JP2014126717A - 感光性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)加水分解性シラン化合物、加水分解性シラン化合物の加水分解物、及びこれらの縮合物からなる群より選択される1種以上と、(B)光塩基発生剤又は光酸発生剤とを含む感光性樹脂組成物に、(C)光により特定の構造のイミダゾール化合物を発生する化合物を加える。
【選択図】なし
Description
RnSiX4−n・・・(1)
(式中、Rは、水素原子又は炭素数1〜20の有機基であり、Xは加水分解性基であり、nは0〜2の整数である。)
で表される加水分解性シラン化合物、加水分解性シラン化合物の加水分解物、及びこれらの縮合物からなる群より選択される1種以上、
(B)光塩基発生剤又は光酸発生剤、及び、
(C)光により下記一般式:
で表されるイミダゾール化合物を発生する化合物、を含む感光性樹脂組成物である。
第一の態様に係る感光性樹脂組成物を基板上に塗布して塗布膜を形成する、塗布膜形成工程、
塗布膜を所定のパターンに露光する、露光工程、及び、
塗布膜の未露光部を除去して現像する、現像工程を含む、ポリシロキサン被膜からなるパターンの形成方法である。
本発明の感光性樹脂組成物は、(A)加水分解性シラン化合物、加水分解性シラン化合物の加水分解物、及びこれらの縮合物(以下、(A)成分とも記す。)、(B)光塩基発生剤又は光酸発生剤(以下、(B)成分とも記す。)、(C)光によりイミダゾール化合物を発生する化合物(以下、(C)成分とも記す。)を含む。また、本発明の感光性樹脂組成物は、任意に、(D)反応性希釈剤、及び(E)有機溶剤を含んでいてもよい。以下、感光性樹脂組成物の成分について順に説明する。
感光性樹脂組成物は、(A)下記一般式:
RnSiX4−n・・・(1)
(一般式(1)中、Rは、水素原子又は炭素数1〜20の有機基であり、Xは加水分解性基であり、nは0〜2の整数である。)
で表される加水分解性シラン化合物、加水分解性シラン化合物の加水分解物、及びこれらの縮合物からなる群より選択される1種以上を含む。
n=0の場合、上記一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物の好適な例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、及びテトラブトキシシラン等が挙げられる。
n=1の場合、上記一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物の好適な例としては、モノメチルトリメトキシシラン、モノメチルトリエトキシシラン、モノメチルトリプロポキシシラン、モノエチルトリメトキシシラン、モノエチルトリエトキシシラン、モノエチルトリプロポキシシラン、モノプロピルトリメトキシシラン、及びモノプロピルトリエトキシシラン等のモノアルキルトリアルコキシシラン;モノフェニルトリメトキシシラン及びモノフェニルトリエトキシシラン等のモノフェニルトリアルコキシシラン等が挙げられる。
n=2の場合、上記一般式(1)で示される加水分解性シラン化合物としては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジプロポキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、ジプロピルジエトキシシラン、及びジプロピルジプロポキシシラン等のジアルキルジアルコキシシラン;ジフェニルジメトキシシラン及びジフェニルジエトキシシラン等のジフェニルジアルコキシシラン等を挙げることができる。
感光性樹脂組成物は、(B)光塩基発生剤又は光酸発生剤を含む。感光性樹脂組成物が(B)成分を含む場合、感光性樹脂組成物が露光される場合に後述する(C)成分から発生するイミダゾール化合物により促進される(A)成分の縮合がさらに促進される。このため、感光性樹脂組成物に(B)成分を配合すると、低露光量で感光性樹脂組成物の硬化をすすめ、所望する形状のパターンを形成しやすい。以下、光塩基発生剤、及び光酸発生剤について順に説明する。
光塩基発生剤は、光の作用により塩基を発生する化合物であれば特に限定されず、従来から種々の用途で使用されている光塩基発生剤から適宜選択し得る。なお、本出願の明細書及び特許請求の範囲において、後述する(C)成分は光塩基発生剤に含まれないものとする。光塩基発生剤としては、(C)成分から発生するイミダゾール化合物の(A)成分の縮合を促進する作用を高めやすいことから、オキシムエステル系の光塩基発生剤が好ましい。オキシムエステル系の光塩基発生剤が露光されると、塩基としてイミンが発生し、このイミンが、イミダゾール化合物の(A)成分の縮合を促進する作用をさらに高める。
アルキル基が炭素原子上に有してもよい好適な置換基の例としては、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、炭素数2〜20の飽和脂肪族アシル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20の飽和脂肪族アシルオキシ基、置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよいフェノキシ基、置換基を有してもよいフェニルチオ基、置換基を有してもよいベンゾイル基、置換基を有してもよいフェノキシカルボニル基、置換基を有してもよいベンゾイルオキシ基、置換基を有してもよい炭素数7〜20のフェニルアルキル基、置換基を有してもよいナフチル基、置換基を有してもよいナフトキシ基、置換基を有してもよいナフトイル基、置換基を有してもよいナフトキシカルボニル基、置換基を有してもよいナフトイルオキシ基、置換基を有してもよい炭素数11〜20のナフチルアルキル基、置換基を有してもよいヘテロシクリル基、置換基を有してもよいヘテロシクリルカルボニル基、アミノ基、1又は2の有機基で置換されたアミノ基、モルホリン−1−イル基、及びピペラジン−1−イル基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基等が挙げられる。
フェニル基が炭素原子上に有してもよい好適な置換基の例としては、アルキル基が炭素原子上に有してもよい好適な置換基として上記で例示した基に加えて、炭素数1〜20のアルキル基が挙げられる。
光酸発生剤は特に限定されず、従来から種々の用途に使用されている、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する光酸発生剤を使用することができる。光酸発生剤としては、以下に説明する、第一〜第五の態様の酸発生剤が好ましい。以下、光酸発生剤のうち好適なものについて、第一から第五の態様として説明する。
Rb30SO3 − (b13)
感光性樹脂組成物は、(C)光により下記一般式:
で表されるイミダゾール化合物(以下、(C)成分とも記す。)を発生する化合物を含有する。
で表される化合物が挙げられる。
で表される化合物が好ましい。
感光性樹脂組成物は(D)反応性希釈剤(以下、(D)成分とも記す。)を含んでいてもよい。感光性樹脂組成物が(D)反応性希釈剤を含む場合、露光された感光性樹脂組成物について、収縮を抑制し、機械的強度向上させやすい。
感光性樹脂組成物は、(E)有機溶媒(以下、(E)成分とも記す。)を含んでいてもよい。感光性樹脂組成物に(E)有機溶媒を含有させると、保存安定性に優れる感光性樹脂組成物を得やすい。また、感光性樹脂組成物に(E)有機溶媒を含有させることで感光性樹脂組成物の粘度を調製できる。感光性樹脂組成物に(E)有機溶媒を配合して粘度を調整することで、感光性樹脂組成物を塗布して塗布膜を形成する際に、感光性樹脂組成物の塗布性を改良したり、塗布膜の厚さを調整したりすることができる。
以上説明した感光性樹脂組成物を用いてパターンを形成する方法は特に限定されない。好ましいパターン形成方法としては、前述の感光性樹脂組成物を基板上に塗布して塗布膜を形成する、塗布膜形成工程と、塗布膜を所定のパターンに露光する、露光工程と、塗布膜の未露光部を除去して現像する、現像工程とを含む方法が挙げられる。
A:下記合成例3に記載の方法に従って得られた下式の化合物(C−1)
B:イミダゾール
C:濃度2.38質量%のテトラメチルアンモニウム硝酸塩水溶液
テトラエトシキシラン53.4gと、メチルトリエトキシシラン91.9gと、イオン交換水40gと、シュウ酸0.03gとを反応容器に仕込んだ。反応容器の内容物を、60℃で6時間撹拌して、テトラエトキシシランとメチルトリエトキシシランとの加水分解縮合反応を行った。次いで、容器内にジエチレングリコールジメチルエーテル363.3gを加えた後、エバポレーターを用いて、ジエチレングリコールジメチルエーテルと、加水分解より生じたエタノールとを除去した。エバポレーターにより濃縮された残渣を60℃の湯浴中で6時間加熱して、固形分濃度60質量%のポリシロキサン溶液241.1gを得た。得られたポリシロキサン溶液(SI−1)に含まれるポリシロキサンの質量平均分子量は780であった。
テトラエトキシシランをフェニルトリメトキシシランに変更することと、エバポレーターにより濃縮された残渣を加熱する条件を90℃、10時間に変更することとの他は、合成例1と同様にして、固形分濃度60質量%のポリシロキサン溶液211.2gを得た。得られたポリシロキサン溶液(SI−2)に含まれるポリシロキサンの質量平均分子量は5600であった。
3−(4−メトキシフェニル)アクリル酸クロリド5.90g(30mmol)を50mlの乾燥したエーテルに溶解し、トリエチルアミン4.59ml(当量比1.1)、イミダゾール2.25ml(当量比1.1)を加え、室温にて1時間撹拌した。反応液を、水50ml、飽和NaHCO3水溶液50ml、及び1N塩酸で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下で濃縮した。ヘキサン−酢酸エチルを展開溶媒とし、シリカゲルを支持担体としてカラムクロマトグラフィにより精製を行い、C−1(3.41g,15mmol)を得た。アクリル酸クロリド基準の収率は50%であった。
表1に記載の種類のポリシロキサン溶液100質量部と、光塩基発生剤(イルガキュアーOXE−02、オキシムエステル系化合物、BASF社製)1.0質量部と、表1に記載の種類の硬化促進剤1.0質量部と、脱水剤(オルト蟻酸メチル)3.0質量部とを、均一に混合して、実施例1〜3及び比較例1〜3の感光性樹脂組成物を得た。実施例では、硬化促進剤は(C)成分に相当する。
感光性樹脂組成物を5インチシリコンウエハの中心に2mL滴下し、スピン塗布法(700回転/分で30秒間回転)によりシリコンウエハ上に塗布膜を形成した。形成された塗布膜を100℃のホットプレートで60秒間乾燥させた。乾燥された塗布膜に対して、最小線幅が、10μmのライン状パターンを有するネガ用のマスクを介して、露光機(MPA−600FA、キャノン社製)を用いて表1に記載の露光量で紫外光を照射した。露光後の塗布膜を備えたシリコンウエハを100℃で60秒間加熱した後、シリコンウエハを室温まで自然冷却させた。その後、濃度2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液からなる現像液にそのシリコンウエハを30秒間浸漬して、未露光部を溶解させた。その後、シリコンウエハを水洗、スピン乾燥して、ポリシロキサン被膜からなるパターンを形成した。
調製直後の感光性樹脂組成物をクリーンルーム環境下(室温24℃、湿度40%)に一週間放置した。一週間放置後の感光性樹脂組成物を用いて、5インチシリコンウエハに対して、パターン精度の評価と同様にパターン形成操作を施した。所定の形状のパターンが形成された場合を○と判定した。所定の形状のパターンが形成されなかった場合を×と判定した。保存安定性の評価結果を、表1に記す。
Claims (6)
- (A)下記一般式:
RnSiX4−n・・・(1)
(式中、Rは、水素原子又は炭素数1〜20の有機基であり、Xは加水分解性基であり、nは0〜2の整数である。)
で表される加水分解性シラン化合物、前記加水分解性シラン化合物の加水分解物、及びこれらの縮合物からなる群より選択される1種以上、
(B)光塩基発生剤又は光酸発生剤、及び、
(C)光により下記一般式:
で表されるイミダゾール化合物を発生する化合物、を含む感光性樹脂組成物。 - (C)前記イミダゾール化合物を発生する化合物が、下記一般式:
で表される化合物である、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。 - さらに、(D)反応性希釈剤を含む、請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物。
- さらに、(E)有機溶剤を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を基板上に塗布して塗布膜を形成する、塗布膜形成工程、
前記塗布膜を所定のパターンに露光する、露光工程、及び、
前記塗布膜の未露光部を除去して現像する、現像工程を含む、ポリシロキサン被膜からなるパターンの形成方法。 - 前記基板上に、請求項5に記載の方法により形成されたポリシロキサン被膜からなるパターンを備える電子部品。
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