(57)【要約】  高い耐薬品性および解像度が得られ、高温保存試験後、Ｃｕ層の樹脂層に接する界面でボイドの発生を抑制することができるネガ型感光性樹脂組成物、及びこれを用いた硬化レリーフパターンの形成方法を提供する。（Ａ）以下の一般式（１）で表されるポリイミド前駆体；（Ｂ）ウレタン結合、及びウレア結合から選択される少なくとも１種を含む化合物；並びに（Ｃ）光重合開始剤を含む、ネガ型感光性樹脂組成物が提供される。式中、Ｘ１、Ｙ１、ｎ１、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ本願明細書中に定義される。2020026840.tif 000097
2020026840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）下記一般式（１）で表されるポリイミド前駆体；
（Ｂ）ウレタン結合、及びウレア結合から選択される少なくとも１種を含む、化合物；並びに
（Ｃ）光重合開始剤
を含む、ネガ型感光性樹脂組成物。
【化１】
2020026840.tif 000069
｛式中、Ｘ１は４価の有機基であり、Ｙ１は２価の有機基であり、ｎ１は２〜１５０の整数であり、そしてＲ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、又は１価の有機基であり、Ｒ１及びＲ２の少なくとも一方は、下記一般式（２）で表される１価の有機基である。｝
【化２】
2020026840.tif 000070
｛式中、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数１〜３の有機基であり、そしてｍ１は、２〜１０の整数である。｝
【請求項２】
前記（Ｂ）化合物が、ウレア結合を有する化合物である、請求項１記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項３】
前記（Ｂ）化合物が、（メタ）アクリル基、水酸基、アルコキシ基、及びアミノ基から選択される少なくとも１種の官能基を更に含む、請求項１又は２に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項４】
前記（Ｂ）化合物が、（メタ）アクリル基及びウレア結合を有する化合物であって、（メタ）アクリル当量が１５０〜４００ｇ／ｍｏｌである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項５】
前記（Ｂ）化合物が、（メタ）アクリル基及びウレア結合を有する化合物であって、（メタ）アクリル当量が２１０〜４００ｇ／ｍｏｌである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項６】
前記（Ｂ）化合物が、（メタ）アクリル基及びウレア結合を有する化合物であって、（メタ）アクリル当量が２２０〜４００ｇ／ｍｏｌである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項７】
前記（Ｂ）化合物が、下記一般式（３）で表される構造を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【化３】
2020026840.tif 000071
｛式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基であり、Ａは−Ｏ−、−ＮＨ−、及び−ＮＬ４−からなる群より選ばれる一つの基であり、Ｌ４は炭素数１〜１２の１価の有機基であり、Ｚ１は炭素数２〜２４のｍ２価の有機基であり、Ｚ２は炭素数２〜８の２価の有機基であり、そしてｍ２は１〜３の整数である。｝
【請求項８】
前記（Ｂ）化合物が、（メタ）アクリル基と、水酸基、アルコキシ基、及びアミノ基から選択される少なくとも１種の官能基とを更に含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項９】
前記（Ｂ）化合物が、下記式（４）〜（７）、及び（１１）〜（１４）からなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【化４】
2020026840.tif 000072
【化５】
2020026840.tif 000073
【化６】
2020026840.tif 000074
【化７】
2020026840.tif 000075
【化８】
2020026840.tif 000076
【化９】
2020026840.tif 000077
【化１０】
2020026840.tif 000078
【化１１】
2020026840.tif 000079
【請求項１０】
（Ｄ）防錆剤を更に含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項１１】
前記（Ｄ）防錆剤は、含窒素複素環化合物を含む、請求項１０に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項１２】
前記含窒素複素環化合物は、アゾール化合物である、請求項１１に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項１３】
前記含窒素複素環化合物は、プリン誘導体である、請求項１１に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項１４】
（Ｅ）シランカップリング剤を更に含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項１５】
前記（Ａ）ポリイミド前駆体におけるＸ１が、下記一般式（２０ａ）、（２０ｂ）及び（２０ｃ）からなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【化１２】
2020026840.tif 000080
【化１３】
2020026840.tif 000081
【化１４】
2020026840.tif 000082
｛式中、Ｒ６は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、Ｃ１〜Ｃ１０の炭化水素基、及びＣ１〜Ｃ１０の含フッ素炭化水素基から成る群から選ばれる１価の基であり、ｌは、０〜２から選ばれる整数であり、そしてｍは０〜３から選ばれる整数である。｝
【請求項１６】
前記（Ａ）ポリイミド前駆体におけるＹ１が、下記一般式（２１ａ）、（２１ｂ）及び（２１ｃ）からなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【化１５】
2020026840.tif 000083
【化１６】
2020026840.tif 000084
【化１７】
2020026840.tif 000085
｛式中、Ｒ６は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、Ｃ１〜Ｃ１０の炭化水素基、及びＣ１〜Ｃ１０の含フッ素炭化水素基から成る群から選ばれる１価の基であり、そしてｎは０〜４から選ばれる整数である。｝
【請求項１７】
前記（Ａ）ポリイミド前駆体が、下記一般式（８）：
【化１８】
2020026840.tif 000086
｛式中、ｎ１は２〜１５０の整数であり、そしてＲ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、又は１価の有機基である。｝
で表される構造単位を有するポリイミド前駆体を含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項１８】
前記（Ａ）ポリイミド前駆体が、下記一般式（９）：
【化１９】
2020026840.tif 000087
｛式中、ｎ１は２〜１５０の整数であり、そしてＲ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、又は１価の有機基である。｝
で表される構造単位を有するポリイミド前駆体を含む、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項１９】
前記（Ａ）ポリイミド前駆体が、下記一般式（８）：
【化２０】
2020026840.tif 000088
｛式中、ｎ１は２〜１５０の整数であり、そしてＲ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、又は１価の有機基であり、一般式（９）中のＲ１、Ｒ２、及びｎ１とは同じであるか、又は異なってよい。｝
で表される構造単位と、
下記一般式（９）：
【化２１】
2020026840.tif 000089
｛式中、ｎ１は２〜１５０の整数であり、そしてＲ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、又は１価の有機基であり、一般式（８）中のＲ１、Ｒ２、及びｎ１とは同じであるか、又は異なってよい。｝
で表される構造単位との共重合体であるか、又は
上記一般式（８）で表される構造単位を有するポリイミド前駆体と、上記一般式（９）で表される構造単位を有するポリイミド前駆体との混合物である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項２０】
前記（Ａ）ポリイミド前駆体が、上記一般式（８）で表される構造単位と、上記一般式（９）で表される構造単位との共重合体である、請求項１９に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項２１】
１００質量部の前記（Ａ）ポリイミド前駆体と、
前記（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部を基準として０．１〜３０質量部の前記（Ｂ）化合物と、
前記（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部を基準として０．１〜２０質量部の前記（Ｃ）光重合開始剤と
を含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物をポリイミドに変換する工程を含む、ポリイミドの製造方法。
【請求項２３】
（１）請求項１〜２１のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布して、感光性樹脂層を前記基板上に形成する工程と、
（２）前記感光性樹脂層を露光する工程と、
（３）露光後の前記感光性樹脂層を現像して、レリーフパターンを形成する工程と、
（４）前記レリーフパターンを加熱処理して、硬化レリーフパターンを形成する工程と
を含む、硬化レリーフパターンの製造方法。
【請求項２４】
下記式（５）で表される化合物。
【化２２】
2020026840.tif 000090
【請求項２５】
下記式（６）で表される化合物。
【化２３】
2020026840.tif 000091
【請求項２６】
下記式（７）で表される化合物。
【化２４】
2020026840.tif 000092
【請求項２７】
下記式（１１）で表される化合物。
【化２５】
2020026840.tif 000093
【請求項２８】
下記式（１２）で表される化合物。
【化２６】
2020026840.tif 000094
【請求項２９】
下記式（１３）で表される化合物。
【化２７】
2020026840.tif 000095
【請求項３０】
下記式（１４）で表される化合物。
【化２８】
2020026840.tif 000096
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネガ型感光性樹脂組成物、並びにこれを用いたポリイミド及び硬化レリーフパターンの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品の絶縁材料、及び半導体装置のパッシベーション膜、表面保護膜、層間絶縁膜等には、優れた耐熱性、電気特性及び機械特性を併せ持つポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、フェノール樹脂等が用いられている。これらの樹脂の中でも、感光性樹脂組成物の形態で提供されるものは、該組成物の塗布、露光、現像、及び硬化による熱イミド化処理によって、耐熱性のレリーフパターン皮膜を容易に形成することができる。このような感光性樹脂組成物は、従来の非感光型材料に比べて、大幅な工程短縮を可能にするという特徴を有している。【０００３】
ところで、半導体装置（以下、「素子」ともいう。）は、目的に合わせて、様々な方法でプリント基板に実装される。従来の素子は、素子の外部端子（パッド）からリードフレームまで細いワイヤで接続するワイヤボンディング法により作製されることが一般的であった。しかしながら、近年では、素子の高速化が進み、動作周波数がＧＨｚまで到達したため、実装における各端子の配線長さの違いが、素子の動作に影響を及ぼすようになった。そのため、ハイエンド用途の素子の実装では、実装配線の長さを正確に制御する必要が生じ、ワイヤボンディングではその要求を満たすことが困難となった。【０００４】
したがって、半導体チップの表面に再配線層を形成し、その上にバンプ（電極）を形成した後、該チップを裏返して、プリント基板に直接実装する、フリップチップ実装が提案されている（例えば特許文献１参照）。このフリップチップ実装では、配線距離を正確に制御できるため、高速な信号を取り扱うハイエンド用途の素子に、又は実装サイズの小ささから携帯電話等に、それぞれ採用され、需要が急拡大している。フリップチップ実装にポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、フェノール樹脂等の材料を使用する場合、該樹脂層のパターンが形成された後に、金属配線層形成工程を経る。金属配線層は、通常、樹脂層表面をプラズマエッチングして表面を粗化した後、メッキのシード層となる金属層を、１μｍ以下の厚みでスパッタにより形成し、その金属層を電極として電解メッキを行うことにより形成される。このとき、一般に、シード層となる金属としてはチタン（Ｔｉ）が、電解メッキにより形成される再配線層の金属としては銅（Ｃｕ）が用いられる。【０００５】
このような金属再配線層について、信頼性試験後に再配線された金属層と樹脂層との密着性が高いことが求められる。信頼性試験としては、例えば、空気中、１２５℃以上の高温で１００時間以上保存する、高温保存試験；配線を組んで電圧を印加しながら、空気中で、１２５℃程度の温度で１００時間以上に亘る保存下での動作を確認する、高温動作試験；空気中で、−６５℃〜−４０℃程度の低温状態と、１２５℃〜１５０℃程度の高温状態とをサイクルで行き来させる、温度サイクル試験；８５℃以上の温度で湿度８５％以上の水蒸気雰囲気下で保存する、高温高湿保存試験；高温高湿保存試験と同じ試験を、配線を組んで電圧を印加しながら行なう、高温高湿バイアス試験；並びに空気中又は窒素下で２６０℃のはんだリフロー炉を複数回通過させる、はんだリフロー試験等を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３３８９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来、上記信頼性試験の中で、高温保存試験の場合、試験後、再配線されたＣｕ層の、樹脂層に接する界面でボイドが発生する、という問題があった。Ｃｕ層と樹脂層との界面でボイドが発生すると、両者の密着性が低下してしまう。【０００８】
ボイドの問題に加えて、金属再配線層には耐薬品性が求められ、また、微細化要求も大きくなっている。このため、特に半導体の再配線層の形成に用いられる感光性樹脂組成物には、ボイドの発生を抑制するとともに、高い耐薬品性と解像性を示すことが求められる。【０００９】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、高い耐薬品性および解像度が得られ、かつ、高温保存（high temperature storage）試験後、Ｃｕ層の、樹脂層に接する界面でボイドの発生を抑制することができる、ネガ型感光性樹脂組成物（以下、本願明細書において単に「感光性樹脂組成物」ともいう。）を提供することを目的の一つとする。また、本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた硬化レリーフパターンの形成方法を提供することも目的の一つである。【００１０】
また、近年ファンアウト型半導体パッケージが注目されている。ファンナウト型の半導体パッケージでは、半導体チップを封止材で覆うことにより半導体チップのチップサイズよりも大きいチップ封止体を形成する。更に、半導体チップ及び封止材の領域にまで及ぶ再配線層を形成する。再配線層は、薄い膜厚で形成される。また、再配線層は、封止材の領域まで形成できるため、外部接続端子の数を多くすることができる。ファンアウト型半導体パッケージは、硬化温度の更なる低温化が必要となり、その結果モールド樹脂などの封止材との密着性が低下するため、更なる改良が必要となった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、特定の構造のポリイミド前駆体と特定の構造を有する（メタ）アクリレートと光重合開始剤を組み合わせることにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明の実施形態の例を以下に列記する。
［１］
（Ａ）下記一般式（１）で表されるポリイミド前駆体；
（Ｂ）ウレタン結合、及びウレア結合から選択される少なくとも１種を含む、化合物；並びに
（Ｃ）光重合開始剤
を含む、ネガ型感光性樹脂組成物。
【化１】
2020026840.tif 000003
｛式中、Ｘ１は４価の有機基であり、Ｙ１は２価の有機基であり、ｎ１は２〜１５０の整数であり、そしてＲ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、又は１価の有機基であり、Ｒ１及びＲ２の少なくとも一方は、下記一般式（２）で表される１価の有機基である。｝
【化２】
2020026840.tif 000004
｛式中、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数１〜３の有機基であり、そしてｍ１は、２〜１０の整数である。｝
［２］
上記（Ｂ）化合物が、ウレア結合を有する化合物である、項目１記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［３］
上記（Ｂ）化合物が、（メタ）アクリル基、水酸基、アルコキシ基、及びアミノ基から選択される少なくとも１種の官能基を更に含む、項目１又は２に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［４］
上記（Ｂ）化合物が、（メタ）アクリル基及びウレア結合を有する化合物であって、（メタ）アクリル当量が１５０〜４００ｇ／ｍｏｌである、項目１〜３のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［５］
上記（Ｂ）化合物が、（メタ）アクリル基及びウレア結合を有する化合物であって、（メタ）アクリル当量が２１０〜４００ｇ／ｍｏｌである、項目１〜３のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［６］
上記（Ｂ）化合物が、（メタ）アクリル基及びウレア結合を有する化合物であって、（メタ）アクリル当量が２２０〜４００ｇ／ｍｏｌである、項目１〜３のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［７］
上記（Ｂ）化合物が、下記一般式（３）で表される構造を有する、項目１〜６のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【化３】
2020026840.tif 000005
｛式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基であり、Ａは−Ｏ−、−ＮＨ−、及び−ＮＬ４−からなる群より選ばれる一つの基であり、Ｌ４は炭素数１〜１２の１価の有機基であり、Ｚ１は炭素数２〜２４のｍ２価の有機基であり、Ｚ２は炭素数２〜８の２価の有機基であり、そしてｍ２は１〜３の整数である。｝
［８］
上記（Ｂ）化合物が、（メタ）アクリル基と、水酸基、アルコキシ基、及びアミノ基から選択される少なくとも１種の官能基とを更に含む、項目１〜７のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［９］
上記（Ｂ）化合物が、下記式（４）〜（７）、及び（１１）〜（１４）からなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、項目１〜８のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【化４】
2020026840.tif 000006
【化５】
2020026840.tif 000007
【化６】
2020026840.tif 000008
【化７】
2020026840.tif 000009
【化８】
2020026840.tif 000010
【化９】
2020026840.tif 000011
【化１０】
2020026840.tif 000012
【化１１】
2020026840.tif 000013
［１０］
（Ｄ）防錆剤を更に含む、項目１〜９のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［１１］
上記（Ｄ）防錆剤は、含窒素複素環化合物を含む、項目１０に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［１２］
上記含窒素複素環化合物は、アゾール化合物である、項目１１に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［１３］
上記含窒素複素環化合物は、プリン誘導体である、項目１１に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［１４］
（Ｅ）シランカップリング剤を更に含む、項目１〜１３のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［１５］
上記（Ａ）ポリイミド前駆体におけるＸ１が、下記一般式（２０ａ）、（２０ｂ）及び（２０ｃ）からなる群から選択される少なくとも１種を含む、項目１〜１４のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【化１２】
2020026840.tif 000014
【化１３】
2020026840.tif 000015
【化１４】
2020026840.tif 000016
｛式中、Ｒ６は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、Ｃ１〜Ｃ１０の炭化水素基、及びＣ１〜Ｃ１０の含フッ素炭化水素基から成る群から選ばれる１価の基であり、ｌは、０〜２から選ばれる整数であり、そしてｍは０〜３から選ばれる整数である。｝
［１６］
上記（Ａ）ポリイミド前駆体におけるＹ１が、下記一般式（２１ａ）、（２１ｂ）及び（２１ｃ）からなる群から選択される少なくとも１種を含む、項目１〜１５のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
【化１５】
2020026840.tif 000017
【化１６】
2020026840.tif 000018
【化１７】
2020026840.tif 000019
｛式中、Ｒ６は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、Ｃ１〜Ｃ１０の炭化水素基、及びＣ１〜Ｃ１０の含フッ素炭化水素基から成る群から選ばれる１価の基であり、そしてｎは０〜４から選ばれる整数である。｝
［１７］
上記（Ａ）ポリイミド前駆体が、下記一般式（８）：
【化１８】
2020026840.tif 000020
｛式中、ｎ１は２〜１５０の整数であり、そしてＲ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、又は１価の有機基である。｝
で表される構造単位を有するポリイミド前駆体を含む、項目１〜１６のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［１８］
上記（Ａ）ポリイミド前駆体が、下記一般式（９）：
【化１９】
2020026840.tif 000021
｛式中、ｎ１は２〜１５０の整数であり、そしてＲ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、又は１価の有機基である。｝
で表される構造単位を有するポリイミド前駆体を含む、項目１〜１７のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［１９］
上記（Ａ）ポリイミド前駆体が、下記一般式（８）：
【化２０】
2020026840.tif 000022
｛式中、ｎ１は２〜１５０の整数であり、そしてＲ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、又は１価の有機基であり、一般式（９）中のＲ１、Ｒ２、及びｎ１とは同じであるか、又は異なってよい。｝
で表される構造単位と、
下記一般式（９）：
【化２１】
2020026840.tif 000023
｛式中、ｎ１は２〜１５０の整数であり、そしてＲ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、又は１価の有機基であり、一般式（８）中のＲ１、Ｒ２、及びｎ１とは同じであるか、又は異なってよい。｝
で表される構造単位との共重合体であるか、又は
上記一般式（８）で表される構造単位を有するポリイミド前駆体と、上記一般式（９）で表される構造単位を有するポリイミド前駆体とのブレンドである、項目１〜１８のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［２０］
上記（Ａ）ポリイミド前駆体が、上記一般式（８）で表される構造単位と、上記一般式（９）で表される構造単位との共重合体である、項目１９に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［２１］
１００質量部の上記（Ａ）ポリイミド前駆体と、
上記（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部を基準として０．１〜３０質量部の上記（Ｂ）化合物と、
上記（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部を基準として０．１〜２０質量部の上記（Ｃ）光重合開始剤と
を含む、項目１〜２０のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
［２２］
項目１〜２１のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物をポリイミドに変換する工程を含む、ポリイミドの製造方法。
［２３］
（１）項目１〜２１のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布して、感光性樹脂層を上記基板上に形成する工程と、
（２）上記感光性樹脂層を露光する工程と、
（３）露光後の上記感光性樹脂層を現像して、レリーフパターンを形成する工程と、
（４）上記レリーフパターンを加熱処理して、硬化レリーフパターンを形成する工程と
を含む、硬化レリーフパターンの製造方法。
［２４］
下記式（５）で表される化合物。
【化２２】
2020026840.tif 000024
［２５］
下記式（６）で表される化合物。
【化２３】
2020026840.tif 000025
［２６］
下記式（７）で表される化合物。
【化２４】
2020026840.tif 000026
［２７］
下記式（１１）で表される化合物。
【化２５】
2020026840.tif 000027
［２８］
下記式（１２）で表される化合物。
【化２６】
2020026840.tif 000028
［２９］
下記式（１３）で表される化合物。
【化２７】
2020026840.tif 000029
［３０］
下記式（１４）で表される化合物。
【化２８】
2020026840.tif 000030
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高い耐薬品性と解像度が得られ、高温保存（high temperature storage）試験後、Ｃｕ層の、樹脂層に接する界面でボイドの発生を抑制するネガ型感光性樹脂組成物を提供することができ、また該ネガ型感光性樹脂組成物を用いた硬化レリーフパターンの形成方法を提供することができる。また、本発明によれば、ファンアウト型半導体パッケージに用いられるモールド樹脂との密着性が良好であるネガ型感光性樹脂組成物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」という。）について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の本実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。なお、本明細書を通じ、一般式において同一符号で表されている構造は、分子中に複数存在する場合に、互いに同一であるか、又は異なっていてもよい。
【００１４】
＜ネガ型感光性樹脂組成物＞
本実施形態に係るネガ型感光性樹脂組成物は、（Ａ）ポリイミド前駆体；（Ｂ）ウレタン結合、及びウレア結合から選択される少なくとも１種を含む、化合物；並びに（Ｃ）光重合開始剤を含む。
【００１５】
ネガ型感光性樹脂組成物は、高い耐薬品性を得るという観点から、１００質量部の（Ａ）ポリイミド前駆体と、（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部を基準として０．１〜３０質量部の（Ｂ）化合物と、（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部を基準として０．１〜２０質量部の（Ｃ）光重合開始剤とを含むことが好ましい。
【００１６】
（Ａ）ポリイミド前駆体
本実施形態における（Ａ）ポリイミド前駆体は、ネガ型感光性樹脂組成物に含まれる樹脂成分であり、加熱環化処理を施すことによってポリイミドに変換される。ポリイミド前駆体は下記一般式（１）で表される構造を有するポリアミドである。
【化２９】
2020026840.tif 000031
｛式中、Ｘ１は４価の有機基であり、Ｙ１は２価の有機基であり、ｎ１は２〜１５０の整数であり、そしてＲ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、又は１価の有機基である。｝
【００１７】
Ｒ１及びＲ２の少なくとも一方は、下記一般式（２）で表される１価の有機基である。
【化３０】
2020026840.tif 000032
｛式中、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数１〜３の有機基であり、そしてｍ１は、２〜１０の整数である。｝
【００１８】
一般式（１）におけるｎ１は、２〜１５０の整数であれば限定されないが、ネガ型感光性樹脂組成物の感光特性及び機械特性の観点から、３〜１００の整数が好ましく、５〜７０の整数がより好ましい。一般式（１）中、Ｘ１で表される４価の有機基は、耐熱性と感光特性とを両立するという点で、好ましくは炭素数６〜４０の有機基であり、より好ましくは、−ＣＯＯＲ１基及び−ＣＯＯＲ２基と−ＣＯＮＨ−基とが互いにオルト位置にある芳香族基、又は脂環式脂肪族基である。Ｘ１で表される４価の有機基として、具体的には、芳香族環を含有する炭素原子数６〜４０の有機基、例えば、下記一般式（２０）で表される構造を有する基が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【化３１】
2020026840.tif 000033
｛式中、Ｒ６は、水素原子、フッ素原子、Ｃ１〜Ｃ１０の炭化水素基、及びＣ１〜Ｃ１０の含フッ素炭化水素基から成る群から選ばれる１価の基であり、ｌは、０〜２から選ばれる整数であり、ｍは０〜３から選ばれる整数であり、そしてｎは０〜４から選ばれる整数である。｝
【００１９】
Ｘ１の構造は１種でも２種以上の組み合わせでもよい。上記式（２０）で表される構造を有するＸ１基は、耐熱性と感光特性とを両立するという点で特に好ましい。Ｘ１基としては、上記式（２０）で表される構造のなかでも特に、下式（２０ａ）、（２０ｂ）及び（２０ｃ）で表される構造は、耐薬品性、解像度、及び高温保存試験後のボイド抑制の観点から特に好ましい。
【化３２】
2020026840.tif 000034
｛式中、Ｒ６は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、Ｃ１〜Ｃ１０の炭化水素基、及びＣ１〜Ｃ１０の含フッ素炭化水素基からなる群から選ばれる１価の基であり、ｌは、０〜２から選ばれる整数であり、ｍは０〜３から選ばれる整数であり、そしてｎは０〜４から選ばれる整数である。｝一般式（２０ａ）〜（２０ｃ）のＲ６は、それぞれ、後述する一般式（２１ａ）〜（２１ｃ）のＲ６と同じであってもよく、又は異なってもよい。
【００２０】
上記一般式（１）中、Ｙ１で表される２価の有機基は、耐熱性と感光特性とを両立するという点で、好ましくは炭素数６〜４０の芳香族基であり、例えば、下記式（２１）で表される構造が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【化３３】
2020026840.tif 000035
｛式中、Ｒ６は、水素原子、フッ素原子、Ｃ１〜Ｃ１０の炭化水素基、及びＣ１〜Ｃ１０の含フッ素炭化水素基から成る群から選ばれる１価の基であり、そしてｎは０〜４から選ばれる整数である。｝
【００２１】
Ｙ１の構造は１種でも２種以上の組み合わせでもよい。上記式（２１）で表される構造を有するＹ１基は、耐熱性及び感光特性を両立するという点で特に好ましい。Ｙ１基としては、上記式（２１）で表される構造のなかでも特に、下式（２１ａ）、（２１ｂ）及び（２１ｃ）で表される構造は、耐薬品性、解像度、及び高温保存試験後のボイド抑制の観点から特に好ましい。
【化３４】
2020026840.tif 000036
｛式中、Ｒ６は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、Ｃ１〜Ｃ１０の炭化水素基、及びＣ１〜Ｃ１０の含フッ素炭化水素基から成る群から選ばれる１価の基であり、そしてｎは０〜４から選ばれる整数である。｝一般式（２１ａ）〜（２１ｃ）のＲ６は、それぞれ、前述の一般式（２０ａ）〜（２０ｃ）のＲ６と同じであってもよく、又は異なってもよい。
【００２２】
上記一般式（２）中のＬ１は、水素原子又はメチル基であることが好ましく、Ｌ２及びＬ３は、感光特性の観点から水素原子であることが好ましい。また、ｍ１は、感光特性の観点から２以上１０以下の整数、好ましくは２以上４以下の整数である。
【００２３】
一実施形態において、（Ａ）ポリイミド前駆体は、下記一般式（８）：
【化３５】
2020026840.tif 000037
｛式中、Ｒ１、Ｒ２、及びｎ１は上記に定義したものである。｝
で表される構造単位を有するポリイミド前駆体であることが好ましい。一般式（８）において、Ｒ１及びＲ２の少なくとも一方は、上記一般式（２）で表される１価の有機基であることがより好ましい。（Ａ）ポリイミド前駆体が、一般式（８）で表される構造単位を有するポリイミド前駆体を含むことで、特に解像性の効果が高くなる。
【００２４】
一実施形態において、（Ａ）ポリイミド前駆体は、下記一般式（９）：
【化３６】
2020026840.tif 000038
｛式中、Ｒ１、Ｒ２、及びｎ１は上記に定義したものである。｝
で表される構造単位を有するポリイミド前駆体であることが好ましい。
【００２５】
一般式（９）において、Ｒ１及びＲ２の少なくとも一方は、上記一般式（２）で表される１価の有機基であることがより好ましい。（Ａ）ポリイミド前駆体が、一般式（８）で表される構造単位を有するポリイミド前駆体に加えて、一般式（９）で表される構造単位を有するポリイミド前駆体を含むことにより、特に解像性の効果がさらに高くなる。
【００２６】
（Ａ）ポリイミド前駆体は、一般式（８）で表される構造単位を有するポリイミド前駆体と、一般式（９）で表される構造単位を有するポリイミド前駆体との混合物であるか、又は、上記一般式（８）で表される構造単位と上記一般式（９）で表される構造単位との共重合体であることが、耐薬品性、解像度、及び高温保存試験後のボイド抑制の観点から特に好ましい。一般式（８）及び（９）において、一方の式中のＲ１、Ｒ２、及びｎ１は、それぞれ、他方の式中のＲ１、Ｒ２、及びｎ１と同じであってもよく、又は異なってもよい。
【００２７】
（Ａ）ポリイミド前駆体の調製方法
（Ａ）ポリイミド前駆体は、まず前述の４価の有機基Ｘ１を含むテトラカルボン酸二無水物と、光重合性の不飽和二重結合を有するアルコール類及び任意に不飽和二重結合を有さないアルコール類とを反応させて、部分的にエステル化したテトラカルボン酸（以下、アシッド／エステル体ともいう）を調製した後、これと、前述の２価の有機基Ｙ１を含むジアミン類とをアミド重縮合させることにより得られる。
【００２８】
（アシッド／エステル体の調製）
本実施形態で、（Ａ）ポリイミド前駆体を調製するために好適に用いられる、４価の有機基Ｘ１を含むテトラカルボン酸二無水物としては、上記一般式（２０）に示されるテトラカルボン酸二無水物をはじめ、例えば、無水ピロメリット酸、ジフェニルエーテル−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノン−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物、４，４’−オキシジフタル酸二無水物（ＯＤＰＡ）、３，３’，４，４’−ビフェニル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、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等が挙げられる。好ましくは、無水ピロメリット酸、ジフェニルエーテル−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノン−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物、４，４’−オキシジフタル酸二無水物（ＯＤＰＡ）、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、これらは単独で用いることができ、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２９】
本実施形態で、（Ａ）ポリイミド前駆体を調製するために好適に用いられる、光重合性の不飽和二重結合を有するアルコール類としては、例えば、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、２−アクリロイルオキシエチルアルコール、１−アクリロイルオキシ−３−プロピルアルコール、２−アクリルアミドエチルアルコール、メチロールビニルケトン、２−ヒドロキシエチルビニルケトン、２−ヒドロキシ−３−メトキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−ブトキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−ブトキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−ｔ−ブトキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−シクロヘキシルオキシプロピルアクリレート、２−メタクリロイルオキシエチルアルコール、１−メタクリロイルオキシ−３−プロピルアルコール、２−メタクリルアミドエチルアルコール、メチロールビニルケトン、２−ヒドロキシ−３−メトキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシ−３−ブトキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシ−３−ブトキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシ−３−ｔ−ブトキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシ−３−シクロヘキシルオキシプロピルメタクリレート等を挙げることができる。
【００３０】
上記光重合性の不飽和二重結合を有するアルコール類に、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、１−ペンタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、ネオペンチルアルコール、１−ヘプタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、１−オクタノール、２−オクタノール、３−オクタノール、１−ノナノール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、ベンジルアルコールなどの不飽和二重結合を有さないアルコール類を一部混合して用いることもできる。
【００３１】
また、ポリイミド前駆体として、上記不飽和二重結合を有さないアルコール類のみで調製された非感光性ポリイミド前駆体を、感光性ポリイミド前駆体と混合して用いてもよい。解像性の観点から、非感光性ポリイミド前駆体は、感光性ポリイミド前駆体１００質量部を基準として、２００質量部以下であることが好ましい。
【００３２】
上記の好適なテトラカルボン酸二無水物と上記のアルコール類とを、ピリジン等の塩基性触媒の存在下、後述するような溶剤中、温度２０〜５０℃で４〜１０時間撹拌溶解、混合することにより、酸無水物のエステル化反応が進行し、所望のアシッド／エステル体を得ることができる。
【００３３】
（ポリイミド前駆体の調製）
上記アシッド／エステル体（典型的には後述する溶剤中の溶液）に、氷冷下、適当な脱水縮合剤、例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミド、１−エトキシカルボニル−２−エトキシ−１，２−ジヒドロキノリン、１，１−カルボニルジオキシ−ジ−１，２，３−ベンゾトリアゾール、Ｎ，Ｎ’−ジスクシンイミジルカーボネート等を投入混合してアシッド／エステル体をポリ酸無水物とした後、これに、本実施形態で好適に用いられる２価の有機基Ｙ１を含むジアミン類を別途溶媒に溶解又は分散させたものを滴下投入し、アミド重縮合させることにより、目的のポリイミド前駆体を得ることができる。代替的には、上記アシッド／エステル体を、塩化チオニル等を用いてアシッド部分を酸クロライド化した後に、ピリジン等の塩基存在下に、ジアミン化合物と反応させることにより、目的のポリイミド前駆体を得ることができる。
【００３４】
本実施形態で好適に用いられる２価の有機基Ｙ１を含むジアミン類としては、上記一般式（２１）に示される構造を有するジアミンをはじめ、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’−オキシジアニリン（ＯＤＡ））、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノビフェニル、３，４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジアミノビフェニル、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、３，４’−ジアミノベンゾフェノン、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕スルホン、４，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、４，４−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕エーテル、１，４−ビス（４−アミノフェニル）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェニル）ベンゼン、９，１０−ビス（４−アミノフェニル）アントラセン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、１，４−ビス（３−アミノプロピルジメチルシリル）ベンゼン、オルト−トリジンスルホン、９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン、及びこれらのベンゼン環上の水素原子の一部が、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ハロゲン等で置換されたもの、例えば３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル（２，２’−ジメチルビフェニル−４，４’−ジアミン（ｍ−ＴＢ））、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，２’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジメチトキシ−４，４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノビフェニル、及びその混合物等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００３５】
アミド重縮合反応終了後、当該反応液中に共存している脱水縮合剤の吸水副生物を必要に応じて濾別した後、水、脂肪族低級アルコール、又はその混合液等の貧溶媒を、得られた重合体成分に投入し、重合体成分を析出させ、さらに、再溶解、再沈析出操作等を繰り返すことにより、重合体を精製し、真空乾燥を行い、目的のポリイミド前駆体を単離する。精製度を向上させるために、陰イオン及び／又は陽イオン交換樹脂を適当な有機溶剤で膨潤させて充填したカラムに、この重合体の溶液を通し、イオン性不純物を除去してもよい。
【００３６】
上記（Ａ）ポリイミド前駆体の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算重量平均分子量で測定した場合に、８，０００〜１５０，０００であることが好ましく、９，０００〜５０，０００であることがより好ましい。重量平均分子量が８，０００以上である場合、機械物性が良好であり、１５０，０００以下である場合現像液への分散性が良好で、レリーフパターンの解像性能が良好である。ゲルパーミエーションクロマトグラフィーの展開溶媒としては、テトラヒドロフラン、及びＮ−メチル−２−ピロリドンが推奨される。また重量平均分子量は標準単分散ポリスチレンを用いて作成した検量線から求める。標準単分散ポリスチレンとしては、昭和電工社製  有機溶媒系標準試料  ＳＴＡＮＤＡＲＤ  ＳＭ−１０５から選ぶことが推奨される。
【００３７】
（Ｂ）ウレタン結合、又はウレア結合を有する化合物
本実施形態に用いられる（Ｂ）化合物は、分子構造中にウレタン結合、及びウレア結合から選択される少なくとも１種を含む（以下、本実施形態において、「ウレタン／ウレア化合物」ともいう。）。本実施形態に用いられる化合物は、分子構造中にウレタン結合及び／又はウレア結合を有していれば、その他の構造は限定されない。この中で、Ｃｕ表面ボイド抑制や耐薬品性の観点から、ウレア結合を有することが好ましい。本実施形態において、（Ｂ）化合物は、（メタ）アクリル基、水酸基、及びアルコキシ基、及びアミノ基からなる群から選択される少なくとも１種の官能基を更に有することが好ましい。
【００３８】
本実施形態にかかる（Ｂ）化合物を含有することによって、耐薬品性や解像性が良い理由については明らかではないが、本発明者らは以下のように考えている。すなわち、一態様において、ネガ型感光性樹脂組成物は、１８０℃以下という低い温度で加熱硬化させるので、ポリイミド前駆体のポリイミドへの変換が十分ではない傾向にある。一方、本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物は、ウレタン／ウレア化合物（Ｂ）を含有することにより、（Ｂ）化合物の一部が熱分解することにより、アミン等が発生し、当該アミン等が、ポリイミド前駆体のポリイミドへの変換を促進すると考えている。そして、好ましい態様において、化合物（Ｂ）が（メタ）アクリル基を更に有することにより、特にネガ型感光性樹脂組成物とした場合、光照射により化合物（Ｂ）がポリイミド前駆体の側鎖部分と反応し、架橋することで、よりポリイミド前駆体の近傍に存在しやすく、変換効率を飛躍的に高めることができると考えている。
【００３９】
本実施形態において、（Ｂ）化合物が（メタ）アクリル基を更に有する場合、（Ｂ）化合物の（メタ）アクリル当量は、１５０〜４００ｇ／ｍｏｌであることが好ましい。（Ｂ）化合物の（メタ）アクリル当量が１５０ｇ／ｍｏｌ以上であることで、ネガ型感光性樹脂組成物の耐薬品性が良好となる傾向にあり、４００ｇ／ｍｏｌ以下であることで、現像性が良好となる傾向にある。（Ｂ）化合物の（メタ）アクリル当量の下限値は、より好ましくは２００ｇ／ｍｏｌ以上、２１０ｇ／ｍｏｌ以上、２２０ｇ／ｍｏｌ以上、２３０ｇ／ｍｏｌ以上、更に好ましくは２４０ｇ／ｍｏｌ以上、２５０ｇ／ｍｏｌ以上であり、下限値は、より好ましくは３５０ｇ／ｍｏｌ以下、３３０ｇ／ｍｏｌ以下、更に好ましくは３００ｇ／ｍｏｌ以下である。（Ｂ）化合物の（メタ）アクリル当量は、より更に好ましくは２１０〜４００ｇ／ｍｏｌ、特に好ましくは２２０〜４００ｇ／ｍｏｌである。
【００４０】
本実施形態に用いられるウレタン／ウレア化合物（Ｂ）は、下記一般式（３）で表される構造を有する、（メタ）アクリル基含有ウレタン／ウレア化合物であることが好ましい。
【化３７】
2020026840.tif 000039
｛式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基であり、Ａは−Ｏ−、−ＮＨ−、及び−ＮＬ４−からなる群より選ばれる一つの基であり、Ｌ４は炭素数１〜１２の１価の有機基であり、Ｚ１は炭素数２〜２４のｍ２価の有機基であり、Ｚ２は炭素数２〜８の２価の有機基であり、そしてｍ２は１〜３の整数である。｝
【００４１】
Ｒ３は水素原子又はメチル基であれば限定されないが、現像性の観点からメチル基が好ましい。Ｚ１は炭素数２〜２０のｍ２価の有機基であれば限定されない。ここで、Ｚ１は、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子などのヘテロ原子も含むことができる。Ｚ１の炭素数が２以上であれば、ネガ型感光性樹脂組成物の耐薬品性が良好な傾向にあり、炭素数２０以下であれば現像性が良好な傾向にある。Ｚ１の炭素数は３以上が好ましく、４以上がより好ましく、１８以下が好ましく、１６以下がより好ましい。Ｚ２は炭素数２〜８の２価の有機基であれば限定されない。ここで、Ｚ２は、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子などのヘテロ原子も含むことができる。Ｚ２の炭素数が２以上であれば、ネガ型感光性樹脂組成物の耐薬品性が良好な傾向にあり、炭素数８以下であれば耐熱性が良好な傾向にある。Ｚ２の炭素数は６以下が好ましく、４以下がより好ましい。Ａは−Ｏ−、−ＮＨ−、及び−ＮＬ４−からなる群より選ばれる一つの基−である。耐薬品性の観点から、Ａは−ＮＨ−または−ＮＬ４−が好ましい。
【００４２】
上記一般式（３）の（メタ）アクリル基含有ウレア／ウレタン化合物の製造方法は特に限定されないが、例えば下記一般式で表されるイソシアネート化合物と、アミン及び／又は水酸基含有化合物を反応させることによって得ることができる。
【化３８】
2020026840.tif 000040
【００４３】
上記で説明された（Ｂ）化合物の中でも、耐薬品性、ボイド抑制、及び現像性の観点から、下記式（４）〜（７）、及び（１１）〜（１４）からなる群から選択される少なくとも１種の化合物が特に好ましい。なお、下記式（４）〜（７）、及び（１１）〜（１４）で表される化合物も本発明の一実施形態である。
【化３９】
2020026840.tif 000041
【化４０】
2020026840.tif 000042
【化４１】
2020026840.tif 000043
【化４２】
2020026840.tif 000044
【化４３】
2020026840.tif 000045
【化４４】
2020026840.tif 000046
【化４５】
2020026840.tif 000047
【化４６】
2020026840.tif 000048
【００４４】
本実施形態のウレタン／ウレア化合物（Ｂ）は、水酸基、アルコキシ基、及びアミノ基からなる群から選択される少なくとも１種の官能基を更に有することが好ましい。本実施形態のウレタン／ウレア化合物は、水酸基、アルコキシ基、及びアミノ基からなる群から選択される少なくとも１種を含有することにより、例えば、一態様であるファンアウト型半導体パッケージに用いられるモールド樹脂との密着性が良好となる傾向にある。その理由については明らかではないが、本発明者らは以下のように考えている。すなわち、一態様において、ネガ型感光性樹脂組成物は、１８０℃以下という低い温度で加熱硬化する。そのような低い温度では、ファンアウト型半導体パッケージに用いられるモールド樹脂中に含まれるエポキシ樹脂は、一部開環せずエポキシ構造を有しており、当該エポキシ構造は、ウレタン／ウレア化合物（Ｂ）中に含まれる水酸基、アルコキシ基、アミノ基等と相互作用する傾向にある。一方、化合物（Ｂ）中に含まれるウレタン／ウレア構造がポリイミド樹脂と相互作用することにより、モールド樹脂と高い密着性を発現すると推定している。これらの官能基の中で、水酸基、アルコキシ基が好ましく、水酸基が特に好ましい。モールド樹脂との密着性、耐薬品性、及びＣｕボイド抑制の観点から、化合物（Ｂ）は、ウレタン／ウレア構造に加えて、分子構造中に（メタ）アクリル基と水酸基とを有することがより好ましい。
【００４５】
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などの炭素数１〜１０のアルコキシ基であることがより好ましい。これらの化合物としては、下記構造を有する化合物を例示することができる。
【化４７】
2020026840.tif 000049
【化４８】
2020026840.tif 000050
【化４９】
2020026840.tif 000051
【００４６】
本実施形態における（Ｂ）化合物は、１種を単独で用いてもよく、又は２種以上を混合して用いてもよい。（Ｂ）化合物の配合量は、（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部に対して、好ましくは０．１質量部以上３０質量部であり、より好ましくは１質量部以上２０質量部以下である。上記（Ｂ）の配合量は、光感度又はパターニング性の観点で０．１質量部以上であり、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化後の感光性樹脂層の物性の観点から３０質量部以下である。
【００４７】
（Ｃ）光重合開始剤
光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。光ラジカル重合開始剤としては、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、及びフルオレノン等のベンゾフェノン誘導体；２，２’−ジエトキシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、及び１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等のアセトフェノン誘導体；チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン等のチオキサントン誘導体、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、及びベンジル−β−メトキシエチルアセタール等のベンジル誘導体；ベンゾイン、及びベンゾインメチルエーテル等のベンゾイン誘導体；１−フェニル−１，２−ブタンジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、１，３−ジフェニルプロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、及び１−フェニル−３−エトキシプロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム等のオキシム類；Ｎ−フェニルグリシン等のＮ−アリールグリシン類；ベンゾイルパークロライド等の過酸化物類；芳香族ビイミダゾール類；チタノセン類；並びにα−（ｎ−オクタンスルフォニルオキシイミノ）−４−メトキシベンジルシアニド等の光酸発生剤類等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記の光重合開始剤の中では、特に光感度の点で、オキシム類がより好ましい。
【００４８】
（Ｃ）光重合開始剤の配合量は、（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部に対して、好ましくは０．１質量部以上２０質量部であり、より好ましくは１質量部以上８質量部以下である。上記配合量は、光感度又はパターニング性の観点で０．１質量部以上であり、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化後の感光性樹脂層の物性の観点から２０質量部以下である。
【００４９】
（Ｄ）防錆剤
本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物は、防錆剤を更に含むことができる。防錆剤としては、金属を防錆できれば限定されないが、含窒素複素環化合物を挙げることができる。含窒素複素環化合物としては、アゾール化合物、及びプリン誘導体等が挙げられる。
【００５０】
アゾール化合物としては、１Ｈ−トリアゾール、５−メチル−１Ｈ−トリアゾール、５−エチル−１Ｈ−トリアゾール、４，５−ジメチル−１Ｈ−トリアゾール、５−フェニル−１Ｈ−トリアゾール、４−ｔ−ブチル−５−フェニル−１Ｈ−トリアゾール、５−ヒドロキシフェニル−１Ｈ−トリアゾール、フェニルトリアゾール、ｐ−エトキシフェニルトリアゾール、５−フェニル−１−（２−ジメチルアミノエチル）トリアゾール、５−ベンジル−１Ｈ−トリアゾール、ヒドロキシフェニルトリアゾール、１，５−ジメチルトリアゾール、４，５−ジエチル−１Ｈ−トリアゾール、１Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−［２−ヒドロキシ−３，５−ビス（α，α−ジメチルベンジル）フェニル］−ベンゾトリアゾール、２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾトリアゾール、２−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５’−ｔ−オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール、ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、５−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、４−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、４−カルボキシ−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、５−カルボキシ−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、１Ｈ−テトラゾール、５−メチル−１Ｈ−テトラゾール、５−フェニル−１Ｈ−テトラゾール、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール、及び１−メチル−１Ｈ−テトラゾール等が挙げられる。
【００５１】
アゾール化合物としては、特に好ましくは、トリルトリアゾール、５−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、及び４−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾールが挙げられる。また、これらのアゾール化合物は、１種を単独で用いても、２種以上を混合して用いても構わない。
【００５２】
プリン誘導体としては、プリン、アデニン、グアニン、ヒポキサンチン、キサンチン、テオブロミン、カフェイン、尿酸、イソグアニン、２，６−ジアミノプリン、９−メチルアデニン、２−ヒドロキシアデニン、２−メチルアデニン、１−メチルアデニン、Ｎ−メチルアデニン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアデニン、２−フルオロアデニン、９−（２−ヒドロキシエチル）アデニン、グアニンオキシム、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）アデニン、８−アミノアデニン、６−アミノ‐８−フェニル‐９Ｈ−プリン、１−エチルアデニン、６−エチルアミノプリン、１−ベンジルアデニン、Ｎ−メチルグアニン、７−（２−ヒドロキシエチル）グアニン、Ｎ−（３−クロロフェニル）グアニン、Ｎ−（３−エチルフェニル）グアニン、２−アザアデニン、５−アザアデニン、８−アザアデニン、８−アザグアニン、８−アザプリン、８−アザキサンチン、及び８−アザヒポキサンチン等、並びにこれらの誘導体が挙げられる。
【００５３】
ネガ型感光性樹脂組成物がアゾール化合物又はプリン誘導体を含有する場合、その配合量は、（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部に対し、０．０５〜５質量部であることが好ましく、光感度特性の観点から０．１〜５質量部がより好ましい。アゾール化合物の（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部に対する配合量が０．０５質量部以上である場合、本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物を銅又は銅合金の上に形成した場合に、銅又は銅合金表面の変色が抑制され、一方、アゾール化合物が５質量部以下である場合には光感度に優れる。
【００５４】
本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物が（Ｄ）防錆剤を含む場合、特にＣｕ層のボイド形成が抑制される。効果を奏する理由は定かではないが、Ｃｕ表面に存在する防錆剤と、ウレタン／ウレア化合物の好ましい実施態様に含まれる（メタ）アクリル基、水酸基、アルコキシ基、又はアミノ基とが相互作用し、Ｃｕ界面近傍で緻密な層を形成する為と考えられる。
【００５５】
（Ｅ）シランカップリング剤
本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物は、シランカップリング剤を更に含むことができる。シランカップリング剤としては、γ−アミノプロピルジメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルジメトキシメチルシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ジメトキシメチル−３−ピペリジノプロピルシラン、ジエトキシ−３−グリシドキシプロピルメチルシラン、Ｎ−（３−ジエトキシメチルシリルプロピル）スクシンイミド、Ｎ−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］フタルアミド酸、ベンゾフェノン−３，３’−ビス（Ｎ−［３−トリエトキシシリル］プロピルアミド）−４，４’−ジカルボン酸、ベンゼン−１，４−ビス（Ｎ−［３−トリエトキシシリル］プロピルアミド）−２，５−ジカルボン酸、３−（トリエトキシシリル）プロピルスクシニックアンハイドライド、Ｎ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、及び３−（トリアルコキシシリル）プロピルスクシン酸無水物等のシランカップリング剤を挙げることができる。
【００５６】
シランカップリング剤として、より具体的には、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製：商品名  ＫＢＭ８０３、チッソ株式会社製：商品名  サイラエースＳ８１０）、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（アズマックス株式会社製：商品名  ＳＩＭ６４７５．０）、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学工業株式会社製：商品名  ＬＳ１３７５、アズマックス株式会社製：商品名  ＳＩＭ６４７４．０）、メルカプトメチルトリメトキシシラン（アズマックス株式会社製：商品名  ＳＩＭ６４７３．５Ｃ）、メルカプトメチルメチルジメトキシシラン（アズマックス株式会社製：商品名  ＳＩＭ６４７３．０）、３−メルカプトプロピルジエトキシメトキシシラン、３−メルカプトプロピルエトキシジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリプロポキシシラン、３−メルカプトプロピルジエトキシプロポキシシラン、３−メルカプトプロピルエトキシジプロポキシシラン、３−メルカプトプロピルジメトキシプロポキシシラン、３−メルカプトプロピルメトキシジプロポキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルジエトキシメトキシシラン、２−メルカプトエチルエトキシジメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリプロポキシシラン、２−メルカプトエチルトリプロポキシシラン、２−メルカプトエチルエトキシジプロポキシシラン、２−メルカプトエチルジメトキシプロポキシシラン、２−メルカプトエチルメトキシジプロポキシシラン、４−メルカプトブチルトリメトキシシラン、４−メルカプトブチルトリエトキシシラン、４−メルカプトブチルトリプロポキシシラン、Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）ウレア（信越化学工業株式会社製：商品名  ＬＳ３６１０、アズマックス株式会社製：商品名  ＳＩＵ９０５５．０）、Ｎ−（３−トリメトキシシリルプロピル）ウレア（アズマックス株式会社製：商品名  ＳＩＵ９０５８．０）、Ｎ−（３−ジエトキシメトキシシリルプロピル）ウレア、Ｎ−（３−エトキシジメトキシシリルプロピル）ウレア、Ｎ−（３−トリプロポキシシリルプロピル）ウレア、Ｎ−（３−ジエトキシプロポキシシリルプロピル）ウレア、Ｎ−（３−エトキシジプロポキシシリルプロピル）ウレア、Ｎ−（３−ジメトキシプロポキシシリルプロピル）ウレア、Ｎ−（３−メトキシジプロポキシシリルプロピル）ウレア、Ｎ−（３−トリメトキシシリルエチル）ウレア、Ｎ−（３−エトキシジメトキシシリルエチル）ウレア、Ｎ−（３−トリプロポキシシリルエチル）ウレア、Ｎ−（３−トリプロポキシシリルエチル）ウレア、Ｎ−（３−エトキシジプロポキシシリルエチル）ウレア、Ｎ−（３−ジメトキシプロポキシシリルエチル）ウレア、Ｎ−（３−メトキシジプロポキシシリルエチル）ウレア、Ｎ−（３−トリメトキシシリルブチル）ウレア、Ｎ−（３−トリエトキシシリルブチル）ウレア、Ｎ−（３−トリプロポキシシリルブチル）ウレア、３−（ｍ−アミノフェノキシ）プロピルトリメトキシシラン（アズマックス株式会社製：商品名  ＳＬＡ０５９８．０）、ｍ−アミノフェニルトリメトキシシラン（アズマックス株式会社製：商品名  ＳＬＡ０５９９．０）、ｐ−アミノフェニルトリメトキシシラン（アズマックス株式会社製：商品名  ＳＬＡ０５９９．１）アミノフェニルトリメトキシシラン（アズマックス株式会社製：商品名  ＳＬＡ０５９９．２）、２−（トリメトキシシリルエチル）ピリジン（アズマックス株式会社製：商品名  ＳＩＴ８３９６．０）、２−（トリエトキシシリルエチル）ピリジン、２−（ジメトキシシリルメチルエチル）ピリジン、２−（ジエトキシシリルメチルエチル）ピリジン、（３−トリエトキシシリルプロピル）−ｔ−ブチルカルバメート、（３−グリシドキシプロピル）トリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラ−ｉ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシラン、テトラ−ｉ−ブトキシシラン、テトラ−ｔ−ブトキシシラン、テトラキス（メトキシエトキシシラン）、テトラキス（メトキシ−ｎ−プロポキシシラン）、テトラキス（エトキシエトキシシラン）、テトラキス（メトキシエトキシエトキシシラン）、ビス（トリメトキシシリル）エタン、ビス（トリメトキシシリル）ヘキサン、ビス（トリエトキシシリル）メタン、ビス（トリエトキシシリル）エタン、ビス（トリエトキシシリル）エチレン、ビス（トリエトキシシリル）オクタン、ビス（トリエトキシシリル）オクタジエン、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、ジ−ｔ−ブトキシジアセトキシシラン、ジ−ｉ−ブトキシアルミノキシトリエトキシシラン、フェニルシラントリオール、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、ジメトキシジフェニルシラン、ジエトキシジフェニルシラン、ジメトキシジ−ｐ−トリルシラン、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、及びトリフェニルシラノール等が挙げられるが、これらに限定されない。これらは一種を単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。
【００５７】
シランカップリング剤としては、上記のシランカップリング剤の中でも、保存安定性の観点から、フェニルシラントリオール、トリメトキシフェニルシラン、トリメトキシ（ｐ−トリル）シラン、ジフェニルシランジオール、ジメトキシジフェニルシラン、ジエトキシジフェニルシラン、ジメトキシジ−ｐ−トリルシラン、トリフェニルシラノール、及び下記式で表される構造を有するシランカップリング剤が好ましい。
【化５０】
2020026840.tif 000052
【００５８】
シランカップリング剤を使用する場合の配合量としては、（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部に対して、０．１〜２０質量部が好ましい。本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物が（Ｅ）シランカップリング剤を含む場合、特にＣｕ層のボイド形成が抑制される。効果を奏する理由は定かではないが、Ｃｕ表面に偏在するシランカップリング剤と、ウレタン／ウレア化合物の好ましい実施態様に含まれる（メタ）アクリル基、水酸基、アルコキシ基、又はアミノ基とが相互作用し、Ｃｕ界面近傍で緻密な層を形成する為と考えられる。
【００５９】
（Ｆ）その他の成分
本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物は、上記（Ａ）〜（Ｅ）成分以外の成分をさらに含有していてもよい。（Ａ）〜（Ｅ）成分以外の成分としては、限定されないが、溶剤、ヒンダードフェノール化合物、有機チタン化合物、増感剤、光重合性不飽和モノマー、熱重合禁止剤等が挙げられる。
【００６０】
溶剤
溶剤としては、アミド類、スルホキシド類、ウレア類、ケトン類、エステル類、ラクトン類、エーテル類、ハロゲン化炭化水素類、炭化水素類、及びアルコール類等が挙げられる。より具体的には、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−エチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、シュウ酸ジエチル、乳酸エチル、乳酸メチル、乳酸ブチル、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ベンジルアルコール、フェニルグリコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、モルフォリン、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、１，４−ジクロロブタン、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、アニソール、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等を使用することができる。中でも、樹脂の溶解性、樹脂組成物の安定性、及び基板への接着性の観点から、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、酢酸ブチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ベンジルアルコール、フェニルグリコール、及びテトラヒドロフルフリルアルコールが好ましい。
【００６１】
このような溶剤の中で、とりわけ、生成ポリマーを完全に溶解するものが好ましく、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−エチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、及びガンマブチロラクトン等が挙げられる。
【００６２】
本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物において、溶剤の使用量は、（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部に対して、好ましくは１００〜１０００質量部であり、より好ましくは１２０〜７００質量部であり、さらに好ましくは１２５〜５００質量部の範囲である。
【００６３】
ヒンダードフェノール化合物
銅表面上の変色を抑制するために、ネガ型感光性樹脂組成物は、ヒンダードフェノール化合物を任意に含んでもよい。ヒンダードフェノール化合物としては、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，５−ジ−ｔ−ブチル−ハイドロキノン、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネ−ト、イソオクチル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、４、４’−メチレンビス（２、６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−チオ−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、トリエチレングリコール−ビス［３−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、１，６−ヘキサンジオール−ビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、２，２−チオ−ジエチレンビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレンビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド）、２，２’−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレン−ビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、トリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−イソシアヌレイト、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、１，３，５−トリス（３−ヒドロキシ−２，６−ジメチル−４−イソプロピルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、１，３，５−トリス（４−ｔ−ブチル−３−ヒドロキシ−２，６−ジメチルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、１，３，５−トリス（４−ｓ−ブチル−３−ヒドロキシ−２，６−ジメチルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、１，３，５−トリス［４−（１−エチルプロピル）−３−ヒドロキシ−２，６−ジメチルベンジル］−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、１，３，５−トリス［４−トリエチルメチル−３−ヒドロキシ−２，６−ジメチルベンジル］−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、１，３，５−トリス（３−ヒドロキシ−２，６−ジメチル−４−フェニルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、１，３，５−トリス（４−ｔ−ブチル−３−ヒドロキシ−２，５，６−トリメチルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、１，３，５−トリス（４−ｔ−ブチル−５−エチル−３−ヒドロキシ−２，６−ジメチルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、１，３，５−トリス（４−ｔ−ブチル−６−エチル−３−ヒドロキシ−２−メチルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、１，３，５−トリス（４−ｔ−ブチル−６−エチル−３−ヒドロキシ−２，５−ジメチルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、１，３，５−トリス（４−ｔ−ブチル−５，６−ジエチル−３−ヒドロキシ−２−メチルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、１，３，５−トリス（４−ｔ−ブチル−３−ヒドロキシ−２−メチルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、１，３，５−トリス（４−ｔ−ブチル−３−ヒドロキシ−２，５−ジメチルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、及び１，３，５−トリス（４−ｔ−ブチル−５‐エチル−３−ヒドロキシ−２−メチルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン等が挙げられるが、これに限定されるものではない。これらの中でも、１，３，５−トリス（４−ｔ−ブチル−３−ヒドロキシ−２，６−ジメチルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン等が特に好ましい。
【００６４】
ヒンダードフェノール化合物の配合量は、（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部に対し、０．１〜２０質量部であることが好ましく、光感度特性の観点から０．５〜１０質量部であることがより好ましい。ヒンダードフェノール化合物の（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部に対する配合量が０．１質量部以上である場合、例えば銅又は銅合金の上に本発明の感光性樹脂組成物を形成した場合に、銅又は銅合金の変色・腐食が防止され、一方、２０質量部以下である場合には光感度に優れる。
【００６５】
有機チタン化合物
本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物は、有機チタン化合物を含有してもよい。有機チタン化合物を含有することにより、低温で硬化した場合であっても耐薬品性に優れる感光性樹脂層を形成できる。
【００６６】
使用可能な有機チタン化合物としては、チタン原子に有機化学物質が共有結合又はイオン結合を介して結合しているものが挙げられる。有機チタン化合物の具体的例を以下のＩ）〜ＶＩＩ）に示す：
Ｉ）チタンキレート化合物：中でも、ネガ型感光性樹脂組成物の保存安定性及び良好なパターンが得られることから、アルコキシ基を２個以上有するチタンキレートがより好ましい。具体的な例は、チタニウムビス（トリエタノールアミン）ジイソプロポキサイド、チタニウムジ（ｎ−ブトキサイド）ビス（２，４−ペンタンジオネート、チタニウムジイソプロポキサイドビス（２，４−ペンタンジオネート）、チタニウムジイソプロポキサイドビス（テトラメチルヘプタンジオネート）、チタニウムジイソプロポキサイドビス（エチルアセトアセテート）等である。
ＩＩ）テトラアルコキシチタン化合物：例えば、チタニウムテトラ（ｎ−ブトキサイド）、チタニウムテトラエトキサイド、チタニウムテトラ（２−エチルヘキソキサイド）、チタニウムテトライソブトキサイド、チタニウムテトライソプロポキサイド、チタニウムテトラメトキサイド、チタニウムテトラメトキシプロポキサイド、チタニウムテトラメチルフェノキサイド、チタニウムテトラ（ｎ−ノニロキサイド）、チタニウムテトラ（ｎ−プロポキサイド）、チタニウムテトラステアリロキサイド、チタニウムテトラキス［ビス｛２，２−（アリロキシメチル）ブトキサイド｝］等である。
ＩＩＩ）チタノセン化合物：例えば、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタニウムトリメトキサイド、ビス（η５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）ビス（２，６−ジフルオロフェニル）チタニウム、ビス（η５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）フェニル）チタニウム等である。
ＩＶ）モノアルコキシチタン化合物：例えば、チタニウムトリス（ジオクチルホスフェート）イソプロポキサイド、チタニウムトリス（ドデシルベンゼンスルホネート）イソプロポキサイド等である。
Ｖ）チタニウムオキサイド化合物：例えば、チタニウムオキサイドビス（ペンタンジオネート）、チタニウムオキサイドビス（テトラメチルヘプタンジオネート）、フタロシアニンチタニウムオキサイド等である。
ＶＩ）チタニウムテトラアセチルアセトネート化合物：例えば、チタニウムテトラアセチルアセトネート等である。
ＶＩＩ）チタネートカップリング剤：例えば、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート等である。
【００６７】
中でも、有機チタン化合物は、上記Ｉ）チタンキレート化合物、ＩＩ）テトラアルコキシチタン化合物、及びＩＩＩ）チタノセン化合物から成る群から選ばれる少なくとも１種の化合物であることが、より良好な耐薬品性を奏するという観点から好ましい。特に、チタニウムジイソプロポキサイドビス（エチルアセトアセテート）、チタニウムテトラ（ｎ−ブトキサイド）、及びビス（η５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）フェニル）チタニウムが好ましい。
【００６８】
有機チタン化合物を配合する場合の配合量は、（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部に対し、０．０５〜１０質量部であることが好ましく、より好ましくは０．１〜２質量部である。有機チタン化合物の配合量が０．０５質量部以上である場合、良好な耐熱性及び耐薬品性が発現し、一方１０質量部以下である場合、保存安定性に優れる。
【００６９】
増感剤
本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物は、光感度を向上させるために、増感剤を任意に含んでもよい。増感剤としては、例えば、ミヒラーズケトン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、２，５−ビス（４’−ジエチルアミノベンザル）シクロペンタン、２，６−ビス（４’−ジエチルアミノベンザル）シクロヘキサノン、２，６−ビス（４’−ジエチルアミノベンザル）−４−メチルシクロヘキサノン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）カルコン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）カルコン、ｐ−ジメチルアミノシンナミリデンインダノン、ｐ−ジメチルアミノベンジリデンインダノン、２−（ｐ−ジメチルアミノフェニルビフェニレン）−ベンゾチアゾール、２−（ｐ−ジメチルアミノフェニルビニレン）ベンゾチアゾール、２−（ｐ−ジメチルアミノフェニルビニレン）イソナフトチアゾール、１，３−ビス（４’−ジメチルアミノベンザル）アセトン、１，３−ビス（４’−ジエチルアミノベンザル）アセトン、３，３’−カルボニル−ビス（７−ジエチルアミノクマリン）、３−アセチル−７−ジメチルアミノクマリン、３−エトキシカルボニル−７−ジメチルアミノクマリン、３−ベンジロキシカルボニル−７−ジメチルアミノクマリン、３−メトキシカルボニル−７−ジエチルアミノクマリン、３−エトキシカルボニル−７−ジエチルアミノクマリン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−エチルエタノールアミン、Ｎ−フェニルジエタノールアミン、Ｎ−ｐ−トリルジエタノールアミン、Ｎ−フェニルエタノールアミン、４−モルホリノベンゾフェノン、ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、ジエチルアミノ安息香酸イソアミル、２−メルカプトベンズイミダゾール、１−フェニル−５−メルカプトテトラゾール、２−メルカプトベンゾチアゾール、２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）ベンズオキサゾール、２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）ベンズチアゾール、及び２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）ナフト（１，２−ｄ）チアゾール、２−（ｐ−ジメチルアミノベンゾイル）スチレン等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、又は複数を組み合わせて、例えば２〜５種類を組み合わせて用いることができる。
【００７０】
感光性樹脂組成物が増感剤を含有する場合の配合量は、（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部に対し、０．１〜２５質量部であることが好ましい。
【００７１】
光重合性不飽和モノマー
ネガ型感光性樹脂組成物は、レリーフパターンの解像性を向上させるために、光重合性の不飽和結合を有するモノマー（光重合性不飽和モノマー）を任意に含んでもよい。このようなモノマーとしては、光重合開始剤によりラジカル重合反応する（メタ）アクリル化合物が好ましく、特に以下に限定するものではないが、ジエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレートなどの、エチレングリコール又はポリエチレングリコールのモノ又はジアクリレート及びメタクリレート、プロピレングリコール又はポリプロピレングリコールのモノ又はジアクリレート及びメタクリレート、グリセロールのモノ、ジ又はトリアクリレート及びメタクリレート、シクロヘキサンジアクリレート及びジメタクリレート、１，４−ブタンジオールのジアクリレート及びジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールのジアクリレート及びジメタクリレート、ネオペンチルグリコールのジアクリレート及びジメタクリレート、ビスフェノールＡのモノ又はジアクリレート及びメタクリレート、ベンゼントリメタクリレート、イソボルニルアクリレート及びメタクリレート、アクリルアミド及びその誘導体、メタクリルアミド及びその誘導体、トリメチロールプロパントリアクリレート及びメタクリレート、グリセロールのジ又はトリアクリレート及びメタクリレート、ペンタエリスリトールのジ、トリ、又はテトラアクリレート及びメタクリレート、並びにこれら化合物のエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド付加物等の化合物を挙げることができる。
【００７２】
感光性樹脂組成物が光重合性不飽和モノマーを含有する場合、その配合量は、（Ａ）ポリイミド前駆体１００質量部に対し、１〜５０質量部であることが好ましい。
【００７３】
熱重合禁止剤
本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物は、特に溶剤を含む溶液の状態での保存時のネガ型感光性樹脂組成物の粘度及び光感度の安定性を向上させるために、熱重合禁止剤を任意に含んでもよい。熱重合禁止剤としては、ヒドロキノン、Ｎ−ニトロソジフェニルアミン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルカテコール、フェノチアジン、Ｎ−フェニルナフチルアミン、エチレンジアミン四酢酸、１，２−シクロヘキサンジアミン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−メチルフェノール、５−ニトロソ−８−ヒドロキシキノリン、１−ニトロソ−２−ナフトール、２−ニトロソ−１−ナフトール、２−ニトロソ−５−（Ｎ−エチル−Ｎ−スルホプロピルアミノ）フェノール、Ｎ−ニトロソ−Ｎ−フェニルヒドロキシルアミンアンモニウム塩、及びＮ−ニトロソ−Ｎ（１−ナフチル）ヒドロキシルアミンアンモニウム塩等が用いられる。
【００７４】
＜硬化レリーフパターンの製造方法及び半導体装置＞
本実施形態の硬化レリーフパターンの製造方法は、
（１）上述した本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布して、感光性樹脂層を上記基板上に形成する工程と、
（２）上記感光性樹脂層を露光する工程と、
（３）露光後の上記感光性樹脂層を現像してレリーフパターンを形成する工程と、
（４）上記レリーフパターンを加熱処理して、硬化レリーフパターンを形成する工程とを含む。
【００７５】
（１）感光性樹脂層形成工程
本工程では、本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物を基材上に塗布し、必要に応じてその後乾燥させて感光性樹脂層を形成する。塗布方法としては、従来から感光性樹脂組成物の塗布に用いられていた方法、例えば、スピンコーター、バーコーター、ブレードコーター、カーテンコーター、スクリーン印刷機等で塗布する方法、及びスプレーコーターで噴霧塗布する方法等を用いることができる。
【００７６】
必要に応じて、感光性樹脂組成物を含む塗膜を乾燥させることができる。乾燥方法としては、風乾、オーブン又はホットプレートによる加熱乾燥、真空乾燥等の方法が用いられる。具体的には、風乾又は加熱乾燥を行う場合、２０℃〜１４０℃で１分〜１時間の条件で乾燥を行うことができる。このようにして、基板上に感光性樹脂層を形成できる。
【００７７】
（２）露光工程
本工程では、上記で形成した感光性樹脂層を、紫外線光源等により露光する。露光方法としては、コンタクトアライナー、ミラープロジェクション、ステッパー等の露光装置を用いることができる。露光は、パターンを有するフォトマスク又はレチクルを介して又は直接に行うことができる。
【００７８】
この後、光感度の向上等の目的で、必要に応じて、任意の温度及び時間の組合せによる露光後ベーク（ＰＥＢ）及び／又は現像前ベークを施してもよい。ベーク条件の範囲は、温度は４０℃〜１２０℃であり、そして時間は１０秒〜２４０秒であることが好ましいが、本発明の感光性樹脂組成物の諸特性を阻害するものでない限り、この範囲に限らない。
【００７９】
（３）レリーフパターン形成工程
本工程では、露光後の感光性樹脂層のうち未露光部を基板上から現像除去することにより、基板上にレリーフパターンを残す。露光（照射）後の感光性樹脂層を現像する現像方法としては、従来知られているフォトレジストの現像方法、例えば、回転スプレー法、パドル法、超音波処理を伴う浸漬法等の中から任意の方法を選択して使用することができる。また、現像の後、レリーフパターンの形状を調整する等の目的で、必要に応じて、任意の温度及び時間の組合せによる現像後ベークを施してもよい。
【００８０】
現像に使用される現像液としては、例えば、ネガ型感光性樹脂組成物に対する良溶媒、又は該良溶媒と貧溶媒との組合せが好ましい。良溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−シクロヘキシル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、及びα−アセチル−γ−ブチロラクトン等が好ましい。貧溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、乳酸エチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、及び水等が好ましい。良溶媒と貧溶媒とを混合して用いる場合には、ネガ型感光性樹脂組成物中のポリマーの溶解性によって良溶媒に対する貧溶媒の割合を調整することが好ましい。また、各溶媒を２種以上、例えば数種類組合せて用いることもできる。
【００８１】
（４）硬化レリーフパターン形成工程
本工程では、上記現像により得られたレリーフパターンを加熱して感光成分を希散させるとともに、（Ａ）ポリイミド前駆体をイミド化させることによって、ポリイミドから成る硬化レリーフパターンに変換する。加熱硬化の方法としては、例えば、ホットプレートによるもの、オーブンを用いるもの、温度プログラムを設定できる昇温式オーブンを用いるもの等種々の方法を選ぶことができる。加熱は、例えば、１７０℃〜４００℃で３０分〜５時間の条件で行うことができる。加熱硬化時の雰囲気気体としては空気を用いてもよく、窒素、アルゴン等の不活性ガスを用いることもできる。
【００８２】
＜ポリイミド＞
上記ポリイミド前駆体組成物から形成される硬化レリーフパターンに含まれるポリイミドの構造は、下記一般式（１０）で表される。
【化５１】
2020026840.tif 000053
｛一般式（１０）中、Ｘ１及びＹ１は、一般式（１）中のＸ１及びＹ１と同じであり、ｍは正の整数である。｝
【００８３】
一般式（１）中の好ましいＸ１とＹ１は、同じ理由により、一般式（１０）のポリイミドにおいても好ましい。一般式（１０）の繰り返し単位数ｍは、特に限定は無いが、２〜１５０の整数であってもよい。また、上記で説明されたネガ型感光性樹脂組成物をポリイミドに変換する工程を含むポリイミドの製造方法も本発明の一態様である。
【００８４】
＜半導体装置＞
本実施形態では、上述した硬化レリーフパターンの製造方法により得られる硬化レリーフパターンを有する、半導体装置も提供される。したがって、半導体素子である基材と、上述した硬化レリーフパターン製造方法により該基材上に形成されたポリイミドの硬化レリーフパターンとを有する半導体装置が提供されることができる。また、本発明は、基材として半導体素子を用い、上述した硬化レリーフパターンの製造方法を工程の一部として含む半導体装置の製造方法にも適用できる。本発明の半導体装置は、上記硬化レリーフパターン製造方法で形成される硬化レリーフパターンを、表面保護膜、層間絶縁膜、再配線用絶縁膜、フリップチップ装置用保護膜、又はバンプ構造を有する半導体装置の保護膜等として形成し、既知の半導体装置の製造方法と組合せることで製造することができる。
【００８５】
＜表示体装置＞
本実施形態では、表示体素子と該表示体素子の上部に設けられた硬化膜とを備える表示体装置であって、該硬化膜は上述の硬化レリーフパターンである表示体装置が提供される。ここで、当該硬化レリーフパターンは、当該表示体素子に直接接して積層されていてもよく、別の層を間に挟んで積層されていてもよい。例えば、該硬化膜として、ＴＦＴ液晶表示素子及びカラーフィルター素子の表面保護膜、絶縁膜、及び平坦化膜、ＭＶＡ型液晶表示装置用の突起、並びに有機ＥＬ素子陰極用の隔壁を挙げることができる。
【００８６】
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、上記のような半導体装置への適用の他、多層回路の層間絶縁、フレキシブル銅張板のカバーコート、ソルダーレジスト膜、及び液晶配向膜等の用途にも有用である。
【実施例】
【００８７】
以下、実施例により本実施形態を具体的に説明するが、本実施形態はこれに限定されるものではない。実施例、比較例、及び製造例においては、ポリマー又はネガ型感光性樹脂組成物の物性を以下の方法に従って測定及び評価した。【００８８】
＜測定及び評価方法＞
（１）重量平均分子量
各樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（標準ポリスチレン換算）を用いて以下の条件下で測定した。
ポンプ：ＪＡＳＣＯ  ＰＵ−９８０
検出器：ＪＡＳＣＯ  ＲＩ−９３０
カラムオーブン：ＪＡＳＣＯ  ＣＯ−９６５  ４０℃
カラム：昭和電工（株）製Ｓｈｏｄｅｘ  ＫＤ−８０６Ｍ  直列に２本、又は
昭和電工（株）製Ｓｈｏｄｅｘ  ８０５Ｍ／８０６Ｍ直列
標準単分散ポリスチレン：昭和電工（株）製Ｓｈｏｄｅｘ  ＳＴＡＮＤＡＲＤ  ＳＭ−１０５
移動相：０．１ｍｏｌ／Ｌ  ＬｉＢｒ／Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）
流速：１ｍＬ／ｍｉｎ【００８９】
（２）Ｃｕ上の硬化レリーフパターンの作製
６インチシリコンウェハー（フジミ電子工業株式会社製、厚み６２５±２５μｍ）上に、スパッタ装置（Ｌ−４４０Ｓ−ＦＨＬ型、キヤノンアネルバ社製）を用いて２００ｎｍ厚のＴｉ、４００ｎｍ厚のＣｕをこの順にスパッタした。続いて、このウェハー上に、後述の方法により調製したネガ型感光性樹脂組成物をコーターデベロッパー（Ｄ−Ｓｐｉｎ６０Ａ型、ＳＯＫＵＤＯ社製）を用いて回転塗布し、１１０℃で１８０秒間ホットプレートにてプリベークを行い、約７μｍ厚の塗膜を形成した。この塗膜に、テストパターン付マスクを用いて、プリズマＧＨＩ（ウルトラテック社製）により５００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギーを照射した。次いで、この塗膜を、現像液としてシクロペンタノンを用いてコーターデベロッパー（Ｄ−Ｓｐｉｎ６０Ａ型、ＳＯＫＵＤＯ社製）でスプレー現像し、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートで、リンスすることにより、Ｃｕ上のレリーフパターンを得た。Ｃｕ上に該レリーフパターンを形成したウェハーを、昇温プログラム式キュア炉（ＶＦ−２０００型、光洋リンドバーグ社製）を用いて、窒素雰囲気下、表１に記載の硬化温度において２時間加熱処理することにより、Ｃｕ上に約４〜５μｍ厚の樹脂から成る硬化レリーフパターンを得た。【００９０】
（３）Ｃｕ上の硬化レリーフパターンの解像性評価
上記の方法で得た硬化レリーフパターンを光学顕微鏡下で観察し、最少開口パターンのサイズを求めた。このとき、得られたパターンの開口部の面積が、対応するパターンマスク開口面積の１／２以上であれば解像されたものとみなし、解像された開口部のうち最小面積を有するものに対応するマスク開口辺の長さを解像度とした。解像度が１０μｍ未満のものを「優」、１０μｍ以上１４μｍ未満のものを「良」、１４μｍ以上１８μｍ未満のものを「可」、１８μｍ以上のものを「不可」とした。【００９１】
（４）Ｃｕ上の硬化レリーフパターンの高温保存（high temperature storage）試験と、その後のＣｕ表面ボイド面積評価
Ｃｕ上に該硬化レリーフパターンを形成したウェハーを、昇温プログラム式キュア炉（ＶＦ−２０００型、光洋リンドバーグ社製）を用いて、空気中、１５０℃で１６８時間加熱した。続いて、プラズマ表面処理装置（ＥＸＡＭ型、神港精機社製）を用いて、Ｃｕ上の樹脂層を全てプラズマエッチングにより除去した。プラズマエッチング条件は下記の通りである。
出力：１３３Ｗ
ガス種・流量：Ｏ２：４０ｍＬ／分  ＋  ＣＦ４：１ｍＬ／分
ガス圧：５０Ｐａ
モード：ハードモード
エッチング時間：１８００秒
樹脂層を全て除去したＣｕ表面を、ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−４８００型、日立ハイテクノロジーズ社製）によって観察し、画像解析ソフト（Ａ像くん、旭化成社製）を用いて、Ｃｕ層の表面に占めるボイドの面積を算出した。比較例１に記載のネガ型感光性樹脂組成物を評価した際のボイドの総面積を１００％とした際に、ボイドの総面積比率が５０％未満のものを「優」、５０％以上７５％未満のものを「良」、７５％以上１００％未満のものを「可」１００％以上のものを「不可」と判定した。【００９２】
（５）硬化レリーフパターン（ポリイミド塗膜）の耐薬品性評価
Ｃｕ上に形成した該硬化レリーフパターンを、レジスト剥離液｛ＡＴＭＩ社製、製品名ＳＴ−４４、主成分は２−（２−アミノエトキシ）エタノール、１−シクロヘキシル−２−ピロリドン｝を５０℃に加熱したものに５分間浸漬し、流水で１分間洗浄し、風乾した。その後、膜表面を光学顕微鏡で目視観察し、クラック等の薬液によるダメージの有無や、薬液処理後の膜厚の変化率をもって耐薬品性を評価した。評価基準として、クラック等が発生せず、膜厚変化率が薬品浸漬前の膜厚を基準として１０％以下のものを「優」、１０％超〜１５％以下のものを「良」、１５％超〜２０％以下のものを「可」とし、クラックが発生したもの、または膜厚変化率が２０％を超えるものを「不可」とした。【００９３】
（６）封止材との密着性試験
エポキシ系封止材として、長瀬ケムテックス社製のＲ４０００シリーズを用意した。アルミスパッタしたシリコーンウエハー上に、封止材を厚みが約１５０ミクロンになるようにスピンコートし、１３０℃で熱硬化させてエポキシ系封止材を硬化させた。上記エポキシ系硬化膜上に、各実施例、及び各比較例で作製した感光性樹脂組成物を最終膜厚が１０ミクロンになるように塗布した。塗布した感光性樹脂組成物を、アライナ（ＰＬＡ−５０１Ｆ、キャノン社製）を用いて露光量６００ｍＪ／ｃｍ2のｇｈｉ線で全面を露光した。その後、１８０℃、２時間にて熱硬化させて、厚み１０ミクロンの１層目の硬化膜を作成した。【００９４】
上記１層目の硬化膜上に、１層目の硬化膜形成で使用した感光性樹脂組成物を塗布し、１層目の硬化膜作製時と同じ条件で全面を露光した後、熱硬化させて、厚み１０ミクロンの２層目の硬化膜を作製した。封止材劣化試験で作製したサンプルにピンを立て、引取試験機（クワッドグループ社製、セバスチャン５型）を用いて密着性試験を行った。即ち、エポキシ系封止材と、各実施例及び各比較例で作製した感光性樹脂組成物から作製された硬化レリーフパターンとの接着強度を測定し、以下の基準で評価した。
評価：接着強度７０ＭＰａ以上・・・密着力Ａ
接着強度５０ＭＰａ以上〜７０ＭＰａ未満・・・密着力Ｂ
接着強度３０ＭＰａ以上〜５０ＭＰａ未満・・・密着力Ｃ
接着強度３０ＭＰａ未満・・・密着力Ｄ【００９５】
製造例１：（Ａ）ポリイミド前駆体としてのポリマーＡ−１の合成
４，４’−オキシジフタル酸二無水物（ＯＤＰＡ）１５５．１ｇを２Ｌ容量のセパラブルフラスコに入れ、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）１３１．２ｇとγ−ブチロラクトン４００ｍＬを入れて室温下で攪拌し、攪拌しながらピリジン８１．５ｇを加えて反応混合物を得た。反応による発熱の終了後に反応混合物を室温まで放冷し、１６時間放置した。次に、氷冷下において、ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）２０６．３ｇをγ−ブチロラクトン１８０ｍＬに溶解した溶液を攪拌しながら４０分掛けて反応混合物に加え、続いて４，４’−オキシジアニリン（ＯＤＡ）９３．０ｇをγ−ブチロラクトン３５０ｍＬに懸濁したものを攪拌しながら６０分掛けて加えた。更に室温で２時間攪拌した後、エチルアルコール３０ｍＬを加えて１時間攪拌し、次に、γ−ブチロラクトン４００ｍＬを加えた。反応混合物に生じた沈殿物をろ過により取り除き、反応液を得た。得られた反応液を３Ｌのエチルアルコールに加えて粗ポリマーから成る沈殿物を生成した。生成した粗ポリマーを濾別し、テトラヒドロフラン１．５Ｌに溶解して粗ポリマー溶液を得た。得られた粗ポリマー溶液を２８Ｌの水に滴下してポリマーを沈殿させ、得られた沈殿物を濾別した後、真空乾燥して粉末状のポリマー（ポリマーＡ−１）を得た。ポリマー（Ａ−１）の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（標準ポリスチレン換算）で測定したところ、重量平均分子量（Ｍｗ）は２０，０００であった。【００９６】
製造例２：（Ａ）ポリイミド前駆体としてのポリマーＡ−２の合成
製造例１の４，４’−オキシジフタル酸二無水物（ＯＤＰＡ）１５５．１ｇに代えて、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）１４７．１ｇを用いた以外は、前述の製造例１に記載の方法と同様にして反応を行い、ポリマー（Ａ−２）を得た。ポリマー（Ａ−２）の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（標準ポリスチレン換算）で測定したところ、重量平均分子量（Ｍｗ）は２２，０００であった。【００９７】
製造例３：（Ａ）ポリイミド前駆体としてのポリマーＡ−３の合成
製造例１の４，４’−オキシジアニリン（ＯＤＡ）９３．０ｇに代えて、２，２’−ジメチルビフェニル−４，４’−ジアミン（ｍ−ＴＢ）９８．６ｇを用いた以外は、前述の製造例１に記載の方法と同様にして反応を行い、ポリマー（Ａ−３）を得た。ポリマー（Ａ−３）の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（標準ポリスチレン換算）で測定したところ、重量平均分子量（Ｍｗ）は２１，０００であった。【００９８】
製造例４：（Ａ）ポリイミド前駆体としてのポリマーＡ−４の合成
製造例１の４，４’−オキシジアニリン（ＯＤＡ）に代えて、ｐ−フェニレンジアミン（５０．３ｇ）を用いた以外は、前述の製造例１に記載の方法と同様にして反応を行い、ポリマー（Ａ−３）を得た。ポリマー（Ａ−３）の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（標準ポリスチレン換算）で測定したところ、重量平均分子量（Ｍｗ）は１８，０００であった。【００９９】
＜実施例１＞ＭＯＩ−Ｄの製造方法（化合物Ｂ−１）
ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル５５．１ｇ（０．２５ｍｏｌ）を５００ｍＬ容量のセパラブルフラスコに入れ、テトラヒドロフラン１５０ｍＬを入れて室温下で攪拌した。次に、氷冷下において、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート（昭和電工社品、製品名：カレンズＭＯＩ）７７．６ｇ（０．５０ｍｏｌ）にテトラヒドロフラン１５０ｍＬを加えた溶液を３０分掛けて上記フラスコ内に滴下し、室温で５時間攪拌した。その後、ロータリーエバポレーターを用いてテトラヒドロフランを留去し、化合物Ｂ−１を得た。化合物Ｂ−１のメタアクリル当量は、２６５ｇ／ｍｏｌであった。【０１００】
＜実施例２＞ＭＯＩ−ＡＰの製造方法（化合物Ｂ−２）
上記実施例１において、ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル５５．１ｇを１，４−ブタンジオールビス（３−アミノプロピルエーテル）５１．１ｇ（０．２５ｍｏｌ）に代えた以外は実施例１と同様の方法で合成を行い、化合物Ｂ−２を得た。化合物Ｂ−２のメタアクリル当量：２５７ｇ／ｍｏｌであった。【０１０１】
＜実施例３＞ＭＯＩ−ＯＤＡの製造方法（化合物Ｂ−３）
上記実施例１において、ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル５５．１ｇをＯＤＡ５０．１ｇ（０．２５ｍｏｌ）に代えた以外は実施例１と同様の方法で合成を行い、化合物Ｂ−３を得た。化合物Ｂ−３のメタアクリル当量：２５５ｇ／ｍｏｌであった。【０１０２】
＜実施例４＞ＭＯＩ−ＤＥｔＡの製造方法（化合物Ｂ−４）
上記実施例１において、ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル５５．１ｇをジエタノールアミン２６．３ｇ（０．２５ｍｏｌ）に代え、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート（昭和電工社品、製品名：カレンズＭＯＩ）７７．６ｇを３８．８ｇ（０．２５ｍｏｌ）に代えた以外は実施例１と同様の方法で合成を行い、化合物Ｂ−４を得た。化合物Ｂ−４のメタアクリル当量：２６０ｇ／ｍｏｌであった。【０１０３】
＜実施例５＞ＭＯＩ−ＥＧ−ＭＯＩの製造方法（化合物Ｂ−５）
上記実施例１において、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート（昭和電工社品、製品名：カレンズＭＯＩ）７７．６ｇを２−（２−イソシアナトエチルオキシ）エチルメタクリレート９９．６ｇ（０．５０ｍｏｌ）に代えた以外は実施例１と同様の方法で合成を行い、化合物Ｂ−５を得た。化合物Ｂ−５のメタアクリル当量：３０９ｇ／ｍｏｌであった。【０１０４】
＜実施例６＞ＭＯＩ−ＤＥＡの製造方法（化合物Ｂ−６）
Ｎ−フェニルジエタノールアミン５５．１ｇ（０．２５ｍｏｌ）を５００ｍＬ容量の３口ナスフラスコに入れ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１００ｍＬを入れて室温下で攪拌した。更に、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート（昭和電工社品、製品名：カレンズＭＯＩ）７７．６ｇ（０．５０ｍｏｌ）にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１５０ｍＬを加えた。そして、オイルバスでフラスコを１２０℃まで昇温し、１２０℃で１３時間攪拌後、室温まで冷却した。その後、ロータリーエバポレーターを用いてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを留去し、化合物Ｂ−６を得た。化合物Ｂ−６のメタアクリル当量：２４５ｇ／ｍｏｌであった。【０１０５】
＜実施例７＞ＭＯＩ−ＡＥＥの製造方法（化合物Ｂ−７）
上記製造例５において、ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル５５．１ｇを２−（２−アミノエトキシ）エタノール２６．３ｇ（０．２５ｍｏｌ）に代え、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート（昭和電工社品、製品名：カレンズＭＯＩ）７７．６ｇを３８．８ｇ（０．２５ｍｏｌ）に代えた以外は実施例１と同様の方法で合成を行い、化合物Ｂ−７を得た。化合物Ｂ−７のメタアクリル当量：２６０ｇ／ｍｏｌであった。【０１０６】
＜実施例８＞ＭＯＩ−ＤＯＡの製造方法（化合物Ｂ−８）
上記実施例１において、ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル５５．１ｇをジ−ｎ−オクチルアミン６０．４ｇ（０．２５ｍｏｌ）に代え、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート（昭和電工社品、製品名：カレンズＭＯＩ）７７．６ｇを３８．８ｇ（０．２５ｍｏｌ）に代えた以外は実施例１と同様の方法で合成を行い、化合物Ｂ−８を得た。化合物Ｂ−８のメタアクリル当量：３９７ｇ／ｍｏｌであった。【０１０７】
＜実施例９＞ＢＥＩ−ＤＥｔＡの製造方法（化合物Ｂ−９）
ジエタノールアミン２６．３ｇ（０．２５ｍｏｌ）を５００ｍＬ容量のセパラブルフラスコに入れ、テトラヒドロフラン１５０ｍＬを入れて室温下で攪拌した。次に、氷冷下において、１，１−（ビスアクリロイルオキシメチル）エチルイソシアネート（昭和電工社品、製品名：カレンズＢＥＩ）５９．８ｇ（０．２５ｍｏｌ）にテトラヒドロフラン１５０ｍＬを加えた溶液を３０分掛けて上記フラスコ内に滴下し、室温で５時間攪拌した。その後、ロータリーエバポレーターを用いてテトラヒドロフランを留去し、化合物Ｂ−９を得た。化合物Ｂ−９のアクリル当量：１７２ｇ／ｍｏｌであった。【０１０８】
＜実施例１０＞ＢＥＩ−ＢＨＥＡの製造方法（化合物Ｂ−１０）
上記実施例９において、ジエタノールアミン２６．３ｇ（０．２５ｍｏｌ）をＮ，Ｎ’−ビス（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン３７．１ｇ（０．２５ｍｏｌ）に代え、１，１−（ビスアクリロイルオキシメチル）エチルイソシアネート５９．８ｇ（０．２５ｍｏｌ）を１１９．６ｇ（０．５０ｍｏｌ）に代えた以外は実施例９と同様の方法で合成を行い、化合物Ｂ−１０を得た。化合物Ｂ−１０のアクリル当量は１５７ｇ／ｍｏｌであった。【０１０９】
＜実施例１１＞（化合物Ｂ−１１）
ジエタノールアミン２．１０ｇ（０．０２０ｍｏｌ）を１００ｍＬ容量の三口フラスコに入れ、テトラヒドロフラン５．６ｇを入れて室温下で攪拌した。次に、氷冷下において、ヘキシルイソシアネート２．６７ｇ（０．０２１ｍｏｌ）にテトラヒドロフラン５．６ｇを加えた溶液を１５分掛けて上記フラスコ内に滴下し、室温で４時間攪拌した。その後、ロータリーエバポレーターを用いてテトラヒドロフランを留去し、化合物Ｂ−１１を得た。【０１１０】
＜実施例１２＞（化合物Ｂ−１２）
上記実施例１１において、ジエタノールアミン２．１０ｇ（０．０２０ｍｏｌ）を２−（２−アミノエトキシ）エタノール２．１０ｇ（０．０２０ｍｏｌ）に代えた以外は実施例１１と同様の方法で合成を行い、化合物Ｂ−１２を得た。【０１１１】
＜実施例１３＞（化合物Ｂ−１３）
上記実施例１１において、ジエタノールアミン２．１０ｇ（０．０２０ｍｏｌ）をビス（２−メトキシエチル）アミン２．６６ｇ（０．０２０ｍｏｌ）に代えた以外は実施例１１と同様の方法で合成を行い、化合物Ｂ−１３を得た。【０１１２】
＜実施例１４＞
ポリマーＡ−１を用いて以下の方法でネガ型感光性樹脂組成物を調製し、調製した組成物の評価を行った。（Ａ）ポリイミド前駆体としてポリマーＡ−１：１００ｇ、（Ｂ）化合物として実施例１の化合物Ｂ−１：８ｇ、（Ｃ）光重合開始剤としてエタノン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）（ＯＸＥ−０２、感光剤Ｃ−１に該当）：３ｇを、γ−ブチルラクトン（ＧＢＬ）：１５０ｇに溶解した。得られた溶液の粘度を、少量のＧＢＬをさらに加えることによって、約３０ポイズに調整し、ネガ型感光性樹脂組成物とした。該組成物を、前述の方法に従って評価した。結果を表１に示す。【０１１３】
＜実施例１５〜２６＞
表１に示すとおりの配合比で調製したこと以外は、実施例１４と同様のネガ型感光性樹脂組成物を調製し、前述の方法に従って評価した。その結果を表１に示す。【０１１４】
＜実施例２７＞
ポリマーＡ−１及びＡ−２を用いて以下の方法でネガ型感光性樹脂組成物を調製し、調製した組成物の評価を行った。（Ａ）ポリイミド前駆体としてポリマーＡ−１：５０ｇ、及びポリマーＡ−２：５０ｇ、（Ｂ）化合物として化合物Ｂ−１：８ｇ、（Ｃ）光重合開始剤としてエタノン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）（ＯＸＥ−０２、感光剤Ｃ−１に該当）：３ｇを、γ−ブチルラクトン（ＧＢＬ）：１５０ｇに溶解した。得られた溶液の粘度を、少量のＧＢＬをさらに加えることによって、約３０ポイズに調整し、ネガ型感光性樹脂組成物とした。該組成物を、前述の方法に従って評価した。結果を表２に示す。【０１１５】
＜実施例２８〜３６＞
表２に示すとおりの配合比で調製したこと以外は、実施例１４と同様のネガ型感光性樹脂組成物を調製し、前述の方法に従って評価した。その結果を表１に示す。【０１１６】
＜実施例３７＞
ポリマーＡ−３を用いて以下の方法でネガ型感光性樹脂組成物を調製し、調製した組成物の評価を行った。（Ａ）ポリイミド前駆体としてポリマーＡ−３：１００ｇ、（Ｂ）化合物として化合物Ｂ−１：８ｇ、（Ｃ）光重合開始剤としてエタノン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）（ＯＸＥ−０２、感光剤Ｃ−１に該当）：３ｇを、γ−ブチルラクトン（ＧＢＬ）：１５０ｇに溶解した。得られた溶液の粘度を、少量のＧＢＬをさらに加えることによって、約３０ポイズに調整し、ネガ型感光性樹脂組成物とした。該組成物を、前述の方法に従って評価した。結果を表２に示す。【０１１７】
＜実施例３８＞
ポリマーＡ−３の代わりにポリマーＡ−４を用いたこと以外は実施例２４と同様にネガ型感光性樹脂組成物を製造し、前述の方法に従って評価した。結果を表２に示す。【０１１８】
＜比較例１＞
（Ｂ）化合物を用いなかったこと以外は実施例１と同様にネガ型感光性樹脂組成物を製造し、前述の方法に従って評価した。結果を表２に示す。【０１１９】
表１に記載されている、化合物（Ｂ−１〜Ｂ−１３）と感光剤（Ｃ−１）は、それぞれ以下の化合物である。【０１２０】
【化５２】
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【化５３】
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【化５４】
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【化５５】
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【化５６】
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【化５７】
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【化５８】
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【化５９】
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【化６０】
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【化６１】
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【化６２】
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【化６３】
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【化６４】
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【０１２１】
Ｃ−１：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）（商標名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ  ＯＸＥ−０２（ＯＸＥ−０２））【０１２２】
【表１】
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【０１２３】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明によるネガ型感光性樹脂組成物を用いることで、高い耐薬品性と解像性を持つ硬化レリーフパターンを得ることができ、かつ、Ｃｕ表面のボイド発生を抑制することができる。本発明は、例えば半導体装置、多層配線基板等の電気・電子材料の製造に有用な感光性材料の分野で好適に利用できる。
【国際調査報告】
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