和炭化水素基含有化合物によって変性されたフェノール樹脂は、上述の不飽和炭化水素基変性フェノール誘導体を、ｍ−キシレンのようなフェノール以外の化合物とともにアルデヒド類と重縮合することにより得ることもできる。この場合、フェノール誘導体と不飽和炭化水素基含有化合物とを反応させて得られる化合物に対するフェノール以外の化合物のモル比は、０．５未満であると好ましい。
【００５５】
（Ａ２）成分は、前記（Ａ１）成分のフェノール樹脂と不飽和炭化水素基含有化合物とを反応させて得ることもできる。
【００５６】
フェノール樹脂と反応させる不飽和炭化水素基含有化合物は、上述した不飽和炭化水素基含有化合物と同様のものを使用することができる。
【００５７】
フェノール樹脂と不飽和炭化水素基含有化合物との反応は、通常５０〜１３０℃で行うことが好ましい。また、フェノール樹脂と不飽和炭化水素基含有化合物との反応割合は、硬化膜（レジストパターン）の可とう性を向上させる観点から、フェノール樹脂１００質量部に対し、不飽和炭化水素基含有化合物１〜１００質量部であることが好ましく、２〜７０質量部であることがより好ましく、５〜５０質量部であることがさらに好ましい。不飽和炭化水素基含有化合物が１質量部未満では、硬化膜の可とう性が低下する傾向にあり、１００質量部を超えると、反応中にゲル化する可能性が高くなる傾向、及び、硬化膜の耐熱性が低下する傾向がある。このとき、必要に応じて、ｐ−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等を触媒として用いてもよい。なお、反応にはトルエン、キシレン、メタノール、テトラヒドロフランなどの溶媒を用いることができる。
【００５８】
以上のような方法により生成する不飽和炭化水素基含有化合物によって変性されたフェノール樹脂中に残ったフェノール性水酸基に、更に多塩基酸無水物を反応させることにより酸変性したフェノール樹脂を（Ａ２）成分として用いることもできる。多塩基酸無水物で酸変性することにより、カルボキシ基が導入され、（Ａ２）成分のアルカリ水溶液（現像液）に対する溶解性がより一層向上する。
【００５９】
多塩基酸無水物は、複数のカルボキシ基を有する多塩基酸のカルボキシ基が脱水縮合して形成された酸無水物基を有していれば、特に限定されない。多塩基酸無水物としては、例えば無水フタル酸、無水コハク酸、オクテニル無水コハク酸、ペンタドデセニル無水コハク酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、３，６−エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸及び無水トリメリット酸等の二塩基酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、無水ピロメリット酸及びベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等の芳香族四塩基酸二無水物が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、多塩基酸無水物は二塩基酸無水物であることが好ましく、テトラヒドロ無水フタル酸、無水コハク酸及びヘキサヒドロ無水フタル酸からなる群より選ばれる１種以上であることがより好ましい。この場合、さらに良好な形状を有するレジストパターンを形成できるという利点がある。
【００６０】
フェノール性水酸基と多塩基酸無水物との反応は、５０〜１３０℃で行うことができる。この反応において、多塩基酸無水物をフェノール性水酸基１モルに対して、０．１〜０．８モルを反応させることが好ましく、０．１５〜０．６モル反応させることがより好ましく、０．２〜０．４モル反応させることが更に好ましい。多塩基酸無水物が０．１モル未満では、現像性が低下する傾向にあり、０．８モルを超えると、未露光部の耐アルカリ性が低下する傾向にある。
【００６１】
なお、上記反応には、反応を迅速に行う観点から、必要に応じて、触媒を含有させてもよい。触媒としては、トリエチルアミン等の３級アミン、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド等の４級アンモニウム塩、２−エチル−４−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等のリン化合物が挙げられる。
【００６２】
多塩基酸無水物で更に変性したフェノール樹脂の酸価は、３０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましく、４０〜１７０ｍｇＫＯＨ／ｇであることがより好ましく、５０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが更に好ましい。酸価が３０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満であると、酸価が上記範囲にある場合と比較して、アルカリ現像に長時間を要する傾向にあり、２００ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると、酸価が上記範囲にある場合と比較して、未露光部の耐現像液性が低下する傾向にある。
【００６３】
本発明において前記（Ａ１）成分の分子量は、アルカリ水溶液に対する溶解性や、感光特性（感度、解像度）と機械特性（破断伸び、弾性率及び残留応力）とのバランスを考慮すると、重量平均分子量で、５００〜１５０，０００であることが好ましく、５００〜１００，０００であることがより好ましく、１，０００〜５０，０００であることが特に好ましい。
【００６４】
不飽和炭化水素基を有する変性フェノール樹脂（Ａ２）の分子量は、アルカリ水溶液に対する溶解性や、感光特性と硬化膜物性とのバランスを考慮すると、重量平均分子量で１,０００〜５００，０００が好ましく、２,０００〜２００，０００がより好ましく、２，０００〜１００，０００であることがさらに好ましく、５，０００〜５０，０００であることが最も好ましい。ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により測定し、標準ポリスチレン検量線より換算して得た値である。
【００６５】
ポジ型感光性樹脂組成物は、レジストパターンを形成する際の感度と解像性、及び硬化後のレジストパターンの密着性、機械特性及び耐熱衝撃性の点から、（Ａ）成分として、不飽和炭化水素基を有しないフェノール樹脂又はヒドロキシスチレン系樹脂（Ａ１）と不飽和炭化水素基を有する変性フェノール樹脂（Ａ２）とを併用する場合、（Ａ１）成分の質量ＭＡ１と前記（Ａ２）成分の質量ＭＡ２との比ＭＡ１／ＭＡ２は、５／９５〜９５／５であることが好ましく、１０／９０〜９０／１０であることがより好ましく、１５／８５〜８５／１５であることが特に好ましい。
【００６６】
また、（Ａ）フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂は、更に多塩基酸無水物を反応させて酸変性したフェノール樹脂を含有することができる。（Ａ）成分が多塩基酸無水物で酸変性したフェノール樹脂を含有することにより、（Ａ）成分のアルカリ水溶液（現像液）に対する溶解性がより一層向上する。
【００６７】
前記多塩基酸無水物としては、例えば、無水フタル酸、無水コハク酸、オクテニル無水コハク酸、ペンタドデセニル無水コハク酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、３，６−エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、無水トリメリット酸等の二塩基酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等の脂肪族、芳香族四塩基酸二無水物等が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、多塩基酸無水物は二塩基酸無水物であることが好ましく、例えば、テトラヒドロ無水フタル酸、無水コハク酸及びヘキサヒドロ無水フタル酸からなる群より選ばれる１種以上であることがより好ましい。
【００６８】
上記反応は、５０〜１３０℃で行うことができる。上記反応において、多塩基酸無水物をフェノール性水酸基１モルに対して、０．１０〜０．８０モルを反応させることが好ましく、０．１５〜０．６０モル反応させることがより好ましく、０．２０〜０．４０モル反応させることが特に好ましい。
【００６９】
なお、上記反応には、反応を迅速に行う観点から、必要に応じて、触媒を含有させてもよい。触媒としては、トリエチルアミン等の３級アミン、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド等の４級アンモニウム塩、２−エチル−４−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等のリン化合物などが挙げられる。
【００７０】
＜（Ｂ）成分＞
（Ｂ）成分である光により酸を生成する化合物は、感光剤として用いられる。このような（Ｂ）成分は、光照射により酸を生成させ、光照射した部分のアルカリ水溶液への可溶性を増大させる機能を有する。（Ｂ）成分としては、一般に光酸発生剤と称される化合物を用いることができる。（Ｂ）成分の具体例としては、ｏ−キノンジアジド化合物、アリールジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩等が挙げられる。これらの中で、感度が高いことから、ｏ−キノンジアジド化合物が好ましい。
【００７１】
ｏ−キノンジアジド化合物としては、例えば、ｏ−キノンジアジドスルホニルクロリドと、ヒドロキシ化合物やアミノ化合物等とを脱塩酸剤の存在下で縮合反応させることで得られるものを用いることができる。
【００７２】
反応に用いられるｏ−キノンジアジドスルホニルクロリドとしては、例えば、ベンゾキノン−１，２−ジアジド−４−スルホニルクロリド、ナフトキノン−１，２−ジアジド−５−スルホニルクロリド、ナフトキノン−１，２−ジアジド−４−スルホニルクロリドが挙げられる。
【００７３】
反応に用いられるヒドロキシ化合物としては、例えば、ヒドロキノン、レゾルシノール、ピロガロール、ビスフェノールＡ、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−１−［４−｛１−（４−ヒドロキシフェニル）−１−メチルエチル｝フェニル］エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，２’，３’−ペンタヒドロキシベンゾフェノン，２，３，４，３’，４’，５’−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、ビス（２，３，４−トリヒドロキシフェニル）メタン、ビス（２，３，４−トリヒドロキシフェニル）プロパン、４ｂ，５，９ｂ，１０−テトラヒドロ−１，３，６，８−テトラヒドロキシ−５，１０−ジメチルインデノ［２，１−ａ］インデン、トリス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタンが挙げられる。
【００７４】
反応に用いられるアミノ化合物としては、例えば、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、ｏ−アミノフェノール、ｍ−アミノフェノール、ｐ−アミノフェノール、３，３’−ジアミノ−４，４’−ジヒドロキシビフェニル、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジヒドロキシビフェニル、ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ビス（４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル）プロパン、ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）スルホン、ビス（４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル）スルホン、ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、ビス（４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパンが挙げられる。
【００７５】
反応に用いられる脱塩酸剤としては、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン等が挙げられる。また、反応溶媒としては、ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、Ｎ−メチルピロリドン等が用いられる。
【００７６】
ｏ−キノンジアジドスルホニルクロリドと、ヒドロキシ化合物及び／又はアミノ化合物とは、ｏ−キノンジアジドスルホニルクロリド１モルに対して、ヒドロキシ基とアミノ基とのモル数の合計が０．５〜１になるように配合されることが好ましい。脱塩酸剤とｏ−キノンジアジドスルホニルクロリドの好ましい配合割合は、０．９５／１モル当量〜１／０．９５モル当量の範囲である。
【００７７】
上述の反応の好ましい反応温度は０〜４０℃、好ましい反応時間は１〜１０時間である。
【００７８】
（Ｂ）成分の配合量は、露光部と未露光部の溶解速度差と、感度の許容幅の点から、（Ａ）成分１００質量部に対して３〜１００質量部が好ましく、５〜５０質量部がより好ましく、５〜３０質量部が特に好ましい
【００７９】
＜（Ｃ）成分）＞
（Ｃ）成分である熱架橋剤を含有することにより、パターン形成後の感光性樹脂膜を加熱して硬化する際に、（Ｃ）成分が（Ａ）成分と反応して橋架け構造が形成される。これにより、低温での硬化が可能となり、膜の脆さや膜の溶融を防ぐことができる。（Ｃ）成分として、具体的には、フェノール性水酸基を有する化合物、ヒドロキシメチルアミノ基を有する化合物、エポキシ基を有する化合物が好ましいものとして用いることができる。
【００８０】
なお、ここでいう「フェノール性水酸基を有する化合物」には、（Ａ）フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂は包含されない。熱架橋剤としてのフェノール性水酸基を有する化合物は、熱架橋剤としてだけでなく、アルカリ水溶液で現像する際の露光部の溶解速度を増加させ、感度を向上させることができる。このようなフェノール性水酸基を有する化合物の分子量は、好ましくは２０００以下である。アルカリ水溶液に対する溶解性、及び感光特性と機械特性とのバランスを考慮して、数平均分子量で９４〜２０００が好ましく、１０８〜２０００がより好ましく、１０８〜１５００が特に好ましい。
【００８１】
フェノール性水酸基を有する化合物としては、従来公知のものを用いることができるが、下記一般式（５）で表される化合物が、露光部の溶解促進効果と感光性樹脂膜の硬化時の溶融を防止する効果のバランスに優れることから、特に好ましい。
【化５】
0005494766.tif 000006
［一般式（５）中、Ｚは単結合又は２価の有機基を示し、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６はそれぞれ独立に水素原子又は１価の有機基を示し、ｓ及びｔはそれぞれ独立に１〜３の整数を示し、ｕ及びｖはそれぞれ独立に０〜４の整数を示す。］
【００８２】
一般式（５）において、Ｚが単結合である化合物は、ビフェノール（ジヒドロキシビフェニル）誘導体である。また、Ｚで示される２価の有機基としては、メチレン基、エ０チレン基、プロピレン基等の炭素数が１〜１０のアルキレン基、エチリデン基等の炭素数が２〜１０のアルキリデン基、フェニレン基等の炭素数が６〜３０のアリーレン基、これら炭化水素基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子等のハロゲン原子で置換した基、スルホニル基、カルボニル基、エーテル結合、チオエーテル結合、アミド結合等が挙げられる。これらの中で、Ｚは下記一般式（６）で表される２価の有機基であることが好ましい。
【化６】
0005494766.tif 000007
［一般式（６）中、Ｘは、単結合、アルキレン基（例えば炭素原子数が１〜１０のアルキレン基）、アルキリデン基（例えば炭素数が２〜１０のアルキリデン基）、それらの水素原子の一部又は全部をハロゲン原子で置換した基、スルホニル基、カルボニル基、エーテル結合、チオエーテル結合又はアミド結合を示す。Ｒ１２は、水素原子、ヒドロキシル基、アルキル基又はハロアルキル基を示し、ｇは１〜１０の整数を示す。複数のＲ１２は互いに同一でも異なっていてもよい。］
【００８３】
ヒドロキシメチルアミノ基を有する化合物としては、（ポリ）（Ｎ−ヒドロキシメチル）メラミン、（ポリ）（Ｎ−ヒドロキシメチル）グリコールウリル、（ポリ）（Ｎ−ヒドロキシメチル）ベンゾグアナミン、（ポリ）（Ｎ−ヒドロキシメチル）尿素等のメチロール基の全部又は一部をアルキルエーテル化した含窒素化合物が挙げられる。ここで、アルキルエーテルのアルキル基としてはメチル基、エチル基、ブチル基、又はこれらを混合したものを挙げられ、一部自己縮合してなるオリゴマー成分を含有していてもよい。具体的には、ヘキサキス（メトキシメチル）メラミン、ヘキサキス（ブトキシメチル）メラミン、テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリル、テトラキス（ブトキシメチル）グリコールウリル、テトラキス（メトキシメチル）尿素が挙げられる。
【００８４】
エポキシ基を有する化合物としては、従来公知のものを用いることができる。その具体例として、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、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、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルアミン、複素環式エポキシ樹脂、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルを挙げられる。
【００８５】
また、（Ｃ）成分として、上述した以外に、ビス［３，４−ビス（ヒドロキシメチル）フェニル］エーテルや１，３，５−トリス（１−ヒドロキシ−１−メチルエチル）ベンゼンなどのヒドロキシメチル基を有する芳香族化合物、ビス（４−マレイミドフェニル）メタンや２，２−ビス［４−（４’−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロパンなどのマレイミド基を有する化合物、ノルボルネン骨格を有する化合物、多官能アクリレート化合物、オキセタニル基を有する化合物、ビニル基を有する化合物、ブロック化イソシアナート化合物を用いることができる。
【００８６】
上述した（Ｃ）成分の中で、感度と耐熱性の向上という観点から、フェノール性水酸基を有する化合物及びヒドロキシメチルアミノ基を有する化合物が好ましく、解像度及び塗膜の伸びもより向上できる観点から、ヒドロキシメチルアミノ基を有する化合物がより好ましく、ヒドロキシメチルアミノ基の全部又は一部をアルキルエーテル化したアルコキシメチルアミノ基を有する化合物が特に好ましく、ヒドロキシメチルアミノ基の全部をアルキルエーテル化したアルコキシメチルアミノ基を有する化合物が最も好ましい。
前記ヒドロキシメチルアミノ基の全部をアルキルエーテル化したアルコキシメチルアミノ基を有する化合物の中でも特に、下記一般式（ＩＩＩ）で表される化合物が好ましい。
【化７】
0005494766.tif 000008
［一般式（ＩＩＩ）中、Ｒ２１〜Ｒ２６は、それぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基を示す。］
【００８７】
（Ｃ）成分の配合量は、現像時間と、未露光部残膜率の許容幅、及び、硬化膜の特性の点から、（Ａ）成分１００質量部に対して１〜５０質量部が好ましく、２〜３０質量部がより好ましく、３〜２５質量部が特に好ましい。また、上述した熱架橋剤は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００８８】
＜（Ｄ）成分＞
（Ｄ）成分であるアクリル樹脂を含有することにより、良好な感光特性を維持しつつ、耐熱衝撃性を向上することができる。
【００８９】
前記アクリル樹脂としては、下記一般式（１）〜（３）で表される構造単位の１種又は２種以上を有するアクリル樹脂であることが好ましい。
【化８】
0005494766.tif 000009
【化９】
0005494766.tif 000010
【化１０】
0005494766.tif 000011
［一般式（１）〜（３）中、Ｒ１は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ２は炭素数４〜２０のアルキル基を表し、Ｒ３は１級、２級又は３級アミノ基を有する１価の有機基を表す。］
なかでも前記一般式（１）で表される構造単位及び下記一般式（２）で表される構造単位を有するアクリル樹脂を含有することにより、良好な感光特性を維持しつつ、耐熱衝撃性を向上することができるのでより好ましく、また、（Ａ）成分との相溶性、レジストパターンの基板への密着性、機械特性及び耐熱衝撃性をより向上できる観点から、上記一般式（１）で表される構造単位、上記（２）で表される構造単位及び下記一般式（３）で表される構造単位を有するアクリル樹脂を含有することがより好ましい。（Ｄ）成分は、上記アクリル樹脂の１種のみからなるものであってもよく、２種以上を含むものであってもよい。
【００９０】
アクリル樹脂が上記一般式（１）で表される構造単位を有する場合、感度、解像度及び耐熱衝撃を向上できる観点から、Ｒ１が炭素数４〜１６のアルキル基が好ましく、炭素数４のアルキル基（ｎ−ブチル基）がより好ましい。一般式（１）で表される構造単位を与える重合性単量体としては、（メタ）アクリル酸アルキルエステルが挙げられる。
（メタ）アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、下記一般式（７）で表される化合物などが挙げられる。
ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ１）−ＣＯＯＲ２  （７）
【００９１】
ここで、上記一般式（７）中、Ｒ１は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ２は炭素数４〜２０のアルキル基を示す。また、Ｒ２で示される炭素数１〜２０のアルキル基としては、例えば、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基及びこれらの構造異性体が挙げられる。上記一般式（７）で表される重合性単量体としては、例えば、（メタ）アクリル酸ブチルエステル、（メタ）アクリル酸ペンチルエステル、（メタ）アクリル酸ヘキシルエステル、（メタ）アクリル酸ヘプチルエステル、（メタ）アクリル酸オクチルエステル、（メタ）アクリル酸ノニルエステル、（メタ）アクリル酸デシルエステル、（メタ）アクリル酸ウンデシルエステル、（メタ）アクリル酸ドデシルエステル、（メタ）アクリル酸トリデシルエステル、（メタ）アクリル酸テトラデシルエステル、（メタ）アクリル酸ペンタデシルエステル、（メタ）アクリル酸ヘキサデシルエステル、（メタ）アクリル酸ヘプタデシルエステル、（メタ）アクリル酸オクタデシルエステル、（メタ）アクリル酸ノナデシルエステル、（メタ）アクリル酸エイコシルエステル等が挙げられる。これらの重合性単量体は単独で又は２種類以上を組み合わせて用いられる。
【００９２】
また、一般式（２）で表される構造単位を与える重合性単量体としては、アクリル酸及びメタクリル酸が挙げられる。
【００９３】
一般式（３）で表される構造単位を与える重合性単量体としては、例えば、アミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ−メチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ−エチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、アミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ−メチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ−エチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、アミノエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、アミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ピペリジン−４−イル（メタ）アクリレート、１−メチルピペリジン−４−イル（メタ）アクリレート、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル（メタ）アクリレート、１，２，２，６，６−ペンタメチルピペリジン−４−イル（メタ）アクリレート、（ピペリジン−４−イル）メチル（メタ）アクリレート、２−（ピペリジン−４−イル）エチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。これらの重合性単量体は単独で又は２種類以上を組み合わせて用いられる。これらの中でも特に、レジストパターンの基板への密着性、機械特性及び耐熱衝撃性をより向上できる観点から、一般式（３）中、Ｒ３が下記一般式（８）で表される１価の有機基であることが特に好ましい。
【化１１】
0005494766.tif 000012
[一般式（８）中、Ｙは炭素数１〜５のアルキレン基を表し、Ｒ１３〜Ｒ１７はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数１〜２０のアルキル基を表し、ｎは０〜１０の整数である]
【００９４】
一般式（３）中、Ｒ３が上記一般式（８）で表される１価の有機基で表される構造単位を与える重合性単量体としては、例えば、ピペリジン−４−イル（メタ）アクリレート、１−メチルピペリジン−４−イル（メタ）アクリレート、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル（メタ）アクリレート、１，２，２，６，６−ペンタメチルピペリジン−４−イル（メタ）アクリレート、（ピペリジン−４−イル）メチル（メタ）アクリレート、２−（ピペリジン−４−イル）エチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。これらの中で、１，２，２，６，６−ペンタメチルピペリジン−４−イルメタクリレートはＦＡ−７１１ＭＭとして、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イルメタクリレートはＦＡ−７１２ＨＭとして（いずれも日立化成工業（株）社製）として、それぞれ商業的に入手可能である。
【００９５】
（Ｄ）成分であるアクリル樹脂において、上記一般式（１）で表される構造単位の組成比は、（Ｄ）成分の総量に対して、５０〜９５モル％であることが好ましく、６０〜９０モル％であることがより好ましく、７０〜８５モル％であることが特に好ましい。上記一般式（１）で表される構造単位の組成比が５０〜９５モル％であることにより、ポジ型感光性樹脂組成物の硬化膜の耐熱衝撃性をより向上することができる。
【００９６】
また、（Ｄ）成分であるアクリル樹脂において、上記一般式（２）で表される構造単位の組成比は、（Ｄ）成分の総量に対して、５〜３５モル％であることが好ましく、１０〜３０モル％であることがより好ましく、１５〜２５モル％であることが特に好ましい。上記一般式（２）で表される構造単位の組成比が５〜３５モル％であることにより、（Ａ）成分との相溶性、及びポジ型感光性樹脂組成物の現像性をより向上することができる。
【００９７】
また、（Ｄ）アクリル樹脂としては、（Ａ）成分との相溶性、レジストパターンの基板への密着性、機械特性及び耐熱衝撃性をより向上できる観点から、前記一般式（１）及び（２）で表される構造単位と、上記一般式（３）で表される構造単位と、を有することがより好ましい。（Ｄ）アクリル樹脂の構造単位を上記の組み合わせとすることにより、（Ｄ）アクリル樹脂と（Ａ）フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂との相互作用が良好になり、相溶性がより向上する。
【００９８】
（Ｄ）成分であるアクリル樹脂において、上記一般式（３）で表される構造単位を有する場合の組成比は、（Ｄ）成分の総量に対して、０．３〜１０モル％であることが好ましく、０．４〜６モル％であることがより好ましく、０．５〜５モル％であることが特に好ましい。
【００９９】
また、（Ｄ）アクリル樹脂としては、感度をより向上できる観点から、下記一般式（９）で表される構造単位を有することが好ましい。
【化１２】
0005494766.tif 000013
[一般式（９）中、Ｒ１は水素原子又はメチル基を表し、Ａは炭素数１〜５のアルキレン基を表し、Ｒ１８〜Ｒ２２はそれぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基を表し、ｍは１〜１００の整数である]
【０１００】
一般式（９）で表される構造単位を与える重合性単量体としては、例えば、メタクリル変性シリコーンオイルが挙げられ、Ｘ−２２−１７４ＤＸ、Ｘ−２２−２４２６、Ｘ−２２−２４７５（いずれも信越化学工業（株）社製）として、それぞれ商業的に入手可能である。
【０１０１】
（Ｄ）成分であるアクリル樹脂において、上記一般式（９）で表される構造単位を有する場合の組成比は、（Ｄ）成分の総量に対して、１〜１０モル％であることが好ましく、２〜５モル％であることがより好ましく、３〜５モル％であることが特に好ましい。
【０１０２】
また、本発明の（Ｄ）アクリル樹脂は、一般式（１）、一般式（２）、一般式（３）、及び一般式（９）で表される構造単位を与える重合性単量体以外の重合性単量体を加えて合成することもできる。
【０１０３】
そのような重合性単量体としては、例えば、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、（メタ）アクリル酸ベンジルエステル、（メタ）アクリル酸４−メチルベンジルエステル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチルエステル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピルエステル、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシプロピルエステル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチルエステル、アクリロニトリル、ビニル−ｎ−ブチルエーテルなどのビニルアルコールのエステル類、（メタ）アクリル酸テトラヒドロフルフリルエステル、（メタ）アクリル酸グリシジルエステル、２，２，２−トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸、α−ブロモ（メタ）アクリル酸、α−クロル（メタ）アクリル酸、β−フリル（メタ）アクリル酸、β−スチリル（メタ）アクリル酸、マレイン酸、マレイン酸無水物、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノイソプロピルなどのマレイン酸モノエステル、フマール酸、ケイ皮酸、α−シアノケイ皮酸、イタコン酸、クロトン酸、プロピオール酸等が挙げられる。これらの重合性単量体は単独で又は２種類以上を組み合わせて用いられる。
【０１０４】
（Ｄ）成分の重量平均分子量は、２，０００〜１００，０００であることが好ましく、３，０００〜６０，０００であることがより好ましく、５，０００〜５０，０００であることが特に好ましく、１０，０００〜４０，０００であることが最も好ましい。重量平均分子量が２，０００未満では硬化膜の耐熱衝撃性が低下する傾向があり、１００，０００を超えると（Ａ）成分との相溶性及び現像性が低下する傾向がある。
【０１０５】
（Ｄ）成分の配合量は、密着性、機械特性及び耐熱衝撃性、及び感光特性の観点から、（Ａ）成分の総量１００質量部に対して１〜５０質量部が好ましく、３〜３０質量部がより好ましく、５〜２０質量部が特に好ましい。
【０１０６】
＜（Ｅ）成分（熱により酸を生成する化合物）＞
上記のポジ型感光性樹脂組成物は、（Ｅ）熱により酸を生成する化合物を更に含有することが好ましい。（Ｅ）成分を用いることにより、パターンのメルトを抑制することができる。これは、現像後の感光性樹脂膜を加熱する際に酸を発生させることが可能となり、（Ａ）成分と（Ｃ）成分との反応、すなわち熱架橋反応がより低温から開始するため、硬化膜の耐熱性が向上し、パターンのメルトが抑制されるものである。また、熱により酸を生成する化合物は、光照射によっても酸を発生することができるものが多いため、このようなものを用いると露光部のアルカリ水溶液への溶解性を増大することができる。よって、未露光部と露光部とのアルカリ水溶液に対する溶解性の差が更に大きくなり解像性が向上する。但し、本発明においては前記（Ｂ）成分とは異なる化合物を（Ｅ）成分として用いる。
【０１０７】
このような熱により酸を生成する化合物は、例えば、５０〜２５０℃（より好ましくは５０〜２００℃）の温度に加熱することにより酸を生成するものであることが好ましい。熱により酸を生成する化合物の具体例としては、前記（Ｂ）成分の光により酸を生成する化合物とは異なる化合物であって、熱により酸を生成する機能を有するオニウム塩等の強酸と塩基とから形成される塩や、イミドスルホナートが挙げられる。
【０１０８】
オニウム塩としては、例えば、アリールジアゾニウム塩、ジフェニルヨードニウム塩等のジアリールヨードニウム塩；ジ（ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム塩等のジ（アルキルアリール）ヨードニウム塩；トリメチルスルホニウム塩のようなトリアルキルスルホニウム塩；ジメチルフェニルスルホニウム塩等のジアルキルモノアリールスルホニウム塩；ジフェニルメチルスルホニウム塩等のジアリールモノアルキルヨードニウム塩；トリアリールスルホニウム塩が挙げられる。
【０１０９】
これらの中で、パラトルエンスルホン酸のジ（ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム塩、トリフルオロメタンスルホン酸のジ（ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム塩、トリフルオロメタンスルホン酸のトリメチルスルホニウム塩、トリフルオロメタンスルホン酸のジメチルフェニルスルホニウム塩、トリフルオロメタンスルホン酸のジフェニルメチルスルホニウム塩、ノナフルオロブタンスルホン酸のジ（ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム塩、カンファースルホン酸のジフェニルヨードニウム塩、エタンスルホン酸のジフェニルヨードニウム塩、ベンゼンスルホン酸のジメチルフェニルスルホニウム塩、トルエンスルホン酸のジフェニルメチルスルホニウム塩が好ましい。
【０１１０】
さらに、下記一般式（４）で示すようなスルホニウム塩がより好ましく、メタンスルホン酸のトリアルキルスルホニウム塩が一層好ましく、特にトリメチルスルホニウム塩が好ましい。
【０１１１】
【化１３】
0005494766.tif 000014
［一般式（４）中、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は各々独立にアルキル基又はアリール基を表し、Ｒ７は水素又はフッ素を表す。］
【０１１２】
前記アリール基としては、フェニル基又は置換基を有するフェニル基が好ましい。
【０１１３】
また、強酸と塩基とから形成される塩としては、上述のオニウム塩の他、次のような強酸と塩基とから形成される塩、例えば、ピリジニウム塩を用いることもできる。強酸としては、ｐ−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸のようなアリールスルホン酸、カンファースルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ノナフルオロブタンスルホン酸のようなパーフルオロアルキルスルホン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ブタンスルホン酸のようなアルキルスルホン酸が挙げられる。塩基としては、ピリジン、２，４，６−トリメチルピリジンのようなアルキルピリジン、２−クロロ−Ｎ−メチルピリジンのようなＮ−アルキルピリジン、ハロゲン化−Ｎ−アルキルピリジン等が挙げられる。
【０１１４】
イミドスルホナートとしては、例えば、ナフトイルイミドスルホナートやフタルイミドスルホナートを用いることができる。
【０１１５】
また、加熱により酸を生成する化合物としては、上述のものの他、下記一般式（１０）で表される構造を有する化合物や下記一般式（１１）で表されるスルホンアミド構造を有する化合物を用いることもできる。
Ｒ２３Ｒ２４Ｃ＝Ｎ−Ｏ−ＳＯ２−Ｒ２５  …（１０）
−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ２６  …（１１）
【０１１６】
一般式（１０）中、Ｒ２３は、例えば、シアノ基であり、Ｒ２４は、例えば、メトキシフェニル基、フェニル基である。また、Ｒ２５は、例えば、ｐ−メチルフェニル基、フェニル基等のアリール基、メチル基、エチル基、イソプロピル基等のアルキル基、トリフルオロメチル基、ノナフルオロブチル基等のパーフルオロアルキル基である。
【０１１７】
一般式（１１）中、Ｒ２６は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、メチルフェニル基、フェニル基等のアリール基、トリフルオロメチル基、ノナフルオロブチル等のパーフルオロアルキル基である。一般式（１１）で表されるスルホンアミド構造のＮ原子に結合する基としては、例えば、２，２’−ビス(４−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンや２，２’−ビス(４−ヒドロキシフェニル)プロパン、ジ（４−ヒドロキシフェニル）エーテルが挙げられる。
【０１１８】
加熱により酸を生成する化合物を用いる場合の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜３０質量部が好ましく、０．１５〜２０質量部がより好ましく、０．２〜２０質量部がさらに好ましく、０．２〜１０質量部が特に好ましく、０．５〜１０質量部が最も好ましい。
【０１１９】
＜（Ｆ）成分（エラストマー）＞
本発明においては、さらにエラストマーを併用することができる。これにより、得られるレジストパターンは柔軟性の点でさらに優れるものとなり、レジストパターンの機械特性及び耐熱衝撃性をより一層向上させることができる。エラストマーとしては、従来公知のものを用いることができるが、エラストマーを構成する重合体のガラス転移温度（Ｔｇ）が２０℃以下であることが好ましい。
【０１２０】
このようなエラストマーとしては、例えば、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、及びシリコーン系エラストマーが挙げられる。また、前記エラストマーは、微粒子状のエラストマーであってもよい。これらのエラストマーは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１２１】
本発明のポジ型感光性樹脂組成物には、溶剤を用いることができる。本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、溶剤を含有することにより、基板上への塗布を容易にし、均一な厚さの塗膜を形成できるという効果を奏する。溶剤としては、例えば、γ−ブチロラクトン、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ベンジル、ｎ−ブチルアセテート、エトキシエチルプロピオナート、３−メチルメトキシプロピオナート、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリルアミド、テトラメチレンスルホン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルが挙げられる。これらの溶剤は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１２２】
また、溶剤を用いる場合の含有量は、特に限定されないが、ポジ型感光性樹脂組成物中の溶剤の割合が２０〜９０質量％となるように調整されることが好ましい。
【０１２３】
＜その他の成分＞
上述のポジ型感光性樹脂組成物は、上記（Ａ）〜（Ｆ）成分及び溶剤以外に、溶解促進剤、溶解阻害剤、カップリング剤、及び、界面活性剤又はレベリング剤等の成分を含有してもよい。
【０１２４】
（溶解促進剤）
溶解促進剤を上述のポジ型感光性樹脂組成物に配合することによって、アルカリ水溶液で現像する際の露光部の溶解速度を増加させ、感度及び解像性を向上させることができる。溶解促進剤としては従来公知のものを用いることができる。その具体例としては、カルボキシル基、スルホン酸、スルホンアミド基を有する化合物が挙げられる。
【０１２５】
このような溶解促進剤を用いる場合の配合量は、アルカリ水溶液に対する溶解速度によって決めることができ、例えば、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．０１〜３０質量部とすることができる。
【０１２６】
（溶解阻害剤）
溶解阻害剤を（Ａ）成分のアルカリ水溶液に対する溶解性を阻害する化合物であり、残膜厚、現像時間やコントラストをコントロールするために用いられる。その具体例としては、ジフェニルヨードニウムニトラート、ビス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムニトラート、ジフェニルヨードニウムブロミド、ジフェニルヨードニウムクロリド、ジフェニルヨードニウムヨージド等である。溶解阻害剤を用いる場合の配合量は、感度と現像時間の許容幅の点から、（Ａ）成分１００質量部に対して０．０１〜２０質量部が好ましく、０．０１〜１５質量部がより好ましく、０．０５〜１０質量部が特に好ましい。
【０１２７】
（カップリング剤）
カップリング剤を上述のポジ型感光性樹脂組成物に配合することによって、形成される硬化膜の基板との接着性を高めることができる。カップリング剤としては、例えば、有機シラン化合物、アルミキレート化合物が挙げられる。
【０１２８】
有機シラン化合物としては、例えば、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、尿素プロピルトリエトキシシラン、メチルフェニルシランジオール、エチルフェニルシランジオール、ｎ−プロピルフェニルシランジオール、イソプロピルフェニルシランジオール、ｎ−ブチルシフェニルシランジオール、イソブチルフェニルシランジオール、ｔｅｒｔ−ブチルフェニルシランジオール、ジフェニルシランジオール、エチルメチルフェニルシラノール、ｎ−プロピルメチルフェニルシラノール、イソプロピルメチルフェニルシラノール、ｎ−ブチルメチルフェニルシラノール、イソブチルメチルフェニルシラノール、ｔｅｒｔ−ブチルメチルフェニルシラノール、エチルｎ−プロピルフェニルシラノール、エチルイソプロピルフェニルシラノール、ｎ−ブチルエチルフェニルシラノール、イソブチルエチルフェニルシラノール、ｔｅｒｔ−ブチルエチルフェニルシラノール、メチルジフェニルシラノール、エチルジフェニルシラノール、ｎ−プロピルジフェニルシラノール、イソプロピルジフェニルシラノール、ｎ−ブチルジフェニルシラノール、イソブチルジフェニルシラノール、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシラノール、フェニルシラントリオール、１，４−ビス（トリヒドロキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（メチルジヒドロキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（エチルジヒドロキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（プロピルジヒドロキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（ブチルジヒドロキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（ジメチルヒドロキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（ジエチルヒドロキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（ジプロピルドロキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（ジブチルヒドロキシシリル）ベンゼン、３−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノプロピルトリエトキシシランが挙げられる。
【０１２９】
カップリング剤を用いる場合の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜２０質量部が好ましく、０．５〜１０質量部がより好ましい。
【０１３０】
（界面活性剤又はレベリング剤）
界面活性剤又はレベリング剤を上述のポジ型感光性樹脂組成物に配合することによって、塗布性、例えばストリエーション（膜厚のムラ）を防いだり、現像性を向上させたりすることができる。このような界面活性剤又はレベリング剤としては、例えば、ポリオキシエチレンウラリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテルが挙げられる。市販品としては、メガファックスＦ１７１、Ｆ１７３、Ｒ−０８（大日本インキ化学工業株式会社製、商品名）、フロラードＦＣ４３０、ＦＣ４３１（住友スリーエム株式会社、商品名）、オルガノシロキサンポリマーＫＰ３４１、ＫＢＭ３０３、ＫＢＭ４０３、ＫＢＭ８０３（信越化学工業社製、商品名）がある。
【０１３１】
界面活性剤又はレベリング剤を用いる場合、その合計の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．００１〜５質量部が好ましく、０．０１〜３質量部がより好ましい。
【０１３２】
上述したポジ型感光性樹脂組成物は、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）等のアルカリ水溶液を用いて現像することが可能である。更に、上述のポジ型感光性樹脂組成物を用いることにより、十分に高い感度及び解像度で、良好な密着性及び耐熱衝撃性を有するレジストパターンを形成することが可能となる。
【０１３３】
［レジストパターンの製造方法］
次に、レジストパターンの製造方法について説明する。本発明のレジストパターンの製造方法は、上述のポジ型感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂膜を露光する工程と、露光後の感光性樹脂膜をアルカリ水溶液により現像してパターン化する工程と、パターン化された感光性樹脂膜を加熱する工程とを備える。以下、各工程について説明する。
【０１３４】
＜塗布・乾燥（成膜）工程＞
まず、上述のポジ型感光性樹脂組成物を支持基板上に塗布し乾燥して感光性樹脂膜を形成する。この工程では、まず、ガラス基板、半導体、金属酸化物絶縁体（例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２等）、窒化ケイ素等の支持基板上に、上述のポジ型感光性樹脂組成物を、スピンナー等を用いて回転塗布し、塗膜を形成する。この塗膜が形成された支持基板をホットプレート、オーブン等を用いて乾燥する。これにより、支持基板上に感光性樹脂膜が形成される。
【０１３５】
＜露光工程＞
次に、露光工程では、支持基板上に形成された感光性樹脂膜に対して、マスクを介して紫外線、可視光線、放射線等の活性光線を照射する。上述のポジ型感光性樹脂組成物において、（Ａ）成分はｉ線に対する透明性が高いので、ｉ線の照射を好適に用いることができる。なお、露光後、必要に応じて露光後加熱（ＰＥＢ）を行うこともできる。露光後加熱の温度は７０℃〜１４０℃、露光後加熱の時間は１分〜５分が好ましい。
【０１３６】
＜現像工程＞
現像工程では、露光工程後の感光性樹脂膜の露光部を現像液で除去することにより、感光性樹脂膜がパターン化される。現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）等のアルカリ水溶液が好適に用いられる。これらの水溶液の塩基濃度は、０．１〜１０質量％とすることが好ましい。更に、上記現像液にアルコール類や界面活性剤を添加して使用することもできる。これらはそれぞれ、現像液１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜１０質量部、より好ましくは０．１〜５質量部の範囲で配合することができる。
【０１３７】
＜加熱処理工程＞
次いで、加熱処理工程では、パターン化された感光性樹脂膜を加熱処理することにより、加熱後の感光性樹脂膜からなるレジストパターンを形成することができる。加熱処理工程における加熱温度は、電子デバイスに対する熱によるダメージを十分に防止する点から、望ましくは２５０℃以下、より望ましくは２２５℃以下であり、更に望ましくは１４０〜２００℃である。
【０１３８】
加熱処理は、例えば、石英チューブ炉、ホットプレート、ラピッドサーマルアニール、縦型拡散炉、赤外線硬化炉、電子線硬化炉、及びマイクロ波硬化炉等のオーブンを用いて行なうことができる。また、大気中、又は窒素等の不活性雰囲気中いずれを選択することもできるが、窒素下で行なう方がパターンの酸化を防ぐことができるので望ましい。上述の望ましい加熱温度の範囲は従来の加熱温度よりも低いため、支持基板や電子デバイスへのダメージを小さく抑えることができる。従って、本発明のレジストパターンの製造方法を用いることによって、電子デバイスを歩留り良く製造することができる。また、プロセスの省エネルギー化につながる。更に、本発明のポジ型感光性樹脂組成物によれば、感光性ポリイミド等に見られる加熱処理工程における体積収縮（硬化収縮）が小さいため、寸法精度の低下を防ぐことができる。
【０１３９】
加熱処理工程における加熱処理時間は、ポジ型感光性樹脂組成物が硬化するのに十分な時間であればよいが、作業効率との兼ね合いから概ね５時間以下が好ましい。
【０１４０】
また、加熱処理は、上述のオーブンの他、マイクロ波硬化装置や周波数可変マイクロ波硬化装置を用いて行うこともできる。これらの装置を用いることにより、基板や電子デバイスの温度を例えば２００℃以下に保ったままで、感光性樹脂膜のみを効果的に加熱することが可能である。
【０１４１】
周波数可変マイクロ波硬化装置においては、マイクロ波がその周波数を変化させながらパルス状に照射されるので、定在波を防ぐことができ、基板面を均一に加熱することができる点で好ましい。また、基板として後述する電子部品のように金属配線を含む場合、マイクロ波を、周波数を変化させながらパルス状に照射すると、金属からの放電等の発生を防ぐことができ、電子部品を破壊から守ることができるので好ましい。更に、周波数可変マイクロ波を用いて加熱すると、オーブンを用いる場合に比べて硬化温度を下げても硬化膜物性が低下しないので好ましい（Ｊ．Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，１８，３２７−３３２（２００５）参照）。
【０１４２】
周波数可変マイクロ波の周波数は０．５〜２０ＧＨｚの範囲であるが、実用的には１〜１０ＧＨｚの範囲が好ましく、更に２〜９ＧＨｚの範囲がより好ましい。また、照射するマイクロ波の周波数は連続的に変化させることが望ましいが、実際は周波数を階段状に変化させて照射する。その際、単一周波数のマイクロ波を照射する時間はできるだけ短い方が定在波や金属からの放電等が生じにくいため、照射時間は１ミリ秒以下が好ましく、１００マイクロ秒以下が特に好ましい。
【０１４３】
照射するマイクロ波の出力は、装置の大きさや被加熱体の量によっても異なるが、概ね１０〜２０００Ｗの範囲であり、実用上は１００〜１０００Ｗがより好ましく、１００〜７００Ｗが特に好ましく、１００〜５００Ｗが最も好ましい。出力が１０Ｗ以下では被加熱体を短時間で加熱することが難しく、２０００Ｗ以上では急激な温度上昇が起こりやすいので好ましくない。
【０１４４】
また、マイクロ波は、パルス状に入／切させて照射することが好ましい。マイクロ波をパルス状に照射することにより、設定した加熱温度を保持することができ、また、硬化膜や基材へのダメージを避けることができる点で好ましい。パルス状のマイクロ波を１回に照射する時間は条件によって異なるが、概ね１０秒以下が好ましい。
【０１４５】
以上のようなレジストパターンの製造方法によれば、十分に高い感度及び解像度で、良好な耐熱性を有するレジストパターンが得られる。
【０１４６】
［半導体装置の製造工程］
次に、本発明のレジストパターンの製造方法の一例として、半導体装置の製造工程を図面に基づいて説明する。図１〜５は、多層配線構造を有する半導体装置の製造工程の一実施形態を示す概略断面図である。
【０１４７】
まず、図１に示す構造体１００を準備する。構造体１００は、回路素子を有するＳｉ基板等の半導体基板１と、回路素子が露出する所定のパターンを有し半導体基板１を被覆するシリコン酸化膜等の保護膜２と、露出した回路素子上に形成された第１導体層３と、保護膜２及び第１導体層３上にスピンコート法等により成膜されたポリイミド樹脂等からなる層間絶縁膜４とを備える。
【０１４８】
次に、層間絶縁膜４上に窓部６Ａを有する感光性樹脂層５を形成することにより、図２に示す構造体２００を得る。感光性樹脂層５は、例えば、塩化ゴム系、フェノールノボラック系、ポリヒドロキシスチレン系、ポリアクリル酸エステル系等の感光性樹脂を、スピンコート法により塗布することにより形成される。窓部６Ａは、公知の写真食刻技術によって所定部分の層間絶縁膜４が露出するように形成される。
【０１４９】
層間絶縁膜４をエッチングして窓部６Ｂを形成した後に、感光性樹脂層５を除去し、図３に示す構造体３００を得る。層間絶縁膜４のエッチングには、酸素、四フッ化炭素等のガスを用いるドライエッチング手段を用いることができる。このエッチングにより、窓部６Ａに対応する部分の層間絶縁膜４が選択的に除去され、第１導体層３が露出するように窓部６Ｂが設けられた層間絶縁膜４が得られる。次いで、窓部６Ｂから露出した第１導体層３を腐食することなく、感光性樹脂層５のみを腐食するようなエッチング溶液を用いて感光性樹脂層５を除去する。
【０１５０】
更に、窓部６Ｂに対応する部分に第２導体層７を形成し、図４に示す構造体４００を得る。第２導体層７の形成には、公知の写真食刻技術を用いることができる。これにより、第２導体層７と第１導体層３との電気的接続が行われる。
【０１５１】
最後に、層間絶縁膜４及び第２導体層７上に表面保護層８を形成し、図５に示す半導体装置５００を得る。本実施形態では、表面保護層８は次のようにして形成する。まず、上述の実施形態に係るポジ型感光性樹脂組成物をスピンコート法により層間絶縁膜４及び第２導体層７上に塗布し、乾燥して感光性樹脂膜を形成する。次に、所定部分に窓部６Ｃに対応するパターンを描いたマスクを介して光照射した後、アルカリ水溶液にて現像して感光性樹脂膜をパターン化する。その後、感光性樹脂幕を加熱により硬化して、表面保護層８としての膜を形成する。この表面保護層８は、第１導体層３及び第２導体層７を外部からの応力、α線等から保護するものであり、得られる半導体装置５００は信頼性に優れる。
【０１５２】
なお、上述の実施形態では２層の配線構造を有する半導体装置の製造方法を示したが、３層以上の多層配線構造を形成する場合は、上述の工程を繰り返して行い、各層を形成することができる。すなわち、層間絶縁膜４を形成する各工程、及び表面保護層８を形成する各工程を繰り返すことによって、多層のパターンを形成することが可能である。また、上記例において、表面保護層８のみでなく、層間絶縁膜４も本発明のポジ型感光性樹脂組成物を用いて形成することが可能である。
【０１５３】
［電子部品］
次に、本発明の電子部品について説明する。本発明の電子部品は、上述の製造方法によって形成されるレジストパターンを層間絶縁膜又は表面保護層として有する。上記レジストパターンは、具体的には、半導体装置の表面保護層や層間絶縁膜、多層配線板の層間絶縁膜等として使用することができる。本発明の電子部品は、上述のポジ型感光性樹脂組成物を用いて形成される表面保護層や層間絶縁膜を有すること以外は特に制限されず、様々な構造をとることができる。
【０１５４】
また、上述のポジ型感光性樹脂組成物は、応力緩和性、接着性等にも優れるため、近年開発された各種構造のパッケージにおける各種の構造材としても使用することができる。図６及び図７にそのような半導体装置の一例の断面構造を示す。
【０１５５】
図６は、半導体装置の一実施形態としての配線構造を示す概略断面図である。図６に示す半導体装置６００は、シリコンチップ２３と、シリコンチップ２３の一方面側に設けられた層間絶縁膜１１と、層間絶縁膜１１上に形成された、パッド部１５を含むパターンを有するＡｌ配線層１２と、パッド部１５上に開口を形成しながら層間絶縁膜１１及びＡｌ配線層１２上に順次積層された絶縁層１３（例えばＰ−ＳｉＮ層）及び表面保護層１４と、表面保護層１４上で開口近傍に配された島状のコア１８と、絶縁層１３及び表面保護層１４の開口内でパッド部１５と接するとともにコア１８の表面保護層１４とは反対側の面に接するように表面保護層１４上に延在する再配線層１６とを備える。更に、半導体装置６００は、表面保護層１４、コア１８及び再配線層１６を覆って形成され、コア１８上の再配線層１６の部分に開口が形成されているカバーコート層１９と、カバーコート層１９の開口においてバリアメタル２０を間に挟んで再配線層１６と接続された導電性ボール１７と、導電性ボールを保持するカラー２１と、導電性ボール１７周囲のカバーコート層１９上に設けられたアンダーフィル２２とを備える。導電性ボール１７は外部接続端子として用いられ、ハンダ、金等から形成される。アンダーフィル２２は、半導体装置６００を実装する際に応力を緩和するために設けられている。
【０１５６】
図７は、半導体装置の一実施形態としての配線構造を示す概略断面図である。図７の半導体装置７００においては、シリコンチップ２３上にＡｌ配線層（図示せず）及びＡｌ配線層のパッド部１５が形成されており、その上部には絶縁層１３が形成され、更に素子の表面保護層１４が形成されている。パッド部１５上には、再配線層１６が形成され、この再配線層１６は、導電性ボール１７との接続部２４の上部まで伸びている。更に、表面保護層１４の上には、カバーコート層１９が形成されている。再配線層１６は、バリアメタル２０を介して導電性ボール１７に接続されている。
【０１５７】
図６、図７の半導体装置において、上述のポジ型感光性樹脂組成物は、層間絶縁層１１や表面保護層１４ばかりではなく、カバーコート層１９、コア１８、カラー２１、アンダーフィル２２等を形成するための材料として使用することができる。上述のポジ型感光性樹脂組成物を用いた硬化体は、Ａｌ配線層１２や再配線層１６等のメタル層や封止剤等との接着性に優れ、応力緩和効果も高いため、この硬化体を表面保護層１４、カバーコート層１９、コア１８、半田等のカラー２１、フリップチップ等で用いられるアンダーフィル１２等に用いた半導体装置は、極めて信頼性に優れるものとなる。
【０１５８】
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、図６及び図７における再配線層１６を有する半導体装置の表面保護層１４及び／又はカバーコート層１９に用いることが特に好適である。
【０１５９】
前記表面保護層又は前記カバーコート層の膜厚は、３〜２０μｍであることが好ましく、５〜１５μｍであることがより好ましい。
【０１６０】
以上のように、上述のポジ型感光性樹脂組成物を使用することにより、従来は３００℃以上を必要としていた上記の加熱処理工程において、２００℃以下の低温加熱を用いた硬化が可能である。前記加熱処理工程において、加熱温度は、１００℃〜２００℃が好ましく、１５０℃〜２００℃がより好ましい。更に、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、感光性ポリイミド等に見られた加熱処理工程における体積収縮（硬化収縮）が小さいため、寸法精度の低下を防ぐことができる。ポジ型感光性樹脂組成物の硬化膜は、高いガラス転移温度を有する。従って、耐熱性に優れた表面保護層又はカバーコート層となる。この結果、信頼性に優れた半導体装置等の電子部品を歩留まり良く高収率で得ることができる。
【０１６１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに制限されるものではない。
【実施例】
【０１６２】
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１６３】
［実施例１〜１２、比較例１〜３］
実施例１〜１２、比較例１〜３で用いた材料について以下に示す。
［（Ａ）成分］
Ａ１：クレゾールノボラック樹脂（クレゾール／ホルムアルデヒドノボラック樹脂、ｍ−クレゾール／ｐ−クレゾール（モル比）＝６０／４０、ポリスチレン換算重量平均分子量＝１２，０００、旭有機材工業社製、商品名「ＥＰ４０２０Ｇ」）
Ａ２：４−ヒドロキシスチレン／メタクリル酸メチル＝５０／５０（モル比）の共重合体（ポリスチレン換算重量平均分子量＝１００００、丸善石油化学社製、商品名「マルカリンカーＣＭＭ」）
Ａ３：Ａ３は以下の合成例１のようにして合成した。
【０１６４】
合成例１：炭素数４〜１００の不飽和炭化水素基を有する化合物で変性されたフェノール樹脂の合成
フェノール１００質量部、亜麻仁油４３質量部及びトリフロオロメタンスルホン酸０．１質量部を混合し、１２０℃で２時間撹拌し、植物油変性フェノール誘導体（ａ）を得た。次いで、植物油変性フェノール誘導体（ａ）１３０ｇ、パラホルムアルデヒド１６．３ｇ及びシュウ酸１．０ｇを混合し、９０℃で３時間撹拌した。次いで、１２０℃に昇温して減圧下で３時間撹拌した後、反応液に無水コハク酸２９ｇ及びトリエチルアミン０．３ｇを加え、大気圧下、１００℃で１時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し、反応生成物である炭素数４〜１００の不飽和炭化水素基を有する化合物で変性されたフェノール樹脂（以下、「Ａ３」という。）を得た（酸価１２０ｍｇＫＯＨ／ｇ）。このＡ３のＧＰＣ法の標準ポリスチレン換算により求めた重量平均分子量は約２５，０００であった。
【０１６５】
比較合成例１：フェノール性水酸基を有しないアルカリ可溶性樹脂（Ａ４）の合成
攪拌機及び温度計を備えた０．５リットルのフラスコ中に、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル４．００ｇを入れ、十分に脱水したＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１６．６８ｇに溶解した後、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物８．８８ｇを徐々に加えた。その後、室温（２５℃）で２４時間撹拌し、ポリアミド酸（ポリイミド前駆体）（以下、「Ａ４」という。）の溶液を得た。
【０１６６】
［（Ｂ）成分］
Ｂ１：１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−１−［４−｛１−（４−ヒドロキシフェニル）−１−メチルエチル｝フェニル］エタンの１−ナフトキノン−２−ジアジド−５−スルホン酸エステル（エステル化率約９０％、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製、商品名「ＴＰＰＡ５２８」）
Ｂ２：トリス（４−ヒドロキシフェニル）メタンの１−ナフトキノン−２−ジアジド−５−スルホン酸エステル（エステル化率約９５％）
【０１６７】
［（Ｃ）成分］
Ｃ１：ヘキサキス（メトキシメチル）メラミン（三和ケミカル社製、商品名「ニカラックＭＷ−３０ＨＭ」、下記構造式で表される化合物）
【化１４】
0005494766.tif 000015
Ｃ２：１，１−ビス｛３，５−ビス（メトキシメチル）−４−ヒドロキシフェニル｝メタン（本州化学工業社製、商品名「ＴＭＯＭ−ｐｐ−ＢＰＦ」、下記構造式で表される化合物）
【化１５】
0005494766.tif 000016
Ｃ３：Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリル（三和ケミカル社製、商品名「ニカラックＭＸ−２７０」、下記構造式で表される化合物）
【化１６】
0005494766.tif 000017
【０１６８】
［（Ｄ）成分］
合成例２：アクリル樹脂Ｄ１の合成
攪拌機、窒素導入管及び温度計を備えた５００ｍｌの三口フラスコに、トルエン７５ｇ、イソプロパノール（ＩＰＡ）７５ｇを秤取し、別途に秤取したアクリル酸ブチル（ＢＡ）８５ｇ、ラウリルアクリレート（ＤＤＡ）２４ｇ、アクリル酸（ＡＡ）１４ｇ、及び１，２，２，６，６−ペンタメチルピペリジン−４−イルメタクリレート（商品名：ＦＡ−７１１ＭＭ、日立化成工業（株）社製）７．９ｇの重合性単量体、並びにアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）０．１３ｇを加えた。室温にて約２７０ｒｐｍの攪拌回転数で攪拌しながら、窒素ガスを４００ｍｌ／分の流量で３０分間流し、溶存酸素を除去した。その後、窒素ガスの流入を停止し、フラスコを密閉し、恒温水槽にて約２５分で６５℃まで昇温した。同温度を１４時間保持して重合反応を行い、アクリル樹脂Ｄ１を得た。この際の重合率は９８％であった。また、このＡ３のＧＰＣ法の標準ポリスチレン換算により求めた重量平均分子量（ＭＷ）は、約３６，０００であった。
【０１６９】
合成例３〜５：アクリル樹脂Ｄ２〜Ｄ４の合成
表１に示す重合性単量体を用いた以外は、合成例２と同様にしてアクリル樹脂Ｄ２〜Ｄ４をそれぞれ合成した。合成したアクリル樹脂Ｄ２〜Ｄ４の重量平均分子量を表１に示す。
【０１７０】
【表１】
0005494766.tif 000018
ＦＡ−７１１ＭＭ：１，２，２，６，６−ペンタメチルピペリジン−４−イルメタクリレート（日立化成工業（株）社製）
ＦＡ−７１２ＨＭ：２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イルメタクリレート（日立化成工業（株）社製）
ＢＡ：アクリル酸ｎ−ブチル
ＤＤＡ：ラウリルアクリレート
ＡＡ：アクリル酸
Ｘ−２２−２４７５：メタクリル変性シリコーンオイル（官能基当量：４２０ｇ／ｍｏｌ、信越化学工業（株）社製、下記構造式で表される化合物）
【化１７】
0005494766.tif 000019
（上記式中、Ｙは２価の有機基を表し、Ｒは１価の有機基を表し、ｍは１〜１０の整数である。）
表１中のＸ−２２−２４７５のモル数は、官能基当量から算出した。
【０１７１】
［ポジ型感光性樹脂組成物の調製］
（Ａ）〜（Ｄ）成分を表２に示した重量、（Ｅ）成分として乳酸エチル１２０ｇ、及びカップリング剤として尿素プロピルトリエトキシシランの５０％メタノール溶液２ｇを配合し、これを３μｍ孔のテフロン（登録商標）フィルターを用いて加圧ろ過して、実施例１〜１２、及び比較例１〜３のポジ型感光性樹脂組成物を調製した。
【０１７２】
［ポジ型感光性樹脂組成物の評価］（感光特性：残膜率、感度、解像度）
実施例１〜１２及び比較例１〜３で得られたポジ型感光性樹脂組成物をシリコン基板上にスピンコートして、１２０℃で３分間加熱し、膜厚１１〜１３μｍの塗膜を形成した。次いで、ｉ線ステッパー（キャノン社製、商品名「ＦＰＡ−３０００ｉＷ」）を用いて、マスクを介してｉ線（３６５ｎｍ）で縮小投影露光した。露光後、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）の２．３８％水溶液を用いて現像した。現像後の残膜厚は初期膜厚の８０〜９９％程度であった。その後、水でリンスし、パターン形成に必要な最小露光量及び開口している正方形ホールパターンのうち最小のものの大きさを求めた。最小露光量を感度の指標として、開口している正方形ホールパターンのうち最小のものの大きさを解像度の指標とした。結果を表３に示す。
尚、残膜率は、下式により算出した。
残膜率（％）＝（現像後の塗膜の膜厚／現像前の塗膜の膜厚）×１００
【０１７３】
（硬化収縮率）
実施例１〜１２及び比較例１〜３で得られたポジ型感光性樹脂組成物をシリコン基板上にスピンコートして、１２０℃で３分間加熱し、膜厚約１２〜１４μｍの塗膜を形成した。その後、前記の塗膜をプロキシミティ露光機（キャノン社製、商品名「ＰＬＡ−６００ＦＡ」）を用いて、マスクを介して全波長で露光を行った。露光後、ＴＭＡＨの２．３８％水溶液を用いて現像を行い、１０ｍｍ幅の矩形パターンを得た。その後、矩形パターンを以下の（ｉ）又は（ｉｉ）の方法で加熱処理（硬化）し、膜厚約１０μｍの硬化膜を得た。なお、硬化条件、及び、硬化前後の膜厚の硬化収縮率（＝［１−（硬化後の膜厚／硬化前の膜厚）］×１００）［％］を表３に示す。
（ｉ）縦型拡散炉（光洋サーモシステム社製、商品名「μ−ＴＦ」）を用い、窒素中、温度１７５℃（昇温時間１．５時間）で２時間、塗膜を加熱処理した
（ｉｉ）周波数可変型マイクロ波硬化炉（ラムダテクノロジー社製、商品名「Ｍｉｃｒｏｃｕｒｅ２１００」）を用い、マイクロ波出力４５０Ｗ、マイクロ波周波数５．９〜７．０ＧＨｚ、温度１６５℃（昇温時間５分間）で２時間加熱処理した。
（硬化膜物性：Ｔｇ、破断伸び、弾性率）
上述の硬化収縮率の評価と同様の方法で得た膜厚約１０μｍの硬化膜をシリコン基板から剥離し、剥離した膜のガラス転移温度（Ｔｇ）をセイコーインスツルメンツ社製「ＴＭＡ／ＳＳ６００」で測定した。測定の際、試料の幅は２ｍｍ、膜厚は９〜１１μｍであり、チャック間は１０ｍｍとした。荷重は１０ｇで、昇温速度は５℃／分であった。また、硬化膜の破断伸び（ＥＬ）及び弾性率（ＹＭ）を島津製作所社製「オートグラフＡＧＳ−Ｈ１００Ｎ」によって測定した。試料の幅は１０ｍｍ、膜厚は９〜１１μｍであり、チャック間は２０ｍｍとした。引っ張り速度は５ｍｍ／分で、測定温度は室温（２０℃〜２５℃）程度とした。同一条件で得た硬化膜から得た５本以上の試験片の測定値の平均を「破断伸び（ＥＬ）」及び「弾性率（ＹＭ）」とした。測定されたＴｇ、ＥＬ及びＹＭを表３に示す。Ｔｇは高いことが好ましく、破断伸びは大きいことが好ましく、弾性率は小さいことが好ましい。
【０１７４】
（残留応力）
実施例１〜１２及び比較例１〜３で得られたポジ型感光性樹脂組成物を５インチシリコン基板上にスピンコートして、１２０℃で３分間加熱し、膜厚約１１μｍの塗膜を形成した。基板上の塗膜は上記（ｉ）又は（ｉｉ）の方法で硬化した。硬化基板の残留応力はテンコール社製応力測定装置（ＦＬＸ−２３２０型）で測定した。測定温度は２３℃である。その結果を表３に示す。残留応力は小さい程良好である。
【０１７５】
（比誘電率）
実施例１〜１２及び比較例１〜３で得られたポジ型感光性樹脂組成物を低抵抗シリコン基板上にスピンコートして、１２０℃で３分間加熱し、膜厚約１１μｍの塗膜を形成した。基板上の塗膜は上記（ｉ）又は（ｉｉ）の方法で硬化した。次に、硬化膜上に、直径２ｍｍのアルミ電極を、真空蒸着装置を用いて作成した。次いで、横河電機社製ＬＦインピーダンスアナライザＨＰ４１９２Ａに誘電体横河電機社製テストフィクスチャＨＰ１６４５１を接続した測定装置を使用し、アルミ電極とシリコン基板間の電荷容量を測定した。測定環境は室温（２０℃〜２５℃）、湿度４０〜５０％ＲＨ、測定周波数は１０ｋＨｚ、バイアス電圧は−３５Ｖとした。測定した電極の電荷容量値と電極近傍の膜厚値から硬化膜の比誘電率を求めた。その結果を表３に示す。比誘電率は小さい程良好である。
【０１７６】
（密着性）
実施例１〜１２及び比較例１〜３で得られたポジ型感光性樹脂組成物を基板（シリコン基板上にＴｉＮをスパッタ形成後、更にそのＴｉＮ上に銅をスパッタ形成した基板）上にスピンコートして、１２０℃で３分間加熱し、膜厚約１２〜１４μｍの塗膜を形成した。この塗膜を上記（ｉ）又は（ｉｉ）の方法で硬化し、膜厚約１０μｍの硬化膜を得た。この硬化膜を基板とともに小片に切断し、アルミニウム製スタッドと硬化膜とをエポキシ樹脂層を介して接合した。次に、スタッドを引っ張り、剥離時の荷重を測定した。その結果を表３に示す。密着性は大きい程良好である。
【０１７７】
（耐熱衝撃性）
実施例１〜１２及び比較例１〜３で得られたポジ型感光性樹脂組成物を再配線が形成された基板上にスピンコートして、１２０℃で３分間加熱し、膜厚約２０μｍの塗膜を形成した。この塗膜に対して、プロキシミティ露光機（キャノン社製、商品名「ＰＬＡ−６００ＦＡ」）を用いて、マスクを介して全波長で露光（８００ｍＪ／ｃｍ2）を行った。露光後、ＴＭＡＨの２．３８％水溶液にて現像を行い、２００μｍ角のビアホールを形成したこの塗膜を上記（ｉ）又は（ｉｉ）の方法で硬化し、カバーコート膜とした。開口部分にアンダーバリアメタルを形成後、半田ボールをバンピングし、図７に示す半導体装置と同様の配線構造を備えるテスト部品を作製した。更に、テスト部品を実装及び封止し、テストサンプルを得た。テストサンプルの温度サイクル試験（−５５℃〜１２５℃、２０００サイクル）を実施し、クラック、剥がれ等の不良の有無を目視で観察し、以下の評価基準で評価した。その結果を表３に示す。
ａ：２０００サイクルでもクラックや剥がれ等の不良なし
ｂ：１０００サイクル後はクラックや剥がれ等の不良なし、２０００サイクル後はクラックや剥がれ等の不良発生
ｃ：１０００サイクル後にクラックや剥がれ等の不良発生
【０１７８】
【表２】
0005494766.tif 000020
表２中、数値は配合量（単位：ｇ）を示す。
【０１７９】
【表３】
0005494766.tif 000021
【０１８０】
表３から明らかなように、実施例１〜１２のポジ型感光性樹脂組成物の感度は十分に高いことが分かる。また、実施例１〜１２のポジ型感光性樹脂組成物から形成された硬化膜は、いずれも１５％以下の低い収縮率を示した。また、実施例１〜１２のポジ型感光性樹脂組成物は、１７５℃で硬化しても良好なＴｇ及び破断伸びを示した。そして、実施例１のポジ型感光性樹脂組成物では、１６５℃でマイクロ波硬化（硬化条件ｉｉ）した場合には、１７５℃で熱硬化（硬化条件ｉ）した場合とほぼ同等のＴｇ及び破断伸びを示し、更なる低温硬化が可能であることが確認された。
更に、実施例１〜１２のポジ型感光性樹脂組成物の硬化膜の弾性率は、２．５ＧＰａ以下と低弾性率であった。硬化膜の弾性率が低い場合、硬化膜が形成された基板の残留応力が低くなる傾向にある。表３から明らかなとおり、実施例１〜１２のポジ型感光性樹脂組成物の硬化膜が形成された基板の残留応力は２５ＭＰａ以下と低かった。
次に、表３から明らかであるように、（Ａ）成分として、（Ａ２）成分としてポリ（ヒドロキシスチレン）を用いた実施例１−５のポジ型感光性樹脂組成物における硬化膜の比誘電率は、３以下と良好であった。更に、スタッドプル試験と温度サイクル試験の結果から、実施例１〜１２のポジ型感光性樹脂組成物の硬化膜は、銅に対する密着性にも優れる（４５０ｋｇｆ／ｃｍ2以上）。更に耐熱衝撃性も高いため、温度サイクル試験後のテストサンプルにクラックや剥がれ等の不良は生じなかった。
一方、（Ｄ）成分を含まない比較例１〜２のポジ型感光性樹脂組成物は、解像度は高いものの、感度は５００ｍＪ／ｃｍ2以上と低かった。また、比較例１のポジ型感光性樹脂組成物は、硬化膜の破断伸びは１％と低く、脆いためにＴｇを測定することができなかった。また、硬化膜の弾性率が高いため、残留応力が高くなった。更に、レジストパターンの銅に対する密着性及び耐熱衝撃性も低かった。
また、（Ａ）成分としてフェノール性水酸基のないアルカリ可溶性樹脂であるポリアミド酸（ポリイミド前駆体）を用いた比較例１〜３のポジ型感光性樹脂組成物は、感度、解像度及び密着性が低かった。
【０１８１】
［実施例１３〜２７］＜ポジ型感光性樹脂組成物の調製＞
（Ａ）フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂としてＡ１及びＡ３を準備した。
Ａ１：クレゾールノボラック樹脂（クレゾール／ホルムアルデヒドノボラック樹脂、ｍ−クレゾール／ｐ−クレゾール（モル比）＝６０／４０、ポリスチレン換算重量平均分子量＝１３０００、旭有機材工業社製、商品名「ＥＰ４０２０Ｇ」）
Ａ３：合成例１で得られた、炭素数４〜１００の不飽和炭化水素基を有する化合物で変性されたフェノール樹脂
【０１８２】
（Ｂ）光により酸を生成する化合物としてＢ１を準備した。
Ｂ１：１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−１−［４−｛１−（４−ヒドロキシフェニル）−１−メチルエチル｝フェニル］エタンの１−ナフトキノン−２−ジアジド−５−スルホン酸エステル（エステル化率約９０％、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製、商品名「ＴＰＰＡ５２８」）
【０１８３】
（Ｃ）熱架橋剤としてＣ１〜Ｃ３を準備した。
Ｃ１：ヘキサキス（メトキシメチル）メラミン（三和ケミカル社製、商品名「ニカラックＭＷ−３０ＨＭ」）を準備した。
Ｃ２：１，１−ビス｛３，５−ビス（メトキシメチル）−４−ヒドロキシフェニル｝メタン（本州化学工業社製、商品名「ＴＭＯＭ−ｐｐ−ＢＰＦ」）
Ｃ３：Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリル（三和ケミカル社製、商品名「ニカラックＭＸ−２７０」）
【０１８４】
（Ｄ）アクリル樹脂としてＤ１及びＤ３を準備した。
Ｄ１：合成例２で得られたアクリル樹脂Ｄ１
Ｄ３：合成例４で得られたアクリル樹脂Ｄ３
【０１８５】
（Ｅ）成分として、Ｅ１〜Ｅ４の熱により酸を発生する化合物を準備した。
Ｅ１：トリメチルスルホニウムメチルスルフェート（ＴＳＭＳ、フルオロケム社製）
Ｅ２：トリ−ｐ−トリルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート（ＴＳＴＭＳ、東京化成社製）
Ｅ３：トリメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート（ＭＥＳ、日立化成社製）
Ｅ４：ピリジニウム−ｐ−トルエンスルホネート（ＰＴＳ、みどり化学社製）
【０１８６】
溶媒成分として、溶剤乳酸エチルを準備した。
【０１８７】
［ポジ型感光性樹脂組成物の調製］
（Ａ）〜（Ｅ）成分を表４、５に示した割合で配合し、さらにカップリング剤（接着助剤）として尿素プロピルトリエトキシシランの５０％メタノール溶液２質量部を配合した。この溶液を３μｍ孔のテフロン（登録商標）フィルターを用いて加圧ろ過して、実施例１３〜２３のポジ型感光性樹脂組成物の溶液を調製した。表４中に示した各成分の配合割合の単位は質量部である。
【０１８８】
また、（Ｅ）成分を用いずに（Ａ）〜（Ｄ）成分を表５に示した割合で配合し、さらにカップリング剤（接着助剤）として尿素プロピルトリエトキシシランの５０％メタノール溶液２質量部を配合した。この溶液を３μｍ孔のテフロン（登録商標）フィルターを用いて加圧ろ過して、実施例２４〜２５のポジ型感光性樹脂組成物の溶液を調製した。表５中に示した各成分の配合割合の単位は質量部である。
【０１８９】
【表４】
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【０１９０】
【表５】
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【０１９１】
［感光性樹脂組成物の評価］
上記実施例１３〜２７で得られた感光性樹脂組成物の溶液を用い、以下に示す方法でパターンメルトの評価を行った。その結果を表６に示す。
（パターンメルト）
解像度評価マスクを介して１０００ｍＪ／ｃｍ2を照射した後、２．３８％ＴＭＡＨ水溶液で現像を行った。現像後のパターンをホットプレートにより１００℃／５分間、１２０℃／５分、１５０℃／５分の加熱を行いパターンの４０μｍのスクエアの形状を比較した。
図８は現像後のパターンの模式断面図であり、図９は硬化後のパターンの模式断面図である。図８、９中、１０１はＳｉウェハを、１０２は感光性樹脂組成物層を、１０３は感光性樹脂組成物の硬化物からなる層を、それぞれ示す。本試験においては、現像後のパターン径ｄ1と硬化後のパターン径ｄ2を比較し、パターン径の変化を下記式：
パターン径の変化＝｜硬化後のパターン径−現像後のパターン径｜／現像後のパターン径
と定義し、以下の評価基準に基づいて評価した。その結果を表６に示す。
Ａ：０〜１０％
Ｂ：１１〜２０％
Ｃ：２１〜３０％
Ｄ：３１％以上
【０１９２】
（現像後残膜率）
解像度評価マスクを介して１０００ｍＪ／ｃｍ２を照射した後、２．３８％ＴＭＡＨ水溶液で現像を行い、未露光部における現像前と現像後の膜厚を比較し、現像後残膜率を下記式：
現像後残膜率＝現像後の未露光部膜厚／現像前膜厚（塗布膜厚）
と定義し、以下の評価基準に基づいて評価した。
Ａ：０．９５〜１．０
Ｂ：０．９０〜０．９４
Ｃ：０．８０〜０．８９
Ｄ：０．７９以下
【０１９３】
（硬化膜物性：Ｔｇ、破断伸び、弾性率）
実施例２−１〜２−７、２−１２、２−１３で得られたポジ型感光性樹脂組成物をシリコン基板上にスピンコートして、１２０℃で３分間加熱し、膜厚約１２〜１４μｍの塗膜を形成した。その後、前記の塗膜をプロキシミティ露光機（キャノン社製、商品名「ＰＬＡ−６００ＦＡ」）を用いて、マスクを介して全波長で露光を行った。露光後、ＴＭＡＨの２．３８％水溶液を用いて現像を行い、１０ｍｍ幅の矩形パターンを得た。その後、矩形パターンを縦型拡散炉（光洋サーモシステム社製、商品名「μ−ＴＦ」）を用い、窒素中、温度１７５℃（昇温時間１．５時間）で２時間、塗膜を加熱処理（硬化）し、膜厚約１０μｍの硬化膜を得た。
上述の方法で得た膜厚約１０μｍの硬化膜をシリコン基板から剥離し、剥離した膜のガラス転移温度（Ｔｇ）をセイコーインスツルメンツ社製「ＴＭＡ／ＳＳ６００」で測定した。測定の際、試料の幅は２ｍｍ、膜厚は９〜１１μｍであり、チャック間は１０ｍｍとした。荷重は１０ｇで、昇温速度は５℃／分であった。また、硬化膜の破断伸び（ＥＬ）及び弾性率（ＹＭ）を島津製作所社製「オートグラフＡＧＳ−Ｈ１００Ｎ」によって測定した。試料の幅は１０ｍｍ、膜厚は９〜１１μｍであり、チャック間は２０ｍｍとした。引っ張り速度は５ｍｍ／分で、測定温度は室温（２０℃〜２５℃）程度とした。同一条件で得た硬化膜から得た５本以上の試験片の測定値の平均を「破断伸び（ＥＬ）」及び「弾性率（ＹＭ）」とした。測定されたＴｇ、ＥＬ及びＹＭを表６に示す。
【０１９４】
【表６】
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【０１９５】
表６から明らかなように、実施例１３〜２３、２６及び２７のポジ型感光性樹脂組成物はパターンメルトが抑制されていることがわかる。また、実施例１３〜２３、２６及び２７のポジ型感光性樹脂組成物は熱により酸を発生する化合物を加えても、膜物性は実施例２４、２５に示した熱により酸を発生する化合物を加えていない材料と同等の特性を持つことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１９６】
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、電子デバイスに搭載される半導体素子の表面保護層及び層間絶縁膜や、半導体パッケージの再配線層の形成に用いることができる。
【符号の説明】
【０１９７】
１…半導体基板、２…保護膜、３…第１導体層、４…層間絶縁膜、５…感光性樹脂層、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…窓部、７…第２導体層、８…表面保護層、１１…層間絶縁膜、１２…配線層、１２…アンダーフィル、１３…絶縁層、１４…表面保護層、１５…パッド部、１６…再配線層、１７…導電性ボール、１８…コア、１９…カバーコート層、２０…バリアメタル、２１…カラー、２２…アンダーフィル、２３…シリコンチップ、２４…接続部、１００，２００，３００，４００…構造体、１０１…Ｓｉウェハ、１０２…感光性樹脂組成物層、１０３…感光性樹脂組成物の硬化物からなる層、５００…半導体装置、６００…半導体装置、７００…半導体装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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