CN106103512A - 聚合物、感光性树脂组合物和电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的聚合物包含由下述式(1a)表示的结构单元和由下述式(1b)表示的结构单元。式(1a)中,n为0、1或2。R1、R2、R3和R4分别独立地为氢或碳原子数1~10的有机基团,它们中的至少一个为包含羧基、环氧环或氧杂环丁烷环的有机基团。式(1b)中,R5和R6分别独立地为碳原子数1~10的烷基。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物、感光性树脂组合物和电子装置。
背景技术
作为构成电子装置的绝缘膜,有利用对感光性树脂组合物进行曝光而得到的树脂膜的情况。作为涉及这样的感光性树脂组合物的技术,例如可举出专利文献1和2中记载的技术。专利文献1中,记载有一种正型感光性树脂组合物,其包含碱可溶性树脂、1,2-醌二叠氮化合物和含有2个以上的环氧基的交联性化合物。另外,专利文献2中记载有一种感放射线性树脂组合物,其含有包含不饱和羧酸的聚合单元和特定化合物的聚合单元的共聚物、1,2-醌二叠氮化合物、以及潜在性酸产生剂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-271767号公报
专利文献2:日本特开平9-230596号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
作为层间绝缘膜形成用感光性树脂组合物的基础聚合物,如专利文献2中记载的那样,例如使用丙烯酸类聚合物。对此,本发明人研究了使用耐热性、绝缘性、低吸水性等更优异的脂环式烯烃类聚合物作为基础聚合物。但是,当在特别厚的膜中使用的情况下或在使用高浓度的显影液进行显影时,有可能由于被认为由源自脂环式烃骨架的刚性和疏水性引起的涂膜的变形而产生龟裂。在这样的状况下,强烈希望开发出满足层间绝缘膜等固化膜所要求的各种特性并且耐龟裂性优异的感光性树脂组合物。
用于解决技术问题的手段
根据本发明,提供一种聚合物,其特征在于,包含由下述式(1a)表示的结构单元和由下述式(1b)表示的结构单元:
式(1a)中,n为0、1或2。R1、R2、R3和R4分别独立地为氢或碳原子数1~10的有机基团,它们中的至少一个为包含羧基、环氧环或氧杂环丁烷环的有机基团。式(1b)中,R5和R6分别独立地为碳原子数1~10的烷基。
另外,根据本发明,提供一种感光性树脂组合物,其为用于形成永久膜的感光性树脂组合物,其特征在于:包含上述聚合物。
另外,根据本发明,提供一种电子装置,其特征在于:具备由上述感光性树脂组合物形成的永久膜。
发明效果
根据本发明,能够抑制图案化工序中的龟裂的产生。
附图说明
上述的目的和其他的目的、特征和优点,通过以下说明的优选实施方式和附随于其的以下附图将变得更加明确。
图1是表示电子装置的一个例子的截面图。
具体实施方式
以下,利用附图对实施方式进行说明。另外,在所有附图中,对相同的构成要素标注相同的符号,并适当省略说明。
本实施方式所涉及的聚合物(第1聚合物)包含由下述式(1a)表示的结构单元和由下述式(1b)表示的结构单元:
式(1a)中,n为0、1或2。R1、R2、R3和R4分别独立地为氢或碳原子数1~10的有机基团,它们中的至少一个为包含羧基、环氧环或氧杂环丁烷环的有机基团。式(1b)中,R5和R6分别独立地为碳原子数1~10的烷基。
本发明人深入研究了能够抑制对感光性树脂膜进行的图案化工序中的龟裂的产生、即能够实现耐龟裂性优异的感光性树脂组合物的新的聚合物。其结果,新开发了包含由上述式(1a)表示的结构单元和由上述式(1b)表示的结构单元的第1聚合物。通过使用这样的第1聚合物,能够对涂膜赋予适当的弹性,抑制显影工序中的龟裂的产生。因此,根据本实施方式,能够抑制图案化工序中的龟裂的产生。
另外,根据本实施方式,在如上述那样提高耐龟裂性的同时,还能够满足层间绝缘膜等永久膜所要求的各种特性。作为这样的各种特性,例如可举出耐热性、透明性、耐化学性和低介电常数等。而且,还能够有助于显影性、分辨率、密合性的提高。
以下,对第1聚合物、感光性树脂组合物和电子装置进行详细说明。
(第1聚合物)
首先,对第1聚合物进行说明。
本实施方式所涉及的第1聚合物,如前所述,由具有由下述式(1a)表示的结构单元和由下述式(1b)表示的结构单元的共聚物构成:
上述式(1a)中,n为0、1或2。R1、R2、R3和R4分别独立地为氢或碳原子数1~10的有机基团,它们中的至少一个为包含羧基、环氧环或氧杂环丁烷环的有机基团。上述式(1b)中,R5和R6分别独立地为碳原子数1~10的烷基。
本实施方式所涉及的第1聚合物,如上所述,具有:源自具有包含羧基、环氧环或氧杂环丁烷环的有机基团的降冰片烯的结构单元;和具有与主链键合的烷氧羰基的结构单元。本发明人发现,当第1聚合物同时包含这些结构单元时,能够提高利用包含第1聚合物的感光性树脂组合物形成的树脂膜的耐龟裂性。认为这是因为,能够提高利用感光性树脂组合物形成的树脂膜的灵敏度、固化性、柔软性等各种特性的平衡。因此,根据本实施方式,能够抑制图案化工序中的龟裂的产生。
另外,根据本实施方式所涉及的第1聚合物,除了耐龟裂性以外,还能够使耐化学性和再加工特性、透明性、低介电常数等用于形成永久膜的感光性树脂组合物所要求的特性良好。
在第1聚合物中存在多个由上述式(1a)表示的结构单元时,由上述式(1a)表示的各结构单元的结构可分别独立地确定。另外,在第1聚合物中存在多个由上述式(1b)表示的结构单元时,由上述式(1b)表示的各结构单元的结构可分别独立地确定。
另外,在本实施方式中,第1聚合物中的由式(1a)表示的结构单元的摩尔比并无特别限定,但是优选将第1聚合物整体设为100时为1以上90以下。另外,第1聚合物中的由式(1b)表示的结构单元的摩尔比并无特别限定,但是优选将第1聚合物整体设为100时为1以上50以下。
上述式(1a)中,R1、R2、R3和R4中的至少一个为具有羧基、环氧环或氧杂环丁烷环的碳原子数1~10的有机基团。在本实施方式中,从有效地提高再加工特性、经时稳定性和耐溶剂性的平衡的观点考虑,尤其优选R1、R2、R3和R4中的任一个为具有羧基、环氧环或氧杂环丁烷环的碳原子数1~10的有机基团,其他为氢。
从提高透明性的观点考虑,作为由上述式(1a)表示的结构单元,尤其优选在第1聚合物中包含选自以下的结构单元中的两种以上:R1、R2、R3和R4中的至少一个为包含羧基的有机基团的结构单元;R1、R2、R3和R4中的至少一个为包含环氧环的有机基团的结构单元;和R1、R2、R3和R4中的至少一个为包含氧杂环丁烷环的有机基团的结构单元。由此,能够提高再加工特性、经时稳定性、耐溶剂性的平衡,同时有助于树脂膜的透明性。
作为构成R1、R2、R3和R4的具有羧基的碳原子数1~10的有机基团,例如可举出由以下的式(5)表示的有机基团:
上述式(5)中,Z为单键或碳原子数1~9的二价的有机基团。构成Z的二价的有机基团为可以具有氧、氮和硅中的任一种或两种以上的直链状或支链状的二价的烃基。在本实施方式中,例如能够将Z设为单键或碳原子数1~9的亚烷基。另外,构成Z的有机基团中的一个以上的氢原子可以被氟、氯、溴或者碘等卤原子取代。作为由上述式(5)表示的有机基团,可举出由以下的式(6)表示的有机基团作为一个例子:
作为构成R1、R2、R3和R4的具有环氧环的碳原子数1~10的有机基团,例如可举出由以下的式(3)表示的有机基团和由以下的式(7)表示的有机基团。
式(3)中,Y1为碳原子数4~8的二价的有机基团。通过包含由具有这样的有机基团的式(1a)表示的结构单元,能够更有效地提高利用包含第1聚合物的感光性树脂组合物形成的树脂膜的耐龟裂性。构成Y1的二价的有机基团为可以具有氧、氮和硅中的任一种或两种以上的直链状或支链状的二价的烃基。在本实施方式中,例如能够将Y1设为碳原子数4~8的直链状或支链状的亚烷基。从提高耐龟裂性的观点考虑,更优选采用直链状亚烷基作为Y1。构成Y1的有机基团中的一个以上的氢原子可以被氟、氯、溴或者碘等卤原子取代。作为由上述式(3)表示的有机基团,可举出由以下的式(3a)表示的有机基团作为一个例子。
另外,在本实施方式中,作为第1聚合物,例如能够采用包含多个由上述式(1a)表示的结构单元,且在至少一部分由上述式(1a)表示的结构单元中,R1、R2、R3和R4中的至少一个为由上述式(3)表示的有机基团的聚合物。
上述式(7)中,Y2为单键或碳原子数1或2的二价的有机基团。构成Y2的二价的有机基团为可以具有氧、氮和硅中的任一种或两种以上的二价的烃基。在本实施方式中,例如能够将Y2设为碳原子数1或2的亚烷基。构成Y2的有机基团中的一个以上的氢原子可以被氟、氯、溴或者碘等卤原子取代。作为由上述式(7)表示的有机基团,可举出由以下的式(7a)表示的有机基团作为一个例子。
作为构成R1、R2、R3和R4的具有氧杂环丁烷环的碳原子数1~10的有机基团,例如可举出由以下的式(8)表示的有机基团。
式(8)中,X1为单键或碳原子数1~7的二价的有机基团,X2为氢或碳原子数1~7的烷基。构成X1的二价的有机基团为可以具有氧、氮和硅中的任一种或两种以上的直链状或支链状的二价的烃基。其中,更优选为在主链中具有一个以上的氨基(-NR-)、酰胺键(-NHC(=O)-)、酯键(-C(=O)-O-)、羰基(-C(=O)-)或醚键(-O-)等连结基团的有机基团,尤其优选为在主链中具有一个以上的酯键、羰基或醚键作为连结基团的有机基团。另外,构成X1的有机基团中的一个以上的氢原子可以被氟、氯、溴或者碘等卤原子取代。另外,构成X2的烷基例如可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基和庚基。另外,构成X2的烷基中包含的一个以上的氢原子可以被氟、氯、溴或者碘等卤原子取代。作为由上述式(8)表示的有机基团,可举出由下述式(8a)表示的有机基团或由下述式(8b)表示的有机基团作为例示。
作为构成R1、R2、R3和R4的碳原子数1~10的有机基团且不具有羧基、环氧环和氧杂环丁烷环中的任一个的有机基团,例如可举出烷基、烯基、炔基、亚烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、环烷基以及除了环氧基和氧杂环丁烷基以外的杂环基。作为烷基,例如可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。作为烯基,例如可举出烯丙基、戊烯基和乙烯基。作为炔基,可举出乙炔基。作为亚烷基,例如可举出亚甲基和亚乙基。作为芳基,例如可举出苯基和萘基。作为芳烷基,例如可举出苄基和苯乙基。作为烷芳基,例如可举出甲苯基、二甲苯基。作为环烷基,例如可举出金刚烷基、环戊基、环己基和环辛基。另外,这些烷基、烯基、炔基、亚烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、环烷基和杂环基中,一个以上的氢原子可以被氟、氯、溴或者碘等卤原子取代。
上述式(1b)中,R5和R6分别独立地为碳原子数1~10的烷基。作为烷基,例如可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。这些中,从提高耐龟裂性的观点考虑,更优选R5和R6分别独立地为碳原子数3~10的烷基,尤其优选为碳原子数4~10的烷基。另外,从提高耐龟裂性的观点考虑,更优选一个结构单元中存在的R5与R6相互相同。另外,作为由上述式(1b)表示的结构单元,例如可举出由下述式(9)表示的结构单元作为例示:
(式(9)中,a为2~9的整数)。
本实施方式中,由上述式(1b)表示的结构单元例如可设为源自富马酸二酯单体的结构单元。即,能够不使用马来酸酐而实现包含具有与主链键合的烷氧羰基的结构单元的第1聚合物。因此,能够使第1聚合物为不包含具有源自马来酸酐的酸酐环的结构单元的聚合物。由此,能够更有效地提高利用感光性树脂组合物形成的树脂膜的再加工特性和耐化学性、透明性。
第1聚合物例如能够进一步包含由以下的式(2)表示的结构单元。由此,能够提高耐热性、透明性、低介电常数、低双折射、耐化学性和拨水性等作为永久膜的树脂膜所要求的各种特性的平衡。另一方面,第1聚合物也可以不包含由以下的式(2)表示的结构单元。
上述式(2)中,R7为氢或碳原子数1~12的有机基团。作为构成R7的碳原子数1~12的有机基团,例如可举出烷基、烯基、炔基、亚烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、或者环烷基等碳原子数1~12的烃基。作为烷基,例如可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。作为烯基,例如可举出烯丙基、戊烯基和乙烯基。作为炔基,可举出乙炔基。作为亚烷基,例如可举出亚甲基和亚乙基。作为芳基,例如可举出苯基和萘基。作为芳烷基,例如可举出苄基和苯乙基。作为烷芳基,例如可举出甲苯基、二甲苯基。作为环烷基,例如可举出金刚烷基、环戊基、环己基和环辛基。另外,R7中包含的一个以上的氢原子可以被氟、氯、溴或者碘等卤原子取代。
本实施方式中,作为第1聚合物,例如可以采用包含以下结构单元的聚合物:R7为氢的由式(2)表示的结构单元;和R7为碳原子数1~12的有机基团的由式(2)表示的结构单元。这样的第1聚合物例如为如以下那样包含由下述式(1a)表示的结构单元、由下述式(1b)表示的结构单元、由下述式(2a)表示的结构单元和由下述式(2b)表示的结构单元的聚合物。下述式(2b)中的R7为作为碳原子数1~12的有机基团在式(2)中已例示的R7。
第1聚合物例如能够进一步包含由以下的式(4)表示的结构单元。由此,能够提高固化性和光刻性能等作为永久膜的树脂膜所要求的各种特性的平衡,同时更有效地提高耐龟裂性。另一方面,第1聚合物也可以不包含由以下的式(4)表示的结构单元。
上述式(4)中,R8为碳原子数1~10的有机基团。作为构成R8的碳原子数1~10的有机基团,可举出含有缩水甘油基或者氧杂环丁烷基的有机基团、或烷基。作为烷基,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。作为含有氧杂环丁烷基的有机基团,可举出由以下的式(4a)表示的有机基团。作为含有缩水甘油基的有机基团,例如可举出由以下的式(4b)表示的有机基团。从提高耐龟裂性和固化性的观点考虑,更优选R8为碳原子数5~10的有机基团。另外,R8中包含的一个以上的氢原子可以被氟、氯、溴或者碘等卤原子取代。
本实施方式中,作为优选方式的一个例子,可举出在第1聚合物中包含R8为含有缩水甘油基的有机基团的由上述式(4)表示的结构单元的方式。
(式中,f、g和h为0~5的整数)
第1聚合物例如能够进一步包含由以下的式(10)表示的结构单元。由此,能够可靠地抑制对利用感光性树脂组合物形成的树脂膜进行的图案化工序中的底切(undercut)的产生、即能够更有效地提高耐底切性。另一方面,第1聚合物也可以不包含由以下的式(10)表示的结构单元。
式(10)中,m为0、1或2。R9、R10、R11和R12分别独立地为氢、或不具有羧基、环氧环和氧杂环丁烷环中的任一个的碳原子数1~10的有机基团。作为构成R9、R10、R11和R12的碳原子数1~10的有机基团,例如可举出烷基、烯基、炔基、亚烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、环烷基、烷氧基甲硅烷基以及除了环氧基和氧杂环丁烷基以外的杂环基。作为烷基,例如可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。作为烯基,例如可举出烯丙基、戊烯基和乙烯基。作为炔基,可举出乙炔基。作为亚烷基,例如可举出亚甲基和亚乙基。作为芳基,例如可举出苯基和萘基。作为芳烷基,例如可举出苄基和苯乙基。作为烷芳基,例如可举出甲苯基、二甲苯基。作为环烷基,例如可举出金刚烷基、环戊基、环己基和环辛基。另外,这些烷基、烯基、炔基、亚烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、环烷基、烷氧基甲硅烷基和杂环基中,一个以上的氢原子可以被氟、氯、溴或者碘等卤原子取代。
本实施方式中,作为优选方式之一,可举出第1聚合物中包含R9、R10、R11和R12中的至少一个为烷氧基甲硅烷基的由上述式(10)表示的结构单元的方式。从更有效地提高耐底切性的观点考虑,尤其优选R9、R10、R11和R12中的任一个为烷氧基甲硅烷基,其他为氢。
构成R9、R10、R11和R12的烷氧基甲硅烷基,例如更优选为三烷氧基甲硅烷基。由此,能够更有效地提高耐底切性。本实施方式中,作为构成R9、R10、R11和R12的三烷氧基甲硅烷基,例如能够采用由以下的式(10a)表示的三烷氧基甲硅烷基。
上述式(10a)中,R13、R14和R15分别独立地为碳原子数1~6的烷基。作为烷基,例如可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基和己基。本实施方式中,例如能够使R13、R14和R15相互相同。
另外,第1聚合物可以在不损害本发明的效果的范围内,包含上述式(1a)所示的结构单元、上述式(1b)所示的结构单元、上述式(2)所示的结构单元、上述式(4)所示的结构单元和上述式(10)所示的结构单元以外的其他结构单元。
第1聚合物例如可以包含下述式(11)所示的单体、下述式(12)所示的单体、下述式(13)所示的单体、下述式(14)所示的单体和下述式(15)所示的单体中的一种或两种以上作为低分子量成分。
(式(11)中,n、R1、R2、R3和R4能够为上述式(1a)中所例示的整数或基团)
(式(12)中,R5和R6能够为上述式(1b)中所例示的基团)
(式(13)中,R7能够设为上述式(2)中所例示的基团)
(式(14)中,R8能够为上述式(4)中所例示的基团)
(式(15)中,m、R9、R10、R11和R12能够为上述式(10)中所例示的整数或基团)
第1聚合物例如能够如以下那样合成。
首先,准备由上述式(11)表示的化合物和由上述式(12)表示的化合物。另外,可以根据需要准备一种或两种以上的由上述式(13)表示的化合物、由上述式(14)表示的化合物、由上述式(15)表示的化合物和其他化合物。另外,本实施方式中,例如能够采用作为用于合成第1聚合物的单体不使用马来酸酐的合成方法。由此,能够使第1聚合物为不包含具有源自马来酸酐的酸酐环的结构单元的聚合物。
接着,将由上述式(11)表示的化合物与由上述式(12)表示的化合物加成聚合,得到它们的共聚物(共聚物1)。在此,例如通过自由基聚合进行加成聚合。本实施方式中,例如将由上述式(10)表示的化合物、由上述式(11)表示的化合物和聚合引发剂溶解在溶剂中之后,进行规定时间的加热,由此能够进行溶液聚合。此时,加热温度例如能够设为50℃~80℃。另外,加热时间例如能够设为1小时~20小时。另外,更优选通过氮气鼓泡除去溶剂中的溶解氧之后进行溶液聚合。
另外,能够根据需要使用分子量调整剂或链转移剂。作为链转移剂,例如可举出十二烷基硫醇、巯基乙醇、4,4-双(三氟甲基)-4-羟基-1-巯基丁烷等硫醇化合物。这些链转移剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为在溶液聚合中使用的溶剂,例如可使用甲乙酮(MEK)、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、二乙醚、四氢呋喃(THF)、甲苯中的一种或两种以上。另外,作为聚合引发剂,可使用偶氮化合物和有机过氧化物中的一种或两种以上。作为偶氮化合物,例如可举出偶氮二异丁腈(AIBN)、2,2'-偶氮二(2-甲基丙酸)二甲酯、1,1'-偶氮二(环己烷甲腈)(ABCN)。作为有机过氧化物,例如可举出过氧化氢、二叔丁基过氧化物(DTBP)、过氧化苯甲酰(苯甲酰过氧化物(BPO))和过氧化甲乙酮(MEKP)。
将包含这样得到的共聚物1的反应液添加到己烷或甲醇中,使聚合物析出。接着,滤取聚合物,并利用己烷或甲醇等清洗之后,使其干燥。在本实施方式中,例如这样操作能够合成第1聚合物。
(感光性树脂组合物)
感光性树脂组合物用于形成永久膜。
上述永久膜由通过使感光性树脂组合物固化而得到的树脂膜构成。在本实施方式中,例如通过曝光和显影将由感光性树脂组合物构成的涂膜图案化为期望的形状之后,通过热处理等使该涂膜固化,由此形成永久膜。
作为利用感光性树脂组合物形成的永久膜,例如可举出层间膜、表面保护膜或堤坝材料。另外,该永久膜例如也能够作为光学透镜等的光学材料使用。另外,永久膜的用途并不限定于这些。
层间膜是指设置在多层结构中的绝缘膜,其种类没有特别限定。作为层间膜,例如可举出构成半导体元件的多层配线结构的层间绝缘膜、构成电路基板的组合层或者核心层等在半导体装置用途中使用的膜。另外,作为层间膜,例如还可举出覆盖显示装置中的薄膜晶体管(TFT(Thin Film Transistor))的平坦化膜、液晶取向膜、设置在MVA(Multi DomainVertical Alignment:多畴垂直取向)型液晶显示装置的彩色滤光片基板上的突起、或者用于形成有机EL元件的阴极的间隔壁等在显示装置用途中使用的膜。
表面保护膜是指形成在电子部件或电子装置的表面,用于保护该表面的绝缘膜,其种类并无特别限定。作为这样的表面保护膜,例如可举出设置在半导体元件上的钝化膜、凸起保护膜或缓冲涂层、或者设置在挠性基板上的覆盖涂层。另外,堤坝材料是为了在基板上形成用于配置光学元件等的中空部分的间隔物。
感光性树脂组合物包含第1聚合物。
作为第1聚合物,能够使用上述例示的聚合物。本实施方式所涉及的感光性树脂组合物能够包含上述例示的第1聚合物中的一种或两种以上。感光性树脂组合物中的第1聚合物的含量并无特别限定,但是相对于感光性树脂组合物的固态成分整体,优选为20质量%以上90质量%以下,更优选为30质量%以上80质量%以下。另外,感光性树脂组合物的固态成分是指感光性树脂组合物中包含的除了溶剂以外的成分。以下,在本说明书中也是同样。
感光性树脂组合物例如可包含光敏剂。
作为光敏剂,例如可具有重氮醌化合物。用作光敏剂的重氮醌化合物例如包含以下例示的化合物。
(n2为1以上5以下的整数)
在以上的各化合物中,Q为以下所示的结构(a)、结构(b)和结构(c)中的任一个或氢原子。但是,各化合物中包含的Q中的至少一个为结构(a)、结构(b)和结构(c)中的任一个。从感光性树脂组合物的透明性和介电常数的观点考虑,更优选Q为结构(a)或者结构(b)的邻萘醌二叠氮磺酸衍生物。
感光性树脂组合物中的光敏剂的含量,相对于感光性树脂组合物的固态成分整体,优选为1质量%以上40质量%以下,更优选为5质量%以上30质量%以下。由此,能够有效地提高感光性树脂组合物的反应性与再加工特性和显影性的平衡。
感光性树脂组合物例如能够包含通过光或热产生酸的酸产生剂。作为通过光产生酸的光酸产生剂,例如可具有三苯基锍三氟甲磺酸盐、三(4-叔丁基苯基)锍-三氟甲磺酸盐、二苯基[4-(苯硫基)苯基]锍四(五氟苯基)硼酸盐等锍盐类、对硝基苯基重氮六氟磷酸盐等重氮盐类、铵盐类、鏻盐类、二苯基碘鎓三氟甲磺酸盐、(三异丙苯基)碘鎓-四(五氟苯基)硼酸盐等碘鎓盐类、醌二叠氮类、双(苯基磺酰基)重氮甲烷等重氮甲烷类、1-苯基-1-(4-甲基苯基)磺酰氧基-1-苯甲酰甲烷、N-羟基萘二甲酰亚胺-三氟甲磺酸酯等磺酸酯类、二苯基二砜等二砜类、三(2,4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-(3,4-亚甲基二氧基苯基)-4,6-双-(三氯甲基)-均三嗪等三嗪类等化合物。本实施方式中的感光性树脂组合物也能够包含一种或两种以上的上述例示的光酸产生剂。
作为通过热产生酸的酸产生剂(热酸产生剂),例如可具有SI-45L、SI-60L、SI-80L、SI-100L、SI-110L、SI-150L(三新化学工业株式会社制造)等芳香族锍盐。本实施方式中的感光性树脂组合物也能够包含一种或两种以上的上述例示的热酸产生剂。另外,在本实施方式中,也能够将上述例示的光酸产生剂和这些热酸产生剂并用。
感光性树脂组合物中的酸产生剂的含量,相对于感光性树脂组合物的固态成分整体,优选为0.1质量%以上15质量%以下,更优选为0.5质量%以上10质量%以下。由此,能够有效地提高感光性树脂组合物的反应性与再加工特性的平衡。
感光性树脂组合物也可以包含交联剂。由此,能够实现固化性的提高,并有助于固化膜的机械特性。交联剂例如优选包含作为反应性基团具有杂环的化合物,其中,优选包含具有缩水甘油基或氧杂环丁基的化合物。这些中,从与羧基或羟基等具有活性氢的官能基的反应性的观点考虑,更优选包含具有缩水甘油基的化合物。
作为用作交联剂的具有缩水甘油基的化合物,可举出环氧化合物。作为环氧化合物,例如可举出正丁基缩水甘油醚、2-乙氧基己基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、丙三醇聚缩水甘油醚、山梨糖醇聚缩水甘油醚、双酚A(或F)的缩水甘油醚等缩水甘油醚、己二酸二缩水甘油酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯等缩水甘油酯、3,4-环氧环己基甲基(3,4-环氧环己烷)羧酸酯、3,4-环氧基-6-甲基环己基甲基(3,4-环氧基-6-甲基环己烷)羧酸酯、双(3,4-环氧基-6-甲基环己基甲基)己二酸酯、双环戊二烯氧化物、双(2,3-环氧环戊基)醚、株式会社大赛璐(Daicel Corporation)制造的CELLOXI DE 2021、CELLOXIDE 2081、CELLOXIDE2083、CELLOXIDE 2085、CELLOXIDE 8000、EPOLEAD GT401等脂环式环氧、2,2'-((((1-(4-(2-(4-(环氧乙烷-2-基-甲氧基)苯基)丙烷-2-基)苯基)乙烷-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))双(氧基))双(亚甲基))双(环氧乙烷)(例如,Techmore VG3101L(Printec Corpo ration制造))、EPOLIGHT 100MF(共荣社化学工业株式会社制造)、Epiol TMP(日油株式会社制造)等脂肪族聚缩水甘油醚、1,1,3,3,5,5-六甲基-1,5-双(3-(环氧乙烷-2-基-甲氧基)丙基)三-硅氧烷(例如,DMS-E09(GELEST,INC.制造))等。
另外,例如也能够使用LX-01(DAISO CO.,LTD.制造)、jER1001、jER1002、jER1003、jER1004、jER1007、jER1009、jER1010、jER828(商品名;三菱化学株式会社制造)等双酚A型环氧树脂、jER807(商品名;三菱化学株式会社制造)等双酚F型环氧树脂、jER152、jER154(商品名;三菱化学株式会社制造)、EPPN201、EPPN202(商品名;日本化药株式会社制造)等苯酚酚醛清漆型环氧树脂、EOCN102、EOCN103S、EOCN104S、EOCN1020、EOCN1025、EOCN1027(商品名;日本化药株式会社制造)、jER157S70(商品名;三菱化学株式会社制造)等甲酚酚醛清漆型环氧树脂、Araldite CY179、Araldite CY184(商品名;亨斯迈先进材料(HuntsmanAdvanced Materials)公司制造)、ERL-4206、4221、4234、4299(商品名;陶氏化学公司(TheDow Chemical Company)制造)、Epiclon200、Epiclon400(商品名;DIC株式会社(DICCORPORATION)制造)、jER871、jER872(商品名;三菱化学株式会社制造)等环状脂肪族环氧树脂、聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇醚(3:1)等多官能脂环式环氧树脂、EHPE-3150(株式会社大赛璐制造)。
另外,本实施方式中的感光性树脂组合物能够包含一种或两种以上的上述例示的环氧化合物。
作为用作交联剂的具有氧杂环丁基的化合物,例如可举出1,4-双{[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲氧基]甲基}苯、双[1-乙基(3-氧杂环丁基)]甲基醚、4,4'-双[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲氧基甲基]联苯、4,4'-双(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)联苯、乙二醇双(3-乙基-3-氧杂环丁基甲基)醚、二乙二醇双(3-乙基-3-氧杂环丁基甲基)醚、双(3-乙基-3-氧杂环丁基甲基)二酚酸酯、三羟甲基丙烷三(3-乙基-3-氧杂环丁基甲基)醚、季戊四醇四(3-乙基-3-氧杂环丁基甲基)醚、聚[[3-[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲氧基]丙基]硅倍半氧烷]衍生物、氧杂环丁烷硅酸盐、苯酚酚醛清漆型氧杂环丁烷、1,3-双[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]苯等,但是并不限定于这些。这些可以单独使用也可以多个组合使用。
在本实施方式中,感光性树脂组合物中的交联剂的含量,相对于感光性树脂组合物的固态成分整体,优选为1质量%以上,更优选为5质量%以上。另一方面,感光性树脂组合物中的交联剂的含量,相对于感光性树脂组合物的固态成分整体,优选为50质量%以下,更优选为40质量%以下。通过将交联剂的含量调整为这样的范围,能够更有效地提高感光性树脂组合物的反应性与经时稳定性的平衡。
感光性树脂组合物可以包含密合助剂。密合助剂并无特别限定,例如可以包含氨基硅烷、环氧硅烷、丙烯酰基硅烷、巯基硅烷、乙烯基硅烷、脲基硅烷或硫化物硅烷等硅烷偶联剂。这些可以单独使用一种,也可以并用两种以上。这些中,从有效地提高对其他部件的密合性的观点考虑,更优选使用环氧硅烷。
作为氨基硅烷,例如可举出双(2-羟基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷和N-苯基-γ-氨基-丙基三甲氧基硅烷等。作为环氧硅烷,例如可举出γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷和β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等。作为丙烯酰基硅烷,例如可举出γ-(甲基丙烯酰氧基丙基)三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧基丙基)甲基二乙氧基硅烷等。作为巯基硅烷,例如可举出γ-巯基丙基三甲氧基硅烷等。作为乙烯基硅烷,例如可举出乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷等。作为脲基硅烷,例如可举出3-脲基丙基三乙氧基硅烷等。作为硫化物硅烷,例如可举出双(3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基)二硫化物和双(3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基)四硫化物等。
在本实施方式中,感光性树脂组合物中的密合助剂的含量,相对于感光性树脂组合物的固态成分整体,优选为0.1质量%以上,更优选为0.5质量%以上。另一方面,感光性树脂组合物中的密合助剂的含量,相对于感光性树脂组合物的固态成分整体,优选为20质量%以下,更优选为15质量%以下。通过将密合助剂的含量调整为这样的范围,能够更有效地提高利用感光性树脂组合物形成的固化膜对其他部件的密合性。
感光性树脂组合物可以包含表面活性剂。表面活性剂例如包含含有氟基(例如,氟化烷基)或硅烷醇基的化合物、或者以硅氧烷键作为主骨架的化合物。在本实施方式中,作为表面活性剂,更优选使用包含氟类表面活性剂或有机硅类表面活性剂的表面活性剂,尤其优选使用氟类表面活性剂。作为表面活性剂,例如可举出DIC株式会社制造的Megafac F-554、F-556和F-557等,但是并不限定于此。
在本实施方式中,感光性树脂组合物中的表面活性剂的含量,相对于感光性树脂组合物的固态成分整体,优选为0.1质量%以上,更优选为0.2质量%以上。另一方面,感光性树脂组合物中的表面活性剂的含量,相对于感光性树脂组合物的固态成分整体,优选为3质量%以下,更优选为2质量%以下。通过将表面活性剂的含量调整为这样的范围,能够有效地提高感光性树脂组合物的平坦性。另外,能够防止旋转涂布时在涂布膜上产生放射线状的条纹。
另外,感光性树脂组合物中可以根据需要添加抗氧化剂、填充剂、敏化剂等添加剂。抗氧化剂例如能够包含选自酚类抗氧化剂、磷类抗氧化剂和硫醚类抗氧化剂中的一种或两种以上。填充剂例如能够包含选自二氧化硅等无机填充剂的一种或两种以上。敏化剂例如能够包含选自蒽类、氧杂蒽酮类、蒽醌类、菲类、类、苯并芘类、荧省(fluoracene)类、红荧烯类、芘类、阴丹士林类和噻吨-9-酮类中的一种或两种以上。
感光性树脂组合物可以包含溶剂。在该情况下,感光性树脂组合物成为清漆状。溶剂例如能够包含丙二醇单甲醚(PGME)、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、乳酸乙酯、甲基异丁基甲醇(MIBC)、γ-丁内酯(GBL)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、甲基正戊基酮(MAK)、二乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚和苄醇中的一种或两种以上。另外,在本实施方式中能够使用的溶剂并不限定于此。
本实施方式所涉及的感光性树脂组合物例如能够为正型。由此,在通过光刻对利用感光性树脂组合物形成的树脂膜进行图案化时,能够更容易地进行微细的图案形成。另外,还能够有助于树脂膜的低介电常数化。另外,与后述的负型的感光性树脂组合物相比,在进行光刻时不需要进行PEB(Post Exposure Bake:曝光后烘烤)处理,因此,还能够实现工序数的削减。
当感光性树脂组合物为正型时,感光性树脂组合物例如包含第1聚合物和光敏剂。另外,正型的感光性树脂组合物例如还能够与第1聚合物和光敏剂同时包含酸产生剂。由此,能够更有效地提高感光性树脂组合物的固化性。另外,正型的感光性树脂组合物可以进一步包含上述例示的第一聚合物、光敏剂和酸产生剂以外的各成分。
对利用正型的感光性树脂组合物形成的树脂膜的图案化,能够如以下那样进行。首先,对通过对感光性树脂组合物的涂布膜进行预焙而得到的树脂膜进行曝光处理。接着,使用显影液对已曝光的树脂膜进行显影处理之后,利用纯水进行冲洗。由此,可得到形成有图案的树脂膜。
本实施方式所涉及的感光性树脂组合物例如能够为负型。由此,能够更有效地提高利用感光性树脂组合物形成的树脂膜的透明性和耐化学性。当感光性树脂组合物为负型时,感光性树脂组合物例如包含第1聚合物和光酸产生剂。另一方面,负型的感光性树脂组合物不包含光敏剂。另外,负型的感光性树脂组合物可以进一步包含上述例示的第1聚合物、光酸产生剂和光敏剂以外的各成分。
对利用负型的感光性树脂组合物形成的树脂膜的图案化,能够如以下那样进行。首先,对通过对感光性树脂组合物的涂布膜进行预焙而得到的树脂膜进行曝光处理。接着,对已曝光的树脂膜进行PEB(Post Exposure Bake:曝光后烘烤)处理。由此,能够促进第1聚合物的交联反应,促进照射部的不溶化。另外,PEB的条件并无特别限定,例如能够为100~150℃、120秒。接着,使用显影液对已进行PEB处理的树脂膜进行显影处理之后,利用纯水进行冲洗。由此,可得到形成有图案的树脂膜。
以上那样的感光性树脂组合物优选具有以下记载的物性。这些物性能够通过适当调整感光性树脂组合物中包含的各成分的种类和含量来实现。
(1)残膜率
感光性树脂组合物例如优选显影后的残膜率为80%以上。另外,感光性树脂组合物例如优选后烘烤后的残膜率为70%以上。由此,能够非常高精度地实现具有期望的形状的图案。显影后的残膜率与后烘烤后的残膜率的上限值并无特别限定,例如能够为99%。
残膜率的测定能够如以下那样进行。首先,将感光性树脂组合物旋转涂布于玻璃基板上,用加热板在100℃加热120秒,将由此得到的树脂膜作为薄膜A。接着,利用曝光装置,以5μm的线与间隔的宽度成为1:1的方式,以最佳曝光量进行曝光。当感光性树脂组合物为负型时,用加热板在100~150℃对曝光后的薄膜A进行120秒的烘烤。接着,用显影液在23℃对薄膜A进行90秒的显影,由此得到薄膜B。接着,以300mJ/cm2利用g+h+i射线对薄膜B进行整面曝光之后,在烤箱中在230℃加热60分钟,由此进行后烘烤处理,将其作为薄膜C。另外,根据测定的薄膜A、薄膜B和薄膜C的膜厚,通过以下的式子计算残膜率。
显影后残膜率(%)=〔薄膜B的膜厚(μm)/薄膜A的膜厚(μm)〕×100
烘烤后残膜率(%)=〔薄膜C的膜厚(μm)/薄膜A的膜厚(μm)〕×100
(2)相对介电常数
使用感光性树脂组合物形成的树脂膜的相对介电常数例如优选为5.0以下。另外,相对介电常数的下限值并无特别限定,例如能够为1.0。
正型感光性树脂组合物中,相对介电常数的测定例如能够如以下那样进行。首先,将上述感光性树脂组合物旋转涂布于铝基板上,用加热板在100℃进行120秒的烘烤,由此得到树脂膜。接着,以300mJ/cm2利用g+h+i射线进行整面曝光之后,在烤箱中在230℃加热60分钟,由此进行后烘烤处理,形成厚度3μm的膜。然后,在该膜上形成金电极,在室温(25℃)、10kHz的条件下利用LCR测定仪测量相对介电常数。
负型感光性树脂组合物中,相对介电常数的测定例如能够如以下那样进行。首先,将上述感光性树脂组合物旋转涂布于铝基板上,用加热板在100℃进行120秒的烘烤,由此得到树脂膜。接着,以300mJ/cm2利用g+h+i射线对上述树脂膜进行整面曝光。接着,用加热板在100~150℃对曝光后的上述树脂膜进行120秒的烘烤。接着,在烤箱中在230℃加热60分钟,由此进行后烘烤处理,形成厚度3μm的膜。然后,在该膜上形成金电极,在室温(25℃)、10kHz的条件下利用LCR测定仪测量相对介电常数。
(3)透射率
使用感光性树脂组合物形成的树脂膜的光的波长400nm的透射率例如优选为80%以上,更优选为85%以上。另外,透射率的上限值并无特别限定,例如能够为99.9%。
正型感光性树脂组合物中,透射率的测定例如能够如以下那样进行。首先,将感光性树脂组合物旋转涂布于玻璃基板上,用加热板在100℃进行120秒的烘烤而得到树脂膜。接着,将上述树脂膜在显影液中浸渍90秒之后,用纯水进行冲洗。接着,对上述树脂膜,以300mJ/cm2利用g+h+i射线进行整面曝光之后,在烤箱中在230℃加热60分钟,由此进行后烘烤处理。然后,对该树脂膜,使用紫外-可见光分光光度计测定光的波长400nm的透射率,将换算为膜厚3μm的数值作为透射率。
负型感光性树脂组合物中,透射率的测定例如能够如以下那样进行。首先,将感光性树脂组合物旋转涂布于玻璃基板上,用加热板在100℃进行120秒的烘烤而得到树脂膜。接着,以300mJ/cm2利用g+h+i射线对上述树脂膜进行整面曝光。接着,用加热板在100~150℃对曝光后的上述树脂膜进行120秒的烘烤。接着,将上述树脂膜在显影液中浸渍90秒之后,用纯水进行冲洗。接着,在烤箱中在230℃加热60分钟,由此进行后烘烤处理。然后,对该树脂膜,利用紫外-可见光分光光度计测定光的波长400nm的透射率,将换算为膜厚3μm的数值作为透射率。
(4)溶胀率、恢复率
感光性树脂组合物的溶胀率例如优选为20%以下。另外,感光性树脂组合物的恢复率例如优选为95%以上105%以下。由此,可实现具有优异的耐化学性的感光性树脂组合物。另外,溶胀率的下限值并无特别限定,例如能够设为0%。
正型感光性树脂组合物中,溶胀率和恢复率的测定例如能够如以下那样进行。首先,将感光性树脂组合物旋转涂布于玻璃基板上,用加热板以100℃、120秒的条件进行预焙而得到树脂膜。接着,将上述树脂膜在显影液中浸渍90秒之后,用纯水进行冲洗。接着,对上述树脂膜进行整面曝光,使得g+h+i射线的累计光量成为300mJ/cm2。接着,在烤箱中,以230℃、60分钟的条件对上述树脂膜进行热固化处理。接着,测量由此得到的固化膜的膜厚(第1膜厚)。接着,将上述固化膜在70℃的TOK106(东京应化工业株式会社(TOKYO OHKA KOGYOCO.,LTD.)制造)中浸渍15分钟之后,用纯水冲洗30秒钟。此时,将上述固化膜的冲洗后的膜厚设为第2膜厚,通过下式计算溶胀率。
溶胀率:[(第2膜厚-第1膜厚)/(第1膜厚)]×100(%)
接着,将上述固化膜在烤箱中在230℃加热15分钟,测量加热后的膜厚(第3膜厚)。通过下述式计算恢复率。
恢复率:[(第3膜厚)/(第1膜厚)]×100(%)
负型感光性树脂组合物中,胀率和恢复率的测定例如能够如以下那样进行溶。首先,将感光性树脂组合物旋转涂布于玻璃基板上,用加热板以100℃、120秒的条件进行预焙而得到树脂膜。接着,对上述树脂膜进行整面曝光使得g+h+i射线的累计光量成为300mJ/cm2。接着,将曝光后的上述树脂膜用加热板在100~150℃进一步烘烤120秒。接着,将上述树脂膜在显影液中浸渍90秒之后,用纯水进行冲洗。接着,在烤箱中,在230℃、60分钟的条件下对上述树脂膜进行热固化处理。接着,测量由此得到的固化膜的膜厚(第1膜厚)。接着,将上述固化膜在70℃的TOK106(东京应化工业株式会社制造)中浸渍15分钟之后,用纯水冲洗30秒钟。此时,将上述固化膜的冲洗后的膜厚作为第2膜厚,通过下式计算溶胀率。
溶胀率:[(第2膜厚-第1膜厚)/(第1膜厚)]×100(%)
接着,将上述固化膜在烤箱中在230℃加热15分钟,测量加热后的膜厚(第3膜厚)。另外,通过下述式计算恢复率。
恢复率:[(第3膜厚)/(第1膜厚)]×100(%)
(5)灵敏度
感光性树脂组合物的灵敏度例如优选为200mJ/cm2以上600mJ/cm2以下。由此,能够实现具有优异的光刻性能的感光性树脂组合物。
正型感光性树脂组合物中,灵敏度的测定例如能够如以下那样进行。首先,将感光性树脂组合物旋转涂布于玻璃基板上,用加热板在100℃烘烤120秒而得到约3.5μm厚的薄膜。利用曝光装置,使用5μm的孔形图案的掩模对该薄膜进行曝光。当感光性树脂组合物为负型时,将曝光后的薄膜用加热板在120℃烘烤120秒。接着,对使用显影液在23℃进行90秒的显影而形成的抗蚀剂图案进行SEM观察,将得到5μm见方的孔形图案时的曝光量作为灵敏度。
另外,负型感光性树脂组合物中,灵敏度的测定能够如以下那样进行。首先,将所得到的感光性树脂组合物旋转涂布于玻璃基板,用加热板在100℃烘烤120秒而得到约3.5μm厚的薄膜A。利用曝光装置,每次20mJ/cm2地改变曝光量来对薄膜A进行曝光。作为曝光装置,例如能够使用佳能株式会社(Canon Inc.)制造的g+h+i射线掩模对准器(PLA-501F)。接着,将曝光后的薄膜A用加热板在100~150℃烘烤120秒。接着,使用显影液在23℃进行90秒的显影,实施纯水冲洗而得到薄膜B。另外,将成为薄膜B/薄膜A×100=95%的曝光量作为灵敏度(mJ/cm2)。
(电子装置)
接着,对本实施方式所涉及的电子装置100进行说明。
电子装置100例如具备绝缘膜20,该绝缘膜20是由上述感光性树脂组合物形成的永久膜。本实施方式所涉及的电子装置100只要具备由感光性树脂组合物形成的绝缘膜,就没有特别限定,例如可举出具备绝缘膜20作为平坦化膜或微透镜的显示装置、或具备将绝缘膜20用作层间绝缘膜的多层配线结构的半导体装置等。
图1是表示电子装置100的一个例子的截面图。
在图1中,例示了电子装置100为液晶显示装置,绝缘膜20被用作平坦化膜的情况。图1所示的电子装置100例如具备:基板10;设置在基板10上的晶体管30;以覆盖晶体管30的方式设置在基板10上的绝缘膜20;和设置在绝缘膜20上的配线40。
基板10例如为玻璃基板。晶体管30例如为构成液晶显示装置的开关元件的薄膜晶体管。在基板10上例如呈阵列状排列有多个晶体管30。图1所示的晶体管30例如由栅极电极31、源极电极32、漏极电极33、栅极绝缘膜34和半导体层35构成。栅极电极31例如设置在基板10上。栅极绝缘膜34以覆盖栅极电极31的方式设置在基板10上。半导体层35设置在栅极绝缘膜34上。另外,半导体层35例如为硅层。源极电极32以一部分与半导体层35接触的方式设置在基板10上。漏极电极33以与源极电极32分开并且一部分与半导体层35接触的方式设置在基板10上。
绝缘膜20作为用于消除由晶体管30等引起的台阶差并在基板10上形成平坦的表面的平坦化膜发挥功能。另外,绝缘膜20由上述感光性树脂组合物的固化物构成。在绝缘膜20上设置有以与漏极电极33连接的方式贯穿绝缘膜20的开口22。
在绝缘膜20上和开口22内,形成有与漏极电极33连接的配线40。配线40作为与液晶一同构成像素的像素电极发挥功能。
另外,在绝缘膜20上,以覆盖配线40的方式设置有取向膜90。
在基板10中设置有晶体管30的一面的上方,以与基板10相对的方式配置有对置基板12。在对置基板12中与基板10相对的一面上设置有配线42。配线42设置在与配线40相对的位置。另外,在对置基板12的上述一面上,以覆盖配线42的方式设置有取向膜92。
在基板10与该对置基板12之间填充有构成液晶层14的液晶。
图1所示的电子装置100例如能够如以下那样形成。
首先,在基板10上形成晶体管30。接着,在基板10中设置有晶体管30的一面上,通过印刷法或者旋涂法涂布上述感光性树脂组合物,形成覆盖晶体管30的绝缘膜20。接着,对绝缘膜20进行光刻处理,对绝缘膜20进行图案化。由此,在绝缘膜20的一部分形成开口22。接着,使绝缘膜20加热固化。由此,在基板10上形成作为平坦化膜的绝缘膜20。
接着,在绝缘膜20的开口22内形成与漏极电极33连接的配线40。然后,在绝缘膜20上配置对置基板12,并在对置基板12与绝缘膜20之间填充液晶,从而形成液晶层14。
由此,形成图1所示的电子装置100。
另外,本发明并不限定于上述的实施方式,能够实现本发明的目的范围内的变形、改良等包含于本发明中。
实施例
接着,对本发明的实施例进行说明。
(聚合物的合成)
(合成例1)
在具备搅拌机和冷却管的反应容器内,称量(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲基双环[2.2.1]庚-2-烯-5-羧酸(1.18g、5mmol)、马来酰亚胺(2.18g、22.5mmol)、N-环己基马来酰亚胺(4.92g、27.5mmol)、降冰片烯羧酸(2.60g、20.0mmol)、甲基缩水甘油醚降冰片烯(3.6g、20.0mmol)、富马酸二丁酯(1.14g、5mmol)。进一步,向反应容器中添加溶解有V-601(0.92g、4.0mmol)的丙二醇单甲醚乙酸酯8.9g,搅拌使其溶解。接着,通过氮气鼓泡将体系内的溶解氧除去之后,在氮气气氛下保持在70℃,使其反应5小时。接着,将反应混合物冷却至室温,添加MEK 30g进行稀释。将稀释后的溶液注入到大量的己烷中,使聚合物析出。接着,滤取聚合物并用己烷进一步清洗之后,使其在30℃真空干燥16小时。聚合物的取得量为13.4g,收率为86%。另外,聚合物的重均分子量Mw为8,800,分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为2.19。
所得到的聚合物具有由下述式(20)表示的结构。
所得到的聚合物的重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)使用根据通过GPC测定得到的标准聚苯乙烯(PS)的校准曲线求出的聚苯乙烯换算值。测定条件如下。
东曹株式会社(TOSOH CORPORATION)制造的凝胶渗透色谱装置HLC-8320GPC
柱:东曹株式会社制造的TSK-GEL Supermultipore HZ-M
检测器:液相色谱用RI检测器
测定温度:40℃
溶剂:THF
试样浓度:2.0mg/毫升
另外,重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)的测定条件在后述的合成例2~9中也是同样。
(合成例2)
在具备搅拌机和冷却管的反应容器内,称量(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲基双环[2.2.1]庚-2-烯-5-羧酸(8.26g、35mmol)、马来酰亚胺(2.67g、27.5mmol)、N-环己基马来酰亚胺(4.03g、22.5mmol)、降冰片烯羧酸(0.65g、5mmol)、甲基缩水甘油醚降冰片烯(0.9g、5mmol)、富马酸二丁酯(1.14g、5mmol)。进一步,向反应容器中添加溶解有V-601(0.92g、4.0mmol)的丙二醇单甲醚乙酸酯10g,搅拌使其溶解。接着,通过氮气鼓泡将体系内的溶解氧除去之后,在氮气气氛下保持在70℃,使其反应5小时。接着,将反应混合物冷却至室温,添加MEK 30g进行稀释。将稀释后的溶液注入到大量的己烷中,使聚合物析出。接着,滤取聚合物并用己烷进一步清洗之后,使其在30℃真空干燥16小时。聚合物的取得量为13.1g,收率为74%。另外,聚合物的重均分子量Mw为6,460,分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为1.92。
所得到的聚合物具有由上述式(20)表示的结构。
(合成例3)
在具备搅拌机和冷却管的反应容器内,称量三乙氧基甲硅烷基降冰片烯(3.84g、15mmol)、马来酰亚胺(2.43g、25mmol)、N-环己基马来酰亚胺(4.48g、25mmol)、降冰片烯羧酸(3.25g、25mmol)、甲基缩水甘油醚降冰片烯(0.9g、5mmol)、富马酸二丁酯(1.14g、5mmol)。进一步,向反应容器中添加溶解有V-601(0.92g、4.0mmol)的丙二醇单甲醚乙酸酯9.1g,搅拌使其溶解。接着,通过氮气鼓泡将体系内的溶解氧除去之后,在氮气气氛下保持在70℃,使其反应5小时。接着,将反应混合物冷却至室温,添加MEK 30g进行稀释。将稀释后的溶液注入到大量的己烷中,使聚合物析出。接着,滤取聚合物并用己烷进一步清洗之后,使其在30℃真空干燥16小时。聚合物的取得量为13.2g,收率为82%。另外,聚合物的重均分子量Mw为11,430,分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为2.34。
所得到的聚合物具有由下述式(21)表示的结构。
(合成例4)
在具备搅拌机和冷却管的反应容器内,称量(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲基双环[2.2.1]庚-2-烯-5-羧酸(6.66g、28.2mmol)、马来酰亚胺(2.74g、28.2mmol)、N-环己基马来酰亚胺(1.01g、5.6mmol)、丁二醇乙烯基缩水甘油醚(4.45g、28.2mmol)、富马酸二丁酯(5.15g、22.5mmol)。进一步,向反应容器中添加溶解有V-601(0.52g、2.3mmol)的丙二醇单甲醚19.5g,搅拌使其溶解。接着,通过氮气鼓泡将体系内的溶解氧除去之后,在氮气气氛下保持在50℃,使其反应16小时。接着,将反应混合物冷却至室温,添加MEK 26.7g进行稀释。将稀释后的溶液注入到大量的己烷中,使聚合物析出。接着,滤取聚合物并用己烷进一步清洗之后,使其在30℃真空干燥16小时。聚合物的取得量为10.7g,收率为53%。另外,聚合物的重均分子量Mw为16,100,分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为2.73。
所得到的聚合物具有由下述式(22)表示的结构。
(合成例5)
在具备搅拌机和冷却管的反应容器内,称量(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲基双环[2.2.1]庚-2-烯-5-羧酸(1.18g、5mmol)、马来酰亚胺(2.43g、25mmol)、N-环己基马来酰亚胺(4.48g、25mmol)、降冰片烯羧酸(3.58g、27.5mmol)、辛基甲基缩水甘油醚降冰片烯(2.75g、12.5mmol)、富马酸二丁酯(1.14g、5mmol)。进一步,向反应容器中添加溶解有V-601(0.92g、4.0mmol)的丙二醇单甲醚乙酸酯8.9g,搅拌使其溶解。接着,通过氮气鼓泡将体系内的溶解氧除去之后,在氮气气氛下保持在70℃,使其反应5小时。接着,将反应混合物冷却至室温,添加MEK 30g进行稀释。将稀释后的溶液注入到大量的己烷中,使聚合物析出。接着,滤取聚合物并用己烷进一步清洗之后,使其在30℃真空干燥16小时。聚合物的取得量为12.7g,收率为81%。另外,聚合物的重均分子量Mw为10,880,分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为2.37。
所得到的聚合物具有由下述式(23)表示的结构。
(合成例6)
在具备搅拌机和冷却管的反应容器内,称量三乙氧基甲硅烷基降冰片烯(3.20g、12.5mmol)、马来酰亚胺(2.43g、25mmol)、N-环己基马来酰亚胺(4.48g、25mmol)、降冰片烯羧酸(3.58g、27.5mmol)、辛基甲基缩水甘油醚降冰片烯(1.10g、5mmol)、富马酸二丁酯(1.14g、5mmol)。进一步,向反应容器中添加溶解有V-601(0.92g、4.0mmol)的丙二醇单甲醚乙酸酯8.9g,搅拌使其溶解。接着,通过氮气鼓泡将体系内的溶解氧除去之后,在氮气气氛下保持在70℃,使其反应5小时。接着,将反应混合物冷却至室温,添加MEK 30g进行稀释。将稀释后的溶液注入到大量的己烷中,使聚合物析出。接着,滤取聚合物并用己烷进一步清洗之后,使其在30℃真空干燥16小时。聚合物的取得量为13.2g,收率为83%。另外,聚合物的重均分子量Mw为12,100,分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为2.40。
所得到的聚合物具有由下述式(24)表示的结构。
(合成例7)
在具备搅拌机和冷却管的反应容器内,称量马来酰亚胺(2.18g、22.5mmol)、N-环己基马来酰亚胺(4.92g、27.5mmol)、降冰片烯羧酸(2.60g、20mmol)、(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲基双环[2.2.1]庚-2-烯-5-羧酸(5.90g、25mmol)、富马酸二丁酯(1.14g、5mmol)。进一步,向反应容器中添加溶解有V-601(0.92g、4.0mmol)的丙二醇单甲醚乙酸酯9.5g,搅拌使其溶解。接着,通过氮气鼓泡将体系内的溶解氧除去之后,在氮气气氛下保持在70℃,使其反应5小时。接着,将反应混合物冷却至室温,添加MEK 30g进行稀释。将稀释后的溶液注入到大量的己烷中,使聚合物析出。接着,滤取聚合物并用己烷进一步清洗之后,使其在30℃真空干燥16小时。聚合物的取得量为13.8g,收率为82%。另外,聚合物的重均分子量Mw为7,120,分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为1.95。所得到的聚合物具有由下述式(25)表示的结构。
(合成例8)
在具备搅拌机和冷却管的反应容器内,称量马来酰亚胺(2.18g、22.5mmol)、N-环己基马来酰亚胺(4.92g、27.5mmol)、降冰片烯羧酸(3.25g、25mmol)、(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲基双环[2.2.1]庚-2-烯-5-羧酸(1.18g、5mmol)、富马酸二丁酯(1.14g、5mmol)、甲基缩水甘油醚降冰片烯(2.70g、15mmol)。进一步,向反应容器中添加溶解有过氧化苯甲酰(0.97g、4.0mmol)的丙二醇单甲醚乙酸酯9.0g,搅拌使其溶解。接着,通过氮气鼓泡将体系内的溶解氧除去之后,在氮气气氛下保持在70℃,使其反应5小时。接着,将反应混合物冷却至室温,添加MEK 30g进行稀释。将稀释后的溶液注入到大量的己烷中,使聚合物析出。接着,滤取聚合物并用己烷进一步清洗之后,使其在30℃真空干燥16小时。聚合物的取得量为13.0g,收率为84%。另外,聚合物的重均分子量Mw为8,610,分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为2.06。
所得到的聚合物具有由上述式(20)表示的结构。
(合成例9)
将甲基缩水甘油醚降冰片烯(0.66g、3mmol)、六氟甲醇降冰片烯(7.40g、27mmol)、甲苯(18g)加入到具备搅拌装置的反应容器中,用干燥氮气对内部进行置换。加热内容物,当内温到达60℃时,添加将(η6-甲苯)Ni(C6F5)2(0.29g、0.60mmol)溶解在10g的甲苯中而得到的溶液。接着,使其在60℃反应5小时之后,冷却至室温。向反应后的溶液添加30g的THF,进一步添加醋酸(6g)和30%过氧化氢水(8.0g),在室温搅拌5小时。然后,实施3次利用离子交换水进行的水洗操作。用蒸发器浓缩有机层之后,用300g的己烷进行再沉淀,得到白色固体。用真空干燥器将所得到的固体在30℃干燥一夜,得到6.0g的白色粉末。所得到的聚合物的分子量通过GPC测定为Mw=23,500、Mn=13,700。
所得到的聚合物具有由下述式(26)表示的结构。
(感光性树脂组合物的制备)
(实施例1)
以固态成分成为20%的方式,将通过合成例1合成的聚合物10.0g、4,4'-(1-{4-[1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基]苯基}亚乙基)双酚与1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯的酯化物(Daito Chemix Corporation制造:PA-28)2.2g、ε-己内酯改性3,4'-环氧环己基甲基3,4-环氧环己烷羧酸酯3.0g(株式会社大赛璐制造的CELLOXIDE 2081)、二苯基[4-(苯硫基)苯基]锍四(五氟苯基)硼酸盐(San-Apro Ltd.制造的CPI-110B)0.2g、用于改善密合性的KBM-403(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)1.0g、用于防止在旋转涂布时在抗蚀剂膜上出现的放射线状条纹的F-557(DIC株式会社制造)0.05g溶解在丙二醇单甲醚乙酸酯:二乙二醇甲乙醚:苄醇=50:42.5:7.5的混合溶剂中。用0.2μm的PTFE过滤器对其进行过滤,从而制备出正型感光性树脂组合物。
(实施例2)
作为聚合物使用合成例2中合成的聚合物,除此以外与实施例1同样地制备出正型感光性树脂组合物。另外,各成分的配合量如表1所示。
(实施例3)
以固态成分成为20%的方式,将通过合成例3合成的聚合物10.0g、4,4'-(1-{4-[1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基]苯基}亚乙基)双酚与1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯的酯化物(Daito Chemix Corporation制造:PA-28)2.0g、ε-己内酯改性3,4'-环氧环己基甲基3,4-环氧环己烷羧酸酯2.0g(株式会社大赛璐制造的CELLOXIDE 2081)、二苯基[4-(苯硫基)苯基]锍四(五氟苯基)硼酸盐(San-Apro Ltd.制造的CPI-110B)0.5g、用于改善密合性的KBM-403(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)0.5g、用于防止在旋转涂布时在抗蚀剂膜上出现的放射线状条纹的F-557(DIC株式会社制造)0.05g溶解在丙二醇单甲醚乙酸酯:二乙二醇甲乙醚=50:50的混合溶剂中。用0.2μm的PTFE过滤器对其进行过滤,从而制备出正型感光性树脂组合物。
(实施例4)
以固态成分成为20%的方式,将通过合成例4合成的聚合物10.0g、4,4'-(1-{4-[1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基]苯基}亚乙基)双酚与1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯的酯化物(Daito Chemix Corporation制造:PA-28)2.0g、二苯基[4-(苯硫基)苯基]锍四(五氟苯基)硼酸盐(San-Apro Ltd.制造的CPI-110B)0.2g、用于改善密合性的KBM-403(Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.制造)0.5g、用于防止在旋转涂布时在抗蚀剂膜上出现的放射线状条纹的F-557(DIC株式会社制造)0.05g溶解在丙二醇单甲醚乙酸酯:二乙二醇甲乙醚=70:30的混合溶剂中。用0.2μm的PTFE过滤器对其进行过滤,从而制备出正型感光性树脂组合物。
(实施例5)
作为聚合物使用合成例5中合成的聚合物,除此以外与实施例1同样地制备出正型感光性树脂组合物。另外,各成分的配合量如表1所示。
(实施例6)
作为聚合物使用合成例6中合成的聚合物,除此以外与实施例1同样地制备出正型感光性树脂组合物。另外,各成分的配合量如表1所示。
(实施例7)
作为聚合物使用合成例7中合成的聚合物,除此以外与实施例1同样地制备出正型感光性树脂组合物。另外,各成分的配合量如表1所示。
(实施例8)
作为聚合物使用合成例8中合成的聚合物,除此以外与实施例1同样地制备出正型感光性树脂组合物。另外,各成分的配合量如表1所示。
(比较例1)
作为聚合物使用合成例9中合成的聚合物,除此以外与实施例1同样地制备出正型感光性树脂组合物。另外,各成分的配合量如表1所示。
(耐龟裂性)
对实施例1~8和比较例1,如以下那样进行了耐龟裂性的评价。首先,将所得到的感光性树脂组合物旋转涂布在纵100mm、横100mm尺寸的康宁公司(Corning Incorporated)制造的1737玻璃基板上,用加热板在100℃烘烤120秒之后,得到约3.5μm厚的薄膜A。利用佳能株式会社制造的g+h+i射线掩模对准器(PLA-501F),使用5μm的孔形图案的掩模,对该薄膜进行曝光。接着,利用显影液以23℃、90秒的条件进行显影,由此形成抗蚀剂图案。另外,在实施例1、3~8中,使用0.5质量%四甲基氢氧化铵水溶液作为上述显影液进行显影处理,在实施例2和比较例1中,使用2.38质量%四甲基氢氧化铵水溶液作为上述显影液进行显影处理。接着,对所形成的抗蚀剂图案的表面进行SEM观察,将薄膜产生了龟裂的评价为×,将薄膜没有龟裂的评价为○。
(再加工特性)
对实施例1~8和比较例1,如以下那样评价了感光性树脂组合物的再加工特性。首先,将感光性树脂组合物旋转涂布(转速500~2500rpm)在纵100mm、横100mm尺寸的康宁公司制造的1737玻璃基板上,用加热板以100℃、120秒的条件进行预焙,由此得到约3.0μm厚的树脂膜。接着,使用具有宽度5μm的掩模图案的掩模,利用g+h+i射线掩模对准器(佳能株式会社制造、PLA-501F(超高压汞灯)),以g+h+i射线的累计光量成为300mJ/cm2的方式对上述树脂膜进行曝光。然后,利用显影液进行显影处理,进一步用纯水进行冲洗,由此得到带有图案的薄膜。另外,在实施例1、3~8中,使用0.5质量%四甲基氢氧化铵水溶液作为上述显影液进行显影处理,在实施例2和比较例1中,使用2.38质量%四甲基氢氧化铵水溶液作为上述显影液进行显影处理。
接着,不经由掩模,以累计光量成为300mJ/cm2的方式,对所得到的带有图案的薄膜进行漂白处理。接着,将上述树脂膜在保持在气温23±1℃、湿度40±5%的黄光室(yellow room)内(使用HEPA过滤器)放置24小时之后,不经由掩模,以g+h+i射线的累计光量成为300mJ/cm2的方式对上述树脂膜再次进行漂白处理。接着,将上述树脂膜在23±1℃的2.38%TMAH(四甲基氢氧化铵)溶液中浸渍120秒钟。此时,通过显微镜观察基板上有无上述树脂膜残存。残存有上述树脂膜的,将再加工特性评价为×,未残存上述树脂膜的,将再加工特性评价为○。
(薄膜图案的形成)
对于实施例1~8和比较例1,如以下那样形成薄膜图案。首先,将所得到的感光性树脂组合物旋转涂布(转速300~2500rpm)在纵100mm、横100mm尺寸的康宁公司制造的1737玻璃基板上,用加热板在100℃烘烤120秒之后,得到约3.5μm厚的薄膜A。用佳能株式会社制造的g+h+i射线掩模对准器(PLA-501F),以最佳曝光量对该薄膜进行曝光,使得5μm的线与间隔的宽度成为1:1,使用显影液以23℃、90秒的条件进行显影,由此得到带有线与间隔宽度为1:1的线&间隔图案的薄膜B。另外,在实施例1、3~8中,使用0.5质量%四甲基氢氧化铵水溶液作为上述显影液进行显影处理,在实施例2和比较例1中,使用2.38质量%四甲基氢氧化铵水溶液作为上述显影液进行显影处理。接着,用PLA-501F以300mJ/cm2对该薄膜B进行整面曝光之后,在烤箱中在230℃加热60分钟,由此进行后烘烤处理,得到约3.0μm厚的带有图案的薄膜C。
(显影后、后烘烤后残膜率的评价)
对于实施例1~8和比较例1,根据通过上述薄膜图案的形成而得到的薄膜A、薄膜B和薄膜C的膜厚,利用以下的式子计算出残膜率。
显影后残膜率(%)=〔薄膜B的膜厚(μm)/薄膜A的膜厚(μm)〕×100
后烘烤后残膜率(%)=〔薄膜C的膜厚(μm)/薄膜A的膜厚(μm)〕×100
(显影性的评价)
对于实施例1~8和比较例1,通过SEM(扫描型电子显微镜)观察通过上述薄膜图案的形成而得到的薄膜B的5μm的图案。当在间隔部分观察到残渣时,将显影性评价为×,当在间隔部分没有观察到残渣时,将显影性评价为○。
(相对介电常数的评价)
对于实施例1~8和比较例1,除了不用PLA-501F对测试图案进行曝光显影并且作为基板使用铝基板以外,进行与上述的薄膜图案的形成同样的操作,由此在铝基板上得到没有图案的3.0μm厚的薄膜。然后,在该薄膜上形成金电极,根据在室温(25℃)、10kHz的条件下,利用惠普公司(Hewlett-Packard Company)制造的LCR测定仪(4282A)得到的静电电容计算出相对介电常数。
(透射率的评价)
对于实施例1~8和比较例1,除了不对测试图案进行曝光以外,进行与上述的薄膜图案的形成同样的操作,由此在玻璃基板上得到没有图案的薄膜。对于该薄膜,利用紫外-可见光分光光度计测定光的波长400nm的透射率(%),将换算为膜厚3μm的数值作为透射率。
(耐化学性的评价)
对于实施例1~8和比较例1,如以下那样测定溶胀率和恢复率。首先,将所得到的感光性树脂组合物旋转涂布在纵100mm、横100mm尺寸的康宁公司制造的1737玻璃基板上,用加热板以100℃、120秒的条件进行预焙,由此得到约3.5μm厚的树脂膜。接着,将上述树脂膜在显影液中浸渍90秒之后,用纯水进行冲洗。另外,在实施例1、3~8中,使用0.5质量%四甲基氢氧化铵水溶液作为上述显影液,在实施例2和比较例1中,使用2.38质量%四甲基氢氧化铵水溶液作为上述显影液。接着,利用g+h+i射线掩模对准器(佳能株式会社制造的PLA-501F(超高压汞灯)),以g+h+i射线的累计光量成为300mJ/cm2的方式对上述树脂膜进行整面曝光。接着,在烤箱中,在230℃、60分钟的条件下,对上述树脂膜进行热固化处理。接着,测量所得到的固化膜的膜厚(第1膜厚)。接着,将上述固化膜在70℃的TOK106(东京应化工业株式会社制造)中浸渍15分钟之后,用纯水冲洗30秒钟。此时,将上述树脂膜的冲洗后的膜厚作为第2膜厚,通过下述的式子计算出溶胀率。
溶胀率:[(第2膜厚-第1膜厚)/(第1膜厚)]×100(%)
接着,将上述固化膜在烤箱中在230℃加热15分钟,测量出加热后的膜厚(第3膜厚)。通过下述式计算出恢复率。
恢复率:[(第3膜厚)/(第1膜厚)]×100(%)
(灵敏度)
对于实施例1~8和比较例1,如以下那样测定灵敏度。首先,将所得到的感光性树脂组合物旋转涂布在纵100mm、横100mm尺寸的康宁公司制造的1737玻璃基板上,用加热板在100℃烘烤120秒之后,得到约3.5μm厚的薄膜A。利用佳能株式会社制造的g+h+i射线掩模对准器(PLA-501F),使用5μm的孔形图案的掩模对该薄膜进行曝光。接着,使用显影液以23℃、90秒的条件进行显影,由此形成抗蚀剂图案。另外,在实施例1、3~8中,使用0.5质量%四甲基氢氧化铵水溶液作为上述显影液,在实施例2和比较例1中,使用2.38质量%四甲基氢氧化铵水溶液作为上述显影液。接着,对所形成的抗蚀剂图案进行SEM观察,将得到5μm见方的孔形图案时的曝光量(mJ/cm2)作为灵敏度。
表1中,表示感光性树脂组合物中包含的各成分的配合量的数值中,括号外的数值表示各成分的质量(g),括号内的数值表示将树脂组合物的全部固态成分(即,除溶剂以外的成分)设为100质量%时的各成分的配合比例(质量%)。
(耐底切性)
对于实施例3、6和比较例1,如以下那样进行耐底切性的评价。首先,将所得到的感光性树脂组合物旋转涂布在纵100mm、横100mm尺寸的康宁公司制造的1737玻璃基板上,用加热板在100℃烘烤120秒之后,得到约3.5μm厚的薄膜A。利用佳能株式会社制造的g+h+i射线掩模对准器(PLA-501F),使用5μm的孔形图案的掩模对该薄膜进行曝光。接着,使用显影液以23℃、90秒的条件进行显影,由此得到带有图案的薄膜。另外,在实施例3、6中,使用0.5质量%四甲基氢氧化铵水溶液作为上述显影液进行显影处理,在比较例1中,使用2.38质量%四甲基氢氧化铵水溶液作为上述显影液进行显影处理。接着,用PLA-501F以300mJ/cm2对所得到的带有图案的薄膜进行整面曝光之后,在烤箱中在230℃加热60分钟,由此进行后烘烤处理。接着,对在上述薄膜形成的孔形图案的截面进行SEM观察。在实施例3、6中,在孔形图案的下端没有观察到底切。另一方面,在比较例1中,在孔形图案的下端观察到了底切。
(实施例9)
以固态成分成为20%的方式,将通过合成例1合成的聚合物10.0g、3.0g的株式会社大赛璐制造的CELLOXIDE 2081、二苯基[4-(苯硫基)苯基]锍四(五氟苯基)硼酸盐(San-Apro Ltd.制造的CPI-110B)0.5g、用于改善密合性的KBM-403(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)1.0g、用于防止在旋转涂布时在抗蚀剂膜上出现的放射线状条纹的F-557(DIC株式会社制造)0.05g溶解在丙二醇单甲醚乙酸酯:二乙二醇甲乙醚:苄醇=42.5:50:7.5的混合溶剂中。用0.2μm的PTFE过滤器对其进行过滤,从而制备出负型感光性树脂组合物。
(实施例10)
以固态成分成为20%的方式,将通过合成例1合成的聚合物10.0g、3.0g的DAISOCO.,LTD.制造的LX-01、二苯基[4-(苯硫基)苯基]锍四(五氟苯基)硼酸盐(San-Apro Ltd.制造的CPI-110B)0.5g、用于改善密合性的KBM-403(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)1.0g、用于防止在旋转涂布时在抗蚀剂膜上出现的放射线状条纹的F-557(DIC株式会社制造)0.05g溶解在丙二醇单甲醚乙酸酯:二乙二醇甲乙醚:苄醇=42.5:50:7.5的混合溶剂中。用0.2μm的PTFE过滤器对其进行过滤,从而制备出负型感光性树脂组合物。
(实施例11)
作为聚合物使用合成例3中合成的聚合物,除此以外与实施例9同样地制备出负型感光性树脂组合物。另外,各成分的配合量如表2所示。
(实施例12)
作为聚合物使用合成例6中合成的聚合物,除此以外与实施例9同样地制备出负型感光性树脂组合物。另外,各成分的配合量如表2所示。
(耐龟裂性)
对于实施例9~12,如以下那样进行耐龟裂性的评价。首先,将所得到的感光性树脂组合物旋转涂布在纵100mm、横100mm尺寸的康宁公司制造的1737玻璃基板上,用加热板在100℃烘烤120秒之后,得到约3.5μm厚的薄膜A。利用佳能株式会社制造的g+h+i射线掩模对准器(PLA-501F),使用10μm的孔形图案的掩模对该薄膜进行曝光。接着,对于实施例9、10,以120℃、120秒的条件用加热板对上述薄膜进行烘烤,对于实施例11、12,以140℃、120秒的条件用加热板对上述薄膜进行烘烤。接着,使用0.5质量%四甲基氢氧化铵水溶液,以23℃、90秒的条件进行显影,由此形成抗蚀剂图案。接着,对所形成的抗蚀剂图案的表面进行SEM观察,将薄膜产生了龟裂的评价为×、将薄膜没有龟裂的评价为○。
(薄膜图案的形成)
对于实施例9~12,如以下那样形成薄膜图案。首先,将所得到的感光性树脂组合物旋转涂布(转速300~2500rpm)在纵100mm、横100mm尺寸的康宁公司制造的1737玻璃基板上,用加热板在100℃烘烤120秒之后,得到约3.5μm厚的薄膜A。利用佳能株式会社制造的g+h+i射线掩模对准器(PLA-501F),以最佳曝光量对该薄膜A进行曝光,使得10μm的线与间隔的宽度成为1:1。接着,对于实施例9、10,以120℃、120秒的条件用加热板对上述薄膜A进行烘烤,对于实施例11、12,以140℃、120秒的条件用加热板对上述薄膜A进行烘烤。然后,使用0.5质量%四甲基氢氧化铵水溶液在23℃对上述薄膜A进行90秒的显影,由此得到带有线与间隔宽度为1:1的线&间隔图案的薄膜B。用PLA-501F以300mJ/cm2对该薄膜B进行整面曝光之后,在烤箱中在230℃加热60分钟,由此进行后烘烤处理,从而得到约3.0μm厚的带有图案的薄膜C。
(显影后、后烘烤后残膜率的评价)
对于实施例9~12,根据通过上述的薄膜图案的形成而得到的薄膜A、薄膜B和薄膜C的膜厚,通过以下的式子计算出残膜率。
显影后残膜率(%)=〔薄膜B的膜厚(μm)/薄膜A的膜厚(μm)〕×100
后烘烤后残膜率(%)=〔薄膜C的膜厚(μm)/薄膜A的膜厚(μm)〕×100
(显影性的评价)
对于实施例9~12,通过SEM(扫描型电子显微镜)观察通过上述的薄膜图案的形成而得到的薄膜B的10μm的图案。当在间隔部分观察到残渣时,将显影性评价为×,当没有观察到残渣时,将显影性评价为○。
(相对介电常数的评价)
对于实施例9~12,如以下那样测定相对介电常数。首先,将所得到的感光性树脂组合物旋转涂布(转速300~2500rpm)在铝基板上,用加热板在100℃烘烤120秒之后,得到约3.5μm的薄膜。接着,使用佳能株式会社制造的g+h+i射线掩模对准器(PLA-501F),以300mJ/cm2对上述薄膜进行整面曝光。接着,对于实施例9、10,以120℃、120秒的条件用加热板对曝光后的上述薄膜进行烘烤,对于实施例11、12,以140℃、120秒的条件用加热板对曝光后的上述薄膜进行烘烤。接着,在烤箱中在230℃加热60分钟,由此进行后烘烤处理,在铝基板上得到没有图案的3.0μm厚的薄膜。然后,在该薄膜上形成金电极,根据在室温(25℃)、10kHz的条件下,利用惠普公司(Hewlett-Packard Company)制造的LCR测定仪(4282A)得到静电电容计算出相对介电常数。
(透射率的评价)
对于实施例9~12,如以下那样测定透射率。首先,将所得到的感光性树脂组合物旋转涂布(转速300~2500rpm)在纵100mm、横100mm尺寸的康宁公司制造的1737玻璃基板上,用加热板在100℃烘烤120秒之后,得到约3.5μm的薄膜。接着,使用佳能株式会社制造的g+h+i射线掩模对准器(PLA-501F),以300mJ/cm2对上述薄膜进行整面曝光。接着,对于实施例9、10,以120℃、120秒的条件用加热板对曝光后的上述薄膜进行烘烤,对于实施例11、12,以140℃、120秒的条件用加热板对曝光后的上述薄膜进行烘烤。接着,使用0.5质量%四甲基氢氧化铵水溶液在23℃对上述薄膜进行90秒的显影之后,用纯水进行冲洗。接着,在烤箱中在230℃加热60分钟,由此进行后烘烤处理,在玻璃基板上得到没有图案的薄膜。对于该薄膜,利用紫外-可见光分光光度计测定光的波长400nm的透射率(%),将换算为膜厚3μm的数值作为透射率。
(耐化学性的评价)
对于实施例9~12,如以下那样测定溶胀率和恢复率。首先,将所得到的感光性树脂组合物旋转涂布在纵100mm、横100mm尺寸的康宁公司制造的1737玻璃基板上,用加热板以100℃、120秒的条件进行预焙,由此得到约3.5μm厚的树脂膜。接着,使用佳能株式会社制造的g+h+i射线掩模对准器(PLA-501F),以300mJ/cm2对上述树脂膜进行整面曝光。接着,对于实施例9、10,以120℃、120秒的条件对曝光后的上述树脂膜进行烘烤,对于实施例11、12,以140℃、120秒的条件对曝光后的上述树脂膜进行烘烤。接着,将上述树脂膜在显影液(0.5wt%TMAH)中浸渍90秒钟之后,用纯水进行冲洗。接着,在烤箱中,在230℃、60分钟的条件下对上述树脂膜进行热固化处理。接着,测量所得到的固化膜的膜厚(第1膜厚)。接着,将上述固化膜在70℃的TOK106(东京应化工业株式会社制造)中浸渍15分钟之后,用纯水冲洗30秒钟。此时,将上述树脂膜的冲洗后的膜厚作为第2膜厚,通过以下的式子计算出溶胀率。
溶胀率:[(第2膜厚-第1膜厚)/(第1膜厚)]×100(%)
接着,将上述固化膜在烤箱中在230℃加热15分钟,测量出加热后的膜厚(第3膜厚)。根据下述式计算出恢复率。
恢复率:[(第3膜厚)/(第1膜厚)]×100(%)
(灵敏度)
对于实施例9~12,如以下那样测定灵敏度。首先,将所得到的感光性树脂组合物旋转涂布在纵100mm、横100mm尺寸的康宁公司制造的1737玻璃基板上,用加热板在100℃烘烤120秒之后,得到约3.5μm厚的薄膜A。利用佳能株式会社制造的g+h+i射线掩模对准器(PLA-501F),每次20mJ/cm2地改变曝光量来对该薄膜A进行曝光。接着,对于实施例9、10,以120℃、120秒的条件用加热板进行烘烤,对于实施例11、12,以140℃、120秒的条件用加热板进行烘烤,用0.5质量%四甲基氢氧化铵水溶液在23℃进行90秒的显影,实施纯水冲洗之后,得到薄膜B。将成为薄膜B/薄膜A×100=95%的曝光量作为灵敏度(mJ/cm2)。
[表2]
表2中,表示感光性树脂组合物中包含的各成分的配合量的数值中,括号外的数值表示各成分的质量(g),括号内的数值表示将树脂组合物的全部固态成分(即,除溶剂以外的成分)设为100质量%时的各成分的配合比例(质量%)。
(耐底切性)
对于实施例11、12,如以下那样进行耐底切性的评价。首先,将所得到的感光性树脂组合物旋转涂布在纵100mm、横100mm尺寸的康宁公司制造的1737玻璃基板上,用加热板在100℃烘烤120秒之后,得到约3.5μm厚的薄膜A。利用佳能株式会社制造的g+h+i射线掩模对准器(PLA-501F),使用10μm的孔形图案的掩模对该薄膜进行曝光。接着,将上述薄膜用加热板在140℃烘烤120秒。接着,利用0.5质量%四甲基氢氧化铵水溶液,以23℃、90秒的条件进行显影,由此得到带有图案的薄膜。接着,用PLA-501F以300mJ/cm2对所得到的带有图案的薄膜进行整面曝光之后,在烤箱中在230℃加热60分钟,由此进行后烘烤处理。接着,对在上述薄膜形成的孔形图案的截面进行SEM观察。在实施例11、12中,在孔形图案的下端没有观察到底切。
本申请主张基于2014年3月20日在日本申请的日本专利申请2014-058132号的优先权,将其公开的所有内容援用于本申请中。
Claims (8)
1.一种聚合物,其特征在于:
包含由下述式(1a)表示的结构单元和由下述式(1b)表示的结构单元:
式(1a)中,n为0、1或2,R1、R2、R3和R4分别独立地为氢或碳原子数1~10的有机基团,它们中的至少一个为包含羧基、环氧环或氧杂环丁烷环的有机基团,式(1b)中,R5和R6分别独立地为碳原子数1~10的烷基。
2.根据权利要求1所述的聚合物,其特征在于:
还包含由下述式(2)表示的结构单元:
式(2)中,R7为氢或碳原子数1~12的有机基团。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物,其特征在于:
由上述式(1a)表示的结构单元的至少一部分中,R1、R2、R3和R4中的至少一个为由下述式(3)表示的有机基团:
式(3)中,Y1为碳原子数4~8的二价的有机基团。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的聚合物,其特征在于:
还包含由下述式(4)表示的结构单元:
式(4)中,R8为碳原子数1~10的有机基团。
5.一种感光性树脂组合物,其用于形成永久膜,其特征在于:
所述感光性树脂组合物包含权利要求1至4中任一项所述的聚合物。
6.根据权利要求5所述的感光性树脂组合物,其特征在于:
所述感光性树脂组合物为正型。
7.根据权利要求5所述的感光性树脂组合物,其特征在于:
所述感光性树脂组合物为负型。
8.一种电子装置,其特征在于:
具备由权利要求5至7中任一项所述的感光性树脂组合物形成的永久膜。
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