JP2008152239A - Negative photosensitive composition, cured film using same, and method for producing cured film - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative photosensitive composition which enables easy formation of a water- and oil-repellent article having recessed and projected shape on the surface without using any photoresist. <P>SOLUTION: The negative photosensitive composition includes a crosslinkable prepolymer having a polyaryl ether structure in the backbone and also having a crosslinkable functional group and a side chain represented by general formula (I), a photosensitizing agent and a solvent, wherein R<SP>f</SP>represents a 3-50C fluorinated alkyl group (which may contain an oxygen atom forming an ether bond). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はネガ型感光性組成物、該組成物を用いて硬化膜を製造する方法、該方法によって得られる硬化膜、及び該硬化膜を有する物品に関する。   The present invention relates to a negative photosensitive composition, a method for producing a cured film using the composition, a cured film obtained by the method, and an article having the cured film.

撥水性・撥油性を有する材料は、ナノインプリント、バンク材、ガスバリア膜、フォトレジストなどの用途に幅広く利用されている(例えば、下記特許文献1参照。)。一般的にそのパターニング方法(パターン(凹凸形状)形成方法)としてはドライエッチング、ウェットエッチング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、または材料自身の感光性を用いたフォトリソグラフが例示できる。
材料自身に感光性があるものは非感光性の材料をパターニングする際に必要とされているフォトレジストが不要になり、製造工程数を減らせることや、歩留まりが向上する等、生産性の向上が期待できる。また、溶剤の使用量が削減できる等、環境負荷が低い工程となるため注目を集めている。
Materials having water repellency and oil repellency are widely used for applications such as nanoimprint, bank material, gas barrier film, and photoresist (see, for example, Patent Document 1 below). In general, examples of the patterning method (pattern (uneven shape) forming method) include dry etching, wet etching, screen printing, ink jet printing, and photolithography using the photosensitivity of the material itself.
If the material itself is photosensitive, the photoresist required for patterning the non-photosensitive material is no longer required, reducing the number of manufacturing steps and improving the yield. Can be expected. In addition, it has attracted attention because it is a process with a low environmental load, such as reducing the amount of solvent used.

主鎖にポリアリールエーテル構造を有するポリマーに関しては、例えば下記特許文献2に、フェノール性水酸基またはフッ素置換芳香環と、架橋性官能基とを有する化合物、フッ素置換芳香族化合物、およびフェノール性水酸基を3個以上有する化合物を縮合させて、主鎖にポリアリールエーテル構造を有するとともに架橋性官能基が導入された架橋性プレポリマーを製造する方法が提案されている。
特開2005−60515号公報 特開2005−105115号公報
Regarding a polymer having a polyaryl ether structure in the main chain, for example, in Patent Document 2 below, a compound having a phenolic hydroxyl group or a fluorine-substituted aromatic ring and a crosslinkable functional group, a fluorine-substituted aromatic compound, and a phenolic hydroxyl group are described. A method for producing a crosslinkable prepolymer having a polyaryl ether structure in the main chain and having a crosslinkable functional group introduced therein by condensing three or more compounds has been proposed.
JP 2005-60515 A JP 2005-105115 A

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、表面に凹凸形状を有し、かつ耐熱性に優れると共に撥水性および撥油性を有する物品を、フォトレジストを用いずに簡便に形成できる、新規なネガ型感光性組成物、該組成物を用いて硬化膜を製造する方法、該方法によって得られる硬化膜、及び該硬化膜を有する物品を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a novel structure that has an uneven shape on the surface, has excellent heat resistance, and can easily form an article having water repellency and oil repellency without using a photoresist. It is an object to provide a negative photosensitive composition, a method for producing a cured film using the composition, a cured film obtained by the method, and an article having the cured film.

前記課題を解決するために、本発明は、架橋性プレポリマーと、感光剤と、溶剤を含有するネガ型感光性組成物であって、
該架橋性プレポリマーが、主鎖にポリアリールエーテル構造を有し、架橋性官能基を有し、かつ、下記一般式(I)で表される側鎖を有することを特徴とするネガ型感光性組成物を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention is a negative photosensitive composition containing a crosslinkable prepolymer, a photosensitizer, and a solvent,
The negative photosensitivity, wherein the crosslinkable prepolymer has a polyaryl ether structure in the main chain, a crosslinkable functional group, and a side chain represented by the following general formula (I) A sex composition is provided.

Figure 2008152239
[式中、Rは炭素数3〜50の含フッ素アルキル基(ただし、エーテル結合性の酸素原子を含んでいてもよい)を表す。]
Figure 2008152239
[Wherein, R f represents a fluorine-containing alkyl group having 3 to 50 carbon atoms (however, it may contain an etheric oxygen atom). ]

また本発明は、基材上に本発明のネガ型感光性組成物からなる塗膜を形成する工程と、該塗膜の一部を選択的に露光し、該露光部において前記架橋性官能基の反応を生じせしめる露光工程と、該露光工程後に現像する工程を有することを特徴とする硬化膜の製造方法を提供する。   The present invention also includes a step of forming a coating film comprising the negative photosensitive composition of the present invention on a substrate, and selectively exposing a part of the coating film, wherein the crosslinkable functional group is exposed at the exposed portion. There is provided a method for producing a cured film, characterized by comprising an exposure step that causes the above reaction and a step of developing after the exposure step.

また本発明は、本発明の製造方法により得られる硬化膜を提供する。
また本発明は、本発明の硬化膜を有する物品を提供する。
Moreover, this invention provides the cured film obtained by the manufacturing method of this invention.
The present invention also provides an article having the cured film of the present invention.

本発明のネガ型感光性組成物は、自身が感光性を有しているため、フォトリソグラフ法を用いてネガ型の凹凸形状が形成された硬化膜を形成できる。また上記特定の架橋性プレポリマーを含有するため、撥水性および撥油性を有する硬化膜が得られる。
本発明の硬化膜の製造方法によれば、露光工程において露光された露光部が凸部に対応し、露光されなかった未露光部が凹部に対応する凹凸形状を備えた硬化膜が得られる。こうして得られる硬化膜は、凹凸形状を有するとともに、撥水性および撥油性を有する。
本発明によれば、凹凸形状が形成され、かつ撥水性および撥油性を有する硬化膜を備えた物品を、フォトレジストを用いずに、また別途撥水性および撥油性を付与する工程を行わずに、簡便に形成できる。
また得られた硬化膜は低誘電率、低吸水率及び高耐熱性を同時に満足する。このため、例えば、各種メモリ等の記憶素子、マイクロプロセッサ等の理論回路素子等に用いた場合、素子の電気特性の向上が図れる。さらに水分の影響、熱の影響を受けにくいため、電気特性と同時に信頼性の向上も図れる。
また得られた硬化膜は耐アルカリ性に優れる。すなわちアルカリ性雰囲気に暴露しても、優れた撥水性、撥油性が維持される。
Since the negative photosensitive composition of the present invention itself has photosensitivity, it can form a cured film in which a negative concavo-convex shape is formed using a photolithographic method. Further, since it contains the specific crosslinkable prepolymer, a cured film having water repellency and oil repellency can be obtained.
According to the method for producing a cured film of the present invention, a cured film having an uneven shape in which an exposed portion exposed in the exposure step corresponds to a convex portion and an unexposed portion that has not been exposed corresponds to a concave portion is obtained. The cured film thus obtained has an uneven shape and water and oil repellency.
According to the present invention, an article provided with a concavo-convex shape and a cured film having water repellency and oil repellency can be used without using a photoresist and without performing a separate step of imparting water repellency and oil repellency. Can be easily formed.
The obtained cured film simultaneously satisfies a low dielectric constant, a low water absorption rate and a high heat resistance. For this reason, for example, when used for storage elements such as various memories, theoretical circuit elements such as microprocessors, etc., the electrical characteristics of the elements can be improved. In addition, since it is less susceptible to moisture and heat, it can improve reliability as well as electrical characteristics.
Moreover, the obtained cured film is excellent in alkali resistance. That is, even when exposed to an alkaline atmosphere, excellent water repellency and oil repellency are maintained.

本発明のネガ型感光性組成物(以下、単に感光性組成物ということもある。)は、架橋性プレポリマーと、感光剤と、溶剤を含有する。   The negative photosensitive composition of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as photosensitive composition) contains a crosslinkable prepolymer, a photosensitive agent, and a solvent.

<感光剤>
本発明で用いられる感光剤は、化学線の照射により、架橋性プレポリマー(以下、単にプレポリマーということもある。)の架橋性官能基における反応を生じさせるまたは進行させる作用を有するものである。該架橋性官能基における反応は、プレポリマー分子間の架橋反応またはプレポリマー分子の鎖延長反応であり、該反応によりプレポリマーは高分子量化する。
該化学線としては、X線、電子線、紫外線、可視光線等が挙げられる。
感光剤として、少なくとも光開始剤(光ラジカル発生剤)または光架橋剤を用いることが好ましい。両者を併用してもよい。架橋基の種類によっては、感光剤として、酸発生剤(光酸発生剤)や塩基発生剤(光塩基発生剤)を用いることもできる。
光開始剤は、光照射によりラジカルを発生し、架橋性官能基の反応を生じさせる物質である。
<Photosensitive agent>
The photosensitive agent used in the present invention has an action of causing or causing a reaction in a crosslinkable functional group of a crosslinkable prepolymer (hereinafter sometimes simply referred to as prepolymer) by irradiation with actinic radiation. . The reaction in the crosslinkable functional group is a cross-linking reaction between prepolymer molecules or a chain extension reaction of prepolymer molecules, and the prepolymer becomes high molecular weight by the reaction.
Examples of the actinic radiation include X-rays, electron beams, ultraviolet rays, and visible rays.
It is preferable to use at least a photoinitiator (photoradical generator) or a photocrosslinking agent as the photosensitizer. You may use both together. Depending on the type of the crosslinking group, an acid generator (photoacid generator) or a base generator (photobase generator) can also be used as the photosensitizer.
A photoinitiator is a substance that generates radicals by light irradiation and causes a reaction of a crosslinkable functional group.

光開始剤としては、ベンゾインアルキルエーテル誘導体、ベンゾフェノン誘導体、α−アミノアルキルフェノン系、オキシムエステル誘導体、チオキサントン誘導体、アントラキノン誘導体、アシルホスフィンオキサイド誘導体、グリオキシエステル誘導体、有機過酸化物系、トリハロメチルトリアジン誘導体、チタノセン誘導体等が挙げられる。
具体的には、IRGACURE 651、IRGACURE 184、DAROCURE 1173、IRGACURE 500、IRGACURE 2959、IRGACURE 754、IRGACURE 907、IRGACURE 369、IRGACURE 1300、IRGACURE 819、IRGACURE 819DW、IRGACURE 1880、IRGACURE 1870、DAROCURE TPO、DAROCURE 4265、IRGACURE 784、IRGACURE OXE01、IRGACURE OXE02、IRGACURE 250(チバスペシャリティーケミカルズ社)、KAYACURE DETX−S、KAYACURE CTX、KAYACURE BMS、KAYACURE 2−EAQ(日本化薬社)、TAZ−101、TAZ−102、TAZ−103、TAZ−104、TAZ−106、TAZ−107、TAZ−108、TAZ−110、TAZ−113、TAZ−114、TAZ−118、TAZ−122、TAZ−123、TAZ−140、TAZ−204(みどり化学社)等が挙げられる。
これらの光開始剤は単独で使用しても、二種類以上を併用することも可能である。特に低い照射エネルギーで硬化できる点で高感度開始剤が好ましい。高感度開始剤としては、IRGACURE 907(α−アミノアルキルフェノン系)、IRGACURE 369(α−アミノアルキルフェノン系)、IRGACURE OXE01(オキシムエステル誘導体)、IRGACURE OXE02(オキシムエステル誘導体)が好ましく、IRGACURE OXE01、IRGACURE OXE02が特に好ましい。
Photoinitiators include benzoin alkyl ether derivatives, benzophenone derivatives, α-aminoalkylphenone series, oxime ester derivatives, thioxanthone derivatives, anthraquinone derivatives, acylphosphine oxide derivatives, glyoxyester derivatives, organic peroxides, trihalomethyltriazines Derivatives, titanocene derivatives and the like.
Specifically, IRGACURE 651, IRGACURE 184, DAROCURE 1173, IRGACURE 500, IRGACURE 2959, IRGACURE 754, IRGACURE 907, IRGACURE 369, IRGACURE 1300, IRGACURE 819, IRGACURE 819, IRGACURE 819, IRGACURE 819, IRGACURE 819, IRGACURE 819 IRGACURE 784, IRGACURE OX01, IRGACURE OXE02, IRGACURE 250 (Ciba Specialty Chemicals), KAYACURE DETX-S, KAYACURE CTX, KAYACURE BMS, KAYACURE 2-EAQ (Nippon Kayaku) Z-101, TAZ-102, TAZ-103, TAZ-104, TAZ-106, TAZ-107, TAZ-108, TAZ-110, TAZ-113, TAZ-114, TAZ-118, TAZ-122, TAZ- 123, TAZ-140, TAZ-204 (Midori Chemical Co., Ltd.) and the like.
These photoinitiators can be used alone or in combination of two or more. In particular, a highly sensitive initiator is preferable in that it can be cured with low irradiation energy. IRGACURE 907 (α-aminoalkylphenone type), IRGACURE 369 (α-aminoalkylphenone type), IRGACURE OXE01 (oxime ester derivative), IRGACURE OXE02 (oxime ester derivative) are preferable as the high-sensitivity initiator, IRGACURE OXE01, IRGACURE OXE02 is particularly preferred.

光架橋剤としては、ビスアジド系が挙げられる。ビスアジド系光架橋剤は、化学線の照射によりアジド基が分解して活性なナイトレンを生成し、架橋性官能基の二重結合への付加やC−H結合への挿入反応を起こし、架橋反応を起こす。ビスアジド系光架橋剤は、高感度であるため好ましい。具体例としては、2,6−ビス[3−(4−アジドフェニル)−2−プロペニリデン]シクロヘキサノン、2,6−ビス[3−(4−アジドフェニル)−2−プロペニリデン]−4−メチルシクロヘキサノン、2,6−ビス[3−(4−アジドフェニル)−2−プロペニリデン]−4−エチルシクロヘキサノン、2,6−ビス[3−(4−アジドフェニル)−2−プロペニリデン]−4−プロピルシクロヘキサノン、p−アジドフェニルスルホン、m−アジドフェニルスルホン、4,4’−ジアジドスチルベン、4,4’−ジアジドベンザルアセトフェノン、2,3’−ジアジド−1,4−ナフトキノン、4,4’−ジアジドジフェニルメタンなどが挙げられる。このうち、2,6−ビス[3−(4−アジドフェニル)−2−プロペニリデン]−4−メチルシクロヘキサノンが特に好ましい。   Examples of the photocrosslinking agent include bisazide series. The bisazido photocrosslinking agent decomposes the azide group by irradiation with actinic radiation to generate active nitrene, causing the addition of a crosslinkable functional group to a double bond or an insertion reaction into a C—H bond, thereby causing a crosslinking reaction. Wake up. Bisazide photocrosslinking agents are preferred because of their high sensitivity. Specific examples include 2,6-bis [3- (4-azidophenyl) -2-propenylidene] cyclohexanone and 2,6-bis [3- (4-azidophenyl) -2-propenylidene] -4-methylcyclohexanone. 2,6-bis [3- (4-azidophenyl) -2-propenylidene] -4-ethylcyclohexanone, 2,6-bis [3- (4-azidophenyl) -2-propenylidene] -4-propylcyclohexanone P-azidophenylsulfone, m-azidophenylsulfone, 4,4′-diazidostilbene, 4,4′-diazidobenzalacetophenone, 2,3′-diazido-1,4-naphthoquinone, 4,4 ′ -Diazidodiphenylmethane and the like. Of these, 2,6-bis [3- (4-azidophenyl) -2-propenylidene] -4-methylcyclohexanone is particularly preferred.

光酸発生剤としては、ジアゾジスルホン系、トリフェニルスルホニウム系、ヨードニウム塩系、ジスルホン系、スルホン系等が挙げられる。具体的には、TPS−105、DPI−102、DPI−105、DPI−106、DPI−109、DPI−201、BI−105、MPI−103、MPI−105、MPI−106、MPI−109、BBI−102、BBI−103、BBI−105、BBI−106、BBI−109、BBI−110、BBI−201、BBI−301、TPS−102、TPS−103、TPS−105、TPS−106、TPS−109、TPS−1000、MDS−103、MDS−105、MDS−109、MDS−205、BDS−109、DTS−102、DTS−103、DTS−105、NDS−103、NDS−105、NDS−155、NDS159、NDS−165、DS−100、DS−101、SI−101、SI−105、SI−106、SI−106、SI−109、PI−105、PI−105、PI−109、NDI−101、NDI−105、NDI−106、NDI−109、PAI−101、PAI−106、PAI−1001、NAI−100、NAI−1002、NAI−1003、NAI−1004、NAI−101、NAI−105、NAI−106、NAI−109、DAM−101、DAM−102、DAM−103、DAM−105、DAM−201、Benzoin tosylate、MBZ−101、MBZ−201、MBZ−301、PYR−100、DNB−101、NB−101、NB−201、TAZ−100、TAZ−101、TAZ−102、TAZ−103、TAZ−104、TAZ−106、TAZ−107、TAZ−108、TAZ−109、TAZ−110、TAZ−113、TAZ−114、TAZ−118、TAZ−122、TAZ−123、TAZ−140、TAZ−201、TAZ−203、TAZ−204、NI−101、NI−1002、NI−1003、NI−1004、NI−101、NI−105、NI−106、NI−109(いずれも製品名、みどり化学社製)、WPAG−145、WPAG−170、WPAG−199、WPAG−281、WPAG−336、WPAG−367(いずれも製品名、和光純薬工業社製)等が挙げられる。   Examples of the photoacid generator include diazodisulfone, triphenylsulfonium, iodonium salt, disulfone, and sulfone. Specifically, TPS-105, DPI-102, DPI-105, DPI-106, DPI-109, DPI-201, BI-105, MPI-103, MPI-105, MPI-106, MPI-109, BBI -102, BBI-103, BBI-105, BBI-106, BBI-109, BBI-110, BBI-201, BBI-301, TPS-102, TPS-103, TPS-105, TPS-106, TPS-109 , TPS-1000, MDS-103, MDS-105, MDS-109, MDS-205, BDS-109, DTS-102, DTS-103, DTS-105, NDS-103, NDS-105, NDS-155, NDS159 , NDS-165, DS-100, DS-101, SI-101, SI- 05, SI-106, SI-106, SI-109, PI-105, PI-105, PI-109, NDI-101, NDI-105, NDI-106, NDI-109, PAI-101, PAI-106, PAI-1001, NAI-100, NAI-1002, NAI-1003, NAI-1004, NAI-101, NAI-105, NAI-106, NAI-109, DAM-101, DAM-102, DAM-103, DAM- 105, DAM-201, Benzoin tosylate, MBZ-101, MBZ-201, MBZ-301, PYR-100, DNB-101, NB-101, NB-201, TAZ-100, TAZ-101, TAZ-102, TAZ -103, TAZ-104, TAZ-106, TAZ-1 07, TAZ-108, TAZ-109, TAZ-110, TAZ-113, TAZ-114, TAZ-118, TAZ-122, TAZ-123, TAZ-140, TAZ-201, TAZ-203, TAZ-204, NI-101, NI-1002, NI-1003, NI-1004, NI-101, NI-105, NI-106, NI-109 (all product names, manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.), WPAG-145, WPAG-170 , WPAG-199, WPAG-281, WPAG-336, WPAG-367 (all are product names, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).

光塩基発生剤としては、Coアミン錯体系、オキシムカルボン酸エステル系、カルバミン酸エステル系、四級アンモニウム塩系等が挙げられる。具体的には、TPS−OH、NBC−101、ANC−101(いずれも製品名、みどり化学社製)等が挙げられる。   Examples of the photobase generator include a Co amine complex system, an oxime carboxylic acid ester system, a carbamic acid ester system, and a quaternary ammonium salt system. Specific examples include TPS-OH, NBC-101, ANC-101 (all are product names, manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.).

感光剤は、少なくともその一部が、後述の露光工程で照射される化学線の波長(露光波長)に対して感度を有していることが必要である。これにより露光工程における化学線の照射により架橋線官能基の反応が生じてプレポリマーが高分子量化され、現像液に対する溶解性が低下する。
例えば、前記光開始剤が露光波長に対して感度を有していない場合又は感度が小さい場合は、該光開始剤のほかに、露光波長に対して感度を有する光開始助剤および/または増感剤を併用することが好ましい。
At least a part of the photosensitive agent needs to be sensitive to the wavelength of the actinic radiation (exposure wavelength) irradiated in the exposure process described later. As a result, the reaction of the cross-linking line functional group is caused by irradiation with actinic radiation in the exposure step, the prepolymer is increased in molecular weight, and the solubility in the developer is lowered.
For example, when the photoinitiator is not sensitive to the exposure wavelength or has low sensitivity, in addition to the photoinitiator, in addition to the photoinitiator, a photoinitiator aid and / or an increase in sensitivity. It is preferable to use a sensitizer together.

光開始助剤とは光開始剤と併用することにより光開始剤を単独で使用したときよりも開始反応が促進されるものをいう。具体的にはアミン類、スルホン類、ホスフィン類等が挙げられる。より具体的にはトリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ミヒラーケトン、4,4’−ジエチルアミノフェノン、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル等が挙げられる。
増感剤とは光開始剤が吸収しない放射スペクトルを吸収して励起し、その吸収エネルギーを光開始剤にエネルギートランスファーして光開始剤から開始反応を起こさせるものである。増感剤の例としてはベンゾフェノン誘導体,アントラキノン誘導体,アセトフェノン誘導体等が挙げられる。
The photoinitiator aid is used in combination with a photoinitiator to promote the initiation reaction more than when the photoinitiator is used alone. Specific examples include amines, sulfones and phosphines. More specifically, triethanolamine, methyldiethanolamine, triisopropanolamine, Michler ketone, 4,4′-diethylaminophenone, ethyl 4-dimethylaminobenzoate and the like can be mentioned.
A sensitizer absorbs a radiation spectrum that is not absorbed by a photoinitiator and excites it, and energy transfer of the absorption energy to the photoinitiator causes an initiation reaction from the photoinitiator. Examples of sensitizers include benzophenone derivatives, anthraquinone derivatives, acetophenone derivatives, and the like.

本発明の感光性組成物における感光剤の含有量は、露光により、プレポリマーの現像液への溶解性を低下できる量以上であれば特に制限はない。望ましくは感光性組成物中に含まれるプレポリマーの100質量部に対し、感光剤の含有量が0.1〜30質量部であり、より好ましくは1〜10質量部である。
感光剤の含有量が上記範囲の下限値以上であると、露光工程において必要とされる化学線の照射エネルギーが多くなりすぎず、上記範囲の上限値以下であると硬化物の電気特性や機械特性への悪影響を防止できる。
The content of the photosensitive agent in the photosensitive composition of the present invention is not particularly limited as long as it is at least an amount that can reduce the solubility of the prepolymer in the developer by exposure. Desirably, the content of the photosensitizer is 0.1 to 30 parts by mass, and more preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the prepolymer contained in the photosensitive composition.
When the content of the photosensitizer is not less than the lower limit of the above range, the irradiation energy of actinic radiation required in the exposure process does not increase too much, and when it is not more than the upper limit of the above range, the electrical properties and machine of the cured product The adverse effect on the characteristics can be prevented.

<架橋性プレポリマー>
本発明で用いられるプレポリマーは、主鎖にポリアリールエーテル構造を有するポリマーであって、架橋性官能基を有しており、かつ下記一般式(I)で表される側鎖を有する。
<Crosslinkable prepolymer>
The prepolymer used in the present invention is a polymer having a polyaryl ether structure in the main chain, has a crosslinkable functional group, and has a side chain represented by the following general formula (I).

Figure 2008152239
[式中、Rは炭素数3〜50の含フッ素アルキル基(ただし、エーテル結合性の酸素原子を含んでいてもよい)を表す。]
Figure 2008152239
[Wherein, R f represents a fluorine-containing alkyl group having 3 to 50 carbon atoms (however, it may contain an etheric oxygen atom). ]

[主鎖]
本発明において、「ポリアリールエーテル構造」とは、2個の芳香環がエーテル結合(−O−)を介して結合されている構造の繰り返しによるポリマー構造を意味する。なお本発明における「芳香環」とは芳香族性を有する環状有機化合物における環構造を意味し、特に断りのない限り、任意の置換基を有するものも含む。
「主鎖にポリアリールエーテル構造を有する」とは、ポリアリールエーテル構造を構成している各芳香環において、環を構成する炭素原子の2以上が、主鎖を構成する炭素連鎖(ただし、2個の芳香環の間のエーテル結合は主鎖を構成する炭素連鎖の一部とみなす。
以下同様。)中の炭素原子であることをいう。
本発明における架橋性プレポリマーは、主鎖を構成している炭素連鎖が枝分かれしていてもよい。本発明においては、枝分かれしている炭素連鎖(分岐鎖)であっても、ポリアリールエーテル構造を含む部分、または「2以上の炭素原子が炭素連鎖中の炭素原子である芳香環」を含む部分は主鎖の一部とみなし、これらの構造を含まない末端部分を「側鎖」と称する。
[Main chain]
In the present invention, the “polyaryl ether structure” means a polymer structure formed by repeating a structure in which two aromatic rings are bonded via an ether bond (—O—). The “aromatic ring” in the present invention means a ring structure in a cyclic organic compound having aromaticity, and includes those having an arbitrary substituent unless otherwise specified.
“Having a polyaryl ether structure in the main chain” means that in each aromatic ring constituting the polyaryl ether structure, two or more carbon atoms constituting the ring are carbon chains constituting the main chain (however, 2 The ether bond between the aromatic rings is regarded as a part of the carbon chain constituting the main chain.
The same applies below. ) In the carbon atom.
In the crosslinkable prepolymer in the present invention, the carbon chain constituting the main chain may be branched. In the present invention, even a branched carbon chain (branched chain) includes a part containing a polyaryl ether structure, or a part containing "an aromatic ring in which two or more carbon atoms are carbon atoms in the carbon chain" Is regarded as a part of the main chain, and the terminal part not including these structures is referred to as a “side chain”.

主鎖のポリアリールエーテル構造において、エーテル結合を介して結合されている2個の芳香環の一方が、芳香環に結合している水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換されているハロゲン置換芳香環であることが好ましい。
前記ハロゲン置換芳香環におけるハロゲン原子はフッ素原子であることが好ましい。前記ハロゲン置換芳香環は、芳香環に結合している水素原子の全部がハロゲン原子で置換されていることが好ましく、該水素原子の全部がフッ素原子で置換されているペルフルオロ芳香環であることがより好ましい。
主鎖に、ポリアリールエーテル構造を構成している芳香環以外の、他の芳香環を有していてもよい。該他の芳香環は、前記ハロゲン置換芳香環であることが好ましく前記ペルフルオロ芳香環であることがより好ましい。
Halogen in which one of two aromatic rings bonded via an ether bond in the polyaryl ether structure of the main chain is substituted with a halogen atom for some or all of the hydrogen atoms bonded to the aromatic ring A substituted aromatic ring is preferred.
The halogen atom in the halogen-substituted aromatic ring is preferably a fluorine atom. The halogen-substituted aromatic ring is preferably a perfluoroaromatic ring in which all of the hydrogen atoms bonded to the aromatic ring are substituted with halogen atoms, and all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. More preferred.
The main chain may have another aromatic ring other than the aromatic ring constituting the polyaryl ether structure. The other aromatic ring is preferably the halogen-substituted aromatic ring, and more preferably the perfluoroaromatic ring.

[架橋性官能基]
プレポリマーにおける架橋性官能基の少なくとも一部は、プレポリマー製造時には実質上反応を起こさず、感光剤の存在下で化学線が照射されることにより、プレポリマー分子間の架橋又は鎖延長を引き起こす反応性官能基である。
また、該架橋性官能基は、化学線以外の外部エネルギーが与えられることによっても反応して、プレポリマー分子間の架橋又は鎖延長を引き起こすことが好ましい。該外部エネルギーとしては、熱が好ましい。
これにより、露光工程において化学線を選択的に照射することにより露光部のプレポリマーを高分子量化できるとともに、必要に応じて、露光および現像工程の後にも、化学線または熱等の外部エネルギーを与えてプレポリマーをさらに高分子量化させることができる。
[Crosslinkable functional group]
At least some of the crosslinkable functional groups in the prepolymer do not substantially react at the time of producing the prepolymer, and are irradiated with actinic radiation in the presence of a photosensitizer to cause crosslinking or chain extension between prepolymer molecules. It is a reactive functional group.
Moreover, it is preferable that this crosslinkable functional group reacts also by giving external energy other than actinic radiation, and causes the bridge | crosslinking or chain extension between prepolymer molecules. As the external energy, heat is preferable.
As a result, the prepolymer in the exposed area can be made high molecular weight by selectively irradiating actinic radiation in the exposure process, and external energy such as actinic radiation or heat can be applied after the exposure and development processes as necessary. The prepolymer can be further increased in molecular weight.

前記外部エネルギーとして熱を用いる場合、架橋性官能基は40〜500℃の温度で反応する反応性官能基が好ましい。反応温度が上記範囲より低すぎると、プレポリマー又は該プレポリマーを含む感光性組成物の保存時における安定性が確保できず、高すぎると反応時にプレポリマー自体の熱分解が発生してしまうので、前記範囲にあることが好ましい。より好ましくは60〜400℃であり、70〜350℃が最も好ましい。   When heat is used as the external energy, the crosslinkable functional group is preferably a reactive functional group that reacts at a temperature of 40 to 500 ° C. If the reaction temperature is too lower than the above range, stability during storage of the prepolymer or the photosensitive composition containing the prepolymer cannot be ensured, and if it is too high, thermal decomposition of the prepolymer itself will occur during the reaction. It is preferable that it exists in the said range. More preferably, it is 60-400 degreeC, and 70-350 degreeC is the most preferable.

架橋性官能基の具体例としては、ビニル基、アリル基、メタクリロイル(オキシ)基、アクリロイル(オキシ)基、ビニルオキシ基、トリフルオロビニル基、トリフルオロビニルオキシ基、エチニル基、1−オキソシクロペンタ−2,5−ジエン−3−イル基、シアノ基、アルコキシシリル基、ジアリールヒドロキシメチル基、ヒドロキシフルオレニル基等が挙げられる。反応性が高く、高い架橋密度が得られる点で、ビニル基、メタクリロイル(オキシ)基、アクリロイル(オキシ)基、トリフルオロビニルオキシ基、エチニル基が好ましく、得られる硬化物の耐熱性が良好となる点から、ビニル基、エチニル基が最も好ましい。
なおメタクリロイル(オキシ)基とは、メタクリロイル基またはメタクリロイルオキシ基を意味する。アクリロイル(オキシ)基も同様である。
上記に挙げた架橋性官能基の例はいずれも、感光剤の存在下で化学線が照射されたとき、および40〜500℃の温度で加熱されたときの両方において反応を生じ得る官能基である。
Specific examples of the crosslinkable functional group include vinyl group, allyl group, methacryloyl (oxy) group, acryloyl (oxy) group, vinyloxy group, trifluorovinyl group, trifluorovinyloxy group, ethynyl group, 1-oxocyclopenta Examples include -2,5-dien-3-yl group, cyano group, alkoxysilyl group, diarylhydroxymethyl group, hydroxyfluorenyl group and the like. A vinyl group, a methacryloyl (oxy) group, an acryloyl (oxy) group, a trifluorovinyloxy group, and an ethynyl group are preferable in terms of high reactivity and high crosslink density, and the resulting cured product has good heat resistance. From these points, a vinyl group and an ethynyl group are most preferable.
The methacryloyl (oxy) group means a methacryloyl group or a methacryloyloxy group. The same applies to the acryloyl (oxy) group.
All examples of the crosslinkable functional groups listed above are functional groups that can react both when irradiated with actinic radiation in the presence of a photosensitizer and when heated at a temperature of 40-500 ° C. is there.

架橋性官能基は主鎖中にあってもよく、側鎖にあってもよい。なお「主鎖中に架橋性官能基がある」とは、架橋性官能基を構成している炭素原子の1個以上(エーテル結合性の酸素原子を含んでいてもよい)が、主鎖を構成する炭素連鎖中の炭素原子であることをいう。
原料の入手の容易性の点からは架橋性官能基が側鎖にあり、主鎖中に架橋性官能基を有しないことが好ましい。
The crosslinkable functional group may be in the main chain or in the side chain. “The crosslinkable functional group is present in the main chain” means that one or more carbon atoms constituting the crosslinkable functional group (which may contain an etheric oxygen atom) include the main chain. It means a carbon atom in the constituting carbon chain.
From the viewpoint of easy availability of the raw material, it is preferable that the crosslinkable functional group is in the side chain and the main chain does not have the crosslinkable functional group.

プレポリマーにおける架橋性官能基の含有量は、プレポリマー1gに対して架橋性官能基が0.1〜4ミリモルが好ましく、0.2〜3ミリモルがより好ましい。この含有量を0.1ミリモル以上とすることで硬化物の耐熱性及び耐溶剤性を高くでき、また4ミリモル以下とすることで、脆性を小さく抑えやすい。   The content of the crosslinkable functional group in the prepolymer is preferably from 0.1 to 4 mmol, more preferably from 0.2 to 3 mmol, based on 1 g of the prepolymer. By setting the content to 0.1 mmol or more, the heat resistance and solvent resistance of the cured product can be increased, and by setting the content to 4 mmol or less, brittleness can be easily reduced.

[一般式(I)で表される側鎖]
上記一般式(I)において、Rは炭素数3〜50の含フッ素アルキル基を示し、エーテル結合性の酸素原子を含んでいてもよい。Rとしての含フッ素アルキル基は、アルキル基の炭素原子に結合している水素原子の一部または全部がフッ素原子に置換されたものを意味する。またこの含フッ素アルキル基は、鎖状アルキル基であっても、シクロアルキル基であってもよい。シクロアルキル基の環は単環でもよく多環でもよい。
は直鎖状、分岐鎖状または環状が好ましい。またRはアルキル基の炭素原子に結合している水素原子の全部がフッ素原子で置換されたペルフルオロアルキル基であることが好ましい。
上記一般式(I)で表される側鎖のうちRが直鎖状のものとしては、下記一般式(I−1)または下記一般式(I−2)で表されるものが好ましい。下記一般式(I−1)において、mは1〜5の整数を表し、Rfaは炭素数4〜50の含フッ素アルキル基を示し、エーテル結合性の酸素原子を含んでいてもよい。mは1〜3の整数であることがより好ましい。
下記一般式(I−1)で表される側鎖のさらに好ましい例としては下記一般式(I−1−1)で表される一価基、または下記一般式(I−1−2)で表される一価基が挙げられる。
[Side Chains Represented by General Formula (I)]
In the general formula (I), R f represents a fluorine-containing alkyl group having 3 to 50 carbon atoms, and may contain an etheric oxygen atom. The fluorine-containing alkyl group as R f means one in which part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom of the alkyl group are substituted with fluorine atoms. The fluorine-containing alkyl group may be a chain alkyl group or a cycloalkyl group. The ring of the cycloalkyl group may be monocyclic or polycyclic.
R f is preferably linear, branched or cyclic. R f is preferably a perfluoroalkyl group in which all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms.
Among the side chains represented by the above general formula (I), those in which R f is linear are preferably those represented by the following general formula (I-1) or the following general formula (I-2). In the following general formula (I-1), m represents an integer of 1 to 5, R fa represents a fluorine-containing alkyl group having 4 to 50 carbon atoms, and may contain an etheric oxygen atom. m is more preferably an integer of 1 to 3.
More preferable examples of the side chain represented by the following general formula (I-1) include a monovalent group represented by the following general formula (I-1-1) or the following general formula (I-1-2). The monovalent group represented is mentioned.

Figure 2008152239
Figure 2008152239

また上記一般式(I)で表される側鎖のうちRが分岐鎖状のものとしては、下記一般式(I−3)または(I−4)で表される一価基が好ましい。 Of the side chains represented by the above general formula (I), those in which R f is branched are preferably monovalent groups represented by the following general formula (I-3) or (I-4).

Figure 2008152239
Figure 2008152239

また上記一般式(I)で表される側鎖のうちRが環状のものとしては、下記式(I−5)、(I−6)または(I−7)で表される一価基が好ましい。 Among the side chains represented by the general formula (I), those in which R f is cyclic include monovalent groups represented by the following formula (I-5), (I-6) or (I-7) Is preferred.

Figure 2008152239
Figure 2008152239

一般式(I)で表される側鎖が導入される位置は特に限定されないが、主鎖中のハロゲン置換芳香環に該側鎖が結合していることが、製造上好ましい。すなわち、主鎖にハロゲン置換芳香環が存在しており、その芳香環に一般式(I)で表される側鎖が結合していることが好ましい。
該側鎖が結合しているハロゲン置換芳香環は、ポリアリールエーテル構造を構成している芳香環であってもよく、それ以外の他の芳香環であってもよい。プレポリマーの製造が容易である点からは、後者、すなわちポリアリールエーテル構造を構成していないハロゲン置換芳香環に一般式(I)で表される側鎖が結合していることがより好ましい。また、該側鎖が結合しているハロゲン置換芳香環は、ペルフルオロ芳香環であることがより好ましい。
The position at which the side chain represented by the general formula (I) is introduced is not particularly limited, but it is preferable in production that the side chain is bonded to the halogen-substituted aromatic ring in the main chain. That is, it is preferable that a halogen-substituted aromatic ring exists in the main chain, and a side chain represented by the general formula (I) is bonded to the aromatic ring.
The halogen-substituted aromatic ring to which the side chain is bonded may be an aromatic ring constituting a polyaryl ether structure, or may be another aromatic ring other than that. From the viewpoint of easy production of the prepolymer, it is more preferable that the side chain represented by the general formula (I) is bonded to the latter, that is, the halogen-substituted aromatic ring not constituting the polyaryl ether structure. The halogen-substituted aromatic ring to which the side chain is bonded is more preferably a perfluoroaromatic ring.

プレポリマーの1分子中に存在する「一般式(I)で表される側鎖」は1種でもよく、2種以上であってもよい。
プレポリマーにおける「一般式(I)で表される側鎖」の含有量は、プレポリマー1gに対して0.01〜1gが好ましく、0.05〜0.5gがより好ましい。この含有量が上記範囲の下限値以上であると、撥水性および撥油性の向上効果が良好に得られ、上限値以下であると耐熱性が良好である。
The “side chain represented by the general formula (I)” present in one molecule of the prepolymer may be one type or two or more types.
The content of the “side chain represented by the general formula (I)” in the prepolymer is preferably 0.01 to 1 g, more preferably 0.05 to 0.5 g, relative to 1 g of the prepolymer. When this content is at least the lower limit of the above range, the effect of improving water repellency and oil repellency can be obtained satisfactorily, and when it is at most the upper limit, heat resistance is good.

<プレポリマーの製造方法>
本発明で用いられるプレポリマーは、前記一般式(1)で表される含フッ素芳香族化合物(B)と、フェノール性水酸基を3個以上有する化合物(C)とを、脱フッ化水素剤存在下に縮合反応させる工程(S1)と、架橋性官能基およびフェノール性水酸基を有する化合物(Y−1)と;架橋性官能基および「フェノール性水酸基と反応しうるフッ素原子で置換されている芳香環」を有する化合物(Y−2)と;のいずれか一方又は両方を、脱フッ化水素剤存在下に縮合反応させ、架橋性官能基を導入する工程(S2)と、下記一般式(II)で表されるアルコール(Q)を、脱フッ化水素剤の存在下に反応させ、側鎖を導入する工程(S3)と、を有する製造方法により製造できる。なお以下の説明で、化合物(Y−1)と化合物(Y−2)とを総称して化合物(Y)ということがある。
<Prepolymer production method>
The prepolymer used in the present invention comprises a fluorine-containing aromatic compound (B) represented by the general formula (1) and a compound (C) having three or more phenolic hydroxyl groups in the presence of a dehydrofluorinating agent. A step (S1) of performing a condensation reaction below, a compound (Y-1) having a crosslinkable functional group and a phenolic hydroxyl group; a crosslinkable functional group and “aroma substituted with a fluorine atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group” A compound (Y-2) having a “ring” and either or both of them in the presence of a dehydrofluorinating agent to introduce a crosslinkable functional group (S2), and the following general formula (II) The alcohol (Q) represented by) is reacted in the presence of a dehydrofluorinating agent to introduce a side chain (S3). In the following description, compound (Y-1) and compound (Y-2) may be collectively referred to as compound (Y).

Figure 2008152239
[式中、Rは炭素数3〜50の含フッ素アルキル基(ただし、エーテル結合性の酸素原子を含んでいてもよい)を表す。]
Figure 2008152239
[Wherein, R f represents a fluorine-containing alkyl group having 3 to 50 carbon atoms (however, it may contain an etheric oxygen atom). ]

より具体的には、工程(S1)と工程(S2)とを実施した後に工程(S3)を実施する方法、または、工程(S1)と工程(S3)とを実施した後に工程(S2)を実施する方法が好ましい。ただし工程(S1)と工程(S2)とを実施する場合は、工程(S1)を実施した後に工程(S2)を実施してもよく、工程(S1)と工程(S2)とを同時に実施してもよい。工程(S1)と工程(S3)とを実施する場合も同様である。   More specifically, the method of performing the step (S3) after performing the step (S1) and the step (S2), or the step (S2) after performing the step (S1) and the step (S3). The method of carrying out is preferred. However, when the step (S1) and the step (S2) are performed, the step (S2) may be performed after the step (S1) is performed, and the step (S1) and the step (S2) are performed simultaneously. May be. The same applies when the step (S1) and the step (S3) are performed.

工程(S1)、(S2)および(S3)はいずれも、脱フッ化水素剤(以下、脱HF剤ということもある。)の存在下に行う縮合反応である。なおこれらの縮合反応は一段階で全てを反応させてもよく、多段階に分けて反応させてもよい。また反応原料のうち特定の化合物を先に優先的に反応させた後に、引き続いて他の化合物を反応させてもよい。縮合反応を多段階に分けて行う場合に、途中で得られた中間生成物は、反応系から分離し精製した後に、後続の反応(縮合反応)に用いてもよい。反応の場において原料化合物は一括で投入されてもよく、連続的に投入されてもよく、間歇的に投入されてもよい。   Steps (S1), (S2), and (S3) are all condensation reactions performed in the presence of a dehydrofluorinating agent (hereinafter also referred to as a deHF agent). In addition, all of these condensation reactions may be reacted in one step, or may be performed in multiple steps. Moreover, after reacting a specific compound preferentially among the reaction raw materials, another compound may be reacted subsequently. When the condensation reaction is performed in multiple stages, the intermediate product obtained in the middle may be separated from the reaction system and purified, and then used for the subsequent reaction (condensation reaction). In the reaction field, the raw material compounds may be charged all at once, may be charged continuously, or may be charged intermittently.

[前駆体(P1)を用いる製造方法]
また本発明で用いられるプレポリマーの製造方法としては、主鎖にポリアリールエーテル構造を有するポリマーであって、かつ主鎖に「フェノール性水酸基と反応しうるハロゲン原子で置換されている芳香環」を有する前駆体(P1)と、前記一般式(II)で表されるアルコール(Q)とを、脱フッ化水素剤の存在下に反応させ、さらに架橋性官能基を導入することが好ましい。具体的には、工程(S1)を行い前駆体(P1)を得て、この前駆体(P1)とアルコール(Q)とを縮合反応させ、さらにその後に化合物(Y)を縮合反応させることにより本発明で用いられるプレポリマーが得られる。
この製造方法は、前駆体(P1)を先に製造することにより、プレポリマーの分子量の制御が行いやすい。またアルコール(Q)の反応性が化合物(Y)と比較して低い場合に、所望量のアルコール(Q)を反応させるために好適である。すなわち所望量の一般式(I)で表される側鎖の導入を制御しやすいという点で好適である。また原料の選択によっては、架橋性官能基を導入すると、架橋反応が進行することによりプレポリマーの貯蔵安定性が低下する場合がある。この場合には中間生成物として、架橋性官能基を導入しない段階で貯蔵することが可能となりプレポリマーの歩留まりが向上することが期待される場合がある。
[Production Method Using Precursor (P1)]
The prepolymer used in the present invention includes a polymer having a polyaryl ether structure in the main chain and a “aromatic ring substituted with a halogen atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group” in the main chain. It is preferable to react the precursor (P1) having the formula (II) with the alcohol (Q) represented by the general formula (II) in the presence of a dehydrofluorinating agent, and further introduce a crosslinkable functional group. Specifically, the precursor (P1) is obtained by performing the step (S1), the precursor (P1) and the alcohol (Q) are subjected to a condensation reaction, and then the compound (Y) is subjected to a condensation reaction. The prepolymer used in the present invention is obtained.
In this production method, the molecular weight of the prepolymer can be easily controlled by producing the precursor (P1) first. Moreover, when the reactivity of alcohol (Q) is low compared with compound (Y), it is suitable for reacting a desired amount of alcohol (Q). That is, it is preferable in that the introduction of a desired amount of the side chain represented by the general formula (I) can be easily controlled. Depending on the selection of the raw material, when a crosslinkable functional group is introduced, the storage stability of the prepolymer may decrease due to the progress of the crosslinking reaction. In this case, the intermediate product may be stored at a stage where the crosslinkable functional group is not introduced, and it may be expected that the yield of the prepolymer is improved.

より具体的には、前駆体(P1)として、前記一般式(1)で表される含フッ素芳香族化合物(B)と、フェノール性水酸基を3個以上有する化合物(C)とを、脱フッ化水素剤存在下に縮合反応させて得られる前駆体(P11)を用いることが好ましい。この後上記一般式(I)で表される側鎖の導入と架橋性官能基の導入を行う。好ましくは工程(S1)を実施した後に、工程(S3)を実施し一般式(I)で表される側鎖を導入し、その後工程(S2)を実施し架橋性官能基を導入する。架橋性官能基の導入には、化合物(Y−1)又は化合物(Y−2)を用いることが好ましい。   More specifically, as the precursor (P1), a fluorine-containing aromatic compound (B) represented by the general formula (1) and a compound (C) having three or more phenolic hydroxyl groups are defluorinated. It is preferable to use a precursor (P11) obtained by a condensation reaction in the presence of a hydrogenation agent. Thereafter, the side chain represented by the general formula (I) and the crosslinkable functional group are introduced. Preferably, after carrying out step (S1), step (S3) is carried out to introduce a side chain represented by general formula (I), and then step (S2) is carried out to introduce a crosslinkable functional group. For introducing the crosslinkable functional group, it is preferable to use the compound (Y-1) or the compound (Y-2).

[前駆体(P2)を用いる製造方法]
また本発明で用いられるプレポリマーの他の製造方法としては、主鎖にポリアリールエーテル構造を有するポリマーであって、架橋性官能基を有し、かつ主鎖に「フェノール性水酸基と反応しうるハロゲン原子で置換されている芳香環」を有する前駆体(P2)と、前記一般式(II)で表されるアルコール(Q)とを、脱フッ化水素剤の存在下に反応させることも好ましい。具体的には、工程(S1)と工程(S2)とを実施して前駆体(P2)を得て、この前駆体(P2)とアルコール(Q)とを縮合反応させることにより本発明で用いられるプレポリマーが得られる。この製造方法は、前駆体(P2)を先に製造することにより、プレポリマーの製造工程が簡略化しやすい点で好ましい。
より具体的には、前駆体(P2)として、架橋性官能基およびフェノール性水酸基を有する化合物(Y−1)、架橋性官能基および「フェノール性水酸基と反応しうるフッ素原子で置換されている芳香環」を有する化合物(Y−2)のいずれか一方又は両方と、前記一般式(1)で表される含フッ素芳香族化合物(B)と、フェノール性水酸基を3個以上有する化合物(C)とを、脱フッ化水素剤存在下に縮合反応させて得られる前駆体(P21)を用いることが好ましい。すなわち工程(S1)と工程(S2)とを同時に実施し架橋性官能基を導入した後に、工程(S3)を実施し側鎖を導入することが好ましい。
また前駆体(P2)は工程(S1)を実施して前駆体(P1)を得た後に、工程(S2)を実施して化合物(Y)を反応させることでも得られる。
[Production method using precursor (P2)]
Another method for producing the prepolymer used in the present invention is a polymer having a polyaryl ether structure in the main chain, having a crosslinkable functional group, and capable of reacting with a phenolic hydroxyl group in the main chain. It is also preferable to react the precursor (P2) having an “aromatic ring substituted with a halogen atom” and the alcohol (Q) represented by the general formula (II) in the presence of a dehydrofluorinating agent. . Specifically, the step (S1) and the step (S2) are performed to obtain a precursor (P2), and the precursor (P2) and the alcohol (Q) are subjected to a condensation reaction to be used in the present invention. A prepolymer is obtained. This production method is preferable in that the production process of the prepolymer is easily simplified by producing the precursor (P2) first.
More specifically, as the precursor (P2), the compound (Y-1) having a crosslinkable functional group and a phenolic hydroxyl group, the crosslinkable functional group and “a fluorine atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group” are substituted. Either or both of the compound (Y-2) having an “aromatic ring”, the fluorine-containing aromatic compound (B) represented by the general formula (1), and a compound having three or more phenolic hydroxyl groups (C It is preferable to use a precursor (P21) obtained by a condensation reaction in the presence of a dehydrofluorinating agent. That is, it is preferable that the step (S1) and the step (S2) are simultaneously performed to introduce a crosslinkable functional group, and then the step (S3) is performed to introduce a side chain.
The precursor (P2) can also be obtained by carrying out the step (S1) to obtain the precursor (P1) and then carrying out the step (S2) to react the compound (Y).

前駆体(P21)は、下記(i)又は(ii)の方法のいずれか一方又は両方で製造される。
(i)化合物(B)と化合物(C)と化合物(Y−1)とを脱HF剤存在下に縮合反応させる方法。
(ii)化合物(B)と化合物(C)と化合物(Y−2)とを脱HF剤存在下に縮合反応させる方法。
前記(i)及び(ii)の両方で前駆体(P21)を製造する場合は、含フッ素芳香族化合物(B)、化合物(C)、化合物(Y−1)及び化合物(Y−2)を脱HF剤存在下に縮合反応させる。
こうして得られる前駆体(P21)に上記一般式(I)で表される側鎖を導入すると、主鎖に「芳香環に結合している水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されている芳香環」を有し、前記一般式(I)で表される側鎖が、該含フッ素芳香環に結合しているプレポリマーが得られる。
The precursor (P21) is produced by either or both of the following methods (i) and (ii).
(I) A method in which the compound (B), the compound (C) and the compound (Y-1) are subjected to a condensation reaction in the presence of a deHF agent.
(Ii) A method in which the compound (B), the compound (C) and the compound (Y-2) are subjected to a condensation reaction in the presence of a deHF agent.
In the case of producing the precursor (P21) with both (i) and (ii), the fluorine-containing aromatic compound (B), the compound (C), the compound (Y-1) and the compound (Y-2) are prepared. The condensation reaction is carried out in the presence of a deHF agent.
When the side chain represented by the above general formula (I) is introduced into the precursor (P21) thus obtained, “a part or all of the hydrogen atoms bonded to the aromatic ring are substituted with fluorine atoms in the main chain. A prepolymer in which the side chain represented by the general formula (I) is bonded to the fluorine-containing aromatic ring is obtained.

なお「フェノール性水酸基と反応しうるハロゲン原子で置換されている芳香環」は、好ましくは、芳香環に結合している水素原子の2以上がハロゲン原子で置換されている芳香環であり、該水素原子の全部がハロゲン原子で置換されていることが好ましい。該ハロゲン原子はフッ素原子であることが好ましく、「フェノール性水酸基と反応しうるハロゲン原子で置換されている芳香環」は、ペルフルオロ芳香環が最も好ましい。該ペルフルオロ芳香環の例としては、ペルフルオロフェニル、ペルフルオロビフェニル等が挙げられる。
さらに「フェノール性水酸基と反応しうるハロゲン原子で置換されている芳香環」は、含フッ素芳香族化合物(B)または化合物(Y−2)によりプレポリマーに導入される。したがって一般式(I)で表される側鎖は、含フッ素芳香族化合物(B)または化合物(Y−2)に由来する芳香環に導入される。
The “aromatic ring substituted with a halogen atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group” is preferably an aromatic ring in which two or more of the hydrogen atoms bonded to the aromatic ring are substituted with a halogen atom, It is preferred that all of the hydrogen atoms are substituted with halogen atoms. The halogen atom is preferably a fluorine atom, and the “aromatic ring substituted with a halogen atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group” is most preferably a perfluoroaromatic ring. Examples of the perfluoroaromatic ring include perfluorophenyl and perfluorobiphenyl.
Furthermore, the “aromatic ring substituted with a halogen atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group” is introduced into the prepolymer by the fluorine-containing aromatic compound (B) or the compound (Y-2). Therefore, the side chain represented by the general formula (I) is introduced into an aromatic ring derived from the fluorine-containing aromatic compound (B) or the compound (Y-2).

本発明で用いられるプレポリマーの製造方法における縮合反応は、下式(2)で表されるように、フェノール性水酸基から誘導されるフェノキシ基が、含フッ素芳香族化合物(B)のフッ素原子が結合した炭素原子及び/又は(Y−2)のフッ素原子(またはハロゲン原子)が結合した炭素原子を攻撃し、ついでフッ素原子が脱離する反応機構等によりエーテル結合が生成する。また、化合物(C)及び/又は(Y−1)がオルト位置関係にある2個のフェノール性水酸基を有する場合には、同様の反応機構等により、下式(3)に示すようにジオキシン骨格が生成する可能性がある。   As shown in the following formula (2), the condensation reaction in the prepolymer production method used in the present invention is such that the phenoxy group derived from the phenolic hydroxyl group is the fluorine atom of the fluorine-containing aromatic compound (B). The bonded carbon atom and / or the carbon atom to which the fluorine atom (or halogen atom) of (Y-2) bonds is attacked, and then an ether bond is generated by a reaction mechanism in which the fluorine atom is eliminated. When the compound (C) and / or (Y-1) has two phenolic hydroxyl groups in the ortho positional relationship, the dioxin skeleton is represented by the same reaction mechanism as shown in the following formula (3). May generate.

Figure 2008152239
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Figure 2008152239
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本発明で用いられるプレポリマーを製造するモノマーとして、架橋性官能基を有する化合物(Y−1)または(Y−2)を用いることにより、架橋性官能基が導入されたプレポリマーが得られる。これにより本発明で用いられるプレポリマーを硬化させる際に、プレポリマー分子間の架橋又は鎖延長反応が進行して、耐熱性が大きく向上する。また架橋性官能基を有する化合物(Y−1)または(Y−2)を用いることにより、硬化物の耐溶剤性が向上するという効果も得られる。
またフェノール性水酸基を3個以上有する化合物(C)を用いることにより、ポリマー鎖に分岐構造が導入され、分子構造が三次元化されたプレポリマーが得られる。これにより、プレポリマーの分子量を下げることなく、架橋基または上記式(I)で表される側鎖をプレポリマーに導入できる。
さらに、前記一般式(1)で表される含フッ素芳香族化合物(B)を用いることにより、硬化物における可とう性を向上させることができる。該化合物(B)をモノマーとして用いたプレポリマーは、自身が分岐構造を有する含フッ素芳香族化合物をモノマーとして用いて製造された含フッ素芳香族ポリマーに比べて、エーテル結合の密度が高くなり、主鎖の柔軟性が向上する。これにより本発明で用いられるプレポリマーの硬化物において良好な可とう性が得られる。また硬化物の可とう性が良好であることは、硬化物が硬化膜の形状である場合に特に有利である。
By using the compound (Y-1) or (Y-2) having a crosslinkable functional group as a monomer for producing the prepolymer used in the present invention, a prepolymer having a crosslinkable functional group introduced therein can be obtained. As a result, when the prepolymer used in the present invention is cured, the crosslinking or chain extension reaction between the prepolymer molecules proceeds, and the heat resistance is greatly improved. Moreover, the effect that the solvent resistance of hardened | cured material improves by using the compound (Y-1) or (Y-2) which has a crosslinkable functional group is also acquired.
Further, by using the compound (C) having three or more phenolic hydroxyl groups, a prepolymer having a branched structure introduced into the polymer chain and a three-dimensional molecular structure can be obtained. Thereby, a crosslinking group or a side chain represented by the above formula (I) can be introduced into the prepolymer without lowering the molecular weight of the prepolymer.
Furthermore, the flexibility in the cured product can be improved by using the fluorine-containing aromatic compound (B) represented by the general formula (1). The prepolymer using the compound (B) as a monomer has a higher ether bond density than a fluorine-containing aromatic polymer produced using a fluorine-containing aromatic compound having a branched structure as a monomer. The flexibility of the main chain is improved. Thereby, good flexibility is obtained in the cured product of the prepolymer used in the present invention. Further, the good flexibility of the cured product is particularly advantageous when the cured product is in the form of a cured film.

[含フッ素芳香族化合物(B)]
含フッ素芳香族化合物(B)は前記一般式(1)で表される含フッ素芳香族化合物である。すなわち含フッ素芳香族化合物(B)は、「フェノール性水酸基と反応しうるフッ素原子で置換されている芳香環」を有する化合物である。また含フッ素芳香族化合物(B)は、アルコール(Q)との縮合反応において、前記一般式(I)で表される側鎖が結合しうる芳香環を有する化合物でもある。
この式(1)中、Rf及びRfはそれぞれ独立に炭素数8以下、好ましくは炭素数3以下の含フッ素アルキル基を表す。含フッ素芳香族化合物(B)の一分子中にRfが複数存在する場合、それらは同じであってもよく、異なっていてもよい。同様にRfが複数存在する場合、それらは同じであってもよく、異なっていてもよい。
[Fluorine-containing aromatic compound (B)]
The fluorine-containing aromatic compound (B) is a fluorine-containing aromatic compound represented by the general formula (1). That is, the fluorine-containing aromatic compound (B) is a compound having “an aromatic ring substituted with a fluorine atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group”. The fluorine-containing aromatic compound (B) is also a compound having an aromatic ring to which the side chain represented by the general formula (I) can be bonded in the condensation reaction with the alcohol (Q).
In this formula (1), Rf 1 and Rf 2 each independently represents a fluorine-containing alkyl group having 8 or less carbon atoms, preferably 3 or less carbon atoms. If Rf 1 there are a plurality in one molecule of the fluorinated aromatic compound (B), they may be the same or may be different. Similarly, when there are a plurality of Rf 2 , they may be the same or different.

RfまたはRfとしての含フッ素アルキル基は、アルキル基の炭素原子に結合している水素原子の一部または全部がフッ素原子に置換されたものを意味する。耐熱性の観点より、ペルフルオロアルキル基が好ましい。具体例としては、ペルフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロヘキシル基、ペルフルオロオクチル基が挙げられる。
Rf及びRfが多くなると含フッ素芳香族化合物(B)の製造が困難となる。したがってRfの数(式中のa)は0〜3であり、0〜2が好ましく、0が最も好ましい。
またRfの数(式中のn個のb)は0〜6であり、0〜2が好ましく、0が最も好ましい。
前記一般式(1)において、nは0〜2の整数であり、0または1が好ましく、1が最も好ましい。
The fluorine-containing alkyl group as Rf 1 or Rf 2 means one in which part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom of the alkyl group are substituted with fluorine atoms. From the viewpoint of heat resistance, a perfluoroalkyl group is preferred. Specific examples include a perfluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoropropyl group, a perfluorobutyl group, a perfluorohexyl group, and a perfluorooctyl group.
When Rf 1 and Rf 2 are increased, it becomes difficult to produce the fluorine-containing aromatic compound (B). Accordingly, the number of Rf 1 (a in the formula) is 0 to 3, preferably 0 to 2, and most preferably 0.
The number of Rf 2 (n b in the formula) is 0 to 6, preferably 0 to 2, and most preferably 0.
In the said General formula (1), n is an integer of 0-2, 0 or 1 is preferable and 1 is the most preferable.

含フッ素芳香族化合物(B)の具体例としては、以下の化合物が好適に例示できる。
n=0の場合は、ペルフルオロベンゼン、ペルフルオロトルエン、ペルフルオロキシレン;n=1の場合は、ペルフルオロビフェニル;n=2の場合は、ペルフルオロテルフェニル;n=3の場合は、ペルフルオロ(1,3,5−トリフェニルベンゼン)、ペルフルオロ(1,2,4−トリフェニルベンゼン)が挙げられる。特にペルフルオロベンゼン、ペルフルオロビフェニル、ペルフルオロ(1,3,5−トリフェニルベンゼン)、ペルフルオロ(1,2,4−トリフェニルベンゼン)が好ましい。これらは単独で用いても、2種以上混合して用いてもよい。n=3の場合は、プレポリマーに分岐構造が導入されるため硬化物の耐熱性を向上させることができる。
得られる硬化物の誘電率と耐熱性のバランスに優れ、かつ硬化物の可とう性が高くなる点で、含フッ素芳香族化合物(B)としては、ペルフルオロビフェニルが最も好ましい。
As specific examples of the fluorine-containing aromatic compound (B), the following compounds can be preferably exemplified.
perfluorobenzene, perfluorotoluene, perfluoroxylene when n = 0; perfluorobiphenyl when n = 1; perfluoroterphenyl when n = 2; perfluoro (1, 3, 3 when n = 3 5-triphenylbenzene) and perfluoro (1,2,4-triphenylbenzene). In particular, perfluorobenzene, perfluorobiphenyl, perfluoro (1,3,5-triphenylbenzene), and perfluoro (1,2,4-triphenylbenzene) are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. In the case of n = 3, a branched structure is introduced into the prepolymer, so that the heat resistance of the cured product can be improved.
Perfluorobiphenyl is most preferable as the fluorine-containing aromatic compound (B) in that the obtained cured product is excellent in the balance between the dielectric constant and heat resistance and the flexibility of the cured product is increased.

[化合物(C)]
化合物(C)はフェノール性水酸基を3個以上有する化合物である。本発明において、架橋性官能基を有するものは該化合物(C)には含まれないものとする。
化合物(C)の具体例としては、トリヒドロキシベンゼン、トリヒドロキシビフェニル、トリヒドロキシナフタレン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)ベンゼン、テトラヒドロキシベンゼン、テトラヒドロキシビフェニル、テトラヒドロキシビナフチル、テトラヒドロキシスピロインダン類等が挙げられる。得られる硬化膜の可とう性が高くなることから、化合物(C)としてはフェノール性水酸基を3個有する化合物が好ましい。その中でも、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、トリヒドロキシベンゼンがより好ましい。
[Compound (C)]
The compound (C) is a compound having 3 or more phenolic hydroxyl groups. In the present invention, those having a crosslinkable functional group are not included in the compound (C).
Specific examples of the compound (C) include trihydroxybenzene, trihydroxybiphenyl, trihydroxynaphthalene, 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane, tris (4-hydroxyphenyl) benzene, tetrahydroxybenzene, Examples thereof include tetrahydroxybiphenyl, tetrahydroxybinaphthyl, tetrahydroxyspiroindanes and the like. Since the flexibility of the obtained cured film becomes high, the compound (C) is preferably a compound having three phenolic hydroxyl groups. Among these, 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane and trihydroxybenzene are more preferable.

[化合物(Y−1)]
化合物(Y−1)は、架橋性官能基およびフェノール性水酸基を有するものである。化合物(Y−1)は「フェノール性水酸基と反応しうるフッ素原子で置換されている芳香環」を有していない。
化合物(Y−1)としては、フェノール性水酸基を1個有する化合物(Y−1−1)及びフェノール性水酸基を2個有する化合物(Y−1−2)が好ましい。(Y−1−1)は一官能性化合物として働き、これを用いると側鎖に架橋性官能基を有するプレポリマーが得られる。(Y−1−2)は二官能性化合物として働き、これを用いると主鎖に架橋性官能基を有する前駆体プレポリマーが得られる。(Y−1−1)および(Y−1−2)の両方を用いてもよく、その場合は主鎖および側鎖に架橋性官能基を有するプレポリマーが得られる。
なお化合物(Y−1)におけるフェノール性水酸基は、反応系中で発生させてもよい。具体的には、アルカリ存在下で加水分解を受けてフェノール性水酸基となる、保護されたフェノール性水酸基も、上記フェノール性水酸基と同じものとして考える。より具体的には、脱フッ化水素剤存在下でフェノール性水酸基を与える、エステル等の化合物も(Y−1)に含めて考える。
上述したように、本発明で用いられるプレポリマーは、側鎖にのみ架橋性官能基を有することが好ましく、したがって(Y−1−1)のみを用いることがより好ましい。
また、(Y−1−1)および(Y−1−2)のそれぞれにおける架橋性官能基の数は1が好ましい。
[Compound (Y-1)]
The compound (Y-1) has a crosslinkable functional group and a phenolic hydroxyl group. The compound (Y-1) does not have “an aromatic ring substituted with a fluorine atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group”.
As the compound (Y-1), a compound (Y-1-1) having one phenolic hydroxyl group and a compound (Y-1-2) having two phenolic hydroxyl groups are preferable. (Y-1-1) works as a monofunctional compound, and when this is used, a prepolymer having a crosslinkable functional group in the side chain is obtained. (Y-1-2) works as a bifunctional compound, and when used, a precursor prepolymer having a crosslinkable functional group in the main chain is obtained. Both (Y-1-1) and (Y-1-2) may be used, in which case a prepolymer having a crosslinkable functional group in the main chain and side chain is obtained.
In addition, you may generate | occur | produce the phenolic hydroxyl group in a compound (Y-1) in a reaction system. Specifically, a protected phenolic hydroxyl group that undergoes hydrolysis in the presence of an alkali to become a phenolic hydroxyl group is considered to be the same as the phenolic hydroxyl group. More specifically, a compound such as an ester that gives a phenolic hydroxyl group in the presence of a dehydrofluorinating agent is also included in (Y-1).
As described above, the prepolymer used in the present invention preferably has a crosslinkable functional group only in the side chain, and therefore it is more preferable to use only (Y-1-1).
The number of crosslinkable functional groups in each of (Y-1-1) and (Y-1-2) is preferably 1.

化合物(Y−1−1)の具体例としては、4−ヒドロキシスチレン等の反応性二重結合を有するフェノール類、3−エチニルフェノール、4−フェニルエチニルフェノール、4−(4−フルオロフェニル)エチニルフェノール等のエチニルフェノール類が挙げられる。また、フェノール性水酸基が保護された化合物の具体例としては、4−アセトキシスチレン等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。架橋性官能基としてビニル基またはエチニル基を有する芳香族化合物が好ましく、ビニル基を有する芳香族化合物がより好ましい。
なお、4−(4−フルオロフェニル)エチニルフェノールは、芳香環に結合している1個の水素原子がフッ素原子で置換されている芳香環を有するが、このフッ素原子は実質的にはフェノール性水酸基と反応しない。このように芳香環にフッ素原子が結合している化合物であっても、該フッ素原子がフェノール性水酸基と反応しないものは、化合物(Y−1−1)に含まれる。
Specific examples of the compound (Y-1-1) include phenols having a reactive double bond such as 4-hydroxystyrene, 3-ethynylphenol, 4-phenylethynylphenol, 4- (4-fluorophenyl) ethynyl. Examples include ethynylphenols such as phenol. Moreover, 4-acetoxystyrene etc. are mentioned as a specific example of the compound by which the phenolic hydroxyl group was protected. These may be used alone or in combination of two or more. An aromatic compound having a vinyl group or an ethynyl group as the crosslinkable functional group is preferable, and an aromatic compound having a vinyl group is more preferable.
Note that 4- (4-fluorophenyl) ethynylphenol has an aromatic ring in which one hydrogen atom bonded to the aromatic ring is substituted with a fluorine atom, and this fluorine atom is substantially phenolic. Does not react with hydroxyl groups. Thus, even if it is a compound which the fluorine atom couple | bonded with the aromatic ring, what this fluorine atom does not react with a phenolic hydroxyl group is contained in a compound (Y-1-1).

化合物(Y−1−2)の具体例としては、2,2’−ビス(フェニルエチニル)−5,5’−ジヒドロキシビフェニル、2,2’−ビス(フェニルエチニル)−4,4’−ジヒドロキシビフェニル等のビス(フェニルエチニル)ジヒドロキシビフェニル類、4,4’−ジヒドロキシトラン、3,3’−ジヒドロキシトラン等のジヒドロキシジフェニルアセチレン類等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。   Specific examples of the compound (Y-1-2) include 2,2′-bis (phenylethynyl) -5,5′-dihydroxybiphenyl, 2,2′-bis (phenylethynyl) -4,4′-dihydroxy. Examples thereof include bis (phenylethynyl) dihydroxybiphenyls such as biphenyl, and dihydroxydiphenylacetylenes such as 4,4′-dihydroxytolane and 3,3′-dihydroxytolane. These may be used alone or in combination of two or more.

[化合物(Y−2)]
化合物(Y−2)は、架橋性官能基および「フェノール性水酸基と反応しうるフッ素原子で置換されている芳香環」を有するものである。化合物(Y−2)はフェノール性水酸基を有しない。
化合物(Y−2)における「フェノール性水酸基と反応しうるフッ素原子で置換されている芳香環」は、好ましくは、芳香環に結合している水素原子の2以上がフッ素原子で置換されている芳香環であり、該水素原子の全部がフッ素原子で置換されているペルフルオロ芳香環がより好ましい。該ペルフルオロ芳香環の例としては、ペルフルオロフェニル、ペルフルオロビフェニル等が挙げられる。
(Y−2)における「フェノール性水酸基と反応しうるフッ素原子」が1個の場合(Y−2)は一官能性化合物として働き、2個の場合は二官能性化合物として働く。いずれを用いた場合も側鎖に架橋性官能基が導入されたプレポリマーが得られる。
(Y−2)における架橋性官能基の数は1が好ましい。
[Compound (Y-2)]
The compound (Y-2) has a crosslinkable functional group and “an aromatic ring substituted with a fluorine atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group”. Compound (Y-2) does not have a phenolic hydroxyl group.
In the compound (Y-2), the “aromatic ring substituted with a fluorine atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group” preferably has two or more hydrogen atoms bonded to the aromatic ring substituted with a fluorine atom. A perfluoroaromatic ring that is an aromatic ring and in which all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms is more preferred. Examples of the perfluoroaromatic ring include perfluorophenyl and perfluorobiphenyl.
When the number of “fluorine atoms capable of reacting with phenolic hydroxyl groups” in (Y-2) is one, (Y-2) works as a monofunctional compound, and in the case of two, it works as a bifunctional compound. In any case, a prepolymer having a crosslinkable functional group introduced in the side chain is obtained.
The number of crosslinkable functional groups in (Y-2) is preferably 1.

化合物(Y−2)の具体例としては、ペンタフルオロスチレン、ペンタフルオロベンジルアクリレート、ペンタフルオロベンジルメタクリレート、ペンタフルオロフェニルアクリレート、ペンタフルオロフェニルメタクリレート、ペルフルオロスチレン、ペンタフルオロフェニルトリフルオロビニルエーテル、3−(ペンタフルオロフェニル)ペンタフルオロ−1−プロペン等の反応性二重結合を有する含フッ素アリール類;ペンタフルオロベンゾニトリル等のシアノ基を有する含フッ素アリール類;ペンタフルオロフェニルアセチレン、ノナフルオロビフェニルアセチレン等の含フッ素アリールアセチレン類;フェニルエチニルペンタフルオロベンゼン、フェニルエチニルノナフルオロビフェニル、デカフルオロトラン等の含フッ素ジアリールアセチレン類が挙げられる。
これらは単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。比較的低温で架橋反応が進行し、かつ得られるプレポリマー硬化物の耐熱性が高くなることから、化合物(Y−2)としては、ペンタフルオロフェニルアセチレン等の含フッ素アリールアセチレン類、ペンタフルオロスチレン等の反応性二重結合を有する含フッ素アリール類が好適である。
Specific examples of the compound (Y-2) include pentafluorostyrene, pentafluorobenzyl acrylate, pentafluorobenzyl methacrylate, pentafluorophenyl acrylate, pentafluorophenyl methacrylate, perfluorostyrene, pentafluorophenyl trifluorovinyl ether, 3- (penta Fluorinated aryls having a reactive double bond such as fluorophenyl) pentafluoro-1-propene; fluorinated aryls having a cyano group such as pentafluorobenzonitrile; containing fluorinated aryls such as pentafluorophenylacetylene and nonafluorobiphenylacetylene Fluorinated arylacetylenes; fluorinated diaries such as phenylethynylpentafluorobenzene, phenylethynylnonafluorobiphenyl, decafluorotolane, etc. Le acetylenes and the like.
These may be used alone or in admixture of two or more. Since the crosslinking reaction proceeds at a relatively low temperature and the resulting prepolymer cured product has high heat resistance, the compound (Y-2) includes fluorine-containing arylacetylenes such as pentafluorophenylacetylene, pentafluorostyrene. Fluorine-containing aryls having a reactive double bond such as

[脱フッ化水素剤]
前駆体(P1)、前駆体(P2)を製造する際に用いられる脱フッ化水素剤(脱HF剤)としては、塩基性化合物が好ましく、特にアルカリ金属の炭酸塩、炭酸水素塩又は水酸化物が好ましい。具体例としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。前駆体(P1)、前駆体(P2)を製造する際に用いられる脱フッ化水素剤としては、炭酸ナトリウム、水酸化カリウムまたは炭酸カリウムがより好ましい。
脱HF剤の使用量は、反応させるべきフェノール性水酸基のモル数に対し、モル比で1倍以上の量が必要であり、1.1〜3倍が好ましい。すなわちフェノール性水酸基を有する、化合物(C)の水酸基の量、又は、化合物(C)及び化合物(Y−1)の水酸基の合計量に対して、モル比で1倍以上の量が必要であり、1.1〜3倍が好ましい。
[Dehydrofluorinating agent]
As the dehydrofluorinating agent (dehydrating agent) used for producing the precursor (P1) and the precursor (P2), a basic compound is preferable, and in particular, an alkali metal carbonate, hydrogencarbonate or hydroxide. Things are preferred. Specific examples include sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like. As a dehydrofluorinating agent used when manufacturing a precursor (P1) and a precursor (P2), sodium carbonate, potassium hydroxide, or potassium carbonate is more preferable.
The amount of the de-HF agent used is required to be 1 or more times in terms of molar ratio with respect to the number of moles of the phenolic hydroxyl group to be reacted, and is preferably 1.1 to 3 times. In other words, the amount of the hydroxyl group of the compound (C) having a phenolic hydroxyl group or the total amount of the hydroxyl groups of the compound (C) and the compound (Y-1) must be 1 or more times in molar ratio. 1.1 to 3 times is preferable.

前記縮合反応は、極性溶媒中で行うことが好ましい。極性溶媒としては、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の非プロトン性の極性溶媒を含有する溶媒が好ましい。極性溶媒には、生成するプレポリマーの溶解性を低下せず、縮合反応に悪影響を及ぼさない範囲で、トルエン、キシレン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ベンゾトリフルオライド、キシレンヘキサフルオライド等が含有されてもよい。これらを含有することにより、溶媒の極性(誘電率)が変化し、反応速度をコントロールすることが可能である。
縮合反応条件としては、10〜200℃で1〜80時間が好ましい。より好ましくは20〜180℃で2〜60時間、最も好ましくは50〜160℃で3〜48時間である。
The condensation reaction is preferably performed in a polar solvent. As the polar solvent, a solvent containing an aprotic polar solvent such as N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, sulfolane and the like is preferable. The polar solvent may contain toluene, xylene, benzene, tetrahydrofuran, benzotrifluoride, xylene hexafluoride, and the like as long as the solubility of the prepolymer to be produced is not lowered and the condensation reaction is not adversely affected. . By containing these, the polarity (dielectric constant) of the solvent changes, and the reaction rate can be controlled.
The condensation reaction conditions are preferably 10 to 200 ° C. and 1 to 80 hours. More preferably, it is 2 to 60 hours at 20 to 180 ° C, and most preferably 3 to 48 hours at 50 to 160 ° C.

プレポリマーの数平均分子量は、1×10〜5×10、好ましくは1.5×10〜1×10の範囲である。この範囲にあると、本発明で用いられるプレポリマーを含む塗布用組成物の塗布特性が良好となり、得られる硬化膜が良好な耐熱性、機械特性、及び耐溶剤性等を有する。
電子デバイス用絶縁膜の用途においては、下地の微細スペース間に充分に浸透し、かつ表面を平滑にする特性(いわゆる埋め込み平坦性)が要求され、プレポリマーの数平均分子量は1.5×10〜5×10の範囲が最も好ましい。
本明細書における数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC法)によるポリスチレン換算の値である。
The number average molecular weight of the prepolymer is in the range of 1 × 10 3 to 5 × 10 5 , preferably 1.5 × 10 3 to 1 × 10 5 . Within this range, the coating properties of the coating composition containing the prepolymer used in the present invention will be good, and the resulting cured film will have good heat resistance, mechanical properties, solvent resistance, and the like.
In the use of an insulating film for an electronic device, a characteristic (so-called embedding flatness) that sufficiently penetrates between minute spaces of a base and smoothes the surface is required, and the number average molecular weight of the prepolymer is 1.5 × 10. range of 3 to 5 × 10 4 being most preferred.
The number average molecular weight in this specification is a value in terms of polystyrene by gel permeation chromatography method (GPC method).

プレポリマーの数平均分子量は、化合物(Y−1)を用いる製造方法においては化合物(C)、化合物(Y−1)及びアルコール(Q)の合計と、含フッ素芳香族化合物(B)との仕込み比率を変化させることによって制御できる。なお、プレポリマー中に水酸基が残存しない方が、撥水性および撥油性が向上するため好ましい。
前記縮合反応では、含フッ素芳香族化合物(B)は通常二官能性化合物として働く。従って、分子量のコントロールは、化合物(C)、化合物(Y−1)及びアルコール(Q)の水酸基の合計モル数が、含フッ素芳香族化合物(B)のモル数の2倍を超えない範囲内で調整することが好ましい。
In the production method using the compound (Y-1), the number average molecular weight of the prepolymer is the sum of the compound (C), the compound (Y-1) and the alcohol (Q), and the fluorine-containing aromatic compound (B). It can be controlled by changing the charging ratio. In addition, it is preferable that the hydroxyl group does not remain in the prepolymer because water repellency and oil repellency are improved.
In the condensation reaction, the fluorine-containing aromatic compound (B) usually serves as a bifunctional compound. Therefore, the molecular weight is controlled so that the total number of moles of the hydroxyl groups of the compound (C), the compound (Y-1) and the alcohol (Q) does not exceed twice the number of moles of the fluorinated aromatic compound (B). It is preferable to adjust with.

化合物(Y−2)を用いる製造方法におけるプレポリマーの数平均分子量は、含フッ素芳香族化合物(B)及び化合物(Y−2)の合計と化合物(C)及びアルコール(Q)の合計との仕込み比率を変化させることによって制御できる。ここでも前記と同様、分子量のコントロールは、化合物(Y−2)が一官能性化合物として働く場合、水酸基の合計モル数が、含フッ素芳香族化合物(B)のモル数の2倍と化合物(Y−2)のモル数の合計を超えない範囲内で調整することが好ましい。また、化合物(Y−2)が二官能性化合物として働く場合、水酸基の合計モル数が、含フッ素芳香族化合物(B)と化合物(Y−2)の合計モル数の2倍を超えない範囲内で調整することが好ましい。   The number average molecular weight of the prepolymer in the production method using the compound (Y-2) is the sum of the fluorine-containing aromatic compound (B) and the compound (Y-2) and the sum of the compound (C) and the alcohol (Q). It can be controlled by changing the charging ratio. Here, similarly to the above, when the compound (Y-2) works as a monofunctional compound, the total number of moles of the hydroxyl group is twice the number of moles of the fluorine-containing aromatic compound (B) and the compound ( It is preferable to adjust within a range not exceeding the total number of moles of Y-2). When the compound (Y-2) functions as a bifunctional compound, the total number of moles of hydroxyl groups does not exceed twice the total number of moles of the fluorine-containing aromatic compound (B) and the compound (Y-2). It is preferable to adjust within.

また化合物(Y−2)を用いる製造方法において、含フッ素芳香族化合物(B)と化合物(Y−2)の反応速度が異なる場合、添加順序によって得られる前駆体またはプレポリマーの分子量や組成が異なる場合がある。例えば、化合物(C)のフェノール性水酸基から誘導されるフェノキシ基に対する反応速度が(B)>(Y−2)である場合、含フッ素芳香族化合物(B)と化合物(Y−2)とを同時に仕込むと、化合物(Y−2)がすべて消費される前に、すべてのフェノキシ基が含フッ素芳香族化合物(B)により消費され、未反応の化合物(Y−2)が残存する場合がある。この様な場合、化合物(Y−2)の反応率を高めるためには、化合物(Y−2)を先に仕込んだ後に含フッ素芳香族化合物(B)を仕込むことが好ましい。しかし本方法では、得られる前駆体の分子鎖間における組成のばらつきが大きくなる傾向がある。得られる前駆体の分子鎖間の組成のばらつきを小さくする必要がある場合は、一括仕込みにより製造することが好ましい。   Moreover, in the manufacturing method using a compound (Y-2), when the reaction rates of a fluorine-containing aromatic compound (B) and a compound (Y-2) differ, the molecular weight and composition of the precursor or prepolymer obtained by an addition order are different. May be different. For example, when the reaction rate for the phenoxy group derived from the phenolic hydroxyl group of the compound (C) is (B)> (Y-2), the fluorine-containing aromatic compound (B) and the compound (Y-2) When charged at the same time, before all the compound (Y-2) is consumed, all the phenoxy groups may be consumed by the fluorine-containing aromatic compound (B), and the unreacted compound (Y-2) may remain. . In such a case, in order to increase the reaction rate of the compound (Y-2), it is preferable to charge the fluorine-containing aromatic compound (B) after first charging the compound (Y-2). However, in this method, the variation of the composition between the molecular chains of the obtained precursor tends to be large. When it is necessary to reduce the variation in the composition between the molecular chains of the obtained precursor, it is preferable to manufacture by batch preparation.

化合物(Y−1)を用いる製造方法において、化合物(C)の使用量は含フッ素芳香族化合物(B)に対するモル比で0.1〜1倍が好ましく、より好ましくは0.3〜0.6倍であり、化合物(Y−1)の使用量は含フッ素芳香族化合物(B)に対するモル比で0.1〜2倍が好ましく、より好ましくは0.2〜1.5倍である。
化合物(Y−2)を用いる製造方法において、化合物(C)の使用量は含フッ素芳香族化合物(B)に対するモル比で0.5〜2倍が好ましく、より好ましくは0.6〜1.5倍であり、化合物(Y−2)の使用量は含フッ素芳香族化合物(B)に対するモル比で0.1〜2倍が好ましく、より好ましくは0.2〜1.5倍である。各値がこの範囲にあると、得られた本発明で用いられるプレポリマーが高い耐熱性を持つため好ましい。
本発明で用いられるプレポリマーは、これを硬化させて得られる硬化物の耐熱性、可とう性などの物性に応じて、化合物(Y−1)、(Y−2)を適宜選択して所望の物性の硬化物が得られるプレポリマーを製造することができる。
In the production method using the compound (Y-1), the amount of the compound (C) used is preferably 0.1 to 1 time, more preferably 0.3 to 0.00, in terms of the molar ratio to the fluorine-containing aromatic compound (B). It is 6 times, and the amount of the compound (Y-1) used is preferably 0.1 to 2 times, more preferably 0.2 to 1.5 times in terms of a molar ratio to the fluorine-containing aromatic compound (B).
In the production method using the compound (Y-2), the amount of the compound (C) used is preferably 0.5 to 2 times, more preferably 0.6 to 1 in terms of the molar ratio to the fluorine-containing aromatic compound (B). It is 5 times, and the usage-amount of a compound (Y-2) is 0.1-2 times by molar ratio with respect to a fluorine-containing aromatic compound (B), More preferably, it is 0.2-1.5 times. It is preferable for each value to be in this range because the resulting prepolymer used in the present invention has high heat resistance.
The prepolymer used in the present invention is preferably selected by appropriately selecting the compounds (Y-1) and (Y-2) according to physical properties such as heat resistance and flexibility of a cured product obtained by curing the prepolymer. A prepolymer from which a cured product having the above physical properties can be obtained can be produced.

本発明で用いられるプレポリマーは、その中間工程において縮合反応の後(例えば前駆体を合成した後、又は、前記一般式(I)で表される側鎖を導入した後)、中和、再沈殿、抽出、ろ過等の方法で精製を適宜行うことが好ましい。   The prepolymer used in the present invention is neutralized, regenerated after the condensation reaction in the intermediate step (for example, after synthesizing the precursor or after introducing the side chain represented by the general formula (I)). It is preferable to carry out purification appropriately by a method such as precipitation, extraction or filtration.

[その他の共縮合成分]
プレポリマーを用いて製造された硬化物において、耐熱性が不充分であったり、該硬化物からなる膜又はフィルムが脆性である場合には、硬化物の耐熱性向上や可とう性を改良するために、プレポリマーの製造時に上記(B)(C)(Y−1)(Y−2)(Q)以外の他の共縮合成分を添加することができる。
他の共縮合成分としては、硬化膜の可とう性向上のためには(Y−1)以外のフェノール性水酸基を2個有する化合物(Z)が挙げられる。
[Other co-condensation components]
In a cured product produced using a prepolymer, if the heat resistance is insufficient or the film or film made of the cured product is brittle, the heat resistance of the cured product is improved and the flexibility is improved. Therefore, other cocondensation components other than the above (B) (C) (Y-1) (Y-2) (Q) can be added during the production of the prepolymer.
Examples of the other cocondensation component include a compound (Z) having two phenolic hydroxyl groups other than (Y-1) for improving the flexibility of the cured film.

前記フェノール性水酸基を2個有する化合物(Z)としては、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシビフェニル、ジヒドロキシターフェニル、ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシアントラセン、ジヒドロキシフェナントラセン、ジヒドロキシ−9,9−ジフェニルフルオレン、ジヒドロキシジベンゾフラン、ジヒドロキシジフェニルエーテル、ジヒドロキシジフェニルチオエーテル、ジヒドロキシベンゾフェノン、ジヒドロキシ−2,2−ジフェニルプロパン、ジヒドロキシ−2,2−ジフェニルヘキサフルオロプロパン、ジヒドロキシビナフチル等の2官能フェノール類が挙げられる。これらは単独で用いても2種以上混合して用いてもよい。   Examples of the compound (Z) having two phenolic hydroxyl groups include dihydroxybenzene, dihydroxybiphenyl, dihydroxyterphenyl, dihydroxynaphthalene, dihydroxyanthracene, dihydroxyphenanthracene, dihydroxy-9,9-diphenylfluorene, dihydroxydibenzofuran, dihydroxydiphenyl ether. And bifunctional phenols such as dihydroxydiphenyl thioether, dihydroxybenzophenone, dihydroxy-2,2-diphenylpropane, dihydroxy-2,2-diphenylhexafluoropropane, and dihydroxybinaphthyl. These may be used alone or in combination of two or more.

[アルコール(Q)]
本発明において、一般式(I)で表される側鎖を導入するためには、前記一般式(II)で表されるアルコール(Q)を用いることが好ましい。特に、「フェノール性水酸基と反応しうるハロゲン原子で置換されている芳香環」とアルコール(Q)とを脱フッ化水素剤の存在下に反応させることが好ましい。
「フェノール性水酸基と反応しうるハロゲン原子で置換されている芳香環」とアルコール(Q)との反応は、前記式(2)で表される反応と同様に、アルコール(Q)の水酸基から誘導されるアルコキシ基が、「フェノール性水酸基と反応しうるハロゲン原子で置換されている芳香環」のハロゲン原子が結合した炭素原子を攻撃し、ついでハロゲン原子が脱離する反応機構等によりエーテル結合が生成する。
かかる反応により、アルコール(Q)の水酸基から水素を除いた側鎖、すなわち前記一般式(I)で表される側鎖がプレポリマーに導入される。
[Alcohol (Q)]
In the present invention, in order to introduce the side chain represented by the general formula (I), it is preferable to use the alcohol (Q) represented by the general formula (II). In particular, it is preferable to react the “aromatic ring substituted with a halogen atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group” and the alcohol (Q) in the presence of a dehydrofluorinating agent.
The reaction between the “aromatic ring substituted with a halogen atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group” and the alcohol (Q) is derived from the hydroxyl group of the alcohol (Q), similarly to the reaction represented by the formula (2). The alkoxy group is attacked by the carbon atom to which the halogen atom of the “aromatic ring substituted with a halogen atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group” is bonded, and then the ether bond is formed by a reaction mechanism etc. in which the halogen atom is eliminated. Generate.
By this reaction, a side chain obtained by removing hydrogen from the hydroxyl group of alcohol (Q), that is, a side chain represented by the general formula (I) is introduced into the prepolymer.

前記一般式(II)におけるRは、前記一般式(I)におけるRと同じである。前記一般式(II)で表されるアルコール(Q)のより好ましい具体例としては以下のものが挙げられる。
下記一般式(II−1)で表されるアルコールを用いると前記一般式(I−1)で表される側鎖を有するプレポリマーが得られ、以下のその他のアルコールを用いた場合も対応する側鎖を有するプレポリマーが得られる。アルコール(Q)は1種でもよく、2種以上を併用してもよい。
上記一般式(II)で表されるアルコール(Q)のうち直鎖状のものとしては、下記一般式(II−1)または下記一般式(II−2)で表されるものが好ましい。下記一般式(II−1)において、mは1〜5の整数を表し、Rfaは炭素数4〜50の含フッ素アルキル基を示し、エーテル結合性の酸素原子を含んでいてもよい。mは1〜3の整数であることがより好ましい。
下記一般式(II−1)で表されるアルコール(Q)のさらに好ましい例としては下記一般式(II−1−1)で表されるアルコール、または下記一般式(II−1−2)で表されるアルコールが挙げられる。
R f in the general formula (II) is the same as R f in the general formula (I). Specific examples of the alcohol (Q) represented by the general formula (II) include the following.
When an alcohol represented by the following general formula (II-1) is used, a prepolymer having a side chain represented by the above general formula (I-1) can be obtained. A prepolymer having side chains is obtained. The alcohol (Q) may be used alone or in combination of two or more.
Of the alcohols (Q) represented by the general formula (II), the linear ones are preferably those represented by the following general formula (II-1) or the following general formula (II-2). In the following general formula (II-1), m represents an integer of 1 to 5, R fa represents a fluorine-containing alkyl group having 4 to 50 carbon atoms, and may contain an etheric oxygen atom. m is more preferably an integer of 1 to 3.
More preferable examples of the alcohol (Q) represented by the following general formula (II-1) include an alcohol represented by the following general formula (II-1-1) or the following general formula (II-1-2). The alcohol represented is mentioned.

Figure 2008152239
Figure 2008152239

また上記一般式(II)で表されるアルコール(Q)のうち分岐鎖状のものとしては、下記一般式(II−3)または(II−4)で表されるアルコールが好ましい。   Moreover, as a branched thing among alcohol (Q) represented by the said general formula (II), the alcohol represented by the following general formula (II-3) or (II-4) is preferable.

Figure 2008152239
Figure 2008152239

また上記一般式(II)で表されるアルコール(Q)のうち環状のものとしては、下記式(II−5)、(II−6)または(II−7)で表されるアルコールが好ましい。   Moreover, as a cyclic thing among alcohol (Q) represented by the said general formula (II), the alcohol represented by the following formula (II-5), (II-6), or (II-7) is preferable.

Figure 2008152239
Figure 2008152239

アルコール(Q)を反応させる際に用いられる脱フッ化水素剤としては、前記の化合物(B)、化合物(C)、化合物(Y)の縮合反応に用いる脱HF剤と同じものを使用できる。すなわち脱HF剤としては、塩基性化合物が好ましく、特にアルカリ金属の水素化物、炭酸塩、炭酸水素塩又は水酸化物が好ましい。具体例としては、水素化ナトリウム、水素化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等が挙げられる。アルコール(Q)を反応させる際に用いられる脱フッ化水素剤としては、水素化ナトリウム、炭酸セシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたは水酸化セシウムがより好ましい。   As the dehydrofluorinating agent used when reacting the alcohol (Q), the same deHF agent used for the condensation reaction of the compound (B), the compound (C) and the compound (Y) can be used. That is, the deHF agent is preferably a basic compound, and particularly preferably an alkali metal hydride, carbonate, bicarbonate or hydroxide. Specific examples include sodium hydride, potassium hydride, sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide and the like. As the dehydrofluorinating agent used when the alcohol (Q) is reacted, sodium hydride, cesium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide or cesium hydroxide is more preferable.

脱HF剤の使用量は、使用するアルコール(Q)の水酸基のモル数に対し、モル比で1倍以上の量が必要であり、1.1〜3倍が好ましい。
アルコール(Q)を反応させる際は、極性溶媒中で行うことが好ましい。極性溶媒としては、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル性溶媒、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の非プロトン性の極性溶媒を含有する溶媒が好ましい。
反応条件としては、0〜200℃で1〜80時間が好ましい。より好ましくは20〜180℃で2〜60時間、最も好ましくは30〜100℃で3〜48時間である。
The amount of the deHF agent to be used is required to be 1 or more times in terms of molar ratio with respect to the number of moles of the hydroxyl group of the alcohol (Q) to be used, and preferably 1.1 to 3 times.
When reacting alcohol (Q), it is preferable to carry out in a polar solvent. Examples of polar solvents include ethereal solvents such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane, aprotic polar solvents such as N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, and sulfolane. The solvent to contain is preferable.
The reaction conditions are preferably 0 to 200 ° C. and 1 to 80 hours. More preferably, it is 2 to 60 hours at 20 to 180 ° C, and most preferably 3 to 48 hours at 30 to 100 ° C.

<溶剤>
本発明の感光性組成物における溶剤は、プレポリマー、感光剤及び必要に応じて添加される添加剤類を溶解又は分散できるものであればよい。また、本発明の感光性組成物の性状を、所望の方法で、所望の膜厚を有し、かつ膜厚の均一性が良好であり、必要に応じて埋め込み平坦性を有する塗膜を形成できる性状とするのに好適な溶剤を用いることが好ましい。
溶剤として、例えば芳香族炭化水素類、双極子非プロトン系溶媒類、ケトン類、エステル類、エーテル類、ハロゲン化炭化水素類が挙げられる。該溶剤は、前述したプレポリマー製造時の反応溶剤と同じであっても、異なっていてもよい。異なる溶剤を使用する場合には、再沈殿法等でプレポリマーを一旦反応溶液より回収し、異なる溶剤に溶解若しくは分散させるか、又はエパポレーション法、限外濾過法等の公知の手法を用いて溶剤置換を行うことができる。
<Solvent>
The solvent in the photosensitive composition of this invention should just be what can melt | dissolve or disperse a prepolymer, a photosensitive agent, and the additives added as needed. In addition, the photosensitive composition of the present invention is formed by a desired method to form a coating film having a desired film thickness, good film thickness uniformity, and embedded flatness as necessary. It is preferable to use a solvent suitable for achieving the properties.
Examples of the solvent include aromatic hydrocarbons, dipolar aprotic solvents, ketones, esters, ethers, and halogenated hydrocarbons. The solvent may be the same as or different from the reaction solvent used in the production of the prepolymer described above. When using a different solvent, the prepolymer is once recovered from the reaction solution by a reprecipitation method or the like and dissolved or dispersed in a different solvent, or a known method such as an evaporation method or an ultrafiltration method is used. Thus, solvent replacement can be performed.

芳香族炭化水素類としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、キュメン、メシチレン、テトラリン、メチルナフタレン等が挙げられる。双極子非プロトン系溶媒類としては、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
ケトン類としては、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルアミルケトン等が挙げられる。エーテル類としては、テトラヒドロフラン、ピラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジフェニルエーテル、アニソール、フェネトール、ジグライム、トリグライム等が挙げられる。
エステル類としては、乳酸エチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、安息香酸ベンジル、メチルセルソルブアセテート、エチルセルソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、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等が挙げられる。
ハロゲン化炭化水素類としては、四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等が挙げられる。
Aromatic hydrocarbons include benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene, mesitylene, tetralin, methylnaphthalene and the like. Examples of the dipole aprotic solvents include N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, γ-butyrolactone, dimethyl sulfoxide and the like.
Examples of ketones include cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, methyl amyl ketone, and the like. Examples of ethers include tetrahydrofuran, pyran, dioxane, dimethoxyethane, diethoxyethane, diphenyl ether, anisole, phenetole, diglyme, and triglyme.
Esters include ethyl lactate, methyl benzoate, ethyl benzoate, butyl benzoate, benzyl benzoate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether Propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate and the like.
Examples of halogenated hydrocarbons include carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, tetrachloroethylene, chlorobenzene, dichlorobenzene and the like.

溶剤の使用量は、本発明の感光性組成物中におけるプレポリマーの固形分濃度が1〜50質量%、より好ましくは5〜40質量%となるように調整することが好ましい。   The amount of the solvent used is preferably adjusted so that the solid content concentration of the prepolymer in the photosensitive composition of the present invention is 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 40% by mass.

<その他の成分>
本発明の感光性組成物には、プレポリマーを硬化させる際の反応速度を上げる又は反応欠陥を低減させる等の目的で各種の触媒又は添加剤を添加することが好ましい。
例えば、プレポリマーが架橋性官能基としてエチニル基を含有する場合には、触媒としてはアニリン、トリエチルアミン、アミノフェニルトリアルコキシシラン、アミノプロピルトリアルコキシシラン等のアミン類や、モリブデン、ニッケル等を含有する有機金属化合物等が好ましい。
また添加剤としては、ビスシクロペンタジエノン誘導体が好ましい。エチニル基とシクロペンタジエノン基(1−オキソシクロペンタ−2,5−ジエン−3−イル基)は熱によりディールスアルダー反応で付加物を形成した後、脱一酸化炭素反応して芳香環を形成する。したがって、ビスシクロペンタジエノン誘導体を使用すると芳香環が結合部位である架橋又は鎖延長が形成される。
<Other ingredients>
It is preferable to add various catalysts or additives to the photosensitive composition of the present invention for the purpose of increasing the reaction rate when curing the prepolymer or reducing reaction defects.
For example, when the prepolymer contains an ethynyl group as a crosslinkable functional group, the catalyst contains amines such as aniline, triethylamine, aminophenyltrialkoxysilane, aminopropyltrialkoxysilane, molybdenum, nickel, etc. Organometallic compounds are preferred.
As the additive, a biscyclopentadienone derivative is preferable. An ethynyl group and a cyclopentadienone group (1-oxocyclopenta-2,5-dien-3-yl group) form an adduct by Diels-Alder reaction with heat, and then decarbonize to form an aromatic ring. Form. Therefore, when a biscyclopentadienone derivative is used, a bridge or chain extension in which an aromatic ring is a binding site is formed.

ビスシクロペンタジエノン誘導体の具体例としては、1,4−ビス(1−オキソ−2,4,5−トリフェニル−シクロペンタ−2,5−ジエン−3−イル)ベンゼン、4,4’−ビス(1−オキソ−2,4,5−トリフェニル−シクロペンタ−2,5−ジエン−3−イル)ビフェニル、4,4’−ビス(1−オキソ−2,4,5−トリフェニル−シクロペンタ−2,5−ジエン−3−イル)1,1’−オキシビスベンゼン、4,4’−ビス(1−オキソ−2,4,5−トリフェニル−シクロペンタ−2,5−ジエン−3−イル)1,1’−チオビスベンゼン、1,4−ビス(1−オキソ−2,5−ジ−[4−フルオロフェニル]−4−フェニル−シクロペンタ−2,5−ジエン−3−イル)ベンゼン、4,4’−ビス(1−オキソ−2,4,5−トリフェニル−シクロペンタ−2,5−ジエン−3−イル)1,1’−(1,2−エタンジイル)ビスベンゼン、4,4’−ビス(1−オキソ−2,4,5−トリフェニル−シクロペンタ−2,5−ジエン−3−イル)1,1’−(1,3−プロパンジイル)ビスベンゼン等を挙げることができる。
これらのビスシクロペンタジエノン誘導体のうち、耐熱性の観点から全芳香族骨格のビスシクロペンタジエノン誘導体が好ましい。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Specific examples of the biscyclopentadienone derivative include 1,4-bis (1-oxo-2,4,5-triphenyl-cyclopenta-2,5-dien-3-yl) benzene, 4,4′- Bis (1-oxo-2,4,5-triphenyl-cyclopenta-2,5-dien-3-yl) biphenyl, 4,4′-bis (1-oxo-2,4,5-triphenyl-cyclopenta -2,5-dien-3-yl) 1,1'-oxybisbenzene, 4,4'-bis (1-oxo-2,4,5-triphenyl-cyclopenta-2,5-diene-3- Yl) 1,1′-thiobisbenzene, 1,4-bis (1-oxo-2,5-di- [4-fluorophenyl] -4-phenyl-cyclopenta-2,5-dien-3-yl) Benzene, 4,4′-bis (1-oxo-2,4,5-tri Enyl-cyclopenta-2,5-dien-3-yl) 1,1 ′-(1,2-ethanediyl) bisbenzene, 4,4′-bis (1-oxo-2,4,5-triphenyl-cyclopenta -2,5-dien-3-yl) 1,1 '-(1,3-propanediyl) bisbenzene and the like.
Among these biscyclopentadienone derivatives, biscyclopentadienone derivatives having a wholly aromatic skeleton are preferable from the viewpoint of heat resistance. These may be used alone or in combination of two or more.

また本発明の感光性組成物には、紫外線吸収剤、酸化防止剤、熱重合防止剤などの安定剤類;レベリング剤、消泡剤、沈殿防止剤、分散剤などの界面活性剤類;架橋剤;可塑剤;増粘剤など、コーティング分野で周知の各種添加剤の中から選択される少なくとも1種の添加剤を配合してもよい。   The photosensitive composition of the present invention also includes stabilizers such as UV absorbers, antioxidants and thermal polymerization inhibitors; surfactants such as leveling agents, antifoaming agents, suspending agents and dispersants; You may mix | blend at least 1 sort (s) of additives selected from the various well-known agents in the coating field, such as an agent; a plasticizer; a thickener.

主として感光性組成物を形成するプレポリマー、感光剤、及び溶剤の配合割合は、プレポリマーが1〜60質量%、好ましくは2〜50質量%であり、感光剤が0.1〜20質量%、好ましくは0.5〜10質量%であり、溶剤が20〜99質量%、好ましくは30〜98質量%である。   The prepolymer, the photosensitizer, and the solvent are mainly blended in the photosensitive composition. The prepolymer is 1 to 60% by mass, preferably 2 to 50% by mass, and the photosensitizer is 0.1 to 20% by mass. The solvent is preferably 20 to 99% by mass, and more preferably 30 to 98% by mass.

<硬化膜の製造方法>
本発明の感光性組成物を用いて、フォトリソグラフ法によりネガ型の凹凸形状が形成された硬化膜を製造できる。
本発明の感光性組成物中のプレポリマーに、常圧で実質的な蒸気圧を有する低分子量体が含まれている場合には、硬化膜の製造工程におけるベーク時の揮発を防止するために、感光性組成物を基材に塗布する前に、溶液中で架橋性官能基の一部を反応させておくこともできる。その方法としては加熱が好ましい。加熱条件としては50〜250℃で1〜50時間が好ましく、より好ましくは70〜200℃で1〜20時間である。架橋性官能基の溶液中での反応率は、溶液中でのプレポリマーのゲル化を防止する観点より、50モル%未満とするのが好ましく、より好ましくは30モル%未満である。
<Method for producing cured film>
By using the photosensitive composition of the present invention, a cured film having a negative uneven shape can be produced by a photolithographic method.
When the prepolymer in the photosensitive composition of the present invention contains a low molecular weight substance having a substantial vapor pressure at normal pressure, in order to prevent volatilization during baking in the production process of the cured film Before applying the photosensitive composition to the substrate, a part of the crosslinkable functional group may be reacted in the solution. The method is preferably heating. Heating conditions are preferably 50 to 250 ° C. and 1 to 50 hours, more preferably 70 to 200 ° C. and 1 to 20 hours. The reaction rate of the crosslinkable functional group in the solution is preferably less than 50 mol%, more preferably less than 30 mol% from the viewpoint of preventing the prepolymer from gelling in the solution.

[接着性向上剤]
本発明の感光性組成物から得られる硬化膜は、基材から剥離してフィルム単体として用いることもできるし、基材上に接着したままの状態で撥水・撥油膜等のコーテイング等として用いることもできる。後者の場合、硬化膜と基材との接着性の向上のため、接着促進剤(接着性向上剤)を使用することもできる。
接着促進剤としては、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらのうちでも、エポキシシラン類、アミノシラン類、アクリルシラン類、ビニルシラン類、スチリルシラン類等のシラン系カップリング剤がより好ましい。
エポキシシランとしては2−(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、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランが例示される。
アミノシラン類としては、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン等の脂肪族アミノシラン類、アミノフェニルトリメトキシシラン、アミノフェニルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等の含芳香族基アミノシラン類が例示される。
アクリルシラン類としては、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシ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メチルジエトキシシラン等が例示される。
ビニルシラン類としてはビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が例示される。スチリルシラン類としては、p−スチリルトリメトキシシラン、p−スチリルトリエトキシシラン等が例示される。
[Adhesion improver]
The cured film obtained from the photosensitive composition of the present invention can be peeled off from the substrate and used as a single film, or used as a coating such as a water- and oil-repellent film while adhered to the substrate. You can also In the latter case, an adhesion promoter (adhesion improver) can be used to improve the adhesion between the cured film and the substrate.
Examples of the adhesion promoter include silane coupling agents, titanate coupling agents, aluminum coupling agents and the like. Among these, silane coupling agents such as epoxy silanes, amino silanes, acrylic silanes, vinyl silanes, and styryl silanes are more preferable.
Epoxy silanes include 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane. Illustrated.
Examples of aminosilanes include aliphatic aminosilanes such as 3-aminopropylmethyldiethoxysilane and 3-aminopropyltriethoxysilane, aminophenyltrimethoxysilane, aminophenyltriethoxysilane, and N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxy. Aromatic group aminosilanes such as silane are exemplified.
As acrylic silanes, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxy Examples include silane.
Examples of vinyl silanes include vinyl trichlorosilane, vinyl trimethoxy silane, and vinyl triethoxy silane. Examples of styrylsilanes include p-styryltrimethoxysilane and p-styryltriethoxysilane.

接着促進剤の適用方法としては、感光性組成物の塗布前に基材を接着促進剤で処理する方法や感光性組成物中に接着促進剤を添加する方法が好ましい。基材を接着促進剤で処理する方法としては、アミノシラン類の例では、0.01〜3質量%のアルコール系溶液として基材にスピンコートする方法が挙げられる。アルコールとしては、メタノール、エタノール、2−プロパノールが好ましい。接着促進剤をプレポリマー溶液中に添加する方法では、接着促進剤の添加量は含有されるプレポリマーに対して0.05〜10質量%が好ましく、0.1〜8質量%がより好ましい。接着促進剤の添加量が少ないと接着性向上効果が充分でなく、多すぎると耐熱性が低下する。   As a method for applying the adhesion promoter, a method of treating the substrate with the adhesion promoter before application of the photosensitive composition or a method of adding the adhesion promoter to the photosensitive composition is preferable. As a method for treating the substrate with an adhesion promoter, in the case of aminosilanes, a method of spin-coating the substrate as a 0.01 to 3 mass% alcohol-based solution can be mentioned. As alcohol, methanol, ethanol, and 2-propanol are preferable. In the method of adding the adhesion promoter to the prepolymer solution, the addition amount of the adhesion promoter is preferably 0.05 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 8% by mass with respect to the prepolymer contained. If the addition amount of the adhesion promoter is small, the effect of improving the adhesiveness is not sufficient, and if it is too much, the heat resistance decreases.

[フォトリソグラフ法による硬化膜の製造方法]
本発明の硬化膜の製造方法は、基材上に本発明の感光性組成物からなる塗膜を形成する工程と、該塗膜の一部を選択的に露光し、該露光部において前記架橋性官能基の反応を生じせしめる露光工程と、該露光工程後に現像する工程を有する。これにより、露光部が凸部に対応する凹凸形状が形成された硬化膜が得られる。
[Method for producing cured film by photolithography]
The method for producing a cured film of the present invention includes a step of forming a coating film comprising the photosensitive composition of the present invention on a substrate, a part of the coating film is selectively exposed, and the crosslinking is performed at the exposed portion. An exposure step for causing a reaction of the functional group and a development step after the exposure step. Thereby, the cured film in which the uneven | corrugated shape in which the exposure part respond | corresponded to the convex part was formed is obtained.

[塗膜形成工程]
まず、基材上に感光性組成物を塗布し、湿潤膜を形成する。この湿潤膜をプリベークして乾燥することにより塗膜を形成する。
湿潤膜の形成方法としては、コーティング方法または印刷法を採用することが好ましい。コーティング法としては例えば、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ダイコート法、バーコート法、ドクターコート法、押し出しコート法、スキャンコート法、はけ塗り法、ポッティング法等の公知のコーティング方法が挙げられる。印刷法としては例えば、ナノインプリント法、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷等が挙げられる。
[Coating film forming process]
First, a photosensitive composition is applied on a substrate to form a wet film. The wet film is pre-baked and dried to form a coating film.
As a method for forming the wet film, it is preferable to employ a coating method or a printing method. Examples of the coating method include known coating methods such as spin coating, dip coating, spray coating, die coating, bar coating, doctor coating, extrusion coating, scan coating, brush coating, and potting. Is mentioned. Examples of the printing method include nanoimprinting, screen printing, gravure printing, and ink jet printing.

最終的に得られる硬化膜を電子デバイス用絶縁膜として用いる場合には、膜厚の均一性の観点からスピンコート法又はスキャンコート法が好ましい。
湿潤膜の厚さは、得ようとする硬化膜の形状に合わせて適宜設定できる。例えば、基材上に0.01〜500μm程度の膜厚の湿潤膜を成膜することが好ましく、0.1〜300μmがより好ましい。
湿潤膜をプリベークする際の加熱条件は、溶剤が揮散し、かつプレポリマーの架橋性官能基や感光剤、光開始助剤、増感剤等の添加剤が実質的には反応しない温度が好ましく、具体的には50〜250℃で30秒〜10分位が好ましい。
When the finally obtained cured film is used as an insulating film for electronic devices, a spin coat method or a scan coat method is preferable from the viewpoint of film thickness uniformity.
The thickness of the wet film can be appropriately set according to the shape of the cured film to be obtained. For example, a wet film having a thickness of about 0.01 to 500 μm is preferably formed on the substrate, and more preferably 0.1 to 300 μm.
The heating condition for pre-baking the wet film is preferably a temperature at which the solvent is volatilized and the prepolymer crosslinkable functional group, photosensitizer, photoinitiator, sensitizer and other additives do not substantially react. Specifically, it is preferably about 30 seconds to 10 minutes at 50 to 250 ° C.

[露光工程]
次いで、基材上に形成された塗膜に対して露光を行う。露光工程では、所望のパターン形状に化学線(本明細書では露光光ということもある。)を照射することによって、化学線が照射された露光部において、架橋性官能基の反応によるプレポリマー分子間の架橋およびまたは鎖延長等が生じる。その結果、該露光部と、化学線が照射されなかった未露光部とで、現像液に対する溶解性に差異が生じる。
化学線としては、感光性組成物に含まれている感光剤が感度を有するものが用いられる。具体的にはX線、電子線、紫外線、可視光線等が挙げられる。これらの中でも紫外線または可視光線が好ましく、200〜500nmの波長のものがより好ましい。最も好ましい光源は、超高圧水銀アークである。
照射する線量は、塗膜の膜厚及び感光性組成物に含まれている感光剤の種類等に応じて、露光部と未露光部とで現像液に対する溶解性の差が好ましい範囲となるように適宜変更できる。例えば塗膜の膜厚が10μmである場合、適切な線量は100〜2,000mJ/cmである。
具体的には、アライナーやステッパー等の露光装置を用い、プレッシャーモード、バキュームコンタクトモード、プロキシミティーモード等においてマスクを通して露光することにより、塗膜に露光部と未露光部のパターンが形成される。
[Exposure process]
Next, the coating film formed on the substrate is exposed. In the exposure step, a prepolymer molecule due to a reaction of a crosslinkable functional group is irradiated in an exposed portion irradiated with actinic radiation by irradiating the desired pattern shape with actinic radiation (also referred to as exposure light in this specification). Cross-linking and / or chain extension between them occurs. As a result, there is a difference in solubility in the developer between the exposed portion and the unexposed portion that has not been irradiated with actinic radiation.
As actinic radiation, the photosensitive agent contained in the photosensitive composition has sensitivity. Specific examples include X-rays, electron beams, ultraviolet rays, and visible rays. Among these, ultraviolet rays or visible rays are preferable, and those having a wavelength of 200 to 500 nm are more preferable. The most preferred light source is an ultra high pressure mercury arc.
Depending on the film thickness of the coating film and the type of the photosensitive agent contained in the photosensitive composition, the irradiation dose is such that the difference in solubility in the developer between the exposed part and the unexposed part is within a preferred range. Can be appropriately changed. For example, when the film thickness of the coating film is 10 μm, an appropriate dose is 100 to 2,000 mJ / cm 2 .
Specifically, by using an exposure apparatus such as an aligner or a stepper and performing exposure through a mask in a pressure mode, a vacuum contact mode, a proximity mode, or the like, a pattern of an exposed portion and an unexposed portion is formed on the coating film.

露光光を照射した後、引き続いて、露光後ベーク工程を行ってもよい。この露光後ベーク工程を行うと、露光光の照射によって塗膜中で光化学的に発生した寿命の長い反応性中間体の反応速度を高めることができる。すなわち露光後ベーク工程においては、塗膜中に存在する該反応性中間体の移動が促進されるため、該反応性中間体と反応部位との接触確率が高められ、反応率が向上する。露光後ベークにおける加熱温度は上記反応性中間体の種類により異なるが、50〜250℃が好ましい。加熱時間は30秒〜10分程度が好ましい。
また露光中に加熱することによっても該反応性中間体の移動を促進できる。露光中に加熱する場合は、該加熱により感光剤等の感度が増す。露光中にベークを行う場合の加熱温度は上記反応性中間体の種類により異なるが、50〜250℃が好ましい。
After the exposure light irradiation, a post-exposure baking process may be performed subsequently. When this post-exposure baking step is performed, the reaction rate of the reactive intermediate having a long lifetime generated photochemically in the coating film by irradiation with exposure light can be increased. That is, in the post-exposure baking step, the movement of the reactive intermediate present in the coating film is promoted, so that the contact probability between the reactive intermediate and the reactive site is increased, and the reaction rate is improved. The heating temperature in the post-exposure bake varies depending on the type of the reactive intermediate, but is preferably 50 to 250 ° C. The heating time is preferably about 30 seconds to 10 minutes.
The movement of the reactive intermediate can also be promoted by heating during exposure. When heating is performed during exposure, the sensitivity of the photosensitizer and the like is increased by the heating. The heating temperature for baking during exposure varies depending on the type of the reactive intermediate, but is preferably 50 to 250 ° C.

[現像]
次に露光後の塗膜を現像液で現像する。現像方法としては、スプレー法、パドル法、浸漬法、超音波法等の方法が挙げられる。
現像液は、露光部の塗膜が不溶又は極僅かだけ可溶であり、未露光部の塗膜は可溶な溶媒を使用する。現像液の具体例としては、上記感光性組成物における溶剤として挙げた溶剤と同様の芳香族炭化水素類、双極子非プロトン系溶媒類、ケトン類、エステル類、エーテル類、ハロゲン化炭化水素類が挙げられる。
現像工程における現像液の濃度や現像時間等の条件は、露光部および未露光部における塗膜の現像液に対する溶解速度に応じて、所望の凹凸形状が得られる程度に適宜設定される。
[developing]
Next, the coating film after exposure is developed with a developer. Examples of the developing method include a spray method, a paddle method, an immersion method, and an ultrasonic method.
In the developer, the coating film in the exposed area is insoluble or only slightly soluble, and the coating film in the unexposed area uses a soluble solvent. Specific examples of the developer include aromatic hydrocarbons, dipolar aprotic solvents, ketones, esters, ethers, and halogenated hydrocarbons similar to the solvents mentioned as the solvent in the photosensitive composition. Is mentioned.
Conditions such as the concentration of the developing solution and the developing time in the developing step are appropriately set to such an extent that a desired uneven shape can be obtained according to the dissolution rate of the coating film in the developing solution in the exposed and unexposed portions.

現像により、未露光部の塗膜を所望の程度に溶解した後、必要に応じてリンスを行うことができる。リンス液は、現像液と同じか、または現像液ほどは塗膜の溶解性が高くなく、また、現像液と相溶性のあるものであれば特に制限がない。例えばアルコール類、前述のケトン類、前述のエステル類等が挙げられる。
リンス液としてのアルコール類の具体例としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−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、tert−アミルアルコール、シクロヘキサノール等が挙げられる。
By developing, the unexposed portion of the coating film is dissolved to a desired degree, and then rinsed as necessary. The rinsing solution is not particularly limited as long as it is the same as the developing solution or is not as highly soluble as the developing solution and is compatible with the developing solution. For example, alcohols, the aforementioned ketones, the aforementioned esters and the like can be mentioned.
Specific examples of alcohols as the rinsing liquid include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, and tert-amyl. Alcohol, cyclohexanol, etc. are mentioned.

現像後の膜を、必要に応じてリンスを行った後、乾燥させる。乾燥は、例えば高速スピンで行うことができる。さらに、現像後ベーク工程を行って溶媒を除去することが好ましい。現像後ベーク工程は、ホットプレート上、又はオーブン中で行うことができる。加熱条件は80〜200℃で0.5〜60分間が好ましい。   The developed film is rinsed as necessary and then dried. Drying can be performed, for example, by high-speed spin. Furthermore, it is preferable to perform a post-development baking step to remove the solvent. The post-development baking step can be performed on a hot plate or in an oven. The heating conditions are preferably 80 to 200 ° C. and 0.5 to 60 minutes.

[硬化]
このようにして表面に凹凸形状が形成された膜が得られる。この膜が所望の程度に硬化されていれば、硬化膜としてそのまま使用できる。
硬化の程度が不足していれば、さらに外部エネルギーを与えて、該膜中に存在する未反応の架橋性官能基を反応させることにより、より硬化を進行させることができる。このようにして架橋性官能基を追加的に反応させることより、プレポリマーがさらに架橋または鎖延長するため、膜の耐熱性および耐溶剤性が向上する。
前記外部エネルギーとしては、熱または化学線が挙げられる。化学線を用いる場合は、該化学線に対して感度を有する感光剤が感光性組成物中に存在する状態で照射する。該化学線は露光工程で用いた露光光と同じ波長であってもよく、異なっていてもよい。前記外部エネルギーとして熱が最も好ましい。
加熱により硬化させる場合の加熱条件は、200〜450℃で1〜120分程度が好ましく、250〜400℃で2〜60分程度がより好ましい。
加熱装置としては、ホットプレート、オーブン、ファーネス(炉)が好ましい。加熱雰囲気は、窒素及びアルゴン等の不活性ガス雰囲気、空気、酸素、減圧等が例示できる。特に不活性ガス雰囲気及び減圧が好ましい。
また加熱工程を何段階かに分けて実施することも好ましい。
こうして得られる硬化膜中における架橋性官能基の反応率は、30〜100モル%が好ましい。反応率を30モル%以上とすることで硬化膜の耐熱性及び耐薬品性が良好となる。この観点から、反応率は50モル%以上がさらに好ましく、特に70モル%以上であることが最も好ましい。
[Curing]
In this way, a film having a concavo-convex shape formed on the surface is obtained. If this film is cured to a desired degree, it can be used as it is as a cured film.
If the degree of curing is insufficient, the external energy can be further applied to react with the unreacted crosslinkable functional group present in the film, whereby the curing can be further advanced. By additionally reacting the crosslinkable functional group in this manner, the prepolymer further crosslinks or chain extends, so that the heat resistance and solvent resistance of the film are improved.
Examples of the external energy include heat or actinic radiation. When actinic radiation is used, irradiation is performed in a state where a photosensitive agent having sensitivity to the actinic radiation is present in the photosensitive composition. The actinic radiation may have the same wavelength as the exposure light used in the exposure step or may be different. Heat is most preferable as the external energy.
The heating conditions for curing by heating are preferably 200 to 450 ° C for about 1 to 120 minutes, more preferably 250 to 400 ° C for about 2 to 60 minutes.
As a heating device, a hot plate, an oven, and a furnace (furnace) are preferable. Examples of the heating atmosphere include an inert gas atmosphere such as nitrogen and argon, air, oxygen, and reduced pressure. Inert gas atmosphere and reduced pressure are particularly preferable.
It is also preferable to carry out the heating process in several stages.
The reaction rate of the crosslinkable functional group in the cured film thus obtained is preferably 30 to 100 mol%. By setting the reaction rate to 30 mol% or more, the heat resistance and chemical resistance of the cured film are improved. In this respect, the reaction rate is more preferably 50 mol% or more, and most preferably 70 mol% or more.

[デスカム]
こうして得られる硬化膜において、露光、現像条件によっては、未露光部に不要な膜が残っている場合がある。この場合、必要に応じて、未露光部をエッチングするデスカム工程を行ってもよい。デスカム工程におけるエッチングガスとしては、酸素ガス、アルゴンガス、フロロカーボン系ガス等が挙げられる。エッチング条件としては、不要な膜を除去でき、かつ露光部の膜への影響を最小限にする条件が好ましい。ガス流量は10〜200sccm(単位は規定温度における、1分あたりの体積(cm)流量)、処理圧力1〜50Pa、出力10〜1,000W、処理時間1〜600秒等の条件が好ましい。
[Descam]
In the cured film thus obtained, an unnecessary film may remain in the unexposed area depending on the exposure and development conditions. In this case, you may perform the descum process which etches an unexposed part as needed. Examples of the etching gas in the descum process include oxygen gas, argon gas, and fluorocarbon-based gas. Etching conditions are preferably conditions that can remove unnecessary films and minimize the influence of the exposed portion on the film. The gas flow rate is preferably 10 to 200 sccm (unit: volume (cm 3 ) flow rate per minute at a specified temperature), processing pressure 1 to 50 Pa, output 10 to 1,000 W, processing time 1 to 600 seconds, and the like.

<硬化膜>
本発明の感光性組成物を用いて製造される硬化膜は、表面に凹凸形状を有し撥水性および撥油性が要求される用途に好適である。本発明の硬化膜は、表面の凹凸形状において、凹部に本発明の感光性組成物に由来する膜が残っていてもよく、凹部の底面の一部または全部において基材が露出していてもよい。凹部の底面も撥水性および撥油性を有していることが好ましい場合には、凹部の底面が本発明の感光性組成物に由来する膜で覆われていることが好ましい。
本発明の硬化膜の具体例としては、モールド、金型類の表面層(特に、ホットエンボス及びナノインプリント・リソグラフィー等の微細パターン形成層);インクジェットプリンタヘッド、センサー等のMEMS(マイクロエレクトロニック メカニカル システム)デバイス用の表面保護膜;液体レンズ用部材のコーティング;封止材;バンク材;樹脂への添加剤;防湿コーティング;各種保護膜(耐熱・撥水膜、耐熱・撥油膜);各種フィルム(耐熱・撥水フィルム、耐熱・撥油フィルム);フォトレジスト材;トップコート材;光導波路;電子デバイス用又は多層配線板用の絶縁膜等が挙げられる。
<Curing film>
The cured film produced using the photosensitive composition of the present invention is suitable for applications having an uneven shape on the surface and requiring water repellency and oil repellency. In the cured film of the present invention, in the uneven shape of the surface, the film derived from the photosensitive composition of the present invention may remain in the recess, or the base material may be exposed at a part or all of the bottom surface of the recess. Good. When it is preferable that the bottom surface of the recess also has water repellency and oil repellency, it is preferable that the bottom surface of the recess is covered with a film derived from the photosensitive composition of the present invention.
Specific examples of the cured film of the present invention include molds, mold surface layers (particularly, fine pattern forming layers such as hot embossing and nanoimprint lithography); MEMS (microelectronic mechanical systems) such as inkjet printer heads and sensors. Surface protective film for devices; Coating of liquid lens members; Sealant; Bank material; Additive to resin; Moisture-proof coating; Various protective films (heat / water repellent film, heat / oil repellent film); -Water repellent film, heat and oil repellent film); Photoresist material; Topcoat material; Optical waveguide; Insulating film for electronic devices or multilayer wiring boards.

<物品>
また、本発明の硬化膜を有する物品は、特に制限されないが、好ましい例としてはモールド、金型類(特に、ホットエンボス及びナノインプリント・リソグラフィー等の微細パターン形成層);インクジェットプリンタヘッド、センサー等のMEMS(マイクロエレクトロニック メカニカル システム)デバイス;液体レンズ用部材;封止材;バンク材;防湿コーティング;各種保護膜(耐熱・撥水膜、耐熱・撥油膜);各種フィルム(耐熱・撥水フィルム、耐熱・撥油フィルム);パワー半導体用放熱板絶縁コーティング;電子デバイス用又は多層配線板用の絶縁膜;電子用部材;LCD配向膜;光導波路;非線形光学材料;等が挙げられる。
<Article>
The article having the cured film of the present invention is not particularly limited, but preferred examples include molds, molds (particularly, fine pattern forming layers such as hot embossing and nanoimprint lithography); ink jet printer heads, sensors, etc. MEMS (microelectronic mechanical system) devices; liquid lens members; sealing materials; bank materials; moisture-proof coatings; various protective films (heat-resistant / water-repellent films, heat-resistant / oil-repellent films); various films (heat-resistant / water-repellent films, heat-resistant) -Oil repellent film); heat-sink insulation coating for power semiconductors; insulation films for electronic devices or multilayer wiring boards; electronic members; LCD alignment films; optical waveguides;

以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、各測定項目は下記方法により測定した。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Each measurement item was measured by the following method.

[分子量]
真空乾燥したプレポリマー粉末をゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC法)によりポリスチレン換算の数平均分子量を求めた。キャリア溶媒はテトラヒドロフランを使用した。
[エーテル結合の確認]
真空乾燥したプレポリマー粉末をIRにて測定し、1300cm−1付近に吸収があることにより確認を行った。
[架橋性官能基の確認]
真空乾燥したプレポリマー粉末を重アセトンに溶解し、NMRを測定し所定の領域にシグナルがあることにより確認を行った。架橋性官能基がビニル基の場合はδ=5.0〜7.0ppm、エチニル基の場合はδ=4.5ppm付近にシグナルが現れる。
[Molecular weight]
The number average molecular weight in terms of polystyrene was determined from the vacuum-dried prepolymer powder by gel permeation chromatography (GPC method). Tetrahydrofuran was used as the carrier solvent.
[Confirmation of ether bond]
The vacuum-dried prepolymer powder was measured by IR and confirmed by absorption near 1300 cm −1 .
[Confirmation of crosslinkable functional groups]
The vacuum-dried prepolymer powder was dissolved in heavy acetone, and NMR was measured to confirm that there was a signal in a predetermined region. When the crosslinkable functional group is a vinyl group, a signal appears at δ = 5.0 to 7.0 ppm, and when the crosslinkable functional group is an ethynyl group, a signal appears near δ = 4.5 ppm.

[合成例1]
化合物(B)、(C)及び(Y−2)を用い、製造方法(ii)により前駆体(P2−1)を製造した。
ジムロートコンデンサ、熱電対温度計、メカニカルスターラの付いた100mLガラス製4つ口フラスコに、化合物(Y−2)としてペンタフルオロスチレンの2.2g(0.01モル)、化合物(C)として1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタンの3.3g(0.01モル)、溶剤としてDMAc(N,N−ジメチルアセトアミド)の49.2gを仕込んだ。
撹拌しながらオイルバス上で加温し、液温が60℃となった時点で脱HF剤として炭酸ナトリウムの5.1g(0.05モル)を素早く添加した。撹拌を継続しながら60℃で24時間加熱した。
次いで、化合物(B)としてペルフルオロビフェニルの4.0g(0.01モル)をDMAcの36.0gに溶かした溶液を添加し、さらに60℃で17時間加熱した。
その後、反応液を室温に冷却し、激しく撹拌した0.5N塩酸水の約300mLに徐々に滴下し、再沈殿を行った。ろ過後、さらに純水で2回洗浄した後に、60℃で12時間真空乾燥を行って7.5gの白色粉末状の前駆体(P2−1)を得た。
[Synthesis Example 1]
A precursor (P2-1) was produced by the production method (ii) using the compounds (B), (C), and (Y-2).
Into a 100 mL glass four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermocouple thermometer, and mechanical stirrer, 2.2 g (0.01 mol) of pentafluorostyrene as compound (Y-2), 1, as compound (C) 3.3 g (0.01 mol) of 1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane and 49.2 g of DMAc (N, N-dimethylacetamide) were charged as a solvent.
While stirring, the mixture was heated on an oil bath, and when the liquid temperature reached 60 ° C., 5.1 g (0.05 mol) of sodium carbonate was quickly added as a deHF agent. The mixture was heated at 60 ° C. for 24 hours while stirring was continued.
Next, a solution of 4.0 g (0.01 mol) of perfluorobiphenyl as compound (B) in 36.0 g of DMAc was added, and the mixture was further heated at 60 ° C. for 17 hours.
Thereafter, the reaction solution was cooled to room temperature and gradually added dropwise to about 300 mL of vigorously stirred 0.5N aqueous hydrochloric acid for reprecipitation. After filtration, and further washed twice with pure water, vacuum drying was performed at 60 ° C. for 12 hours to obtain 7.5 g of a white powder precursor (P2-1).

次に、得られた前駆体(P2−1)に側鎖を導入してプレポリマーを製造した。
すなわち、ジムロートコンデンサ、熱電対温度計、メカニカルスターラーの付いた50mLパイレックス(登録商標)製4つ口フラスコに、前駆体(P1−1)の3g、アルコール(Q)としてCF(OCFCFOCFCHOH(分子量1000)(以下、アルコール(Q−1)という。)の0.45g(0.0005モル)、溶剤としてテトラヒドロフランの32.2gを仕込んだ。
室温で撹拌しながら、脱HX剤として水素化ナトリウム(55%ミネラルオイル分散物)の0.06g(0.001モル)を添加した。添加後、撹拌しながらオイルバス上で50℃に加温し、24時間撹拌した。
その後、反応液を室温に冷却し、激しく撹拌した塩酸水含有メタノールの120g(塩酸6gとメタノール114gの混合液)に徐々に投入すると微褐色粉状物が沈殿した。この微褐色粉状物をろ過し、さらにメタノールで3回洗浄した後にヘキサンで3回洗浄し、60℃で12時間真空乾燥を行って、2.8gの白灰色粉末状のプレポリマーAを得た。
Next, a side chain was introduced into the obtained precursor (P2-1) to produce a prepolymer.
That is, in a 50 mL Pyrex (registered trademark) four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, a thermocouple thermometer, and a mechanical stirrer, 3 g of the precursor (P1-1) and CF 3 (OCF 2 CF 2 as alcohol (Q) were added. ) 0.45 g (0.0005 mol) of n OCF 2 CH 2 OH (molecular weight 1000) (hereinafter referred to as alcohol (Q-1)) and 32.2 g of tetrahydrofuran as a solvent were charged.
While stirring at room temperature, 0.06 g (0.001 mol) of sodium hydride (55% mineral oil dispersion) was added as a de-HXing agent. After the addition, the mixture was heated to 50 ° C. on an oil bath while stirring and stirred for 24 hours.
Thereafter, the reaction solution was cooled to room temperature and gradually added to 120 g of hydrochloric acid water-containing methanol (mixed solution of 6 g of hydrochloric acid and 114 g of methanol) to precipitate a fine brown powder. This fine brown powder was filtered, further washed with methanol three times, then with hexane three times, and vacuum-dried at 60 ° C. for 12 hours to obtain 2.8 g of a white gray powdery prepolymer A. It was.

本例で得られたプレポリマーAのNMRスペクトルデータを以下に示す。
<NMRスペクトル>
H−NMR(300.4MHz、溶媒アセトン−d6、基準:TMS)δ(ppm):2.19(C−CH)、5.08(CF−CH−O)、5.77(Ph−CH=CH)、6.08(Ph−CH=CH)、6.73(Ph−CH=CH)、6.90〜7.21(Ph−H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒アセトン−d6、基準:CFCl)δ(ppm):−55.2(CF)、−77.9(−CF−CHO)、−88.2〜−90.3(CF−O)、−138.3〜−161.9(Ph−F)。
The NMR spectrum data of the prepolymer A obtained in this example is shown below.
<NMR spectrum>
1 H-NMR (300.4 MHz, solvent acetone-d6, standard: TMS) δ (ppm): 2.19 (C—CH 3 ), 5.08 (CF 2 —CH 2 —O), 5.77 ( Ph-CH = CH 2), 6.08 (Ph-CH = CH 2), 6.73 (Ph-CH = CH 2), 6.90~7.21 (Ph-H).
19 F-NMR (282.7 MHz, solvent acetone-d6, reference: CFCl 3 ) δ (ppm): −55.2 (CF 3 ), −77.9 (—CF 2 —CH 2 O), −88. 2~-90.3 (CF 2 -O) , - 138.3~-161.9 (Ph-F).

[合成例2]
化合物(B)、(C)を用い、前駆体(P1−1)を製造した。
すなわち、ジムロートコンデンサー、スターラーチップの付いた200mL二つ口フラスコに、化合物(C)として1,3,5−トリヒドロキシベンゼンの1.79g、(0.014モル)、化合物(B)としてペルフルオロビフェニルの10.0g(0.030モル)、溶剤としてDMAcの106.14gを仕込んだ。
撹拌しながらオイルバス上で40℃に加温し、脱HF剤として炭酸カリウムの8.84g(0.064モル)を素早く添加し、撹拌を継続しながら40℃で24時間加熱した。
その後、反応液を室温に冷却し、激しく撹拌した0.5N塩酸水の300mLに徐々に投入すると白色粉状物が沈殿した。この白色粉状物をろ過し、さらに純水で2回洗浄した後に、80℃で12時間真空乾燥を行って、9.84gの白色粉末状の前駆体(P1−1)を得た。
[Synthesis Example 2]
A precursor (P1-1) was produced using the compounds (B) and (C).
That is, in a 200 mL two-necked flask equipped with a Dimroth condenser and a stirrer chip, 1.79 g (0.014 mol) of 1,3,5-trihydroxybenzene as compound (C) and perfluorobiphenyl as compound (B) Was charged with 10.0 g (0.030 mol) and 106.14 g of DMAc as a solvent.
While stirring, the mixture was heated to 40 ° C. on an oil bath, 8.84 g (0.064 mol) of potassium carbonate was quickly added as a de-HF agent, and heated at 40 ° C. for 24 hours while continuing stirring.
Thereafter, the reaction liquid was cooled to room temperature and gradually poured into 300 mL of vigorously stirred 0.5N aqueous hydrochloric acid to precipitate a white powder. This white powder was filtered, further washed twice with pure water, and then vacuum dried at 80 ° C. for 12 hours to obtain 9.84 g of a white powder precursor (P1-1).

次に、ジムロートコンデンサ、熱電対温度計、メカニカルスターラーの付いた50mLパイレックス(登録商標)製4つ口フラスコに、前駆体(P1−1)の3g、アルコール(Q−1)の0.45g(0.0004モル)、溶剤としてDMAcの31.1gを仕込んだ。
撹拌しながらオイルバス上で60℃に加温し、脱HF剤として炭酸セシウムの0.56g(0.002モル)を素早く添加し、撹拌を継続しながら60℃で41時間加熱した。
その後、反応液を室温に冷却し、激しく撹拌した0.5mol/L塩酸の120gに徐々に投入すると白灰色粉状物が沈殿した。この白灰色粉状物をろ過し、さらに水で3回洗浄した後に、60℃で12時間真空乾燥を行って、2.8gの白灰色粉末状のポリマー(p)を得た。
Next, a 50 mL Pyrex (registered trademark) four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermocouple thermometer, and mechanical stirrer was charged with 3 g of precursor (P1-1) and 0.45 g of alcohol (Q-1) ( 0.0004 mol), and 31.1 g of DMAc was charged as a solvent.
While stirring, the mixture was heated to 60 ° C. on an oil bath, 0.56 g (0.002 mol) of cesium carbonate was quickly added as a deHF agent, and heated at 60 ° C. for 41 hours while stirring was continued.
Thereafter, the reaction solution was cooled to room temperature and gradually added to 120 g of vigorously stirred 0.5 mol / L hydrochloric acid to precipitate a white gray powder. The white gray powder was filtered and further washed with water three times, followed by vacuum drying at 60 ° C. for 12 hours to obtain 2.8 g of a white gray powdery polymer (p).

続いて、ジムロートコンデンサ、熱電対温度計、メカニカルスターラーの付いた50mLパイレックス(登録商標)製4つ口フラスコに、上記反応で得たポリマー(p)の2.5g、化合物(Y−1−1)として4−アセトキシスチレンの0.50g(0.003モル)、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテルの27.1gを仕込んだ。アセトキシスチレンは反応系中で加水分解を受け、ヒドロキシスチレンと同等に作用する。
撹拌しながら水酸化カリウム(48%水溶液)の1.1g(0.009モル)を素早く添加し、25時間撹拌した。
その後、激しく撹拌した0.5mol/L塩酸の120gに徐々に投入すると白灰色粉状物が沈殿した。この白灰色粉状物をろ過し、さらに水で3回洗浄した後に、60℃で12時間真空乾燥を行って、2.5gの白灰色粉末状のプレポリマーBを得た。
得られたプレポリマーBはエーテル結合、架橋性官能基であるビニル基および含フッ素の側鎖を有していた。
Subsequently, 2.5 g of the polymer (p) obtained by the above reaction, compound (Y-1-1) was added to a 50 mL Pyrex (registered trademark) four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, a thermocouple thermometer, and a mechanical stirrer. ) Was charged with 0.50 g (0.003 mol) of 4-acetoxystyrene and 27.1 g of diethylene glycol dimethyl ether as a solvent. Acetoxystyrene undergoes hydrolysis in the reaction system and acts in the same way as hydroxystyrene.
While stirring, 1.1 g (0.009 mol) of potassium hydroxide (48% aqueous solution) was quickly added and stirred for 25 hours.
Thereafter, when gradually added to 120 g of 0.5 mol / L hydrochloric acid vigorously stirred, a white gray powder was precipitated. This white gray powder was filtered and further washed with water three times, followed by vacuum drying at 60 ° C. for 12 hours to obtain 2.5 g of a white gray powdery prepolymer B.
The obtained prepolymer B had an ether bond, a vinyl group as a crosslinkable functional group, and a fluorine-containing side chain.

[合成例3]
合成例2と同様にして2.8gの白灰色粉末状のポリマー(p)を得た。
続いて、ジムロートコンデンサ、熱電対温度計、メカニカルスターラーの付いた50mLパイレックス(登録商標)製4つ口フラスコに、上記反応で得たポリマー(p)の2.5g、化合物(Y−1−1)として4−アセトキシスチレンの0.25g(0.002モル)、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテルの24.8gを仕込んだ。撹拌しながら水酸化カリウム(48%水溶液)の0.55g(0.005モル)を素早く添加し、44時間撹拌した。その後、合成例2と同様の操作を行って、2.4gの白灰色粉末状のプレポリマーCを得た。
得られたプレポリマーCはエーテル結合、架橋性官能基であるビニル基および含フッ素の側鎖を有していた。
[Synthesis Example 3]
In the same manner as in Synthesis Example 2, 2.8 g of a white gray powdery polymer (p) was obtained.
Subsequently, 2.5 g of the polymer (p) obtained by the above reaction, compound (Y-1-1) was added to a 50 mL Pyrex (registered trademark) four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, a thermocouple thermometer, and a mechanical stirrer. ) Was charged with 0.25 g (0.002 mol) of 4-acetoxystyrene and 24.8 g of diethylene glycol dimethyl ether as a solvent. While stirring, 0.55 g (0.005 mol) of potassium hydroxide (48% aqueous solution) was quickly added and stirred for 44 hours. Thereafter, the same operation as in Synthesis Example 2 was performed to obtain 2.4 g of a white gray powdery prepolymer C.
The obtained prepolymer C had an ether bond, a vinyl group as a crosslinkable functional group, and a fluorine-containing side chain.

[合成例4]
合成例2において、前駆体(P1−1)の仕込量を4gに変更し、溶剤の仕込量を40.1gに変更し、60℃での加熱時間を46時間に変更したほかは合成例2と同様にして3.9gの白灰色粉末状のポリマー(p’)を得た。
続いて、ジムロートコンデンサ、熱電対温度計、メカニカルスターラーの付いた50mLパイレックス(登録商標)製4つ口フラスコに、上記反応で得たポリマー(p’)の3g、化合物(Y−1−1)として4−アセトキシスチレンの0.38g(0.002モル)、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテルの30.4gを仕込んだ。撹拌しながら水酸化カリウム(48%水溶液)の0.82g(0.007モル)を素早く添加し、24時間撹拌した。その後、合成例2と同様の操作を行って、2.8gの白灰色粉末状のプレポリマーDを得た。
得られたプレポリマーDはエーテル結合、架橋性官能基であるビニル基および含フッ素の側鎖を有していた。
[Synthesis Example 4]
Synthesis Example 2 except that the amount of precursor (P1-1) was changed to 4 g, the amount of solvent was changed to 40.1 g, and the heating time at 60 ° C. was changed to 46 hours. In the same manner as above, 3.9 g of a white gray powdery polymer (p ′) was obtained.
Subsequently, 3 g of the polymer (p ′) obtained by the above reaction and the compound (Y-1-1) were added to a 50 mL Pyrex (registered trademark) four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, a thermocouple thermometer, and a mechanical stirrer. As a solvent, 0.38 g (0.002 mol) of 4-acetoxystyrene and 30.4 g of diethylene glycol dimethyl ether as a solvent were charged. While stirring, 0.82 g (0.007 mol) of potassium hydroxide (48% aqueous solution) was quickly added and stirred for 24 hours. Thereafter, the same operation as in Synthesis Example 2 was performed to obtain 2.8 g of a prepolymer D in the form of white gray powder.
The obtained prepolymer D had an ether bond, a vinyl group as a crosslinkable functional group, and a fluorine-containing side chain.

[露光]
以下の例において、露光はUL−7000(Quintel社製)を用い、超高圧水銀灯の光を照射して行った。なお未露光部分については、金属箔またはマスクを用いて遮光部分を形成した。
[exposure]
In the following example, the exposure was performed by using UL-7000 (manufactured by Quintel) and irradiating light of an ultrahigh pressure mercury lamp. In addition, about the unexposed part, the light-shielding part was formed using metal foil or a mask.

[例1]
合成例1で得られたプレポリマーAを、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下PGMEA)に溶解して、プレポリマーの濃度が25質量%である溶液を調製した(プレポリマー溶液A1とする)。サンプル瓶にプレポリマー溶液A1の10gをいれ、感光剤としてIRGACURE 369(チバスペシャリティーケミカルズ社製)の0.05gを添加して溶解させて感光性組成物を得た。
この感光性組成物をシリコンウェハ上に毎分1000回転、30秒でスピンコートした後、100℃90秒ホットプレートでプリベークして塗膜を形成した。
この塗膜に、照射エネルギーが1530mJ/cmの露光を行った。露光後、140℃、1分の露光後ベークを行った後、PGMEAを用いてパドル現像を40秒行い、さらにPGMEAを用いてリンスを30秒行った。
この後、毎分2,000回転、30秒でスピンドライした後に、ホットプレート上で現像後ベークを行った。加熱条件は100℃、90秒の後200℃、90秒の二段階とした。
こうして露光部が凸部に対応し、未露光部が凹部に対応する凹凸形状が形成された膜を得た。この膜の膜厚を測定したところ、露光部の膜厚は0.82μmであり、未露光部の膜厚は0.10μm未満であった。なお、露光後、現像工程を行う前の参照膜厚のは2.0μmであった。
[Example 1]
Prepolymer A obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter PGMEA) to prepare a solution having a prepolymer concentration of 25% by mass (referred to as prepolymer solution A1). 10 g of the prepolymer solution A1 was placed in a sample bottle, and 0.05 g of IRGACURE 369 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) was added and dissolved as a photosensitizer to obtain a photosensitive composition.
This photosensitive composition was spin-coated on a silicon wafer at 1000 rpm for 30 seconds, and then pre-baked on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds to form a coating film.
This coating film was exposed to an irradiation energy of 1530 mJ / cm 2 . After exposure, after baking at 140 ° C. for 1 minute, paddle development was performed for 40 seconds using PGMEA, and further rinse was performed for 30 seconds using PGMEA.
Then, after spin-drying at 2,000 rpm for 30 seconds, post-development baking was performed on a hot plate. The heating conditions were two stages of 100 ° C. and 90 seconds followed by 200 ° C. and 90 seconds.
In this way, a film was formed in which the exposed portion corresponds to the convex portion and the unexposed portion corresponds to the concave portion. When the film thickness of this film was measured, the film thickness of the exposed part was 0.82 μm, and the film thickness of the unexposed part was less than 0.10 μm. The reference film thickness after exposure and before the development process was 2.0 μm.

[例2〜5]
例1において、照射エネルギーまたは露光後ベーク条件を表1に示すとおりに変更したほかは、例1と同様にして凹凸形状が形成された膜を得た。得られた膜における露光部の膜厚および未露光部の膜厚の測定結果を表1に示す。
[Examples 2 to 5]
In Example 1, except that the irradiation energy or the post-exposure baking conditions were changed as shown in Table 1, a film having an uneven shape was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the measurement results of the film thickness of the exposed part and the film thickness of the unexposed part in the obtained film.

Figure 2008152239
Figure 2008152239

表1の結果に示されるように、例1〜5では凹凸形状が形成された。また例1、4および5を比較すると、いずれも露光エネルギーは同じであるが露光後ベークにおける加熱時間が長いほど露光部の膜厚が大きいことがわかる。
例2では露光エネルギーが小さいために露光部と未露光部とで膜厚の差が小さくなった。例3では露光部の膜厚が不均一となった。これは、露光エネルギーが不充分であったためと考えられる。
これらの結果より、露光エネルギーおよび露光後ベーク条件によって、露光部の現像液に対する溶解性を調整できることがわかる。
As shown in the results of Table 1, irregularities were formed in Examples 1-5. Further, when Examples 1, 4 and 5 are compared, the exposure energy is the same, but it can be seen that the longer the heating time in post-exposure baking, the larger the film thickness of the exposed portion.
In Example 2, since the exposure energy was small, the difference in film thickness was small between the exposed area and the unexposed area. In Example 3, the film thickness of the exposed area was non-uniform. This is presumably because the exposure energy was insufficient.
From these results, it can be seen that the solubility of the exposed portion in the developer can be adjusted by the exposure energy and post-exposure baking conditions.

[例6]
合成例2で得られたプレポリマーBを、PGMEAに溶解してプレポリマーの濃度が15質量%である溶液を調製した(プレポリマー溶液B1とする)。サンプル瓶にプレポリマー溶液B1の10gをいれ、感光剤としてIRGACURE OXE01(チバスペシャリティーケミカルズ社製)の0.075gを添加して溶解させて感光性組成物を得た。
この感光性組成物をシリコンウェハ上に毎分1000回転、30秒でスピンコートした後、60℃90秒ホットプレートでプリベークして塗膜を形成した。
この塗膜に、照射エネルギーが1530mJ/cmの露光を行った。露光後、PGMEAを用いてパドル現像を40秒行い、さらにPGMEAを用いてリンスを30秒行った。
この後、毎分2,000回転、30秒でスピンドライした後に、ホットプレート上で現像後ベークを行った。加熱条件は100℃、90秒とした。
こうして露光部が凸部に対応し、未露光部が凹部に対応する凹凸形状が形成された膜を得た。この膜の膜厚を測定したところ、露光部の膜厚は0.68μmであり、未露光部の膜厚は0.10μm未満であった。なお、露光後、現像工程を行う前の参照膜厚は1.0μmであった。
[Example 6]
Prepolymer B obtained in Synthesis Example 2 was dissolved in PGMEA to prepare a solution having a prepolymer concentration of 15% by mass (referred to as prepolymer solution B1). 10 g of the prepolymer solution B1 was put in a sample bottle, and 0.075 g of IRGACURE OXE01 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) was added and dissolved as a photosensitizer to obtain a photosensitive composition.
This photosensitive composition was spin-coated on a silicon wafer at 1000 rpm for 30 seconds, and then pre-baked on a hot plate at 60 ° C. for 90 seconds to form a coating film.
This coating film was exposed to an irradiation energy of 1530 mJ / cm 2 . After the exposure, paddle development was performed for 40 seconds using PGMEA, and further rinse was performed for 30 seconds using PGMEA.
Then, after spin-drying at 2,000 rpm for 30 seconds, post-development baking was performed on a hot plate. The heating conditions were 100 ° C. and 90 seconds.
In this way, a film was formed in which the exposed portion corresponds to the convex portion and the unexposed portion corresponds to the concave portion. When the film thickness of this film was measured, the film thickness of the exposed part was 0.68 μm, and the film thickness of the unexposed part was less than 0.10 μm. In addition, the reference film thickness before performing the image development process after exposure was 1.0 micrometer.

[例7、8]
例6において、プレポリマーの種類を表2に示すとおりに変更したほかは、例6と同様にして凹凸形状が形成された膜を得た。得られた膜における露光部の膜厚および未露光部の膜厚の測定結果を表2に示す。
[Examples 7 and 8]
In Example 6, except that the type of the prepolymer was changed as shown in Table 2, a film having an uneven shape was obtained in the same manner as in Example 6. Table 2 shows the measurement results of the film thickness of the exposed part and the film thickness of the unexposed part in the obtained film.

Figure 2008152239
Figure 2008152239

[例9]
例1で得られた、凹凸形状が形成された膜に対して、さらに縦型炉で300℃、30分、窒素雰囲気下で加熱して追加的に硬化させ、最終的な硬化膜を得た。得られた硬化膜について、露光部および未露光分の接触角をそれぞれ測定した。その結果を表3に示す。
[Example 9]
The film having the irregular shape formed in Example 1 was further cured by heating in a vertical furnace at 300 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a final cured film. . About the obtained cured film, the exposed part and the contact angle for an unexposed part were measured, respectively. The results are shown in Table 3.

接触角の測定は、協和界面科学社製、CA−A(製品名)を用い、25℃の条件下、液滴法で行った。撥水性評価には約1μLの水を滴下して接触角を測定し、撥油性評価にはノルマルデカンを滴下して接触角を測定した。   The contact angle was measured by a droplet method under the condition of 25 ° C. using CA-A (product name) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. For water repellency evaluation, about 1 μL of water was dropped to measure the contact angle, and for oil repellency evaluation, normal decane was dropped to measure the contact angle.

Figure 2008152239
Figure 2008152239

表3の結果より、本発明の感光性組成物を用いて形成された膜からなる露光部は、該膜がほとんど残っていない未露光部に比べて、撥水性および撥油性に優れていることが認められる。   From the results shown in Table 3, the exposed part made of the film formed using the photosensitive composition of the present invention is superior in water repellency and oil repellency compared to the unexposed part where the film hardly remains. Is recognized.

[例10]
[耐アルカリ性評価]
例9で得られた硬化膜の露光部を用いて耐アルカリ性試験を行った。
得られた硬化膜の露光部に約1μLの水を滴下して接触角(製膜後の水接触角)を測定した(撥水性評価)。また得られた硬化膜にノルマルデカンを滴下して接触角(製膜後のノルマルデカン接触角)を測定した(撥油性評価)。接触角の測定は、協和界面科学社製、DM700(製品名)を用い、25℃の条件下、液滴法で行った。
また上記の硬化膜を、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液に浸漬させ60℃で3日間加熱した。その後、冷却し純水で洗浄したのち室温で乾燥させ、上記製膜後の接触角と同様の手法にてアルカリ試験後の接触角を測定した。その結果を表4に示す。
[Example 10]
[Alkali resistance evaluation]
Using the exposed portion of the cured film obtained in Example 9, an alkali resistance test was conducted.
About 1 μL of water was dropped on the exposed portion of the obtained cured film, and the contact angle (water contact angle after film formation) was measured (water repellency evaluation). Moreover, normal decane was dripped at the obtained cured film, and the contact angle (normal decane contact angle after film formation) was measured (oil repellency evaluation). The contact angle was measured by a droplet method using DM700 (product name) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. at 25 ° C.
The cured film was immersed in a 0.1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution and heated at 60 ° C. for 3 days. Then, after cooling and washing | cleaning with pure water, it was made to dry at room temperature, and the contact angle after an alkali test was measured by the method similar to the contact angle after the said film forming. The results are shown in Table 4.

Figure 2008152239
Figure 2008152239

この結果より、本発明の感光性組成物を用いて形成された硬化膜からなる露光部は、アルカリ試験後においても撥油性および撥水性が良好であり、耐アルカリ性を有していることがわかった。   From this result, it is understood that the exposed portion made of the cured film formed using the photosensitive composition of the present invention has good oil repellency and water repellency even after the alkali test and has alkali resistance. It was.

[例11〜13]
例6〜8で得られた、凹凸形状が形成された膜に対して、さらに縦型炉で200℃、60分、窒素雰囲気下で加熱して追加的に硬化させ、最終的な硬化膜を得た。得られた硬化膜の露光部について、下記の方法で接触角(製膜後接触角)をそれぞれ測定した。
すなわち、得られた硬化膜の露光部に約1μLの水を滴下して接触角を測定した。またノルマルデカンおよびキシレンをそれぞれ滴下して接触角を測定した。接触角の測定は、協和界面科学社製、DM700(製品名)を用い、25℃の条件下、液滴法で行った。
また上記の硬化膜を、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液に浸漬させ60℃で3日間加熱した。その後、冷却し純水で洗浄したのち室温で乾燥させ、上記製膜後接触角と同様の手法にてアルカリ試験後接触角を測定した。その結果を表5に示す。
[Examples 11 to 13]
The films formed in Examples 6 to 8 and having a concavo-convex shape were additionally cured by heating in a vertical furnace at 200 ° C. for 60 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a final cured film. Obtained. About the exposed part of the obtained cured film, the contact angle (contact angle after film forming) was measured by the following method, respectively.
That is, about 1 μL of water was dropped onto the exposed portion of the obtained cured film, and the contact angle was measured. Further, normal decane and xylene were added dropwise to measure the contact angle. The contact angle was measured by a droplet method using DM700 (product name) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. at 25 ° C.
The cured film was immersed in a 0.1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution and heated at 60 ° C. for 3 days. Then, after cooling and washing with pure water, it was dried at room temperature, and the contact angle after an alkali test was measured by the same method as the contact angle after film formation. The results are shown in Table 5.

Figure 2008152239
Figure 2008152239

表5の結果に示されるように、プレポリマーB(例6)、C(例7)、D(例8)はアルカリ試験前後での撥油性および撥水性が良好であり、耐アルカリ性を有していることがわかった。   As shown in the results of Table 5, prepolymers B (Example 6), C (Example 7), and D (Example 8) have good oil repellency and water repellency before and after the alkali test, and have alkali resistance. I found out.

[例14]
例9で得られた硬化膜を粉末状にしたものを試料として用い、マックサイエンス社製、MTC1000S(製品名)を用いて熱重量分析を行った。分析条件は、室温から600℃まで1分当たり10℃の速度で昇温を行った。その結果を以下に示す。
1%重量減少温度:418℃。
3%重量減少温度:447℃。
5%重量減少温度:457℃。
この結果より、例9で得られた硬化膜が良好な耐熱性を有することが認められる。
[Example 14]
The cured film obtained in Example 9 in powder form was used as a sample, and thermogravimetric analysis was performed using MTC1000S (product name) manufactured by Mac Science. As analysis conditions, the temperature was increased from room temperature to 600 ° C. at a rate of 10 ° C. per minute. The results are shown below.
1% weight loss temperature: 418 ° C.
3% weight loss temperature: 447 ° C.
5% weight loss temperature: 457 ° C.
From this result, it is recognized that the cured film obtained in Example 9 has good heat resistance.

Claims (9)

架橋性プレポリマーと、感光剤と、溶剤を含有するネガ型感光性組成物であって、
該架橋性プレポリマーが、主鎖にポリアリールエーテル構造を有し、架橋性官能基を有し、かつ、下記一般式(I)
Figure 2008152239
[式中、Rは炭素数3〜50の含フッ素アルキル基(ただし、エーテル結合性の酸素原子を含んでいてもよい)を表す。]
で表される側鎖を有することを特徴とするネガ型感光性組成物。
A negative photosensitive composition containing a crosslinkable prepolymer, a photosensitive agent, and a solvent,
The crosslinkable prepolymer has a polyaryl ether structure in the main chain, a crosslinkable functional group, and the following general formula (I)
Figure 2008152239
[Wherein, R f represents a fluorine-containing alkyl group having 3 to 50 carbon atoms (however, it may contain an etheric oxygen atom). ]
A negative photosensitive composition having a side chain represented by the formula:
前記主鎖に、芳香環に結合している水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換されているハロゲン置換芳香環を有し、前記一般式(I)で表される側鎖が、該ハロゲン置換芳香環に結合している、請求項1記載のネガ型感光性組成物。   The main chain has a halogen-substituted aromatic ring in which part or all of the hydrogen atoms bonded to the aromatic ring are substituted with a halogen atom, and the side chain represented by the general formula (I) is The negative photosensitive composition according to claim 1, which is bonded to a halogen-substituted aromatic ring. 前記架橋性プレポリマーが、
架橋性官能基およびフェノール性水酸基を有する化合物(Y−1)と;架橋性官能基および「フェノール性水酸基と反応しうるフッ素原子で置換されている芳香環」を有する化合物(Y−2)と;のいずれか一方又は両方と、
下記一般式(1)
Figure 2008152239
[式中、nは0〜2の整数を表し;a、bはそれぞれ独立に0〜3の整数を表し;Rf及びRfはそれぞれ独立に炭素数8以下の含フッ素アルキル基を表し、RfまたはRfが複数存在する場合、互いに同じであっても異なっていてもよく;芳香環内のFはその芳香環に結合している水素原子が全てフッ素原子で置換されていることを表す。]
で表される含フッ素芳香族化合物(B)と、
フェノール性水酸基を3個以上有する化合物(C)とを、脱フッ化水素剤存在下に縮合反応させて得られる前駆体(P21)に、
下記一般式(I)
Figure 2008152239
[式中、Rは炭素数3〜50の含フッ素アルキル基(ただし、エーテル結合性の酸素原子を含んでいてもよい)を表す。]
で表される側鎖を導入してなる、
請求項2記載のネガ型感光性組成物。
The crosslinkable prepolymer is
A compound (Y-1) having a crosslinkable functional group and a phenolic hydroxyl group; and a compound (Y-2) having a crosslinkable functional group and an “aromatic ring substituted with a fluorine atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group” One or both of;
The following general formula (1)
Figure 2008152239
[Wherein, n represents an integer of 0 to 2; a and b each independently represents an integer of 0 to 3; Rf 1 and Rf 2 each independently represents a fluorine-containing alkyl group having 8 or less carbon atoms; When a plurality of Rf 1 or Rf 2 are present, they may be the same or different from each other; F in the aromatic ring indicates that all the hydrogen atoms bonded to the aromatic ring are substituted with fluorine atoms. To express. ]
A fluorine-containing aromatic compound (B) represented by:
A precursor (P21) obtained by subjecting a compound (C) having three or more phenolic hydroxyl groups to a condensation reaction in the presence of a dehydrofluorinating agent,
The following general formula (I)
Figure 2008152239
[Wherein, R f represents a fluorine-containing alkyl group having 3 to 50 carbon atoms (however, it may contain an etheric oxygen atom). ]
A side chain represented by
The negative photosensitive composition of Claim 2.
前記架橋性プレポリマーが、
下記一般式(1)
Figure 2008152239
[式中、nは0〜2の整数を表し;a、bはそれぞれ独立に0〜3の整数を表し;Rf及びRfはそれぞれ独立に炭素数8以下の含フッ素アルキル基を表し、RfまたはRfが複数存在する場合、互いに同じであっても異なっていてもよく;芳香環内のFはその芳香環に結合している水素原子が全てフッ素原子で置換されていることを表す。]
で表される含フッ素芳香族化合物(B)と、
フェノール性水酸基を3個以上有する化合物(C)とを、脱フッ化水素剤存在下に縮合反応させて得られる前駆体(P11)に、
下記一般式(I)
Figure 2008152239
[式中、Rは炭素数3〜50の含フッ素アルキル基(ただし、エーテル結合性の酸素原子を含んでいてもよい)を表す。]
で表される側鎖を導入し、
さらに架橋性官能基を導入してなる、
請求項2記載のネガ型感光性組成物。
The crosslinkable prepolymer is
The following general formula (1)
Figure 2008152239
[Wherein, n represents an integer of 0 to 2; a and b each independently represents an integer of 0 to 3; Rf 1 and Rf 2 each independently represents a fluorine-containing alkyl group having 8 or less carbon atoms; When a plurality of Rf 1 or Rf 2 are present, they may be the same or different from each other; F in the aromatic ring indicates that all the hydrogen atoms bonded to the aromatic ring are substituted with fluorine atoms. To express. ]
A fluorine-containing aromatic compound (B) represented by:
A precursor (P11) obtained by subjecting a compound (C) having three or more phenolic hydroxyl groups to a condensation reaction in the presence of a dehydrofluorinating agent,
The following general formula (I)
Figure 2008152239
[Wherein, R f represents a fluorine-containing alkyl group having 3 to 50 carbon atoms (however, it may contain an etheric oxygen atom). ]
A side chain represented by
Further, a crosslinkable functional group is introduced,
The negative photosensitive composition of Claim 2.
架橋性官能基の導入方法が、架橋性官能基およびフェノール性水酸基を有する化合物(Y−1)と;架橋性官能基および「フェノール性水酸基と反応しうるフッ素原子で置換されている芳香環」を有する化合物(Y−2)と;のいずれか一方又は両方を用い、脱フッ化水素剤存在下で縮合反応させる方法である請求項4記載のネガ型感光性組成物。   Compound (Y-1) having a crosslinkable functional group and a phenolic hydroxyl group is introduced as a method for introducing a crosslinkable functional group; a crosslinkable functional group and “an aromatic ring substituted with a fluorine atom capable of reacting with a phenolic hydroxyl group” The negative photosensitive composition according to claim 4, which is a method of performing a condensation reaction in the presence of a dehydrofluorinating agent using any one or both of the compound (Y-2) having the formula: 前記感光剤が、光開始剤または光架橋剤を含む請求項1〜5のいずれか一項に記載のネガ型感光性組成物。   The negative photosensitive composition as described in any one of Claims 1-5 in which the said photosensitive agent contains a photoinitiator or a photocrosslinking agent. 基材上に請求項1〜6のいずれか一項に記載のネガ型感光性組成物からなる塗膜を形成する工程と、該塗膜の一部を選択的に露光し、該露光部において前記架橋性官能基の反応を生じせしめる露光工程と、該露光工程後に現像する工程を有することを特徴とする硬化膜の製造方法。   A step of forming a coating film comprising the negative photosensitive composition according to any one of claims 1 to 6 on a substrate, and selectively exposing a part of the coating film, The manufacturing method of the cured film characterized by having the exposure process which produces the reaction of the said crosslinkable functional group, and the process developed after this exposure process. 請求項7に記載の製造方法により得られる硬化膜。   A cured film obtained by the production method according to claim 7. 請求項8に記載の硬化膜を有する物品。   An article having the cured film according to claim 8.
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