JP2011090164A - ポジ型感放射線性組成物、層間絶縁膜及びその形成方法 - Google Patents

ポジ型感放射線性組成物、層間絶縁膜及びその形成方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2011090164A
JP2011090164A JP2009243920A JP2009243920A JP2011090164A JP 2011090164 A JP2011090164 A JP 2011090164A JP 2009243920 A JP2009243920 A JP 2009243920A JP 2009243920 A JP2009243920 A JP 2009243920A JP 2011090164 A JP2011090164 A JP 2011090164A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ether
solvent
dimethylbutyl
radiation
mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009243920A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5397152B2 (ja
Inventor
Daigo Ichinohe
大吾 一戸
Masaaki Hanamura
政暁 花村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JSR Corp
Original Assignee
JSR Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JSR Corp filed Critical JSR Corp
Priority to JP2009243920A priority Critical patent/JP5397152B2/ja
Priority to KR1020100101781A priority patent/KR20110044147A/ko
Priority to CN2010105225569A priority patent/CN102043339A/zh
Publication of JP2011090164A publication Critical patent/JP2011090164A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5397152B2 publication Critical patent/JP5397152B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
    • G03F7/0395Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition the macromolecular compound having a backbone with alicyclic moieties
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/022Quinonediazides
    • G03F7/0223Iminoquinonediazides; Para-quinonediazides
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/075Silicon-containing compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274Photolithographic processes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Abstract

【課題】塗布方法としてスリット塗布法を採用した場合であっても、優れた塗布性ないし膜厚均一性を示しかつ塗布膜の乾燥時間を短縮が可能であって、放射線感度等に優れたポジ型感放射線性樹脂組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、[A]シロキサンポリマー、[B]キノンジアジド化合物、及び[C]式(1)で表される溶剤(式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数が1から6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基である(ただし、R及びRのいずれか一方の炭素数が1〜4である場合は、他方の炭素数は5又は6である)。)を含有するポジ型感放射線性樹脂組成物である。

Figure 2011090164

【選択図】なし

Description

本発明は、液晶表示素子(LCD)の層間絶縁膜を形成するための材料として好適なポジ型感放射線性組成物、その組成物から形成された層間絶縁膜、及びその層間絶縁膜の形成方法に関する。
液晶表示素子等には、一般に層状に配置される配線の間を絶縁するために層間絶縁膜が設けられている。層間絶縁膜を形成する材料としては、必要とするパターン形状を得るための工程数が少なく、しかも十分な平坦性を有するものが好ましいことから、感放射線性組成物が幅広く使用されている。
また、液晶表示素子の層間絶縁膜は、配線用のコンタクトホールのパターン形成が必要である。ネガ型組成物では、実用上使用できるレベルのホール径を有したコンタクトホールを形成することは困難であることから、液晶表示素子の層間絶縁膜を形成するために、ポジ型感放射線性組成物が幅広く使用されている(特許文献1)。
層間絶縁膜形成用の感放射線性組成物の成分としては、主にアクリル系樹脂が使用されている。これに対し、アクリル系樹脂よりも耐熱性及び透明性に優れたポリシロキサン系材料を感放射線性組成物の成分として用いる試みがなされている(特許文献2及び3)。
ここで、液晶表示素子の製造においては、生産性向上、大型画面への対応という観点から、ガラス基板サイズの大型化が進んでいる。ガラス基板サイズは、300mm×400mmの第一世代、370mm×470mmの第二世代、620mm×750mmの第三世代、960mm×1,100mmの第四世代を経て、1,100mm×1,300mmの第五世代が主流となってきている。さらに、1,500mm×1,850mmの第六世代から、1,850mm×2,100mmの第七世代、2,200mm×2,600mmの第八世代と基板サイズは今後さらに大型化が進むことが予想されている。
基板サイズが小型、例えば第二世代サイズ以下の場合、スピン塗布法により塗布されるが、この方法では、塗布に多量の感放射線樹脂組成物溶液を必要とし、さらに大型基板の塗布には対応できない。また、基板サイズが第四世代サイズ以下の場合において、スリット&スピン法で塗布が行われているが、第五世代以降の基板サイズへの対応は難しい。
第五世代以降の基板サイズへの塗布方式としては、組成物をスリット状のノズルから吐出して塗布する、いわゆるスリット塗布法が適用されている(特許文献4及び5)。このスリット塗布法は、スピン塗布法と比較して塗布に要する組成物の量を低減することができるメリットもあり、液晶表示素子製造のコスト削減にも資する。
スリット塗布法を始めとして各種塗布方式では、感放射線性樹脂組成物の塗布膜を形成した後に溶剤を揮発させて除去するための乾燥工程を行う。スピン塗布法では回転している基板上に組成物を滴下して塗布することから、基板が回転している分溶媒の揮発も速やかに行われる。これに対し、スリット塗布法では組成物を基板上に塗布し終えた後乾燥工程を行うので、スピン塗布法と比較して乾燥工程が長くなってしまうことがある。スリット塗布法の組成物使用量の低減というメリットを活かしつつ、液晶表示素子のさらなる生産効率の向上のためには、乾燥工程を短縮する方策が必要となる。
特開2001−354822号公報 特開2000−1648号公報 特開2006−178436号公報 特開2006−184841号公報 特開2001−25645号公報
そこで、溶剤の揮発性を高めて乾燥工程を短縮するべく蒸気圧の高い溶剤を用いると、乾燥時間は短くなるものの、塗布ムラが生じやすくなって塗布性が低下してしまうことが分かった。一方、塗布膜の均一性を確保すべく蒸気圧の低い溶剤を用いると、塗布ムラは抑えられるものの、乾燥時間が長くなってしまうことが分かった。
このような状況下、硬化させた際には層間絶縁膜として一般的に要求される耐熱性、透明性、耐溶剤性及び低誘電性に優れるとともに、塗布膜形成の際の塗布性が良好であり、かつ乾燥工程を短縮可能なポリシロキサン系のポジ型感放射線性組成物の開発が強く望まれている。
本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、塗布方法としてスリット塗布法を採用した場合であっても、優れた塗布性ないし膜厚均一性を示し、かつ塗布膜の乾燥時間を短縮が可能という、相反する性質を両立させているとともに、放射線感度及び耐メルトフロー性に優れたポジ型感放射線性樹脂組成物、並びに高耐熱性、高耐溶剤性、高透過率、低誘電率等の諸性能に優れる層間絶縁膜及びその形成方法を提供することである。
上記課題を解決するためになされた発明は、
[A]シロキサンポリマー、
[B]キノンジアジド化合物、及び
[C]下記式(1)で表される溶剤
を含有するポジ型感放射線性樹脂組成物である。
Figure 2011090164
(式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数が1から6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基である(ただし、R及びRのいずれか一方の炭素数が1〜4である場合は、他方の炭素数は5又は6である)。)
当該ポジ型感放射線性樹脂組成物は、溶剤として上記式(1)で表される特定の溶剤を含んでいる。これにより、溶剤とシロキサンポリマーとの親和性が良好となるとともに、このような溶剤は過剰な揮発性を示さないことから、当該ポジ型感放射性樹脂組成物を基板上にムラなく均一に塗布することができる。また、この溶剤は適度な揮発性を有することから、当該ポジ型感放射性樹脂組成物による塗布膜形成後の乾燥工程を短縮することができる。
当該ポジ型感放射線性樹脂組成物では、上記式(1)において、R及びRは、直鎖状又は分岐状の炭素数が5又は6の同一のアルキル基であることが好ましい。このようにアルキル基が対称的な溶剤を用いることにより、さらなる塗布性の向上及び乾燥時間の短縮を図ることができる。
当該ポジ型感放射線性樹脂組成物において、[C]成分の溶剤の含有量が、ポジ型感放射線性樹脂組成物の全溶剤量に対して、5質量%以上40質量%以下であることが好ましい。[C]成分の溶剤の含有量が上記範囲であると、ポジ型感放射線性樹脂組成物の粘度と固形分濃度のバランスが良好となり、より効率的に塗布ムラを防止しつつ塗布膜の乾燥時間の短縮化を達成することができる。
当該ポジ型感放射線性樹脂組成物は、[C]成分の溶剤以外の[D]溶剤を含み、その[D]溶剤は、アルコール系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル系溶剤、ジエチレングリコールジアルキルエーテル系溶剤、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル系溶剤、プロピレングリコールモノアルキルエーテル系溶剤、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤、プロピレングリコールアルキルエーテルプロピオネート系溶剤、ケトン系溶剤、ラクトン系溶剤及びエステル系溶剤よりなる群より選ばれる少なくとも1種の溶剤であることが好ましい。当該ポジ型感放射性樹脂組成物が、こうした溶剤を含むことにより、良好な塗布性を得るための粘度と乾燥時間の短縮に必要な揮発性とを容易に調整することができる。
当該ポジ型感放射線性樹脂組成物は、塗布性が優れ乾燥時間も短いことから、液晶表示素子の層間絶縁膜を形成するために好適に用いられる。
本発明の液晶表示素子の層間絶縁膜は、当該ポジ型感放射線性樹脂組成物から形成されている。その結果、当該層間絶縁膜は、高耐熱性、高耐溶剤性、高透過率、低誘電率、光線透過率等の諸性能に優れるという利点を有する。
本発明の液晶表示素子用層間絶縁膜の形成方法は、
(1)当該ポジ型感放射線性組成物の塗膜を基板上に形成する工程、
(2)工程(1)で形成した塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程、
(3)工程(2)で放射線を照射された塗膜を現像する工程、及び
(4)工程(3)で現像された塗膜を加熱する工程
を含む。当該形成方法では当該ポジ型感放射線性樹脂組成物が用いられているので、諸性能に優れた当該層間絶縁膜を効率良く形成することができる。
以上説明したように、本発明のポジ型感放射線性組成物は、上記[A]、[B]及び[C]成分を含んでいることによって、耐熱性、透明性、耐溶剤性及び低誘電性という一般的な要求特性をバランス良く満たす液晶表示素子用層間絶縁膜を効率的に形成することができる。また、当該ポジ型感放射線性組成物は、放射線感度や耐メルトフロー性を発揮しつつ、塗布膜形成の際の塗布性が良好であり、かつスリット塗布法を採用した場合であっても乾燥工程の短縮が可能となる。
本発明のポジ型感放射線性組成物は、[A]シロキサンポリマー、[B]キノンジアジド化合物、及び[C]上記式(1)で表される溶剤を少なくとも含有し、その他、任意成分([D]他の溶剤、[E]他のシラン化合物及び[F]感熱性酸発生剤又は感熱性塩基発生剤等)を含有していてもよい。
[A]成分:シロキサンポリマー
[A]成分のシロキサンポリマーは、シロキサン結合を有する化合物のポリマーである限りは特に限定されるものではない。当該ポジ型感放射線性樹脂組成物が、後述する[E]成分のシラン化合物を含む場合、[A]成分は、[E]成分のシラン化合物と共に縮合し、硬化物を形成する。任意成分である後述の[F]感熱性酸発生剤又は感熱性塩基発生剤をポジ型感放射線性組成物に加えた場合、熱をかけることによって酸性活性物質又は塩基性活性物質が発生し、これが触媒となって[A]及び[E]成分の縮合がさらに促進される。
[A]成分のシロキサンポリマーとしては、下記式(2)で示される加水分解性シラン化合物の加水分解縮合物であることが好ましい。
Figure 2011090164
(式(2)中、Rは炭素数が1〜20の非加水分解性の有機基であり、Rは炭素数が1〜4のアルコキシ基又はアルキル基であり、qは0〜3の整数である。)
本願における加水分解性シラン化合物の「加水分解性の基」とは、通常、無触媒、過剰の水の共存下、室温(約25℃)〜約100℃の温度範囲内で加熱することにより、加水分解してシラノール基を生成することができる基、又は、シロキサン縮合物を形成することができる基を指す。それに対して、「非加水分解性の基」とは、そのような加水分解条件下で、加水分解又は縮合を起こさず、安定に存在する基を指す。
上記式(2)で示される加水分解性シラン化合物の加水分解反応においては、一部の加水分解性基が未加水分解の状態で残っていてもよい。また、ここで言う「加水分解性シラン化合物の加水分解縮合物」は、加水分解されたシラン化合物の一部のシラノール基同士が反応・縮合した加水分解縮合物を意味する。
上記Rで表される炭素数が1〜20である非加水分解性の有機基としては、炭素数1〜12の無置換、もしくはビニル基、(メタ)アクリロイル基又はエポキシ基で1個以上置換されたアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜12のアラルキル基等が挙げられる。これらは、直鎖状、分岐状、又は環状であってよく、同一分子内に複数のRが存在するときはこれらの組み合わせであってもよい。また、Rは、ヘテロ原子を有する構造単位を含んでいてもよい。そのような構造単位としては、例えばエーテル、エステル、スルフィド等が挙げられる。
上記Rで表される炭素数が1〜4のアルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられ、炭素数が1〜4のアルキル基の例としては、n−プロピル基、i−プロピル基、ブチル基等が挙げられる。これらのRの中でも、加水分解の容易性の観点から、メトキシ基及びエトキシ基が好ましい。また、添え字qは0〜3の整数であるが、より好ましくは0〜2の整数であり、特に好ましくは0又は1であり、最も好ましくは1である。qが0〜2の整数である場合には、加水分解・縮合反応の進行がより容易となり、ひいては当該組成物から形成した層間絶縁膜の耐熱性や耐溶剤性を向上させることができるとともに、当該ポジ型感放射性樹脂組成物の保存安定性等を向上させることができる。
上記式(2)で表される加水分解性シラン化合物としては、4個の加水分解性基で置換されたシラン化合物、1個の非加水分解性基と3個の加水分解性基とで置換されたシラン化合物、2個の非加水分解性基と2個の加水分解性基とで置換されたシラン化合物、3個の非加水分解性基と1個の加水分解性基とで置換されたシラン化合物、又はそれらの混合物を挙げることができる。
このような上記式(2)で表される加水分解性シラン化合物の具体例としては、
4個の加水分解性基で置換されたシラン化合物として、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラフェノキシシラン、テトラベンジロキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−i−プロポキシシラン等;
1個の非加水分解性基と3個の加水分解性基とで置換されたシラン化合物として、クロロトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−i−プロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリ−i−プロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ−n−プロポキシシラン、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−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等;
2個の非加水分解性基と2個の加水分解性基とで置換されたシラン化合物として、ジクロロジメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジブチルジメトキシシラン等;
3個の非加水分解性基と1個の加水分解性基とで置換されたシラン化合物として、トリクロロメトキシシラン、トリブチルメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリブチルエトキシシラン等をそれぞれ挙げることができる。
これらの上記式(2)で表される加水分解性シラン化合物のうち、4個の加水分解性基で置換されたシラン化合物、及び1個の非加水分解性基と3個の加水分解性基とで置換されたシラン化合物が好ましく、1個の非加水分解性基と3個の加水分解性基とで置換されたシラン化合物が特に好ましい。好ましい加水分解性シラン化合物の具体例としては、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−i−プロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、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が挙げられる。このような加水分解性シラン化合物は、1種単独で使用しても、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
上記式(2)で表される加水分解性シラン化合物を加水分解・縮合させる条件は、上記式(2)で表される加水分解性シラン化合物の少なくとも一部を加水分解して、加水分解性基をシラノール基に変換し、縮合反応を起こさせるものである限り、特に限定されるものではないが、一例として以下のように実施することができる。
上記式(2)で表される加水分解性シラン化合物の加水分解・縮合に用いられる水は、逆浸透膜処理、イオン交換処理、蒸留等の方法により精製された水を使用することが好ましい。このような精製水を用いることによって、副反応を抑制し、加水分解の反応性を向上させることができる。水の使用量は、上記式(2)で表される加水分解性シラン化合物の加水分解性基(−OR)の合計量1モルに対して、好ましくは0.1〜3モル、より好ましくは0.3〜2モル、さらに好ましくは0.5〜1.5モルの量である。このような量の水を用いることによって、加水分解・縮合の反応速度を最適化することができる。
上記式(2)で表される加水分解性シラン化合物の加水分解・縮合に使用することができる溶剤としては、特に限定されるものではないが、通常、後述するポジ型感放射線性組成物の調製に用いられる溶剤と同様のものを使用することができる。このような溶剤の好ましい例としては、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピオン酸エステル類が挙げられる。これらの溶剤の中でも、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、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メチルエーテルアセテート又は3−メトキシプロピオン酸メチル、ジアセトンアルコールが、特に好ましい。
上記式(2)で表される加水分解性シラン化合物の加水分解・縮合反応は、好ましくは酸触媒(例えば、塩酸、硫酸、硝酸、蟻酸、シュウ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、リン酸、酸性イオン交換樹脂、各種ルイス酸)、塩基触媒(例えば、アンモニア、1級アミン類、2級アミン類、3級アミン類、ピリジン等の含窒素化合物;塩基性イオン交換樹脂;水酸化ナトリウム等の水酸化物;炭酸カリウム等の炭酸塩;酢酸ナトリウム等のカルボン酸塩;各種ルイス塩基)、又は、アルコキシド(例えば、ジルコニウムアルコキシド、チタニウムアルコキシド、アルミニウムアルコキシド)等の触媒の存在下で行われる。例えば、アルミニウムアルコキシドとしては、テトラ−i−プロポキシアルミニウムを用いることができる。触媒の使用量としては、加水分解・縮合反応の促進の観点から、加水分解性シラン化合物のモノマー1モルに対し、好ましくは0.2モル以下であり、より好ましくは0.00001〜0.1モルである。
上記式(2)で表される加水分解性シラン化合物の加水分解・縮合における反応温度及び反応時間は、適宜に設定される。例えば、下記の条件が採用できる。反応温度は、好ましくは40〜200℃、より好ましくは50〜150℃である。反応時間は、好ましくは30分〜24時間、より好ましくは1〜12時間である。このような反応温度及び反応時間とすることによって、加水分解・縮合反応を最も効率的に行うことができる。この加水分解・縮合においては、反応系内に加水分解性シラン化合物、水及び触媒を一度に添加して反応を一段階で行ってもよく、あるいは、加水分解性シラン化合物、水及び触媒を、数回に分けて反応系内に添加することによって、加水分解及び縮合反応を多段階で行ってもよい。なお、加水分解・縮合反応の後には、脱水剤を加え、次いで、エバポレーションにかけることによって、水及び生成したアルコールを反応系から除去することができる。なお、この段階で用いられる脱水剤は、一般的に、過剰の水を吸着又は包接して脱水能が完全に消費されるか、またはエバポレーションにより除去されるため、ポジ型感放射線性組成物に任意に添加される後述の[G]成分の脱水剤の範疇には入らないものとする。
上記式(2)で表される加水分解性シラン化合物の加水分解縮合物の分子量は、移動相にテトラヒドロフランを使用したGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用い、ポリスチレン換算の数平均分子量として測定することができる。そして、加水分解縮合物の数平均分子量は、通常500〜10000の範囲内の値とするのが好ましく、1000〜5000の範囲内の値とするのがさらに好ましい。加水分解縮合物の数平均分子量の値を500以上とすることによって、ポジ型感放射線性組成物の塗膜の成膜性を改善することができる。一方、加水分解縮合物の数平均分子量の値を10000以下とすることによって、ポジ型感放射線性組成物の感放射線性の低下を防止することができる。
[B]成分:キノンジアジド化合物
[B]成分は、放射線の照射によってカルボン酸を発生するキノンジアジド化合物である。このようなキノンジアジド化合物を含有するポジ型感放射線性組成物は、放射照射工程における露光部分が現像工程で除去されるポジ型の感放射線特性を有する。[B]成分のキノンジアジド化合物として、好ましくは、フェノール性水酸基を有する化合物及びナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドをエステル化反応させることによって得られる化合物を用いることができる。フェノール性水酸基を有する化合物の例としては、フェノール性水酸基のオルト位及びパラ位が、それぞれ独立して水素もしくは下記式(3)で表される置換基のいずれかである化合物が挙げられる。
Figure 2011090164
(式中、R、R及びRは、各々独立して炭素数1〜10のアルキル基、カルボキシル基、フェニル基、置換フェニル基のいずれかを表す。また、R、R及びRのうちの2つ又は3つによって環が形成されていてもよい。)
上記式(3)で表される置換基において、R、R、Rが、炭素数1〜10のアルキル基である場合、当該アルキル基は、置換されていても、置換されていなくてもよい。このようなアルキル基の例としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、トリフルオロメチル基、2−カルボキシエチル基が挙げられる。また、置換フェニル基の置換基としては、水酸基が挙げられる。また、R、R及びRのうちの2つ又は3つによって形成される環状基の例としては、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、アダマンタン環、フルオレン環が挙げられる。
フェノール性水酸基を有する化合物の例としては、下記式(4)及び(5)で表される化合物群が挙げられる。
Figure 2011090164
Figure 2011090164
フェノール性水酸基を有する化合物の他の例としては、4,4’−[1−[4−[1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール、1,1,1−トリ(p−ヒドロキシフェニル)エタン等を挙げることができる。
ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドとしては、4−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドあるいは5−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドを用いることができる。4−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドから得られたエステル化合物(キノンジアジド化合物)は、i線(波長365nm)領域に吸収を持つため、i線露光に適している。また、5−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドから得られたエステル化合物(キノンジアジド化合物)は、広範囲の波長領域に吸収が存在するため、広範囲の波長での露光に適している。露光する波長によって4−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドから得られたエステル化合物、あるいは5−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドから得られたエステル化合物を選択することが好ましい。特に好ましいキノンジアジド化合物の例としては、4,4’−[1−[4−[1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド(3.0モル)との縮合物、1,1,1−トリ(p−ヒドロキシフェニル)エタン(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド(3.0モル)との縮合物を挙げることができる。
ナフトキノンジアジド化合物の分子量は、好ましくは300〜1500、さらに好ましくは350〜1200とすることができる。ナフトキノンジアジド化合物の分子量を300以上とすることにより、形成される層間絶縁膜の透明性を高く維持することができる。一方、ナフトキノンジアジド化合物の分子量を1500以下とすることによって、ポジ型感放射線性組成物のパターン形成能の低下を抑制することができる。
これらの[B]成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。ポジ型感放射線性組成物における[B]成分の使用量は、[A]成分100質量部に対して、好ましくは1〜100質量部であり、より好ましくは5〜50質量部である。[B]成分の使用量を1〜100質量部とすることによって、現像液となるアルカリ水溶液に対する放射線の照射部分と未照射部分との溶解度の差が大きく、パターニング性能が良好となり、また得られる層間絶縁膜の耐溶剤性も良好となる。
[C]成分:溶剤
本発明のポジ型感放射線性樹脂組成物は、上記式(1)で示される溶剤を含有する。このような溶剤はシロキサンポリマーとの親和性が良好であり、かつ過剰な揮発性を示さないことから、当該ポジ型感放射性樹脂組成物を基板上にムラなく均一に塗布することができる。また、この溶剤は適度な揮発性を有することから、当該ポジ型感放射性樹脂組成物による塗布膜形成後の乾燥工程を短縮することができる。上記式(1)におけるR及びRの炭素数の組み合わせとしては、R及びRの炭素数が1と5、2と5、3と5、4と5、5と5、1と6、2と6、3と6、4と6、5と6及び6と6との組み合わせが挙げられる。
上記式(1)で表される溶剤としては、
及びRの炭素数が1と5との組み合わせの溶剤として、n−アミル−メチルエーテル、3−メチルブチル−メチルエーテル、2−メチルブチル−メチルエーテル、1−メチルブチル−メチルエーテル、t−ブチル−メチルエーテル、メチル−2−エチルプロピルエーテル、メチル−1−エチルプロピルエーテル等;
及びRの炭素数が2と5との組み合わせの溶剤として、n−アミル−エチルエーテル、3−メチルブチル−エチルエーテル、2−メチルブチル−エチルエーテル、1−メチルブチル−エチルエーテル、t−ブチル−エチルエーテル、エチル−2−エチルプロピルエーテル、エチル−1−エチルプロピルエーテル等;
及びRの炭素数が3と5との組み合わせの溶剤として、n−アミル−n−プロピルエーテル、3−メチルブチル−n−プロピルエーテル、2−メチルブチル−n−プロピルエーテル、1−メチルブチル−n−プロピルエーテル、t−ブチル−n−プロピルエーテル、n−アミル−イソプロピルエーテル、3−メチルブチル−イソプロピルエーテル、2−メチルブチル−イソプロピルエーテル、1−メチルブチル−イソプロピルエーテル、2,2−ジメチルプロピル−イソプロピルエーテル、1,2−ジメチルプロピル−イソプロピルエーテル、1,1−ジメチルプロピル−イソプロピルエーテル等;
及びRの炭素数が4と5との組み合わせの溶剤として、n−ブチル−n−アミルエーテル、n−ブチル−3−メチルブチルエーテル、n−ブチル−2−メチルブチルエーテル、n−ブチル−1−メチルブチルエーテル、n−ブチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、n−ブチル−1,2−ジメチルプロピルエーテル、n−ブチル−1,1−ジメチルプロピルエーテル、イソブチル−n−アミルエーテル、イソブチル−3−メチルブチルエーテル、イソブチル−2−メチルブチルエーテル、イソブチル−1−メチルブチルエーテル、イソブチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、イソブチル−1,2−ジメチルプロピルエーテル、イソブチル−1,1−ジメチルプロピルエーテル、t−ブチル−n−アミルエーテル、t−ブチル−3−メチルブチルエーテル、t−ブチル−2−メチルブチルエーテル、t−ブチル−1−メチルブチルエーテル、t−ブチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、t−ブチル−1,2−ジメチルプロピルエーテル、t−ブチル−1,1−ジメチルプロピルエーテル等;
及びRの炭素数が5と5との組み合わせの溶剤として、ジ(n−アミル)エーテル、n−アミル−3−メチルブチルエーテル、n−アミル−2−メチルブチルエーテル、n−アミル−1−メチルブチルエーテル、n−アミル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、n―アミル―1,2−ジメチルプロピルエーテル、n−アミル−1,1−ジメチルプロピルエーテル、ジ(3−メチルブチル)エーテル、3−メチルブチル−2−メチルブチルエーテル、3−メチルブチル−1−メチルブチルエーテル、3−メチルブチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、3−メチルブチル−1,2−ジメチルプロピルエーテル、3−メチルブチル−1,1−ジメチルプロピルエーテル、ジ(2−メチルブチル)エーテル、2−メチルブチル−1−メチルブチルエーテル、2−メチルブチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、2−メチルブチル−1,2−ジメチルプロピルエーテル、2−メチルブチル−1,1−ジメチルプロピルエーテル、ジ(1−メチルブチル)エーテル、1−メチルブチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、1−メチルブチル−1,2−ジメチルプロピルエーテル、1−メチルブチル−1,1−ジメチルプロピルエーテル、ジ(2,2−ジメチルプロピル)エーテル、2,2−ジメチルプロピル−1,2−ジメチルプロピルエーテル、2,2−ジメチルプロピル−1,2−ジメチルプロピルエーテル、ジ(1,2−ジメチルプロピル)エーテル、1,2−ジメチルプロピル−1,1−ジメチルプロピルエーテル、ジ(1,1−ジメチルプロピル)エーテル等;
及びRの炭素数が1と6との組み合わせの溶剤として、n−ヘキシル−メチルエーテル、メチル−4−メチルペンチルエーテル、メチル−3−メチルペンチルエーテル、メチル−2−メチルペンチルエーテル、メチル−1−メチルペンチルエーテル、3,3−ジメチルブチル−メチルエーテル、2,2−ジメチルブチル−メチルエーテル、1,1−ジメチルブチル−メチルエーテル、1,2−ジメチルブチル−メチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−メチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−メチルエーテル等;
及びRの炭素数が2と6との組み合わせの溶剤として、エチル−n−ヘキシルエーテル、エチル−4−メチルペンチルエーテル、エチル−3−メチルペンチルエーテル、エチル−2−メチルペンチルエーテル、エチル−1−メチルペンチルエーテル、3,3−ジメチルブチル−エチルエーテル、2,2−ジメチルブチル−エチルエーテル、1,1−ジメチルブチル−エチルエーテル、1,2−ジメチルブチル−エチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−エチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−エチルエーテル等;
及びRの炭素数が3と6との組み合わせの溶剤として、n−ヘキシル−n−プロピルエーテル、n−プロピル−4−メチルペンチルエーテル、n−プロピル−3−メチルペンチルエーテル、n−プロピル−2−メチルペンチルエーテル、n−プロピル−1−メチルペンチルエーテル、3,3−ジメチルブチル−n−プロピルエーテル、2,2−ジメチルブチル−n−プロピルエーテル、1,1−ジメチルブチル−n−プロピルエーテル、1,2−ジメチルブチル−n−プロピルエーテル、1,3−ジメチルブチル−n−プロピルエーテル、n−ヘキシル−イソプロピルエーテル、イソプロピル−4−メチルペンチルエーテル、イソプロピル−3−メチルペンチルエーテル、イソプロピル−2−メチルペンチルエーテル、イソプロピル−1−メチルペンチルエーテル、3,3−ジメチルブチル−イソプロピルエーテル、2,2−ジメチルブチル−イソプロピルエーテル、1,1−ジメチルブチル−イソプロピルエーテル、1,2−ジメチルブチル−イソプロピルエーテル、1,3−ジメチルブチル−イソプロピルエーテル、2,3−ジメチルブチル−イソプロピルエーテル等;
及びRの炭素数が4と6との組み合わせの溶剤として、n−ブチル−n−ヘキシルエーテル、n−ブチル−4−メチルペンチルエーテル、n−ブチル−3−メチルペンチルエーテル、n−ブチル−2−メチルペンチルエーテル、n−ブチル−1−メチルペンチルエーテル、3,3−ジメチルブチル−n−ブチルエーテル、2,2−ジメチルブチル−n−ブチルエーテル、1,1−ジメチルブチル−n−ブチルエーテル、1,2−ジメチルブチル−n−ブチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−n−ブチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−n−ブチルエーテル、イソブチル−n−ヘキシルエーテル、イソブチル−4−メチルペンチルエーテル、イソブチル−3−メチルペンチルエーテル、イソブチル−2−メチルペンチルエーテル、イソブチル−1−メチルペンチルエーテル、3,3−ジメチルブチル−イソブチルエーテル、2,2−ジメチルブチル−イソブチルエーテル、1,1−ジメチルブチル−イソブチルエーテル、1,2−ジメチルブチル−イソブチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−イソブチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−イソブチルエーテル、t−ブチル−n−ヘキシルエーテル、t−ブチル−4−メチルペンチルエーテル、t−ブチル−3−メチルペンチルエーテル、t−ブチル−2−メチルペンチルエーテル、t−ブチル−1−メチルペンチルエーテル、3,3−ジメチルブチル−t−ブチルエーテル、2,2−ジメチルブチル−t−ブチルエーテル、1,1−ジメチルブチル−t−ブチルエーテル、1,2−ジメチルブチル−t−ブチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−t−ブチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−t−ブチルエーテル等;
及びRの炭素数が5と6との組み合わせの溶剤として、n−アミル−n−ヘキシルエーテル、n−アミル−4−メチルペンチルエーテル、n−アミル−3−メチルペンチルエーテル、n−アミル−2−メチルペンチルエーテル、n−アミル−1−メチルペンチルエーテル、n−アミル−3,3−ジメチルブチルエーテル、n−アミル−2,2−ジメチルブチルエーテル、n−アミル−1,1−ジメチルブチルエーテル、n−アミル−1,2−ジメチルブチルエーテル、n−アミル−1,3−ジメチルブチルエーテル、n−アミル−2,3−ジメチルブチルエーテル、3−メチルブチル−n−ヘキシルエーテル、3−メチルブチル−4−メチルペンチルエーテル、3−メチルブチル−3−メチルペンチルエーテル、3−メチルブチル−2−メチルペンチルエーテル、3−メチルブチル−1−メチルペンチルエーテル、3,3−ジメチルブチル−3−メチルブチルエーテル、2,2−ジメチルブチル−3−メチルブチルエーテル、1,1−ジメチルブチル−3−メチルブチルエーテル、1,2−ジメチルブチル−3−メチルブチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−3−メチルブチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−3−メチルブチルエーテル、2−メチルブチル−n−ヘキシルエーテル、2−メチルブチル−4−メチルペンチルエーテル、2−メチルブチル−3−メチルペンチルエーテル、2−メチルブチル−2−メチルペンチルエーテル、2−メチルブチル−1−メチルペンチルエーテル、3,3−ジメチルブチル−2−メチルブチルエーテル、2,2−ジメチルブチル−2−メチルブチルエーテル、1,1−ジメチルブチル−2−メチルブチルエーテル、1,2−ジメチルブチル−2−メチルブチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−2−メチルブチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−2−メチルブチルエーテル、1−メチルブチル−n−ヘキシルエーテル、1−メチルブチル−4−メチルペンチルエーテル、1−メチルブチル−3−メチルペンチルエーテル、1−メチルブチル−2−メチルペンチルエーテル、1−メチルブチル−1−メチルペンチルエーテル、3,3−ジメチルブチル−1−メチルブチルエーテル、2,2−ジメチルブチル−1−メチルブチルエーテル、1,1−ジメチルブチル−1−メチルブチルエーテル、1,2−ジメチルブチル−1−メチルブチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−1−メチルブチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−1−メチルブチルエーテル、n−ヘキシル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、n−ヘキシル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、4−メチルペンチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、3−メチルペンチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、2−メチルペンチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、1−メチルペンチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、3,3−ジメチルブチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、2,2−ジメチルブチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、1,1−ジメチルブチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、1,2−ジメチルブチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、1,3−ジメチルブチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル、2,3−ジメチルブチル−2,2−ジメチルプロピルエーテル等;
及びRの炭素数が6と6との組み合わせの溶剤として、ジ(n−ヘキシル)エーテル、n−ヘキシル−4−メチルペンチルエーテル、n−ヘキシル−3−メチルペンチルエーテル、n−ヘキシル−2−メチルペンチルエーテル、n−ヘキシル−1−メチルペンチルエーテル、3,3−ジメチルブチル−n−ヘキシルエーテル、2,2−ジメチルブチル−n−ヘキシルエーテル、1,1−ジメチルブチル−n−ヘキシルエーテル、1,2−ジメチルブチル−n−ヘキシルエーテル、1,3−ジメチルブチル−n−ヘキシルエーテル、2,3−ジメチルブチル−n−ヘキシルエーテル、ジ(4−メチルペンチル)エーテル、4−メチルペンチル−3−メチルペンチルエーテル、4−メチルペンチル−2−メチルペンチルエーテル、4−メチルペンチル−1−メチルペンチルエーテル、3,3−ジメチルブチル−4−メチルペンチルエーテル、2,2−ジメチルブチル−4−メチルペンチルエーテル、1,1−ジメチルブチル−4−メチルペンチルエーテル、1,2−ジメチルブチル−4−メチルペンチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−4−メチルペンチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−4−メチルペンチルエーテル、ジ(3−メチルペンチル)エーテル、3−メチルペンチル−2−メチルペンチルエーテル、3−メチルペンチル−1−メチルペンチルエーテル、3,3−ジメチルブチル−3−メチルペンチルエーテル、2,2−ジメチルブチル−3−メチルペンチルエーテル、1,1−ジメチルブチル−3−メチルペンチルエーテル、1,2−ジメチルブチル−3−メチルペンチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−3−メチルペンチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−3−メチルペンチルエーテル、ジ(2−メチルペンチル)エーテル、2−メチルペンチル−1−メチルペンチルエーテル、3,3−ジメチルブチル−2−メチルペンチルエーテル、2,2−ジメチルブチル−2−メチルペンチルエーテル、1,1−ジメチルブチル−2−メチルペンチルエーテル、1,2−ジメチルブチル−2−メチルペンチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−2−メチルペンチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−2−メチルペンチルエーテル、ジ(1−メチルペンチル)エーテル、3,3−ジメチルブチル−1−メチルペンチルエーテル、2,2−ジメチルブチル−1−メチルペンチルエーテル、1,1−ジメチルブチル−1−メチルペンチルエーテル、1,2−ジメチルブチル−1−メチルペンチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−1−メチルペンチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−1−メチルペンチルエーテル、ジ(3,3−ジメチルブチル)エーテル、2,2−ジメチルブチル−3,3−ジメチルブチルエーテル、1,1−ジメチルブチル−3,3−ジメチルブチルエーテル、1,2−ジメチルブチル−3,3−ジメチルブチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−3,3−ジメチルブチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−3,3−ジメチルブチルエーテル、ジ(2,2−ジメチルブチル)エーテル、1,1−ジメチルブチル−2,2−ジメチルブチルエーテル、1,2−ジメチルブチル−2,2−ジメチルブチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−2,2−ジメチルブチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−2,2−ジメチルブチルエーテル、ジ(1,1−ジメチルブチル)エーテル、1,2−ジメチルブチル−1,1−ジメチルブチルエーテル、1,3−ジメチルブチル−1,1−ジメチルブチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−1,1−ジメチルブチルエーテル、ジ(1,2−ジメチルブチル)エーテル、1,3−ジメチルブチル−1,2−ジメチルブチルエーテル、2,3−ジメチルブチル−1,2−ジメチルブチルエーテル、ジ(1,3−ジメチルブチル)エーテル、2,3−ジメチルブチル−1,3−ジメチルブチルエーテル、ジ(2,3−ジメチルブチル)エーテル等
が挙げられる。
これらの中でも特に、スリット塗布性向上及び乾燥工程の高速化の観点から、上記式(1)においてR及びRが炭素数5又は6で同一である化合物に相当するジ(n−アミル)エーテル、n−アミル−イソアミルエーテル(n−アミル−3−メチルブチルエーテル)、ジイソアミルエーテル(ジ(3−メチルブチル)エーテル)、ジ(t−アミル)エーテル、ジ(n−ヘキシル)エーテル、ジ(4−メチルペンチル)エーテルを用いることが好ましい。
[C]成分の溶剤の含有量は、感放射線性樹脂組成物中の全溶剤量に対し、好ましくは5質量%以上40質量%以下で、更に好ましくは5質量%以上30質量%以下の範囲である。[C]成分の溶剤の感放射線性樹脂組成物中の全溶剤量に対する含有量が、5質量%以上40質量%以下の時、感放射線性樹脂組成物の粘度と固形分濃度がより良好にバランスされ、さらに乾燥工程の短縮化を図りつつ、膜厚の均一性に優れた塗布膜が得られる。
[D]成分:他の溶剤
本発明のポジ型感放射線性樹脂組成物は、上記[C]成分の溶剤以外に[D]溶剤を含み、その[D]溶剤は、アルコール系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル系溶剤、ジエチレングリコールジアルキルエーテル系溶剤、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル系溶剤、プロピレングリコールモノアルキルエーテル系溶剤、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤、プロピレングリコールアルキルエーテルプロピオネート系溶剤、ケトン系溶剤、ラクトン系溶媒及びエステル系溶剤よりなる群より選ばれる少なくとも1種の溶剤であることが好ましい。
これらの他の溶剤の具体例としては、例えば、
アルコール系溶剤として、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等;
グリコールエーテル系溶剤として、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等;
エチレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤として、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等;
ジエチレングリコールモノアルキルエーテル系溶剤として、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等;
ジエチレングリコールジアルキルエーテル系溶剤として、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等;
ジプロピレングリコールジアルキルエーテル系溶剤として、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルメチルエーテル等;
プロピレングリコールモノアルキルエーテル系溶剤として、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル等;
プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤として、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート等;
プロピレングリコールアルキルエーテルプロピオネート系溶剤として、プロピレングリコールメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールプロピルエーテルプロピオネート等;
ケトン系溶剤として、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、メチルイソアミルケトン等;
ラクトン系溶剤として、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン等;
エステル系溶剤(上記アセテート系溶剤及び上記プロピオネート系溶剤を除く)としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−エトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸ブチル、2−ブトキシプロピオン酸メチル、2−ブトキシプロピオン酸エチル、2−ブトキシプロピオン酸プロピル、2−ブトキシプロピオン酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸プロピル、3−エトキシプロピオン酸ブチル、3−プロポキシプロピオン酸メチル等がそれぞれ挙げられる。
これらのうち、特に、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、シクロヘキサノン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルプロピオネート等が好ましい。
[D]成分の溶剤の含有量は、感放射線性樹脂組成物中の全溶剤量に対し好ましくは60質量%以上95質量%以下で、更に好ましくは70質量%以上95質量%以下の範囲である。[D]成分の溶剤の感放射線性樹脂組成物中の全溶剤量に対する含有量が、60質量%以上95質量%以下の時、感放射線性樹脂組成物の粘度と固形濃度がより良好にバランスされ、さらに高速塗布性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られる。
[E]成分:他のシラン化合物
本発明のポジ型感放射線性樹脂組成物は、必須成分としての[A]〜[C]成分、任意成分である[D]以外に、[E]他のシラン化合物を含んでいてもよい。[E]成分は、下記式(6)又は(8)で示されるシラン化合物である。この[E]成分は、上述の[A]成分のシロキサンポリマー(好ましくは上記式(2)で表される加水分解性シラン化合物の加水分解縮合物)と共に縮合し、硬化物を形成する。
Figure 2011090164
(式(6)中、R及びR10はそれぞれ独立に炭素数が1〜4のアルキル基であり、Rは炭素数1〜6のアルキレン基、フェニレン基又は下記式(7)で示される基である。)
Figure 2011090164
(式(7)中、aは1〜4の整数である。)
Figure 2011090164
(式(8)中、R11、R12及びR13はそれぞれ独立に炭素数が1〜4のアルキル基であり、bは1〜6の整数である。)
式(6)のR及びR10の好ましい具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。これらのアルキル基の中でも、メチル基、エチル基がより好ましい。式(6)のRの好ましい具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、フェニレン基が挙げられる。これらの基の中でも、メチレン基、エチレン基、フェニレン基がより好ましい。また、Rが式(7)で示される基である場合、式(7)中のaとしては1又は2が好ましい。[E]成分として、このような好ましい構造の上記式(6)のシラン化合物を用いることによって、[A]成分との反応性が向上する。
式(8)のR11、R12及びR13の好ましい具体例としては、[A]成分との反応性の観点から、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。これらのアルキル基の中でも、メチル基がより好ましい。また、式(8)中のbは、[A]成分との反応性や相溶性の観点から、1〜3の整数であることが好ましい。
当該ポジ型感放射線性組成物が[E]成分を含むとき、[E]成分は、1種単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。式(6)及び(8)のシラン化合物のうち、式(8)で示されるイソシアヌル環を有するシラン化合物がより好ましい。このように、一分子中に3個のトリアルコキシシリル基が結合したイソシアヌル環を有するシラン化合物を用いることによって、高い放射線感度を示すポジ型感放射線性組成物が得られると共に、その組成物から形成される層間絶縁膜の架橋度を向上させることができる。さらに、このようなイソシアヌル環含有シラン化合物を含むポジ型感放射線性組成物は、現像後の加熱工程におけるメルトフローに対する高い耐性を示す。
式(6)及び(8)で示されるシラン化合物の具体例としては、ビストリエトキシシリルエタン、ビス(トリメトキシシリル)メタン、ビス(トリエトキシシリル)メタン、ビス−1,2−(トリメトキシシリル)エタン、ビス−1,2−(トリエトキシシリル)エタン、ビス−1,6−(トリメトキシシリル)ヘキサン、ビス−1,6−(トリエトキシシリル)ヘキサン、ビス−1,4−(トリメトキシシリル)ベンゼン、ビス−1,4−(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリメトキシシリルメチル)ベンゼン、1,4−ビス(トリメトキシシリルエチル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリルメチル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリルエチル)ベンゼン、トリス−(3−トリメトキシシリルメチル)イソシアヌレート、トリス−(3−トリエトキシシリルメチル)イソシアヌレート、トリス−(3−トリメトキシシリルエチル)イソシアヌレート、トリス−(3−トリエトキシシリルエチル)イソシアヌレート、トリス−(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、トリス−(3−トリエトキシシリルプロピル)イソシアヌレート等が挙げられる。これらのうち、放射線感度、及び現像後の加熱工程における耐メルトフロー性向上の観点から、1,4−ビス(トリメトキシシリルメチル)ベンゼン、ビス(トリエトキシシリル)エタン、トリス−(3−トリメトキシシリルエチル)イソシアヌレート、トリス−(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、トリス−(3−トリエトキシシリルプロピル)イソシアヌレートが特に好ましい。
当該ポジ型感放射線性組成物が[E]成分を含む場合、[E]成分の使用量は、[A]成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以上70質量部以下、さらに好ましくは10質量部以上50質量部以下である。[E]成分の使用量を5質量部以上70質量部以下とすることによって、放射線感度、及び現像後の加熱工程における耐メルトフロー性がバランス良く優れたポジ型感放射線性組成物を得ることができる。
[F]成分:感熱性酸発生剤又は感熱性塩基発生剤
[F]成分の感熱性酸発生剤又は感熱性塩基発生剤は、熱をかけることによって、[A]成分のシロキサンポリマー(好ましくは上記式(2)で表される加水分解性シラン化合物の加水分解縮合物)と、[E]成分のシラン化合物とを縮合・硬化反応させる際の触媒として作用する酸性活性物質又は塩基性活性物質を放出することができる化合物と定義される。このとき、[A]成分のシロキサンポリマー同士が一部加水分解縮合物を形成していてもよい。このような[F]成分の化合物を用いることにより、ポジ型感放射線性組成物の耐メルトフロー性を高め、得られる層間絶縁膜の耐熱性を向上させることができる。なお、[F]成分の感熱性酸発生剤又は感熱性塩基発生剤としては、ポジ型感放射線性組成物の塗膜形成工程における比較的低温(例えば70〜120℃)のプレベーク時には酸性活性物質又は塩基性活性物質を放出せず、現像後の加熱工程における比較的高温(例えば120〜250℃)のポストベーク時に酸性活性物質又は塩基性活性物質を放出する性質を有するものが好ましい。
[F]成分の感熱性酸発生剤としては、例えばジフェニルヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム塩、スルホニウム塩、ベンゾチアゾニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩等のオニウム塩が挙げられる。
ジフェニルヨードニウム塩の例としては、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホナート、ジフェニルヨードニウムブチルトリス(2,6−ジフルオロフェニル)ボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロアセテート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム−p−トルエンスルホナート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホン酸等が挙げられる。
トリフェニルスルホニウム塩の例としては、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホン酸、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホナート、トリフェニルスルホニウムブチルトリス(2、6−ジフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。
スルホニウム塩の例としては、アルキルスルホニウム塩、ベンジルスルホニウム塩、ジベンジルスルホニウム塩、置換ベンジルスルホニウム塩等を挙げることができる。
これらのスルホニウム塩としては、
アルキルスルホニウム塩として、例えば4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、ジメチル−4−(ベンジルオキシカルボニルオキシ)フェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジメチル−4−(ベンゾイルオキシ)フェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジメチル−4−(ベンゾイルオキシ)フェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、ジメチル−3−クロロ−4−アセトキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等;
ベンジルスルホニウム塩として、例えばベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−アセトキシフェニルベンジルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−4−メトキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−2−メチル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−3−クロロ−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等;
ジベンジルスルホニウム塩として、例えばジベンジル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジベンジル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−アセトキシフェニルジベンジルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジベンジル−4−メトキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジベンジル−3−クロロ−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、ジベンジル−3−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−4−メトキシベンジル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等;
置換ベンジルスルホニウム塩として、例えばp−クロロベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、p−ニトロベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、p−クロロベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、p−ニトロベンジル−3−メチル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、3,5−ジクロロベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、o−クロロベンジル−3−クロロ−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等をそれぞれ挙げることができる。
ベンゾチアゾニウム塩の例としては、3−ベンジルベンゾチアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、3−ベンジルベンゾチアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、3−ベンジルベンゾチアゾニウムテトラフルオロボレート、3−(p−メトキシベンジル)ベンゾチアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、3−ベンジル−2−メチルチオベンゾチアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、3−ベンジル−5−クロロベンゾチアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート等が挙げられる。
テトラヒドロチオフェニウム塩の例としては、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム−1,1,2,2−テトラフルオロ−2−(ノルボルナン−2−イル)エタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム−2−(5−t−ブトキシカルボニルオキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム−2−(6−t−ブトキシカルボニルオキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(4,7−ジブトキシ−1−ナフタレニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホナート等が挙げられる。
これらの感熱性酸発生剤の中でも、ポジ型感放射線性組成物の耐メルトフロー性及び得られる層間絶縁膜の耐熱性の向上の観点から、トリフェニルスルホニウム塩、スルホニウム塩、ベンゾチアゾニウム塩及びテトラヒドロチオフェニウム塩が好ましく用いられる。この中でも特に、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホン酸、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、ベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルベンジルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジベンジル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルベンジルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、3−ベンジルベンゾチアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、1−(4,7−ジブトキシ−1−ナフタレニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホナートが好ましく用いられる。
[F]成分の感熱性塩基発生剤の例としては、2−ニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、[〔(2,6−ジニトロベンジル)オキシ〕カルボニル]シクロヘキシルアミン、N−(2−ニトロベンジルオキシカルボニル)ピロリジン、ビス[〔(2−ニトロベンジル)オキシ〕カルボニル]ヘキサン−1,6−ジアミン、トリフェニルメタノール、O−カルバモイルヒドロキシアミド、O−カルバモイルオキシム、4−(メチルチオベンゾイル)−1−メチル−1−モルホリノエタン、(4−モルホリノベンゾイル)−1−ベンジル−1−ジメチルアミノプロパン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン、ヘキサアンミンコバルト(III)トリス(トリフェニルメチルボレート)等が挙げられる。これら[F]成分の感熱性塩基発生剤の中でも、ポジ型感放射線性組成物の耐メルトフロー性及び得られる層間絶縁膜の耐熱性の向上の観点から、2−ニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート及びO−カルバモイルヒドロキシアミドが特に好ましい。
[F]成分の感熱性酸発生剤又は感熱性塩基発生剤は、酸あるいは塩基のいずれかが使用され、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。[F]成分を使用する場合の量は、[A]成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上20質量部以下、更に好ましくは1質量部以上10質量部以下である。[F]成分の使用量を0.1質量部以上20質量部以下とすることによって、耐メルトフロー性、及び形成される層間絶縁膜の耐熱性がバランス良く優れたポジ型感放射線性組成物を得ることができ、また、塗膜の形成工程において析出物の発生を防止し、塗膜形成を容易にすることが可能となる。
その他の任意成分
本発明のポジ型感放射線性組成物は、必須成分として上記の[A]〜[C]成分、並びに任意成分としての[D]〜[F]成分に加え、所期の効果を損なわない範囲で、必要に応じて[G]成分の脱水剤、[H]成分の界面活性剤等の他の任意成分を含有することができる。
[G]成分の脱水剤は、水を化学反応により水以外の物質に変換することができるか、又は水を物理吸着もしくは包接によりトラップすることができる物質として定義される。当該ポジ型感放射線性組成物に、任意に[G]脱水剤を含有させることにより、環境から浸入する水分、又はポジ型感放射線性組成物の現像後の加熱工程における[A]同士による縮合若しくは[A]成分と[B]成分との縮合の結果発生する水分を低減することができる。従って、[G]脱水剤を用いることによって、組成物中の水分を低減することが可能であり、その結果、組成物の保存安定性を向上させることができる。さらに、[A]及び[E]成分の縮合の反応性を高め、ポジ型感放射線性組成物の耐メルトフロー性を向上させることができると考えられる。このような[G]脱水剤としては、カルボン酸エステル、アセタール類(ケタール類を含む)、及びカルボン酸無水物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物が好ましく使用できる。
カルボン酸エステルの好ましい例としては、オルトカルボン酸エステル、カルボン酸シリルエステル等が好ましい。オルトカルボン酸エステルの具体例としては、例えばオルト蟻酸メチル、オルト蟻酸エチル、オルト蟻酸プロピル、オルト蟻酸ブチル、オルト酢酸メチル、オルト酢酸エチル、オルト酢酸プロピル、オルト酢酸ブチル、オルトプロピオン酸メチル、オルトプロピオン酸エチル等が挙げられる。また、これらのオルトカルボン酸エステルのうち、オルト蟻酸メチル等のオルト蟻酸エステルが特に好ましい。カルボン酸シリルエステルの具体例としては、酢酸トリメチルシリル、酢酸トリブチルシリル、蟻酸トリメチルシリル、シュウ酸トリメチルシリル等が挙げられる。
アセタール類の好ましい例としては、ケトン類とアルコールとの反応物、ケトン類とジアルコールとの反応物、ケテンシリルアセタール類を挙げることができる。ケトン類とアルコールとの反応物の具体例としては、ジメチルアセタール、ジエチルアセタール、ジプロピルアセタール等を挙げることができる。
カルボン酸無水物の好ましい例としては、無水蟻酸、無水酢酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水安息香酸、酢酸安息香酸無水物等が挙げられる。これらのカルボン酸無水物の中でも、脱水効果の点で、無水酢酸及び無水コハク酸が好ましい。
[G]脱水剤を使用する場合の量は、[A]成分100質量部に対して、好ましくは、0.001質量部以上50質量部以下であり、さらに好ましくは0.01質量部以上30質量部以下であり、特に好ましくは0.05質量部以上10質量部以下である。[G]脱水剤の使用量を0.001質量部以上50質量部以下とすることによって、ポジ型感放射線性組成物の保存安定性を最適化することができる。
[H]成分の界面活性剤は、ポジ型感放射線性組成物の塗布性の改善や、塗布ムラの低減、放射線照射部の現像性を改良するために添加することができる。好ましい界面活性剤の例としては、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤が挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアリールエーテル類;ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジアルキルエステル類;(メタ)アクリル酸系共重合体類等が挙げられる。(メタ)アクリル酸系共重合体類の例としては、市販されている商品名で、ポリフローNo.57、同No.95(共栄社化学(株)製)等を挙げることができる。
フッ素系界面活性剤としては、例えば1,1,2,2−テトラフルオロオクチル(1,1,2,2−テトラフルオロプロピル)エーテル、1,1,2,2−テトラフルオロオクチルヘキシルエーテル、オクタエチレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフルオロブチル)エーテル、ヘキサエチレングリコール(1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロペンチル)エーテル、オクタプロピレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフルオロブチル)エーテル、ヘキサプロピレングリコールジ(1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロペンチル)エーテル等のフルオロエーテル類;パーフルオロドデシルスルホン酸ナトリウム;1,1,2,2,8,8,9,9,10,10−デカフルオロドデカン、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロデカン等のフルオロアルカン類;フルオロアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム類;フルオロアルキルオキシエチレンエーテル類;フルオロアルキルアンモニウムヨージド類;フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル類;パーフルオロアルキルポリオキシエタノール類;パーフルオロアルキルアルコキシレート類;フッ素系アルキルエステル類等を挙げることができる。
これらのフッ素系界面活性剤の市販品としては、エフトップEF301、303、352(新秋田化成(株)製)、メガファックF171、172、173(大日本インキ(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、SC−101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、FTX−218((株)ネオス製)等を挙げることができる。
シリコーン系界面活性剤の例としては、市販されている商品名で、SH200−100cs、SH28PA、SH30PA、ST89PA、SH190、SH 8400 FLUID(東レダウコーニングシリコーン(株)製)、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)等が挙げられる。
[H]界面活性剤を使用する場合の量は、[A]成分100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上10質量部以下、より好ましくは0.05質量部以上5質量部以下である。[H]界面活性剤の使用量を0.01質量部以上10質量部以下とすることにより、ポジ型感放射線性組成物の塗布性を最適化することができる。
ポジ型感放射線性組成物
本発明のポジ型感放射線性組成物は、上記の[A]成分のシロキサンポリマー、[B]成分のキノンジアジド化合物及び[C]成分の溶剤、並びに任意成分([D]成分の他の溶剤、[E]成分の他のシラン化合物、[F]成分の感熱性酸発生剤又は感熱性塩基発生剤等)を混合することによって調製される。通常、ポジ型感放射線性組成物は、好ましくは適当な溶剤に溶解又は分散させた状態に調製され、使用される。例えば溶剤中で、[A]、[B]及び[C]成分、並びに任意成分を所定の割合で混合することにより、ポジ型感放射線性組成物を調製することができる。
当該ポジ型感放射線性組成物の調製に用いることができる溶剤としては、各成分を均一に溶解又は分散し、各成分と反応しないものが好適に用いられる。このような溶剤としては、上述の[C]成分及び[D]成分を好適に用いることができる。上述の[C]成分及び[D]成分以外の溶剤としては、エーテル類として、例えばテトラヒドロフラン等、芳香族炭化水素類として、例えばトルエン、キシレン等の溶剤が挙げられる。
上記した溶剤に加え、さらに必要に応じて、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、フェニルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート等の高沸点溶剤を併用することもできる。
ポジ型感放射線性組成物を溶液又は分散液状態として調製する場合、液中に占める溶剤以外の成分(すなわち、[A]及び[B]成分並びにその他の任意成分の合計量)の割合は、使用目的や所望の膜厚等に応じて任意に設定することができるが、好ましくは5質量%以上50質量%以下、より好ましくは10質量%以上40質量%以下、さらに好ましくは15質量%以上35質量%以下である。
層間絶縁膜の形成
次に、上記のポジ型感放射線性組成物を用いて、基板上に層間絶縁膜の硬化膜を形成する方法について説明する。当該方法は、以下の工程を含む。
(1)本発明のポジ型感放射線性組成物の塗膜を基板上に形成する工程、
(2)工程(1)で形成した塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程、
(3)工程(2)で放射線を照射された塗膜を現像する工程、及び
(4)工程(3)で現像された塗膜を加熱する工程。
(1)ポジ型感放射線性組成物の塗膜を基板上に形成する工程
上記工程(1)において、基板上に本発明のポジ型感放射線性組成物の溶液又は分散液を塗布した後、好ましくは塗布面を加熱(プレベーク)することにより溶剤を除去して、塗膜を形成する。使用できる基板の例としては、ガラス、石英、シリコン、樹脂等を挙げることができる。樹脂の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド、環状オレフィンの開環重合体及びその水素添加物等を挙げることができる。
組成物溶液又は分散液の塗布方法としては、特に限定されず、例えばスプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリットダイ塗布法、バー塗布法等の適宜の方法を採用することができる。これらの塗布方法の中でも、特にスピンコート法又はスリットダイ塗布法が好ましい。プレベークの条件は、各成分の種類、配合割合等によっても異なるが、好ましくは70〜120℃で1〜10分間程度とすることができる。
(2)塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程
上記工程(2)では、形成された塗膜の少なくとも一部に露光する。この場合、塗膜の一部に露光する際には、通常、所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光する。露光に使用される放射線としては、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等を使用できる。これらの放射線の中でも、波長が190〜450nmの範囲にある放射線が好ましく、特に365nmの紫外線を含む放射線が好ましい。
当該工程における露光量は、放射線の波長365nmにおける強度を、照度計(OAI model356、OAI Optical Associates Inc.製)により測定した値として、好ましくは100〜10,000J/m、より好ましくは500〜6,000J/mである。
(3)現像工程
上記工程(3)では、露光後の塗膜を現像することにより、不要な部分(放射線の照射部分)を除去して、所定のパターンを形成する。現像工程に使用される現像液としては、アルカリ(塩基性化合物)の水溶液が好ましい。アルカリの例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア等の無機アルカリ;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の4級アンモニウム塩等を挙げることができる。
また、このようなアルカリ水溶液には、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。アルカリ水溶液におけるアルカリの濃度は、適当な現像性を得る観点から、好ましくは0.1質量%以上5質量%以下とすることができる。現像方法としては、例えば液盛り法、ディッピング法、揺動浸漬法、シャワー法等の適宜の方法を利用することができる。現像時間は、ポジ型感放射線性組成物の組成によって異なるが、好ましくは10〜180秒間程度である。このような現像処理に続いて、例えば流水洗浄を30〜90秒間行った後、例えば圧縮空気や圧縮窒素で風乾させることによって、所望のパターンを形成することができる。
(4)加熱工程
上記工程(4)では、ホットプレート、オーブン等の加熱装置を用い、パターニングされた薄膜を比較的高温で加熱することによって、上記[A]成分単独、又は[A]成分及び[E]成分の縮合反応を促進し、確実に硬化物を得ることができる。特に、[F]成分の感熱性酸発生剤又は感熱性塩基発生剤を用いる場合には、加熱工程において酸性活性物質又は塩基性活性物質が発生し、これが触媒となって[A]及び[E]成分の縮合反応がさらに促進される。当該工程における加熱温度は、例えば120〜250℃である。加熱時間は、加熱機器の種類により異なるが、例えば、ホットプレート上で加熱工程を行う場合には5〜30分間、オーブン中で加熱工程を行う場合には30〜90分間とすることができる。2回以上の加熱工程を行うステップベーク法等を用いることもできる。このようにして、目的とする層間絶縁膜に対応するパターン状薄膜を基板の表面上に形成することができる。
層間絶縁膜
このように形成された層間絶縁膜の膜厚は、好ましくは0.1〜8μm、より好ましくは0.1〜6μm、さらに好ましくは0.1〜4μmである。
本発明のポジ型感放射線性組成物から形成された層間絶縁膜は、下記の実施例からも明らかにされるように、耐熱性、透明性、耐溶剤性及び低誘電性という一般的な要求特性をバランス良く満たすと共に、電圧保持率が高い液晶パネルを形成することができる。そのため、当該層間絶縁膜は、液晶表示素子用として好適に用いられる。
以下に合成例、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下の各合成例から得られた加水分解性シラン化合物の加水分解縮合物の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、下記の仕様によるゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。
装置:GPC−101(昭和電工(株)製)
カラム:GPC−KF−801、GPC−KF−802、GPC−KF−803及びGPC−KF−804(昭和電工(株)製)を結合したもの
移動相:テトラヒドロフラン
[A]成分の加水分解性シラン化合物の加水分解縮合物の合成例
[合成例1]
撹拌機付の容器内に、プロピレングリコールモノメチルエーテル25質量部を仕込み、続いて、メチルトリメトキシシラン30質量部、フェニルトリメトキシシラン23質量部及びテトラ−i−プロポキシアルミニウム0.1質量部を仕込み、溶液温度が60℃になるまで加熱した。溶液温度が60℃に到達後、イオン交換水18質量部を仕込み、75℃になるまで加熱し、3時間保持した。次いで脱水剤としてオルト蟻酸メチル28質量部を加え、1時間攪拌した。さらに、溶液温度を40℃にし、温度を保ちながらエバポレーションすることで、イオン交換水及び加水分解縮合で発生したメタノールを除去した。以上により、加水分解縮合物(A−1)を得た。加水分解縮合物(A−1)の固形分濃度は40.5質量%であり、得られた加水分解縮合物の数平均分子量(Mn)は1,500であり、分子量分布(Mw/Mn)は2であった。
[合成例2]
撹拌機付の容器内に、プロピレングリコールモノメチルエーテル25質量部を仕込み、続いて、メチルトリメトキシシラン18質量部、テトラエトキシシラン15質量部、フェニルトリメトキシシラン20質量部、及びシュウ酸0.5質量部を仕込み、合成例1と同様の方法により、加水分解縮合物(A−2)を得た。加水分解縮合物(A−2)の固形分濃度は40.8質量%であり、得られた加水分解縮合物の数平均分子量(Mn)は1,200であり、分子量分布(Mw/Mn)は2であった。
[合成例3]
撹拌機付の容器内に、プロピレングリコールモノメチルエーテル25質量部を仕込み、続いて、メチルトリメトキシシラン22質量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン12質量部、フェニルトリメトキシシラン20質量部、及びテトラ−i−プロポキシアルミニウム0.1質量部を仕込み、合成例1と同様の方法により、加水分解縮合物(A−3)を得た。加水分解縮合物(A−3)の固形分濃度は39.8質量%であり、得られた加水分解縮合物の数平均分子量(Mn)は1,600であり、分子量分布(Mw/Mn)は2であった。
[合成例4]
撹拌機付の容器内に、プロピレングリコールモノメチルエーテル25質量部を仕込み、続いて、メチルトリメトキシシラン22質量部、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン12質量部、フェニルトリメトキシシラン20質量部、及びシュウ酸0.5質量部を仕込み、合成例1と同様の方法により、加水分解縮合物(A−4)を得た。加水分解縮合物(A−4)の固形分濃度は39.8質量%であり、得られた加水分解縮合物の数平均分子量(Mn)は1,200であり、分子量分布(Mw/Mn)は2であった。
[合成例5]
撹拌機付の容器内に、プロピレングリコールモノメチルエーテル25質量部を仕込み、続いて、メチルトリメトキシシラン17質量部、テトラエトキシシラン15質量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン12質量部、フェニルトリメトキシシラン15質量部、及びテトラ−i−プロポキシアルミニウム0.1質量部を仕込み、合成例1と同様の方法により、加水分解縮合物(A−5)を得た。加水分解縮合物(A−5)の固形分濃度は40.8質量%であり、得られた加水分解縮合物の数平均分子量(Mn)は1,600であり、分子量分布(Mw/Mn)は2であった。
[合成例6]
撹拌機付の容器内に、プロピレングリコールモノメチルエーテル25質量部を仕込み、続いて、メチルトリメトキシシラン17質量部、テトラエトキシシラン15質量部、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン12質量部、フェニルトリメトキシシラン15質量部、及びシュウ酸0.5質量部を仕込み、合成例1と同様の方法により、加水分解縮合物(A−6)を得た。加水分解縮合物(A−6)の固形分濃度は40.8質量%であり、得られた加水分解縮合物の数平均分子量(Mn)は1,600であり、分子量分布(Mw/Mn)は2であった。
ポジ型感放射線性組成物の調製
[実施例1]
[A]シロキサンポリマーとして合成例1で得られた加水分解縮合物(A−1)を含む溶液(加水分解縮合物(A−1)100質量部(固形分)に相当する量)に、[B]キノンジアジド化合物として(B−1)4,4’−[1−[4−[1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド(3.0モル)の縮合物10質量部、[C]溶剤としてジイソアミルエーテル450質量部、[G]脱水剤としてオルト蟻酸メチル0.05質量部、[H]界面活性剤としてフッ素系界面活性剤((株)ネオス製の「FTX−218」)0.1質量部を加え、ポジ型感放射線性組成物を調製した。
[実施例2〜23及び比較例1〜6]
各成分の種類及び量を表1に記載の通りとした他は、実施例1と同様にしてポジ型感放射線性組成物を調製した。
物性評価
上記のように調製したポジ型感放射線性組成物を使用し、以下のように当該組成物、層間絶縁膜としての各種の特性を評価した。
〔ポジ型感放射性樹脂組成物の塗布性(縦筋ムラ、モヤムラ)の評価〕
550mm×650mmのクロム成膜ガラス上に、調製した組成物溶液を、スリットダイコーター(TR632105−CL、東京応化工業(株)製)を用いて塗布した。0.5Torrまで減圧乾燥した後、ホットプレート上で100℃にて2分間プレベークして塗膜を形成し、さらに2,000J/mの露光量で露光することにより、クロム成膜ガラスの上面からの膜厚が4μmの膜を形成した。
膜表面をナトリウムランプにて照らし、目視にて塗布膜面を確認した。縦筋ムラ(塗布方向、もしくはそれに交差する方向にできる一本または複数本の直線のムラ)、モヤムラ(雲状のムラ)がはっきりと確認できた場合は×、僅かに確認できた場合は△、殆ど確認できなかった場合は○、筋ムラ、モヤムラを確認できなかった場合は◎と表記する。結果を表1に示す。
〔ポジ型感放射性樹脂組成物の塗布膜厚の均一性の評価〕
上述のようにして作製したクロム成膜ガラス上の塗膜の膜厚を、針接触式測定機(KLA Tencor社製 AS200)を用いて測定した。
ユニフォミティとして、9つの測定点における膜厚から計算した。9つの測定点とは基板の短軸方向をX、長軸方向をYとすると、(X[mm]、Y[mm])が、(275、20)、(275、30)、(275、60)、(275、100)、(275、325)、(275、550)、(275、590)、(275、620)、(275、630)である。
ユニフォミティの計算式としては、下記式で表される。下記式のFT(X、Y)maxは、9つの測定点における膜厚中の最大値、FT(X、Y)minは、9つの測定点における膜厚中の最小値、FT(X、Y)avg.は、9つの測定点における膜厚中の平均値である。ユニフォミティが2%以下の場合は、膜厚均一性は良好と判断できる。結果を表1に示す。
ユニフォミティ(%)={FT(X、Y)max − FT(X、Y)min}×100/{2×FT(X、Y)avg.}
〔ポジ型感放射性樹脂組成物の高速塗布性の評価〕
550mm×650mmの無アルカリガラス基板上に、スリットコーターを用いて塗布し、塗布条件として、下地とノズルの距離(GAP)150μm、膜厚露光後2.5μmとなるように、ノズルから塗布液を吐出し、ノズルの移動速度を120mm/s〜220mm/sの範囲で変量し、液切れによる筋状のムラが発生しない最大速度を求めた。この時、200mm/s以上の速度でも筋状のムラが発生しない場合は、高速塗布に対応が可能であると判断できる。結果を表1に示す。
〔ポジ型感放射線性組成物の放射線感度の評価〕
シリコン基板上に、実施例1〜3及び5〜23並びに比較例1〜6については、スピンナーを用いて各組成物を塗布した後、100℃にて2分間ホットプレート上でプレベークすることにより膜厚4.0μmの塗膜を形成した。実施例4については、スリットダイコーターを用いて組成物を塗布した後、室温で15秒かけて0.5Torrまで減圧し、溶媒を除去した後、100℃にて2分間ホットプレート上でプレベークすることにより膜厚4.0μmの塗膜を形成した。得られた塗膜に対し、キヤノン(株)製PLA−501F露光機(超高圧水銀ランプ)を用い、3.0μmのライン・アンド・スペース(10対1)のパターンを有するマスクを介して露光時間を変化させて露光を行った後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液にて25℃、80秒間、液盛り法で現像した。次いで、超純水で1分間流水洗浄を行い、乾燥させてシリコン基板上にパターンを形成した。このとき、スペース線幅(底部)が0.30μmとなるのに必要な最小露光量を測定した。この最小露光量を放射線感度として表1に示す。最小露光量が600(J/m)以下の時、感度は良好であると言える。
〔ポジ型感放射線性組成物の加熱工程におけるパターン形状の耐メルトフロー性評価〕
上記「放射線感度の評価」で形成したスペース線幅(底部)が0.30μmとなるパターンについて、現像後、キヤノン(株)製PLA−501F露光機(超高圧水銀ランプ)を用いて、積算照射量が3,000J/mとなるように露光を行った後、クリーンオーブン内にて220℃で1時間加熱することにより硬化膜を得た。さらに230℃で10分間加熱して、パターンをメルトフローさせ、SEM(走査型電子顕微鏡)によりパターン底部の寸法を測定した。この時、パターン底部の寸法が0.35μm未満であるとき、耐メルトフロー性が良好であるといえる。一方、パターン底部の寸法が0.35μm以上の場合、耐メルトフロー性は不良であるといえる。このパターン底部の寸法測定結果を、耐メルトフロー性の評価として表1に示す。
〔層間絶縁膜の耐溶剤性の評価〕
上記「放射線感度の評価」で露光しなかった以外は、同様にシリコン基板上に塗膜を形成した。その後、得られた塗膜に、それぞれキヤノン(株)製PLA−501F露光機(超高圧水銀ランプ)を用いて、積算照射量が3,000J/mとなるように露光を行った後、クリーンオーブン内にて220℃で1時間加熱することにより硬化膜を得た。得られた硬化膜の膜厚(T1)を測定した。そして、この硬化膜が形成されたシリコン基板を70℃に温度制御されたジメチルスルホキシド中に20分間浸漬した後、当該硬化膜の膜厚(t1)を測定し、浸漬による膜厚変化率{|t1−T1|/T1}×100〔%〕を算出した。この膜厚変化率の結果を、耐溶剤性の評価として表1に示す。この値が4%以下の時、耐溶剤性は良好であると言える。なお、耐溶剤性の評価においては、形成する膜のパターニングは不要のため、現像工程を省略し、塗膜形成工程、放射線照射工程及び加熱工程のみ行い評価に供した。
〔層間絶縁膜の耐熱性の評価〕
上記「耐溶剤性の評価」と同様にしてシリコン基板上に硬化膜を形成し、得られた硬化膜の膜厚(T2)を測定した。次いで、この硬化膜が形成されたシリコン基板を、クリーンオーブン内にて240℃で1時間追加ベークした後、当該硬化膜の膜厚(t2)を測定し、追加ベークによる膜厚変化率{|t2−T2|/T2}×100〔%〕を算出した。この膜厚変化率の結果を、耐熱性の評価として表1に示す。この値が3%未満の時、耐熱性は良好であると言える。
〔層間絶縁膜の光線透過率(透明性)の評価〕
上記「耐溶剤性の評価」において、シリコン基板の代わりにガラス基板「コーニング7059」(コーニング社製)を用いたこと以外は同様にして、ガラス基板上に硬化膜を形成した。この硬化膜が形成されたガラス基板の光線透過率を、分光光度計「150−20型ダブルビーム」((株)日立製作所製)を用いて、400〜800nmの範囲の波長で測定した。そのときの最低光線透過率の値を表1に示す。最低光線透過率が95%以上の時、光線透過率は良好であると言える。
〔層間絶縁膜の比誘電率(低誘電性)の評価〕
研磨したSUS304製基板上に、実施例1〜3及び5〜23並びに比較例1〜6については、スピンナーを用いて各組成物を塗布した後、100℃にて2分間ホットプレート上でプレベークすることにより膜厚3.0μmの塗膜を形成した。実施例4については、スリットダイコーターを用いて組成物を塗布した後、室温で15秒かけて0.5Torrまで減圧し、溶媒を除去した後、100℃にて2分間ホットプレート上でプレベークすることにより膜厚3.0μmの塗膜を形成した。得られた塗膜に対し、キヤノン(株)製PLA−501F露光機(超高圧水銀ランプ)を用い、積算照射量が3,000J/mとなるように露光を行った後、クリーンオーブン内にて220℃で1時間加熱することにより、基板上に硬化膜を形成した。この硬化膜上に、蒸着法によりPt/Pd電極パターンを形成し、比誘電率測定用サンプルを作成した。得られたサンプルにつき、横河・ヒューレットパッカード(株)製HP16451B電極及びHP4284AプレシジョンLCRメーターを用いて、CV法により、周波数10kHzの周波数における比誘電率を測定した。結果を表1に示す。なお、比誘電率の評価においては、形成する膜のパターニングは不要のため、現像工程を省略し、塗膜形成工程、放射線照射工程及び加熱工程のみ行い評価に供した。
〔液晶セルの電圧保持率の評価〕
表面にナトリウムイオンの溶出を防止するSiO膜が形成され、さらにITO(インジウム−酸化錫合金)電極を所定形状に蒸着したソーダガラス基板上に、スピンナーを用いて表1に記載の各組成物を塗布し、100℃のホットプレート上で2分間プレベークを行って、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。2.38重量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液にて、25℃、80秒間、ディップ法による現像を行った。次いで、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介さずに、塗膜に365nm、405nm及び436nmの各波長を含む放射線を3,000J/mの積算照射量で露光した。さらに220℃で1時間ポストベークを行い、硬化膜を形成した。次いで、この硬化膜を有する基板上に5.5μm径のビーズスペーサーを散布後、これと表面にITO電極を所定形状に蒸着しただけのソーダガラス基板とを対向させた状態で、液晶注入口を残して4辺を0.8mmのガラスビーズを混合したシール剤を用いて貼り合わせ、メルク社製の液晶MLC6608(商品名)を注入した後に液晶注入口を封止することにより、液晶セルを作製した。
この液晶セルを60℃の恒温層に入れて、東陽テクニカ製の液晶電圧保持率測定システムVHR−1A型(商品名)により、印加電圧を5.5Vの方形波とし、測定周波数を60Hzとして液晶セルの電圧保持率を測定した。結果を表1に示す。なお、ここで電圧保持率とは、下記式で求められる値である。液晶セルの電圧保持率の値が低いほど、液晶パネル形成時に「焼き付き」と呼ばれる不具合を起こす可能性が高くなる。一方、電圧保持率の値が高くなるほど、「焼き付き」発生の可能性が低くなり、液晶パネルの信頼性が高くなると言える。
電圧保持率(%)=(基準時から16.7ミリ秒後の液晶セル電位差)/(0ミリ秒〔基準時〕で印加した電圧)×100
〔ポジ型感放射線性組成物の保存安定性の評価〕
粘度計(東京計器(株)製の「ELD型粘度計」)を用い、25℃におけるポジ型感放射線性組成物の粘度を測定した。その後、この組成物を25℃にて静置しつつ、25℃における粘度を24時間毎に測定した。調製直後のポジ型感放射線性組成物の粘度を基準に5%増粘するのに要した日数を求め、この日数を保存安定性の評価として表1に示した。この日数が15日以上のとき、ポジ型感放射線性組成物の保存安定性は良好であると言える。
なお、表1において、[B]キノンジアジド化合物、[C]溶剤、[D]他の溶剤、[E]他のシラン化合物、[F]感熱性酸発生剤又は感熱性塩基発生剤、[G]脱水剤及び[H]界面活性剤の略称は、それぞれ以下のものを表す。
B−1:4,4’−[1−[4−[1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド(3.0モル)との縮合物
B−2:1,1,1−トリ(p−ヒドロキシフェニル)エタン(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド(3.0モル)との縮合物
C−1:ジイソアミルエーテル(ジ(3−メチルブチル)エーテル)
C−2:ジ(n−アミル)エーテル(ジ(n−ペンチル)エーテル)
C−3:n−アミル−イソアミルエーテル(n−アミル−3−メチルブチルエーテル)
C−4:3−メチルブチル−4−メチルペンチルエーテル
C−5:ジ(4−メチルペンチル)エーテル
D−1:3−メトキシプロピオン酸メチル
D−2:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
D−3:ジアセトンアルコール
E−1:トリス−(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート
F−1:トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート
G−1:オルト蟻酸メチル
H−1:シリコーン系界面活性剤((株)東レ・ダウコーニング製の「SH 8400 FLUID」)
c−1:ジ(n−ブチル)エーテル
c−2:ジ(n−プロピル)エーテル
c−3:ジ(n−ヘプチル)エーテル
Figure 2011090164
表1の結果から明らかなように、[A]、[B]及び[C]成分を含む実施例1〜23のポジ型感放射線性組成物は、[C]成分を含まない比較例1〜6のポジ型感放射線性組成物と比べて、塗布ムラの抑制効果及び塗布膜の厚さの均一性に優れており、それでいて高速塗布が可能であった。さらに、これらの実施例のポジ型感放射性樹脂組成物は、現像後の加熱工程におけるメルトフローに対する耐性が良好であり、放射線感度及び保存安定性がバランス良く優れていると共に、耐熱性、透明性、耐溶剤性、光線透過率及び低誘電性という一般的な要求特性の全てを満足する層間絶縁膜を形成可能であり、さらに高い電圧保持率を有する液晶セルが得られることが分かった。
本発明のポジ型感放射線性組成物は、上述のように、塗布方法としてスリット塗布法を採用した場合であっても、優れた塗布性ないし膜厚均一性を示しかつ塗布膜の乾燥時間を短縮が可能であり、放射線感度及び保存安定性に加えて、加熱工程における耐メルトフロー性が優れ、かつ耐熱性、透明性等の一般的な要求特性を全て満足する層間絶縁膜を形成可能であり、また高い電圧保持率を有する液晶セルを得ることができる。従って、当該ポジ型感放射線性組成物は、液晶表示素子用の層間絶縁膜を形成するために好適に用いることができる。

Claims (7)

  1. [A]シロキサンポリマー、
    [B]キノンジアジド化合物、及び
    [C]下記式(1)で表される溶剤
    を含有するポジ型感放射線性樹脂組成物。
    Figure 2011090164
    (式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数が1から6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基である(ただし、R及びRのいずれか一方の炭素数が1〜4である場合は、他方の炭素数は5又は6である)。)
  2. 上記式(1)において、R及びRは、直鎖状又は分岐状の炭素数が5又は6の同一のアルキル基である請求項1に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物。
  3. [C]成分の溶剤の含有量が、ポジ型感放射線性樹脂組成物の全溶剤量に対して、5質量%以上40質量%以下である請求項1又は請求項2に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物。
  4. [C]成分の溶剤以外の[D]溶剤を含み、その[D]溶剤は、アルコール系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル系溶剤、ジエチレングリコールジアルキルエーテル系溶剤、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル系溶剤、プロピレングリコールモノアルキルエーテル系溶剤、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤、プロピレングリコールアルキルエーテルプロピオネート系溶剤、ケトン系溶剤、ラクトン系溶剤、及びエステル系溶剤よりなる群より選ばれる少なくとも1種の溶剤である請求項1、請求項2又は請求項3に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物。
  5. 液晶表示素子の層間絶縁膜を形成するために用いられる請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物。
  6. 請求項5に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物から形成された液晶表示素子の層間絶縁膜。
  7. (1)請求項5に記載のポジ型感放射線性組成物の塗膜を基板上に形成する工程、
    (2)工程(1)で形成した塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程、
    (3)工程(2)で放射線を照射された塗膜を現像する工程、及び
    (4)工程(3)で現像された塗膜を加熱する工程
    を含む液晶表示素子用層間絶縁膜の形成方法。
JP2009243920A 2009-10-22 2009-10-22 ポジ型感放射線性組成物、層間絶縁膜及びその形成方法 Active JP5397152B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009243920A JP5397152B2 (ja) 2009-10-22 2009-10-22 ポジ型感放射線性組成物、層間絶縁膜及びその形成方法
KR1020100101781A KR20110044147A (ko) 2009-10-22 2010-10-19 포지티브형 감방사선성 수지 조성물, 및 층간 절연막 및 그 형성 방법
CN2010105225569A CN102043339A (zh) 2009-10-22 2010-10-20 正型放射线敏感性组合物、层间绝缘膜及其形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009243920A JP5397152B2 (ja) 2009-10-22 2009-10-22 ポジ型感放射線性組成物、層間絶縁膜及びその形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011090164A true JP2011090164A (ja) 2011-05-06
JP5397152B2 JP5397152B2 (ja) 2014-01-22

Family

ID=43909597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009243920A Active JP5397152B2 (ja) 2009-10-22 2009-10-22 ポジ型感放射線性組成物、層間絶縁膜及びその形成方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5397152B2 (ja)
KR (1) KR20110044147A (ja)
CN (1) CN102043339A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014071373A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Asahi Kasei E-Materials Corp 感光性樹脂組成物
WO2019151153A1 (ja) * 2018-02-05 2019-08-08 Jsr株式会社 半導体リソグラフィープロセス用膜形成組成物、ケイ素含有膜及びレジストパターン形成方法
JP2019526649A (ja) * 2016-08-19 2019-09-19 アーゼッド・エレクトロニック・マテリアルズ(ルクセンブルグ)ソシエテ・ア・レスポンサビリテ・リミテ ブラックマトリックス用組成物、およびそれを用いたブラックマトリックスの製造方法
JP2020154282A (ja) * 2019-03-15 2020-09-24 メルク、パテント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツングMerck Patent GmbH ポジ型感光性ポリシロキサン組成物
WO2020196601A1 (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 東レ株式会社 ポジ型感光性樹脂組成物、その硬化膜およびそれを具備する光学デバイス

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6098635B2 (ja) * 2012-03-09 2017-03-22 旭硝子株式会社 ポジ型感光性樹脂組成物、隔壁及び光学素子

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007316581A (ja) * 2005-11-29 2007-12-06 Shin Etsu Chem Co Ltd レジスト保護膜材料及びパターン形成方法
WO2008047905A1 (fr) * 2006-10-20 2008-04-24 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Procédé de formation d'un motif de photorésist et composition de photorésist négative
JP2009223293A (ja) * 2008-02-19 2009-10-01 Jsr Corp 感放射線性樹脂組成物、層間絶縁膜およびマイクロレンズならびにそれらの形成方法
WO2009122853A1 (ja) * 2008-03-31 2009-10-08 Jsr株式会社 ポジ型感放射線性樹脂組成物、マイクロレンズおよびマイクロレンズの形成方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4586703B2 (ja) * 2004-10-14 2010-11-24 住友化学株式会社 感放射線性樹脂組成物
EP1662322B1 (en) * 2004-11-26 2017-01-11 Toray Industries, Inc. Positive type photo-sensitive siloxane composition, curing film formed by the composition and device with the curing film
WO2008038550A1 (fr) * 2006-09-25 2008-04-03 Hitachi Chemical Company, Ltd. Composition sensible au rayonnement, procédé de formation d'un film de protection à base de silice, film de protection à base de silice, appareil et élément comportant un film de protection à base de silice et agent photosensibilisant destiné à isoler un film

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007316581A (ja) * 2005-11-29 2007-12-06 Shin Etsu Chem Co Ltd レジスト保護膜材料及びパターン形成方法
WO2008047905A1 (fr) * 2006-10-20 2008-04-24 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Procédé de formation d'un motif de photorésist et composition de photorésist négative
JP2009223293A (ja) * 2008-02-19 2009-10-01 Jsr Corp 感放射線性樹脂組成物、層間絶縁膜およびマイクロレンズならびにそれらの形成方法
WO2009122853A1 (ja) * 2008-03-31 2009-10-08 Jsr株式会社 ポジ型感放射線性樹脂組成物、マイクロレンズおよびマイクロレンズの形成方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014071373A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Asahi Kasei E-Materials Corp 感光性樹脂組成物
JP2019526649A (ja) * 2016-08-19 2019-09-19 アーゼッド・エレクトロニック・マテリアルズ(ルクセンブルグ)ソシエテ・ア・レスポンサビリテ・リミテ ブラックマトリックス用組成物、およびそれを用いたブラックマトリックスの製造方法
JP7170543B2 (ja) 2016-08-19 2022-11-14 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ブラックマトリックス用組成物、およびそれを用いたブラックマトリックスの製造方法
WO2019151153A1 (ja) * 2018-02-05 2019-08-08 Jsr株式会社 半導体リソグラフィープロセス用膜形成組成物、ケイ素含有膜及びレジストパターン形成方法
JPWO2019151153A1 (ja) * 2018-02-05 2021-02-12 Jsr株式会社 半導体リソグラフィープロセス用膜形成組成物、ケイ素含有膜及びレジストパターン形成方法
JP7111115B2 (ja) 2018-02-05 2022-08-02 Jsr株式会社 半導体リソグラフィープロセス用膜形成組成物、ケイ素含有膜及びレジストパターン形成方法
JP2020154282A (ja) * 2019-03-15 2020-09-24 メルク、パテント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツングMerck Patent GmbH ポジ型感光性ポリシロキサン組成物
KR20210141574A (ko) * 2019-03-15 2021-11-23 메르크 파텐트 게엠베하 포지티브형 감광성 폴리실록산 조성물
KR102590065B1 (ko) 2019-03-15 2023-10-19 메르크 파텐트 게엠베하 포지티브형 감광성 폴리실록산 조성물
WO2020196601A1 (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 東レ株式会社 ポジ型感光性樹脂組成物、その硬化膜およびそれを具備する光学デバイス
JP7484710B2 (ja) 2019-03-26 2024-05-16 東レ株式会社 ポジ型感光性樹脂組成物、その硬化膜およびそれを具備する光学デバイス

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110044147A (ko) 2011-04-28
CN102043339A (zh) 2011-05-04
JP5397152B2 (ja) 2014-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5533232B2 (ja) ポジ型感放射線性組成物、硬化膜、層間絶縁膜、層間絶縁膜の形成方法、表示素子、及び層間絶縁膜形成用のシロキサンポリマー
US7374856B2 (en) Positive type photo-sensitive siloxane composition, cured film formed from the composition and device incorporating the cured film
JP5504823B2 (ja) 感放射線性組成物、保護膜、層間絶縁膜、及びそれらの形成方法
JP5549124B2 (ja) ポジ型感放射線性組成物、層間絶縁膜及びその形成方法
TWI432895B (zh) 感光性聚矽氧烷組成物及其所形成之基材保護膜
JP5413124B2 (ja) ポジ型感放射線性組成物、層間絶縁膜及びその形成方法
JP5917150B2 (ja) ポジ型感放射線性組成物、硬化膜及びその形成方法
JP4725160B2 (ja) 感光性シロキサン組成物、それから形成された硬化膜、および硬化膜を有する素子
JP6318634B2 (ja) 感光性シロキサン組成物、硬化膜及び素子
JP5397152B2 (ja) ポジ型感放射線性組成物、層間絶縁膜及びその形成方法
JP2011123450A (ja) ポジ型感放射線性組成物、層間絶縁膜及びその形成方法
JP5540689B2 (ja) 感放射線性組成物、硬化膜及びこの形成方法
JP5867006B2 (ja) ポジ型感放射線性組成物、表示素子用硬化膜、表示素子用硬化膜の形成方法及び表示素子
KR20200060466A (ko) 포지티브형 감광성 실록산 조성물 및 이를 사용하는 경화 막
JP5659561B2 (ja) 感光性シロキサン組成物、それから形成された硬化膜、および硬化膜を有する素子
JP5803635B2 (ja) ポジ型感放射線性組成物、硬化膜、硬化膜の形成方法
JP5740832B2 (ja) 感放射線性組成物、保護膜、層間絶縁膜、及びそれらの形成方法
JP5581684B2 (ja) 感放射線性組成物及び硬化膜
JP5648518B2 (ja) ポジ型感放射線性樹脂組成物、表示素子用層間絶縁膜及びその形成方法
JP2012155226A (ja) ポジ型感放射線性組成物、硬化膜、硬化膜の形成方法、表示素子、及び硬化膜形成用のポリシロキサン
JP6186766B2 (ja) 感光性シロキサン組成物、それから形成された硬化膜、およびその硬化膜を有する素子
JP5659714B2 (ja) ポジ型感放射線性組成物、層間絶縁膜及びその形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120816

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130917

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130924

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131007

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5397152

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250