JP2014213239A - 被膜形成方法 - Google Patents

被膜形成方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2014213239A
JP2014213239A JP2013090756A JP2013090756A JP2014213239A JP 2014213239 A JP2014213239 A JP 2014213239A JP 2013090756 A JP2013090756 A JP 2013090756A JP 2013090756 A JP2013090756 A JP 2013090756A JP 2014213239 A JP2014213239 A JP 2014213239A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
acid
film
resin
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013090756A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6059071B2 (ja
Inventor
信次 熊田
Shinji Kumada
信次 熊田
舘 俊聡
Toshisato Tate
俊聡 舘
真樹子 入江
Makiko Irie
真樹子 入江
翔太 片山
Shota Katayama
翔太 片山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd filed Critical Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority to JP2013090756A priority Critical patent/JP6059071B2/ja
Priority to TW103113222A priority patent/TWI619751B/zh
Priority to KR1020140045216A priority patent/KR102375995B1/ko
Priority to US14/255,273 priority patent/US20140316054A1/en
Publication of JP2014213239A publication Critical patent/JP2014213239A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6059071B2 publication Critical patent/JP6059071B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D161/00Coating compositions based on condensation polymers of aldehydes or ketones; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D161/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C09D161/06Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D125/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D125/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C09D125/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C09D125/06Polystyrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/08Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D161/00Coating compositions based on condensation polymers of aldehydes or ketones; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D161/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/07Aldehydes; Ketones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/10Esters; Ether-esters
    • C08K5/101Esters; Ether-esters of monocarboxylic acids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

【課題】高価な添加剤を被膜形成用組成物に添加しない場合でも、スピンコート法で、300mm径以上の大型の基板上に膜厚が均一である膜厚50μm以上の厚い被膜を形成できる、被膜形成方法を提供すること。また、当該被膜形成方法で形成された被膜を備える被膜付基板を提供すること。
【解決手段】所定の範囲内の蒸気圧及び粘度を有する溶剤と、樹脂と、を含む被膜形成用組成物を、300mm径以上の大型の基板上に、膜厚50μm以上となるようにスピンコート法により塗布する。
【選択図】なし

Description

本発明は、特定の溶剤と樹脂とを含む被膜形成用組成物をスピンコート法により基板上に塗布して基板上に被膜を形成する被膜形成方法と、当該被膜形成方法で形成された被膜を備える被膜付基板とに関する。
近年、電子機器のダウンサイジングに伴い、半導体パッケージの高密度実装技術が進み、パッケージの多ピン薄膜実装化、パッケージサイズの小型化、フリップチップ方式による2次元実装技術、3次元実装技術に基づいた実装密度の向上が図られている。このような高密度実装技術においては、接続端子として、例えば、パッケージ上に突出したバンプ等の突起電極(実装端子)や、ウエハ上のペリフェラル端子から延びる再配線と実装端子とを接続するメタルポスト等が基板上に高精度に配置される。
上記のような突起電極やメタルポストを形成する方法として、基板上の被加工面に、スピンコートにより、例えば、膜厚50μm以上の厚い被膜を形成した後、被膜中の所定の箇所を選択的に除去して被膜をパターニングし、被膜中の被膜が除去された部分に、銅等の導体をメッキによって埋め込んだ後、その周囲の被膜を除去する方法が知られている。
このような方法で、寸法精度よく突起電極やメタルポストを形成するためには、基板上に膜厚の均一な被膜を形成する必要がある。膜厚の均一な被膜を基板上に形成するための組成物としては、酸発生剤と、酸の作用によりアルカリに対して可溶化する樹脂と、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物からなる非イオン性含フッ素界面活性剤、又はパーフルオロポリエーテル基を含有し且つポリオキシアルキレン型ポリエーテル結合を有する非イオン性含フッ素オルガノシロキサン系化合物のような非イオン性含フッ素化合物とを含む、組成物が提案されている(特許文献1を参照)。特許文献1の実施例では、被膜形成用の組成物をスピンコート法で基板上に塗布して被膜を形成している。
特開2012−163949号公報
しかし、特許文献1に記載の組成物は、含フッ素化合物である高価な界面活性剤を必須に含有するため、コストの点で問題がある。また、特許文献1では、被膜形成用の組成物をスピンコート法で塗布して形成された被膜の膜厚の均一性について、200mm(8インチ)径の基板を用いた場合でしか評価されていない。しかし、半導体パッケージの生産性の向上や生産コストの低減の要求から、被膜を形成する対象である基板のサイズは300mm(12インチ)以上に大型化される傾向にある。そして、基板が大型化するほど、膜厚の均一な被膜をスピンコート法で形成することは困難になる。
このような事情から、含フッ素化合物からなる界面活性剤のような高価な添加剤を被膜形成用組成物に添加しない場合でも、スピンコート法で、300mm径以上の大型の基板上に膜厚が均一である膜厚50μm以上の厚い被膜を形成できる、被膜形成方法が求められている。
本発明は、高価な添加剤を被膜形成用組成物に添加しない場合でも、スピンコート法で、300mm径以上の大型の基板上に膜厚が均一である膜厚50μm以上の厚い被膜を形成できる、被膜形成方法を提供することを目的とする。また、本発明は、当該被膜形成方法で形成された被膜を備える被膜付基板を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、所定の範囲内の蒸気圧及び粘度を有する溶剤と、樹脂と、を含む被膜形成用組成物を、300mm径以上の大型の基板上に、膜厚50μm以上となるようにスピンコート法により塗布することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
本発明の第一の態様は、溶剤と樹脂とを含む被膜形成用組成物をスピンコート法により塗布して基板上に被膜を形成する被膜形成方法であって、
基板の中心から外周までの径のうちの最大の径が150mm以上であり、且つ被膜の厚さが50μm以上であり、
溶剤の25℃での蒸気圧が0.4kPa以下であり、
溶剤の25℃においてキャノンフェンスケ粘度計で測定される粘度が1.5mPa・s以下である、被膜形成方法である。
本発明の第二の態様は、第一の態様に係る被膜形成方法で形成された被膜を備える、被膜付基板である。
本発明によれば、高価な添加剤を被膜形成用組成物に添加しない場合でも、スピンコート法で、300mm径以上の大型の基板上に膜厚が均一である膜厚50μm以上の厚い被膜を形成できる、被膜形成方法と、当該被膜形成方法で形成された被膜を備える被膜付基板とを提供することができる。
≪被膜形成方法≫
本発明に係る被膜形成方法では、溶剤(A)と樹脂(B)とを含む被膜形成用組成物をスピンコート法により基板上に塗布して厚さが50μm以上の被膜を形成する。被膜を形成する際、基板としては、基板の中心から外周までの径のうちの最大の径が150mm以上であるものが使用される。被膜形成用組成物が含む溶剤(A)は、25℃での蒸気圧が0.4kPa以下であり、且つ、25℃においてキャノンフェンスケ粘度計で測定される粘度が1.5mPa・s以下である。以下、被膜形成用組成物と、被膜形成用組成物の塗布方法とについて順に説明する。
[被膜形成用組成物]
被膜形成用組成物は、溶剤(A)と樹脂(B)とを必須に含む。以下、被膜形成用組成物が含有する、必須又は任意の成分と、被膜形成用組成物の調製方法とについて説明する。
〔溶剤(A)〕
被膜形成用組成物は、25℃での蒸気圧が0.4kPa以下であり、25℃においてキャノンフェンスケ粘度計で測定される粘度が1.5mPa・s以下である溶剤(A)を含む。溶剤(A)の蒸気圧は、溶剤(A)単独での蒸気圧である。溶剤(A)の蒸気圧は、公知の方法で測定することができる。溶剤(A)が複数の溶剤を混合したものである場合も、単一の溶剤の蒸気圧と同様に測定することができる。
被膜形成用組成物を、大径の基板上にスピンコート法で塗布する場合、被膜形成用組成物が基板全面に拡散する間の溶剤の揮発による被膜形成用組成物の粘度変化の影響で、被膜の膜厚が不均一になりやすい。しかし、被膜形成用組成物に含まれる溶剤(A)の25℃での蒸気圧が0.4kPa以下であると、大径の基板上にスピンコート法で被膜形成用組成物を塗布する場合でも、基板上での被膜形成用組成物の均一な拡散を阻害しない適度な速度で、基板上に拡散している被膜形成用組成物から溶剤(A)が揮発する。その結果、膜厚の均一な被膜を形成することができる。
また、厚膜の被膜を形成する場合、ある程度被膜形成用組成物の固形分濃度を上げる必要がある。そうすると、被膜形成用組成物の粘度がある程度高くなりやすい。しかし、大径の基板上にスピンコート法で被膜を形成する場合、基板のサイズに起因して基板を低速で回転させるため、被膜形成用組成物の粘度が高いと、被膜形成用組成物が基板上で均一に広がりにくく、膜厚の均一な被膜の形成が困難である。他方、被膜の膜厚の均一性を考慮して、固形分濃度を調整して被膜形成用組成物の粘度を下げる場合、所望する膜厚の被膜の形成が困難である。
しかし、所定の条件で測定される粘度が1.5mPa・s以下である溶剤(A)を被膜形成用組成物に含有させると、被膜形成用組成物の固形分濃度をある程度高めに設定しても被膜形成用組成物の粘度を低く抑えることができる。その結果、スピンコート法での膜厚の均一な被膜の形成と、厚膜の被膜の形成という背反する課題が解決される。
上記の、所定の蒸気圧と粘度とを有する溶剤(A)の具体例としては、3−メトキシブチルアセテート(MA)、2−ヘプタノン(HP)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、及びジプロピレングリコールメチル−n−プロピルエーテルが挙げられる。
被膜形成用組成物中の溶剤(A)の含有量は、基板の中心から外周までの径のうち最大の径が150mm以上であるような基板に対して、膜厚50μm以上の所望する膜厚の被膜を、スピンコート法により形成できる限り特に限定されない。典型的には、被膜形成用組成物の固形分濃度が、45〜65質量%、好ましくは50〜60質量%となるような量で、溶剤(A)が使用される。
〔樹脂(B)〕
被膜形成用組成物に含まれる樹脂(B)の種類は、溶剤(A)に可溶であれば特に限定されない。被膜形成用組成物中の樹脂(B)の含有量は、40〜65質量%が好ましく、45〜60質量%がより好ましい。また、樹脂(B)の質量平均分子量は、膜厚50μm以上の被膜を均一な膜厚で形成しやすいことから、10000〜400000が好ましく、30000〜300000がより好ましく、40000〜250000さらに好ましい。
樹脂(B)としては、被膜のパターニングが容易であることや、基板からの被膜の剥離が容易であることから、アルカリ可溶性樹脂、又は、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂が好ましい。酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂を、後述する光酸発生剤とともに、被膜形成用組成物に配合すると、形成される被膜を選択的に露光することで、被膜中の露光部をアルカリに対して可溶化させることができる。この場合、選択的に露光された被膜を、アルカリ性の現像液と接触させて露光部を除去することで、所望する形状のパターンを形成することができる。酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂は、必ずしも、光酸発生剤とともに使用される必要はない。以下、アルカリ可溶性樹脂と、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂とについて説明する。
<アルカリ可溶性樹脂>
アルカリ可溶性樹脂とは、樹脂濃度20質量%の樹脂溶液(溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)により、膜厚1μmの樹脂膜を基板上に形成し、23℃で2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液に1分間浸漬した際に、膜厚0.01μm以上溶解するものをいう。アルカリ可溶性樹脂の好適な例としては、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂、及びアクリル樹脂が挙げられる。これらの樹脂の中では、構成単位の選択によって、被膜形成用組成物や、形成される被膜の特性を容易に調整できることからアクリル樹脂が好ましい。以下、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂、及びアクリル樹脂について順に説明する。
(ノボラック樹脂)
ノボラック樹脂は、例えばフェノール性水酸基を有する芳香族化合物(以下、単に「フェノール類」という。)とアルデヒド類とを酸触媒下で付加縮合させることにより得られる。
上記フェノール類としては、例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール、o−ブチルフェノール、m−ブチルフェノール、p−ブチルフェノール、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール、p−フェニルフェノール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、フロログリシノール、ヒドロキシジフェニル、ビスフェノールA、没食子酸、没食子酸エステル、α−ナフトール、β−ナフトール等が挙げられる。
上記アルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、ニトロベンズアルデヒド、アセトアルデヒド等が挙げられる。
付加縮合反応時の触媒は、特に限定されるものではないが、例えば酸触媒では、塩酸、硝酸、硫酸、蟻酸、シュウ酸、酢酸等が使用される。
なお、o−クレゾールを使用すること、樹脂中の水酸基の水素原子を他の置換基に置換すること、あるいは嵩高いアルデヒド類を使用することにより、ノボラック樹脂の柔軟性を一層向上させることが可能である。
(ポリヒドロキシスチレン樹脂)
ポリヒドロキシスチレン樹脂を構成するヒドロキシスチレン系化合物としては、p−ヒドロキシスチレン、α−メチルヒドロキシスチレン、α−エチルヒドロキシスチレン等が挙げられる。
さらに、ポリヒドロキシスチレン樹脂は、スチレン樹脂との共重合体とすることが好ましい。このようなスチレン樹脂を構成するスチレン系化合物としては、スチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等が挙げられる。
(アクリル樹脂)
アクリル樹脂は、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、及び(メタ)アクリル酸アミドのような、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸誘導体から誘導される構成単位を含むものであって、所定のアルカリ溶解性を有するものであれば特に限定されない。
アクリル樹脂は、カルボキシル基を有する重合性化合物から誘導される構成単位を含むものが好ましい。カルボキシル基を有する重合性化合物としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のモノカルボン酸類;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸類;2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸、2−メタクリロイルオキシエチルマレイン酸、2−メタクリロイルオキシエチルフタル酸、2−メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸等のカルボキシル基及びエステル結合を有する化合物;等を例示することができる。カルボキシル基を有する重合性化合物は、好ましくは、アクリル酸、又はメタクリル酸である。これらの重合性化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
アクリル樹脂は、カルボキシル基を有する重合性化合物から誘導される構成単位とともに、(メタ)アクリル酸のC3〜C12直鎖アルキルエステルから誘導される構成単位を含むのが好ましい。アクリル樹脂がこのような単位を含む場合、形成される被膜中の気泡の発生を抑制しやすい。
(メタ)アクリル酸のC3〜C12直鎖アルキルエステルの好適な具体例としては、n−ブチル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、及びn−デシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
以上説明した、アクリル樹脂は、カルボキシル基を有する重合性化合物から誘導される構成単位と、(メタ)アクリル酸のC3〜C12直鎖アルキルエステルから誘導される構成単位とを含むのが好ましい。
また、アクリル樹脂は、カルボキシル基を有する重合性化合物、(メタ)アクリル酸のC3〜C12直鎖アルキルエステル以外の重合性化合物に由来する構成単位を含んでいてもよい。
このような重合性化合物としては、例えば、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等のエーテル結合及びエステル結合を有する(メタ)アクリル酸誘導体;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル類;フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の芳香族基を含む基を有する(メタ)アクリル酸エステル類;マレイン酸ジエチル、フマル酸ジブチル等のジカルボン酸ジエステル類;スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、ビニルトルエン、ヒドロキシスチレン、α−メチルヒドロキシスチレン、α−エチルヒドロキシスチレン等のビニル基含有芳香族化合物類;酢酸ビニル等のビニル基含有脂肪族化合物類;ブタジエン、イソプレン等の共役ジオレフィン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル基含有重合性化合物類;塩化ビニル、塩化ビニリデン等の塩素含有重合性化合物;アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド結合含有重合性化合物類;等を挙げることができる。
<酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂>
酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂は、従来から感光性樹脂組成物に配合されている種々の樹脂から選択することができる。酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂として好適な樹脂としては、以下の特定の構造を有する、ノボラック樹脂(B1)、ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)、及びのアクリル樹脂(B3)とが挙げられる。以下、ノボラック樹脂(B1)、ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)、及びのアクリル樹脂(B3)について順に説明する。
(ノボラック樹脂(B1))
ノボラック樹脂(B1)としては、下記式(b1)で表される構成単位を含む樹脂を使用することができる。
Figure 2014213239
上記式(b1)中、R1bは、酸解離性溶解抑制基を示し、R2b、R3bは、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
上記R1bで表される酸解離性溶解抑制基としては、下記式(b2)、(b3)で表される基、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状、若しくは環状のアルキル基、ビニルオキシエチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラフラニル基、又はトリアルキルシリル基であることが好ましい。
Figure 2014213239
上記式(b2)、(b3)中、R4b、R5bは、それぞれ独立に水素原子、又は炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を表し、R6bは、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基を表し、R7bは、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基を表し、oは0又は1を表す。
上記直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。また、上記環状のアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
ここで、上記式(b2)で表される酸解離性溶解抑制基として、具体的には、メトキシエチル基、エトキシエチル基、n−プロポキシエチル基、イソプロポキシエチル基、n−ブトキシエチル基、イソブトキシエチル基、tert−ブトキシエチル基、シクロヘキシロキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、1−メトキシ−1−メチル−エチル基、1−エトキシ−1−メチルエチル基等が挙げられる。また、上記式(b3)で表される酸解離性溶解抑制基として、具体的には、tert−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニルメチル基等が挙げられる。また、上記トリアルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、トリ−tert−ブチルジメチルシリル基等の各アルキル基の炭素数が1〜6のものが挙げられる。
(ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2))
ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)としては、下記式(b4)で表される構成単位を含む樹脂を使用することができる。
Figure 2014213239
上記式(b4)中、R8bは、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、R9bは、酸解離性溶解抑制基を表す。
上記炭素数1〜6のアルキル基は、例えば炭素数1〜6の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基である。直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられ、環状のアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
上記R9bで表される酸解離性溶解抑制基としては、上記式(b2)、(b3)に例示したものと同様の酸解離性溶解抑制基を用いることができる。
さらに、ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)は、物理的、化学的特性を適度にコントロールする目的で他の重合性化合物を構成単位として含むことができる。このような重合性化合物としては、公知のラジカル重合性化合物や、アニオン重合性化合物が挙げられる。また、このような重合性化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のモノカルボン酸類;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸類;2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸、2−メタクリロイルオキシエチルマレイン酸、2−メタクリロイルオキシエチルフタル酸、2−メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸等のカルボキシル基及びエステル結合を有するメタクリル酸誘導体類;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル類;フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アリールエステル類;マレイン酸ジエチル、フマル酸ジブチル等のジカルボン酸ジエステル類;スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、ビニルトルエン、ヒドロキシスチレン、α−メチルヒドロキシスチレン、α−エチルヒドロキシスチレン等のビニル基含有芳香族化合物類;酢酸ビニル等のビニル基含有脂肪族化合物類;ブタジエン、イソプレン等の共役ジオレフィン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル基含有重合性化合物類;塩化ビニル、塩化ビニリデン等の塩素含有重合性化合物;アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド結合含有重合性化合物類;等を挙げることができる。
(アクリル樹脂(B3))
アクリル樹脂(B3)としては、下記式(b5)〜(b7)で表される構成単位を含む樹脂を使用することができる。
Figure 2014213239
上記式(b5)〜(b7)中、R10b〜R17bは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、フッ素原子、又は炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のフッ素化アルキル基を表し(ただし、R11bが水素原子であることはない)、Xは、それが結合している炭素原子とともに炭素数5〜20の炭化水素環を形成し、Yは、置換基を有していてもよい脂肪族環式基又はアルキル基を表し、pは0〜4の整数を表し、qは0又は1を表す。
なお、上記直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。また、フッ素化アルキル基とは、上記アルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子により置換されたものである。
上記R11bとしては、高コントラストで、解像度、焦点深度幅等が良好な点から、炭素数2〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基であることが好ましく、上記R13b、R14b、R16b、R17bとしては、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
上記Xは、それが結合している炭素原子とともに炭素数5〜20の脂肪族環式基を形成する。このような脂肪族環式基の具体例としては、モノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が挙げられる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が挙げられる。特に、シクロヘキサン、アダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基(さらに置換基を有していてもよい)が好ましい。
さらに、上記Xの脂肪族環式基が、その環骨格上に置換基を有する場合、該置換基の例としては、水酸基、カルボキシ基、シアノ基、酸素原子(=O)等の極性基や、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。極性基としては特に酸素原子(=O)が好ましい。
上記Yは、脂肪族環式基又はアルキル基であり、モノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。特に、アダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基(さらに置換基を有していてもよい)が好ましい。
さらに、上記Yの脂肪族環式基が、その環骨格上に置換基を有する場合、該置換基の例としては、水酸基、カルボキシ基、シアノ基、酸素原子(=O)等の極性基や、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。極性基としては特に酸素原子(=O)が好ましい。
また、Yがアルキル基である場合、炭素数1〜20、好ましくは6〜15の直鎖状又は分岐状のアルキル基であることが好ましい。このようなアルキル基は、特にアルコキシアルキル基であることが好ましく、このようなアルコキシアルキル基としては、1−メトキシエチル基、1−エトキシエチル基、1−n−プロポキシエチル基、1−イソプロポキシエチル基、1−n−ブトキシエチル基、1−イソブトキシエチル基、1−tert−ブトキシエチル基、1−メトキシプロピル基、1−エトキシプロピル基、1−メトキシ−1−メチル−エチル基、1−エトキシ−1−メチルエチル基等が挙げられる。
上記式(b5)で表される構成単位の好ましい具体例としては、下記式(b5−1)〜(b5−33)で表されるものを挙げることができる。
Figure 2014213239
Figure 2014213239
Figure 2014213239
上記式(b5−1)〜(b5−33)中、R18bは、水素原子又はメチル基を表す。
上記式(b6)で表される構成単位の好ましい具体例としては、下記式(b6−1)〜(b6−24)で表されるものを挙げることができる。
Figure 2014213239
Figure 2014213239
上記式(b6−1)〜(b6−24)中、R18bは、水素原子又はメチル基を表す。
上記式(b7)で表される構成単位の好ましい具体例としては、下記式(b7−1)〜(b7−15)で表されるものを挙げることができる。
Figure 2014213239
Figure 2014213239
上記式(b7−1)〜(b7−15)中、R18bは、水素原子又はメチル基を表す。
アクリル樹脂(B3)は、上記式(b5)〜(b7)で表される構成単位とともに、エーテル結合を有する重合性化合物から誘導される構成単位を含む共重合体であるのが好ましい。
上記エーテル結合を有する重合性化合物としては、エーテル結合及びエステル結合を有する(メタ)アクリル酸誘導体等のラジカル重合性化合物を例示することができ、具体例としては、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、上記エーテル結合を有する重合性化合物は、好ましくは、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレートである。これらの重合性化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、アクリル樹脂(B3)は、上記式(b5)〜(b7)で表される構成単位から選択される構成単位とともに、(メタ)アクリル酸のC3〜C12直鎖アルキルエステルから誘導される構成単位を含む共重合体であるのが好ましい。アクリル樹脂(B3)がこのような単位を含む場合、形成される被膜中の気泡の発生を抑制しやすい。
(メタ)アクリル酸のC3〜C12直鎖アルキルエステルの好適な具体例としてはn−ブチル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、及びn−デシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
さらに、アクリル樹脂(B3)には、物理的、化学的特性を適度にコントロールする目的で他の重合性化合物を構成単位として含めることができる。このような重合性化合物としては、公知のラジカル重合性化合物や、アニオン重合性化合物が挙げられる。
このような重合性化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のモノカルボン酸類;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸類;2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸、2−メタクリロイルオキシエチルマレイン酸、2−メタクリロイルオキシエチルフタル酸、2−メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸等のカルボキシル基及びエステル結合を有するメタクリル酸誘導体類;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル類;フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の芳香族基を含む基を有する(メタ)アクリル酸エステル類;マレイン酸ジエチル、フマル酸ジブチル等のジカルボン酸ジエステル類;スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、ビニルトルエン、ヒドロキシスチレン、α−メチルヒドロキシスチレン、α−エチルヒドロキシスチレン等のビニル基含有芳香族化合物類;酢酸ビニル等のビニル基含有脂肪族化合物類;ブタジエン、イソプレン等の共役ジオレフィン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル基含有重合性化合物類;塩化ビニル、塩化ビニリデン等の塩素含有重合性化合物;アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド結合含有重合性化合物類;等を挙げることができる。
また、重合性化合物としては、酸非解離性の脂肪族多環式基を有する(メタ)アクリル酸エステル類、ビニル基含有芳香族化合物類等を挙げることができる。酸非解離性の脂肪族多環式基としては、特にトリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基、イソボルニル基、ノルボルニル基等が、工業上入手しやすい等の点で好ましい。これらの脂肪族多環式基は、炭素数1〜5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を置換基として有していてもよい。
酸非解離性の脂肪族多環式基を有する(メタ)アクリル酸エステル類としては、具体的には、下記式(b8−1)〜(b8−5)の構造のものを例示することができる。
Figure 2014213239
上記式(b8−1)〜(b8−5)中、R19bは、水素原子又はメチル基を表す。
上記樹脂(B)の中でも、アクリル樹脂(B3)を用いることが好ましい。このようなアクリル樹脂(B3)の中でも、上記式(b5)で表される構成単位と、(メタ)アクリル酸から誘導された構成単位と、(メタ)アクリル酸アルキルエステル類から誘導された構成単位と、(メタ)アクリル酸アリールエステル類から誘導された構成単位とを有する共重合体であることが好ましい。
被膜形成用組成物は、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂と後述する光酸発生剤(C)とともに、上述のアルカリ可溶性樹脂を組み合わせて含むのも好ましい。この場合、形成される被膜を露光した後に、クラックの発生を抑制しやすい。
〔光酸発生剤(C)〕
樹脂(B)が、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂である場合、被膜形成用組成物は、樹脂とともに、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(C)を含んでいてもよい。そうすることで、被膜形成用組成物に感光性を付与することができる。
光酸発生剤(C)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(C)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。
光酸発生剤(C)における第一の態様としては、下記式(c1)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2014213239
上記式(c1)中、X1cは、原子価gの硫黄原子又はヨウ素原子を表し、gは1又は2である。hは括弧内の構造の繰り返し単位数を表す。R1cは、X1cに結合している有機基であり、炭素数6〜30のアリール基、炭素数4〜30の複素環基、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数2〜30のアルケニル基、又は炭素数2〜30のアルキニル基を表し、R1cは、アルキル、ヒドロキシ、アルコキシ、アルキルカルボニル、アリールカルボニル、アルコキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールチオカルボニル、アシロキシ、アリールチオ、アルキルチオ、アリール、複素環、アリールオキシ、アルキルスルフィニル、アリールスルフィニル、アルキルスルホニル、アリールスルホニル、アルキレンオキシ、アミノ、シアノ、ニトロの各基、及びハロゲンからなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。R1cの個数はg+h(g−1)+1であり、R1cはそれぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。また、2個以上のR1cが互いに直接、又は−O−、−S−、−SO−、−SO−、−NH−、−NR2c−、−CO−、−COO−、−CONH−、炭素数1〜3のアルキレン基、若しくはフェニレン基を介して結合し、X1cを含む環構造を形成してもよい。R2cは炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基である。
2cは下記式(c2)で表される構造である。
Figure 2014213239
上記式(c2)中、X4cは炭素数1〜8のアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基、又は炭素数8〜20の複素環化合物の2価の基を表し、X4cは炭素数1〜8のアルキル、炭素数1〜8のアルコキシ、炭素数6〜10のアリール、ヒドロキシ、シアノ、ニトロの各基、及びハロゲンからなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。X5cは−O−、−S−、−SO−、−SO−、−NH−、−NR2c−、−CO−、−COO−、−CONH−、炭素数1〜3のアルキレン基、又はフェニレン基を表す。hは括弧内の構造の繰り返し単位数を表す。h+1個のX4c及びh個のX5cはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。R2cは前述の定義と同じである。
3c−はオニウムの対イオンであり、下記式(c17)で表されるフッ素化アルキルフルオロリン酸アニオン又は下記式(c18)で表されるボレートアニオンが挙げられる。
Figure 2014213239
上記式(c17)中、R3cは水素原子の80%以上がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。jはその個数を示し、1〜5の整数である。j個のR3cはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
Figure 2014213239
上記式(c18)中、R4c〜R7cは、それぞれ独立にフッ素原子又はフェニル基を表し、該フェニル基の水素原子の一部又は全部は、フッ素原子及びトリフルオロメチル基からなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。
上記式(c1)で表される化合物中のオニウムイオンとしては、トリフェニルスルホニウム、トリ−p−トリルスルホニウム、4−(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、ビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド、ビス〔4−{ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]スルホニオ}フェニル〕スルフィド、ビス{4−[ビス(4−フルオロフェニル)スルホニオ]フェニル}スルフィド、4−(4−ベンゾイル−2−クロロフェニルチオ)フェニルビス(4−フルオロフェニル)スルホニウム、7−イソプロピル−9−オキソ−10−チア−9,10−ジヒドロアントラセン−2−イルジ−p−トリルスルホニウム、7−イソプロピル−9−オキソ−10−チア−9,10−ジヒドロアントラセン−2−イルジフェニルスルホニウム、2−[(ジフェニル)スルホニオ]チオキサントン、4−[4−(4−tert−ブチルベンゾイル)フェニルチオ]フェニルジ−p−トリルスルホニウム、4−(4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、ジフェニルフェナシルスルホニウム、4−ヒドロキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、2−ナフチルメチル(1−エトキシカルボニル)エチルスルホニウム、4−ヒドロキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、フェニル[4−(4−ビフェニルチオ)フェニル]4−ビフェニルルスルホニウム、フェニル[4−(4−ビフェニルチオ)フェニル]3−ビフェニルスルホニウム、[4−(4−アセトフェニルチオ)フェニル]ジフェニルスルホニウム、オクタデシルメチルフェナシルスルホニウム、ジフェニルヨードニウム、ジ−p−トリルヨードニウム、ビス(4−ドデシルフェニル)ヨードニウム、ビス(4−メトキシフェニル)ヨードニウム、(4−オクチルオキシフェニル)フェニルヨードニウム、ビス(4−デシルオキシ)フェニルヨードニウム、4−(2−ヒドロキシテトラデシルオキシ)フェニルフェニルヨードニウム、4−イソプロピルフェニル(p−トリル)ヨードニウム、又は4−イソブチルフェニル(p−トリル)ヨードニウム、等が挙げられる。
上記式(c1)で表される化合物中のオニウムイオンのうち、好ましいオニウムイオンとしては下記式(c19)で表されるスルホニウムイオンが挙げられる。
Figure 2014213239
上記式(c19)中、R8cはそれぞれ独立に水素原子、アルキル、ヒドロキシ、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、アルキルオキシカルボニル、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアリール、アリールカルボニル、からなる群より選ばれる基を表す。X2cは、上記式(c1)中のX2cと同じ意味を表す。
上記式(c19)で表されるスルホニウムイオンの具体例としては、4−(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、4−(4−ベンゾイル−2−クロロフェニルチオ)フェニルビス(4−フルオロフェニル)スルホニウム、4−(4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、フェニル[4−(4−ビフェニルチオ)フェニル]4−ビフェニルスルホニウム、フェニル[4−(4−ビフェニルチオ)フェニル]3−ビフェニルスルホニウム、[4−(4−アセトフェニルチオ)フェニル]ジフェニルスルホニウム、ジフェニル[4−(p−ターフェニルチオ)フェニル]ジフェニルスルホニウムが挙げられる。
上記式(c17)で表されるフッ素化アルキルフルオロリン酸アニオンにおいて、R3cはフッ素原子で置換されたアルキル基を表し、好ましい炭素数は1〜8、さらに好ましい炭素数は1〜4である。アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、オクチル等の直鎖アルキル基;イソプロピル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル等の分岐アルキル基;さらにシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等のシクロアルキル基等が挙げられ、アルキル基の水素原子がフッ素原子に置換された割合は、通常、80%以上、好ましくは90%以上、さらに好ましくは100%である。フッ素原子の置換率が80%未満である場合には、上記式(c1)で表されるオニウムフッ素化アルキルフルオロリン酸塩の酸強度が低下する。
特に好ましいR3cは、炭素数が1〜4、且つフッ素原子の置換率が100%の直鎖状又は分岐状のパーフルオロアルキル基であり、具体例としては、CF、CFCF、(CFCF、CFCFCF、CFCFCFCF、(CFCFCF、CFCF(CF)CF、(CFCが挙げられる。R3cの個数jは、1〜5の整数であり、好ましくは2〜4、特に好ましくは2又は3である。
好ましいフッ素化アルキルフルオロリン酸アニオンの具体例としては、[(CFCFPF、[(CFCFPF、[((CFCF)PF、[((CFCF)PF、[(CFCFCFPF、[(CFCFCFPF、[((CFCFCFPF、[((CFCFCFPF、[(CFCFCFCFPF、又は[(CFCFCFPFが挙げられ、これらのうち、[(CFCFPF、[(CFCFCFPF、[((CFCF)PF、[((CFCF)PF、[((CFCFCFPF、又は[((CFCFCFPFが特に好ましい。
上記式(c18)で表されるボレートアニオンの好ましい具体例としては、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート([B(C)、テトラキス[(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート([B(CCF)、ジフルオロビス(ペンタフルオロフェニル)ボレート([(CBF)、トリフルオロ(ペンタフルオロフェニル)ボレート([(C)BF)、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート([B(C)等が挙げられる。これらの中でも、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート([B(C)が特に好ましい。
光酸発生剤(C)における第二の態様としては、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−ピペロニル−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[2−(2−フリル)エテニル]−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[2−(5−メチル−2−フリル)エテニル]−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[2−(5−エチル−2−フリル)エテニル]−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[2−(5−プロピル−2−フリル)エテニル]−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[2−(3,5−ジメトキシフェニル)エテニル]−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[2−(3,5−ジエトキシフェニル)エテニル]−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[2−(3,5−ジプロポキシフェニル)エテニル]−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[2−(3−メトキシ−5−エトキシフェニル)エテニル]−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[2−(3−メトキシ−5−プロポキシフェニル)エテニル]−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[2−(3,4−メチレンジオキシフェニル)エテニル]−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(3,4−メチレンジオキシフェニル)−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(3−ブロモ−4−メトキシ)フェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(2−ブロモ−4−メトキシ)フェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(2−ブロモ−4−メトキシ)スチリルフェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(3−ブロモ−4−メトキシ)スチリルフェニル−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−(4−メトキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−[2−(2−フリル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−[2−(5−メチル−2−フリル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−[2−(3,5−ジメトキシフェニル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−[2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−(3,4−メチレンジオキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、トリス(1,3−ジブロモプロピル)−1,3,5−トリアジン、トリス(2,3−ジブロモプロピル)−1,3,5−トリアジン等のハロゲン含有トリアジン化合物、並びにトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート等の下記式(c3)で表されるハロゲン含有トリアジン化合物が挙げられる。
Figure 2014213239
上記式(c3)中、R9c、R10c、R11cは、それぞれ独立にハロゲン化アルキル基を表す。
また、光酸発生剤(C)における第三の態様としては、α−(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,4−ジクロロフェニルアセトニトリル、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,6−ジクロロフェニルアセトニトリル、α−(2−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、並びにオキシムスルホネート基を含有する下記式(c4)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2014213239
上記式(c4)中、R12cは、1価、2価、又は3価の有機基を表し、R13cは、置換若しくは未置換の飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基、又は芳香族性化合物基を表し、nは括弧内の構造の繰り返し単位数を表す。
上記式(c4)中、芳香族性化合物基とは、芳香族化合物に特有な物理的・化学的性質を示す化合物の基を示し、例えば、フェニル基、ナフチル基等のアリール基や、フリル基、チエニル基等のヘテロアリール基が挙げられる。これらは環上に適当な置換基、例えばハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基等を1個以上有していてもよい。また、R13cは、炭素数1〜6のアルキル基が特に好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。特に、R12cが芳香族性化合物基であり、R13cが炭素数1〜4のアルキル基である化合物が好ましい。
上記式(c4)で表される酸発生剤としては、n=1のとき、R12cがフェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基のいずれかであって、R13cがメチル基の化合物、具体的にはα−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−(p−メチルフェニル)アセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−(p−メトキシフェニル)アセトニトリル、〔2−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−2,3−ジヒドロキシチオフェン−3−イリデン〕(o−トリル)アセトニトリル等が挙げられる。n=2のとき、上記式(c4)で表される光酸発生剤としては、具体的には下記式で表される光酸発生剤が挙げられる。
Figure 2014213239
また、光酸発生剤(C)における第四の態様としては、カチオン部にナフタレン環を有するオニウム塩が挙げられる。この「ナフタレン環を有する」とは、ナフタレンに由来する構造を有することを意味し、少なくとも2つの環の構造と、それらの芳香族性が維持されていることを意味する。このナフタレン環は炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基、水酸基、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルコキシ基等の置換基を有していてもよい。ナフタレン環に由来する構造は、1価基(遊離原子価が1つ)であっても、2価基(遊離原子価が2つ)以上であってもよいが、1価基であることが望ましい(ただし、このとき、上記置換基と結合する部分を除いて遊離原子価を数えるものとする)。ナフタレン環の数は1〜3が好ましい。
このようなカチオン部にナフタレン環を有するオニウム塩のカチオン部としては、下記式(c5)で表される構造が好ましい。
Figure 2014213239
上記式(c5)中、R14c、R15c、R16cのうち少なくとも1つは下記式(c6)で表される基を表し、残りは炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、水酸基、又は炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基を表す。あるいは、R14c、R15c、R16cのうちの1つが下記式(c6)で表される基であり、残りの2つはそれぞれ独立に炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、これらの末端が結合して環状になっていてもよい。
Figure 2014213239
上記式(c6)中、R17c、R18cは、それぞれ独立に水酸基、炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基、又は炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を表し、R19cは、単結合又は置換基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表す。l及びmは、それぞれ独立に0〜2の整数を表し、l+mは3以下である。ただし、R17cが複数存在する場合、それらは互いに同じであっても異なっていてもよい。また、R18cが複数存在する場合、それらは互いに同じであっても異なっていてもよい。
上記R14c、R15c、R16cのうち上記式(c6)で表される基の数は、化合物の安定性の点から好ましくは1つであり、残りは炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、これらの末端が結合して環状になっていてもよい。この場合、上記2つのアルキレン基は、硫黄原子を含めて3〜9員環を構成する。環を構成する原子(硫黄原子を含む)の数は、好ましくは5〜6である。
また、上記アルキレン基が有していてもよい置換基としては、酸素原子(この場合、アルキレン基を構成する炭素原子とともにカルボニル基を形成する)、水酸基等が挙げられる。
また、フェニル基が有していてもよい置換基としては、水酸基、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルコキシ基、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基等が挙げられる。
これらのカチオン部として好適なものとしては、下記式(c7)、(c8)で表されるもの等を挙げることができ、特に下記式(c8)で表される構造が好ましい。
Figure 2014213239
このようなカチオン部としては、ヨードニウム塩であってもスルホニウム塩であってもよいが、酸発生効率等の点からスルホニウム塩が望ましい。
従って、カチオン部にナフタレン環を有するオニウム塩のアニオン部として好適なものとしては、スルホニウム塩を形成可能なアニオンが望ましい。
このような酸発生剤のアニオン部としては、水素原子の一部又は全部がフッ素化されたフルオロアルキルスルホン酸イオン又はアリールスルホン酸イオンである。
フルオロアルキルスルホン酸イオンにおけるアルキル基は、炭素数1〜20の直鎖状でも分岐状でも環状でもよく、発生する酸の嵩高さとその拡散距離から、炭素数1〜10であることが好ましい。特に、分岐状や環状のものは拡散距離が短いため好ましい。また、安価に合成可能なことから、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基等を好ましいものとして挙げることができる。
アリールスルホン酸イオンにおけるアリール基は、炭素数6〜20のアリール基であって、アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもされていなくてもよいフェニル基、ナフチル基が挙げられる。特に、安価に合成可能なことから、炭素数6〜10のアリール基が好ましい。好ましいものの具体例として、フェニル基、トルエンスルホニル基、エチルフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基等を挙げることができる。
上記フルオロアルキルスルホン酸イオン又はアリールスルホン酸イオンにおいて、水素原子の一部又は全部がフッ素化されている場合のフッ素化率は、好ましくは10〜100%、より好ましくは50〜100%であり、特に水素原子を全てフッ素原子で置換したものが、酸の強度が強くなるので好ましい。このようなものとしては、具体的には、トリフルオロメタンスルホネート、パーフルオロブタンスルホネート、パーフルオロオクタンスルホネート、パーフルオロベンゼンスルホネート等が挙げられる。
これらの中でも、好ましいアニオン部として、下記式(c9)で表されるものが挙げられる。
Figure 2014213239
上記式(c9)において、R20cは、下記式(c10)、(c11)で表される基や、下記式(c12)で表される基である。
Figure 2014213239
上記式(c10)中、xは1〜4の整数を表す。また、上記式(c11)中、R21cは、水素原子、水酸基、炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基を表し、yは1〜3の整数を表す。これらの中でも、安全性の観点からトリフルオロメタンスルホネート、パーフルオロブタンスルホネートが好ましい。
また、アニオン部としては、下記式(c13)、(c14)で表される窒素を含有するものを用いることもできる。
Figure 2014213239
上記式(c13)、(c14)中、Xは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表し、該アルキレン基の炭素数は2〜6であり、好ましくは3〜5、最も好ましくは炭素数3である。また、Y、Zは、それぞれ独立に少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、該アルキル基の炭素数は1〜10であり、好ましくは1〜7、より好ましくは1〜3である。
のアルキレン基の炭素数、又はY、Zのアルキル基の炭素数が小さいほど有機溶剤への溶解性も良好であるため好ましい。
また、Xのアルキレン基又はY、Zのアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなるため好ましい。該アルキレン基又はアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70〜100%、より好ましくは90〜100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基又はパーフルオロアルキル基である。
このようなカチオン部にナフタレン環を有するオニウム塩として好ましいものとしては、下記式(c15)、(c16)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2014213239
また、光酸発生剤(C)における第五の態様としては、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等のビススルホニルジアゾメタン類;p−トルエンスルホン酸2−ニトロベンジル、p−トルエンスルホン酸2,6−ジニトロベンジル、ニトロベンジルトシレート、ジニトロベンジルトシラート、ニトロベンジルスルホナート、ニトロベンジルカルボナート、ジニトロベンジルカルボナート等のニトロベンジル誘導体;ピロガロールトリメシラート、ピロガロールトリトシラート、ベンジルトシラート、ベンジルスルホナート、N−メチルスルホニルオキシスクシンイミド、N−トリクロロメチルスルホニルオキシスクシンイミド、N−フェニルスルホニルオキシマレイミド、N−メチルスルホニルオキシフタルイミド等のスルホン酸エステル類;N−ヒドロキシフタルイミド、N−ヒドロキシナフタルイミド等のトリフルオロメタンスルホン酸エステル類;ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスファート、(4−メトキシフェニル)フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスファート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、(p−tert−ブチルフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート等のオニウム塩類;ベンゾイントシラート、α−メチルベンゾイントシラート等のベンゾイントシレート類;その他のジフェニルヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム塩、フェニルジアゾニウム塩、ベンジルカルボナート等が挙げられる。
被膜形成用組成物中の光酸発生剤(C)の含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。被膜形成用組成物中の光酸発生剤(C)の含有量は、被膜形成用組成物の全質量に対して、0.1〜10質量%が好ましく、0.5〜3質量%がより好ましい。
〔酸拡散制御剤(D)〕
被膜形成用組成物が、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂と、光酸発生剤(C)とを含むものである場合、被膜形成用組成物を用いて形成されるパターンの形状、引き置き安定性等の向上のため、被膜形成用組成物が、さらに酸拡散制御剤(D)を含有することが好ましい。酸拡散制御剤(D)としては、含窒素化合物(D1)が好ましく、さらに必要に応じて、有機カルボン酸、又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(D2)を含有させることができる。
(含窒素化合物(D1))
含窒素化合物(D1)としては、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリベンジルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン、メチルウレア、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3,−テトラメチルウレア、1,3−ジフェニルウレア、イミダゾール、ベンズイミダゾール、4−メチルイミダゾール、8−オキシキノリン、アクリジン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、2,4,6−トリ(2−ピリジル)−S−トリアジン、モルホリン、4−メチルモルホリン、ピペラジン、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、ピリジン等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
含窒素化合物(D1)は、上記樹脂(B)の質量100質量部に対して、通常0〜5質量部の範囲で用いられ、特に0〜3質量部の範囲で用いられることが好ましい。
(有機カルボン酸、又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(D2))
有機カルボン酸、又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(D2)のうち、有機カルボン酸としては、具体的には、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸等が好適であり、特にサリチル酸が好ましい。
リンのオキソ酸又はその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸及びそれらのエステルのような誘導体;ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体;ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸等のホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体;等が挙げられる。これらの中でも、特にホスホン酸が好ましい。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
有機カルボン酸、又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(D2)は、上記樹脂(B)の質量100質量部に対して、通常0〜5質量部の範囲で用いられ、特に0〜3質量部の範囲で用いられることが好ましい。
また、塩を形成させて安定させるために、有機カルボン酸、又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(D2)は、上記含窒素化合物(D1)と同等量を用いることが好ましい。
〔その他の成分〕
被膜形成用組成物は、形成される被膜の可塑性を向上させるため、さらにポリビニル樹脂を含有していてもよい。ポリビニル樹脂の具体例としては、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリヒドロキシスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニル安息香酸、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルエチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルフェノール、及びこれらの共重合体等が挙げられる。ポリビニル樹脂は、ガラス転移点の低さの点から、好ましくはポリビニルメチルエーテルである。
被膜形成用組成物は、支持体との接着性を向上させるため、さらに接着助剤を含有していてもよい。
被膜形成用組成物は、塗布性、消泡性、レベリング性等を向上させるため、さらに界面活性剤を含有していてもよい。界面活性剤の具体例としては、BM−1000、BM−1100(いずれもBMケミー社製)、メガファックF142D、メガファックF172、メガファックF173、メガファックF183(いずれも大日本インキ化学工業社製)、フロラードFC−135、フロラードFC−170C、フロラードFC−430、フロラードFC−431(いずれも住友スリーエム社製)、サーフロンS−112、サーフロンS−113、サーフロンS−131、サーフロンS−141、サーフロンS−145(いずれも旭硝子社製)、SH−28PA、SH−190、SH−193、SZ−6032、SF−8428(いずれも東レシリコーン社製)等の市販のフッ素系界面活性剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
被膜形成用組成物が、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂と、光酸発生剤とを含むものである場合、被膜形成用組成物の現像液に対する溶解性を微調整するために、被膜形成用組成物は、酸、又は酸無水物をさらに含有していてもよい。
酸及び酸無水物の具体例としては、酢酸、プロピオン酸、n−酪酸、イソ酪酸、n−吉草酸、イソ吉草酸、安息香酸、桂皮酸等のモノカルボン酸類;乳酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、サリチル酸、m−ヒドロキシ安息香酸、p−ヒドロキシ安息香酸、2−ヒドロキシ桂皮酸、3−ヒドロキシ桂皮酸、4−ヒドロキシ桂皮酸、5−ヒドロキシイソフタル酸、シリンギン酸等のヒドロキシモノカルボン酸類;シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、イタコン酸、ヘキサヒドロフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、1,2,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸等の多価カルボン酸類;無水イタコン酸、無水コハク酸、無水シトラコン酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリカルバニル酸、無水マレイン酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水ハイミック酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、エチレングリコールビス無水トリメリタート、グリセリントリス無水トリメリタート等の酸無水物;等を挙げることができる。
〔被膜形成用組成物の調製方法〕
被膜形成用組成物の調製は、上記各成分を通常の方法で混合、撹拌するだけでよく、必要に応じ、ディゾルバー、ホモジナイザー、3本ロールミル等の分散機を用いて分散、混合してもよい。また、混合した後で、さらにメッシュ、メンブランフィルタ等を用いて濾過してもよい。
≪被膜形成方法≫
本発明に係る被膜形成方法では、中心から外周までの径のうちの最大の径が150mm以上である基板上に、被膜の厚さが50μm以上となるように、上記の被膜形成用組成物を用いて、スピンコート法で被膜を形成する。ここで、「中心から外周までの径のうちの最大の径」とは、スピンコートを行う場合の基板の回転中心から、基板の外周までの径のうち最も大きな径のこという。「中心から外周までの径のうちの最大の径」は、例えば、基板の形状が円形である場合には、円の半径となり、基板の形状が長方形又は正方形である場合には、対角線の半分の長さとなる。
基板の種類は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等を例示することができる。該基板の材質としては、例えば、シリコン、窒化シリコン、チタン、タンタル、パラジウム、チタンタングステン、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板やガラス基板等が挙げられる。配線パターンの材料としては、例えば銅、ハンダ、クロム、アルミニウム、ニッケル、金等が用いられる。
上記の被膜形成用組成物を基板上にスピンコート法で塗布して、被膜の膜厚が50μm以上となるように所望の膜厚の被膜を形成する。スピンコート後は、必要に応じて、被膜を加熱して、被膜に残存する溶媒(A)を除去してもよい。その際の加熱温度は、被膜形成用組成物中の各成分の種類、配合割合や、被膜の膜厚等によって異なるが、通常は80〜180℃で、好ましくは100〜160℃で、1〜30分間程度であり、加熱方法は、何段階かに分けてベークを行う、多段ベークであってもよい。
通常、中心から外周までの径のうちの最大の径が150mm以上であるような大型の基板上に、スピンコート法で被膜を形成する場合、基板の回転数が低く設定されるため、50μm以上の厚膜であって、且つ、膜厚の均一な被膜の形成は困難である。しかし、本発明に係る被膜形成方法では、上記の特定の組成の被膜形成用組成物を用いて、以上説明した方法で被膜を形成するため、大型の基板上に、50μm以上の厚膜であって、且つ、膜厚の均一な被膜を形成することができる。
上記のようにして形成される被膜をパターン化する場合、被膜形成用組成物の組成に応じて、周知の方法が採用される。例えば、被膜形成用組成物が、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂と、光酸発生剤とを含むものである場合、所定のパターンのマスクを介して選択に露光した後、露光された被膜をアルカリ性の現像液で現像することで、パターンを形成することができる。
露光の際には、放射線の線源として、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、アルゴンガスレーザー等を用いることができる。また、放射線には、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線、X線、γ線、電子線、陽子線、中性子線、イオン線等が含まれる。放射線照射量は、被膜形成用組成物の組成や被膜の膜厚等によっても異なるが、例えば超高圧水銀灯使用の場合、100〜10000mJ/cmである。
露光後は、公知の方法を用いて加熱することにより酸の拡散を促進させて、露光部分の被覆層のアルカリ溶解性を変化させてもよい。
露光後の現像に用いられるアルカリ性の現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノナン等のアルカリ類の水溶液を使用することができる。また、上記アルカリ類の水溶液にメタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。
現像時間は、被膜形成用組成物の組成や被膜の膜厚等によっても異なるが、通常1〜30分間である。現像方法は、液盛り法、ディッピング法、パドル法、スプレー現像法等のいずれでもよい。
現像後は、流水洗浄を30〜90秒間行い、エアーガンや、オーブン等を用いて乾燥させる。このようにして、パターン化された被膜を製造できる。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1〜9及び比較例1〜6]
実施例及び比較例では、以下の樹脂を用いた。樹脂の構造を示す下式において、構成単位の右下の数は、樹脂の質量に対する各構成単位の質量比(質量%)を意味する。
樹脂1:クレゾールノボラック樹脂(m−クレゾール/p−クレゾール比率=60/40、質量平均分子量:16400)
樹脂2:クレゾールノボラック樹脂(m−クレゾール/p−クレゾール比率=36/64、質量平均分子量5200の樹脂と、質量平均分子量7000の樹脂との質量比1:1の混合物)
樹脂3:下式(I)の樹脂(質量平均分子量:2500)
樹脂4:下式(II)の樹脂(質量平均分子量:240000)
樹脂5:下式(III)の樹脂(質量平均分子量:40000)
Figure 2014213239
実施例及び比較例では、以下の溶媒を用いた。以下の溶媒の蒸気圧と粘度とを表1に記す。表1に記す粘度は、25℃においてキャノンフェンスケ粘度計で測定された粘度である。表1に記す蒸気圧は、25℃における蒸気圧である。
MA:3−メトキシブチルアセテート
HP:2−ヘプタノン
PM:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
EL:乳酸エチル
PE:プロピレングリコールモノメチルエーテル
Figure 2014213239
各実施例及び比較例で用いる被膜形成用組成物を、表2に記載の種類の樹脂50質量部と、表2に記載の種類の溶剤50質量部とを混合して調製した。得られた被膜形成用組成物を、直径8インチ又は12インチのシリコン基板(2cm間隔で格子状にスクラブライン加工、80μmの深さ)上にスピンコーターを用いて塗布し、膜厚50μmの被膜を形成した。この被膜を、140℃で5分間プリベークした。
このようにして形成された被膜の均一性A、均一性B、及び泡かみを、下記の方法に従って評価した。これらの評価結果を表2に記す。
〔均一性A〕
直径8インチ又は12インチのシリコン基板に形成された被膜上に、任意の直径を設定した。この直径上に、直径の両端の2点と、直径上の47点とを含む49の測定点を、隣接する測定点の間隔が均等になるように設定した。49点の測定点について、形成された被膜の膜厚を測定した。測定された、49点の膜厚から求められる、分散(σ)の値を、均一性Aの値とした。
〔均一性B〕
直径12インチのシリコン基板上に形成された被膜上に、任意の直径を設定した。この直径上に、直径の両端の2点と、直径上の57点とを含む59の測定点を、隣接する測定点の間隔が均等になるように設定した。59点の測定点について、形成された被膜の膜厚を測定した。得られた測定結果から、基板の中心からの径が5mmである円の中に入る測定点の膜厚の平均値Aと、全測定点の膜厚の平均値Bとを求めた。平均値A/平均値Bの値を、均一性Bの値とした。なお、比較例1〜3、比較例5、及び比較例6については、12インチ基板の均一性Aの表から、被膜の膜厚の不均一が明らかであったため、均一性Bの評価を行わなかった。
〔泡かみ〕
8インチ基板上に形成された被膜上の、100μm径以上の泡の数を目視で数えた。泡の数を、表2に記す。
Figure 2014213239
表2によれば、25℃での蒸気圧が0.4kPa以下であり、且つ、25℃においてキャノンフェンスケ粘度計で測定された粘度が1.5mPa・s以下である溶剤と樹脂とを含む被膜形成用組成物を用いる場合、12インチ(300mm)系の基板を用いても、膜厚50μm以上の厚膜であって、且つ、膜厚の均一な被膜をスピンコート法で形成できることが分かる。

Claims (2)

  1. 溶剤(A)と樹脂(B)とを含む被膜形成用組成物をスピンコート法により塗布して基板上に被膜を形成する被膜形成方法であって、
    前記基板の中心から外周までの径のうちの最大の径が150mm以上であり、且つ前記被膜の厚さが50μm以上であり、
    前記溶剤の25℃での蒸気圧が0.4kPa以下であり、
    前記溶剤の25℃においてキャノンフェンスケ粘度計で測定される粘度が1.5mPa・s以下である、被膜形成方法。
  2. 請求項1に記載の被膜形成方法で形成された被膜を備える、被膜付基板。
JP2013090756A 2013-04-23 2013-04-23 被膜形成方法 Active JP6059071B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013090756A JP6059071B2 (ja) 2013-04-23 2013-04-23 被膜形成方法
TW103113222A TWI619751B (zh) 2013-04-23 2014-04-10 Film formation method
KR1020140045216A KR102375995B1 (ko) 2013-04-23 2014-04-16 피막 형성 방법
US14/255,273 US20140316054A1 (en) 2013-04-23 2014-04-17 Method of forming film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013090756A JP6059071B2 (ja) 2013-04-23 2013-04-23 被膜形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014213239A true JP2014213239A (ja) 2014-11-17
JP6059071B2 JP6059071B2 (ja) 2017-01-11

Family

ID=51729493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013090756A Active JP6059071B2 (ja) 2013-04-23 2013-04-23 被膜形成方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20140316054A1 (ja)
JP (1) JP6059071B2 (ja)
KR (1) KR102375995B1 (ja)
TW (1) TWI619751B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017181895A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 東京応化工業株式会社 化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012153939A (ja) * 2011-01-26 2012-08-16 Mitsubishi Materials Corp Sn合金バンプの製造方法
JP2013015729A (ja) * 2011-07-05 2013-01-24 Asahi Kasei E-Materials Corp アルカリ可溶性重合体、それを含む感光性樹脂組成物、及びその用途

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2939946B2 (ja) * 1990-12-27 1999-08-25 ジェイエスアール株式会社 微細レジストパターンの形成方法
JP3633179B2 (ja) * 1997-01-27 2005-03-30 Jsr株式会社 ポジ型フォトレジスト組成物
US7344970B2 (en) * 2002-04-11 2008-03-18 Shipley Company, L.L.C. Plating method
US6864167B1 (en) * 2003-02-10 2005-03-08 National Semiconductor Corporation Wafer scale solder bump fabrication method and structure
US20050221222A1 (en) * 2004-03-22 2005-10-06 Canon Kabushiki Kaisha Photosensitive resin composition, resist pattern forming method, substrate processing method, and device manufacturing method
US7384878B2 (en) * 2004-05-20 2008-06-10 International Business Machines Corporation Method for applying a layer to a hydrophobic surface
EP1783548B1 (en) * 2005-11-08 2017-03-08 Rohm and Haas Electronic Materials LLC Method of forming a patterned layer on a substrate
US8507180B2 (en) * 2006-11-28 2013-08-13 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Chemically amplified positive-type photoresist composition for thick film, chemically amplified dry film for thick film, and method for production of thick film resist pattern
JP5749631B2 (ja) * 2010-12-07 2015-07-15 東京応化工業株式会社 厚膜用化学増幅型ポジ型ホトレジスト組成物及び厚膜レジストパターンの製造方法
JP5729312B2 (ja) 2011-01-19 2015-06-03 信越化学工業株式会社 化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012153939A (ja) * 2011-01-26 2012-08-16 Mitsubishi Materials Corp Sn合金バンプの製造方法
JP2013015729A (ja) * 2011-07-05 2013-01-24 Asahi Kasei E-Materials Corp アルカリ可溶性重合体、それを含む感光性樹脂組成物、及びその用途

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017181895A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 東京応化工業株式会社 化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物

Also Published As

Publication number Publication date
JP6059071B2 (ja) 2017-01-11
US20140316054A1 (en) 2014-10-23
TW201510009A (zh) 2015-03-16
KR102375995B1 (ko) 2022-03-18
TWI619751B (zh) 2018-04-01
KR20140126669A (ko) 2014-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6342683B2 (ja) 化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物
JP5749631B2 (ja) 厚膜用化学増幅型ポジ型ホトレジスト組成物及び厚膜レジストパターンの製造方法
JP6174420B2 (ja) 化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物及びそれを用いたレジストパターンの製造方法
JP6147995B2 (ja) メッキ造形物の形成方法
JP6667361B2 (ja) 化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物
TWI771270B (zh) 化學增幅型正型感光性樹脂組成物
JP5778568B2 (ja) 厚膜用化学増幅型ポジ型ホトレジスト組成物、厚膜ホトレジスト積層体、厚膜ホトレジストパターンの製造方法及び接続端子の製造方法
JP6238635B2 (ja) 化学増幅型感光性樹脂組成物及びそれを用いたレジストパターンの製造方法
JP6195445B2 (ja) ポジ型ホトレジスト組成物、ホトレジスト積層体、ホトレジストパターンの製造方法、及び接続端子の製造方法
JP2010185986A (ja) 厚膜用化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物および厚膜レジストパターンの製造方法
JP5814103B2 (ja) 厚膜ホトレジストパターンの製造方法
JP2017181895A (ja) 化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物
JP6059071B2 (ja) 被膜形成方法
JP2020197718A (ja) 化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160726

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160729

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160923

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161109

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161208

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6059071

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150