感光性树脂组合物、感光性元件、半导体装置和抗蚀剂图案的形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及感光性树脂组合物、感光性元件和抗蚀剂图案的形成方法。
【背景技术】
[0002] 在半导体元件或印刷配线板的制造中，为了形成微细的图案，例如使用负型感光 性树脂组合物。在该方法中，通过感光性树脂组合物的涂布等在基材(半导体元件时为芯 片，印刷配线板时为基板)上形成感光层，并且通过预定的图案照射活性光线从而使曝光部 固化。进一步，使用显影液选择性去除未曝光部，从而在基材上形成作为感光性树脂组合物 的固化膜的抗蚀剂图案。因此，要求感光性树脂组合物在显影时间短（显影性）、对于活性光 线的敏感度、能够形成微细的图案(分辨率)等方面优异。于是，提出了含有可溶于碱水溶液 的酚醛清漆树脂、环氧树脂和光酸产生剂的感光性树脂组合物，含有具有羧基的碱可溶性 环氧化合物和光阳离子聚合引发剂的感光性树脂组合物等(例如，参照专利文献1~3)。
[0003] 此外，从在基材上形成感光层时的作业性的观点出发，对于感光性树脂组合物，还 要求对基材的粘附性(粘着性)优异。在使用不具有充分粘着性的感光性树脂组合物的情况 下，曝光部的感光层容易因显影处理被去除，存在基材与抗蚀剂图案的密合性恶化的倾向。
[0004] 进一步，作为用于半导体元件的表面保护膜和层间绝缘膜，要求耐热性、电气特 性、机械特性等绝缘可靠性。于是，提出了在上述感光性树脂组合物中进一步含有交联性单 体的感光性树脂组合物(例如，参照专利文献4)。
[0005] 此外，通过形成厚的层间绝缘膜，层厚度方向的配线间的绝缘性提高，能够防止配 线的短路，因此与配线间的绝缘有关的可靠性提高。此外，在安装芯片时，通过使半导体元 件具有厚的层间绝缘膜，能够缓和焊料凸块施于焊盘的应力，因此安装时不易发生连接不 良。因此，从绝缘可靠性和安装芯片时的生产率的观点出发，还要求能够形成大于20μπι的厚 的感光性树脂组合物的膜。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:日本特开平06-059444号公报 [0009] 专利文献2:日本特开平09-087366号公报 [0010] 专利文献3:国际公开第2008/010521号 [0011] 专利文献4:日本特开2003-215802号公报
【发明内容】
[0012] 发明所要解决的课题
[0013] 然而，对于上述现有技术文献中记载的感光性树脂组合物，虽然绝缘可靠性等优 异，但厚膜化时难以高分辨率化。例如，对于专利文献2中记载的感光性树脂组合物，在涂膜 的厚度为50μπι时，具有间隔宽度为40μπι左右的分辨率，对于高集成化的半导体元件是不充 分的。此外，对于专利文献3中记载的感光性树脂组合物，有时无法表现出充分的耐热性。此 外，对于专利文献1或4中记载的感光性树脂组合物，在涂膜的厚度为ΙΟμπι时，可得到间隔宽 度为5μπι左右的良好的分辨率，但厚膜化时无法得到良好的分辨率。
[0014] 本发明的目的在于，解决如上所述的伴随以往技术的问题，提供一种感光性树脂 组合物，该感光性树脂组合物即使在形成了具有大于20μπι厚度的涂膜的情况下，也能够形 成分辨率和耐热性优异的抗蚀剂图案。
[0015] 用于解决课题的方法
[0016] 本发明人等为了解决上述问题进行了深入研究，结果发现了具有优异特性的感光 性树脂组合物。即，本发明的感光性树脂组合物的特征在于，含有：（Α)成分，具有酚羟基的 树脂；（Β)成分，具有羟甲基或烷氧基烷基的化合物；（C)成分，具有2个以上选自丙烯酰氧 基、甲基丙烯酰氧基、缩水甘油氧基和羟基中的1种以上官能团的脂肪族化合物；以及(D)成 分，光敏性酸产生剂。
[0017] (Β)成分优选为进一步具有选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少1种的化 合物。
[0018] 本发明的感光性树脂组合物优选相对于上述(Α)成分100质量份含有上述(C)成分 20~70质量份。
[0019] 本发明的感光性树脂组合物优选上述(C)成分具有3个以上的上述官能团。
[0020] 此外，本发明提供一种感光性元件，其具备支撑体和形成于该支撑体上的感光层， 并且该感光层由上述感光性树脂组合物形成。
[0021] 进一步，本发明提供上述感光性树脂组合物的固化物。该固化物可适合用作阻焊 剂或层间绝缘膜。
[0022] 本发明提供一种抗蚀剂图案的形成方法，其包括:将上述感光性树脂组合物涂布 于基材上，并且将涂布的感光性树脂组合物干燥而形成感光层的工序;将上述感光层曝光 成预定的图案，曝光后进行加热处理（以下，该加热处理也称为"曝光后烘烤"。）的工序；以 及将加热处理后的感光层显影，并且对得到的树脂图案进行加热处理的工序。
[0023] 进一步，本发明提供一种抗蚀剂图案的形成方法，其包括:在基板上形成上述感光 性元件的感光层的工序;将上述感光层曝光成预定的图案，曝光后进行加热处理的工序；以 及将加热处理后的感光层显影，并且将得到的树脂图案加热处理的工序。
[0024]发明效果
[0025]根据本发明的感光性树脂组合物，即使是形成了具有大于20μπι厚度的涂膜的情 况，也能够形成分辨率和耐热性优异的抗蚀剂图案。
【附图说明】
[0026] 图1是表示本发明的一个实施方式的多层印刷配线板的制造方法的示意图。
【具体实施方式】
[0027] 以下，对本发明的一个实施方式进行具体说明，但本发明不限于此。
[0028][感光性树脂组合物]
[0029]本实施方式的感光性树脂组合物含有：（Α)具有酚羟基的树脂；（Β)具有羟甲基或 烷氧基烷基的化合物；（C)成分，具有2个以上选自丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、缩水甘油 氧基和羟基中的1种以上官能团的脂肪族化合物；以及(D)成分，光敏性酸产生剂。此外，本 实施方式的感光性树脂组合物根据需要还可含有：（E)成分，溶剂；（F)成分，无机填料；（G) 成分，硅烷偶联剂；（H)成分，敏化剂；（I)成分，胺；（J)成分，有机过氧化物；（K)成分，流平剂 等。
[0030] 对于使用本实施方式的感光性树脂组合物能够形成分辨率和耐热性优异的树脂 图案的原因，本发明人等如下认为。首先，在未曝光部，（A)成分对于显影液的溶解性因添加 (C)成分而大幅提高。其次，在曝光部，由于由（D)成分产生的酸，（B)成分中的羟甲基或烷氧 基烷基不仅与（C)成分反应，还与(A)成分的酚羟基反应，从而感光性树脂组合物对于显影 液的溶解性大幅降低。由此，当进行了显影时，由于未曝光部和曝光部对于显影液的溶解性 的显著差异而能够得到充分的分辨率。此外，本发明人等推测，显影后通过图案的加热处 理，（B)成分与(C)成分或(A)成分的反应进一步进行，从而得到具有充分的耐热性的树脂图 案。
[0031] <(A)成分 >
[0032] 作为(A)成分即具有酚羟基的树脂，没有特别限制，优选为可溶于碱水溶液的树 月旨，特别优选为酚醛清漆树脂。这样的酚醛清漆树脂可通过使酚类与醛类在催化剂存在下 缩合而得到。
[0033]作为上述酚类，例如，可举出苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、邻乙基苯酚、间乙基苯 酚、对乙基苯酚、邻丁基苯酚、间丁基苯酚、对丁基苯酚、2，3-二甲苯酚、2，4-二甲苯酚、2，5-二甲苯酚、2,6_二甲苯酚、3,4_二甲苯酚、3,5_二甲苯酚、2,3,5_三甲基苯酚、3,4,5_三甲基 苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、邻苯三酚、α-萘酚、β-萘酚等。
[0034] 此外，作为上述醛类，可举出甲醛、多聚甲醛、乙醛、苯甲醛等。
[0035] 作为这样的酚醛清漆树脂的具体例，可举出苯酚/甲醛缩合酚醛清漆树脂、甲酚/ 甲醛缩合酚醛清漆树脂、苯酚-萘酚/甲醛缩合酚醛清漆树脂等。
[0036] 此外，作为酚醛清漆树脂以外的(Α)成分，例如，可举出聚羟基苯乙烯及其共聚物、 苯酚-亚二甲苯基二甲醇缩合树脂、甲酚-亚二甲苯基二甲醇缩合树脂、苯酚-二环戊二烯缩 合树脂等。(Α)成分能够单独使用1种或将2种以上混合使用。
[0037]从所得的固化膜的分辨率、显影性、热冲击性、耐热性等进一步优异的观点出发， (Α)成分的重均分子量优选为小于或等于100000，更优选为1000~80000,进一步优选为 2000~50000，特别优选为2000~20000，极其优选为5000~15000。
[0038] 在本实施方式的感光性树脂组合物中，（Α)成分的含量相对于感光性树脂组合物 的总量(其中，使用(Ε)成分时不包含(Ε)成分）100质量份优选为30~90质量份，更优选为40 ~80质量份。如果(Α)成分的含量处于该范围，则具有使用所得的感光性树脂组合物形成的 膜在碱水溶液中的显影性进一步优异的倾向。
[0039] <(Β)成分 >
[0040] 本实施方式的感光性树脂组合物含有具有羟甲基或烷氧基烷基的化合物作为(Β) 成分。（Β)成分优选为进一步具有选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少1种的化合 物。此处，芳香环是指具有芳香族性的烃基(例如，碳原子数为6~10的烃基），例如可举出苯 环和萘环。杂环是指具有至少1个氮原子、氧原子、硫原子等杂原子的环状基团（例如，碳原 子数为3~10的环状基团），例如可举出吡啶环、咪唑环、吡咯烷酮环、〃悉..唑烷酮环、咪唑烷 酮环和嘧啶酮环。此外，脂环是指不具有芳香族性的环状烃基(例如，碳原子数为3~10的环 状烃基），例如可举出环丙烷环、环丁烷环、环戊烷环和环己烷环。烷氧基烷基是指烷基通过 氧原子与烷基结合的基团。此外，2个烷基可彼此不同，例如为碳原子数1~10的烷基。
[0041] 通过含有(B)成分，在将树脂图案形成后的感光层加热而固化时，（B)成分与(A)成 分反应而形成交联结构，能够防止树脂图案的脆化和树脂图案的变形，从而能够提高耐热 性。此外，具体而言，进一步具有酚羟基的化合物或进一步具有羟甲基氨基的化合物能够用 作优选的化合物，不包含(A)成分和(C)成分。（B)成分能够单独使用1种或将2种以上混合使 用。
[0042] 如下