JP2000250210A - 感光性樹脂組成物、感光性樹脂膜およびこれを用いたバンプ形成方法 - Google Patents

感光性樹脂組成物、感光性樹脂膜およびこれを用いたバンプ形成方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品の回路基板製造などのフォトファブ
リケーションに好適な厚膜用ポジ型感光性樹脂組成物と
感光性樹脂膜、およびこれを用いたバンプ形成方法を提
供すること。 【解決手段】 重量平均分子量2,000〜0,000
のノボラック樹脂/ポリビニル低級アルキルエーテル/分
子量200〜1,000の多核フェノール化合物/ナフ
トキノンジアジド基含有化合物/溶剤を含有する感光性
樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、感光性樹脂組成物
に関するものである。さらに詳しくいえば、本発明は、
回路基板の製造および半導体や電子部品の回路基板への
実装の際に行なうバンプ形成、配線形成、層間絶縁層、
回路保護膜、および精密部品加工・製造などのフォトフ
ァブリケーションに好適なアルカリ現像可能な厚膜用ポ
ジ型感光性樹脂組成物、感光性樹脂膜およびこれらを用
いたバンプ形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フォトファブリケーションとは、感光性
樹脂組成物を基板すなわち加工物表面に塗布し、フォト
リソグラフィー技術によって塗膜をパターニングし、こ
れをマスクとして化学エッチング、電解エッチングまた
は電解メッキを主体とするエレクトロフォーミング技術
を単独で、あるいは組み合わせて各種精密部品を製造す
る技術の総称であり、現在の精密微細加工技術の主流と
なっている。近年、電子機器のダウンサイジングに伴
い、LSIの高集積化およびASIC化が急激に進んで
おり、LSIを電子機器に搭載するための多ピン薄膜実
装が求められ、TAB方式やフリップチップ方式による
ベアチップ実装などが注目されてきている。このような
多ピン実装方法では、バンプと呼ばれる高さ20μm以
上の突起電極である接続用端子が、基板上に高精度に配
置されることが必要であり、今後、さらなるLSIの小
型化に対応してバンプの高精度化と狭ピッチ化がより一
層必要になってきている。
【0003】このようなバンプを形成するときに使用さ
れる感光性樹脂組成物に対する要求項目としては、20
μm以上の膜厚を形成できること、パターニングされた
膜は、基板に対する密着性を有すること、バンプを形成
するためのメッキを行なう際に、耐メッキ性およびメッ
キ液に対する良好な濡れ性を有していること、かつメッ
キを行った後は、剥離液により容易に剥離されることが
求められる。またLSIの高密度化にともなうバンプの
狭ピッチ化に対応するために、バンプ形成材料は、高解
像性と、レジストパターンにおいて側壁が垂直に近い良
好なパターニング形状が求められている。
【0004】パターニングされた膜は、メッキ中あるい
はメッキ後の水洗、乾燥でクラックが発生しないことが
求められる。メッキ中に膜にクラックが発生すると、希
望しない個所にメッキが析出し、ショートの原因にな
る。メッキ後に膜にクラックが発生すると、メッキの厚
みが足りなかった場合に、再度メッキすると、クラック
部にメッキが析出し易く、正しい形状のメッキが得られ
ない。メッキ時、あるいはメッキ後のクラック発生を抑
えることは、厚みがあるメッキ形成用を目的とした感光
性樹脂組成物に対する重要な要求項目である。しかしな
がら、従来、バンプ形成用材料として用いられているノ
ボラック樹脂とナフトキノンジアジド基含有化合物と他
の添加剤よりなる感光性樹脂組成物は、特にクラック発
生において満足できるものではなかった。すなわち、感
光性樹脂組成物の塗膜が、もろくてクラックが入りやす
く、密着性も不十分なため塗膜が基板から脱離してしま
う問題が生じている。
【0005】このような問題を解決するための手段とし
て、ガラス転移点が比較的低い高分子、例えばポリビニ
ルエーテルやアクリル樹脂を可塑剤として添加すること
が考えられる。ノボラック樹脂とナフトキノンジアジド
基含有化合物にポリビニルエーテルを添加してなるアル
カリ可溶性の感光性樹脂組成物は、すでに公知のものと
なっている。このような感光性樹脂組成物は、例えば米
国特許第3634082号公報あるいは特公昭46−1
6049号公報などに記載されている。また薄膜磁気ヘ
ッドの段差解消層としてノボラック樹脂系のフォトレジ
ストとポリビニルメチルエーテルとの混合物を用いた特
公平05−54169号公報記載の例もある。ここにお
いてポリビニルエーテルはアルカリ現像液に可溶である
が、感光性樹脂組成物のレジストとしてのコントラスト
を低下させ、パターニング形状を劣化させる。
【0006】主にメッキ耐性を向上させる目的でアクリ
ル樹脂を添加したポジ型フォトレジスト組成物が、特開
平10−207057号公報に記載されている。この技
術は、クラックの低減が期待されるが、クラック発生を
抑えるために大量に添加するアクリル樹脂が、他方にお
いて、レジストとしてのコントラストの低下やパターニ
ング形状を悪くする原因となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ノボラック
樹脂系の感光性樹脂組成物にポリビニルエーテルと多核
フェノール化合物を添加することにより、20μm以上
の厚膜でも均一性の高い塗膜を形成することが可能であ
り、高い解像性を有しつつ、メッキ形状に優れ、メッキ
染み出しがみられず、かつメッキ中あるいはメッキ後の
水洗および乾燥処理において、塗膜中にクラックが発生
しない、バンプ形成用あるいは配線形成用として好適な
感光性樹脂組成物を提供し、さらにこれを用いた感光性
樹脂膜およびバンプ形成方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決する手段として、(A)重量平均分子量(GPC法
によるポリスチレン換算値)2,000〜30,000
のノボラック樹脂、(B)ポリビニル低級アルキルエー
テル、(C)分子量200〜1,000の多核フェノー
ル化合物および(D)ナフトキノンジアジド基含有化合
物を含有することを特徴とする感光性樹脂組成物を提供
するものである。また、本発明は前記感光性樹脂組成物
を塗布、乾燥してなる膜厚20〜100μmの感光性樹
脂膜を提供する。さらにまた本発明は、電子部品の基板
に前記感光性樹脂組成物を塗布、乾燥して感光性樹脂膜
を形成し、次いで、メッキを行ないたい部分に放射線を
露光し、露光部分をアルカリ性現像液で溶解除去してパ
ターニングした後、電解メッキをして厚さ20〜100
μmのバンプを形成する方法を提供するものである。
【0009】以下、本発明について詳細に説明する。
【発明の実施の形態】(A)ノボラック樹脂:本発明に
用いられるノボラック樹脂(A)は、フェノール性水酸
基を持つ芳香族化合物(以下、単に「フェノール類」と
いう)とアルデヒド類とを、好ましくはフェノール類1
モルに対してアルデヒド類0.7〜1モルの割合で、触
媒下で付加縮合させることにより得られる。この際使用
されるフェノール類としては、例えばフェノール、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、3,6−キシレノール、2,3,5−トリメ
チルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール、
p−フェニルフェノール、レゾルシノール、ホドロキノ
ン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、
フロログリシノール、ヒドロキシジフェニル、ビスフェ
ノールA、没食子酸、没食子酸エステル、α−ナフトー
ル、β−ナフトール等が挙げられる。またアルデヒド類
としては、例えばホルムアルデヒド、パラホルムアルデ
ヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、ニトロベンズ
アルデヒド、アセトアルデヒド等が挙げられる。酸触媒
としては、例えば塩酸、硝酸、硫酸、蟻酸、蓚酸、酢酸
等が使用される。
【0010】このノボラック樹脂の分子量は、得られる
感光性樹脂組成物塗膜における現像性、解像性、耐メッ
キ液性などの観点から、重量平均分子量(本発明におけ
る重量平均分子量はすべてGPC法によるポリスチレン
換算値である。)が2,000〜30,000であるこ
とが必要であり、特に3,000〜20,000の範囲
にあることが望ましい。重量平均分子量が2,000未
満では、現像時間が短すぎ、一方、30,000を超え
ると現像時間が長すぎ、解像性が著しく低下する。本発
明の感光性樹脂組成物におけるノボラック樹脂の配合割
合は、(A)ノボラック樹脂、(B)ポリビニル低級ア
ルキルエーテルおよび(C)多核フェノール化合物を主
要構成成分とする樹脂成分100重量部中、好ましくは
30〜90重量%、より好ましくは40〜80重量%で
ある。ノボラック樹脂が30重量部未満では、コントラ
ストが不足する傾向があり、90重量部を超えるとクラ
ックが発生し易くなる。
【0011】(B)ポリビニル低級アルキルエーテル:
本発明に用いられるポリビニル低級アルキルエーテル
は、一般式 −CH2−CHOR− で表わされる繰り
返し単位を有する重合体である。ここでRは、低級アル
キル基であり、通常炭素数1〜5のアルキル基であり、
具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イ
ソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−アミ
ル基、イソアミル基などが挙げられるが、好ましくはメ
チル基、エチル基またはイソブチル基、特に好ましくは
メチル基である。本発明で用いる(B)ポリビニル低級
アルキルエーテルは、重合度により室温で流動性のもの
から柔軟な樹脂状のものがあり、適宜選択して使用され
る。(B)ポリビニル低級アルキルエーテルは、前記
(A)、(B)、(C)を主要構成成分とする樹脂成分
中、好ましくは5〜60重量%、より好ましくは10〜
50重量%配合される。ポリビニル低級アルキルエーテ
ルが5重量%未満では、本発明の組成物を用いて厚膜で
の電解メッキを行う際、メッキ後の水洗、乾燥により塗
膜中にクラックが発生することがあり好ましくない。ま
た60重量%を超えると現像の際、露光部と未露光部の
コントラストがとれず、良形状のパターン形状が得られ
ない。
【0012】(C)多核フェノール化合物:本発明に用
いられる多核フェノール化合物の分子量は、200〜
1,000、好ましくは290〜1,000である。分
子量が200未満では解像性が劣り、分子量が1,00
0を超えると現像性が悪化する。ここで多核とは、独立
に存在するベンゼン環が2以上ある化合物を意味し、フ
ェノールとは、該ベンゼン環の一部または全部に水酸基
が結合したものであり、該水酸基は1分子中2以上結合
しているものを意味する。
【0013】本発明の(C)多核フェノール化合物の好
ましい態様は次のとおりである。多核フェノール化合物
の核の数、即ちフェニル基(ベンゼン環)の数は通常2
〜12、好ましくは3〜10、特に好ましくは3〜6で
ある。これらのフェニル基は、通常−CR1R2−を介
して結合している。ここで、R1は、水素原子、メチル
基から選ばれた基であり、R2は、水素原子、メチル
基、アセチル基、フェニル基、置換基を有するフェニル
基から選ばれた基である。(C)多核フェノール化合物
中のフェノール性水酸基の数は2〜8、好ましくは2〜
6である。(C)多核フェノール化合物の好ましい具体
例として一般式(1)〜(9)に示す。
【0014】
【化2】 [式(1)〜(9)中、a、bおよびcは、それぞれ0
〜3の数であり(但し、a、b、cすべてが0の場合は
除く。)、x、yおよびzはそれぞれ0〜3の数であ
り、そしてa+x≦5、b+y≦5およびc+z≦5
(但し、(3)および(4)についてはb+y≦4であ
る。
【0015】(C)多核フェノール化合物の特に好まし
い例(C1)〜(C4)を次に示す。
【0016】
【化3】 (C1)
【0017】
【化4】 (C2)
【0018】
【化5】 (C3)
【0019】
【化6】 (C4)
【0020】(C)多核フェノール化合物の含有量は、
(A)、(B)、(C)を主要成分とする樹脂成分に対
して好ましくは3〜40重量%、さらに好ましくは5〜
30重量%である。3重量%未満では、現像時間が長く
なりパターニングが劣る。一方、40重量%を超えると
現像時間が短すぎてパターンの制御が困難になる。
【0021】(D)ナフトキノンジアジド基含有化合
物:本発明で用いるナフトキノンジアジド基含有化合物
は、フェノール性水酸基を1個以上有する化合物と、ナ
フトキノン−1,2−ジアジド−4−スルホン酸または
ナフトキノン−1,2−ジアジド−5−スルホン酸との
完全エステル化合物、部分エステル化合物、アミド化物
または部分アミド化物である。本発明の組成物において
は、(D)ナフトキノンジアジド基含有化合物を単独で
含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。また、
(D)ナフトキノンジアジド基含有化合物は、前記
(A)、(B)、(C)を主要構成成分とする樹脂成分
100重量部に対して5〜60重量部、好ましくは10
〜50重量部の範囲で配合するのが望ましい。この配合
量が5重量部未満ではマスクパターンに忠実な画像が得
られず、転写性も低下するし、60重量部を超えると形
成される感光性樹脂膜の均質性が低下し、解像性が劣化
する傾向がみられる。
【0022】(E)溶剤:本発明の感光性樹脂組成物
は、前記(A)、(B)、(C)および(D)からなる
成分を適当な溶剤(E)に溶解して用いるのが好まし
い。このような溶剤の例としては、エチレングリコール
モノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエ
ーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エ
チレングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリ
コールアルキルエーテル類、ジ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エチルエーテ
ル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチ
レングリコールジブチルエーテル等のジエチレングリコ
ールジアルキルエーテル類、メチルセロソルブアセテー
ト、エチルセロソルブアセテート等のエチレングリコー
ルアルキルアセテート類、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エ
チルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプ
ロピルルエーテルアセテート等のプロピレングリコール
アルキルエーテルアセテート類、アセトン、メチルエチ
ルケトン、シクロヘキサノン、メチルアミルケトンなど
のケトン類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素
類、ジオキサンのような環式エーテル類および2−ヒド
ロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン
酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エ
チル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸
エチル、オキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチ
ルブタン酸メチル、3−メトキシブチルアセテート、3
−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸エチ
ル、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセ
ト酢酸エチル等のエステル類を挙げることができる。こ
れらは一種単独で用いてもよいし、また2種以上混合し
て用いてもよい。これらの溶剤の中、2−ヒドロキシプ
ロピオン酸エチルまたは3−エトキシプロピオン酸エチ
ルは、これを感光性樹脂組成物の溶剤に用いたとき、溶
液粘度が大きくなり易く、厚く塗布する際に有利であ
り、また、環境への影響が少ない利点がある。
【0023】これらの溶剤の使用量は、得られる感光性
樹脂組成物をスピンコート法を用いて20mm以上の膜
厚を得るためには、感光性樹脂組成物中の固形分濃度が
30重量%から65重量%になる範囲が好ましい。固形
分濃度が30重量%未満の場合は、バンプ形成用材料に
好適な20mm以上の膜厚を得ることが困難であり、6
5重量%を超えると組成物の流動性が著しく悪化し、取
り扱いが困難な上、スピンコート法では、均一な感光性
樹脂組成物膜が得られにくい。
【0024】その他の成分:本発明の組成物には、組成
物の諸性質を調整するために感光性樹脂組成物配合用と
して知られている成分、すなわち、アルカリ可溶性のア
クリル樹脂、界面活性剤、接着助剤、溶解性調整剤、粘
度調整剤、充填剤、顔料、着色剤等を適宜配合すること
ができる。
【0025】アクリル樹脂:本発明に用いられるアルカ
リ可溶性のアクリル樹脂は、アルコール性水酸基を有す
るラジカル重合性化合物単位と、カルボキシル基および
/またはフェノール性水酸基を有するラジカル重合性化
合物単位を含有するものである。本発明において、「単
位」とは、ラジカル重合性化合物がラジカル重合した後
の構造を示すものである。アルカリ可溶性のアクリル樹
脂について次に簡単に説明するが、これに限定されるも
のではなく、これらの他に特開平10−207057号
公報に記載されているアルカリ可溶性のアクリル樹脂が
使用可能である。
【0026】アルコール性水酸基を有するラジカル重合
性化合物(イ)としては、ヒドロキシアルキル(メタ)
アクリレートが好ましく、具体的には例えば2−ヒドロ
キシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタク
リレートが挙げられる。カルボキシル基を有するラジカ
ル重合性化合物(ロ)としては、例えばアクリル酸、メ
タクリル酸、2−ヘキサヒドロフタロイルオキシエチル
メタクリレートが挙げられる。フェノール性水酸基を有
するラジカル重合性化合物(ハ)としては、例えば4−
イソプロペニルフェノールが挙げられる。この他に他の
ラジカル重合性化合物(ニ)として、例えばスチレン、
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブ
チルアクリレートなどを含むことができる。
【0027】本発明に用いられるアルカリ可溶性のアク
リル樹脂中における前記(イ)、(ロ)、(ハ)、
(ニ)の各単位の割合は、(イ)10〜80/(ロ)お
よび/または(ハ)3〜50/(ニ)0〜60(重量%)
であり、好ましくは20〜60/5〜40/0〜50(重
量%)である。各単位の割合は、感光性樹脂組成物への
溶解性、現像性、残膜率、機械的強度などのバランスを
とりながら適宜決められる。これらの重合性化合物は、
有機溶媒中、ラジカル開始剤を用いて重合できる。
【0028】界面活性剤:本発明の組成物には、塗布
性、消泡性、レベリング性などを向上させる目的で界面
活性剤を配合することもできる。界面活性剤としては、
例えばBM−1000、BM−1100(BM ケミー
社製)、メガファックF142D、同F172、同F1
73、同F183(大日本インキ化学工業(株)製)、
フロラードFC−135、同FC−170C、同FC−
430、同FC−431(住友スリーエム(株)製)、
サーフロンS−112、同S−113、同S−131、
同S−141、同S−145(旭硝子(株)製)、SH
−28PA、同−190、同−193、SZ−603
2、SF−8428(東レダウコーニングシリコーン
(株)製)、 NBX−15(ネオス社製)などの名称
で市販されているフッ素系界面活性剤、またノニオンS
−6、ノニオンO−4、プロノン201、プロノン20
4(日本油脂(株)製)、エマルゲンA−60、同A−
90、同A−500(花王(株)製)などの名称で市販
されているノニオン系界面活性剤を、1種または2種以
上使用することができる。これらの界面活性剤の使用量
は、前記(A)、(B)、(C)を主要構成成分とする
樹脂成分100重量部に対して、好ましくは5重量部以
下である。
【0029】接着助剤:本発明の組成物には、基板との
接着性を向上させるために接着助剤を使用することもで
きる。使用される接着助剤としては、官能性シランカッ
プリング剤が有効である。ここで、官能性シランカップ
リング剤とは、カルボキシル基、メタクリロイル基、イ
ソシアネート基、エポキシ基などの反応性置換基を有す
るシランカップリング剤を意味し、具体例としてはトリ
メトキシシリル安息香酸、γ−メタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビ
ニルトリメトキシシラン、γ−イソシアナートプロピル
トリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシ
ル)エチルトリメトキシシランなどを挙げることができ
る。その配合量は、前記(A)、(B)、(C)を主要
構成成分とする樹脂成分100重量部に対して、好まし
くは20重量部以下である。
【0030】溶解性調整剤:本発明の組成物には、アル
カリ現像液に対する溶解性の微調整を行なうために、酢
酸、プロピオン酸、n−酪酸、iso−酪酸、n−吉草
酸、iso−吉草酸、安息香酸、けい皮酸などのモノカ
ルボン酸;乳酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ
酪酸、サリチル酸、m−ヒドロキシ安息香酸、p−ヒド
ロキシ安息香酸、2−ヒドロキシけい皮酸、3−ヒドロ
キシけい皮酸、4−ヒドロキシけい皮酸、5−ヒドロキ
シイソフタル酸、シリンギン酸などのヒドロキシモノカ
ルボン酸;シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン
酸、マレイン酸、イタコン酸、ヘキサヒドロフタル酸、
フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,2−シク
ロヘキサンジカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサン
トリカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、シ
クロペンタンテトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン
酸、1,2,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸など
の多価カルボン酸;無水イタコン酸、無水コハク酸、無
水シトラコン酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリカ
ルバニル酸、無水マレイン酸、無水ヘキサヒドロフタル
酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水ハイミック
酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、シクロ
ペンタンテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸、無
水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、無水ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸、エチレングリコールビス無水
トリメリテート、グリセリントリス無水トリメリテート
などの酸無水物を添加することもできる。
【0031】さらに、N−メチルホルムアミド、N,N
−ジメチルホルムアミド、N−メチルホルムアニリド、
N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミ
ド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ベ
ンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、アセトニ
ルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1
−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコー
ル、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチ
ル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エ
チレン、炭酸プロピレン、フェニルセロソルブアセテー
トなどの高沸点溶媒を添加することもできる。上記溶剤
の使用量は、用途、塗布方法に応じて調製することがで
き、組成物を均一に混合させることができれば特に限定
されるものではないが、通常、得られる組成物の固形分
量が30〜60重量%になるよう使用される。
【0032】さらに、本発明の組成物には必要に応じて
充填材、着色剤、粘度調整剤などを添加することもでき
る。充填材としては、シリカ、アルミナ、タルク、ベン
トナイト、ジルコニウムシリケート、粉末ガラスなどを
挙げることができる。着色剤としては、アルミナ白、ク
レー、炭酸バリウム、硫酸バリウムなどの体質顔料;亜
鉛華、鉛白、黄鉛、鉛丹、群青、紺青、酸化チタン、ク
ロム酸亜鉛、ベンガラ、カーボンブラックなどの無機顔
料;ブリリアントカーミン6B、パーマネントレッド6
B、パーマネントレッドR、ベンジジンイエロー、フタ
ロシアニンブルー、フタロシアニングリーンなどの有機
顔料;マゼンタ、ローダミンなどの塩基性染料;ダイレ
クトスカーレット、ダイレクトオレンジなどの直接染
料;ローセリン、メタニルイエローなどの酸性染料が挙
げられる。また、粘度調整剤としては、ベントナイト、
シリカゲル、アルミニウム粉末などを挙げることができ
る。これらの添加剤の使用量は、組成物の本質的な特性
を損なわない範囲、好ましくは得られる組成物に対して
50重量%以下である。
【0033】本発明の組成物の調製は、充填材、顔料を
添加しない場合には、通常の方法で混合、攪拌するだけ
でよく、充填材、顔料を添加する場合にはディゾルバ
ー、ホモジナイザー、3本ロールミルなどの分散機を用
い分散、混合させればよい。また、必要に応じて、さら
にメッシュ、メンブレンフィルターなどを用いてろ過し
てもよい。本発明の感光性樹脂組成物からなる樹脂膜
は、所定形状のマスクを介して光照射され、光照射され
た部分は光反応してアルカリ可溶性となり、アルカリ性
現像液で現像して、光照射部分を溶解除去してパターニ
ングする。
【0034】用途:本発明の組成物は厚膜用として好適
であるが、その利用範囲はこれに限定されず、例えば
銅、クロム、鉄、ガラス基板等各種基板のエッチング時
の保護膜や半導体製造用レジストとしても使用すること
ができる。本発明の組成物を20μm以上の膜厚の感光
性樹脂膜(レジストフィルム)としてバンプを形成する
場合、一般に次のようにして行われる。
【0035】(1)感光性樹脂膜の形成:本発明におい
ては、上述した組成物溶液を所定の基材、特に電子部品
の基板に、本発明の感光性樹脂組成物を塗布し、乾燥
(加熱、減圧などにより溶媒を除去)することによって
膜厚20〜100μm、好ましくは20〜80μmの感
光性樹脂膜を形成することができる。膜厚20μm未満
ではバンプとして厚さ不足の場合があり、100μmを
超える膜厚は均質なものが製造困難である。被処理基板
上への塗布方法としては、スピンコート法、ロールコー
ト法、スクリーン印刷法、アプリケーター法などの方法
を採用することができる。本発明の組成物の塗膜のプレ
ベーク条件は、組成物中の各成分の種類、配合割合、塗
膜の厚さなどによって異なるが、通常は70〜120
℃、好ましくは100〜120℃で5〜60分間程度で
ある。プレベーク時間が短すぎると、現像時の密着状態
が悪くなり、また、長すぎると感光剤として添加してい
るナフトキノンジアジド基含有化合物の熱分解が顕著と
なり解像度の低下を招く。
【0036】(2)放射線照射:得られた塗膜に所定の
パターンのマスクを介して、波長が300〜500nm
の紫外線または可視光線を照射することにより、バンプ
を形成するパターン部分のみ露光させることができる。
これらの放射線の線源として、低圧水銀灯、高圧水銀
灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、アルゴンガ
スレーザーなどを用いることができる。ここで放射線と
は、紫外線、可視光線、遠紫外線、X線、電子線などを
意味する。放射線照射量は、組成物中の各成分の種類、
配合量、塗膜の膜厚などによって異なるが、例えば超高
圧水銀灯使用の場合、100〜2,000mJ/cm2
である。
【0037】(3)現像:放射線照射後の現像方法とし
ては、アルカリ性水溶液を現像液として用いて、不要な
部分を溶解、除去し、放射線未照射部分のみ残存させ
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、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケ
イ酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プ
ロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミ
ン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチ
ルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニ
ウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、1,8−ジ
アザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−
ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノナンなどのアルカ
リ類の水溶液を使用することができる。また上記アルカ
リ類の水溶液にメタノール、エタノールなどの水溶性有
機溶媒や界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液と
して使用することもできる。本発明におけるアルカリ可
溶性とは、上記アルカリ性水溶液、例えば水酸化ナトリ
ウムの5%水溶液に溶解可能なことを意味する。現像時
間は、組成物各成分の種類、配合割合、組成物の乾燥膜
厚によって異なるが、通常1〜30分間であり、また現
像の方法は液盛り法、ディッピング法、パドル法、スプ
レー現像法などのいずれでも良い。現像後は、例えば、
流水洗浄を30〜90秒間行ない、エアーガンなどを用
いて風乾させたり、オーブン中で乾燥させることが好ま
しい。
【0038】(4)電解メッキ:現像によりパターニン
グした基板を、電解メッキ用の各種メッキ液にメッキ条
件と同じ温度と時間で浸漬し、電解メッキを行う。電解
メッキの評価は、浸漬前後のレジストの表面状態やパタ
ーン形状の変化を観察する。 (5)剥離処理:メッキ液耐性評価した基板から、本発
明の組成物の未露光部分を剥離する方法としては、室温
〜80℃にて攪拌中の剥離液に該基板を1〜10分間浸
漬することによって本発明の厚膜用ポジ型フォトレジス
トの未露光部分を剥離することができる。この際使用す
る剥離液としては、ジメチルスルホキシドとジメチルホ
ルムアミドの混合溶液を使用することができる。
【0039】(6)バンプ形成方法:バンプを形成させ
る場合は、電子部品の基板に、前記手順に従って本発明
の感光性樹脂組成物を塗布、乾燥して膜厚20〜100
μmに成膜して、これにパターニングを行ない、厚さ2
0〜100μmに電解メッキを行なってバンプを形成さ
せる。
【0040】
【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。また、
特にことわりの無い限り部は重量部、%は重量%を示
す。 (A)ノボラック樹脂 合成例1:m-クレゾールとp-クレゾールを重量比6
0:40の割合で混合し、これにホルマリンを加え、シ
ュウ酸触媒を用いて常法により縮合してクレゾールノボ
ラック樹脂を得た。この樹脂に対して分別処理を施し、
低分子領域をカットして重量平均分子量15,000の
ノボラック樹脂を得た。この樹脂をノボラック樹脂A1
とする。
【0041】合成例2:m-クレゾールと2,3−キシ
レノールと3,4−キシレノールを重量比80:10:
10の割合で混合し、これにホルマリンを加え、シュウ
酸触媒を用いて常法により縮合してノボラック樹脂を得
た。この樹脂に対して分別処理を施し、低分子領域をカ
ットして重量平均分子量10,000のノボラック樹脂
を得た。この樹脂をノボラック樹脂A2とする。
【0042】合成例3:m-クレゾールと2,3−キシ
レノールと3,4−キシレノールを重量比60:30:
10の割合で混合し、これにホルマリンを加え、シュウ
酸触媒を用いて常法により縮合してノボラック樹脂を得
た。この樹脂に対して分別処理を施し、低分子領域をカ
ットして重量平均分子量10,000のノボラック樹脂
を得た。この樹脂をノボラック樹脂A3とする。
【0043】比較合成例1:m-クレゾールとp-クレゾ
ールを重量比60:40の割合で混合し、これにホルマ
リンを加え、シュウ酸触媒を用いて常法により縮合して
クレゾールノボラックを得た。この樹脂に対して分別処
理を施し、低分子領域をカットして重量平均分子量が本
発明の範囲外の40,000のノボラック樹脂を得た。
この樹脂をノボラック樹脂CA1とする。
【0044】比較合成例2:m−クレゾールとp−クレ
ゾールを重量比60:40の割合で混合し、これにホル
マリンを加え、シュウ酸触媒を用いて常法により縮合し
てクレゾールノボラックを得た。この樹脂に対して分別
処理を施し、高分子領域をカットして重量平均分子量が
本発明の範囲外の1,500のノボラック樹脂を得た。
この樹脂をノボラック樹脂CA2とする。
【0045】(B)ポリビニル低級アルキルエーテルお
よび比較の重合体 ポリビニルメチルエーテル(PVME)(B1とす
る。)(重量平均分子量50,000)のメタノール溶
液(東京化成工業(株)製、濃度50%)を、ロータリ
ーエバポレーターを用いて2−ヒドロキシプロピオン酸
エチルに溶剤置換し、濃度50%の溶液とした。 比較の重合体:ポリビニル低級アルキルエーテルと構造
が類似した比較の重合体として、次の重合体を用いた。 ポリエチレングリコール(和光純薬(株)製:平均分子
量2,000)(CB1とする。) ポリプロピレングリコール(和光純薬(株)製:平均分
子量3,000)(CB2とする。) ポリビニルブチラール(和光純薬(株)製:重合度約2
00〜400)(CB3とする。)
【0046】(C)多核フェノール化合物 実施例、比較例で使用する多核フェノール化合物(C
1)〜(C4)、(CC1)(すべて本州化学工業
(株)製)の化学構造式と記号を次に示す。なお、分子
量は、C1が377、C2が424、C3が290、C
C1が1396である。CC1は、多核フェノール化合
物であるが、本発明の範囲外のものである。
【0047】
【化7】 (C1)
【0048】
【化8】 (C2)
【0049】
【化9】 (C3)
【0050】
【化10】 (C4)
【0051】
【化11】 (CC1)
【0052】(D)感光剤 実施例、比較例では感光剤として、4,4’−[1−
[4[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエ
チル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール1モルと
ナフトキノン−1,2−ジアジド−4−スルホニルクロ
リド2.0モルとのエステル化反応生成物(D1とい
う。)を用いた。化学構造式を次に示す。
【0053】
【化12】 (D1)
【0054】(F)アクリル樹脂:実施例に用いたアク
リル樹脂は次のようにして合成した。ドライアイス/メ
タノール還流冷却器と温度計の付いたフラスコを窒素置
換した後、重合開始剤として2,2′−アゾビスイソブ
チロニトリル3.0g、溶媒として2−ヒドロキシプロ
ピオン酸エチルを225g仕込み、重合開始剤が溶解す
るまで攪拌した。引き続いて、2ーヒドロキシエチルメ
タクリレート75.0g、n−ブチルアクリレート6
0.0g、2−ヘキサヒドロフタロイルエチルメタアク
リレート15.0gを仕込んだ後、ゆるやかに攪拌を始
めた。その後、溶液の温度を80℃に上昇させ、この温
度で4時間重合を行なった。その後、室温まで放冷し、
フラスコ内を空気で置換した後、p-メトキシフェノー
ル150mgを加えた。反応生成物を多量のメタノール
に滴下して反応物を凝固させた。この凝固物を水洗後、
凝固物と同重量のテトラヒドロフランに再溶解し、多量
のメタノールで再度凝固させた。この再溶解−凝固操作
を計3回行なった後、得られた凝固物を40℃で48時
間真空乾燥し、アクリル樹脂を得た。この樹脂をアクリ
ル樹脂(F1)とする。
【0055】特性の評価方法:本発明の実施例、比較例
では下記の方法で特性の評価を行なった。 (1)解像性:4インチのシリコンウエハー基板上にス
ピンナーを用いて、感光性樹脂組成物を塗布した後、1
20℃で5分間ホットプレート上でソフトベークし、所
定の膜厚の塗膜を形成した。次に、解像度測定用のパタ
ーンマスクを介して、超高圧水銀灯(OSRAM社製H
BO;1,000W)を用いて1,500mJ/cm2
の紫外線を露光し、これを、テトラメチルアンモニウム
ヒドロキシド2.38%水溶液で現像した。この後、流
水洗浄し、窒素ブローしてパターニングされた基板を得
た。これを光学顕微鏡で観察し、解像度を観測した。評
価結果は、◎、○、△、×で表わした。膜厚25μmの
場合の◎、○、△、×の意味は次のとおりである。 ◎:40μmピッチ(30μm幅抜きパターン、10μ
m幅残しパターン)が解像できた。 ○:上記40μmピッチが解像せず、50μmピッチ
(35μm幅抜きパターン、15μm幅残しパターン)
が解像できた。 △:50μmピッチが解像せず、80μmピッチ(50
μm幅抜きパターン、30μm幅残しパターン)が解像
できた。 ×:80μmピッチが解像できなかった。または、再現
よく解像できなかった。 膜厚が前記とは異なる場合の評価については個別に記載
した。
【0056】(2)クラック耐性(耐メッキ液性) 解像性の評価と同様にして得た所定の膜厚のパターニン
グされた基板を、ノンシアン金メッキ液(日本エレクト
ロプレイティング・エンジニヤース(株)製:ミクロフ
ァブAu100、2L)に60℃で60分間浸漬し、流
水洗浄し、窒素ガスにてブローすることにより乾燥し、
被処理試験体を得た。乾燥直後および乾燥より72時間
後に被処理試験体を光学顕微鏡で観察し、クラックの発
生の有無を確認した。なお、解像性が50μmピッチで
×のものでも80μmピッチ(50μm幅抜きパター
ン、30μm幅残しパターン)で解像できたものは、そ
れについてクラック耐性を評価した。評価結果は、○、
△、×で表わした。 ○:クラックは乾燥直後および72時間後にも観察され
なかった。 △:クラックは乾燥直後および72時間後のどちらかで
僅かに観察された。 ×:クラックがパターン全体に発生した。
【0057】(3)メッキ形状とメッキ沁み出し 表面に金スパッタを施した4インチシリコンウェハー
に、解像性の評価と同様にして所定の膜厚のレジストの
パターンを形成し、次いでノンシアン金メッキ液(日本
エレクトロプレイティング・エンジニヤース(株)製。
ミクロファブAu100 2L)にて、60℃で60分
間、電流密度:0.5A/dm2で金メッキ処理を行な
った。メッキされた基板を、流水洗浄し、窒素ガスにて
ブローすることにより乾燥し、続いてジメチルスルホキ
シドとN,N‘−ジメチルホルムアミドの50%/50
%の混合溶液中に、室温で5分間浸漬して、硬化したポ
ジ型感光性樹脂組成物膜を剥離した。得られたメッキ
(金バンプ)の形状とメッキの沁み出しの有無は、光学
顕微鏡と操作型電子顕微鏡にて観察した。メッキ形状の
評価結果は、○、△、×で表わした。 ○:得られたメッキの形状が、感光性樹脂組成物の塗膜
のパターン形状を正確に転写しており、こぶ状の異常析
出が認められなかった。 △:得られた金バンプの形状が、感光性樹脂組成物の塗
膜のパターン形状を正確に転写せずこぶ状の異常析出が
認められるが、その程度が軽微であった。 X:得られた金バンプの形状が、感光性樹脂組成物の塗
膜のパターン形状を正確に転写せず、こぶ状の異常析出
が認められた。
【0058】実施例1:ノボラック樹脂A1を60部、
ポリビニルメチルエーテル(PVME)B1を30部、
多核フェノール化合物C1を10部、感光剤D1を20
部、界面活性剤としてBM−1000(BM ケミー社
製)0.1部、ノニオンS−6(花王(株)社製)0.
1部、(前記の成分の中、溶剤を含むものは、溶剤を除
いた部(固形分)で表わした。および溶剤として2−ヒ
ドロキシプロピオン酸エチル(E1という。)と3-エト
キシプロピオン酸エチル(E2という。)を含有する感
光性樹脂組成物を調製した。該組成物の固形分量は45
%、かつ溶剤の2−ヒドロキシプロピオン酸エチルと3-
エトキシプロピオン酸エチルとの比率が50%/50%
となるようにした。感光性樹脂組成物は評価に際して、
孔径10μmのメンブレンフィルターを用いてろ過して
用いた。前記の特性の評価は、先に詳細に記載した方法
に従い、膜厚25μmで解像性、クラック耐性、メッキ
形状およびメッキの沁み出しを評価した。評価結果は表
1に示した。
【0059】実施例2〜8 ノボラック樹脂の種類と量、ポリビニルメチルエーテル
の量、多核フェノール化合物の量を表1に記載のとおり
変化させた他は、実施例1と同様にして感光性樹脂組成
物を調製し、膜厚25μmで評価した。評価結果は表1
に示した。
【0060】実施例9〜12 ノボラック樹脂の量、多核フェノール化合物の種類を表
1に記載のとおり変化させた他は、実施例1と同様にし
て感光性樹脂組成物組成を調製し、膜厚25μmで評価
した。評価結果は表1に示した。ここに用いた多核フェ
ノール化合物(C2、C3、C4)は、いずれも本発明
の目的達成に有効であった。
【0061】実施例13,14 実施例1の感光性樹脂組成物を用いて、膜厚50μm
(実施例13)と膜厚75μm(実施例14)で評価し
た。解像性の評価は、100μmピッチ(50μm幅抜
きパターン、50μm幅残しパターン)で行なった結
果、両実施例共解像可能であった。解像性の評価を行な
ったと同じ膜厚とパターンで、クラック耐性、メッキ形
状、メッキの沁み出しを評価した結果、いずれも○であ
った。評価結果は表1に示した。
【0062】比較例1 ノボラック樹脂として本発明の範囲外の重量平均分子量
40,000のノボラック樹脂CA1を用いた他は、実
施例1と同様にして感光性樹脂組成物を調製し、解像性
を評価した結果、50μmピッチが解像できなかった。
さらに80μmピッチ(50μm幅抜きパターン、30
μm幅残しパターン)でも解像できなかった。このため
その他の評価実験は出来なかった。評価結果は表1に示
した。
【0063】比較例2 ノボラック樹脂として本発明の範囲外の重量平均分子量
1,500のノボラック樹脂CA2を用いた他は、実施
例1と同様にして感光性樹脂組成物を調製し、解像性を
評価した結果、現像時間が短すぎて再現よく解像できな
かったので、その他の評価実験は省略した。評価結果は
表1に示した。
【0064】比較例3、4、5 ポリビニルメチルエーテル(B1)の代わりに、ポリエ
チレングリコール(CB1)、ポリプロピレングリコー
ル(CB2)、ポリビニルブチラール(CB3)を用い
た他は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を調製
し、評価した。ポリエチレングリコール、ポリプロピレ
ングリコールを用いた場合、解像性は○であったが、ク
ラック耐性、メッキ形状は×であった。また、ポリビニ
ルブチラールを用いた場合、解像性を評価した結果、5
0μmピッチと80μmピッチでの解像ができなかっ
た。このためその他の評価実験は省略した。評価結果は
表1に示した。
【0065】比較例6 多核フェノール化合物は用いず、多核フェノール化合物
に相当する量のノボラック樹脂A1を増量した他は、実
施例1と同様に感光性樹脂組成物を調製し、評価した。
この結果、50μmピッチで解像しなかった。80μm
ピッチは解像したので、80μmピッチでクラック耐性
を評価したところ○であったが、メッキ形状は×であっ
た。評価結果は表1に示した。
【0066】比較例7 多核フェノール化合物実施例1のC1の代わりに分子量
が1,000を超えている化合物C5を用いた他は、実
施例1と同様に感光性樹脂組成物を調製し、評価した。
この結果、50μmピッチは解像しなかったが、80μ
mピッチは解像していた。80μmピッチでのクラック
耐性は△であったが、メッキ形状は×であった。評価結
果は表1に示した。
【0067】
【表1】
【0068】表の説明: A1,A2,A3:ノボラック樹脂 CA1:高分子量ノボラック樹脂 CA2:低分子量ノボラック樹脂 PVME B1:ポリビニルメチルエーテル CB1:ポリエチレングリコール CB2:ポリプロピレングリコール CB3:ポリビニルブチラール C1〜C4:多核フェノール化合物 CC1:多核フェノール化合物(分子量>1,000) E1:2-ヒドロキシプロピオン酸エチル E2:3-エトキシプロピオン酸エチル D1:4,4’−[1−[4[1−(4−ヒドロキシフ
ェニル)−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]
ビスフェノール1モルとナフトキノン−1,2−ジアジ
ド−4−スルホニルクロリド2.0モルとのエステル化
反応生成物 F1:アクリル樹脂 表中の数字は重量部を示す(但し、固形分含量は重量
%)。
【0069】
【発明の効果】本発明の感光性樹脂組成物は、20μm
以上の膜厚の塗布膜が作成可能であり、その塗布膜にマ
スクを通して光照射した後、現像することにより良好な
パターン形成が可能である。さらにパターニング後にメ
ッキを行う際、メッキ液耐性が良好であり、メッキ中あ
るいはメッキ後の水洗、乾燥でも樹脂膜にクラックが発
生せず、再度のメッキも可能である。このため、電子部
品の基板にバンプを形成する材料として好適である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 3/06 H01L 21/30 502R (72)発明者 横山 泰明 東京都中央区築地二丁目11番24号 ジェイ エスアール株式会社内 (72)発明者 佐藤 穂積 東京都中央区築地二丁目11番24号 ジェイ エスアール株式会社内 Fターム(参考) 2H025 AA00 AB15 AC01 BE01 CB06 CB29 CB41 CB55 CC20 FA03 FA17 FA43 5E339 CC01 CD01 CE11 CE12 CE19 CF16 CF17 DD02

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)重量平均分子量2,000〜3
    0,000のノボラック樹脂、(B)ポリビニル低級ア
    ルキルエーテル、(C)分子量200〜1,000の多
    核フェノール化合物および(D)ナフトキノンジアジド
    基含有化合物を含有することを特徴とする感光性樹脂組
    成物。
  2. 【請求項2】 (A)ノボラック樹脂30〜90重量
    %、(B)ポリビニル低級アルキルエーテル5〜60重
    量%および(C)多核フェノール化合物3〜40重量%
    を含有する樹脂成分100重量部に対して、(D)ナフ
    トキノンジアジド基含有化合物5〜60重量部を含有す
    ることを特徴とする請求項1記載の感光性樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 (C)多核フェノール化合物が次に記載
    の一般式(1)〜(9)に記載の化合物から選ばれた少
    なくとも1つのものであることを特徴とする請求項1ま
    たは2記載の感光性樹脂組成物。 【化1】 [式(1)〜(9)中、a、bおよびcは、それぞれ0
    〜3の数であり(但し、a、b、cがすべて0の場合は
    除く。)、x、yおよびzはそれぞれ0〜3の数であ
    り、そしてa+x≦5、b+y≦5およびc+z≦5
    (但し、(3)および(4)についてはb+y≦4であ
    る。)である。]
  4. 【請求項4】 (E)溶剤として2−ヒドロキシプロピ
    オン酸エチルおよび3−エトキシプロピオン酸エチルか
    ら選ばれる少なくとも1つを含有することを特徴とする
    請求項1〜3いずれかに記載の感光性樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の感光性
    樹脂組成物を基材上に塗布、乾燥してなる膜厚20〜1
    00μmの感光性樹脂膜。
  6. 【請求項6】 電子部品の基板に、請求項1〜4のい
    ずれかに記載の感光性樹脂組成物を塗布し、次いでパタ
    ーニングした後、厚さ20〜100μmに電解メッキを
    おこなうことを特徴とするバンプ形成方法。
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