JP2012053243A - Photosensitive composition, pattern forming material, and photosensitive film, pattern forming method, pattern film, antireflection film, insulating film, optical device and electronic device using the same - Google Patents

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健二 和田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photosensitive composition capable of forming a pattern film having low dielectric constant and high Young's modulus and heat resistance (which is, for example, performance suitable for an insulating film between layers in a semiconductor element device and the like) with high resolution and a pattern forming material and a photosensitive film, a pattern forming method and a pattern film using this; and further to provide an antireflection film and an insulating film produced using the photosensitive composition, and an optical device and an electronic device using these.SOLUTION: Provided are a photosensitive composition containing (A) a polymer having a polymerizable group and a cage-like silsesquioxane structure, (B) a compound having an SiH bond and (C) a photopolymerization initiator; a pattern forming material; and a photosensitive film, a pattern forming method, a pattern film, an antireflection film, an insulating film, an optical device and an electronic device using this.

Description

本発明は、活性光線又は放射線の照射により反応して性質が変化する、感光性組成物、並びに、該感光性組成物を用いたパターン形成方法及び膜に関するものである。更に詳しくは、半導体素子などにおける層間絶縁膜材料や光学デバイスにおける反射防止膜などとして有用な、適当な均一な厚さを有する塗膜が形成可能で、かつ、解像度、誘電率特性、屈折率特性などに優れたパターン膜を製造することができる感光性組成物、感光性組成物、パターン形成材料、並びに、これを用いた感光性膜、パターン形成方法、パターン膜、反射防止膜、絶縁膜、光学デバイス及び電子デバイスに関する。   The present invention relates to a photosensitive composition whose properties change upon reaction with irradiation of actinic rays or radiation, and a pattern forming method and a film using the photosensitive composition. More specifically, it is possible to form a coating film having an appropriate uniform thickness, which is useful as an interlayer insulating film material in a semiconductor element or the like, or an antireflection film in an optical device, and has resolution, dielectric constant characteristics, and refractive index characteristics. Photosensitive composition, photosensitive composition, pattern forming material, and photosensitive film, pattern forming method, pattern film, antireflection film, insulating film, The present invention relates to an optical device and an electronic device.

従来の半導体素子などにおける層間絶縁膜としては、気相成長(CVD)法などの真空プロセスで形成されたシリカ(SiO)膜が多用されている。そして、近年、より均一な層間絶縁膜を形成することを目的として、SOG(Spin on Glass)膜と呼ばれるテトラアルコキシランの加水分解生成物を主成分とする塗布型の絶縁膜も使用されるようになっている。また、半導体素子などの高集積化に伴い、有機SOGと呼ばれるポリオルガノシロキサンを主成分とする低誘電率の層間絶縁膜が開発されている。 As an interlayer insulating film in a conventional semiconductor element or the like, a silica (SiO 2 ) film formed by a vacuum process such as a vapor deposition (CVD) method is frequently used. In recent years, for the purpose of forming a more uniform interlayer insulating film, a coating type insulating film called a SOG (Spin on Glass) film containing a hydrolysis product of tetraalkoxylane as a main component has been used. It has become. In addition, with high integration of semiconductor elements and the like, an interlayer insulating film having a low dielectric constant, which is mainly composed of polyorganosiloxane called organic SOG, has been developed.

しかし、無機材料の膜の中で最も低い誘電率を示すCVD−SiO膜でも、比誘電率は約4程度である。また、低誘電率CVD膜として最近検討されているSiOF膜の比誘電率は約3.3〜3.5であるが、この膜は吸湿性が高く、使用しているうちに誘電率が上昇するという問題がある。 However, even the CVD-SiO 2 film showing the lowest dielectric constant among the inorganic material films has a relative dielectric constant of about 4. The relative dielectric constant of the SiOF film, which has been recently studied as a low dielectric constant CVD film, is about 3.3 to 3.5. This film has high hygroscopicity, and the dielectric constant increases while being used. There is a problem of doing.

かかる状況下、絶縁性、耐熱性、耐久性に優れた絶縁膜材料として、オルガノポリシロキサンに高沸点溶剤や熱分解性化合物を添加して空孔を形成し、誘電率を下げる方法が提案されている(非特許文献1参照)。しかしながら、このような多孔質膜では、多孔化することにより誘電率特性が下がっても、機械強度が低下すること、吸湿による誘電率増加がおこることなどが問題になっていた。また、互いに連結した空孔が形成されるため、配線に用いられた銅が、絶縁膜中に拡散するといった問題が生じていた。   Under such circumstances, a method of reducing the dielectric constant by forming pores by adding a high boiling point solvent or a thermally decomposable compound to organopolysiloxane has been proposed as an insulating film material excellent in insulation, heat resistance and durability. (See Non-Patent Document 1). However, in such a porous film, even if the dielectric constant characteristics are lowered due to the porous film, mechanical strength is lowered and the dielectric constant is increased due to moisture absorption. Further, since holes connected to each other are formed, there has been a problem that copper used for wiring diffuses into the insulating film.

一方、有機ポリマーに低分子のカゴ型化合物を添加した溶液を塗布することによって、低誘電率、低密度の膜を得る試みも知られている(特許文献1参照)。しかし、カゴ型化合物単量体を添加する方法では、得られる膜の誘電率及びヤング率などの諸特性が実用的な観点からは必ずしも満足いくものではなく、更に塗布面状悪化などの問題点があった。   On the other hand, an attempt to obtain a film having a low dielectric constant and a low density by applying a solution obtained by adding a low molecular weight cage compound to an organic polymer is also known (see Patent Document 1). However, in the method of adding a cage compound monomer, the characteristics such as dielectric constant and Young's modulus of the obtained film are not always satisfactory from a practical viewpoint, and there are further problems such as deterioration of the coated surface condition. was there.

このような誘電特性に加え、更には製造工程の煩雑さなど多くの課題解決が望まれている。特許文献2及び3には製造工程の煩雑性を解消するため、フォトレジストを用いないパターニング方法として、感光性を備えたシリカ系材料を用いて、それ自体を露光・現像してパターンを形成する方法が記載されているが、未だ不十分な点が多く改善が望まれている。
具体的には、特許文献2にはダブルデッカー型POSS重合体によるネガ型レジストが記載されているが、パターン形成における解像度が不充分であるとともに、得られるパターンの誘電率も不充分である。
また、特許文献3にはゾルゲル重合体によるレジストが記載されているが、パターン形成における解像度が不充分であるとともに、得られるパターンの低誘電率性も不充分である。
更に、特許文献4の実施例には、特定の構造を有するカゴ型ケイ素化合物から誘導されたポリシルセスキオキサンポリマーと、感光性金属錯体とを含有する溶液を用いて、膜を形成し、この膜に対して、露光及び現像を行うことにより、ゾルゲル縮合反応を利用してパターンを形成する技術が知られている。しかしながら、照射露光量は非常に大きく低感度な感光膜であり、得られるパターンの屈折率の低屈折率性、及び誘電率の低誘電率性は不充分である。更に金属触媒を用いていることから適用可能なデバイスも大きく制限される。
In addition to such dielectric characteristics, many problems such as complicated manufacturing processes are desired to be solved. In Patent Documents 2 and 3, in order to eliminate the complexity of the manufacturing process, as a patterning method that does not use a photoresist, a silica-based material having photosensitivity is used to expose and develop itself to form a pattern. Although a method is described, there are still many insufficient points, and improvement is desired.
Specifically, Patent Document 2 describes a negative resist using a double-decker POSS polymer, but the resolution in pattern formation is insufficient and the dielectric constant of the resulting pattern is also insufficient.
Moreover, although the resist by a sol-gel polymer is described in patent document 3, while the resolution in pattern formation is inadequate, the low dielectric constant property of the pattern obtained is also inadequate.
Further, in Examples of Patent Document 4, a film is formed using a solution containing a polysilsesquioxane polymer derived from a cage-type silicon compound having a specific structure and a photosensitive metal complex, A technique for forming a pattern using a sol-gel condensation reaction by exposing and developing the film is known. However, the exposure dose is a very large and low-sensitivity photosensitive film, and the resulting pattern has insufficient refractive index and low dielectric constant. Furthermore, since a metal catalyst is used, applicable devices are greatly limited.

特開2000−334881号公報JP 2000-334881 A 特開2009−215423号公報JP 2009-215423 A 米国特許公開2009/291389号明細書US Patent Publication No. 2009/291389 特開2007−298841号公報JP 2007-298841 A

Chem.Rev.56,2010,110,56〜110Chem. Rev. 56, 2010, 110, 56-110

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明は、誘電率が低く、かつ、ヤング率及び耐熱性が高いパターン膜(以上、例えば、半導体素子デバイス等における層間絶縁膜に適した性能)を、高解像度で形成可能な感光性組成物、パターン形成材料、並びに、これを用いた感光性膜、パターン形成方法、及び、パターン膜を提供することを目的とする。
更に、本発明は、該感光性組成物を用いて製造される反射防止膜及び絶縁膜、並びに、これらを用いた光学デバイス及び電子デバイスを提供することも目的とする。
This invention is made | formed in view of this present condition, and makes it a subject to solve the said various problems in the past, and to achieve the following objectives.
That is, the present invention is a photosensitivity capable of forming a pattern film having a low dielectric constant and a high Young's modulus and heat resistance (for example, performance suitable for an interlayer insulating film in a semiconductor element device, etc.) with high resolution. It is an object to provide a composition, a pattern forming material, a photosensitive film using the same, a pattern forming method, and a pattern film.
Furthermore, another object of the present invention is to provide an antireflection film and an insulating film produced using the photosensitive composition, and an optical device and an electronic device using the same.

本発明は、下記の構成であり、これにより本発明の上記目的が達成される。   The present invention has the following configuration, whereby the above object of the present invention is achieved.

[1]
(A)重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体と、
(B)SiH結合を有する化合物と、
(C)光重合開始剤と
を含有する感光性組成物。
[2]
前記光重合開始剤が、非金属性の光重合開始剤である、上記[1]に記載の感光性組成物。
[3]
前記光重合開始剤が、光ラジカル重合開始剤である、上記[1]又は[2]に記載の感光性組成物。
[4]
前記(A)重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体が、下記式(1)で表される1種又は2種以上のかご状シルセスキオキサン化合物から構成されるシルセスキオキサン類より得られる重合体である上記[1]〜[3]のいずれか1項に記載の感光性組成物。
(RSiO1.5 式(1)
(式(1)中、Rは、それぞれ独立に、有機基を表し、Rのうちの少なくとも2つは、重合性基を表す。aは8〜16の整数を表す。複数のRは同一であっても異なっていてもよい。)
ただし、前記重合体には前記かご状シルセスキオキサン化合物由来の重合性基が残存している。
[5]
ネガ型の組成物である、上記[1]〜[4]のいずれか1項に記載の感光性組成物。
[6]
前記光重合開始剤が、オキシム化合物である、上記[1]〜[5]のいずれか1項に記載の感光性組成物。
[7]
前記かご状シルセスキオキサン化合物が、下記一般式(Q−1)〜一般式(Q−7)で表されるかご状シルセスキオキサン化合物からなる群から選ばれる1種又は2種以上である、上記[4]〜[6]のいずれか1項に記載の感光性組成物。
[1]
(A) a polymer having a polymerizable group and a cage silsesquioxane structure;
(B) a compound having a SiH bond;
(C) The photosensitive composition containing a photoinitiator.
[2]
The photosensitive composition as described in [1] above, wherein the photopolymerization initiator is a nonmetallic photopolymerization initiator.
[3]
The photosensitive composition as described in [1] or [2] above, wherein the photopolymerization initiator is a radical photopolymerization initiator.
[4]
The silsesquioxane which the polymer which has the said (A) polymeric group and cage silsesquioxane structure is comprised from the 1 type, or 2 or more types of cage silsesquioxane compound represented by following formula (1). The photosensitive composition of any one of said [1]-[3] which is a polymer obtained from oxanes.
(RSiO 1.5 ) a formula (1)
(In formula (1), R represents an organic group each independently, and at least 2 of R represents a polymeric group. A represents an integer of 8 to 16. Several R are the same. It may or may not be.)
However, a polymerizable group derived from the cage silsesquioxane compound remains in the polymer.
[5]
The photosensitive composition according to any one of the above [1] to [4], which is a negative composition.
[6]
The photosensitive composition of any one of said [1]-[5] whose said photoinitiator is an oxime compound.
[7]
The cage silsesquioxane compound is one or more selected from the group consisting of cage silsesquioxane compounds represented by the following general formula (Q-1) to general formula (Q-7). The photosensitive composition according to any one of [4] to [6] above.

Figure 2012053243
Figure 2012053243

Figure 2012053243
Figure 2012053243

(一般式(Q−1)〜一般式(Q−7)中、Rは、それぞれ独立に、有機基を表し、一般式(Q−1)〜一般式(Q−7)の各々において、Rのうちの少なくとも2つは、重合性基を表す。)
[8]
前記重合体中の前記重合性基の含有量が、ケイ素原子に結合した全有機基中、10〜90モル%である、上記[4]〜[7]のいずれか1項に記載の感光性組成物。
[9]
前記重合体の重量平均分子量が1万〜50万である、上記[4]〜[8]のいずれか1項に記載の感光性組成物。
[10]
上記[1]〜[9]のいずれか1項に記載の感光性組成物であるパターン形成材料。
[11]
上記[1]〜[9]のいずれか1項に記載の感光性組成物により形成される感光性膜。
[12]
上記[11]に記載の感光性膜を形成する工程、前記感光性膜を露光する工程、及び、現像してパターン膜を得る現像工程を含むパターン形成方法。
[13]
前記現像工程が有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程である上記[12]に記載のパターン形成方法。
[14]
前記有機溶剤を含む現像液が、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群から選択される少なくとも1種類の溶剤である、上記[13]に記載のパターン形成方法。
[15]
上記[12]〜[14]のいずれか1項にパターン形成方法により得られるパターン膜。
[16]
屈折率が1.35以下である上記[15]に記載のパターン膜。
[17]
25℃における比誘電率が2.50以下である上記[15]又は[16]に記載のパターン膜。
[18]
上記[15]〜[17]のいずれか1項に記載のパターン膜である反射防止膜。
[19]
上記[15]〜[17]のいずれか1項に記載のパターン膜である絶縁膜。
[20]
上記[18]に記載の反射防止膜を有する光学デバイス。
[21]
上記[19]に記載の絶縁膜を有する電子デバイス。
(In General Formula (Q-1) to General Formula (Q-7), each R independently represents an organic group. In each of General Formula (Q-1) to General Formula (Q-7), R represents At least two of them represent polymerizable groups.)
[8]
The photosensitive property according to any one of the above [4] to [7], wherein the content of the polymerizable group in the polymer is 10 to 90 mol% in the total organic groups bonded to the silicon atom. Composition.
[9]
The photosensitive composition of any one of said [4]-[8] whose weight average molecular weights of the said polymer are 10,000-500,000.
[10]
The pattern formation material which is the photosensitive composition of any one of said [1]-[9].
[11]
The photosensitive film | membrane formed with the photosensitive composition of any one of said [1]-[9].
[12]
The pattern formation method including the process of forming the photosensitive film as described in said [11], the process of exposing the said photosensitive film | membrane, and the image development process which develops and obtains a pattern film.
[13]
The pattern forming method as described in [12] above, wherein the developing step is a step of developing using a developer containing an organic solvent.
[14]
The developer containing the organic solvent is at least one solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents, according to [13] above. Pattern forming method.
[15]
A pattern film obtained by the pattern forming method according to any one of [12] to [14].
[16]
The pattern film according to [15], wherein the refractive index is 1.35 or less.
[17]
The pattern film according to [15] or [16], wherein the relative dielectric constant at 25 ° C. is 2.50 or less.
[18]
An antireflection film, which is the pattern film according to any one of [15] to [17].
[19]
An insulating film, which is the pattern film according to any one of [15] to [17].
[20]
An optical device having the antireflection film according to [18].
[21]
The electronic device which has an insulating film as described in said [19].

本発明は、更に、下記構成であることも好ましい。
[22] 前記SiH結合を有する化合物が、下記一般式(B−1)で表される化合物である、上記[1]〜[8]のいずれか1項に記載の感光性組成物。
HSiR (B−1)
一般式(B−1)中、R 、R 及びR は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。R 、R 、及びR の少なくとも2つが互いに結合して環を形成していてもよい。
[23]
前記SiH結合を有する化合物が、シロキサン結合を少なくとも1つ有する化合物である、上記[1]〜[8]及び[22]のいずれか1項に記載の感光性組成物。
[24]
前記SiH結合を有する化合物が、直鎖状ポリシロキサンである、上記[23]に記載の感光性組成物。
[25]
露光により、ラジカル重合反応又はカチオン重合反応が進行する、上記[1]〜[8]及び[22]〜[24]のいずれか1項に記載の感光性組成物。
The present invention preferably further has the following configuration.
[22] The photosensitive composition according to any one of [1] to [8], wherein the compound having an SiH bond is a compound represented by the following general formula (B-1).
HSiR B 1 R B 2 R B 3 (B-1)
In General Formula (B-1), R B 1 , R B 2, and R B 3 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. At least two of R B 1 , R B 2 , and R B 3 may be bonded to each other to form a ring.
[23]
The photosensitive composition according to any one of [1] to [8] and [22] above, wherein the compound having an SiH bond is a compound having at least one siloxane bond.
[24]
The photosensitive composition as described in [23] above, wherein the compound having an SiH bond is a linear polysiloxane.
[25]
The photosensitive composition according to any one of [1] to [8] and [22] to [24], wherein a radical polymerization reaction or a cationic polymerization reaction proceeds by exposure.

本発明によれば、誘電率が低く、かつ、ヤング率及び耐熱性が高いパターン膜(以上、特に、半導体素子デバイス等における層間絶縁膜に適した性能)を、高解像度で形成可能な感光性組成物、パターン形成材料、並びに、これを用いた感光性膜、パターン形成方法及びパターン膜を提供できる。
更に、本発明によれば、前記感光性組成物を用いて製造される反射防止膜及び絶縁膜、並びに、これらを用いた光学デバイス及び電子デバイスを提供できる。
According to the present invention, photosensitivity capable of forming a pattern film having a low dielectric constant and high Young's modulus and high heat resistance (in particular, performance suitable for an interlayer insulating film in a semiconductor element device, etc.) with high resolution. A composition, a pattern forming material, a photosensitive film using the same, a pattern forming method, and a pattern film can be provided.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an antireflection film and an insulating film produced using the photosensitive composition, and an optical device and an electronic device using these.

以下、本発明について詳細に記述する。
なお、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
また本明細書中における「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等を意味する。また本発明において光とは、活性光線又は放射線を意味する。本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、X線、EUV光などによる露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線による描画も露光に含める。
The present invention will be described in detail below.
In addition, in the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes the thing which has a substituent with the thing which does not have a substituent. . For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
In addition, “active light” or “radiation” in the present specification means, for example, an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by an excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, electron beams, and the like. In the present invention, light means actinic rays or radiation. Unless otherwise specified, “exposure” in this specification is not only exposure with far-ultraviolet rays such as mercury lamps and excimer lasers, X-rays, EUV light, but also drawing with particle beams such as electron beams and ion beams. Are also included in the exposure.

本発明の感光性組成物は、(A)重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体と、(B)SiH結合を有する化合物と、(C)光重合開始剤とを含有する。(A)としては側鎖にかご状シルセスキオキサンを有する繰り返し単位と重合性基を含有する重合体、又は主鎖or側鎖にかご状シルセスキオキサンを有し、かご状シルセスキオキサン上の置換基として重合性基を有している重合体が好ましい。より好ましくは、本発明の感光性組成物は、(A)後述する平均組成式で表される1種又は2種以上のかご状シルセスキオキサン化合物から構成されるシルセスキオキサン類より得られる重合体と、(B)SiH結合を有する化合物と、(C)光重合開始剤とを含有する。ただし、この重合体には、かご状シルセスキオキサン化合物由来の重合性基が残存している。   The photosensitive composition of the present invention contains (A) a polymer having a polymerizable group and a cage silsesquioxane structure, (B) a compound having a SiH bond, and (C) a photopolymerization initiator. . (A) is a polymer containing a repeating unit having a cage silsesquioxane in the side chain and a polymerizable group, or a cage silsesquioxane in the main chain or side chain, A polymer having a polymerizable group as a substituent on the sun is preferred. More preferably, the photosensitive composition of the present invention is obtained from (S) silsesquioxanes composed of one or more cage silsesquioxane compounds represented by the average composition formula described later. And (B) a compound having a SiH bond, and (C) a photopolymerization initiator. However, a polymerizable group derived from a cage silsesquioxane compound remains in this polymer.

本発明の感光性組成物を用いることによって、本発明の感光性組成物に含有される重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体(好ましくは、かご状シルセスキオキサン化合物の重合体)の構造が、塗布面状が良好で、誘電率が低く、かつ、ヤング率が高いパターン膜を形成できることに大きく寄与しているものと考えられる。
また、重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体(好ましくは、かご状シルセスキオキサン化合物より得られる重合体)と光重合開始剤とを含有する本発明の感光性組成物により膜を形成した後に、該膜に露光を行うことで、前記重合体中の残存重合性基による反応が進行し、露光部が硬化する。次いで、有機溶剤を用いた現像工程を行うことにより、未露光部が除去されて、パターンを形成することができる。
By using the photosensitive composition of the present invention, a polymer having a polymerizable group and a cage silsesquioxane structure (preferably a cage silsesquioxane compound) contained in the photosensitive composition of the present invention. It is considered that the structure of the polymer) greatly contributes to the formation of a patterned film having a good coated surface, a low dielectric constant, and a high Young's modulus.
The photosensitive composition of the present invention comprising a polymer having a polymerizable group and a cage silsesquioxane structure (preferably a polymer obtained from a cage silsesquioxane compound) and a photopolymerization initiator. After the film is formed by the above, the film is exposed, whereby a reaction due to the remaining polymerizable group in the polymer proceeds, and the exposed portion is cured. Next, by performing a development process using an organic solvent, the unexposed portion is removed and a pattern can be formed.

本発明に係る感光性組成物は、典型的にはネガ型の組成物(ネガパターンを形成する組成物)である。
また、本発明は、上記感光性組成物であるパターン形成材料にも関する。
The photosensitive composition according to the present invention is typically a negative composition (a composition that forms a negative pattern).
Moreover, this invention relates also to the pattern formation material which is the said photosensitive composition.

先ず、組成物に含まれる重合体の原料である化合物(好ましくはシルセスキオキサン類)について説明する。その後、該化合物(好ましくはシルセスキオキサン類)から製造される重合体、及びその製造方法について詳述する。   First, the compound (preferably silsesquioxane) which is the raw material of the polymer contained in the composition will be described. Then, the polymer manufactured from this compound (preferably silsesquioxane) and its manufacturing method are explained in full detail.

[1]重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体の原料である化合物
本発明の(A)重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体における重合性基としては、特に限定されず、ラジカル重合性基又はカチオン重合性基などが挙げられる。より具体的には、エポキシ基、オキセタニル基、オキサゾリル基、ビニルオキシ基などのカチオン重合性基や、アルケニル基、アルキニル基、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニルエーテル、ビニルエステルなどのラジカル重合性基が好ましい。なかでも、合成が容易であり、重合反応が良好に進行する点から、ラジカル重合性基が好ましく、アルケニル基又はアルキニル基がより好ましい。
[1] Compound which is a raw material of a polymer having a polymerizable group and a cage silsesquioxane structure (A) The polymerizable group in the polymer having a polymerizable group and a cage silsesquioxane structure of the present invention The radical polymerizable group or the cationic polymerizable group is not particularly limited. More specifically, cationically polymerizable groups such as epoxy groups, oxetanyl groups, oxazolyl groups, vinyloxy groups, alkenyl groups, alkynyl groups, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, vinyl ethers, vinyl esters, etc. A radical polymerizable group is preferred. Of these, a radical polymerizable group is preferable and an alkenyl group or an alkynyl group is more preferable from the viewpoint that synthesis is easy and the polymerization reaction proceeds favorably.

なお、アルケニル基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、ケイ素原子含有基の任意の位置に2重結合を有する基が挙げられる。なかでも、炭素数2〜12が好ましく、更に炭素数2〜6が好ましい。例えば、ビニル基、アリル基などが挙げられ、重合制御性の容易さ、機械強度の観点から、ビニル基が好ましい。
アルキニル基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、ケイ素原子含有基の任意の位置に3重結合を有する基が挙げられる。なかでも、炭素数2〜12が好ましく、更に炭素数2〜6が好ましい。重合制御性の容易さの観点から、エチニル基が好ましい。
In addition, as an alkenyl group, the group which has a double bond in the arbitrary positions of an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, and a silicon atom containing group is mentioned, for example. Especially, C2-C12 is preferable and C2-C6 is more preferable. For example, a vinyl group, an allyl group, etc. are mentioned, and a vinyl group is preferable from the viewpoint of ease of polymerization control and mechanical strength.
Examples of the alkynyl group include a group having a triple bond at an arbitrary position of an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, or a silicon atom-containing group. Especially, C2-C12 is preferable and C2-C6 is more preferable. From the viewpoint of ease of polymerization controllability, an ethynyl group is preferred.

シルセスキオキサン構造とは、各ケイ素原子が3個の酸素原子と結合し、各酸素原子が2個のケイ素原子と結合している構造(RSiO1.5、珪素原子数に対する酸素原子数が1.5。Rは、有機基を表す。)である。より具体的には、RSiO1.5ユニットが別のRSiO1.5ユニットにおける酸素原子を共有して他のユニットに連結している構造である。本発明の前記(A)重合体が有するかご状シルセスキオキサン構造とは、前述のシルセスキオキサン構造がかご状構造である。なお、かご状構造は、共有結合した原子で形成された複数の環によって容積が定まり、容積内に位置する点は環を通過せずには容積から離れることができないような構造を指す。 A silsesquioxane structure is a structure in which each silicon atom is bonded to three oxygen atoms, and each oxygen atom is bonded to two silicon atoms (RSiO 1.5 , the number of oxygen atoms relative to the number of silicon atoms is 1.5, R represents an organic group. More specifically, a structure RSiO 1.5 units are sharing the oxygen atoms in another RSiO 1.5 units connected to other units. The cage silsesquioxane structure of the polymer (A) of the present invention is a cage structure of the aforementioned silsesquioxane structure. The cage structure is a structure in which the volume is determined by a plurality of rings formed of covalently bonded atoms, and a point located in the volume cannot be separated from the volume without passing through the ring.

重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体の原料である化合物としては、かご状シルセスキオキサン構造を有すると共に、重合反応後に重合性基が残存するように重合性基を有する化合物(i)であれば特に限定されない。重合反応後に重合性基が残存するように重合性基を有する化合物が、かご状シルセスキオキサン構造を有さない化合物(ii)である場合には、重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する化合物(iii)と共に原料として重合に供される。ここで、化合物(iii)が有する重合性基は、重合後に残存していてもしていなくてもよい。また前述の化合物(i)〜(iii)の他に、本発明の効果を損なわない範囲で、重合性基を有する化合物(iv)が原料として使用可能である。なお、化合物(iv)が有する重合性基は、重合後に残存しない。   The compound that is a raw material of the polymer having a polymerizable group and a cage silsesquioxane structure has a cage silsesquioxane structure and a polymerizable group so that the polymerizable group remains after the polymerization reaction. If it is a compound (i), it will not specifically limit. When the compound having a polymerizable group so that the polymerizable group remains after the polymerization reaction is a compound (ii) having no cage silsesquioxane structure, the polymerizable group and the cage silsesquioxane The compound (iii) having a structure is used as a raw material for polymerization. Here, the polymerizable group that the compound (iii) has may or may not remain after polymerization. In addition to the above-mentioned compounds (i) to (iii), the compound (iv) having a polymerizable group can be used as a raw material as long as the effects of the present invention are not impaired. In addition, the polymeric group which compound (iv) has does not remain after superposition | polymerization.

本発明の感光性組成物に含まれる、重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体の原料である化合物は、以下に説明するシルセスキオキサン類であることが、組成物から得られる膜の低誘電率性、ヤング率、解像性、耐熱性の観点で好ましい。   From the composition, the compound that is a raw material of the polymer having a polymerizable group and a cage silsesquioxane structure, contained in the photosensitive composition of the present invention, is a silsesquioxane described below. From the viewpoint of low dielectric constant, Young's modulus, resolution, and heat resistance of the obtained film.

シルセスキオキサン類
<かご状シルセスキオキサン化合物>
シルセスキオキサンとは、前述のシルセスキオキサン構造を有する化合物である。なお、かご状構造は、前述の構造を指す。
本発明のシルセスキオキサン類は、下記式(1)で表される1種又は2種以上のかご状シルセスキオキサン化合物から構成されるため、該重合体を用いた膜がより低屈折率となると共に、優れた低屈折率性、耐熱性、耐湿性などを示す。なお、複数種(2種以上)のかご状シルセスキオキサン化合物を使用する場合は、同じかご形状の化合物を2種使用してもよいし、異なるかご形状の化合物をそれぞれ1種ずつ使用してもよい。
(RSiO1.5 式(1)
Silsesquioxane <Cage-like silsesquioxane compound>
Silsesquioxane is a compound having the aforementioned silsesquioxane structure. The cage structure refers to the structure described above.
Since the silsesquioxane of the present invention is composed of one or more cage silsesquioxane compounds represented by the following formula (1), a film using the polymer has a lower refractive index. And a low refractive index property, heat resistance, moisture resistance and the like. In addition, when using multiple types (two or more) of cage silsesquioxane compounds, two compounds having the same cage shape may be used, or one compound having a different cage shape may be used. May be.
(RSiO 1.5 ) a formula (1)

式(1)中、Rは、それぞれ独立に、有機基を表し、Rのうちの少なくとも2つは、重合性基を表す。複数のRは同一であっても異なっていてもよい。
ただし、前記重合体には前記かご状シルセスキオキサン化合物由来の重合性基が残存している。
式(1)中、aは8〜16の整数を表す。aは8、10、12、14又は16の整数がより好ましい。得られる膜がより優れた低屈折率性及び耐熱性を示す点より、aが8、10、12であることが好ましく、更に重合制御性の観点から、8がより好ましい。
In formula (1), R represents an organic group each independently, and at least two of R represent a polymerizable group. A plurality of R may be the same or different.
However, a polymerizable group derived from the cage silsesquioxane compound remains in the polymer.
In formula (1), a represents an integer of 8 to 16. a is more preferably an integer of 8, 10, 12, 14 or 16. It is preferable that a is 8, 10, and 12 from the point which the film | membrane obtained has the more excellent low refractive index property and heat resistance, and 8 is more preferable from a viewpoint of superposition | polymerization controllability.

上記かご状シルセスキオキサン化合物の好適態様としては、下記一般式(Q−1)〜一般式(Q−7)で表される化合物が挙げられる。なかでも、入手性、重合制御性、溶解性の観点から、一般式(Q−6)で表される化合物が最も好ましい。   As a suitable aspect of the said cage silsesquioxane compound, the compound represented by the following general formula (Q-1)-general formula (Q-7) is mentioned. Among these, from the viewpoints of availability, polymerization controllability, and solubility, the compound represented by General Formula (Q-6) is most preferable.

Figure 2012053243
Figure 2012053243

Figure 2012053243
Figure 2012053243

(一般式(Q−1)〜一般式(Q−7)中、Rは、それぞれ独立に、有機基を表し、一般式(Q−1)〜一般式(Q−7)の各々において、Rのうちの少なくとも2つは、重合性基を表す。) (In General Formula (Q-1) to General Formula (Q-7), each R independently represents an organic group. In each of General Formula (Q-1) to General Formula (Q-7), R represents At least two of them represent polymerizable groups.)

Rの有機基としては、重合性基、及び、非重合性基を挙げることができる。
重合性基としては、特に限定されず、前述の(A)重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体における重合性基と同様のものが挙げられ、その好ましい範囲も同様である。
Examples of the organic group for R include a polymerizable group and a non-polymerizable group.
The polymerizable group is not particularly limited, and examples thereof include the same as the polymerizable group in the polymer having the above-described (A) polymerizable group and a cage silsesquioxane structure, and the preferred range thereof is also the same. .

非重合性基とは、上述した重合性を有さない基を指し、具体的には、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、ケイ素原子含有基、又はそれらを組み合わせた基などが挙げられる。なかでも、感光性膜が優れた現像性を示す点、及び、得られるパターン膜が優れた低屈折率性及び耐熱性を示す点から、アルキル基又はシクロアルキル基が好ましい。   The non-polymerizable group refers to a group that does not have the above-described polymerizability, and specifically includes an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, a silicon atom-containing group, or a combination thereof. Group and the like. Among these, an alkyl group or a cycloalkyl group is preferable from the viewpoint that the photosensitive film exhibits excellent developability and the obtained pattern film exhibits excellent low refractive index and heat resistance.

アルキル基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1〜20の直鎖又は分岐アルキル基である。アルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子を有していてもよい。アルキル基の具体的としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−オクタデシル基などの直鎖アルキル基、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、2−エチルヘキシル基などの分岐アルキル基などが挙げられる。
なお、アルキル基の好ましい態様の一つとして、得られる膜がより低屈折率性を示す点から、フッ素原子を有するアルキル基(フッ素化アルキル基)が好ましい。フッ素化アルキル基とは、アルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたものが挙げられる。具体的には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基などが挙げられる。
The alkyl group may have a substituent, and is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The alkyl chain may have an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom. Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n Examples include linear alkyl groups such as -octadecyl group, branched alkyl groups such as isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, neopentyl group, and 2-ethylhexyl group.
In addition, as one of the preferable aspects of an alkyl group, the alkyl group which has a fluorine atom (fluorinated alkyl group) is preferable from the point that the film | membrane obtained has a lower refractive index property. Examples of the fluorinated alkyl group include those in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms. Specific examples include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group, and a nonafluorobutyl group.

シクロアルキル基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数3〜20のシクロアルキル基であり、多環でもよく、環内に酸素原子を有していてもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などが挙げられる。   The cycloalkyl group may have a substituent, preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, may be polycyclic, and may have an oxygen atom in the ring. Specific examples include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group.

アリール基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数6〜14のアリール基であり、例えば、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。   The aryl group may have a substituent and is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group.

アラルキル基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数7〜20のアラルキル基であり、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基が挙げられる。   The aralkyl group may have a substituent and is preferably an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, and a naphthylethyl group.

アルコキシ基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1〜20のアルコキシ基であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基などが挙げられる。   As an alkoxy group, it may have a substituent, Preferably it is a C1-C20 alkoxy group, for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, n-butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy Group, heptyloxy group and the like.

ケイ素原子含有基は、ケイ素が含有されていれば特に制限されないが、一般式(2)で表される基が好ましい。
*−L−Si−(R20 (2)
一般式(2)中、*はケイ素原子との結合位置を表す。Lはアルキレン基、−O−、−S−、−Si(R21)(R22)−、−N(R23)−又は、これらを組み合わせた2価の連結基を表す。Lは、アルキレン基、−O−又は、これらを組み合わせた2価の連結基が好ましい。
アルキレン基としては、炭素数1〜12が好ましく、炭素数1〜6がより好ましい。R21、R22、R23及びR20は、それぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はアルコキシ基を表す。R21、R22、R23及びR20で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基の定義は、上述の定義と同じであり、好ましくはメチル基、エチル基、ブチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。
ケイ素原子含有基としては、シリルオキシ基(トリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオキシ、t−ブチルジメチルシリルオキシ)が好ましい。
The silicon atom-containing group is not particularly limited as long as silicon is contained, but a group represented by the general formula (2) is preferable.
* -L 1 -Si- (R 20 ) 3 (2)
In general formula (2), * represents a bonding position with a silicon atom. L 1 represents an alkylene group, —O—, —S—, —Si (R 21 ) (R 22 ) —, —N (R 23 ) —, or a divalent linking group obtained by combining these. L 1 is preferably an alkylene group, —O—, or a divalent linking group obtained by combining these.
As an alkylene group, C1-C12 is preferable and C1-C6 is more preferable. R 21 , R 22 , R 23 and R 20 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an alkoxy group. The definitions of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and alkoxy group represented by R 21 , R 22 , R 23 and R 20 are the same as those defined above, preferably a methyl group, an ethyl group, a butyl group, Examples include a cyclohexyl group.
As the silicon atom-containing group, a silyloxy group (trimethylsilyloxy, triethylsilyloxy, t-butyldimethylsilyloxy) is preferable.

式(1)で表されるかご状シルセスキオキサン化合物は、下記平均組成式(3)で表されることが好ましい。
(RSiO1.5(RSiO1.5 式(3)
(式(1)中、Rは、重合性基を表す。Rは、非重合性基を表す。ここで重合性基、非重合性基は上と同義である。xは2.0〜14.0の数を表し(2.0≦x≦14.0)、yは0〜14.0の数を表す(0≦y≦14.0)。ただし、x+y=8〜16を満たす。なお、複数のR及びRは、それぞれ、同一であっても異なっていてもよい。
The cage silsesquioxane compound represented by the formula (1) is preferably represented by the following average composition formula (3).
(R 1 SiO 1.5 ) x (R 2 SiO 1.5 ) y formula (3)
(In formula (1), R 1 represents a polymerizable group. R 2 represents a non-polymerizable group. Here, the polymerizable group and the non-polymerizable group have the same meanings as above. X is 2.0. Represents a number of ˜14.0 (2.0 ≦ x ≦ 14.0), and y represents a number of 0 to 14.0 (0 ≦ y ≦ 14.0), where x + y = 8 to 16 is satisfied The plurality of R 1 and R 2 may be the same or different.

式(3)中、xは2.0〜14.0の数を表し、得られる膜がより優れた低屈折率性、耐熱性、耐光性、及び硬化性を示す点より、xは2.5以上が好ましく、3.0以上がより好ましい。
式(3)中、yは0〜14.0の数を表し、得られる膜がより優れた低屈折率性、耐熱性及び塗布性を示す点より、yは0〜12.0が好ましく、0〜10.0が更に好ましく、0〜7.5がより好ましく、0〜5.0が最も好ましい。
In formula (3), x represents a number of 2.0 to 14.0, and x is 2. from the point that the obtained film exhibits more excellent low refractive index property, heat resistance, light resistance, and curability. 5 or more is preferable and 3.0 or more is more preferable.
In the formula (3), y represents a number of 0 to 14.0, and y is preferably 0 to 12.0 from the viewpoint that the obtained film exhibits more excellent low refractive index properties, heat resistance and coating properties. 0-10.0 are still more preferable, 0-7.5 are more preferable, and 0-5.0 are the most preferable.

式(3)中、x+y=8〜16を満たし、得られる膜がより優れた低屈折率、耐熱性、吸湿性、及び保存安定性を示す点より、x+y=8〜14が好ましく、x+y=8〜12がより好ましく、x+y=8〜10が更に好ましい。
更に、式(3)中、xの割合(x/x+y)は0.1≦(x/x+y)≦1.0を満たすことが好ましく、得られる膜がより優れた低屈折率性、耐熱性、及び機械強度を示す点より、0.2≦(x/x+y)≦1.0がより好ましく、0.3≦x/y≦1.0が更に好ましい。
In the formula (3), x + y = 8 to 16 is satisfied, and x + y = 8 to 14 is preferable from the viewpoint that the resulting film exhibits more excellent low refractive index, heat resistance, hygroscopicity, and storage stability, and x + y = 8-12 are more preferable and x + y = 8-10 is still more preferable.
Furthermore, in the formula (3), the ratio of x (x / x + y) preferably satisfies 0.1 ≦ (x / x + y) ≦ 1.0, and the resulting film has a better low refractive index property and heat resistance. In view of mechanical strength, 0.2 ≦ (x / x + y) ≦ 1.0 is more preferable, and 0.3 ≦ x / y ≦ 1.0 is still more preferable.

<シルセスキオキサン類の好適態様>
シルセスキオキサン類の好適態様の一つとして、得られる膜がより優れた低屈折率性及び耐熱性を示す点から、式(3)においてxが2.0≦x≦8.0の範囲の数を表し(好ましくは3.0≦x≦8.0)、yが0≦y≦6.0の範囲の数を表し(好ましくは0≦y≦5.0)、x+y=8を表し、上記一般式(Q−6)で表されるかご状シルセスキオキサン化合物より構成されるシルセスキオキサン類が挙げられる。
該シルセスキオキサン類は、1種又は2種以上の上記一般式(Q−6)で表されるかご状シルセスキオキサン化合物(T8型)より構成される。例えば、8つの重合性基を有するかご状シルセスキオキサン化合物と、4つの重合性基及び4つの非重合性基を有するかご状シルセスキオキサン化合物との混合物であってもよい。
<Preferred embodiment of silsesquioxane>
As a preferred embodiment of the silsesquioxanes, x is in the range of 2.0 ≦ x ≦ 8.0 in the formula (3) from the viewpoint that the obtained film exhibits more excellent low refractive index and heat resistance. (Preferably 3.0 ≦ x ≦ 8.0), y represents a number in the range of 0 ≦ y ≦ 6.0 (preferably 0 ≦ y ≦ 5.0), and x + y = 8 And silsesquioxanes composed of a cage silsesquioxane compound represented by the general formula (Q-6).
The silsesquioxanes are composed of one or more cage silsesquioxane compounds (T8 type) represented by the general formula (Q-6). For example, a mixture of a cage silsesquioxane compound having 8 polymerizable groups and a cage silsesquioxane compound having 4 polymerizable groups and 4 non-polymerizable groups may be used.

シルセスキオキサン類の他の好適態様として、式(3)においてxが2.0≦x≦10.0の範囲の数を表し(好ましくは3.0≦x≦10.0)、yが0≦y≦8.0の範囲の数を表し(好ましくは0≦y≦7.0)、x+y=10を表し、上記一般式(Q−2)で表されるかご状シルセスキオキサン化合物及び/又は一般式(Q−7)で表されるかご状シルセスキオキサン化合物より構成されるシルセスキオキサン類が挙げられる。
該シルセスキオキサン類は、1種又は2種以上の、上記一般式(Q−2)又は一般式(Q−7)で表されるかご状シルセスキオキサン化合物(T10型)より構成される。
In another preferred embodiment of the silsesquioxane, in formula (3), x represents a number in the range of 2.0 ≦ x ≦ 10.0 (preferably 3.0 ≦ x ≦ 10.0), and y is A cage-shaped silsesquioxane compound represented by a number in the range of 0 ≦ y ≦ 8.0 (preferably 0 ≦ y ≦ 7.0), x + y = 10 and represented by the above general formula (Q-2) And / or silsesquioxanes composed of a cage silsesquioxane compound represented by formula (Q-7).
The silsesquioxanes are composed of one or more kinds of cage silsesquioxane compounds (T10 type) represented by the above general formula (Q-2) or general formula (Q-7). The

シルセスキオキサン類の他の好適態様として、式(3)においてxが2.0≦x≦12.0の範囲の数を表し(好ましくは3.0≦x≦12.0)、yが0≦y≦10.0の範囲の数を表し(好ましくは0≦y≦9.0)、x+y=12を表し、上記一般式(Q−1)で表されるかご状シルセスキオキサン化合物及び/又は一般式(Q−3)で表されるかご状シルセスキオキサン化合物より構成されるシルセスキオキサン類が挙げられる。
該シルセスキオキサン類は、1種又は2種以上の、上記一般式(Q−1)又は一般式(Q−3)で表されるかご状シルセスキオキサン化合物(T12型)より構成される。
In another preferred embodiment of the silsesquioxane, in formula (3), x represents a number in the range of 2.0 ≦ x ≦ 12.0 (preferably 3.0 ≦ x ≦ 12.0), and y is A cage-shaped silsesquioxane compound represented by a number in the range of 0 ≦ y ≦ 10.0 (preferably 0 ≦ y ≦ 9.0), x + y = 12, and represented by the above general formula (Q-1) And / or silsesquioxanes composed of a cage silsesquioxane compound represented by the general formula (Q-3).
The silsesquioxanes are composed of one or more kinds of cage silsesquioxane compounds (T12 type) represented by the above general formula (Q-1) or general formula (Q-3). The

シルセスキオキサン類の他の好適態様として、式(3)においてxが2.0≦x≦14.0の範囲の数を表し、yが0≦y≦12.0の範囲の数を表し、x+y=14を表し、上記一般式(Q−4)で表されるかご状シルセスキオキサン化合物より構成されるシルセスキオキサン類が挙げられる。
該シルセスキオキサン類は、1種又は2種以上の上記一般式(Q−4)で表されるかご状シルセスキオキサン化合物(T14型)より構成される。
In another preferred embodiment of the silsesquioxane, in formula (3), x represents a number in the range of 2.0 ≦ x ≦ 14.0, and y represents a number in the range of 0 ≦ y ≦ 12.0. X + y = 14, and silsesquioxanes composed of a cage silsesquioxane compound represented by the general formula (Q-4).
The silsesquioxanes are composed of one or more cage silsesquioxane compounds (T14 type) represented by the above general formula (Q-4).

シルセスキオキサン類のその他の好適態様の一つとして、少なくとも3つの重合性基と、少なくとも3つの非重合性基とを有するかご状シルセスキオキサン化合物(以下、化合物(A)とも言う)を含むシルセスキオキサン類が挙げられる。すなわち、該化合物(A)は、式(3)中のRのうち少なくとも3つが重合性基を表し、更にRのうち少なくとも3つが非重合性基を表す化合物である。該化合物(A)を含有することにより、より低屈折率で耐熱性に優れるパターン膜を得ることができる。
この形態において、かご状シルセスキオキサン化合物(A)は、3つ以上の重合性基と3つ以上の非重合性基を有していてもよい。
化合物(A)の構造は特に限定されないが、上述した一般式(Q−1)〜一般式(Q−7)で表される化合物であることが好ましい。
例えば、一般式(Q−6)で表される化合物においては、3〜5つの重合性基と3〜5つの非重合性基を有し、両者の総数が8である化合物が化合物(A)に該当する。
また、一般式(Q−2)又は一般式(Q−7)で表される化合物においては、3〜7つの重合性基と3〜7つの非重合性基とを有し、両者の総数が10である化合物が化合物(A)に該当する。
また、一般式(Q−4)で表される化合物においては、3〜11つの重合性基と3〜11つの非重合性基とを有し、両者の総数が14である化合物が化合物(A)に該当する。
As another preferred embodiment of the silsesquioxane, a cage silsesquioxane compound having at least three polymerizable groups and at least three non-polymerizable groups (hereinafter also referred to as compound (A)). And silsesquioxanes. That is, the compound (A) is a compound in which at least three of R in the formula (3) represent a polymerizable group, and at least three of R represent a non-polymerizable group. By containing the compound (A), a patterned film having a lower refractive index and excellent heat resistance can be obtained.
In this form, the cage silsesquioxane compound (A) may have three or more polymerizable groups and three or more non-polymerizable groups.
Although the structure of a compound (A) is not specifically limited, It is preferable that it is a compound represented by the general formula (Q-1)-general formula (Q-7) mentioned above.
For example, in the compound represented by the general formula (Q-6), a compound having 3 to 5 polymerizable groups and 3 to 5 non-polymerizable groups and the total number of both being 8 is compound (A). It corresponds to.
Moreover, in the compound represented by general formula (Q-2) or general formula (Q-7), it has 3-7 polymeric groups and 3-7 nonpolymerizable groups, and the total of both is The compound which is 10 corresponds to the compound (A).
In addition, in the compound represented by the general formula (Q-4), a compound having 3 to 11 polymerizable groups and 3 to 11 non-polymerizable groups, and the total number of both is 14 (A )

全シルセスキオキサン類中における上記した化合物(A)の含有量は、特に制限されないが、得られる膜の諸特性がより優れる点より、シルセスキオキサン類全量に対して、10モル%以上であることが好ましく、20〜100モル%であることがより好ましく、60〜100モル%以上であることが更に好ましい。特に、シルセスキオキサン類が化合物(A)のみによって構成され、他のかご状シルセスキオキサン化合物を実質的に含有しないことが好ましい。   The content of the above-mentioned compound (A) in all silsesquioxanes is not particularly limited, but is 10 mol% or more based on the total amount of silsesquioxanes from the viewpoint of more excellent characteristics of the resulting film. It is preferable that it is 20-100 mol%, and it is still more preferable that it is 60-100 mol% or more. In particular, it is preferable that the silsesquioxane is composed only of the compound (A) and does not substantially contain other cage silsesquioxane compounds.

上述したシルセスキオキサン類は、通常、かご状シルセスキオキサン化合物から構成されるが、本発明の効果を損なわない範囲であれば、他のポリシロキサン化合物(ラダー型シルセスキオキサン化合物など)を含んでいてもよい。   The silsesquioxanes described above are usually composed of a cage silsesquioxane compound, but other polysiloxane compounds (ladder-type silsesquioxane compounds, etc.) as long as the effects of the present invention are not impaired. ) May be included.

以下に、シルセスキオキサン類の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。なお、表1中の置換基比率は、式(3)中のx/yに該当する。   Although the specific example of silsesquioxane is shown below, this invention is not limited to these. In addition, the substituent ratio in Table 1 corresponds to x / y in Formula (3).

Figure 2012053243
Figure 2012053243

本発明で使用されるかご状シルセスキオキサン化合物は、アルドリッチ、Hybrid Plastics社から購入できるものを使用してもよいし、Polymers, 20, 67-85, 2008, Journal of Inorganic and Organometallic Polymers, 11(3), 123-154, 2001, Journal of Organometallic Chemistry, 542, 141-183, 1997, Journal of Macromolecular Science A. Chemistry, 44(7), 659-664, 2007, Chem. Rev., 95, 1409-1430, 1995, Journal of Inorganic and Organometallic Polymers, 11(3), 155-164, 2001, Dalton Transactions, 36-39, 2008, Macromolecules, 37(23), 8517-8522, 2004, Chem. Mater.,8, 1250-1259, 1996などに記載の公知の方法で合成してもよい。   The cage silsesquioxane compound used in the present invention may be one that can be purchased from Aldrich, Hybrid Plastics, Polymers, 20, 67-85, 2008, Journal of Inorganic and Organometallic Polymers, 11 (3), 123-154, 2001, Journal of Organometallic Chemistry, 542, 141-183, 1997, Journal of Macromolecular Science A. Chemistry, 44 (7), 659-664, 2007, Chem. Rev., 95, 1409 -1430, 1995, Journal of Inorganic and Organometallic Polymers, 11 (3), 155-164, 2001, Dalton Transactions, 36-39, 2008, Macromolecules, 37 (23), 8517-8522, 2004, Chem. Mater., 8, 1250-1259, 1996 or the like.

[2](A)重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体
(A)重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体としては、前述の重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する限り特に限定されない。
(A)重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体としては、前述の式(1)で表される1種又は2種以上のかご状シルセスキオキサン化合物から構成されるシルセスキオキサン類より得られる重合体であることが、組成物から得られる膜の低誘電率性、ヤング率、解像性、耐熱性の観点で好ましい。ここで、この重合体には、かご状シルセスキオキサン化合物由来の重合性基が残存している。
[2] (A) Polymer having a polymerizable group and a cage silsesquioxane structure (A) The polymer having a polymerizable group and a cage silsesquioxane structure includes the aforementioned polymerizable group and cage shape. There is no particular limitation as long as it has a silsesquioxane structure.
(A) As a polymer having a polymerizable group and a cage silsesquioxane structure, a silyl compound composed of one or more cage silsesquioxane compounds represented by the above formula (1) is used. A polymer obtained from sesquioxanes is preferable from the viewpoint of low dielectric constant, Young's modulus, resolution, and heat resistance of a film obtained from the composition. Here, a polymerizable group derived from a cage silsesquioxane compound remains in the polymer.

シルセスキオキサン類の重合体
以下に、上述したシルセスキオキサン類を原料として得られる重合体の物性値、及びその製造方法について詳述する。
Silsesquioxane Polymers Hereinafter, physical properties of polymers obtained using the above-mentioned silsesquioxanes as raw materials and the production method thereof will be described in detail.

重合体の重量平均分子量(M)は特に限定されないが、1.0×10〜50×10であることが好ましく、3.5×10〜40×10であることがより好ましく、5.0×10〜35×10であることが最も好ましい。
重合体の数平均分子量(M)は特に限定されないが、1.5×10〜35×10であることが好ましく、1.5×10〜20×10であることがより好ましく、2.5×10〜15×10であることが最も好ましい。
重合体のZ+1平均分子量(MZ+1)は特に限定されないが、1.5×10〜65×10であることが好ましく、2.5×10〜50×10であることがより好ましく、3.5×10〜35×10であることが最も好ましい。
上記範囲の重量平均分子量及び数平均分子量に設定することにより、有機溶媒に対する溶解性及びフィルターろ過性が向上し、保存時のパーティクルの発生が抑制でき、塗布膜の面状が改善された、低屈折率である膜を形成することができる。
The weight average molecular weight (M w ) of the polymer is not particularly limited, but is preferably 1.0 × 10 4 to 50 × 10 4 , and more preferably 3.5 × 10 4 to 40 × 10 4. 5.0 × 10 4 to 35 × 10 4 is most preferable.
The number average molecular weight (M n ) of the polymer is not particularly limited, but is preferably 1.5 × 10 4 to 35 × 10 4 , and more preferably 1.5 × 10 4 to 20 × 10 4. 2.5 × 10 4 to 15 × 10 4 is most preferable.
The Z + 1 average molecular weight (M Z + 1 ) of the polymer is not particularly limited, but is preferably 1.5 × 10 4 to 65 × 10 4 , and more preferably 2.5 × 10 4 to 50 × 10 4. 3.5 × 10 4 to 35 × 10 4 is most preferable.
By setting the weight average molecular weight and number average molecular weight within the above ranges, the solubility in organic solvents and filter filterability are improved, the generation of particles during storage can be suppressed, and the surface state of the coating film is improved. A film having a refractive index can be formed.

有機溶媒に対する溶解性、フィルターろ過性、及び塗布膜面状の観点から、重合体は分子量300万以上の成分を実質的に含まないことが好ましく、200万以上の成分を実質的に含まないことがより好ましく、100万以上の成分を含まないことが最も好ましい。   From the viewpoint of solubility in organic solvents, filter filterability, and coating film surface, the polymer preferably does not substantially contain a component having a molecular weight of 3 million or more, and substantially does not contain a component having a molecular weight of 2 million or more. Is more preferable, and it is most preferable not to include one million or more components.

重合体には、かご状シルセスキオキサン化合物由来の未反応の重合性基が残存している。
かご状シルセスキオキサン化合物由来の重合性基のうち、10〜90モル%が未反応で残存していることが好ましく、20〜90モル%が未反応で残存していることが好ましく、30〜90モル%が未反応で残存していることが最も好ましい。上記範囲内であれば、本発明の感光性組成物から形成される膜の現像性が充分に得られるとともに、得られるパターン膜の耐熱性、硬化性、機械強度がより向上する。
これらについては、H−NMRスペクトル等から定量することができる。
In the polymer, an unreacted polymerizable group derived from the cage silsesquioxane compound remains.
Of the polymerizable group derived from the cage silsesquioxane compound, 10 to 90 mol% is preferably left unreacted, and 20 to 90 mol% is preferably left unreacted, and 30 Most preferably, ˜90 mol% remains unreacted. If it is in the said range, while the developability of the film | membrane formed from the photosensitive composition of this invention will be fully obtained, the heat resistance of the pattern film obtained, sclerosis | hardenability, and mechanical strength will improve more.
About these, it can quantify from a < 1 > H-NMR spectrum.

上述した重合体は、上記式(1)で表される1種又は2種以上のかご状シルセスキオキサン化合物から構成されるシルセスキオキサン類を主成分とする重合体である。該重合体中、重合性基の含有量は特に限定されないが、ケイ素原子に結合した全有機基中(すなわち、上記式(1)におけるRに対応する基の全てに対して)、好ましくは5〜90モル%であり、より好ましくは10〜90モル%であり、更に好ましくは10〜80モル%である。上記範囲内であれば、本発明の感光性組成物から形成される膜の現像性が充分に得られるとともに、得られるパターン膜の耐熱性、機械強度がより向上する。これらについても、H−NMRスペクトル等から定量することができる。 The above-described polymer is a polymer mainly composed of silsesquioxanes composed of one or more cage-shaped silsesquioxane compounds represented by the above formula (1). In the polymer, the content of the polymerizable group is not particularly limited, but is preferably 5 in all organic groups bonded to the silicon atom (that is, with respect to all the groups corresponding to R in the above formula (1)). It is -90 mol%, More preferably, it is 10-90 mol%, More preferably, it is 10-80 mol%. If it is in the said range, while the developability of the film | membrane formed from the photosensitive composition of this invention will fully be obtained, the heat resistance of the pattern film obtained and mechanical strength will improve more. These can also be quantified from a 1 H-NMR spectrum or the like.

なお、重合体中、かご状シルセスキオキサン化合物由来の構造が、10〜100質量%含まれていることが好ましく、20〜100質量%含まれていることがより好ましい。上記範囲内であれば、得られる膜の耐熱性、低屈折率性、及び透明性がより向上する。   In addition, it is preferable that 10-100 mass% of structures derived from a cage silsesquioxane compound are contained in the polymer, and it is more preferable that 20-100 mass% is contained. If it is in the said range, the heat resistance of the film obtained, low refractive index property, and transparency will improve more.

また、重合体は、実質的には芳香族基を有さないことが好ましく、これにより、優れた低屈折率性をより確実に発現することができる。具体的には、重合体のケイ素原子に結合した全有機基に対して(すなわち、上記式(1)におけるRに対応する基の全てに対して)、芳香族基の含有量は、好ましくは5モル%以下、より好ましくは3モル%以下、理想的には0モル%(すなわち、重合体が芳香族基を有さない)である。
重合体は、1種を単独で用いても良く、あるいは、2種以上を併用しても良い。
Moreover, it is preferable that a polymer does not have an aromatic group substantially, and this can express the outstanding low refractive index more reliably. Specifically, for all organic groups bonded to the silicon atom of the polymer (that is, for all of the groups corresponding to R in formula (1) above), the aromatic group content is preferably 5 mol% or less, more preferably 3 mol% or less, ideally 0 mol% (that is, the polymer has no aromatic group).
A polymer may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

<シルセスキオキサン類の重合体の製造方法>
重合体を製造するための方法としては、得られる重合体に前記かご状シルセスキオキサン化合物由来の重合性基が残存すれば、特に制限されず、例えば、重合性基の重合反応、ハイドロシリレーション反応が挙げられる。
重合性基の重合反応としてはどのような重合反応でもよいが、例えば、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、開環重合、重縮合、重付加、付加縮合、遷移金属触媒重合などが挙げられる。
<Method for Producing Silsesquioxane Polymers>
The method for producing the polymer is not particularly limited as long as the polymerizable group derived from the cage silsesquioxane compound remains in the obtained polymer. For example, the polymerization reaction of the polymerizable group, the hydrolysis A relation reaction is mentioned.
The polymerization reaction of the polymerizable group may be any polymerization reaction, and examples thereof include radical polymerization, cationic polymerization, anionic polymerization, ring-opening polymerization, polycondensation, polyaddition, addition condensation, and transition metal catalyst polymerization.

ハイドロシリレーション反応は、例えば、上記のかご状シルセスキオキサン化合物と、それに加えて、分子内に2個以上のSiH基を含む化合物(例えばビス(ジメチルシリル)エタン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンなど)を有機溶媒(例えばトルエン、キシレンなど)に溶解し、触媒(例えば、Platinum(0)−1,3−divinyl−1,1,3,3− tetramethyl disiloxane complexなど)を添加して20〜200℃で加熱する、などの方法で行うことができる。   The hydrosilylation reaction includes, for example, the above-described cage silsesquioxane compound and a compound containing two or more SiH groups in the molecule (for example, bis (dimethylsilyl) ethane, 1,1,3, 3-tetramethyldisiloxane, etc.) are dissolved in an organic solvent (eg, toluene, xylene, etc.) and a catalyst (eg, Platinum (0) -1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex) is dissolved. And heating at 20 to 200 ° C. can be performed.

上記重合体を製造するための方法としては、重合性基を介した重合反応が好ましく、ラジカル重合が最も好ましい。合成方法としては、上記シルセスキオキサン類及び開始剤を溶媒に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、シルセスキオキサン類を溶媒に溶解させ加熱し、開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法(連続添加)、開始剤を複数回分割して加える分割添加重合法(分割添加)などが挙げられる。膜強度及び分子量再現性がより改善される点で、分割添加及び連続添加が好ましい。   As a method for producing the polymer, a polymerization reaction via a polymerizable group is preferable, and radical polymerization is most preferable. As a synthesis method, the above-described silsesquioxane and initiator are dissolved in a solvent and batch polymerization is performed by heating, the silsesquioxane is dissolved in a solvent and heated, and a solution of the initiator is 1 Examples thereof include a dropping polymerization method (continuous addition) that is dropped over 10 hours and a divided addition polymerization method (split addition) in which an initiator is divided into a plurality of times. Split addition and continuous addition are preferred in that the film strength and molecular weight reproducibility are further improved.

重合反応の反応温度は、通常0℃〜200℃であり、好ましくは40℃〜170℃、更に好ましくは80℃〜160℃である。
また、酸による重合開始剤の不活性化を抑制するために不活性ガス雰囲気下(例えば、窒素、アルゴン等)で反応させることが好ましい。反応時の酸素濃度は、好ましくは100ppm以下、より好ましくは50ppm以下、特に好ましくは20ppm以下である。
The reaction temperature of the polymerization reaction is usually 0 ° C to 200 ° C, preferably 40 ° C to 170 ° C, more preferably 80 ° C to 160 ° C.
Moreover, in order to suppress the inactivation of the polymerization initiator by an acid, it is preferable to make it react under inert gas atmosphere (for example, nitrogen, argon, etc.). The oxygen concentration during the reaction is preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, and particularly preferably 20 ppm or less.

重合時の反応液中のシルセスキオキサン類の濃度は、反応液全質量に対して、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることが更に好ましく、10質量%以下が最も好ましい。上記濃度範囲に設定することにより、ゲル化成分などの不純物の生成を抑制することができる。   The concentration of silsesquioxane in the reaction solution during polymerization is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less, based on the total mass of the reaction solution. More preferably, it is most preferably 10% by mass or less. By setting the concentration range, the generation of impurities such as gelling components can be suppressed.

上記重合反応で使用する溶媒は、シルセスキオキサン類が必要な濃度で溶解可能であり、かつ得られる重合体から形成される膜の特性に悪影響を与えないものであればどのようなものを使用してもよい。以下の記述において、例えば、エステル系溶媒とは分子内にエステル基を有する溶媒のことである。
溶媒としては、例えば、特開2008−218639号公報の段落番号[0038]に記載の溶媒を用いることができる。
これらの中でより好ましい溶媒は、エステル系溶媒、エーテル系溶媒及び芳香族炭化水素系溶媒であり、具体的には、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA:別名1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)、テトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、アニソール、トルエン、キシレン、メシチレン、t−ブチルベンゼンが好ましく、特に好ましくは酢酸エチル、酢酸ブチル、ジフェニルエーテル、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、アニソール、メシチレン、t−ブチルベンゼンである。これらは単独でも2種以上を混合して用いてもよい。
反応時に重合開始剤を分解させるのに必要な温度まで反応液を加温できるために、溶媒の沸点は65℃以上であることが好ましい。
Any solvent can be used in the polymerization reaction as long as the silsesquioxane can be dissolved at a necessary concentration and does not adversely affect the properties of the film formed from the resulting polymer. May be used. In the following description, for example, an ester solvent is a solvent having an ester group in the molecule.
As the solvent, for example, the solvent described in paragraph [0038] of JP-A-2008-218639 can be used.
Among these, more preferred solvents are ester solvents, ether solvents and aromatic hydrocarbon solvents, and specifically include ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, pentyl acetate, hexyl acetate, propion. Preferred are methyl acid, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA: alias 1-methoxy-2-acetoxypropane), tetrahydrofuran, diphenyl ether, chlorobenzene, dichlorobenzene, anisole, toluene, xylene, mesitylene, t-butylbenzene, particularly preferably acetic acid Ethyl, butyl acetate, diphenyl ether, chlorobenzene, dichlorobenzene, anisole, mesitylene, and t-butylbenzene. These may be used alone or in admixture of two or more.
The boiling point of the solvent is preferably 65 ° C. or higher so that the reaction solution can be heated to a temperature necessary for decomposing the polymerization initiator during the reaction.

上記溶媒のなかでも、得られる重合体の重合制御がし易く、かつ、得られる膜の諸特性がより優れる点から、連鎖移動定数(Cx)が0<Cx≦5.0×10である溶媒を使用することが特に好ましい。
また、溶媒の好ましいSP(溶媒度パラメータ)値としては、得られる重合体の重合制御がし易く、かつ、得られる膜の諸特性がより優れる点から、10〜25(MPa1/2)が好ましく、15〜25(MPa1/2)がより好ましい。ここで、SP値は、例えば、Polymer Handbook Fourth Edition Volume2(A John Wiley&Sons, Inc., Publication)J. BRANDRUP, E. H. IMMERGUT and E. A. GRULKE(1999) p.675〜714に記載の方法を用いて得られる値である。
Among the above solvents, the chain transfer constant (Cx) is 0 <Cx ≦ 5.0 × 10 4 because the polymerization of the obtained polymer is easy to control and the characteristics of the obtained film are more excellent. It is particularly preferred to use a solvent.
Further, the preferred SP (solvent degree parameter) value of the solvent is 10 to 25 (MPa 1/2 ), from the viewpoint that the polymerization of the resulting polymer is easy to control and the properties of the resulting film are more excellent. Preferably, 15 to 25 (MPa 1/2 ) is more preferable. Here, the SP value is, for example, Polymer Handbook Fourth Edition Volume 2 (A John Wiley & Sons, Inc., Publication) J. MoI. BRANDRUP, E.E. H. IMMERGUT and E.I. A. GRULKE (1999) p. It is a value obtained using the method described in 675-714.

シルセスキオキサン類の重合反応は、非金属の重合開始剤の存在下で行うことが好ましい。例えば、加熱によって炭素ラジカルや酸素ラジカル等の遊離ラジカルを発生して活性を示す重合開始剤の存在下で重合することができる。
重合開始剤としては、特に、有機過酸化物又は有機アゾ系化合物が好ましく用いられる。有機過酸化物及び有機アゾ系化合物としては、特開2008−239685号公報の段落番号[0033]〜[0035]に記載の化合物を使用することができる。
The polymerization reaction of silsesquioxanes is preferably performed in the presence of a nonmetallic polymerization initiator. For example, the polymerization can be carried out in the presence of a polymerization initiator that exhibits activity by generating free radicals such as carbon radicals and oxygen radicals by heating.
As the polymerization initiator, an organic peroxide or an organic azo compound is particularly preferably used. As the organic peroxide and the organic azo compound, compounds described in paragraph numbers [0033] to [0035] of JP-A-2008-239865 can be used.

重合開始剤としては、試薬自体の安全性及び重合反応の分子量再現性から、有機アゾ系化合物が好ましく、なかでも重合体中に有害なシアノが取り込まれないV−601などのアゾエステル化合物が好ましい。
重合開始剤の10時間半減期温度は、100℃以下であることが好ましい。10時間半減期温度が100℃以下であれば、重合開始剤を反応終了時に残存しないようにすることが容易である。
重合開始剤は1種のみ、又は2種以上を混合して用いてもよい。
重合開始剤の使用量は、シルセスキオキサン類1モルに対して、好ましくは0.0001〜2モル、より好ましくは0.003〜1モル、特に好ましくは0.001〜0.5モルである。
The polymerization initiator is preferably an organic azo compound from the standpoint of the safety of the reagent itself and the molecular weight reproducibility of the polymerization reaction. Among them, an azo ester compound such as V-601 that does not incorporate harmful cyano into the polymer is preferable.
The 10-hour half-life temperature of the polymerization initiator is preferably 100 ° C. or lower. If the 10-hour half-life temperature is 100 ° C. or lower, it is easy to prevent the polymerization initiator from remaining at the end of the reaction.
Only one polymerization initiator or a mixture of two or more polymerization initiators may be used.
The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.0001 to 2 mol, more preferably 0.003 to 1 mol, and particularly preferably 0.001 to 0.5 mol with respect to 1 mol of the silsesquioxane. is there.

以上に述べたような条件で重合体を合成することにより、かご状シルセスキオキサン化合物由来の重合性基が残存した重合体を好適に得ることができる。
また、得られる重合体において、かご状シルセスキオキサン化合物由来の重合性基のうち、未反応で残存する重合性基の含有量は、上記した、重合性基の重合反応の反応温度や重合時の反応液中のシルセスキオキサン類の濃度等の諸条件を、適宜、変更することにより、変更可能である。
By synthesizing the polymer under the conditions as described above, a polymer in which the polymerizable group derived from the cage silsesquioxane compound remains can be suitably obtained.
Moreover, in the polymer obtained, among the polymerizable groups derived from the cage silsesquioxane compound, the content of the unreacted polymerizable group is the reaction temperature or polymerization of the polymerization reaction of the polymerizable group described above. It can be changed by appropriately changing various conditions such as the concentration of silsesquioxane in the reaction solution at the time.

シルセスキオキサン類の重合反応を行った反応液をそのまま塗布液として用いてもよいが、反応終了後、精製処理を実施することが好ましい。精製の方法としては、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留単量体やオリゴマー成分を除去する液々抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外ろ過、遠心分離処理、カラムクロマトグラフィー等の溶液状態での精製方法や、重合体溶液を貧溶媒へ滴下することで重合体を貧溶媒中に凝固させ、残留単量体等を除去する再沈澱法や、ろ別した重合体スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法など通常の方法を適用できる。
例えば、上記重合体が難溶又は不溶の溶媒(貧溶媒)を、該反応溶液の10倍以下の体積量、好ましくは10〜5倍の体積量で、重合体含有溶液に接触させることにより重合体を固体として析出させる。重合体溶液からの沈殿又は再沈殿操作の際に用いる溶媒(沈殿又は再沈殿溶媒)としては、該重合体の貧溶媒であればよく、重合体の種類に応じて、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ニトロ化合物、エーテル、ケトン、エステル、カーボネート、アルコール、カルボン酸、水、これらの溶媒を含む混合溶媒等の中から適宜選択して使用できる。これらの中でも、沈殿又は再沈殿溶媒として、少なくともアルコール(特に、メタノールなど)又は水を含む溶媒が好ましい。
A reaction solution obtained by subjecting a silsesquioxane polymerization reaction may be used as a coating solution as it is, but it is preferable to carry out a purification treatment after the reaction is completed. Purification methods include washing with water and a liquid-liquid extraction method that removes residual monomers and oligomer components by combining with an appropriate solvent, ultrafiltration, centrifugal separation, and column that extract and remove only those with a specific molecular weight or less. A purification method in a solution state such as chromatography, a reprecipitation method in which the polymer is coagulated in the poor solvent by dropping the polymer solution into the poor solvent, and the residual monomer is removed. A usual method such as a purification method in a solid state such as washing the combined slurry with a poor solvent can be applied.
For example, a solvent (poor solvent) in which the polymer is hardly soluble or insoluble is brought into contact with the polymer-containing solution in a volume amount of 10 times or less, preferably 10 to 5 times that of the reaction solution. The coalescence is precipitated as a solid. The solvent (precipitation or reprecipitation solvent) used in the precipitation or reprecipitation operation from the polymer solution may be a poor solvent for the polymer, and may be a hydrocarbon or halogenated carbonization depending on the type of polymer. It can be appropriately selected from hydrogen, nitro compounds, ethers, ketones, esters, carbonates, alcohols, carboxylic acids, water, mixed solvents containing these solvents, and the like. Among these, as a precipitation or reprecipitation solvent, a solvent containing at least an alcohol (particularly methanol or the like) or water is preferable.

シルセスキオキサン類の重合体及びその製造工程において、必要以上の重合を抑制するために重合禁止剤を添加してもよい。重合禁止剤の例としては、4−メトキシフェノール、2,6−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−メチルフェノール、カテコールなどが挙げられる。   In the polymer of silsesquioxane and its production process, a polymerization inhibitor may be added in order to suppress unnecessary polymerization. Examples of the polymerization inhibitor include 4-methoxyphenol, 2,6-bis (1,1-dimethylethyl) -4-methylphenol, catechol and the like.

[3]感光性組成物
本発明の感光性組成物は、上述した重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体(好ましくは、上述した所定の平均組成式で表される1種又は2種以上のシルセスキオキサン化合物から構成されるシルセスキオキサン類より得られる重合体(ただし、上記したように、重合体には前記かご状シルセスキオキサン化合物由来の重合性基が残存している。))を含有する。
本発明の感光性組成物は、露光により、ラジカル重合反応又はカチオン重合反応が進行する組成物であることが硬化性及び保存安定性の観点で好ましい。
なお、本発明の組成物は、重合体が溶媒(例えば、有機溶媒)に溶解した溶液であってもよいし、重合体を含む固形物であってもよい。
本発明の組成物は、種々の用途に用いることができ、その目的に応じて重合体の含有量や添加する添加剤などの種類が決められる。用途としては、例えば、膜(例えば、絶縁膜)を製造するためや、低屈折率膜(例えば、反射防止膜)、低屈折率材料、ガス吸着材料、レジスト材料などが挙げられるが、絶縁膜、反射防止膜であることが好ましい。
[3] Photosensitive Composition The photosensitive composition of the present invention is a polymer having a polymerizable group and a cage silsesquioxane structure described above (preferably, one kind represented by the above-described predetermined average composition formula. Or a polymer obtained from silsesquioxanes composed of two or more kinds of silsesquioxane compounds (however, as described above, the polymer has a polymerizable group derived from the cage silsesquioxane compound). Remaining))).
From the viewpoint of curability and storage stability, the photosensitive composition of the present invention is preferably a composition that undergoes a radical polymerization reaction or a cationic polymerization reaction upon exposure.
In addition, the solution which the polymer melt | dissolved in the solvent (for example, organic solvent) may be sufficient as the composition of this invention, and the solid substance containing a polymer may be sufficient as it.
The composition of the present invention can be used for various applications, and the type of polymer content and additives to be added is determined according to the purpose. Applications include, for example, production of films (for example, insulating films), low refractive index films (for example, antireflection films), low refractive index materials, gas adsorption materials, resist materials, etc. An antireflection film is preferred.

組成物中における上記重合体の含有量は、特に限定されないが、後述する膜形成に使用する場合には、全固形分に対して、50質量%以上であることが好ましく、更に好ましくは60質量%以上であり、最も好ましくは70質量%以上である。最大値としては98質量%である。固形分中のこれらの含量が大きいほど、塗布面状が改善した膜を形成することができる。なお、固形分とは、後述する膜を構成する固形成分を意味し、溶媒などは含まれない。   The content of the polymer in the composition is not particularly limited, but when used for film formation described below, it is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass with respect to the total solid content. % Or more, and most preferably 70% by mass or more. The maximum value is 98% by mass. The larger these contents in the solid content, the more the coating surface can be formed. In addition, solid content means the solid component which comprises the film | membrane mentioned later, and a solvent etc. are not contained.

本発明の組成物は、溶媒を含有していてもよい。つまり、重合体を適当な溶媒に溶解させて、支持体上に塗布して使用することが好ましい。
溶媒としては、25℃で重合体を5質量%以上溶解する溶媒が好ましく、10質量%以上がより好ましい。具体的には、特開2008−214454号公報の段落番号[0044]に記載の溶媒を使用することができる。
上記の中でも、好ましい溶媒としてはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA:別名1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME:別名1−メトキシ−2−プロパノール)、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、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、エチレンカーボネート、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、メチルイソブチルケトン、キシレン、メシチレン、ジイソプロピルベンゼンを挙げることができる。
The composition of the present invention may contain a solvent. That is, it is preferable to use the polymer by dissolving it in a suitable solvent and coating it on a support.
As a solvent, the solvent which melt | dissolves a polymer 5 mass% or more at 25 degreeC is preferable, and 10 mass% or more is more preferable. Specifically, the solvent described in paragraph No. [0044] of JP-A-2008-214454 can be used.
Among these, preferable solvents include propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA: alias 1-methoxy-2-acetoxypropane), propylene glycol monomethyl ether (PGME: alias 1-methoxy-2-propanol), 2-heptanone, cyclohexanone, γ-butyrolactone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene carbonate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, Ethyl ethoxypropionate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, tetrahydrophenol Emissions, methyl isobutyl ketone, xylene, mesitylene, diisopropylbenzene.

組成物が溶媒を含む場合、組成物中の全固形分濃度は、組成物全量に対して、好ましくは1〜30質量%であり、使用目的に応じて適宜調整される。上記範囲内であれば、塗膜の膜厚が適当な範囲となり、塗布液の保存安定性もより優れるものとなる。   When the composition contains a solvent, the total solid content concentration in the composition is preferably 1 to 30% by mass with respect to the total amount of the composition, and is appropriately adjusted according to the purpose of use. If it is in the said range, the film thickness of a coating film will become an appropriate range, and the storage stability of a coating liquid will also become more excellent.

組成物中には、不純物としての金属含量が充分に少ないことが好ましい。組成物中の金属濃度はICP−MS法等により高感度に測定可能であり、その場合の遷移金属以外の金属含有量は好ましくは300ppm以下、より好ましくは100ppm以下である。   In the composition, it is preferable that the metal content as an impurity is sufficiently low. The metal concentration in the composition can be measured with high sensitivity by the ICP-MS method or the like, and the metal content other than the transition metal in that case is preferably 300 ppm or less, more preferably 100 ppm or less.

以下、本発明の感光性組成物の各成分について詳細に説明する。   Hereinafter, each component of the photosensitive composition of this invention is demonstrated in detail.

[3−1]SiH結合を有する化合物
本発明の感光性組成物は、(B)SiH結合を有する化合物(以下、単に“化合物(B)”ともいう)を含有する。
SiH結合を有する化合物とは、化合物中にケイ素−水素結合(SiH結合)を少なくとも1つ有する化合物であり、SiH結合を少なくとも1つ有する化合物である限り特に限定されない。
詳細な機構は定かではないが、本発明の感光性組成物において、後述する(C)光重合開始剤が生成する活性ラジカル等の活性種が、(B)SiH結合を有する化合物に作用することにより、化学的に高い活性を有するSiH結合が活性化され、SiH結合が開裂するとともに前記活性種がSiH結合を有する化合物に移動すると考えられる。本発明の感光性組成物においては、SiH結合を有する化合物が、酸素などの阻害種による阻害を受けず、活性種を前記(A)重合体の残存重合性基に効率的に伝達することにより、SiH結合を有する化合物を含まない感光性組成物と比べて、前記(A)重合体の残存重合性基の重合反応を促進するものと推定される。また、SiH結合を1つ有する化合物は前記(A)重合体の残存重合性基による重合の末端に組み込まれ、SiH結合を2つ以上有する化合物は前記(A)重合体の残存重合性基による重合における架橋剤として機能することが推定される。
以上のように、(B)SiH結合を有する化合物が、本発明の感光性組成物中に存在する活性ラジカル等の活性種を前記(A)重合体の残存重合性基に効率的に伝達する機能を果たすと共に、低誘電率性及び耐熱性に優れるケイ原子を有する化合物を使用することにより、得られるパターンの低誘電率性及び耐熱性を維持しつつ、ヤング率及び解像性を向上することが可能となると推定される。
[3-1] Compound having SiH bond The photosensitive composition of the present invention contains (B) a compound having SiH bond (hereinafter, also simply referred to as “compound (B)”).
The compound having a SiH bond is a compound having at least one silicon-hydrogen bond (SiH bond) in the compound, and is not particularly limited as long as it is a compound having at least one SiH bond.
Although the detailed mechanism is not clear, in the photosensitive composition of the present invention, active species such as active radicals generated by (C) the photopolymerization initiator described later act on the compound (B) having a SiH bond. Thus, it is considered that the chemically active SiH bond is activated, the SiH bond is cleaved, and the active species moves to the compound having the SiH bond. In the photosensitive composition of the present invention, the compound having a SiH bond is not inhibited by an inhibiting species such as oxygen, and efficiently transmits the active species to the remaining polymerizable group of the polymer (A). It is estimated that the polymerization reaction of the remaining polymerizable group of the polymer (A) is promoted compared to the photosensitive composition not containing a compound having SiH bond. Further, a compound having one SiH bond is incorporated at the end of polymerization by the residual polymerizable group of the (A) polymer, and a compound having two or more SiH bonds is determined by the residual polymerizable group of the (A) polymer. It is presumed to function as a crosslinking agent in the polymerization.
As described above, (B) the compound having a SiH bond efficiently transmits active species such as active radicals present in the photosensitive composition of the present invention to the remaining polymerizable group of the (A) polymer. By using a compound having a silicon atom that fulfills its function and is excellent in low dielectric constant and heat resistance, the Young's modulus and resolution are improved while maintaining the low dielectric constant and heat resistance of the resulting pattern. Is estimated to be possible.

SiH結合を有する化合物は、下記一般式(B−1)で表される化合物であることが好ましい。
HSiR (B−1)
一般式(B−1)中、R 、R 及びR は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。R 、R 、及びR の少なくとも2つが互いに結合して環を形成していてもよい。R 〜R が置換基を表す場合、R 〜R で表される置換基中にSiH結合を有していてもよい。
The compound having a SiH bond is preferably a compound represented by the following general formula (B-1).
HSiR B 1 R B 2 R B 3 (B-1)
In General Formula (B-1), R B 1 , R B 2, and R B 3 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. At least two of R B 1 , R B 2 , and R B 3 may be bonded to each other to form a ring. When R B 1 to R B 3 represent a substituent, the substituent represented by R B 1 to R B 3 may have a SiH bond.

、R 及びR で表される置換基としては、具体的には、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アミノ基、ハロゲン原子、ケイ素原子含有基、又はそれらを組み合わせた基などが挙げられる。 Specific examples of the substituent represented by R B 1 , R B 2 and R B 3 include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, an amino group, a halogen atom, and a silicon atom. Group, the group which combined them, etc. are mentioned.

アルキル基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1〜20の直鎖又は分岐アルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基である。アルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子を有していてもよい。アルキル基の具体的としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−オクタデシル基などの直鎖アルキル基、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、2−エチルヘキシル基などの分岐アルキル基などが挙げられる。
なお、アルキル基の好ましい態様の一つとして、得られる膜がより低屈折率性を示す点から、フッ素原子を有するアルキル基(フッ素化アルキル基)が好ましい。フッ素化アルキル基とは、アルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたものが挙げられる。具体的には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基、ノナフルオロヘキシル基などが挙げられる。
The alkyl group may have a substituent, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. The alkyl chain may have an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom. Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n Examples include linear alkyl groups such as -octadecyl group, branched alkyl groups such as isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, neopentyl group, and 2-ethylhexyl group.
In addition, as one of the preferable aspects of an alkyl group, the alkyl group which has a fluorine atom (fluorinated alkyl group) is preferable from the point that the film | membrane obtained has a lower refractive index property. Examples of the fluorinated alkyl group include those in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms. Specific examples include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group, a nonafluorobutyl group, and a nonafluorohexyl group.

シクロアルキル基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数3〜20(より好ましくは炭素数3〜10)のシクロアルキル基であり、多環でもよく、環内に酸素原子を有していてもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などが挙げられる。   The cycloalkyl group may have a substituent, preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms (more preferably 3 to 10 carbon atoms), may be polycyclic, and has an oxygen atom in the ring. You may have. Specific examples include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group.

アリール基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数6〜14のアリール基であり、例えば、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。   The aryl group may have a substituent and is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group.

アラルキル基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数7〜20のアラルキル基であり、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基が挙げられる。   The aralkyl group may have a substituent and is preferably an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, and a naphthylethyl group.

アルコキシ基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1〜20のアルコキシ基であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基などが挙げられる。
アミノ基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数0〜20(より好ましくは炭素数0〜10)のアミノ基であり、例えば無置換のアミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、n−ブチル基アミノ基、イソブチルアミノ基、t−ブチルアミノ基、ジ−n−ブチルアミノ基、ジイソブチルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、メチル(トリメチルシリル)アミノ基、ジメチルシリルアミノ基などが挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子又は塩素原子が好ましい。
As an alkoxy group, it may have a substituent, Preferably it is a C1-C20 alkoxy group, for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, n-butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy Group, heptyloxy group and the like.
The amino group may have a substituent and is preferably an amino group having 0 to 20 carbon atoms (more preferably 0 to 10 carbon atoms), such as an unsubstituted amino group, a methylamino group, or dimethyl. Amino group, ethylamino group, diethylamino group, n-butyl group amino group, isobutylamino group, t-butylamino group, di-n-butylamino group, diisobutylamino group, di-t-butylamino group, dibenzylamino Group, diphenylamino group, ditolylamino group, methyl (trimethylsilyl) amino group, dimethylsilylamino group and the like.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom or a chlorine atom is preferable.

ケイ素原子含有基は、ケイ素原子が含有されていれば特に制限されないが、一般式(B−2)で表される基が好ましく、その形状は鎖状、環状、かご状であってもその限りではない。
*−L −Si−(R 20 (B−2)
一般式(B−2)中、*はケイ素原子との結合位置を表す。L は単結合、アルキレン基、−O−、−S−、−Si(R 21)(R 22)−、−N(R 23)−又は、これらを組み合わせた2価の連結基を表す。L は、アルキレン基、−O−又は、これらを組み合わせた2価の連結基が好ましい。アルキレン基としては、炭素数1〜12が好ましく、炭素数1〜6がより好ましい。
21、R 22、R 23及びR 20は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、又はケイ素原子含有基を表す。R 21、R 22、R 23及びR 20で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、ケイ素原子含有基の定義は、上述のR 、R 、及びR で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、ケイ素原子含有基の定義と同じであり、好ましくはメチル基、エチル基、ブチル基、フェニル基などが挙げられる。
ケイ素原子含有基としては、シリルオキシ基(ジメチルシリルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、t−ブチルジメチルシリルオキシ基、ジフェニルシリルオキシ基)が好ましい。
The silicon atom-containing group is not particularly limited as long as it contains a silicon atom, but a group represented by the general formula (B-2) is preferable, and the shape may be a chain, a ring, or a cage, as long as it is a group. is not.
* -L B 1 -Si- (R B 20) 3 (B-2)
In general formula (B-2), * represents a bonding position with a silicon atom. L B 1 is a single bond, an alkylene group, —O—, —S—, —Si (R B 21 ) (R B 22 ) —, —N (R B 23 ) —, or a divalent linkage in which these are combined. Represents a group. L B 1 is preferably an alkylene group, —O—, or a divalent linking group obtained by combining these. As an alkylene group, C1-C12 is preferable and C1-C6 is more preferable.
R B 21 , R B 22 , R B 23 and R B 20 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, or a silicon atom-containing group. The definitions of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkoxy group, and silicon atom-containing group represented by R B 21 , R B 22 , R B 23 and R B 20 are as described above for R B 1 , R B 2 , And the same definition as the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkoxy group and silicon atom-containing group represented by R B 3 , preferably methyl group, ethyl group, butyl group, phenyl group and the like.
As the silicon atom-containing group, a silyloxy group (dimethylsilyloxy group, trimethylsilyloxy group, triethylsilyloxy group, t-butyldimethylsilyloxy group, diphenylsilyloxy group) is preferable.

、R 及びR で表される置換基としては、前述の基からなる群より選択される少なくとも2つを組み合わせてなる基であってもよく、アルキル基、アミノ基及びケイ素原子含有基からなる群より選択される少なくとも2つを組み合わせてなる基であることが好ましい。これら少なくとも2つを組み合わせてなる基における総炭素数は0〜20であることが好ましく、0〜10であることがより好ましい。 The substituent represented by R B 1 , R B 2 and R B 3 may be a group formed by combining at least two selected from the group consisting of the aforementioned groups, and may be an alkyl group, an amino group, and A group formed by combining at least two selected from the group consisting of silicon atom-containing groups is preferred. The total number of carbon atoms in the group formed by combining at least two of these is preferably 0-20, more preferably 0-10.

揮発抑制の観点で、R 、R 及びR の内、少なくとも1つは置換基を表すことが好ましく、少なくとも2つは置換基を表すことがより好ましく、R 、R 及びR がそれぞれ独立に、置換基を表すことが更に好ましい。R 、R 及びR で表される置換基としては、アルキル基、アリール基、アミノ基、ハロゲン原子、ケイ素原子含有基、又はそれらを組み合わせた基を表すことが好ましく、アルキル基、アリール基、ケイ素原子含有基、又はそれらを組み合わせた基を表すことがより好ましい。
なかでも、ベークにより揮発しない点、及び、得られるパターン膜が優れた低誘電率性及び耐熱性を示す点から、R 、R 及びR で表される置換基としては、ケイ素原子含有基であることが好ましく、ケイ素原子含有基を含む重合体であることがより好ましい。ケイ素原子含有基を含む重合体の形状は鎖状、環状、かご状であってもその限りではない。
From the viewpoint of suppressing volatilization, at least one of R B 1 , R B 2 and R B 3 preferably represents a substituent, and at least two preferably represent a substituent, and R B 1 , R More preferably, B 2 and R B 3 each independently represent a substituent. The substituent represented by R B 1 , R B 2 and R B 3 preferably represents an alkyl group, an aryl group, an amino group, a halogen atom, a silicon atom-containing group, or a combination thereof, It is more preferable to represent a group, an aryl group, a silicon atom-containing group, or a group obtained by combining them.
Among them, as the substituent represented by R B 1 , R B 2 and R B 3 , from the point that it does not volatilize by baking, and the obtained pattern film exhibits excellent low dielectric constant and heat resistance, A silicon atom-containing group is preferred, and a polymer containing a silicon atom-containing group is more preferred. The shape of the polymer containing a silicon atom-containing group is not limited even if it is a chain, a ring, or a cage.

、R 、及びR の少なくとも2つは互いに結合して環を形成していてもよく、形成される環は単環であっても多環であってもよい。形成される環は3〜30員環であることが好ましく、6〜20員環であることがより好ましい。低誘電率性及び耐熱性の観点から、形成される環はシロキサン結合(Si−O−Si)を少なくとも1つ含むことが好ましく、シロキサン結合のみからなる環であることがより好ましい。また、R 、R 、及びR の3つ全てが互いに結合して環を形成する場合には、前述の一般式(Q−1)〜一般式(Q−7)で表される化合物のようなかご状シルセスキオキサン構造を形成することが好ましい。 At least two of R B 1 , R B 2 , and R B 3 may be bonded to each other to form a ring, and the formed ring may be monocyclic or polycyclic. The ring formed is preferably a 3-30 membered ring, more preferably a 6-20 membered ring. From the viewpoint of low dielectric constant and heat resistance, the formed ring preferably includes at least one siloxane bond (Si—O—Si), and more preferably a ring composed of only a siloxane bond. Further, when all three of R B 1 , R B 2 , and R B 3 are bonded to each other to form a ring, it is represented by the general formula (Q-1) to the general formula (Q-7). It is preferable to form a cage silsesquioxane structure such as

更に、SiH結合を有する化合物としては、低誘電率性及び耐熱性の観点から、シロキサン結合(Si−O−Si)を少なくとも1つ有する化合物であることが好ましく、具体的には下記一般式(B−3)〜(B−5)で表される部分構造の少なくとも1つを有する化合物が好ましい。   Furthermore, the compound having an SiH bond is preferably a compound having at least one siloxane bond (Si—O—Si) from the viewpoint of low dielectric constant and heat resistance. Compounds having at least one of the partial structures represented by B-3) to (B-5) are preferred.

Figure 2012053243
Figure 2012053243

一般式(B−3)〜(B−5)中、*はケイ素原子との結合位置を表す。R及びR’はそれぞれ、前記一般式(B−1)中のR 〜R と同義であり、具体例及び好ましい範囲も同様である。 In the general formulas (B-3) to (B-5), * represents a bonding position with a silicon atom. R B and R B 'are each synonymous with R B 1 to R B 3 in the general formula (B-1), is the same specific examples and preferred ranges.

前記一般式(B−3)〜(B−5)で表される部分構造の少なくとも1つを有する化合物は、解像性及び塗布性の観点で、重合体であることが好ましく、重合体の形態としては特に制限は無く、例えば公知の直鎖状の重合体、かご型ポリシロキサン、ラダー型ポリシロキサンなどを挙げることができる。特に樹脂の主鎖に珪素原子を含有する樹脂であることが、更なる低誘電率化、高耐熱の観点で好ましい。直鎖状の重合体である樹脂としては、例えば、直鎖状ポリシロキサン、直鎖状ポリカルボシラン等が挙げられ、その中でも直鎖状ポリシロキサンであることが原料入手性の観点からより好ましい。直鎖状ポリシロキサンとしては、下記一般式(B−6)で表される繰り返し単位を含有することが、低誘電率下及びヤング率の観点から好ましい。   The compound having at least one of the partial structures represented by the general formulas (B-3) to (B-5) is preferably a polymer from the viewpoint of resolution and coatability. There is no restriction | limiting in particular as a form, For example, a well-known linear polymer, cage-type polysiloxane, ladder-type polysiloxane etc. can be mentioned. In particular, a resin containing a silicon atom in the main chain of the resin is preferable from the viewpoint of further lowering the dielectric constant and increasing heat resistance. Examples of the resin that is a linear polymer include linear polysiloxane, linear polycarbosilane, and the like. Among these, linear polysiloxane is more preferable from the viewpoint of raw material availability. . The linear polysiloxane preferably contains a repeating unit represented by the following general formula (B-6) from the viewpoint of low dielectric constant and Young's modulus.

Figure 2012053243
Figure 2012053243

上記一般式(B−6)中、R’’は置換基を表す。
’’で表される置換基の具体例及び好ましい範囲は、前記一般式(B−1)中のR 〜R と同様であるが、低誘電率性の観点で、R’’はアルキル基であることが最も好ましい。
上記一般式(B−6)のように、SiH結合を多く含有する重合体を用いることにより、膜の硬化反応が促進され、誘電率の低下及びヤング率の向上に寄与するものと考えられる。
In the general formula (B-6), R B ″ represents a substituent.
Specific examples and preferred ranges of the substituent represented by R B ″ are the same as R B 1 to R B 3 in the general formula (B-1), but from the viewpoint of low dielectric constant, R Most preferably, B ″ is an alkyl group.
By using a polymer containing a large amount of SiH bonds as in the general formula (B-6), it is considered that the curing reaction of the film is promoted and contributes to a decrease in dielectric constant and an increase in Young's modulus.

直鎖状ポリシロキサンにおける、上記一般式(B−6)で表される繰り返し単位の含有量は、直鎖状ポリシロキサンの全繰り返し単位に対して、5〜100モル%であることが好ましく、10〜80モル%であることがより好ましく、10〜60モル%であることが更に好ましい。   In the linear polysiloxane, the content of the repeating unit represented by the general formula (B-6) is preferably 5 to 100 mol% with respect to all the repeating units of the linear polysiloxane. More preferably, it is 10-80 mol%, and it is still more preferable that it is 10-60 mol%.

直鎖状ポリシロキサンは更に下記一般式(B−7)で表される繰り返し単位を含有していてもよい。   The linear polysiloxane may further contain a repeating unit represented by the following general formula (B-7).

Figure 2012053243
Figure 2012053243

上記一般式(B−7)中、R’’’及びR’’’’はそれぞれ独立に、置換基を表す。
’’’及びR’’’’で表される置換基の具体例及び好ましい範囲は、前記一般式(B−1)中のR 〜R と同様であるが、低誘電率性の観点で、R’’’及びR’’’’で表される置換基はアルキル基であることが最も好ましい。
In the general formula (B-7), R B ′ ″ and R B ″ ″ each independently represent a substituent.
Specific examples and preferred range of the substituent of R B '' 'and R B''''is similar to R B 1 ~R B 3 in the general formula (B-1), low in terms of permittivity properties, it is most preferred substituents represented by R B '' 'and R B''''is an alkyl group.

直鎖状ポリシロキサンは上記一般式(B−7)で表される繰り返し単位を含有していてもしていなくてもよいが、含有する場合、上記一般式(B−7)で表される繰り返し単位の含有量は、直鎖状ポリシロキサンの全繰り返し単位に対して、0.1〜95モル%であることが好ましく、20〜90モル%であることがより好ましく、40〜90モル%であることが更に好ましい。   The linear polysiloxane may or may not contain the repeating unit represented by the general formula (B-7), but when it is contained, the repeating unit represented by the general formula (B-7). The content of the unit is preferably 0.1 to 95 mol%, more preferably 20 to 90 mol%, more preferably 40 to 90 mol%, based on all repeating units of the linear polysiloxane. More preferably it is.

上記の重合体の末端は、ジメチルシロキサンやトリメチルシロキサンなどにより修飾されていてもよい。   The terminal of the polymer may be modified with dimethylsiloxane or trimethylsiloxane.

本発明の(B)SiH結合を有する化合物が重合体である場合、重合体のゲル透過クロマトグラフィー(GPC)法によるポリスチレン換算数平均分子量(M)は、500〜100,000であることが好ましく、800〜50,000がより好ましい。数平均分子量が上記の数値の範囲内にあれば、本発明の化合物(B)としての重合体は良好な溶解性を有し、また、加熱時に気散することなく硬化することができる。重合体の分散度は1〜3の範囲であることが好ましい。 When the compound (B) having a SiH bond of the present invention is a polymer, the number average molecular weight ( Mn ) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) method of the polymer may be 500 to 100,000. Preferably, 800 to 50,000 is more preferable. When the number average molecular weight is within the above numerical range, the polymer as the compound (B) of the present invention has good solubility and can be cured without being dissipated during heating. The degree of dispersion of the polymer is preferably in the range of 1-3.

本発明の(B)SiH結合を有する化合物の具体的を下記に示すが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。   Specific examples of the compound (B) having a SiH bond of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these specific examples.

Figure 2012053243
Figure 2012053243

本発明の(B)SiH結合を有する化合物としては、各種市販品が利用可能である。またゾルゲル反応や、カップリング反応により合成することも可能である。   As the compound (B) having a SiH bond of the present invention, various commercially available products can be used. It can also be synthesized by a sol-gel reaction or a coupling reaction.

(B)SiH結合を有する化合物は、1種を単独で用いても良く、あるいは、2種以上を併用しても良い。
上記した化合物(B)の本発明の感光性組成物に対する含有量は、特に制限されないが、得られる膜の諸特性がより優れる点より、感光性組成物中の全固形分に対して、20質量%以下であることが好ましく、0.5〜20質量%であることがより好ましく、0.5〜10質量%であることが更に好ましい。
(B) The compound which has a SiH bond may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
Although content in particular with respect to the photosensitive composition of this invention of the above-mentioned compound (B) is not restrict | limited, it is 20 with respect to the total solid in a photosensitive composition from the point which the various characteristics of the film | membrane obtained are more excellent. It is preferable that it is mass% or less, it is more preferable that it is 0.5-20 mass%, and it is still more preferable that it is 0.5-10 mass%.

[3−2]光重合開始剤
本発明の感光性組成物は、(C)光重合開始剤を含有する。
(C)光重合開始剤を含有することによって感光性が付与された本発明の感光性組成物は、フォトレジスト、カラーレジスト、光学用コーティング材料等に好適に用いることができるようになる。光重合開始剤としては、以下に述べる光重合開始剤として知られているものを用いることができる。
光重合開始剤としては、前記(A)重合体の残存重合性基の重合を開始する能力を有する限り、特に制限はなく、公知の光重合開始剤の中から適宜選択することができ、例えば、紫外線領域から可視の光線に対して感光性を有するものが好ましく、光励起された増感剤と何らかの作用を生じ、活性ラジカルを生成する活性剤であってもよく、モノマーの種類に応じてカチオン重合を開始させるような開始剤であってもよい。
また、光重合開始剤は、約200〜800nm(300〜450nmがより好ましい。)の範囲内に少なくとも約50の分子吸光係数を有する成分を少なくとも1種含有していることが好ましい。
[3-2] Photopolymerization initiator The photosensitive composition of the present invention contains (C) a photopolymerization initiator.
(C) The photosensitive composition of the present invention to which photosensitivity is imparted by containing a photopolymerization initiator can be suitably used for a photoresist, a color resist, an optical coating material, and the like. As the photopolymerization initiator, those known as photopolymerization initiators described below can be used.
The photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it has the ability to initiate polymerization of the remaining polymerizable group of the polymer (A), and can be appropriately selected from known photopolymerization initiators. Those having photosensitivity to visible light from the ultraviolet region are preferable, and may be an activator that generates an active radical by generating an action with a photoexcited sensitizer. It may be an initiator that initiates polymerization.
The photopolymerization initiator preferably contains at least one component having a molecular extinction coefficient of at least about 50 within a range of about 200 to 800 nm (more preferably 300 to 450 nm).

光重合開始剤としては、硬化性と保存安定性の観点で、光ラジカル重合開始剤が好ましい。また適用可能なデバイスに制限が無いことや、低誘電率の膜が形成可能であること、及び硬化性が良好であることから、光重合開始剤が、非金属性の光重合開始剤であることも好ましい。非金属性の光重合開始剤とは金属を含有しない光重合開始剤である。金属性の触媒としては、例えばゾルゲル反応を触媒するチタンメタクリルトリイソプロポキシ等が挙げられ、このような金属性の触媒は非金属性の光重合開始剤に相当しない。   The photopolymerization initiator is preferably a radical photopolymerization initiator from the viewpoints of curability and storage stability. In addition, since there is no limitation on applicable devices, a low dielectric constant film can be formed, and curability is good, the photopolymerization initiator is a nonmetallic photopolymerization initiator. It is also preferable. A nonmetallic photopolymerization initiator is a photopolymerization initiator that does not contain a metal. Examples of the metallic catalyst include titanium methacryl triisopropoxy, which catalyzes a sol-gel reaction, and such a metallic catalyst does not correspond to a nonmetallic photopolymerization initiator.

光ラジカル重合開始剤においては、例えば、ハロゲン化炭化水素誘導体(例えば、トリアジン骨格を有するもの、オキサジアゾール骨格を有するもの、など)、ヘキサアリールビイミダゾール化合物類、ロフィンダイマー類、ベンゾイン類、ケタール類、2,3−ジアルキルジオン化合物類、有機過酸化物、チオ化合物、ジスルフィド化合物類、アゾ化合物、ホウ酸塩類、無機錯体、クマリン類、ケトン化合物(ベンゾフェノン類、チオキサントン類、チオクロマノン類、アントラキノン類)、芳香族オニウム塩、フルオロアミン化合物類、ケトオキシムエーテル、アセトフェノン類(アミノアセトフェノン化合物、ヒドロキシアセトフェノン化合物)、アシルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィン化合物、オキシム誘導体等のオキシム化合物、などが挙げられる。   Examples of radical photopolymerization initiators include halogenated hydrocarbon derivatives (for example, those having a triazine skeleton, those having an oxadiazole skeleton, etc.), hexaarylbiimidazole compounds, lophine dimers, benzoins, ketals. , 2,3-dialkyldione compounds, organic peroxides, thio compounds, disulfide compounds, azo compounds, borates, inorganic complexes, coumarins, ketone compounds (benzophenones, thioxanthones, thiochromones, anthraquinones) ), Aromatic onium salts, fluoroamine compounds, ketoxime ethers, acetophenones (aminoacetophenone compounds, hydroxyacetophenone compounds), acylphosphine compounds such as acylphosphine oxides, oximes such as oxime derivatives Compounds, and the like.

前記トリアジン骨格を有するハロゲン化炭化水素化合物としては、例えば、若林ら著、Bull.Chem.Soc.Japan,42、2924(1969)記載の化合物、英国特許1388492号明細書記載の化合物、特開昭53−133428号公報記載の化合物、独国特許3337024号明細書記載の化合物、F.C.SchaeferなどによるJ.Org.Chem.;29、1527(1964)記載の化合物、特開昭62−58241号公報記載の化合物、特開平5−281728号公報記載の化合物、特開平5−34920号公報記載化合物、米国特許第4212976号明細書に記載されている化合物、などが挙げられる。   Examples of the halogenated hydrocarbon compound having a triazine skeleton include those described in Wakabayashi et al., Bull. Chem. Soc. Japan, 42, 2924 (1969), a compound described in British Patent No. 1388492, a compound described in JP-A-53-133428, a compound described in German Patent No. 3333724, F.I. C. J. Schaefer et al. Org. Chem. 29, 1527 (1964), compounds described in JP-A-62-258241, compounds described in JP-A-5-281728, compounds described in JP-A-5-34920, US Pat. No. 4,221,976 And the compounds described in the book.

前記米国特許第4212976号明細書に記載されている化合物としては、例えば、オキサジアゾール骨格を有する化合物(例えば、2−トリクロロメチル−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(4−クロロフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(2−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリブロモメチル−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリブロモメチル−5−(2−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール;2−トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(4−クロルスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(4−メトキシスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(4−n−ブトキシスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリプロモメチル−5−スチリル−1,3,4−オキサジアゾールなど)などが挙げられる。   Examples of the compound described in US Pat. No. 4,221,976 include compounds having an oxadiazole skeleton (for example, 2-trichloromethyl-5-phenyl-1,3,4-oxadiazole, 2- Trichloromethyl-5- (4-chlorophenyl) -1,3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5- (1-naphthyl) -1,3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5 -(2-naphthyl) -1,3,4-oxadiazole, 2-tribromomethyl-5-phenyl-1,3,4-oxadiazole, 2-tribromomethyl-5- (2-naphthyl) -1,3,4-oxadiazole; 2-trichloromethyl-5-styryl-1,3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5- (4-chlorostyryl) -1,3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5- (4-methoxystyryl) -1,3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5- (1-naphthyl) -1, 3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5- (4-n-butoxystyryl) -1,3,4-oxadiazole, 2-tripromomethyl-5-styryl-1,3,4 Oxadiazole, etc.).

ベンゾイン類の例には、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール、ベンゾインベンゼンスルホン酸エステル、ベンゾイントルエンスルホン酸エステル、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル及びベンゾインイソプロピルエーテルが含まれる。   Examples of benzoins include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzyl dimethyl ketal, benzoin benzene sulfonate, benzoin toluene sulfonate, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether and benzoin isopropyl ether. It is.

ホウ酸塩としては、例えば、特許第2764769号、特開2002−116539号等の各公報、及び、Kunz,Martinらの“Rad Tech’98.Proceeding April”、19〜22頁(1998年,Chicago)等に記載される有機ホウ酸塩記載される化合物があげられる。例えば、前記特開2002−116539号公報の段落番号[0022]〜[0027]記載の化合物が挙げられる。またその他の有機ホウ素化合物としては、特開平6−348011号公報、特開平7−128785号公報、特開平7−140589号公報、特開平7−306527号公報、特開平7−292014号公報等の有機ホウ素遷移金属配位錯体等が具体例として挙げられ、具体例にはカチオン性色素とのイオンコンプレックス類が挙げられる。   Examples of borates include, for example, Japanese Patent Nos. 2764769 and 2002-116539, and “Rad Tech'98. Proceeding April” by Kunz, Martin et al., Pages 19-22 (1998, Chicago). ) And the like described in the organic borate. Examples thereof include compounds described in paragraph numbers [0022] to [0027] of JP-A-2002-116539. Examples of other organic boron compounds include JP-A-6-348011, JP-A-7-128785, JP-A-7-140589, JP-A-7-306527, and JP-A-7-292014. Specific examples include organoboron transition metal coordination complexes and the like, and specific examples include ion complexes with cationic dyes.

また、上記以外のラジカル重合開始剤として、アクリジン誘導体(例えば、9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9、9’−アクリジニル)ヘプタンなど)、N−フェニルグリシンなど、ポリハロゲン化合物(例えば、四臭化炭素、フェニルトリブロモメチルスルホン、フェニルトリクロロメチルケトンなど)、クマリン類(例えば、3−(2−ベンゾフロイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3−(2−ベンゾフロイル)−7−(1−ピロリジニル)クマリン、3−ベンゾイル−7−ジエチルアミノクマリン、3−(2−メトキシベンゾイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3−(4−ジメチルアミノベンゾイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3,3’−カルボニルビス(5,7−ジ−n−プロポキシクマリン)、3,3’−カルボニルビス(7−ジエチルアミノクマリン)、3−ベンゾイル−7−メトキシクマリン、3−(2−フロイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3−(4−ジエチルアミノシンナモイル)−7−ジエチルアミノクマリン、7−メトキシ−3−(3−ピリジルカルボニル)クマリン、3−ベンゾイル−5,7−ジプロポキシクマリン、7−ベンゾトリアゾール−2−イルクマリン、また、特開平5−19475号公報、特開平7−271028号公報、特開2002−363206号公報、特開2002−363207号公報、特開2002−363208号公報、特開2002−363209号公報などに記載のクマリン化合物など)、アシルホスフィンオキサイド類(例えば、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフェニルホスフィンオキサイド、LucirinTPOなど)、メタロセン類(例えば、ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフロロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム、η5−シクロペンタジエニル−η6−クメニル−アイアン(1+)−ヘキサフロロホスフェート(1−)など)、特開昭53−133428号公報、特公昭57−1819号公報、同57−6096号公報、及び米国特許第3615455号明細書に記載された化合物などが挙げられる   In addition, as radical polymerization initiators other than the above, polyhalogen compounds (for example, 9-phenylacridine, 1,7-bis (9,9′-acridinyl) heptane, etc.), N-phenylglycine (for example, Carbon tetrabromide, phenyl tribromomethyl sulfone, phenyl trichloromethyl ketone, etc.), coumarins (for example, 3- (2-benzofuroyl) -7-diethylaminocoumarin, 3- (2-benzofuroyl) -7- (1-pyrrolidinyl) ) Coumarin, 3-benzoyl-7-diethylaminocoumarin, 3- (2-methoxybenzoyl) -7-diethylaminocoumarin, 3- (4-dimethylaminobenzoyl) -7-diethylaminocoumarin, 3,3′-carbonylbis (5 , 7-di-n-propoxycoumarin), 3,3′- Rubonylbis (7-diethylaminocoumarin), 3-benzoyl-7-methoxycoumarin, 3- (2-furoyl) -7-diethylaminocoumarin, 3- (4-diethylaminocinnamoyl) -7-diethylaminocoumarin, 7-methoxy-3 -(3-pyridylcarbonyl) coumarin, 3-benzoyl-5,7-dipropoxycoumarin, 7-benzotriazol-2-ylcoumarin, JP-A-5-19475, JP-A-7-271028, JP 2002-363206, JP-A 2002-363207, JP-A 2002-363208, JP-A 2002-363209, etc.), acylphosphine oxides (for example, bis (2,4 , 6-Trimethylbenzoyl) -phenylphos Fin oxide, bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethyl-pentylphenylphosphine oxide, Lucirin TPO, etc.), metallocenes (for example, bis (η5-2,4-cyclopentadien-1-yl) -Bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrol-1-yl) -phenyl) titanium, η5-cyclopentadienyl-η6-cumenyl-iron (1 +)-hexafluorophosphate (1-), etc.) And compounds described in JP-A-53-133428, JP-B-57-1819, JP-A-57-6096, and US Pat. No. 3,615,455.

前記ケトン化合物としては、例えば、ベンゾフェノン、2−メチルベンゾフェノン、3−メチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、4−メトキシベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4−ブロモベンゾフェノン、2−カルボキシベンゾフェノン、2−エトキシカルボニルベンゾルフェノン、ベンゾフェノンテトラカルボン酸又はそのテトラメチルエステル、4,4’−ビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノン類(例えば、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビスジシクロヘキシルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジヒドロキシエチルアミノ)ベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4−ジメチルアミノベンゾフェノン、4−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンジル、アントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、2−メチルアントラキノン、フェナントラキノン、キサントン、チオキサントン、2−クロル−チオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、フルオレノン、2−ベンジル−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−1−ブタノン、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルホリノ−1−プロパノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−〔4−(1−メチルビニル)フェニル〕プロパノールオリゴマー、ベンゾイン、ベンゾインエーテル類(例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、ベンジルジメチルケタール)、アクリドン、クロロアクリドン、N−メチルアクリドン、N−ブチルアクリドン、N−ブチル−クロロアクリドンなどが挙げられる。   Examples of the ketone compound include benzophenone, 2-methylbenzophenone, 3-methylbenzophenone, 4-methylbenzophenone, 4-methoxybenzophenone, 2-chlorobenzophenone, 4-chlorobenzophenone, 4-bromobenzophenone, 2-carboxybenzophenone, 2-ethoxycarbonylbenzolphenone, benzophenonetetracarboxylic acid or tetramethyl ester thereof, 4,4′-bis (dialkylamino) benzophenone (for example, 4,4′-bis (dimethylamino) benzophenone, 4,4′- Bisdicyclohexylamino) benzophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, 4,4′-bis (dihydroxyethylamino) benzophenone, 4-methoxy-4′-dimethylamino Nzophenone, 4,4'-dimethoxybenzophenone, 4-dimethylaminobenzophenone, 4-dimethylaminoacetophenone, benzyl, anthraquinone, 2-t-butylanthraquinone, 2-methylanthraquinone, phenanthraquinone, xanthone, thioxanthone, 2-chloro -Thioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, fluorenone, 2-benzyl-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -1-butanone, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino -1-propanone, 2-hydroxy-2-methyl- [4- (1-methylvinyl) phenyl] propanol oligomer, benzoin, benzoin ethers (for example, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, In propyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin phenyl ether, benzyl dimethyl ketal), acridone, chloro acridone, N- methyl acridone, N- butyl acridone, N- butyl - such as chloro acrylic pyrrolidone.

ラジカル重合開始剤としては、アミノアセトフェノン化合物、ヒドロキシアセトフェノン化合物、アシルホスフィン化合物、及びオキシム化合物からなる群より選択される化合物が更に好ましい。より具体的には、例えば、特開平10−291969号公報に記載のアミノアセトフェノン系開始剤、特許第4225898号公報に記載のアシルホスフィンオキシド系開始剤、及び、既述のオキシム系開始剤、更にオキシム系開始剤として、特開2001−233842号記載の化合物も用いることができる。   The radical polymerization initiator is more preferably a compound selected from the group consisting of aminoacetophenone compounds, hydroxyacetophenone compounds, acylphosphine compounds, and oxime compounds. More specifically, for example, an aminoacetophenone initiator described in JP-A-10-291969, an acylphosphine oxide initiator described in Japanese Patent No. 4225898, and the oxime initiator described above, As the oxime initiator, compounds described in JP-A No. 2001-233842 can also be used.

アミノアセトフェノン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE−907、IRGACURE−369、及び、IRGACURE−379(商品名:いずれもBASFジャパン社製)を用いることができる。また、アシルホスフィン系開始剤としては市販品であるIRGACURE−819やDAROCUR−TPO(商品名:いずれもBASFジャパン社製)を用いることができる。   As the aminoacetophenone initiator, commercially available products IRGACURE-907, IRGACURE-369, and IRGACURE-379 (trade names: all manufactured by BASF Japan Ltd.) can be used. Further, as the acylphosphine-based initiator, commercially available products such as IRGACURE-819 and DAROCUR-TPO (trade names: both manufactured by BASF Japan Ltd.) can be used.

ヒドロキシアセトフェノン化合物は、下記式(V)で表される化合物であることが好ましい。   The hydroxyacetophenone compound is preferably a compound represented by the following formula (V).

Figure 2012053243
Figure 2012053243

式(V)中、R は水素原子、アルキル基(好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基)、アルコキシ基(好ましくは、炭素数1〜10のアルコキシ基)、又は、2価の有機基を表す。R が2価の有機基である場合、2個の光活性なヒドロキシアセトフェノン構造(すなわち、一般式(V)で表される化合物から置換基R を除外した構造)がR を介して連結してなる2量体を表す。R 、R は互いに独立して、水素原子、又は、アルキル基(好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基)を表す。また、R とR は結合して環(好ましくは炭素数4〜8の環)を形成していてもよい。
上記R としてのアルキル基及びアルコキシ基、R 及びR としてのアルキル基、並びに、R とR とが結合して形成される環は、更に置換基を有していてもよい。
In Formula (V), R V 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms), an alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms), or a divalent group. Represents an organic group. When R V 1 is a divalent organic group, two photoactive hydroxyacetophenone structures (that is, a structure in which the substituent R V 1 is excluded from the compound represented by the general formula (V)) are R V 1 It represents a dimer formed by linking with each other. R V 2 and R V 3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms). R V 2 and R V 3 may be bonded to form a ring (preferably a ring having 4 to 8 carbon atoms).
Alkyl and alkoxy groups as above R V 1, the alkyl group as R V 2 and R V 3, as well, the ring and R V 2 and R V 3 is formed by bonding further have a substituent It may be.

ヒドロキシアセトフェノン化合物としては、例えば、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(DAROCURE 1173)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルブタン−1−オン、1−(4−メチルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−ブチルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−(4−オクチルフェニル)プロパン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−メトキシフェニル)−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−メチルチオフェニル)−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−クロロフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−ブロモフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−(4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−ジメチルアミノフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−カルボエトキシフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(IRGACURE 184)、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン(IRGACURE 2959)などが挙げられる。
また、市販のα−ヒドロキシアセトフェノン化合物として、BASFジャパン社製からイルガキュア184(IRGACURE 184)、ダロキュア1173(DAROCURE 1173)、イルガキュア127(IRGACURE 127)、イルガキュア2959(IRGACURE 2959)、イルガキュア1800(IRGACURE1800)、イルガキュア1870(IRGACURE1870)及びダロキュア4265(DAROCURE4265)の商品名で入手可能な重合開始剤も使用することができる。
Examples of the hydroxyacetophenone compound include 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one (DAROCURE 1173), 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylbutan-1-one, and 1- (4 -Methylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) -2-methylpropan-1-one, 1- (4-butylphenyl) -2-hydroxy-2 -Methylpropan-1-one, 2-hydroxy-2-methyl-1- (4-octylphenyl) propan-1-one, 1- (4-dodecylphenyl) -2-methylpropan-1-one, 1- (4-methoxyphenyl) -2-methylpropan-1-one, 1- (4-methylthiophenyl) -2-methylpropan-1-one, 1 -(4-Chlorophenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1- (4-bromophenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 2-hydroxy-1- (4 -Hydroxyphenyl) -2-methylpropan-1-one, 1- (4-dimethylaminophenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1- (4-carboethoxyphenyl) -2-hydroxy 2-methylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (IRGACURE 184), 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propane-1- ON (IRGACURE 2959).
Further, as commercially available α-hydroxyacetophenone compounds, Irgacure 184 (IRGACURE 184), Darocur 1173 (DAROCURE 1173), Irgacure 127 (IRGACURE 127), Irgacure 2959 (IRGACURE 2959), Irgacure 1800 (IRGAC URE), manufactured by BASF Japan Polymerization initiators available under the trade names Irgacure 1870 (IRGACURE 1870) and Darocur 4265 (DAROCURE 4265) can also be used.

アシルホスフィン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE−819、IRGACURE−819DW,DAROCUR−TPO(商品名:いずれもBASFジャパン社製)を用いることができる。また特開2009−134098記載のホスフィン系開始剤も適用できる。   As the acylphosphine-based initiator, commercially available products IRGACURE-819, IRGACURE-819DW, DAROCUR-TPO (trade names: all manufactured by BASF Japan Ltd.) can be used. A phosphine initiator described in JP-A-2009-134098 can also be applied.

本発明における光重合開始剤としては、感度、硬化速度の観点からオキシム誘導体等のオキシム化合物が最も好ましい。オキシム化合物は、ラジカルの再結合による活性種の失活を抑制でき、膜の硬化反応がスムーズに進行することから、感度に優れ、効率的に前記(A)重合体の残存重合性基の重合反応を進行させることが出来る。すなわち、同じ露光量の条件下では、オキシム化合物を用いる場合は、他の光重合開始剤を用いる場合と比較して良好に重合反応を進行させることが可能になると考えられ、これにより同じ露光量の条件下で得られる膜について比較した時、オキシム化合物を用いる場合は、低誘電率性、ヤング率及び解像性に優れるものと推定される。オキシム化合物としては、特に限定はなく、例えば、特開2000−80068号公報(段落番号0004〜0296)、WO02/100903A1、特開2001−233842号公報、特開2006−342166号公報(段落番号0004〜0264)等に記載のオキシム系化合物が挙げられる。
具体的な例としては、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−ブタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−ペンタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−ヘキサンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−ヘプタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(メチルフェニルチオ)フェニル]−1,2−ブタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(エチルフェニルチオ)フェニル]−1,2−ブタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(ブチルフェニルチオ)フェニル]−1,2−ブタンジオン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−メチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−プロプル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−エチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−ブチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノンなどが挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。
The photopolymerization initiator in the present invention is most preferably an oxime compound such as an oxime derivative from the viewpoints of sensitivity and curing rate. The oxime compound can suppress the deactivation of active species due to recombination of radicals, and the film curing reaction proceeds smoothly. Therefore, the oxime compound is excellent in sensitivity and efficiently polymerizes the remaining polymerizable group of the polymer (A). The reaction can proceed. That is, under the conditions of the same exposure amount, when using an oxime compound, it is considered that the polymerization reaction can proceed better than when using other photopolymerization initiators. When the films obtained under the above conditions are compared, it is presumed that the oxime compound is excellent in low dielectric constant, Young's modulus and resolution. The oxime compound is not particularly limited. For example, JP 2000-80068 (paragraphs 0004-0296), WO 02/100903 A1, JP 2001-233842, JP 2006-342166 (paragraph 0004). ~ 0264) and the like.
Specific examples include 2- (O-benzoyloxime) -1- [4- (phenylthio) phenyl] -1,2-butanedione, 2- (O-benzoyloxime) -1- [4- (phenylthio). Phenyl] -1,2-pentanedione, 2- (O-benzoyloxime) -1- [4- (phenylthio) phenyl] -1,2-hexanedione, 2- (O-benzoyloxime) -1- [4 -(Phenylthio) phenyl] -1,2-heptanedione, 2- (O-benzoyloxime) -1- [4- (phenylthio) phenyl] -1,2-octanedione, 2- (O-benzoyloxime)- 1- [4- (methylphenylthio) phenyl] -1,2-butanedione, 2- (O-benzoyloxime) -1- [4- (ethylphenylthio) phenyl] -1, -Butanedione, 2- (O-benzoyloxime) -1- [4- (butylphenylthio) phenyl] -1,2-butanedione, 1- (O-acetyloxime) -1- [9-ethyl-6- ( 2-Methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] ethanone, 1- (O-acetyloxime) -1- [9-methyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] ethanone 1- (O-acetyloxime) -1- [9-propyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] ethanone, 1- (O-acetyloxime) -1- [9- Ethyl-6- (2-ethylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] ethanone, 1- (O-acetyloxime) -1- [9-ethyl-6- (2-butylbenzoyl) Such as 9H- carbazol-3-yl] ethanone and the like. However, it is not limited to these.

これらのうち、露光量、パターン形状、現像残渣、経時安定性、後加熱時の着色の観点から、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタンジオン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン等のオキシム−O−アシル系化合物が特に好ましく、具体的には、CGI−124、CGI−242、IRGACURE OXE−01(以上、BASFジャパン社製)等が好ましい。   Of these, 2- (O-benzoyloxime) -1- [4- (phenylthio) phenyl] -1,2-, from the viewpoints of exposure dose, pattern shape, development residue, stability over time, and coloring during post-heating. Oxime-O-acyl compounds such as octanedione and 1- (O-acetyloxime) -1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] ethanone are particularly preferred, Specifically, CGI-124, CGI-242, IRGACURE OXE-01 (manufactured by BASF Japan Ltd.) and the like are preferable.

本発明における光重合開始剤は、1種を単独で用いても良く、あるいは、2種以上を併用しても良い。
本発明の組成物の固形分中における光重合開始剤の含有量は、通常、1質量%〜40質量%であり、2質量%〜30質量%であることが好ましく、2質量%〜15質量%であることがより好ましい。
The photoinitiator in this invention may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
The content of the photopolymerization initiator in the solid content of the composition of the present invention is usually 1% by mass to 40% by mass, preferably 2% by mass to 30% by mass, and preferably 2% by mass to 15% by mass. % Is more preferable.

[3−3]重合性化合物
本発明の組成物は、更に、重合体(A)とは異なる重合性化合物を含有しても良い。
本発明の組成物が、重合性化合物を含有することにより、パターン膜の耐溶剤性、寸法均一性、ヤング率、解像性、耐熱性及び硬度がより向上する傾向となる。
前記重合性化合物は、少なくとも一個のエチレン性不飽和二重結合を有する付加重合性化合物であり、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも1個、好ましくは2個以上有する化合物から選ばれる。
このような化合物は当該産業分野において広く知られるものであり、本発明においてはこれらを特に限定無く用いることができる。
[3-3] Polymerizable compound The composition of the present invention may further contain a polymerizable compound different from the polymer (A).
When the composition of the present invention contains a polymerizable compound, the solvent resistance, dimensional uniformity, Young's modulus, resolution, heat resistance and hardness of the pattern film tend to be further improved.
The polymerizable compound is an addition polymerizable compound having at least one ethylenically unsaturated double bond, and is selected from compounds having at least one terminal ethylenically unsaturated bond, preferably two or more.
Such compounds are widely known in the industrial field, and can be used without any particular limitation in the present invention.

これらは、例えばモノマー、プレポリマー(すなわち2量体、3量体、及びオリゴマー)、又はそれらの混合物若しくはそれらの共重合体などの化学的形態をもつ。モノマー及びその共重合体の例としては、例えば、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)や、そのエステル類、又はアミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類が用いられる。また、ヒドロキシ基、アミノ基、又はメルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と単官能又は多官能のイソシアネート類又はエポキシ類との付加反応物、及びヒドロキシ基、アミノ基、又はメルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と単官能又は多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基又はエポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と単官能又は多官能のアルコール類、アミン類、又はチオール類との付加反応物も好適である。更に、ハロゲン基又はトシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と単官能又は多官能のアルコール類、アミン類、又はチオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン、又はビニルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。   These have chemical forms such as monomers, prepolymers (ie, dimers, trimers, and oligomers), or mixtures or copolymers thereof. Examples of monomers and copolymers thereof include, for example, unsaturated carboxylic acids (for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, etc.), and esters or amides thereof. Preferably, an ester of an unsaturated carboxylic acid and an aliphatic polyhydric alcohol compound, or an amide of an unsaturated carboxylic acid and an aliphatic polyvalent amine compound is used. Further, an addition reaction product of an unsaturated carboxylic acid ester or amide having a nucleophilic substituent such as a hydroxy group, an amino group, or a mercapto group and a monofunctional or polyfunctional isocyanate or epoxy, and a hydroxy group, A dehydration condensation reaction product of an unsaturated carboxylic acid ester or amide having a nucleophilic substituent such as an amino group or a mercapto group and a monofunctional or polyfunctional carboxylic acid is also preferably used. In addition, an addition reaction product of an unsaturated carboxylic acid ester or amide having an electrophilic substituent such as an isocyanate group or an epoxy group and a monofunctional or polyfunctional alcohol, amine, or thiol is also suitable. Furthermore, a substitution reaction product of an unsaturated carboxylic acid ester or amide having a leaving substituent such as a halogen group or a tosyloxy group and a monofunctional or polyfunctional alcohol, amine or thiol is also suitable. As another example, it is also possible to use a compound group in which an unsaturated phosphonic acid, styrene, vinyl ether or the like is substituted for the unsaturated carboxylic acid.

脂肪族多価アルコール化合物と不飽和カルボン酸とのエステルのモノマーの具体例としては、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、イタコン酸エステル等が挙げられる。
アクリル酸エステルとしては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、テトラメチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリメチロールエタントリアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ポリエステルアクリレートオリゴマー、イソシアヌール酸EO変性トリアクリレート等がある。
Specific examples of the monomer of an ester of an aliphatic polyhydric alcohol compound and an unsaturated carboxylic acid include acrylic acid ester, methacrylic acid ester, itaconic acid ester, and the like.
Examples of acrylic esters include ethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, 1,3-butanediol diacrylate, tetramethylene glycol diacrylate, propylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, and trimethylolpropane triacrylate. , Trimethylolpropane tri (acryloyloxypropyl) ether, trimethylolethane triacrylate, hexanediol diacrylate, 1,4-cyclohexanediol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, pentaerythritol diacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol Tetraacrylate, dipentaerythritol diacryl Over DOO, dipentaerythritol hexaacrylate, sorbitol triacrylate, sorbitol tetraacrylate, sorbitol pentaacrylate, sorbitol hexaacrylate, tri (acryloyloxyethyl) isocyanurate, polyester acrylate oligomers, and isocyanuric acid EO-modified triacrylate.

メタクリル酸エステルとしては、テトラメチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールジメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ソルビトールトリメタクリレート、ソルビトールテトラメタクリレート、ビス〔p−(3−メタクリルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕ジメチルメタン、ビス−〔p−(メタクリルオキシエトキシ)フェニル〕ジメチルメタン等がある。   Methacrylic acid esters include tetramethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, trimethylolethane trimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, 1,3-butanediol dimethacrylate, Hexanediol dimethacrylate, pentaerythritol dimethacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, dipentaerythritol dimethacrylate, dipentaerythritol hexamethacrylate, sorbitol trimethacrylate, sorbitol tetramethacrylate, bis [p- (3-methacryloxy- 2-hydroxypro ) Phenyl] dimethyl methane, bis - [p- (methacryloxyethoxy) phenyl] dimethyl methane.

イタコン酸エステルとしては、エチレングリコールジイタコネート、プロピレングリコールジイタコネート、1,3−ブタンジオールジイタコネート、1,4−ブタンジオールジイタコネート、テトラメチレングリコールジイタコネート、ペンタエリスリトールジイタコネート、ソルビトールテトライタコネート等がある。クロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジクロトネート、テトラメチレングリコールジクロトネート、ペンタエリスリトールジクロトネート、ソルビトールテトラクロトネート等がある。イソクロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジイソクロトネート、ペンタエリスリトールジイソクロトネート、ソルビトールテトライソクロトネート等がある。マレイン酸エステルとしては、エチレングリコールジマレート、トリエチレングリコールジマレート、ペンタエリスリトールジマレート、ソルビトールテトラマレート等がある。   Itaconic acid esters include ethylene glycol diitaconate, propylene glycol diitaconate, 1,3-butanediol diitaconate, 1,4-butanediol diitaconate, tetramethylene glycol diitaconate, pentaerythritol diitaconate And sorbitol tetritaconate. Examples of crotonic acid esters include ethylene glycol dicrotonate, tetramethylene glycol dicrotonate, pentaerythritol dicrotonate, and sorbitol tetracrotonate. Examples of isocrotonic acid esters include ethylene glycol diisocrotonate, pentaerythritol diisocrotonate, and sorbitol tetraisocrotonate. Examples of maleic acid esters include ethylene glycol dimaleate, triethylene glycol dimaleate, pentaerythritol dimaleate, and sorbitol tetramaleate.

その他のエステルの例として、例えば、特公昭51−47334号、特開昭57−196231号各公報記載の脂肪族アルコール系エステル類や、特開昭59−5240号、特開昭59−5241号、特開平2−226149号各公報記載の芳香族系骨格を有するもの、特開平1−165613号公報記載のアミノ基を含有するもの等も好適に用いられる。更に、前述のエステルモノマーは混合物としても使用することができる。   Examples of other esters include, for example, aliphatic alcohol esters described in JP-B-51-47334 and JP-A-57-196231, JP-A-59-5240, and JP-A-59-5241. Those having an aromatic skeleton described in JP-A-2-226149 and those containing an amino group described in JP-A-1-165613 are also preferably used. Furthermore, the ester monomers described above can also be used as a mixture.

更に、酸基を含有するモノマーも使用でき、例えば、(メタ)アクリル酸、ペンタエリスリトールトリアクリレートコハク酸モノエステル、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートコハク酸モノエステル、ペンタエリスリトールトリアクリレートマレイン酸モノエステル、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートマレイン酸モノエステル、ペンタエリスリトールトリアクリレートフタル酸モノエステル、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートフタル酸モノエステル、ペンタエリスリトールトリアクリレートテトラヒドロフタル酸モノエステル、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートテトラヒドロフタル酸モノエステル等が挙げられる。特に、ペンタエリスリトールトリアクリレートコハク酸モノエステルが現像性・感度の観点から好ましい。   Furthermore, monomers containing acid groups can also be used, such as (meth) acrylic acid, pentaerythritol triacrylate succinic acid monoester, dipentaerythritol pentaacrylate succinic acid monoester, pentaerythritol triacrylate maleic acid monoester, dipenta Erythritol pentaacrylate maleic acid monoester, pentaerythritol triacrylate phthalic acid monoester, dipentaerythritol pentaacrylate phthalic acid monoester, pentaerythritol triacrylate tetrahydrophthalic acid monoester, dipentaerythritol pentaacrylate tetrahydrophthalic acid monoester It is done. In particular, pentaerythritol triacrylate succinic acid monoester is preferable from the viewpoint of developability and sensitivity.

また、脂肪族多価アミン化合物と不飽和カルボン酸とのアミドのモノマーの具体例としては、メチレンビス−アクリルアミド、メチレンビス−メタクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−アクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−メタクリルアミド、ジエチレントリアミントリスアクリルアミド、キシリレンビスアクリルアミド、キシリレンビスメタクリルアミド等がある。その他の好ましいアミド系モノマーの例としては、特公昭54−21726記載のシクロへキシレン構造を有すものを挙げることができる。   Specific examples of amide monomers of aliphatic polyvalent amine compounds and unsaturated carboxylic acids include methylene bis-acrylamide, methylene bis-methacrylamide, 1,6-hexamethylene bis-acrylamide, 1,6-hexamethylene bis. -Methacrylamide, diethylenetriamine trisacrylamide, xylylene bisacrylamide, xylylene bismethacrylamide and the like. Examples of other preferable amide monomers include those having a cyclohexylene structure described in JP-B-54-21726.

また、イソシアネートと水酸基の付加反応を用いて製造されるウレタン系付加重合性化合物も好適であり、そのような具体例としては、例えば、特公昭48−41708号公報に記載されている1分子に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物に、下記一般式で表される化合物における水酸基を含有するビニルモノマーを付加させた1分子中に2個以上の重合性ビニル基を含有するビニルウレタン化合物等が挙げられる。   Further, urethane-based addition polymerizable compounds produced by using an addition reaction of isocyanate and hydroxyl group are also suitable. Specific examples thereof include, for example, one molecule described in JP-B-48-41708. A vinyl urethane compound containing two or more polymerizable vinyl groups in one molecule obtained by adding a vinyl monomer containing a hydroxyl group in a compound represented by the following general formula to a polyisocyanate compound having two or more isocyanate groups. Etc.

一般式 CH=C(R10)COOCHCH(R11)OH
(ただし、R10及びR11は、H又はCHを示す。)
Formula CH 2 = C (R 10) COOCH 2 CH (R 11) OH
(However, R 10 and R 11 represent H or CH 3. )

また、特開昭51−37193号、特公平2−32293号、特公平2−16765号各公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58−49860号、特公昭56−17654号、特公昭62−39417号、特公昭62−39418号各公報記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。更に、特開昭63−277653号、特開昭63−260909号、特開平1−105238号各公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する付加重合性化合物類を用いることによっては、非常に感光スピードに優れた光重合性組成物を得ることができる。   Further, urethane acrylates such as those described in JP-A-51-37193, JP-B-2-32293, JP-B-2-16765, JP-B-58-49860, JP-B-56-17654 Urethane compounds having an ethylene oxide skeleton described in JP-B-62-39417 and JP-B-62-39418 are also suitable. Furthermore, by using addition polymerizable compounds having an amino structure or a sulfide structure in the molecule described in JP-A-63-277653, JP-A-63-260909, JP-A-1-105238 Can obtain a photopolymerizable composition having an excellent photosensitive speed.

その他の例としては、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号各公報に記載されているようなポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸を反応させたエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタクリレートを挙げることができる。また、特公昭46−43946号、特公平1−40337号、特公平1−40336号各公報記載の特定の不飽和化合物や、特開平2−25493号公報記載のビニルホスホン酸系化合物等も挙げることができる。また、ある場合には、特開昭61−22048号公報記載のペルフルオロアルキル基を含有する構造が好適に使用される。更に日本接着協会誌vol.20、No.7、300〜308ページ(1984年)に光硬化性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用することができる。   Other examples include reacting polyester acrylates, epoxy resins and (meth) acrylic acid as described in JP-A-48-64183, JP-B-49-43191 and JP-B-52-30490. And polyfunctional acrylates and methacrylates such as epoxy acrylates. Further, specific unsaturated compounds described in JP-B-46-43946, JP-B-1-40337, JP-B-1-40336, and vinylphosphonic acid compounds described in JP-A-2-25493 are also included. be able to. In some cases, a structure containing a perfluoroalkyl group described in JP-A-61-22048 is preferably used. Furthermore, Journal of Japan Adhesion Association vol. 20, no. 7, pages 300 to 308 (1984), which are introduced as photocurable monomers and oligomers, can also be used.

これらの重合性化合物について、その構造、単独使用か併用か、添加量等の使用方法の詳細は、組成物の性能設計にあわせて任意に設定できる。例えば、次のような観点から選択される。
感度の点では1分子あたりの不飽和基含量が多い構造が好ましく、多くの場合、2官能以上が好ましい。また、画像部すなわちパターン膜の強度を高くするためには、3官能以上のものがよく、更に、異なる官能数・異なる重合性基(例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン系化合物、ビニルエーテル系化合物)のものを併用することで、感度と強度の両方を調節する方法も有効である。硬化感度の観点から、(メタ)アクリル酸エステル構造を2個以上含有する化合物を用いることが好ましく、3個以上含有する化合物を用いることがより好ましく、4個以上含有する化合物を用いることが最も好ましい。また、硬化感度、及び、未露光部の現像性の観点では、カルボン酸基又はEO変性体構造を含有する化合物が好ましい。また、硬化感度、及び、露光部強度の観点ではウレタン結合を含有することが好ましい。
About these polymeric compounds, the details of usage methods, such as the structure, single use, combined use, and addition amount, can be arbitrarily set according to the performance design of a composition. For example, it is selected from the following viewpoints.
From the viewpoint of sensitivity, a structure having a large unsaturated group content per molecule is preferable, and in many cases, a bifunctional or higher functionality is preferable. Further, in order to increase the strength of the image portion, that is, the pattern film, those having three or more functionalities are preferable. Further, different functional numbers and different polymerizable groups (for example, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, styrene compound, vinyl ether type). A method of adjusting both sensitivity and strength by using a compound) is also effective. From the viewpoint of curing sensitivity, it is preferable to use a compound containing two or more (meth) acrylic acid ester structures, more preferably a compound containing three or more, and most preferably a compound containing four or more. preferable. Moreover, the compound containing a carboxylic acid group or EO modified body structure is preferable from a viewpoint of curing sensitivity and developability of an unexposed part. Moreover, it is preferable to contain a urethane bond from a viewpoint of hardening sensitivity and exposure part intensity | strength.

また、組成物中の他の成分(例えば、樹脂、光重合開始剤、顔料)との相溶性、分散性に対しても、重合性化合物の選択・使用法は重要な要因であり、例えば、低純度化合物の使用や、2種以上の併用により相溶性を向上させうることがある。また、基板等との密着性を向上せしめる目的で特定の構造を選択することもあり得る。   In addition, the compatibility and dispersibility with other components in the composition (for example, resin, photopolymerization initiator, pigment), the selection and use method of the polymerizable compound is an important factor. The compatibility may be improved by using a low-purity compound or using two or more kinds in combination. In addition, a specific structure may be selected for the purpose of improving the adhesion with a substrate or the like.

以上の観点より、ビスフェノールAジアクリレート、ビスフェノールAジアクリレートEO変性体、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリメチロールエタントリアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートEO変性体、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートEO変性体、ペンタエリスリトールトリアクリレートコハク酸モノエステルなどが好ましいものとして挙げられ、また、市販品としては、ウレタンオリゴマーUAS−10、UAB−140(山陽国策パルプ社製)、DPHA−40H(日本化薬社製)、UA−306H、UA−306T、UA−306I、AH−600、T−600、AI−600(共栄社製)、UA−7200(新中村化学社製)が好ましい。   From the above viewpoint, bisphenol A diacrylate, bisphenol A diacrylate EO modified product, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane tri (acryloyloxypropyl) ether, trimethylolethane triacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, pentaerythritol diacrylate Acrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, sorbitol triacrylate, sorbitol tetraacrylate, sorbitol pentaacrylate, sorbitol hexaacrylate, tri (acryloyloxy D (I) Isocyanurate, pentaerythritol tetraacrylate modified EO, dipentaerythritol hexaacrylate EO modified, pentaerythritol triacrylate succinic acid monoester and the like are preferred, and commercially available products include urethane oligomer UAS-10. , UAB-140 (manufactured by Sanyo Kokusaku Pulp Co., Ltd.), DPHA-40H (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), UA-306H, UA-306T, UA-306I, AH-600, T-600, AI-600 (manufactured by Kyoeisha) UA-7200 (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) is preferable.

中でも、ビスフェノールAジアクリレートEO変性体、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートEO変性体、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートEO変性体、ペンタエリスリトールトリアクリレートコハク酸モノエステルなどが、市販品としては、DPHA−40H(日本化薬社製)、UA−306H、UA−306T、UA−306I、AH−600、T−600、AI−600(共栄社製)がより好ましい。   Among them, bisphenol A diacrylate EO modified, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, tri (acryloyloxyethyl) isocyanurate, pentaerythritol tetraacrylate EO modified, di Pentaerythritol hexaacrylate EO modified product, pentaerythritol triacrylate succinic acid monoester, etc. are commercially available products such as DPHA-40H (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), UA-306H, UA-306T, UA-306I, AH-600. T-600 and AI-600 (manufactured by Kyoeisha) are more preferred.

重合性化合物は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   A polymeric compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

本発明の組成物は、重合性化合物を含有してもしなくて良いが、含有する場合、組成物の固形分中における重合性化合物の含有量は、1質量%〜90質量%であることが好ましく、5質量%〜80質量%であることがより好ましく、5質量%〜70質量%であることが更に好ましい。   The composition of the present invention may or may not contain a polymerizable compound, but when it is contained, the content of the polymerizable compound in the solid content of the composition is 1% by mass to 90% by mass. Preferably, it is 5 mass%-80 mass%, More preferably, it is 5 mass%-70 mass%.

[3−4]アルカリ可溶性樹脂
本発明の組成物は、更に、アルカリ可溶性樹脂を含有してもよい。アルカリ可溶性樹脂を含有することにより、アルカリ現像性を付与することが可能となる。
[3-4] Alkali-soluble resin The composition of the present invention may further contain an alkali-soluble resin. By containing an alkali-soluble resin, it becomes possible to impart alkali developability.

アルカリ可溶性樹脂としては、線状有機高分子重合体であって、分子(好ましくは、アクリル系共重合体、スチレン系共重合体を主鎖とする分子)中に少なくとも1つのアルカリ可溶性を促進する基(例えば、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基など)を有するアルカリ可溶性樹脂の中から適宜選択することができる。このうち、更に好ましくは、有機溶剤に可溶で弱アルカリ水溶液により現像可能なものである。   The alkali-soluble resin is a linear organic polymer, and promotes at least one alkali-solubility in a molecule (preferably a molecule having an acrylic copolymer or a styrene copolymer as a main chain). It can be appropriately selected from alkali-soluble resins having a group (for example, carboxyl group, phosphoric acid group, sulfonic acid group, etc.). Of these, more preferred are those which are soluble in an organic solvent and can be developed with a weak alkaline aqueous solution.

アルカリ可溶性樹脂の製造には、例えば、公知のラジカル重合法による方法を適用することができる。ラジカル重合法でアルカリ可溶性樹脂を製造する際の温度、圧力、ラジカル開始剤の種類及びその量、溶媒の種類等々の重合条件は、当業者において容易に設定可能であり、実験的に条件を定めるようにすることもできる。
また、本発明における組成物の架橋効率を向上させるために、重合性基を有したアルカリ可溶性樹脂を使用してもよい。
For production of the alkali-soluble resin, for example, a known radical polymerization method can be applied. Polymerization conditions such as temperature, pressure, type and amount of radical initiator, type of solvent, etc. when producing an alkali-soluble resin by radical polymerization can be easily set by those skilled in the art, and experimental conditions are determined. It can also be done.
Moreover, in order to improve the crosslinking efficiency of the composition in the present invention, an alkali-soluble resin having a polymerizable group may be used.

アルカリ可溶性樹脂の酸価としては好ましくは30mgKOH/g〜200mgKOH/g、より好ましくは50mgKOH/g〜150mgKOH/gであることが好ましく、70〜120mgKOH/gであることが最も好ましい。
また、アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量(Mw)としては、2,000〜50,000が好ましく、5,000〜30,000が更に好ましく、7,000〜20,000が最も好ましい。
The acid value of the alkali-soluble resin is preferably 30 mgKOH / g to 200 mgKOH / g, more preferably 50 mgKOH / g to 150 mgKOH / g, and most preferably 70 to 120 mgKOH / g.
Further, the weight average molecular weight (Mw) of the alkali-soluble resin is preferably 2,000 to 50,000, more preferably 5,000 to 30,000, and most preferably 7,000 to 20,000.

本発明の組成物は、アルカリ可溶性樹脂を含有してもしなくても良いが、含有する場合、アルカリ可溶性樹脂の組成物中における含有量としては、該組成物の全固形分に対して、1〜15質量%が好ましく、より好ましくは、2〜12質量%であり、特に好ましくは、3〜10質量%である。これにより水ハジキ性、現像欠陥性能が向上する。   The composition of the present invention may or may not contain an alkali-soluble resin, but when it is contained, the content of the alkali-soluble resin in the composition is 1 with respect to the total solid content of the composition. -15 mass% is preferable, More preferably, it is 2-12 mass%, Most preferably, it is 3-10 mass%. Thereby, water repelling property and development defect performance are improved.

[3−5]添加剤
更に、組成物には、組成物を用いて得られる膜の特性(耐熱性、誘電率、機械強度、塗布性、密着性等)を損なわない範囲で、ラジカル発生剤、コロイド状シリカ、界面活性剤、密着促進剤、空孔形成剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤、増感剤などの添加剤を添加してもよい。
[3-5] Additive Further, the composition includes a radical generator as long as the characteristics (heat resistance, dielectric constant, mechanical strength, coatability, adhesion, etc.) of the film obtained using the composition are not impaired. Additives such as colloidal silica, surfactants, adhesion promoters, pore-forming agents, antioxidants, ultraviolet absorbers, anti-aggregation agents, and sensitizers may be added.

組成物の製造方法は特に限定されず、溶媒を含む場合、所定量の重合体を溶媒に添加して、攪拌することにより得られる。   The method for producing the composition is not particularly limited. When a solvent is included, the composition can be obtained by adding a predetermined amount of polymer to the solvent and stirring.

上記の組成物はフィルターろ過により、不溶物、ゲル状成分等を除いてから膜形成に用いることが好ましい。その際に用いるフィルターの孔径は0.05〜2.0μmが好ましく、孔径0.05〜1.0μmがより好ましく、孔径孔径0.05〜0.5μmが最も好ましい。フィルターの材質はポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンが好ましく、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン及びナイロンがより好ましい。   The above composition is preferably used for film formation after removing insolubles, gelled components and the like by filter filtration. The pore size of the filter used at that time is preferably 0.05 to 2.0 μm, more preferably 0.05 to 1.0 μm, and most preferably 0.05 to 0.5 μm. The material of the filter is preferably polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, or nylon, and more preferably polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon.

[4]パターン形成方法
本発明のパターン形成方法は、感光性膜を形成する工程、前記感光性膜を露光する工程、及び、現像してパターン膜を得る現像工程を含む。
ここで、感光性膜は、本発明の感光性組成物から形成される。
また、本発明は、このパターン形成方法により得られるパターン膜にも関する。
本発明の感光性組成物から形成される感光性膜の形成方法は特に限定されないが、例えば、感光性組成物をスピンコーティング法、ローラーコーティング法、ディップコーティング法、スキャン法、スプレー法、バー塗布法、インクジェット法等の任意の方法により、シリコンウエハ、SiOウエハ、SiNウエハ、ガラス、プラスチックフィルム、マイクロレンズなどの基板に塗布した後、溶媒を必要に応じて加熱処理で除去して塗膜(感光性膜)を形成し、プリベーク処理を施すことにより形成することができる。
[4] Pattern Forming Method The pattern forming method of the present invention includes a step of forming a photosensitive film, a step of exposing the photosensitive film, and a developing step of developing to obtain a pattern film.
Here, the photosensitive film is formed from the photosensitive composition of the present invention.
The present invention also relates to a pattern film obtained by this pattern forming method.
The method for forming the photosensitive film formed from the photosensitive composition of the present invention is not particularly limited. For example, the photosensitive composition is spin coated, roller coated, dip coated, scanned, sprayed, and bar coated. After coating on a substrate such as a silicon wafer, SiO 2 wafer, SiN wafer, glass, plastic film, microlens, etc. by any method such as the ink jet method or the ink jet method, the solvent is removed by heat treatment as necessary. It can be formed by forming a (photosensitive film) and performing a pre-bake treatment.

基板に塗布する方法としては、スピンコーティング法、スキャン法が好ましい。特に好ましくは、スピンコーティング法である。   As a method of applying to the substrate, a spin coating method and a scanning method are preferable. Particularly preferred is a spin coating method.

プリベーク処理の方法は、特に限定されないが、一般的に使用されているホットプレート加熱、ファーネス炉を使用した加熱方法、RTP(Rapid Thermal Processor)等によるキセノンランプを使用した光照射加熱等を適用することができる。好ましくは、ホットプレート加熱、ファーネスを使用した加熱方法である。上記プリベークの条件としては、ホットプレートやオーブンを用いて、70℃〜150℃で、0.5分間〜15分間程度加熱する条件が挙げられる。   The pre-bake treatment method is not particularly limited, and generally used hot plate heating, heating method using a furnace, light irradiation heating using a xenon lamp by RTP (Rapid Thermal Processor), etc. are applied. be able to. A heating method using hot plate heating or furnace is preferable. Examples of the prebaking condition include a condition of heating at 70 ° C. to 150 ° C. for about 0.5 minutes to 15 minutes using a hot plate or an oven.

感光性膜を露光する工程は、必要に応じてマスクを介して行われる。
この露光に適用し得る活性光線又は放射線としては、赤外光、g線、h線、i線、KrF光、ArF光、X線、電子線等を挙げることができる。露光量、感度、解像度の観点から、i線、KrF光、ArF光、電子線が好ましく、更に汎用性の観点から、i線、KrF光が最も好ましい。照射光にi線を用いる場合、100mJ/cm〜10000mJ/cmの露光量で照射することが好ましい。KrF光を用いる場合は、30mJ/cm〜300mJ/cmの露光量で照射することが好ましい。
また、露光した組成物層は、必要に応じて、次の現像処理前にホットプレートやオーブンを用いて、70℃〜180℃で、0.5分間〜15分間程度加熱することができる。
The step of exposing the photosensitive film is performed through a mask as necessary.
Examples of actinic rays or radiation that can be applied to this exposure include infrared light, g-rays, h-rays, i-rays, KrF light, ArF light, X-rays, and electron beams. From the viewpoint of exposure amount, sensitivity, and resolution, i-line, KrF light, ArF light, and electron beam are preferable, and from the viewpoint of versatility, i-line and KrF light are most preferable. When using the i-line to the irradiation light is preferably irradiated at an exposure dose of 100mJ / cm 2 ~10000mJ / cm 2 . When using KrF light, it is preferable to irradiate with an exposure dose of 30 mJ / cm 2 to 300 mJ / cm 2 .
In addition, the exposed composition layer can be heated at 70 ° C. to 180 ° C. for about 0.5 minutes to 15 minutes using a hot plate or oven before the next development processing, if necessary.

続いて、露光後の組成物層に対し、現像液にて現像を行う(現像工程)。これにより、ネガ型のパターン(レジストパターン)を形成することができる。   Subsequently, the composition layer after exposure is developed with a developer (development process). Thereby, a negative pattern (resist pattern) can be formed.

ネガ型現像を行う際には、有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液)を使用することが好ましい。
有機系現像液としては、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤及び炭化水素系溶剤を用いることができる。
ケトン系溶剤としては、例えば、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、アセトン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、1−ヘキサノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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、エチルー3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等を挙げることができる。
アルコール系溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール等のアルコールや、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチ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、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤等を挙げることができる。
エーテル系溶剤としては、例えば、上記グリコールエーテル系溶剤の他、ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
アミド系溶剤としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等が使用できる。
炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤や水と混合し使用してもよい。但し、本発明の効果を十二分に奏するためには、現像液全体としての含水率が10質量%未満であることが好ましく、実質的に水分を含有しないことがより好ましい。
すなわち、有機系現像液に対する有機溶剤の使用量は、現像液の全量に対して、90質量%以上100質量%以下であることが好ましく、95質量%以上100質量%以下であることが好ましい。
特に、有機系現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群から選択される少なくとも1種類の溶剤を含有する現像液であるのが好ましい。
When carrying out negative development, it is preferable to use a developer containing an organic solvent (organic developer).
As the organic developer, polar solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, and hydrocarbon solvents can be used.
Examples of the ketone solvent include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone, 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, Examples include phenylacetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetyl acetone, acetonyl acetone, ionone, diacetyl alcohol, acetyl carbinol, acetophenone, methyl naphthyl ketone, isophorone, and propylene carbonate.
Examples of the ester solvent include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3- Examples include ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, and propyl lactate.
Examples of the alcohol solvent include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, alcohols such as n-octyl alcohol and n-decanol, glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, Diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, methoxymethyl butano It can be mentioned glycol ether solvents such as Le.
Examples of the ether solvent include dioxane, tetrahydrofuran and the like in addition to the glycol ether solvent.
Examples of the amide solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like. Can be used.
Examples of the hydrocarbon solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane and decane.
A plurality of the above solvents may be mixed, or may be used by mixing with a solvent other than those described above or water. However, in order to fully exhibit the effects of the present invention, the water content of the developer as a whole is preferably less than 10% by mass, and more preferably substantially free of moisture.
That is, the amount of the organic solvent used in the organic developer is preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less, with respect to the total amount of the developer.
In particular, the organic developer is preferably a developer containing at least one solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents.

有機系現像液の蒸気圧は、20℃に於いて、5kPa以下が好ましく、3kPa以下が更に好ましく、2kPa以下が特に好ましい。有機系現像液の蒸気圧を5kPa以下にすることにより、現像液の基板上あるいは現像カップ内での蒸発が抑制され、ウェハ面内の温度均一性が向上し、結果としてウェハ面内の寸法均一性が良化する。
5kPa以下の蒸気圧を有する具体的な例としては、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、4−ヘプタノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等のエステル系溶剤、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール等のアルコール系溶剤、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチ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、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドのアミド系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
特に好ましい範囲である2kPa以下の蒸気圧を有する具体的な例としては、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、4−ヘプタノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等のエステル系溶剤、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール等のアルコール系溶剤、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチ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、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドのアミド系溶剤、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
The vapor pressure of the organic developer is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and particularly preferably 2 kPa or less at 20 ° C. By setting the vapor pressure of the organic developer to 5 kPa or less, evaporation of the developer on the substrate or in the developing cup is suppressed, and the temperature uniformity in the wafer surface is improved. As a result, the dimensions in the wafer surface are uniform. Sexuality improves.
Specific examples having a vapor pressure of 5 kPa or less include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, 4-heptanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methyl Ketone solvents such as isobutyl ketone, butyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxy Esters such as butyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate Agents, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, n-octyl alcohol, n-decanol, etc. Solvents, glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, Glycol ether solvents such as methoxymethylbutanol, solvents such as tetrahydrofuran Solvent, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide amide solvent, toluene, xylene and other aromatic hydrocarbon solvents, octane, decane and other aliphatic carbonization A hydrogen solvent is mentioned.
Specific examples having a vapor pressure of 2 kPa or less, which is a particularly preferable range, include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, 4-heptanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, and methylcyclohexanone. , Ketone solvents such as phenylacetone, butyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3- Ester solvents such as methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate and propyl lactate, n-butyl alcohol, alcohol solvents such as ec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, n-octyl alcohol and n-decanol; glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol And glycol ether solvents such as ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, methoxymethylbutanol, N-methyl-2 Amide solvents of pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, Aromatic hydrocarbon solvents such as cyclohexylene, octane, aliphatic hydrocarbon solvents decane.

有機系現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。
界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号
明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、好ましくは、非イオン性の界面活性剤である。非イオン性の界面活性剤としては特に限定されないが、フッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を用いることが更に好ましい。
界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、通常0.001〜5質量%、好ましくは0.005〜2質量%、更に好ましくは0.01〜0.5質量%である。
An appropriate amount of a surfactant can be added to the organic developer as required.
The surfactant is not particularly limited, and for example, ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used. Examples of these fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP 63-34540 A, JP 7-230165 A, JP 8-62834 A, JP 9-54432 A, JP 9-5988 A, US Pat. No. 5,405,720, etc. The surfactants described in the specifications of US Pat. Preferably, it is a nonionic surfactant. Although it does not specifically limit as a nonionic surfactant, It is still more preferable to use a fluorochemical surfactant or a silicon-type surfactant.
The amount of the surfactant used is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and more preferably 0.01 to 0.5% by mass with respect to the total amount of the developer.

なお、本発明は、有機系現像液による現像の前又は後に、アルカリ現像液による現像を行ってもよい。   In the present invention, development with an alkaline developer may be performed before or after development with an organic developer.

現像方法としては、たとえば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができる。
上記各種の現像方法が、現像装置の現像ノズルから現像液を感光性膜に向けて吐出する工程を含む場合、吐出される現像液の吐出圧(吐出される現像液の単位面積あたりの流速)は好ましくは2mL/sec/mm以下、より好ましくは1.5mL/sec/mm以下、更に好ましくは1mL/sec/mm以下である。流速の下限は特に無いが、スループットを考慮すると0.2mL/sec/mm以上が好ましい。
吐出される現像液の吐出圧を上記の範囲とすることにより、現像後のレジスト残渣に由来するパターンの欠陥を著しく低減することができる。
このメカニズムの詳細は定かではないが、恐らくは、吐出圧を上記範囲とすることで、現像液が感光性膜に与える圧力が小さくなり、感光性膜・パターン膜が不用意に削られたり崩れたりすることが抑制されるためと考えられる。
なお、現像液の吐出圧(mL/sec/mm)は、現像装置中の現像ノズル出口における値である。
As a developing method, for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle) Method), a method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously discharging the developer while scanning the developer discharge nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc. can be applied.
When the above-mentioned various development methods include a step of discharging the developer from the developing nozzle of the developing device toward the photosensitive film, the discharge pressure of the discharged developer (flow rate per unit area of the discharged developer) preferably 2mL / sec / mm 2 or less, more preferably 1.5mL / sec / mm 2, more preferably not more than 1mL / sec / mm 2. There is no particular lower limit on the flow rate, but 0.2 mL / sec / mm 2 or more is preferable in consideration of throughput.
By setting the discharge pressure of the discharged developer to be in the above range, pattern defects derived from the resist residue after development can be remarkably reduced.
The details of this mechanism are not clear, but perhaps by setting the discharge pressure within the above range, the pressure applied by the developer to the photosensitive film is reduced, and the photosensitive film / pattern film is carelessly cut or collapsed. This is considered to be suppressed.
The developer discharge pressure (mL / sec / mm 2 ) is a value at the developing nozzle outlet in the developing device.

現像液の吐出圧を調整する方法としては、例えば、ポンプなどで吐出圧を調整する方法や、加圧タンクからの供給で圧力を調整することでを変える方法などを挙げることができる。   Examples of the method for adjusting the discharge pressure of the developer include a method for adjusting the discharge pressure with a pump and the like, and a method for changing the pressure by adjusting the pressure by supplying from a pressurized tank.

また、現像を行う工程の後に、他の溶媒に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。   Moreover, you may implement the process of stopping image development, after the process of developing, substituting with another solvent.

現像の後には、有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄する工程を含むことが好ましい。   After the development, it is preferable to include a step of washing with a rinse solution containing an organic solvent.

現像後のリンス工程に用いるリンス液としては、パターン膜を溶解しなければ特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用することができる。前記リンス液としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤から選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。より好ましくは、現像の後に、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤から選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。更により好ましくは、現像の後に、アルコール系溶剤又はエステル系溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。更により好ましくは、現像の後に、1価アルコールを含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。特に好ましくは、現像の後に、炭素数5以上の1価アルコールを含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。ここで、現像後のリンス工程で用いられる1価アルコールとしては、直鎖状、分岐状、環状の1価アルコールが挙げられ、具体的には、1−ブタノール、2−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、tert―ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、1−ヘキサノール、4−メチルー2−ペンタノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、2−ヘキサノール、シクロペンタノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、3−ヘキサノール、3ヘプタノール、3−オクタノール、4−オクタノールなどを用いることができ、特に好ましい炭素数5以上の1価アルコールとしては、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、4−メチルー2−ペンタノール、1−ペンタノール、3−メチル−1−ブタノールなどを用いることができる。   The rinsing solution used in the rinsing step after development is not particularly limited as long as the pattern film is not dissolved, and a solution containing a general organic solvent can be used. As the rinsing liquid, it is preferable to use a rinsing liquid containing at least one organic solvent selected from hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents. . More preferably, after the development, a cleaning step is performed using a rinse solution containing at least one organic solvent selected from a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, and an amide solvent. Even more preferably, after the development, a washing step is performed using a rinse solution containing an alcohol solvent or an ester solvent. Even more preferably, after the development, a washing step using a rinsing solution containing a monohydric alcohol is performed. Particularly preferably, after the development, a washing step is performed using a rinsing liquid containing a monohydric alcohol having 5 or more carbon atoms. Here, examples of the monohydric alcohol used in the rinsing step after development include linear, branched, and cyclic monohydric alcohols. Specifically, 1-butanol, 2-butanol, 3-methyl- 1-butanol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, cyclopentanol, 2-heptanol , 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol and the like, and particularly preferable monohydric alcohols having 5 or more carbon atoms include 1-hexanol, 2-hexanol, 4-methyl- Use 2-pentanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, etc. It is possible.

前記各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合し使用してもよい。   A plurality of these components may be mixed, or may be used by mixing with an organic solvent other than the above.

リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下、特に好ましくは3質量%以下である。含水率を10質量%以下にすることで、良好な現像特性を得ることができる。   The water content in the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less. By setting the water content to 10% by mass or less, good development characteristics can be obtained.

現像後に用いるリンス液の蒸気圧は、20℃に於いて0.05kPa以上、5kPa以下が好ましく、0.1kPa以上、5kPa以下が更に好ましく、0.12kPa以上、3kPa以下が最も好ましい。リンス液の蒸気圧を0.05kPa以上、5kPa以下にすることにより、ウェハ面内の温度均一性が向上し、更にはリンス液の浸透に起因した膨潤が抑制され、ウェハ面内の寸法均一性が良化する。   The vapor pressure of the rinsing liquid used after development is preferably 0.05 kPa or more and 5 kPa or less at 20 ° C., more preferably 0.1 kPa or more and 5 kPa or less, and most preferably 0.12 kPa or more and 3 kPa or less. By setting the vapor pressure of the rinse liquid to 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, the temperature uniformity in the wafer surface is improved, and further, the swelling due to the penetration of the rinse solution is suppressed, and the dimensional uniformity in the wafer surface. Improves.

リンス液には、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。   An appropriate amount of a surfactant can be added to the rinse solution.

リンス工程においては、現像を行ったウェハを前記の有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄処理する。洗浄処理の方法は特に限定されないが、たとえば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)、などを適用することができ、この中でも回転塗布方法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2000rpm〜4000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。また、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含むことも好ましい。ベークによりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。リンス工程の後の加熱工程は、通常40〜160℃、好ましくは70〜95℃で、通常10秒〜3分、好ましくは30秒から90秒間行う。   In the rinsing step, the developed wafer is cleaned using a rinsing solution containing the organic solvent. The cleaning method is not particularly limited. For example, a method of continuing to discharge the rinse liquid onto the substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), or immersing the substrate in a tank filled with the rinse liquid for a certain period of time. A method (dip method), a method of spraying a rinsing liquid on the substrate surface (spray method), and the like can be applied. Among them, a cleaning treatment is performed by a spin coating method, and after cleaning, the substrate is rotated at a speed of 2000 rpm to 4000 rpm. It is preferable to rotate and remove the rinse liquid from the substrate. It is also preferable to include a heating step (Post Bake) after the rinsing step. The developing solution and the rinsing solution remaining between the patterns and inside the patterns are removed by baking. The heating step after the rinsing step is usually 40 to 160 ° C., preferably 70 to 95 ° C., and usually 10 seconds to 3 minutes, preferably 30 seconds to 90 seconds.

現像工程後、必要に応じて、形成されたパターン膜に対し後加熱及び/又は後露光を行い、パターン膜の硬化を更に促進させてもよい(硬膜処理による後硬化工程)。
これにより、耐光性、耐気候性、膜強度が向上し、更に低屈折率性、低誘電率性も向上させることができる場合がある。
After the development process, if necessary, post-heating and / or post-exposure may be performed on the formed pattern film to further accelerate the curing of the pattern film (post-curing process by hardening process).
Thereby, light resistance, climate resistance, and film strength can be improved, and low refractive index properties and low dielectric constant properties can also be improved.

硬膜処理とは、基板上のパターン膜を更に硬化し、膜に溶媒耐性などを、より与えることを意味する。硬膜の方法としては、加熱処理(焼成)することが好ましい。例えば、重合体中に残存する重合性基の後加熱時の重合反応が利用できる。この後加熱処理の条件は、好ましくは100〜600℃、より好ましくは200〜500℃、特に好ましくは200℃〜450℃で、好ましくは1分〜3時間、より好ましくは1分〜2時間、特に好ましくは1分〜1時間の範囲である。後加熱処理は数回に分けて行ってもよい。   The hardening process means that the pattern film on the substrate is further cured to give the film more solvent resistance and the like. As the method of hardening, it is preferable to perform heat treatment (firing). For example, a polymerization reaction during post-heating of the polymerizable group remaining in the polymer can be used. The conditions for the post-heat treatment are preferably 100 to 600 ° C., more preferably 200 to 500 ° C., particularly preferably 200 ° C. to 450 ° C., preferably 1 minute to 3 hours, more preferably 1 minute to 2 hours, Especially preferably, it is the range of 1 minute-1 hour. The post-heating treatment may be performed in several times.

また、本発明では加熱処理ではなく、光照射や放射線照射などの高エネルギー線を照射することで、重合体中に、依然、残存する重合性基間の重合反応を起こして硬膜してもよい。高エネルギー線とは、電子線、紫外線、X線などが挙げられるが、特にこれらの方法に限定されるものではない。
高エネルギー線として、電子線を使用した場合のエネルギーは0.1〜50keVが好ましく、より好ましくは0.2〜30keV、特に好ましくは0.5〜20keVである。電子線の総ドーズ量は好ましくは0.01〜5μC/cm 、より好ましくは0.01〜2μC/cm、特に好ましくは0.01〜1μC/cmである。電子線を照射する際の基板温度は0〜500℃が好ましく、より好ましくは20〜450℃、特に好ましくは20〜400℃である。圧力は好ましくは0〜133kPa、より好ましくは0〜60kPa、特に好ましくは0〜20kPaである。
重合体の酸化を防止するという観点から、基板周囲の雰囲気はAr、He、窒素などの不活性雰囲気を用いることが好ましい。また、電子線との相互作用で発生するプラズマ、電磁波、化学種との反応を目的に酸素、炭化水素、アンモニアなどのガスを添加してもよい。電子線照射は複数回行ってもよく、この場合は電子線照射条件を毎回同じにする必要はなく、毎回異なる条件で行ってもよい。
Further, in the present invention, not by heat treatment but by irradiating with high energy rays such as light irradiation and radiation irradiation, the polymer may still cause a polymerization reaction between the remaining polymerizable groups to be hardened. Good. Examples of high energy rays include electron beams, ultraviolet rays, and X-rays, but are not particularly limited to these methods.
The energy when an electron beam is used as the high energy beam is preferably 0.1 to 50 keV, more preferably 0.2 to 30 keV, and particularly preferably 0.5 to 20 keV. The total dose of the electron beam is preferably 0.01 to 5 μC / cm 2 , more preferably 0.01 to 2 μC / cm 2 , and particularly preferably 0.01 to 1 μC / cm 2 . The substrate temperature at the time of irradiation with an electron beam is preferably 0 to 500 ° C, more preferably 20 to 450 ° C, and particularly preferably 20 to 400 ° C. The pressure is preferably 0 to 133 kPa, more preferably 0 to 60 kPa, and particularly preferably 0 to 20 kPa.
From the viewpoint of preventing oxidation of the polymer, the atmosphere around the substrate is preferably an inert atmosphere such as Ar, He, or nitrogen. Further, a gas such as oxygen, hydrocarbon, or ammonia may be added for the purpose of reaction with plasma, electromagnetic waves, or chemical species generated by interaction with an electron beam. The electron beam irradiation may be performed a plurality of times. In this case, the electron beam irradiation conditions need not be the same each time, and may be performed under different conditions each time.

高エネルギー線として紫外線を用いてもよい。紫外線を用いる際の照射波長領域は160〜400nmが好ましく、その出力は基板直上において0.1〜2000mWcm−2が好ましい。紫外線照射時の基板温度は250〜450℃が好ましく、より好ましくは250〜400℃、特に好ましくは250〜350℃である。本発明の重合物の酸化を防止するという観点から、基板周囲の雰囲気はAr、He、窒素などの不活性雰囲気を用いることが好ましい。また、その際の圧力は0〜133kPaが好ましい。 Ultraviolet rays may be used as the high energy rays. The irradiation wavelength region when ultraviolet rays are used is preferably 160 to 400 nm, and the output is preferably 0.1 to 2000 mWcm −2 immediately above the substrate. The substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation is preferably 250 to 450 ° C., more preferably 250 to 400 ° C., and particularly preferably 250 to 350 ° C. From the viewpoint of preventing oxidation of the polymer of the present invention, the atmosphere around the substrate is preferably an inert atmosphere such as Ar, He, or nitrogen. Further, the pressure at that time is preferably 0 to 133 kPa.

加熱処理と光照射や放射線照射などの高エネルギー線処理照射を、同時に又は順次行うことにより硬膜してもよい。   The film may be hardened by performing heat treatment and high energy ray treatment irradiation such as light irradiation and radiation irradiation simultaneously or sequentially.

膜厚は、乾燥膜厚として、1回塗りで厚さ0.05〜1.5μm程度、2回塗りでは厚さ0.1〜3μm程度の塗膜を形成することができる。
重合体のかご状シルセスキオキサン構造が焼成時に分解しないために、組成物及び膜の製造中にSi原子に求核攻撃する基(水酸基、シラノール基など)が実質的に存在しないことが好ましい。
As the dry film thickness, it is possible to form a coating film having a thickness of about 0.05 to 1.5 μm by one coating and a thickness of about 0.1 to 3 μm by two coatings.
Since the cage-like silsesquioxane structure of the polymer is not decomposed upon firing, it is preferable that groups (hydroxyl groups, silanol groups, etc.) that nucleophilically attack Si atoms during the production of the composition and film are substantially absent. .

本発明の感光性組成物は、上記したように種々の用途に用いることができる。例えば、その用途としては、絶縁膜又は反射防止膜を作製するために使用することが好ましい。
よって、本発明は、上記した本発明のパターン形成方法により得られるパターン膜である反射防止膜にも関する。
また、本発明は、上記した本発明のパターン形成方法により得られるパターン膜である絶縁膜にも関する。
更に、本発明は、上記反射防止膜を有する光学デバイスにも関する。本発明は、上記絶縁膜を有する電子デバイスにも関する。
以下、このような絶縁膜、及び、低屈折率膜(例えば、反射防止膜)について詳述する。ただし、絶縁膜又は低屈折率膜における下記の各種物性の好ましい範囲は、特に絶縁膜又は低屈折率膜の用途においては好ましい範囲であるものの、その用途に限られたものではない。
The photosensitive composition of the present invention can be used for various applications as described above. For example, it is preferable to use it for producing an insulating film or an antireflection film.
Therefore, the present invention also relates to an antireflection film that is a pattern film obtained by the above-described pattern forming method of the present invention.
The present invention also relates to an insulating film which is a pattern film obtained by the above-described pattern forming method of the present invention.
Furthermore, the present invention also relates to an optical device having the antireflection film. The present invention also relates to an electronic device having the above insulating film.
Hereinafter, such an insulating film and a low refractive index film (for example, an antireflection film) will be described in detail. However, the preferable range of the following various physical properties in the insulating film or the low refractive index film is a preferable range particularly in the application of the insulating film or the low refractive index film, but is not limited to the application.

<絶縁膜>
上述した組成物から得られる絶縁膜の厚さは、特に限定されないが、0.005〜10μmであることが好ましく、0.01〜5.0μmであることがより好ましく、0.01〜1.0μmであることが更に好ましい。
ここで、本発明の絶縁膜の厚さは、光学干渉式膜厚測定器にて任意の3箇所以上を測定した場合の単純平均値を意味するものとする。
<Insulating film>
The thickness of the insulating film obtained from the above-described composition is not particularly limited, but is preferably 0.005 to 10 μm, more preferably 0.01 to 5.0 μm, and 0.01 to 1. More preferably, it is 0 μm.
Here, the thickness of the insulating film of the present invention means a simple average value when three or more arbitrary positions are measured with an optical interference film thickness measuring instrument.

上述の本発明の方法により得られる絶縁膜の比誘電率は、使用する材料によって異なるが、測定温度25℃において、比誘電率が2.50以下であることが好ましく、1.80〜2.40であることがより好ましい。   Although the relative dielectric constant of the insulating film obtained by the above-described method of the present invention varies depending on the material used, the relative dielectric constant is preferably 2.50 or less at a measurement temperature of 25 ° C. More preferably, it is 40.

本発明の絶縁膜のヤング率は、使用する材料によって異なるが、25℃において2.0〜15.0GPaであることが好ましく、3.0〜15.0GPaであることがより好ましい。   The Young's modulus of the insulating film of the present invention varies depending on the material used, but is preferably 2.0 to 15.0 GPa at 25 ° C., more preferably 3.0 to 15.0 GPa.

上述した膜形成用組成物から得られる膜は好ましくは多孔質膜であり、多孔質膜中の空孔の空孔分布曲線における最大ピークを示す空孔直径(以後、最大分布直径とも称する)は5nm以下であることが好ましい。最大分布直径が5nm以下であると、より優れた機械的強度と比誘電率特性との両立が可能となる。
最大分布直径は、3nm以下がより好ましい。なお、最大分布直径の下限は、特に制限されないが、公知の測定装置により測定可能な下限として0.5nmが挙げられる。
なお、最大分布直径とは、窒素ガス吸着法により得られた空孔分布曲線における最大ピークを示す空孔直径を意味する。
The film obtained from the film-forming composition described above is preferably a porous film, and the pore diameter showing the maximum peak in the pore distribution curve of the pores in the porous film (hereinafter also referred to as the maximum distribution diameter) is It is preferable that it is 5 nm or less. When the maximum distribution diameter is 5 nm or less, it is possible to achieve both excellent mechanical strength and relative dielectric constant characteristics.
The maximum distribution diameter is more preferably 3 nm or less. The lower limit of the maximum distribution diameter is not particularly limited, but a lower limit that can be measured by a known measuring apparatus is 0.5 nm.
The maximum distribution diameter means a hole diameter showing a maximum peak in a hole distribution curve obtained by a nitrogen gas adsorption method.

本発明の組成物を使用して得られる絶縁膜は、半導体用層間絶縁膜として使用する際、その配線構造において、配線側面にはメタルマイグレーションを防ぐためのバリア層があってもよい。また、配線や層間絶縁膜の上面底面にはCMP(化学的機械的研磨)での剥離を防ぐキャップ層、層間密着層の他、エッチングストッパー層等があってもよく、更には層間絶縁膜の層を必要に応じて他種材料で複数層に分けてもよい。   When the insulating film obtained by using the composition of the present invention is used as an interlayer insulating film for a semiconductor, in the wiring structure, a barrier layer for preventing metal migration may be provided on the wiring side surface. In addition, there may be an etching stopper layer, etc. in addition to a cap layer and interlayer adhesion layer that prevent peeling by CMP (Chemical Mechanical Polishing) on the bottom surface of the upper surface of the wiring and interlayer insulating film. The layer may be divided into a plurality of layers with other kinds of materials as required.

本発明の絶縁膜は、他の含Si絶縁膜又は有機膜と積層構造を形成させて用いてもよい。炭化水素系の膜と積層して用いることが好ましい。   The insulating film of the present invention may be used by forming a laminated structure with other Si-containing insulating films or organic films. It is preferable to use it laminated with a hydrocarbon film.

本発明の膜形成用組成物を使用して得られる絶縁膜は、銅配線又はその他の目的でエッチング加工をすることができる。エッチングとしては、ウェットエッチング、ドライエッチングのいずれでもよいが、ドライエッチングが好ましい。ドライエッチングは、アンモニア系プラズマ、フルオロカーボン系プラズマのいずれもが適宜使用できる。これらプラズマにはArだけでなく、酸素、窒素、水素、ヘリウム等のガスを用いることができる。また、エッチング加工後に、加工に使用したフォトレジスト等を除く目的でアッシングすることもでき、更にはアッシング時の残渣を除くため、洗浄することもできる。   The insulating film obtained using the film forming composition of the present invention can be etched for copper wiring or other purposes. Etching may be either wet etching or dry etching, but dry etching is preferred. For dry etching, either ammonia-based plasma or fluorocarbon-based plasma can be used as appropriate. For these plasmas, not only Ar but also gases such as oxygen, nitrogen, hydrogen, and helium can be used. Further, after the etching process, ashing can be performed for the purpose of removing the photoresist or the like used in the process, and further, cleaning can be performed to remove a residue at the time of ashing.

本発明の膜形成用組成物を使用して得られる絶縁膜は、銅配線加工後に、銅めっき部を平坦化するためCMPをすることができる。CMPスラリー(薬液)としては,市販のスラリー(例えば、フジミ製、ロデールニッタ製、JSR製、日立化成製等)を適宜使用できる。また、CMP装置としては市販の装置(アプライドマテリアル社製,荏原製作所製等)を適宜使用することができる。更にCMP後のスラリー残渣除去のため、洗浄することができる。   The insulating film obtained by using the film-forming composition of the present invention can be subjected to CMP to planarize the copper plating portion after the copper wiring processing. As the CMP slurry (chemical solution), commercially available slurries (for example, manufactured by Fujimi, manufactured by Rodel Nitta, manufactured by JSR, manufactured by Hitachi Chemical, etc.) can be used as appropriate. Moreover, as a CMP apparatus, a commercially available apparatus (Applied Materials Co., Ltd., Ebara Corporation, etc.) can be used suitably. Further, cleaning can be performed to remove slurry residues after CMP.

<用途>
本発明の絶縁膜は、多様の目的に使用することができ、特に電子デバイスへ好適に用いることができる。電子デバイスとは、半導体装置や、磁気記録ヘッドなどを含めた広範な電子機器を意味する。例えば、LSI、システムLSI、DRAM、SDRAM、RDRAM、D−RDRAM等の半導体装置、マルチチップモジュール多層配線板等の電子部品における絶縁皮膜として好適であり、半導体用層間絶縁膜、エッチングストッパー膜、表面保護膜、バッファーコート膜の他、LSIにおけるパッシベーション膜、α線遮断膜、フレキソ印刷版のカバーレイフィルム、オーバーコート膜、フレキシブル銅張板のカバーコート、ソルダーレジスト膜、液晶配向膜等として使用することができる。また、光学装置用の表面保護膜、反射防止膜、位相差膜としても用いることができる。
<Application>
The insulating film of the present invention can be used for various purposes, and can be particularly suitably used for electronic devices. An electronic device means a wide range of electronic equipment including a semiconductor device and a magnetic recording head. For example, it is suitable as an insulating film in semiconductor devices such as LSI, system LSI, DRAM, SDRAM, RDRAM, and D-RDRAM, and electronic parts such as multichip module multilayer wiring boards, semiconductor interlayer insulating film, etching stopper film, surface In addition to protective films and buffer coat films, it is used as LSI passivation films, alpha ray blocking films, flexographic printing plate cover lay films, overcoat films, flexible copper-clad cover coats, solder resist films, liquid crystal alignment films, etc. be able to. It can also be used as a surface protective film, an antireflection film, or a retardation film for optical devices.

<低屈折率膜>
上述した組成物を用いて得られるパターン膜は、優れた低屈折率性を示す。具体的には、パターン膜の屈折率(波長633nm、測定温度25℃)は、1.35以下であることが好ましく、1.27〜1.35であることがより好ましく、1.27〜1.33であることが特に好ましい。上記範囲内であれば、後述する反射防止膜として有用である。
<Low refractive index film>
The pattern film obtained using the composition described above exhibits excellent low refractive index properties. Specifically, the refractive index (wavelength 633 nm, measurement temperature 25 ° C.) of the pattern film is preferably 1.35 or less, more preferably 1.27 to 1.35, and 1.27 to 1. .33 is particularly preferred. Within the above range, it is useful as an antireflection film described later.

組成物を用いて得られるパターン膜は、膜内に多数の空孔を有しているため、優れた低屈折率性を示す。具体的には、得られる膜の膜密度が、0.7〜1.25g/cm、好ましくは0.7〜1.2g/cm、更に好ましくは0.8〜1.2g/cmである。膜密度が0.7g/cm未満では、得られる膜の機械的強度が劣る場合があり、一方、1.25g/cmを超えると、耐熱性に劣る場合がある。なお、膜密度の測定は、X線反射率法(XRR)など公知の測定装置により実施できる。 Since the pattern film obtained using the composition has a large number of pores in the film, it exhibits excellent low refractive index properties. Specifically, the film density of the obtained film is 0.7 to 1.25 g / cm 3 , preferably 0.7 to 1.2 g / cm 3 , more preferably 0.8 to 1.2 g / cm 3. It is. If the film density is less than 0.7 g / cm 3 , the mechanical strength of the resulting film may be inferior, whereas if it exceeds 1.25 g / cm 3 , the heat resistance may be inferior. The film density can be measured by a known measuring apparatus such as an X-ray reflectivity method (XRR).

<反射防止膜>
上述した本発明の組成物を用いて得られるパターン膜の好適な使用態様として、反射防止膜が挙げられる。特に、光学デバイス(例えば、イメージセンサ用マイクロレンズ、プラズマディスプレイパネル、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスなど)用の反射防止膜として好適である。
反射防止膜として使用した場合の反射率は低いほど好ましい。具体的には、450〜650nmの波長領域での鏡面平均反射率が3%以下であることが好ましく、2%以下であることが更に好ましく、1%以下であることが最も好ましい。なお、下限値は小さければ小さいほど好ましく0である。
反射防止膜のヘイズは、3%以下であることが好ましく、1%以下であることが更に好ましく、0.5%以下であることが最も好ましい。なお、下限値は小さければ小さいほど好ましく0である。
<Antireflection film>
As a suitable usage mode of the pattern film obtained by using the composition of the present invention described above, an antireflection film can be mentioned. In particular, it is suitable as an antireflection film for optical devices (for example, microlenses for image sensors, plasma display panels, liquid crystal displays, organic electroluminescence, etc.).
The lower the reflectance when used as an antireflection film, the better. Specifically, the specular average reflectance in the wavelength region of 450 to 650 nm is preferably 3% or less, more preferably 2% or less, and most preferably 1% or less. The lower limit is preferably 0 as it is smaller.
The haze of the antireflection film is preferably 3% or less, more preferably 1% or less, and most preferably 0.5% or less. The lower limit is preferably 0 as it is smaller.

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により制約されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited by these examples.

以下のGPC測定は、Waters2695及びShodex製GPCカラムKF−805L(カラム3本を直結)を使用し、カラム温度40℃、試料濃度0.5質量%のテロラヒドロフラン溶液を50μl注入し、溶出溶媒としてテトラヒドロフランを毎分1mlの流量でフローさせ、RI検出装置(Waters2414)及びUV検出装置(Waters2996)にて試料ピークを検出することでおこなった。M及びMは標準ポリスチレンを用いて作製した検量線を用いて計算した。 For the following GPC measurement, Waters 2695 and Shodex GPC column KF-805L (3 columns directly connected) were used, 50 μl of a terahydrofuran solution having a column temperature of 40 ° C. and a sample concentration of 0.5 mass% was injected, and the elution solvent As follows, tetrahydrofuran was flowed at a flow rate of 1 ml per minute, and the sample peak was detected by an RI detector (Waters 2414) and a UV detector (Waters 2996). M w and M n were calculated using a calibration curve prepared using standard polystyrene.

<化合物I−12の合成>
電子グレード濃塩酸2000g、n−ブタノール12L、イオン交換水4000gの混合溶液を10℃に冷却し、これにビニルトリエトキシシラン840gとメチルトリエトキシシラン786gの混合溶液を20分間かけて滴下した。その後更に、25℃で18時間攪拌した。析出した結晶を濾取し、電子グレードメタノール300mLで洗浄した。洗浄後、結晶をテトラヒドロフラン4000mLに溶解し、攪拌しながら電子グレードメタノール4000mL、続いてイオン交換水8000mLを滴下した。析出した結晶を濾取、乾燥して白色固体の目的物(化合物I−12)105gを得た。H−NMR測定(300MHz,CDCl)の結果、6.08〜5.88及び0.28〜0.18ppmに多重線が観測され、この積分比からビニル/メチル比=3.9/4.1と算出された。上記式(3)においては、xが3.9、yが4.1であり、x+y=8.0であった。なお、得られるシルセスキオキサン類は、上記一般式(Q−6)で表されるかご状シルセスキオキサン化合物の混合物であった。
<Synthesis of Compound I-12>
A mixed solution of 2000 g of electronic grade concentrated hydrochloric acid, 12 L of n-butanol and 4000 g of ion-exchanged water was cooled to 10 ° C., and a mixed solution of 840 g of vinyltriethoxysilane and 786 g of methyltriethoxysilane was added dropwise thereto over 20 minutes. Thereafter, the mixture was further stirred at 25 ° C. for 18 hours. The precipitated crystals were collected by filtration and washed with 300 mL of electronic grade methanol. After washing, the crystals were dissolved in 4000 mL of tetrahydrofuran, and 4000 mL of electronic grade methanol and then 8000 mL of ion-exchanged water were added dropwise with stirring. The precipitated crystals were collected by filtration and dried to obtain 105 g of the desired product (Compound I-12) as a white solid. As a result of 1 H-NMR measurement (300 MHz, CDCl 3 ), multiple lines were observed at 6.08 to 5.88 and 0.28 to 0.18 ppm. From this integration ratio, the vinyl / methyl ratio = 3.9 / 4. .1 was calculated. In the above formula (3), x was 3.9, y was 4.1, and x + y = 8.0. The resulting silsesquioxane was a mixture of cage silsesquioxane compounds represented by the above general formula (Q-6).

<化合物I−32の合成>
電子グレード濃塩酸67g、n−ブタノール305g、イオン交換水133gの混合溶液を10℃に冷却し、これにビニルトリエトキシシラン59gを15分間かけて滴下した。その後更に、25℃で18時間攪拌した。析出した結晶を濾取し、電子グレードメタノール50gで洗浄した。これをテトラヒドロフラン42gに溶解し、攪拌しながら電子グレードメタノール42g、続いてイオン交換水127gを滴下した。析出した結晶を濾取、乾燥して白色固体の目的物(化合物I−32)4.2gを得た。H−NMR測定の結果は以下の通りであった。H−NMR (300 MHz, CDCl3) :6.13−5.88 (m, 24H)
<Synthesis of Compound I-32>
A mixed solution of 67 g of electronic grade concentrated hydrochloric acid, 305 g of n-butanol and 133 g of ion-exchanged water was cooled to 10 ° C., and 59 g of vinyltriethoxysilane was added dropwise thereto over 15 minutes. Thereafter, the mixture was further stirred at 25 ° C. for 18 hours. The precipitated crystals were collected by filtration and washed with 50 g of electronic grade methanol. This was dissolved in 42 g of tetrahydrofuran, and 42 g of electronic grade methanol and then 127 g of ion-exchanged water were added dropwise with stirring. The precipitated crystals were collected by filtration and dried to obtain 4.2 g of the desired product (Compound I-32) as a white solid. The results of 1 H-NMR measurement were as follows. 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3): 6.13-5.88 (m, 24H)

以下に、上記で合成したシルセスキオキサン類(化合物I)を用いた重合体(樹脂A)の合成方法について詳述する。   Below, the synthesis | combining method of the polymer (resin A) using the silsesquioxane (compound I) synthesize | combined above is explained in full detail.

<樹脂A−32の合成>
上記で合成した化合物(I−32)5gを、クロロベンゼン132gに加えた。得られた溶液を窒素気流中、内温120℃で加熱しながら、重合開始剤として和光純薬工業社製V−601(10時間半減温度66℃)0.2gをクロロベンゼン80gに溶解させた溶液6.25mlを60.5分かけて滴下した。滴下終了後、更に1時間加熱還流した。反応液を室温まで冷却後、反応液に電子グレードメタノール100mL、イオン交換水5mLを加え、析出した固体を濾取し、電子グレードメタノール10mLで洗浄した。洗浄後、固体をテトラヒドロフラン100gに溶解し、攪拌しながらイオン交換水20gを滴下した。1時間攪拌した後、デカンテーションで上澄みを捨て、電子グレードメタノール20gを加えた。析出した固体を濾取、乾燥して白色固体の目的物(樹脂A−32)2.3gを得た。
得られた樹脂をGPCで分析すると、M=20.28×10、M=9.63×10であった。固形物中には未反応の化合物(I−32)は1質量%以下であり、分子量300万以上の成分は観測されなかった。重クロロホルムを測定溶媒として、H−NMRスペクトルを測定したところ、ビニル基が重合して生成したアルキル基由来のプロトンピーク(0.5〜3.0ppm)と、残存したビニル基のプロトンピーク(4.9〜6.8ppm)が6.7/1.3の積分比率で観察された。該積分比率より、樹脂中の重合性基の含有量は、樹脂中のケイ素原子に結合した全有機基に対して83.8モル%であった。
<Synthesis of Resin A-32>
5 g of the compound (I-32) synthesized above was added to 132 g of chlorobenzene. A solution prepared by dissolving 0.2 g of V-601 (10-hour half temperature 66 ° C.) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. in 80 g of chlorobenzene as a polymerization initiator while heating the obtained solution at an internal temperature of 120 ° C. in a nitrogen stream. 6.25 ml was added dropwise over 60.5 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was further heated to reflux for 1 hour. After cooling the reaction solution to room temperature, 100 mL of electronic grade methanol and 5 mL of ion exchange water were added to the reaction solution, and the precipitated solid was collected by filtration and washed with 10 mL of electronic grade methanol. After washing, the solid was dissolved in 100 g of tetrahydrofuran, and 20 g of ion-exchanged water was added dropwise with stirring. After stirring for 1 hour, the supernatant was discarded by decantation and 20 g of electronic grade methanol was added. The precipitated solid was collected by filtration and dried to obtain 2.3 g of the desired product (resin A-32) as a white solid.
When the obtained resin was analyzed by GPC, it was Mw = 20.28 * 10 < 4 > , Mn = 9.63 * 10 < 4 > . In the solid, the unreacted compound (I-32) was 1% by mass or less, and no component having a molecular weight of 3 million or more was observed. When 1 H-NMR spectrum was measured using deuterated chloroform as a measurement solvent, an alkyl group-derived proton peak (0.5 to 3.0 ppm) generated by polymerization of a vinyl group and a remaining vinyl group proton peak ( 4.9-6.8 ppm) was observed at an integration ratio of 6.7 / 1.3. From the integral ratio, the content of the polymerizable group in the resin was 83.8 mol% with respect to the total organic groups bonded to the silicon atom in the resin.

<樹脂A−12の合成>
上記で合成した化合物(I−12)80gを、クロロベンゼン2112gに加えた。得られた溶液を窒素気流中、内温120℃で加熱還流しながら、重合開始剤として和光純薬工業社製V−601(10時間半減温度66℃)500mgをクロロベンゼン200gに溶解させた溶液398mlを265.3分かけて滴下した。滴下終了後、反応液を室温まで冷却後、反応液に電子グレードメタノール5200g、イオン交換水520mLを加え、析出した固体を濾取し、電子グレードメタノール100mLで洗浄し減圧下12時間乾燥した。固体をテトラヒドロフラン825gに溶解し、攪拌しながらイオン交換水110g、電子グレードメタノール110gを滴下し、析出固体を濾取、乾燥した。同様の操作を3回繰り返し白色固体の目的物(樹脂A−12)31gを得た。
得られた樹脂をGPCで分析すると、M=19.3×10、M=7.85×10であった。固形物中には未反応の化合物(I−12)は1質量%以下であり、分子量300万以上の成分は観測されなかった。重クロロホルムを測定溶媒として、H−NMRスペクトルを測定したところ、メチル基由来のプロトンピーク(−0.5〜0.5ppm)と、ビニル基が重合して生成したアルキル基由来のプロトンピーク(0.5〜3.0ppm)と、残存したビニル基のプロトンピーク(4.9〜6.8ppm)が3.5/2.8/1.7の積分比率で観察された。該積分比率より、樹脂中の重合性基の含有量は、樹脂中のケイ素原子に結合した全有機基に対して21.3モル%であった。
<Synthesis of Resin A-12>
80 g of the compound (I-12) synthesized above was added to 2112 g of chlorobenzene. While heating and refluxing the obtained solution at an internal temperature of 120 ° C. in a nitrogen stream, 398 ml of a solution obtained by dissolving 500 mg of V-601 (10 hours half-temperature 66 ° C.) as a polymerization initiator in 200 g of chlorobenzene. Was added dropwise over 265.3 minutes. After completion of the dropping, the reaction solution was cooled to room temperature, 5200 g of electronic grade methanol and 520 mL of ion-exchanged water were added to the reaction solution, the precipitated solid was collected by filtration, washed with 100 mL of electronic grade methanol, and dried under reduced pressure for 12 hours. The solid was dissolved in 825 g of tetrahydrofuran, 110 g of ion-exchanged water and 110 g of electronic grade methanol were added dropwise with stirring, and the precipitated solid was collected by filtration and dried. The same operation was repeated three times to obtain 31 g of a white solid target product (Resin A-12).
When the obtained resin was analyzed by GPC, it was Mw = 19.3 * 10 < 4 > and Mn = 7.85 * 10 < 4 > . In the solid, the unreacted compound (I-12) was 1% by mass or less, and no component having a molecular weight of 3 million or more was observed. When 1 H-NMR spectrum was measured using deuterated chloroform as a measurement solvent, a proton peak derived from a methyl group (−0.5 to 0.5 ppm) and a proton peak derived from an alkyl group formed by polymerization of a vinyl group ( 0.5-3.0 ppm) and the remaining vinyl group proton peak (4.9-6.8 ppm) were observed at an integral ratio of 3.5 / 2.8 / 1.7. From the integration ratio, the content of the polymerizable group in the resin was 21.3 mol% with respect to the total organic groups bonded to the silicon atom in the resin.

<比較例用樹脂(R−1)>
50ml三口フラスコにテトラエトキシシラン625mg、ビニルトリエトキシシラン2.32g、シュウ酸100mg、イソプロピルアルコール12ml、ブタノール4ml、イオン交換水3mlを入れ、7時環加熱還流し比較例用樹脂(R−1)を得た。放冷後、孔径0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過した。
<Resin for Comparative Example (R-1)>
A 50 ml three-necked flask was charged with 625 mg of tetraethoxysilane, 2.32 g of vinyltriethoxysilane, 100 mg of oxalic acid, 12 ml of isopropyl alcohol, 4 ml of butanol, and 3 ml of ion-exchanged water. Got. After cooling, the mixture was filtered with a tetrafluoroethylene filter having a pore size of 0.1 μm.

<感光性組成物の調製>
下記表2に示す成分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(PGMEA:別名1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)に溶解させ、全固形分濃度10質量%とし、孔径0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過して、実施例1〜9及び比較例1、2の感光性組成物を調製した。
表2中において樹脂、SiH結合を有する化合物(“SiH化合物”と表記)、SH結合を有する化合物(“SH化合物”と表記)、光重合開始剤、重合性化合物の含有量は、組成物(塗布液)中の全固形物に対する質量%で表される。
SiH化合物としては、Gelest社及びAldrich社より購入した、以下の化合物を使用した。SiH化合物(1)〜(5)の構造を以下に示す。
SiH化合物(1):Gelest社製 (50−55mol% Methylhydrosiloxane)−Dimethylsiloxane copolymer, Trimethylsiloxane Terminated 数平均分子量約1000
SiH化合物(2):Gelest社製 (25−30mol% Methylhydrosiloxane)−Dimethylsiloxane copolymer, Trimethylsiloxane Terminated 数平均分子量約2000
SiH化合物(3):Gelest社製 (15−18mol% Methylhydrosiloxane)−Dimethylsiloxane copolymer, Trimethylsiloxane Terminated 数平均分子量約2000
SiH化合物(4):Aldrich社製 Triphenylsilane
SiH化合物(5):Aldrich社製 Tris(dimethylsiloxy)phenylsilane
重合開始剤は、市販品を使用した。その詳細は前記した通りである。使用した重合開始剤の構造を以下に示す。
重合性化合物としては、DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを用いた。
<Preparation of photosensitive composition>
The components shown in Table 2 below are dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA: also known as 1-methoxy-2-acetoxypropane) to give a total solid concentration of 10% by mass and filtered through a tetrafluoroethylene filter having a pore size of 0.1 μm. Then, photosensitive compositions of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2 were prepared.
In Table 2, the contents of the resin, the compound having SiH bond (denoted as “SiH compound”), the compound having SH bond (denoted as “SH compound”), the photopolymerization initiator, and the polymerizable compound are as follows. It is expressed in mass% with respect to the total solids in the coating solution).
As SiH compounds, the following compounds purchased from Gelest and Aldrich were used. The structures of the SiH compounds (1) to (5) are shown below.
SiH compound (1): manufactured by Gelest (50-55 mol% Methylhydrosiloxane) -Dimethylsiloxane copolymer, Trimethylsiloxane Terminated Number average molecular weight about 1000
SiH compound (2): manufactured by Gelest (25-30 mol% Methylhydrosiloxane) -Dimethylsiloxane copolymer, Trimethylsiloxane Terminated Number average molecular weight of about 2000
SiH compound (3): manufactured by Gelest (15-18 mol% Methylhydrosiloxane) -Dimethylsiloxane copolymer, Trimethylsiloxane Terminate Number average molecular weight: about 2000
SiH compound (4): Triphenylsilane manufactured by Aldrich
SiH compound (5): Tris (dimethylsiloxy) phenylsilane manufactured by Aldrich
A commercial product was used as the polymerization initiator. The details are as described above. The structure of the polymerization initiator used is shown below.
As the polymerizable compound, DPHA: dipentaerythritol hexaacrylate was used.

〔SiH結合を有する化合物〕 [Compound having SiH bond]

Figure 2012053243
Figure 2012053243

また比較のため、SH結合を有する以下の構造の化合物を使用した。   For comparison, a compound having the following structure having an SH bond was used.

Figure 2012053243
Figure 2012053243

〔光重合開始剤〕 (Photopolymerization initiator)

Figure 2012053243
Figure 2012053243

Figure 2012053243
Figure 2012053243

下記の方法で形成した膜について下記の方法で評価した。結果を表3に示す。   The film formed by the following method was evaluated by the following method. The results are shown in Table 3.

上記のように調製した感光性組成物の液を、6インチのシリコンウエハの上に塗布し、ホットプレート上にて110℃で1.0分間、基板を予備乾燥し、膜厚300nmの感光性膜を形成させた。次いで、365nm光を含む水銀ランプを使用して、365nmのバンドパスフィルターを通して1000mJ/cmの照射量で露光し、全面硬化膜を得た。この硬化膜について比誘電率、ヤング率、耐熱性、解像性を評価した。
<比誘電率(k値)>
フォーディメンジョンズ製水銀プローバ及び横川ヒューレットパッカード製のHP4285ALCRメーターを用いて、1MHzにおける容量値(硬化膜部分、測定温度25℃)から算出した。測定値が2.1以上2.3未満の場合を◎、2.3以上2.5未満の場合を○、2.5以上2.7未満の場合を△、2.7以上の場合を×とした。
The photosensitive composition solution prepared as described above was applied onto a 6-inch silicon wafer, the substrate was pre-dried at 110 ° C. for 1.0 minute on a hot plate, and a photosensitive film having a film thickness of 300 nm. A film was formed. Next, using a mercury lamp containing 365 nm light, exposure was performed at a dose of 1000 mJ / cm 2 through a 365 nm band pass filter to obtain a fully cured film. The cured film was evaluated for relative dielectric constant, Young's modulus, heat resistance, and resolution.
<Relative permittivity (k value)>
Using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and an HP4285ALCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard, the capacity value at 1 MHz (cured film portion, measurement temperature 25 ° C.) was used for calculation. ◎ when the measured value is 2.1 or more and less than 2.3, ◯ when it is 2.3 or more and less than 2.5, △ when it is 2.5 or more and less than 2.7, × when it is 2.7 or more It was.

<ヤング率>
MTS社ナノインデンターSA2を使用して25℃におけるヤング率を測定した。測定値が5.5GPa以上の場合を◎、3.5GPa以上5.5GPa未満の場合を○、2、0GPa以上3.5GPa未満の場合を△、2.0GPa未満の場合を×とした。なお、実用上の観点から、×が含まれていないことが必要である。
<耐熱性>
耐熱性の評価は、得られたパターン膜を空気中400℃、60秒加熱し、膜厚変化率を測定することによって行った。膜厚変化率の値が0%に近い値である塗膜ほど、耐熱性が良いといえる。膜厚変化率の値が0%以上5%未満の場合を◎、5%以上10%未満の場合を○、10%以上20%未満の場合を△、20%以上30%未満の場合を×とした。
<解像性>
上記のように調製した感光性組成物の液を、6インチのシリコンウエハの上に塗布し、ホットプレート上にて100℃で1.0分間、基板を予備乾燥し、膜厚300nmの感光性膜を形成させた。次いで、365nm光を含む水銀ランプを使用して、365nmの波長で500mJ/cmの照射量で露光し、線幅0.5μmのラインアンドスペース1:1のパターン露光マスクを使用して、パターン露光を行った。
得られた露光膜を有する露光基板について、現像液としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA:別名1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)が満たされた槽中に露光基板を60秒間浸漬し現像を行い、その後別のPGMEA溶液に通しリンスし、そしてホットプレート上にて220℃で2分間乾燥させ、パターン膜を得た。
得られたパターン膜を測長SEM((株)日立製作所S−8840)により観察し、解像限界線幅が0.5μm未満のパターンが解像している場合を◎、0.5μm以上1μm未満のパターンが解像している場合を○、1μm以上〜2μm未満のパターンが解像している場合を△、2μm未満のパターンが解像できなかった場合を×と標記した。なお、実用上の観点から、×が含まれていないことが必要である。
<Young's modulus>
Young's modulus at 25 ° C. was measured using MTS Nanoindenter SA2. The case where the measured value was 5.5 GPa or more was rated ◎, the case where it was 3.5 GPa or more and less than 5.5 GPa, ◯, the case where it was 0 GPa or more and less than 3.5 GPa, or the case where it was less than 2.0 GPa. From a practical viewpoint, it is necessary that x is not included.
<Heat resistance>
The heat resistance was evaluated by heating the obtained pattern film at 400 ° C. in air for 60 seconds and measuring the rate of change in film thickness. It can be said that a coating film having a value of the rate of change in film thickness close to 0% has better heat resistance. When the rate of change in film thickness is 0% or more and less than 5%, ◎ when 5% or more but less than 10%, △ when 10% or more but less than 20%, or when 20% or more but less than 30% It was.
<Resolution>
The photosensitive composition solution prepared as described above was applied onto a 6-inch silicon wafer, the substrate was pre-dried at 100 ° C. for 1.0 minute on a hot plate, and a photosensitive film having a film thickness of 300 nm. A film was formed. Next, using a mercury lamp containing 365 nm light, exposure is performed at a wavelength of 365 nm with an exposure dose of 500 mJ / cm 2 , and a pattern exposure mask having a line width of 1: 1 with a line width of 0.5 μm is used. Exposure was performed.
About the exposure board | substrate which has the obtained exposure film | membrane, it develops by immersing an exposure board | substrate for 60 second in the tank filled with propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA: alias 1-methoxy-2-acetoxypropane) as a developing solution, Thereafter, it was rinsed through another PGMEA solution and dried on a hot plate at 220 ° C. for 2 minutes to obtain a pattern film.
When the obtained pattern film is observed with a length measuring SEM (Hitachi, Ltd. S-8840), a pattern with a resolution limit line width of less than 0.5 μm is resolved, ◎, 0.5 μm to 1 μm A case where a pattern of less than 2 μm was resolved, a case where a pattern of 1 μm or more to less than 2 μm was resolved, and a case where a pattern of less than 2 μm could not be resolved were marked as x. From a practical viewpoint, it is necessary that x is not included.

表3の現像液及びリンス液にはPGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(別名1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)を用いた。   PGMEA: propylene glycol monomethyl ether acetate (also known as 1-methoxy-2-acetoxypropane) was used as the developer and rinse solution in Table 3.

Figure 2012053243
Figure 2012053243

表3の結果より、本発明の感光性組成物を使用した場合、誘電率が低く、かつ、ヤング率及び耐熱性が高いパターン膜を、高解像度で形成できることが分かった。
一方、かご状シルセスキオキサン構造を有さない重合体を使用した場合、本発明の上記効果を同時に満たすことはできなかった。
更に、実施例2において、SiH化合物(1)の代わりに、連鎖移動剤として機能すると考えられるSH化合物を使用した比較例2は、誘電率、ヤング率、解像性及び耐熱性のいずれも実施例2に劣っていた。
また実施例1において、樹脂A−12の代わりに化合物I−12を用いた組成物は、化合物I−12の溶解性が悪く、また組成物を塗布したところ粉体が析出し、均一な膜の形成ができなかった。これより、本発明に係る重合体を用いることで、原料である化合物と比較して、溶解性及び塗布性が向上したことが分かる。
From the results of Table 3, it was found that when the photosensitive composition of the present invention was used, a pattern film having a low dielectric constant and a high Young's modulus and high heat resistance could be formed with high resolution.
On the other hand, when a polymer having no cage silsesquioxane structure was used, the above effects of the present invention could not be satisfied at the same time.
Furthermore, in Example 2, in place of the SiH compound (1), Comparative Example 2 using an SH compound that is considered to function as a chain transfer agent was carried out in all of dielectric constant, Young's modulus, resolution, and heat resistance. It was inferior to Example 2.
Further, in Example 1, the composition using Compound I-12 instead of Resin A-12 had poor solubility of Compound I-12, and when the composition was applied, a powder precipitated and a uniform film was formed. Could not be formed. From this, it can be seen that by using the polymer according to the present invention, the solubility and the coating property were improved as compared with the compound as the raw material.

更に、以下の項目についても、評価した。
比誘電率の評価に用いた全面硬化膜の屈折率を測定したところ、実施例1〜9の組成物を用いた硬化膜は屈折率が1.35以下であったが、比較例1及び2の組成物を用いた硬化膜は屈折率が1.45であった。本発明の硬化組成物の硬化膜は優れた低屈折率を示し、反射防止膜用途においても有用である。
Furthermore, the following items were also evaluated.
When the refractive index of the whole surface cured film used for the evaluation of the relative dielectric constant was measured, the cured film using the compositions of Examples 1 to 9 had a refractive index of 1.35 or less. Comparative Examples 1 and 2 The cured film using this composition had a refractive index of 1.45. The cured film of the cured composition of the present invention exhibits an excellent low refractive index, and is useful for antireflection film applications.

Claims (21)

(A)重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体と、
(B)SiH結合を有する化合物と、
(C)光重合開始剤と
を含有する感光性組成物。
(A) a polymer having a polymerizable group and a cage silsesquioxane structure;
(B) a compound having a SiH bond;
(C) The photosensitive composition containing a photoinitiator.
前記光重合開始剤が、非金属性の光重合開始剤である、請求項1に記載の感光性組成物。   The photosensitive composition of Claim 1 whose said photoinitiator is a nonmetallic photoinitiator. 前記光重合開始剤が、光ラジカル重合開始剤である、請求項1又は2に記載の感光性組成物。   The photosensitive composition of Claim 1 or 2 whose said photoinitiator is radical photopolymerization initiator. 前記(A)重合性基とかご状シルセスキオキサン構造を有する重合体が、下記式(1)で表される1種又は2種以上のかご状シルセスキオキサン化合物から構成されるシルセスキオキサン類より得られる重合体である請求項1〜3のいずれか1項に記載の感光性組成物。
(RSiO1.5 式(1)
(式(1)中、Rは、それぞれ独立に、有機基を表し、Rのうちの少なくとも2つは、重合性基を表す。aは8〜16の整数を表す。複数のRは同一であっても異なっていてもよい。)
ただし、前記重合体には前記かご状シルセスキオキサン化合物由来の重合性基が残存している。
The silsesquioxane in which the polymer (A) having a polymerizable group and a cage silsesquioxane structure is composed of one or more cage silsesquioxane compounds represented by the following formula (1): The photosensitive composition according to claim 1, which is a polymer obtained from oxanes.
(RSiO 1.5 ) a formula (1)
(In formula (1), R represents an organic group each independently, and at least 2 of R represents a polymeric group. A represents an integer of 8 to 16. Several R are the same. It may or may not be.)
However, a polymerizable group derived from the cage silsesquioxane compound remains in the polymer.
ネガ型の組成物である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の感光性組成物。   The photosensitive composition of any one of Claims 1-4 which is a negative composition. 前記光重合開始剤が、オキシム化合物である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の感光性組成物。   The photosensitive composition of any one of Claims 1-5 whose said photoinitiator is an oxime compound. 前記かご状シルセスキオキサン化合物が、下記一般式(Q−1)〜一般式(Q−7)で表されるかご状シルセスキオキサン化合物からなる群から選ばれる1種又は2種以上である、請求項4〜6のいずれか1項に記載の感光性組成物。
Figure 2012053243
Figure 2012053243
(一般式(Q−1)〜一般式(Q−7)中、Rは、それぞれ独立に、有機基を表し、一般式(Q−1)〜一般式(Q−7)の各々において、Rのうちの少なくとも2つは、重合性基を表す。)
The cage silsesquioxane compound is one or more selected from the group consisting of cage silsesquioxane compounds represented by the following general formula (Q-1) to general formula (Q-7). The photosensitive composition of any one of Claims 4-6 which is.
Figure 2012053243
Figure 2012053243
(In General Formula (Q-1) to General Formula (Q-7), each R independently represents an organic group. In each of General Formula (Q-1) to General Formula (Q-7), R represents At least two of them represent polymerizable groups.)
前記重合体中の前記重合性基の含有量が、ケイ素原子に結合した全有機基中、10〜90モル%である、請求項4〜7のいずれか1項に記載の感光性組成物。   The photosensitive composition of any one of Claims 4-7 whose content of the said polymeric group in the said polymer is 10-90 mol% in all the organic groups couple | bonded with the silicon atom. 前記重合体の重量平均分子量が1万〜50万である、請求項4〜8のいずれか1項に記載の感光性組成物。   The photosensitive composition of any one of Claims 4-8 whose weight average molecular weights of the said polymer are 10,000-500,000. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の感光性組成物であるパターン形成材料。   The pattern formation material which is the photosensitive composition of any one of Claims 1-9. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の感光性組成物により形成される感光性膜。   The photosensitive film | membrane formed with the photosensitive composition of any one of Claims 1-9. 請求項11に記載の感光性膜を形成する工程、前記感光性膜を露光する工程、及び、現像してパターン膜を得る現像工程を含むパターン形成方法。   The pattern formation method including the process of forming the photosensitive film of Claim 11, the process of exposing the said photosensitive film, and the image development process which develops and obtains a pattern film. 前記現像工程が有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程である請求項12に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 12, wherein the developing step is a step of developing using a developer containing an organic solvent. 前記有機溶剤を含む現像液が、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群から選択される少なくとも1種類の溶剤である、請求項13に記載のパターン形成方法。   The pattern according to claim 13, wherein the developer containing the organic solvent is at least one solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents. Forming method. 請求項12〜14のいずれか1項にパターン形成方法により得られるパターン膜。   The pattern film obtained by the pattern formation method in any one of Claims 12-14. 屈折率が1.35以下である請求項15に記載のパターン膜。   The pattern film according to claim 15, having a refractive index of 1.35 or less. 25℃における比誘電率が2.50以下である請求項15又は16に記載のパターン膜。   The pattern film according to claim 15 or 16, wherein a relative dielectric constant at 25 ° C is 2.50 or less. 請求項15〜17のいずれか1項に記載のパターン膜である反射防止膜。   An antireflection film, which is the pattern film according to claim 15. 請求項15〜17のいずれか1項に記載のパターン膜である絶縁膜。   The insulating film which is a pattern film of any one of Claims 15-17. 請求項18に記載の反射防止膜を有する光学デバイス。   An optical device having the antireflection film according to claim 18. 請求項19に記載の絶縁膜を有する電子デバイス。   An electronic device having the insulating film according to claim 19.
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Cited By (3)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9354517B2 (en) 2013-03-18 2016-05-31 Fujitsu Limited Resist composition and method for forming pattern
US9496222B2 (en) 2013-03-18 2016-11-15 Fujitsu Limited Semiconductor device including insulating films with different moisture resistances and fabrication method thereof
WO2017056888A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 富士フイルム株式会社 Pattern formation method, and active-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition
JPWO2017056888A1 (en) * 2015-09-30 2018-08-09 富士フイルム株式会社 Pattern forming method and actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition

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