JP2015018226A - Negative-type photosensitive composition curable at low temperature - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative-type photosensitive composition which can be cured at a low temperature and provide a cured film with high transparency and chemical resistance, and a pattern forming method using the same.SOLUTION: A negative-type photosensitive composition comprises a polysiloxane, a (meth)acryloyl polymer, a compound comprising two or more (meth) acryloyl groups, a polymerization initiator, and a solvent.

Description

本発明は、ネガ型感光性組成物に関するものである。また、本発明はそれを用いた硬化膜の製造方法、それから形成された硬化膜、およびその硬化膜を有する素子にも関するものである。   The present invention relates to a negative photosensitive composition. The present invention also relates to a method for producing a cured film using the same, a cured film formed therefrom, and an element having the cured film.

近年、ディスプレイ、発光ダイオード、太陽電池などの光学素子において、光利用効率の向上や省エネルギーを目的としたさまざまな提案がなされている。例えば、液晶ディスプレイにおいて、透明な平坦化膜を薄膜トランジスタ(以下、TFTということがある)素子上に被覆形成し、この平坦化膜上に画素電極を形成させることにより、表示装置の開口率を上げる方法が知られている(特許文献1参照)。   In recent years, various proposals have been made for the purpose of improving light utilization efficiency and energy saving in optical elements such as displays, light emitting diodes, and solar cells. For example, in a liquid crystal display, a transparent flattening film is formed on a thin film transistor (hereinafter also referred to as TFT) element, and a pixel electrode is formed on the flattening film, thereby increasing the aperture ratio of the display device. A method is known (see Patent Document 1).

このような平坦膜は、例えばポリシロキサンなどのシラノール基を有する化合物を縮合させて形成させることができる。一般に、シラノール基の縮合反応を速やかに進行させるためには150℃以上の高温で加熱することが必要である。製造コストを低減させるためには、加熱温度が低いことが好ましいので、この加熱温度を低くするためにシラノール基の反応性を上げようとすると、シラノール基を含む化合物またはそれを含む組成物の保存安定性が損なわれることが多い。このため、低温硬化の可能性と組成物安定性とを両立できる組成物は見出されていなかった。   Such a flat film can be formed by condensing a compound having a silanol group such as polysiloxane. In general, heating at a high temperature of 150 ° C. or higher is necessary to allow the silanol group condensation reaction to proceed rapidly. In order to reduce the manufacturing cost, it is preferable that the heating temperature is low. Therefore, if the reactivity of the silanol group is increased in order to lower the heating temperature, the compound containing the silanol group or the composition containing the same is stored. Stability is often impaired. For this reason, a composition that can achieve both low-temperature curing and composition stability has not been found.

特許第2933879号明細書Japanese Patent No. 2933879 再表2006−073021号公報No. 2006-073021 特開2011−190333号公報JP 2011-190333 A

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、透明性、耐薬品性、耐環境性にすぐれた硬化膜またはパターンを低温で形成させることができる、ネガ型感光性組成物を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made based on the above-described circumstances, and is a negative photosensitive composition capable of forming a cured film or pattern excellent in transparency, chemical resistance, and environmental resistance at a low temperature. Is intended to provide.

本発明によるネガ型感光性組成物は、ポリシロキサン、(メタ)アクリルポリマー、(メタ)アクリロイル基を2つ以上含む化合物、重合開始剤、および溶剤を含んでなることを特徴とするものである。   The negative photosensitive composition according to the present invention comprises polysiloxane, a (meth) acrylic polymer, a compound containing two or more (meth) acryloyl groups, a polymerization initiator, and a solvent. .

本発明による硬化膜の製造方法は、前記のネガ型感光性組成物を基板に塗布して塗膜を形成させ、塗膜を露光し、現像することを含んでなるものである。   The manufacturing method of the cured film by this invention comprises apply | coating the said negative photosensitive composition to a board | substrate, forming a coating film, exposing a coating film, and developing.

また、本発明による硬化膜は、前記のネガ型感光性組成物から形成されたことを特徴とするものである。   The cured film according to the present invention is formed from the above-mentioned negative photosensitive composition.

また、本発明による素子は、前記の硬化膜を具備してなることを特徴とするものである。   Moreover, the element by this invention comprises the said cured film, It is characterized by the above-mentioned.

本発明のネガ型感光性組成物は、光学的に透明性が高く、高い耐薬品性および耐環境性を有するパターンまたは硬化膜を形成することができるものであり、また組成物の経時安定性にも優れている。しかも、低温域で硬化させることができ、露光後の加熱過程を必要とせず、より安価に硬化膜またはパターンを製造することが可能である。そして、得られた硬化膜は平坦性、電気的絶縁特性も優れていることから、液晶表示素子や有機EL表示素子などのディスプレイのバックプレーンに使用される薄膜トランジスタ(TFT)基板用平坦化膜や半導体素子の層間絶縁膜をはじめ、固体撮像素子、反射防止フィルム、反射防止板、光学フィルター、高輝度発光ダイオード、タッチパネル、太陽電池などにおける絶縁膜や透明保護膜などの各種膜形成材料、さらには光導波路などの光学素子として好適に使用することができる。   The negative photosensitive composition of the present invention is optically transparent, can form a pattern or a cured film having high chemical resistance and environmental resistance, and is stable over time. Also excellent. In addition, it can be cured in a low temperature region, and a cured film or pattern can be produced at a lower cost without requiring a heating process after exposure. And since the obtained cured film is excellent in flatness and electrical insulation characteristics, a flattening film for a thin film transistor (TFT) substrate used for a backplane of a display such as a liquid crystal display element or an organic EL display element, Various film-forming materials such as insulating films and transparent protective films in solid-state imaging devices, anti-reflection films, anti-reflection plates, optical filters, high-intensity light-emitting diodes, touch panels, solar cells, etc. It can be suitably used as an optical element such as an optical waveguide.

ネガ型感光性組成物
本発明によるネガ型感光性組成物は、ポリシロキサン、(メタ)アクリルポリマー、(メタ)アクリロイル基を2つ以上含む化合物、重合開始剤、および溶剤を少なくとも含有することを特徴とするものである。以下、本発明のネガ型感光性組成物で使用される各成分について、順次詳細に説明する。
Negative photosensitive composition The negative photosensitive composition according to the present invention contains at least a polysiloxane, a (meth) acrylic polymer, a compound containing two or more (meth) acryloyl groups, a polymerization initiator, and a solvent. It is a feature. Hereinafter, each component used with the negative photosensitive composition of this invention is demonstrated in detail sequentially.

(I)ポリシロキサン
本発明による組成物は、ポリシロキサンを主成分として含んでいる。ポリシロキサンは、Si−O−Si結合を含む重合体をさすが、本発明においては非置換の無機ポリシロキサンのほかに有機基置換基により置換された有機ポリシロキサンも含めてポリシロキサンという。このようなポリシロキサンは一般にシラノール基またはアルコキシシリル基を有するものである。このようなシラノール基およびアルコキシシリル基とはシロキサン骨格を形成するケイ素に直接結合した水酸基およびアルコキシ基を意味する。ここで、シラノール基およびアルコキシシリル基は、組成物を用いて硬化膜を形成させるときに硬化反応を促進する作用があるほか、後述するケイ素含有化合物との反応にも寄与するものと考えられている。このため、ポリシロキサンはこれらの基を有することが好ましい。
(I) Polysiloxane The composition according to the present invention contains polysiloxane as a main component. Polysiloxane refers to a polymer containing a Si—O—Si bond. In the present invention, in addition to an unsubstituted inorganic polysiloxane, an organic polysiloxane substituted with an organic group substituent is referred to as a polysiloxane. Such polysiloxanes generally have silanol groups or alkoxysilyl groups. Such silanol group and alkoxysilyl group mean a hydroxyl group and an alkoxy group directly bonded to silicon forming a siloxane skeleton. Here, the silanol group and the alkoxysilyl group are considered to contribute to the reaction with the silicon-containing compound described later in addition to the action of accelerating the curing reaction when forming a cured film using the composition. Yes. For this reason, the polysiloxane preferably has these groups.

本発明において用いられるポリシロキサンは、その構造は特に制限されず、目的に応じて任意のものから選択することができる。ポリシロキサンの骨格構造は、ケイ素原子に結合している酸素数に応じて、シリコーン骨格(ケイ素原子に結合する酸素原子数が2)、シルセスキオキサン骨格(ケイ素原子に結合する酸素原子数が3)、およびシリカ骨格(ケイ素原子に結合する酸素原子数が4)に分類できる。本発明においては、これらのいずれであってもよい。ポリシロキサン分子が、これらの骨格構造の複数の組み合わせを含んだものであってもよい。   The structure of the polysiloxane used in the present invention is not particularly limited, and can be selected from any one according to the purpose. Depending on the number of oxygen atoms bonded to silicon atoms, the polysiloxane skeleton structure has a silicone skeleton (two oxygen atoms bonded to silicon atoms) and a silsesquioxane skeleton (the number of oxygen atoms bonded to silicon atoms is 3) and a silica skeleton (the number of oxygen atoms bonded to silicon atoms is 4). Any of these may be used in the present invention. The polysiloxane molecule may contain a plurality of combinations of these skeleton structures.

また、有機ポリシロキサンを用いる場合、それに含まれる置換基は本発明の効果を損なわない限り任意のものから選択することができる。このような置換基としては、シロキサン構造を構成するSi−O結合を含まない置換基、具体的にはアルキル基、ヒドロキシアルキル基、およびアリール基、およびこれらの基の水素原子が不飽和炭化水素基に置換された基などが挙げられる。   Moreover, when using organic polysiloxane, the substituent contained in it can be selected from arbitrary things, unless the effect of this invention is impaired. Examples of such a substituent include a substituent that does not contain a Si—O bond constituting a siloxane structure, specifically, an alkyl group, a hydroxyalkyl group, and an aryl group, and a hydrogen atom of these groups is an unsaturated hydrocarbon. Examples include a group substituted by a group.

なお、本発明の効果を損なわない範囲で、シラノール基またはアルコキシシリル基以外の反応性基、例えばカルボキシル基、スルホニル基、アミノ基などがシロキサン樹脂に含まれてもよいが、これらの反応性基は一般に塗布組成物の保存安定性を劣化させる傾向にあるため、少ないことが好ましい。具体的にはケイ素原子に結合している水素または置換基の総数に対して、10mol%以下であることが好ましく、全く含まれないことが特に好ましい。   In addition, reactive groups other than silanol group or alkoxysilyl group, for example, carboxyl group, sulfonyl group, amino group and the like may be contained in the siloxane resin as long as the effects of the present invention are not impaired. In general, there is a tendency to deteriorate the storage stability of the coating composition, so that it is preferable that the content of the coating composition be small. Specifically, it is preferably 10 mol% or less, particularly preferably not contained at all, with respect to the total number of hydrogen or substituents bonded to the silicon atom.

また、本発明による組成物は、基材上に塗布、像様露光、および現像によって硬化膜を形成させるためものである。このため、露光された部分と未露光の部分とで溶解性に差異が発生することが必要である。本発明においては露光された部分で硬化反応が起こり、現像液に不溶性となることで像が形成される。したがって、未露光部分におけるポリシロキサンは現像液に対して一定以上の溶解性を有するべきである。例えば、形成される被膜の2.38%水酸化テトラメチルアンモニウム(以下、TMAHということがある)水溶液への溶解速度が50Å/秒以上であれば露光−現像によるネガ型パターンの形成が可能であると考えられる。しかし、形成される被膜の膜厚や現像条件によって要求される溶解性が異なるので、現像条件に応じたポリシロキサンを適切に選択すべきである。   The composition according to the present invention is for forming a cured film on a substrate by coating, imagewise exposure, and development. For this reason, it is necessary to generate a difference in solubility between the exposed part and the unexposed part. In the present invention, an image is formed by causing a curing reaction in the exposed portion and becoming insoluble in the developer. Therefore, the polysiloxane in the unexposed part should have a certain solubility or higher in the developer. For example, a negative pattern can be formed by exposure-development if the dissolution rate of a formed film in a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (hereinafter sometimes referred to as TMAH) is 50 kg / sec or more. It is believed that there is. However, the required solubility differs depending on the thickness of the coating film to be formed and the development conditions, and therefore polysiloxanes corresponding to the development conditions should be appropriately selected.

しかしながら、単に溶解速度が速いポリシロキサンを選択すると、パターン形状の変形、残膜率の低下、透過率の減退などの問題点が発生することもある。そのような問題点を改良するために、溶解速度が遅いポリシロキサンを組み合わせたポリシロキサン混合物を用いることができる。   However, if a polysiloxane having a high dissolution rate is selected, problems such as deformation of the pattern shape, a decrease in the remaining film rate, and a decrease in transmittance may occur. In order to improve such a problem, a polysiloxane mixture in which a polysiloxane having a low dissolution rate is combined can be used.

このようなポリシロキサン混合物は、例えば
(Ia)プリベーク後の膜が、5重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が3,000Å/秒以下である第一のポリシロキサンと
(Ib)プリベーク後の膜の、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が150Å/秒以上あるポリシロキサンと
を含むものである。これらのポリシロキサンについて説明する。
Such a polysiloxane mixture includes, for example, (Ia) a first polysiloxane in which the pre-baked film is soluble in a 5 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution and the dissolution rate is 3,000 kg / sec or less. And (Ib) polysiloxane having a dissolution rate of the pre-baked film in a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution of 150 kg / sec or more. These polysiloxanes will be described.

(a)第一のポリシロキサン
第一のポリシロキサン(Ia)は、プリベーク後の膜が、5重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が一般に3,000Å/秒以下、好ましくは2,000Å/秒以下、であるポリシロキサンであり、単独では2.38%TMAH水溶液に難溶性のものである。
(A) First polysiloxane The first polysiloxane (Ia) has a pre-baked film that is soluble in a 5 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, and the dissolution rate is generally 3,000 kg / sec or less. The polysiloxane is preferably 2,000 kg / sec or less, and it is hardly soluble in a 2.38% TMAH aqueous solution by itself.

この第一のポリシロキサンは、トリアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択されるシラン化合物(ia)を、塩基性触媒の存在下で加水分解させ、縮合させて得ることができる。   This first polysiloxane can be obtained by hydrolyzing and condensing a silane compound (ia) selected from the group consisting of trialkoxysilane and tetraalkoxysilane in the presence of a basic catalyst.

原料として用いられるトリアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択されるシラン化合物(ia)は、任意のものを用いることができるが、例えば下記一般式(i)で表されるものを用いることができる。
Si(OR4−n (i)(式中、Rは、任意のメチレンが酸素で置き換えられてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、または炭素数6〜20で任意の水素がフッ素で置き換えられてもよいアリール基を表し、nは0または1であり、Rは、炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
As the silane compound (ia) selected from the group consisting of trialkoxysilane and tetraalkoxysilane used as a raw material, any compound can be used. For example, a compound represented by the following general formula (i) should be used. Can do.
R 1 n Si (OR 2 ) 4-n (i) (wherein R 1 is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms in which arbitrary methylene may be replaced by oxygen, Alternatively, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms in which arbitrary hydrogen may be replaced with fluorine, n is 0 or 1, and R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.)

一般式(i)において、Rとしては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、n−デシル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、シクロヘキシル基、フェニル基、およびトリル基などが挙げられる。特にRがメチル基の化合物は、原料が入手し易く、硬化後の膜硬度が高く、高い薬品耐性を有するため好ましい。
また、フェニル基は、当該ポリシロキサンの溶剤への溶解度を高め、硬化膜がひび割れしにくくなるため、好ましい。
In general formula (i), as R 1 , for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, t-butyl group, n-hexyl group, n-decyl group, trifluoromethyl group, 2, Examples include 2,2-trifluoroethyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, cyclohexyl group, phenyl group, and tolyl group. In particular, a compound in which R 1 is a methyl group is preferable because raw materials are easily available, film hardness after curing is high, and chemical resistance is high.
A phenyl group is preferred because it increases the solubility of the polysiloxane in a solvent and the cured film is less likely to crack.

一方、一般式(i)において、Rとしては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基などが挙げられる。一般式(i)において、Rは複数含まれるが、それぞれのRは、同じでも異なっていてもよい。 On the other hand, in the general formula (i), examples of R 2 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group. In the general formula (i), a plurality of R 2 are included, but each R 2 may be the same or different.

上記一般式(i)で示されるトリアルコキシシラン化合物の具体例としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリn−ブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリn−ブトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、トリフルオロメチルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
これらの中で、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランは、入手しやすく好ましい化合物である。
Specific examples of the trialkoxysilane compound represented by the general formula (i) include, for example, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltrin-butoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, and the like. Ethoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, ethyltri-n-butoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, trifluoromethyltrimethoxysilane, trifluoromethyltriethoxysilane, 3,3,3-to Trifluoropropyl trimethoxy silane and the like.
Among these, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, and phenyltriethoxysilane are preferable compounds because they are easily available.

また、上記一般式(i)で示されるテトラアルコキシシラン化合物の具体例としては、例えば、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、テトラブトキシシランなどが挙げられ、その中でも、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどは反応性が高く、好ましい。   Specific examples of the tetraalkoxysilane compound represented by the general formula (i) include, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, and the like. Among these, tetramethoxysilane, Tetraethoxysilane and the like are preferable because of their high reactivity.

第一のポリシロキサン(Ia)の製造に用いられるシラン化合物(ia)は、1種類であっても、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。ここで、シラン化合物(ia)としてテトラアルコキシシランを用いると、パターンだれが低減する傾向がある。これは、ポリシロキサンの架橋密度が増加するためと考えられる。しかしながら、テトラアルコキシランの配合比が多すぎると感度が低下する可能性がある。このため、ポリシロキサン(Ia)の原料としてテトラアルコキシシランを用いる場合には、その配合比はトリアルコキシシランとテトラアルコキシシランの総モル数に対して、0.1〜40モル%であることが好ましく、1〜20モル%であることがより好ましい。   The silane compound (ia) used for the production of the first polysiloxane (Ia) may be one type or a combination of two or more types. Here, when tetraalkoxysilane is used as the silane compound (ia), there is a tendency that pattern dripping is reduced. This is presumably because the crosslink density of the polysiloxane increases. However, when there are too many compounding ratios of a tetraalkoxylane, a sensitivity may fall. For this reason, when using tetraalkoxysilane as a raw material of polysiloxane (Ia), the compounding ratio is 0.1 to 40 mol% with respect to the total number of moles of trialkoxysilane and tetraalkoxysilane. Preferably, it is 1-20 mol%.

本発明に用いられるポリシロキサン(Ia)は、上記のシラン化合物を、塩基性触媒の存在下で加水分解させ、縮合させることにより製造されるものであることが好ましい。   The polysiloxane (Ia) used in the present invention is preferably produced by hydrolyzing and condensing the above silane compound in the presence of a basic catalyst.

例えば、有機溶媒、塩基性触媒、および水からなる反応溶媒に、シラン化合物またはシラン化合物の混合物を滴下し、加水分解および縮合反応をさせ、必要に応じて中和や洗浄による精製、また濃縮を行った後、必要に応じて反応溶媒を所望の有機溶媒に置換することで製造することができる。   For example, a silane compound or a mixture of silane compounds is dropped into a reaction solvent consisting of an organic solvent, a basic catalyst, and water to cause hydrolysis and condensation reactions, and if necessary, purification or concentration by neutralization or washing is performed. After performing, it can manufacture by substituting the reaction solvent with the desired organic solvent as needed.

反応溶媒に使用する有機溶媒としては、例えば、ヘキサン、トルエン、キシレン、ベンゼンなどの炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエチルアセテートなどのエステル系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、1,3−ジプロパノールなどのアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒を挙げることができる、これらの有機溶媒は、単独もしくは複数を組み合わせて使用することができる。また、有機溶媒の使用量は、一般にシラン化合物の混合液の0.1〜10重量倍であり、0.5〜2重量倍が好ましい。   Examples of the organic solvent used as the reaction solvent include hydrocarbon solvents such as hexane, toluene, xylene and benzene, ether solvents such as diethyl ether and tetrahydrofuran, ester solvents such as ethyl acetate and propylene glycol monomethyl ethyl acetate, Examples include alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol and 1,3-dipropanol, and ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. These organic solvents may be used alone or in combination. Can be used. Moreover, generally the usage-amount of an organic solvent is 0.1-10 weight times of the liquid mixture of a silane compound, and 0.5-2 weight times is preferable.

加水分解および縮合反応を実施する反応温度は一般に0〜200℃であり、10〜60℃が好ましい。このとき、滴下するシラン化合物の温度と反応溶媒の温度が同じでも異なってよい。反応時間は、シラン化合物の種類などによっても異なるが、通常は数十分〜数十時間であり、好ましくは30分以上である。加水分解および縮合反応における各種条件は、反応スケール、反応容器の大きさ、形状などを考慮して、例えば、塩基性触媒量、反応温度、反応時間などを設定することによって、目的とする用途に適した物性を得ることができる。   Generally the reaction temperature which implements a hydrolysis and a condensation reaction is 0-200 degreeC, and 10-60 degreeC is preferable. At this time, the temperature of the dropping silane compound and the temperature of the reaction solvent may be the same or different. The reaction time varies depending on the type of silane compound, but is usually several tens of minutes to several tens of hours, preferably 30 minutes or longer. Various conditions in the hydrolysis and condensation reaction are set to the intended application by setting the amount of basic catalyst, reaction temperature, reaction time, etc., taking into account the reaction scale, reaction vessel size, shape, etc. Suitable physical properties can be obtained.

塩基性触媒としては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、アミノ基を有するアルコキシシラン等の有機塩基、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基、陰イオン交換樹脂やテトラブ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、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の4級アンモニウム塩等が挙げられる。触媒量はシラン化合物の混合物に対して0.0001〜10モル倍が好ましい。このような塩基触媒を用いて合成されたポリシロキサンは、150℃以上の温度をかけると硬化が速やかに始まり、焼成後もパターンだれを起こすことなく綺麗な形状を維持することが出来るという特徴がある。   Examples of the basic catalyst include triethylamine, tripropylamine, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, trioctylamine, diethylamine, triethanolamine, diethanolamine, an organic base such as alkoxysilane having an amino group, Examples thereof include inorganic bases such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, anion exchange resins, and quaternary ammonium salts such as tetrabutylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and tetramethylammonium hydroxide. The amount of the catalyst is preferably 0.0001 to 10 mol times with respect to the mixture of silane compounds. The polysiloxane synthesized using such a base catalyst is characterized in that when it is applied at a temperature of 150 ° C. or higher, the curing starts quickly, and a beautiful shape can be maintained without causing pattern drift after firing. is there.

加水分解度は反応溶媒に添加する水の添加量により調整することができる。一般に、シラン化合物の加水分解性アルコキシ基に対し、水を0.01〜10モル倍、好ましくは0.1〜5モル倍の割合で反応させることが望ましい。水の添加量が上記範囲より少な過ぎると加水分解度が低くなり、組成物の被膜形成が困難となるので好ましくなく、一方、多過ぎるとゲル化を起こし易く、保存安定性が悪くなるので好ましくない。また、使用する水はイオン交換水または蒸留水が好ましい。   The degree of hydrolysis can be adjusted by the amount of water added to the reaction solvent. In general, it is desirable to react water at a ratio of 0.01 to 10 mol times, preferably 0.1 to 5 mol times, with respect to the hydrolyzable alkoxy group of the silane compound. If the amount of water added is less than the above range, the degree of hydrolysis will be low and it will be difficult to form a film of the composition, which is not preferable. On the other hand, if too much, gelation will occur and storage stability will be poor. Absent. The water used is preferably ion exchange water or distilled water.

反応終了後は、酸性化合物を中和剤として用いて反応溶液を中性もしくは弱酸性にしてもよい。酸性化合物の例としては、リン酸、硝酸、硫酸、塩酸、またはフッ酸等の無機酸や、酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、乳酸、アクリル酸、シュウ酸、マレイン酸、コハク酸、またはクエン酸の多価カルボン酸およびその無水物、p−トルエンスルホン酸、またはメタンスルホン酸等のスルホン酸等の有機酸が挙げられる。また陽イオン交換樹脂を用いて中和することもできる。   After completion of the reaction, the reaction solution may be neutral or weakly acidic using an acidic compound as a neutralizing agent. Examples of acidic compounds include inorganic acids such as phosphoric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, or hydrofluoric acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, lactic acid, acrylic acid, oxalic acid, maleic acid, succinic acid, or citric acid And organic acids such as sulfonic acid such as p-toluenesulfonic acid or methanesulfonic acid. Moreover, it can also neutralize using a cation exchange resin.

中和剤の量は、反応後の反応溶液のpHに応じて、適宜、選択されるが、塩基性触媒に対して、好ましくは0.5〜1.5モル倍、より好ましくは1〜1.1モル倍である。また、陽イオン交換樹脂を用いる場合には、陽イオン交換樹脂に含まれるイオン基の数が前記範囲内とすることが好ましい。   The amount of the neutralizing agent is appropriately selected according to the pH of the reaction solution after the reaction, but is preferably 0.5 to 1.5 moles, more preferably 1 to 1 with respect to the basic catalyst. .1 mole times. Moreover, when using a cation exchange resin, it is preferable that the number of the ionic groups contained in a cation exchange resin be in the said range.

中和後の反応溶液を必要性に応じて、洗浄し精製することもできる。洗浄方法は特に限定されないが、例えば中和後の反応溶液に疎水性有機溶剤と必要に応じて水を添加し、撹拌して、ポリシロキサンに有機溶剤を接触させて、少なくともポリシロキサン(Ia)を疎水性有機溶剤相に溶解させる。このとき疎水性有機溶剤としては、ポリシロキサン(Ia)を溶解し、水と混和しない化合物を使用する。水と混和しないとは、水と疎水性有機溶剤とを十分混合した後、静置すると、水相及び有機相に分離することを意味する。   The reaction solution after neutralization can be washed and purified as necessary. The washing method is not particularly limited. For example, at least polysiloxane (Ia) is obtained by adding a hydrophobic organic solvent and water as necessary to the reaction solution after neutralization, stirring, and bringing the polysiloxane into contact with the organic solvent. Is dissolved in the hydrophobic organic solvent phase. At this time, a compound that dissolves polysiloxane (Ia) and is immiscible with water is used as the hydrophobic organic solvent. “Immiscible with water” means that water and a hydrophobic organic solvent are sufficiently mixed and then allowed to stand to separate into an aqueous phase and an organic phase.

好ましい疎水性有機溶剤としては、ジエチルエーテルなどのエーテル系溶媒、酢酸エチルなどのエステル系溶媒、ブタノールなどの水に対し溶解性の乏しいアルコール系溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒等が挙げられる。洗浄に用いられる疎水性有機溶剤は、反応溶媒として用いられた有機溶媒と同一であってよいし、異なってもよく、また2種類以上を混合して使用してもよい。このような洗浄により、反応過程において使用した塩基性触媒、中和剤、ならびに中和により生成した塩、さらに反応の副生成物であるアルコールや水の大半は水層に含まれ、有機層から実質的に除かれる。洗浄回数は必要性に応じて変更することができる。   Preferred hydrophobic organic solvents include ether solvents such as diethyl ether, ester solvents such as ethyl acetate, alcohol solvents poorly soluble in water such as butanol, ketone solvents such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, toluene And aromatic solvents such as xylene. The hydrophobic organic solvent used for washing may be the same as or different from the organic solvent used as the reaction solvent, or a mixture of two or more types may be used. By such washing, most of the basic catalyst used in the reaction process, the neutralizing agent, the salt generated by the neutralization, and the alcohol and water that are by-products of the reaction are contained in the aqueous layer. Virtually eliminated. The number of washings can be changed according to need.

洗浄時の温度は、特に制限されないが、好ましくは0℃〜70℃、より好ましくは10℃〜60℃である。また、水相と有機相とを分離する温度もまた、特に限定されないが、好ましくは0℃〜70℃、分液時間を短縮する観点から、より好ましくは10℃〜60℃である。   The temperature during washing is not particularly limited, but is preferably 0 ° C to 70 ° C, more preferably 10 ° C to 60 ° C. The temperature at which the aqueous phase and the organic phase are separated is also not particularly limited, but is preferably 0 ° C. to 70 ° C., and more preferably 10 ° C. to 60 ° C. from the viewpoint of shortening the liquid separation time.

このような洗浄をすることによって、組成物の塗布性や保存安定性を改良することができる場合がある。   By such washing, there are cases where the coating property and storage stability of the composition can be improved.

洗浄後の反応溶液は、本発明による組成物にそのまま添加することもできるが、必要に応じて濃縮により溶媒や残存する反応の副生成物であるアルコールや水を除去して濃度を変更したり、さらに溶媒を他の溶媒に置換することもできる。濃縮を実施する場合、常圧(大気圧)または減圧下で実施することができ、濃縮度は留出量を制御することで任意に変更できる。濃縮時の温度は一般に30〜150℃であり、好ましくは40〜100℃である。また目的の溶媒組成になるよう適時所望の溶媒を添加しさらに濃縮することで溶媒置換することもできる。   The reaction solution after washing can be added as it is to the composition according to the present invention, but if necessary, the concentration can be changed by removing the solvent and remaining reaction by-products such as alcohol and water by concentration. Further, the solvent can be replaced with another solvent. When carrying out the concentration, it can be carried out under normal pressure (atmospheric pressure) or reduced pressure, and the degree of concentration can be arbitrarily changed by controlling the amount of distillation. The temperature at the time of concentration is generally 30 to 150 ° C, preferably 40 to 100 ° C. In addition, the solvent can be replaced by adding a desired solvent at appropriate times and further concentrating so as to obtain a target solvent composition.

以上の方法により本発明のシロキサン樹脂組成物に用いられるポリシロキサン(Ia)を製造することができる。   The polysiloxane (Ia) used for the siloxane resin composition of this invention can be manufactured by the above method.

(b)第二のポリシロキサン
第二のポリシロキサンは、プリベーク後の膜が、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が150Å/秒以上、好ましくは300Å/秒以上、であるポリシロキサンである。
(B) Second polysiloxane The second polysiloxane has a pre-baked film that is soluble in an aqueous 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide solution, and has a dissolution rate of 150 kg / sec or more, preferably 300 kg. Polysiloxane which is at least / sec.

このポリシロキサン(Ib)は、トリアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択されるシラン化合物(ib)を、酸性あるいは塩基性触媒の存在下で加水分解させ、縮合させることにより製造できる。   This polysiloxane (Ib) can be produced by hydrolyzing and condensing a silane compound (ib) selected from the group consisting of trialkoxysilane and tetraalkoxysilane in the presence of an acidic or basic catalyst.

ここで、この製造方法の条件は、ポリシロキサン(Ia)の製造方法と同様の方法を用いることができる。ただし、反応触媒としては、塩基性触媒のほかに酸性触媒を用いることができる。また、目的の溶解速度を達成するために、反応溶媒、特に水の添加量、反応時間、反応温度などの条件が適切に調製される。   Here, as the conditions of this production method, the same method as the production method of polysiloxane (Ia) can be used. However, as the reaction catalyst, an acidic catalyst can be used in addition to the basic catalyst. In order to achieve the desired dissolution rate, conditions such as the amount of reaction solvent, particularly the amount of water added, the reaction time, and the reaction temperature are appropriately prepared.

シラン化合物(ib)は、ポリシロキサン(Ia)の原料として用いるシラン化合物(ia)と同一であっても異なってもよい。ここで、シラン化合物(ib)として、テトラアルコキシシランを用いるとパターンだれが低減される傾向がある。   The silane compound (ib) may be the same as or different from the silane compound (ia) used as a raw material for the polysiloxane (Ia). Here, when tetraalkoxysilane is used as the silane compound (ib), the pattern dripping tends to be reduced.

なお、第一のポリシロキサン(Ia)の原料として、比較的多量のテトラアルコキシシランを用いた場合には、第二のポリシロキサン(Ib)の原料としてテトラアルコキシシランの配合比は低いことが好ましい。これは、全体としてテトラアルコキシシランの配合比が高いと、シラン化合物の析出が起こったり、形成される被膜の感度低下が起こったりするためである。このため、ポリシロキサン(Ia)および(Ib)の原料である、シラン化合物(ia)および(ib)の総モル数に対して、テトラアルコキシシランの配合比が1〜40モル%であることが好ましく、1〜20モル%であることがより好ましい。   When a relatively large amount of tetraalkoxysilane is used as the raw material for the first polysiloxane (Ia), the compounding ratio of tetraalkoxysilane as the raw material for the second polysiloxane (Ib) is preferably low. . This is because precipitation of the silane compound occurs or sensitivity of the formed film is reduced when the compounding ratio of the tetraalkoxysilane is high as a whole. Therefore, the compounding ratio of tetraalkoxysilane is 1 to 40 mol% with respect to the total number of moles of silane compounds (ia) and (ib), which are raw materials of polysiloxanes (Ia) and (Ib). Preferably, it is 1-20 mol%.

また、ポリシロキサン(Ib)の製造には、触媒として酸性触媒を用いることができる。用いることができる酸性触媒としては、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、多価カルボン酸あるいはその無水物が挙げられる。触媒の添加量は、酸の強さにもよるが、シラン化合物の混合物に対して0.0001〜10モル倍が好ましい。   Moreover, an acidic catalyst can be used as a catalyst for manufacture of polysiloxane (Ib). Examples of the acidic catalyst that can be used include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, polyvalent carboxylic acid, and anhydrides thereof. The addition amount of the catalyst is preferably 0.0001 to 10 mol times with respect to the mixture of silane compounds, although it depends on the strength of the acid.

ポリシロキサン(Ib)の製造に酸性触媒を用いた場合、塩基性触媒を使用した場合と同様に、反応終了後に反応溶液を中和してもよい。この場合には、塩基性化合物が中和剤として使用される。中和に用いられる塩基性化合物の例としては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、またはジエタノールアミン、等の有機塩基、水酸化ナトリウム、または水酸化カリウム等の無機塩基、テトラブ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、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の4級アンモニウム塩等が挙げられる。陰イオン交換樹脂を用いることもできる。中和剤の量は、塩基性触媒を用いた場合と同様でよい。反応後の反応溶液のpHに応じて、適宜、選択されるが、酸性触媒に対して、好ましくは0.5〜1.5モル倍、より好ましくは1〜1.1モル倍である   When an acidic catalyst is used for production of polysiloxane (Ib), the reaction solution may be neutralized after completion of the reaction, as in the case of using a basic catalyst. In this case, a basic compound is used as a neutralizing agent. Examples of basic compounds used for neutralization include organic compounds such as triethylamine, tripropylamine, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, trioctylamine, diethylamine, triethanolamine, or diethanolamine. Examples include bases, inorganic bases such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, and quaternary ammonium salts such as tetrabutylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and tetramethylammonium hydroxide. An anion exchange resin can also be used. The amount of the neutralizing agent may be the same as that when a basic catalyst is used. Although it is appropriately selected according to the pH of the reaction solution after the reaction, it is preferably 0.5 to 1.5 mol times, more preferably 1 to 1.1 mol times with respect to the acidic catalyst.

以上により本発明のシロキサン樹脂組成物に用いられるポリシロキサン(Ib)を製造することができる。   The polysiloxane (Ib) used for the siloxane resin composition of this invention can be manufactured by the above.

ポリシロキサン(Ib)の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度は、後記するとおり150Å/秒以上であることが必要であり、300Å/秒以上であることが好ましい。ポリシロキサン(Ib)の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度が150Å/秒未満であると、ポリシロキサン(Ia)と(Ib)の混合物の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を50〜5,000Å/秒とするためには、難溶性であるポリシロキサン(Ia)の含有量を極力減らす必要があるが、ポリシロキサン(Ia)の含有量が少ないとパターンの熱ダレを防止することが困難になる。   The dissolution rate of the polysiloxane (Ib) in the 2.38% TMAH aqueous solution needs to be 150 kg / second or more, and preferably 300 kg / second or more, as will be described later. When the dissolution rate of the polysiloxane (Ib) in the 2.38% TMAH aqueous solution is less than 150 kg / sec, the dissolution rate of the mixture of the polysiloxane (Ia) and (Ib) in the 2.38% TMAH aqueous solution is 50 to 5, In order to achieve 000 kg / sec, it is necessary to reduce the content of the poorly soluble polysiloxane (Ia) as much as possible. However, if the content of the polysiloxane (Ia) is small, it is difficult to prevent thermal sag of the pattern. become.

(c)ポリシロキサン混合物(I)
本発明には、上記のポリシロキサン(Ia)とポリシロキサン(Ib)を含むポリシロキサン混合物(I)を用いることができる。ポリシロキサン(Ia)とポリシロキサン(Ib)の配合比は特に限定されないが、ポリシロキサン混合物(I)に含まれるポリシロキサン(Ia)/ポリシロキサン(Ib)の重量比が1/99〜80/20であることが好ましく、20/80〜50/50であることがより好ましい。
(C) Polysiloxane mixture (I)
In the present invention, the polysiloxane mixture (I) containing the polysiloxane (Ia) and the polysiloxane (Ib) can be used. The compounding ratio of polysiloxane (Ia) and polysiloxane (Ib) is not particularly limited, but the weight ratio of polysiloxane (Ia) / polysiloxane (Ib) contained in polysiloxane mixture (I) is 1/99 to 80 / 20 is preferable, and 20/80 to 50/50 is more preferable.

ポリシロキサン(Ia)の5%TMAH水溶液に対する溶解速度が3,000Å/秒以下、ポリシロキサン(Ib)の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度が150Å/秒以上であれば、溶け残りや感度低下の問題は顕著でなくなるが、本発明のネガ型感光性組成物から形成される硬化膜の膜厚や現像時間等に応じて、ポリシロキサン混合物(I)の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を適宜設定することもできる。ポリシロキサン混合物(I)の溶解速度は、ポリシロキサン(Ia)及び(Ib)の混合割合を変えることで調整でき、ネガ型感光性組成物に含まれる感光剤の種類や添加量により異なるが、例えば、膜厚が0.1〜10μm(1,000〜100,000Å)であれば、2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度は50〜5,000Å/秒が好ましい。   If the dissolution rate of polysiloxane (Ia) in 5% TMAH aqueous solution is 3,000 kg / sec or less and the dissolution rate of polysiloxane (Ib) in 2.38% TMAH aqueous solution is 150 kg / sec or more, it remains undissolved and sensitivity decreases. The dissolution rate of the polysiloxane mixture (I) in the 2.38% TMAH aqueous solution depends on the thickness of the cured film formed from the negative photosensitive composition of the present invention, the development time, and the like. Can also be set as appropriate. The dissolution rate of the polysiloxane mixture (I) can be adjusted by changing the mixing ratio of the polysiloxanes (Ia) and (Ib), and differs depending on the type and amount of the photosensitive agent contained in the negative photosensitive composition. For example, when the film thickness is 0.1 to 10 μm (1,000 to 100,000 Å), the dissolution rate in the 2.38% TMAH aqueous solution is preferably 50 to 5,000 Å / sec.

なお、ポリシロキサン混合物を用いる場合、ポリシロキサン全体の重量平均分子量は、5,000以下であることが好ましく、4000以下であることがより好ましい。ポリシロキサン混合物の代わりに単一のポリシロキサンを用いる場合も同様である。また、ポリシロキサン混合物を用いる場合には、それぞれのポリシロキサンの重量平均分子量が5,000以下であることが好ましい。なお、本発明において重量平均分子量とは、ゲル浸透クロマトグラフィーによるスチレン換算重量平均分子量である。   In addition, when using a polysiloxane mixture, it is preferable that the weight average molecular weight of the whole polysiloxane is 5,000 or less, and it is more preferable that it is 4000 or less. The same applies when a single polysiloxane is used instead of the polysiloxane mixture. Moreover, when using a polysiloxane mixture, it is preferable that the weight average molecular weight of each polysiloxane is 5,000 or less. In addition, in this invention, a weight average molecular weight is a styrene conversion weight average molecular weight by gel permeation chromatography.

(d)TMAH水溶液に対するアルカリ溶解速度
本発明において、ポリシロキサン(Ia)および(Ib)は、それぞれTMAH水溶液に対して特定の溶解速度を有する。ポリシロキサンのTMAH水溶液に対する溶解速度は、次のように測定する。ポリシロキサンをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、PGMEAという)に35重量%になるように希釈し、室温でスターラーで1時間撹拌させながら溶解する。温度23.0±0.5℃、湿度50±5.0%雰囲気下のクリーンルーム内で、調製したポリシロキサン溶液を4インチ、厚さ525μmのシリコンウエハ上にピペットを用い1ccシリコンウエハの中央部に滴下し、2±0.1μmの厚さになるようにスピンコーティングし、その後100℃のホットプレート上で90秒間加熱することにより溶剤を除去する。分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製)で、塗布膜の膜厚測定を行う。
(D) Alkali dissolution rate in TMAH aqueous solution In the present invention, polysiloxanes (Ia) and (Ib) each have a specific dissolution rate in a TMAH aqueous solution. The dissolution rate of the polysiloxane in the TMAH aqueous solution is measured as follows. Polysiloxane is diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter referred to as PGMEA) to 35% by weight and dissolved with stirring with a stirrer at room temperature for 1 hour. In a clean room with a temperature of 23.0 ± 0.5 ° C. and humidity of 50 ± 5.0%, the prepared polysiloxane solution is pipetted onto a 4 inch, 525 μm thick silicon wafer and the center of a 1 cc silicon wafer. And then spin-coated to a thickness of 2 ± 0.1 μm, and then heated on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds to remove the solvent. The film thickness of the coating film is measured with a spectroscopic ellipsometer (manufactured by JA Woollam).

次に、この膜を有するシリコンウエハを、23.0±0.1℃に調整された、所定濃度のTMAH水溶液100mlを入れた直径6インチのガラスシャーレ中に静かに浸漬後、静置して、被膜が消失するまでの時間を測定した。溶解速度は、ウエハ端部から10mm内側の部分の膜が消失するまでの時間で除して求める。溶解速度が著しく遅い場合は、ウエハをTMAH水溶液に一定時間浸漬した後、200℃のホットプレート上で5分間加熱することにより溶解速度測定中に膜中に取り込まれた水分を除去した後、膜厚測定を行い、浸漬前後の膜厚変化量を浸漬時間で除することにより溶解速度を算出する。上記測定法を5回行い、得られた値の平均をポリシロキサンの溶解速度とする。   Next, the silicon wafer having this film was gently immersed in a 6-inch diameter glass petri dish containing 100 ml of a TMAH aqueous solution having a predetermined concentration adjusted to 23.0 ± 0.1 ° C., and then left to stand. The time until the film disappeared was measured. The dissolution rate is determined by dividing by the time until the film in the portion 10 mm inside from the edge of the wafer disappears. If the dissolution rate is extremely slow, the wafer is immersed in a TMAH aqueous solution for a certain period of time and then heated on a hot plate at 200 ° C. for 5 minutes to remove moisture taken into the film during the dissolution rate measurement. Thickness is measured, and the dissolution rate is calculated by dividing the amount of change in film thickness before and after immersion by the immersion time. The above measurement method is performed 5 times, and the average of the obtained values is taken as the dissolution rate of polysiloxane.

(II)(メタ)アクリルポリマー
本発明によるネガ型感光性組成物は(メタ)アクリルポリマーを含んでなる。ここで、(メタ)アクリルポリマーとは、アクリル酸、メタクリル酸、アクリレート、およびメタクリレートからなる群から選択される少なくとも一種のモノマーを重合させることによって得られるポリマーの総称である。これらのポリマーは、異なるモノマーを重合させたコポリマーであってもよく、また本発明の効果を損なわない範囲で、前記した以外のモノマーを含んでいてもよい。このような(メタ)アクリルポリマーは、従来知られている任意のものを用いることができるが、本発明においては、反応性の観点から、不飽和結合を有する繰り返し単位を含む(メタ)アクリルポリマー、または酸基を有する繰り返し単位を含む(メタ)アクリルポリマーを用いることが好ましく、これらの双方を用いることがより好ましい。
(II) (Meth) acrylic polymer The negative photosensitive composition according to the present invention comprises a (meth) acrylic polymer. Here, the (meth) acrylic polymer is a general term for polymers obtained by polymerizing at least one monomer selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, acrylate, and methacrylate. These polymers may be copolymers obtained by polymerizing different monomers, and may contain monomers other than those described above as long as the effects of the present invention are not impaired. As such a (meth) acrylic polymer, any conventionally known one can be used. In the present invention, from the viewpoint of reactivity, a (meth) acrylic polymer containing a repeating unit having an unsaturated bond is used. Or a (meth) acrylic polymer containing a repeating unit having an acid group is preferably used, and both of these are more preferably used.

不飽和結合を有する繰り返し単位を含む(メタ)アクリルポリマーとしては、側鎖にビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アセチレニル基、マレイン酸やイタコン酸代表される酸無水物、マレイミドなどのイミド酸の無水物などの炭素−炭素不飽和結合を含む基を有するアクリルポリマーやメタクリルポリマーが挙げられる。このような化合物は、その不飽和結合によって、組成物に含まれるその他の反応性成分と反応して架橋構造を形成する。   As the (meth) acrylic polymer containing a repeating unit having an unsaturated bond, a vinyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, an acetylenyl group, an acid anhydride typified by maleic acid or itaconic acid, an imido acid such as maleimide, etc. Examples thereof include acrylic polymers and methacrylic polymers having a group containing a carbon-carbon unsaturated bond such as an anhydride. Such a compound reacts with other reactive components contained in the composition by the unsaturated bond to form a crosslinked structure.

また、不飽和結合を有する繰り返し単位を含む(メタ)アクリルポリマーは、ポリシロキサンの相溶性を改良するために、ケイ素含有基を有するものが好ましい。具体的にはシロキシ基やシラノール基により置換されている(メタ)アクリルポリマーや、炭素−炭素不飽和結合を有するシランカップリング剤、シリコーンオリゴマー、またはシリコーンオイルと反応させた(メタ)アクリルポリマーなどが好ましく、シリコーンカップリング剤と(メタ)アクリルポリマーとの共重合体が特に好ましい。ここで、シリコーンカップリング剤として、KBM−1003、KME−1003、KBM−1403、およびKBM−5103、シリコーンオリゴマーとして、X−40−9272B,KR−513、X−40−2672B、およびX−40−9272B、シリコーンオイルとして、X−22−174DX、X−22−2426、X−22−2475、およびX−22−1602(いずれも商品名、信越化学工業株式会社製)が挙げられる。   Further, the (meth) acrylic polymer containing a repeating unit having an unsaturated bond is preferably one having a silicon-containing group in order to improve the compatibility of the polysiloxane. Specifically, (meth) acrylic polymers substituted with siloxy groups or silanol groups, silane coupling agents having carbon-carbon unsaturated bonds, silicone oligomers, or (meth) acrylic polymers reacted with silicone oil, etc. Is preferable, and a copolymer of a silicone coupling agent and a (meth) acrylic polymer is particularly preferable. Here, KBM-1003, KME-1003, KBM-1403, and KBM-5103 are used as silicone coupling agents, and X-40-9272B, KR-513, X-40-2672B, and X-40 are used as silicone oligomers. -9272B, silicone oils include X-22-174DX, X-22-2426, X-22-2475, and X-22-1602 (all trade names, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).

このようなポリマーの重量平均分子量は、特に限定されないが、2,000〜100,000であることが好ましく、3,000〜30,000であることがより好ましい。また、不飽和結合の数も特に限定されないが、反応性と保存性を両立するという観点から、二重結合当量が10〜500g/eqであることが好ましい。   The weight average molecular weight of such a polymer is not particularly limited, but is preferably 2,000 to 100,000, and more preferably 3,000 to 30,000. The number of unsaturated bonds is not particularly limited, but the double bond equivalent is preferably 10 to 500 g / eq from the viewpoint of achieving both reactivity and storage stability.

酸基を有する繰り返し単位を含む(メタ)アクリルポリマーとしては、側鎖にカルボキシル基、スルホ基、フェノール性ヒドロキシ基などを有するアクリルポリマーやメタクリルポリマーが挙げられる。これらのポリマーが酸基を有すると、現像の際に未硬化部分の溶解性が促進される。   Examples of the (meth) acrylic polymer containing a repeating unit having an acid group include an acrylic polymer and a methacrylic polymer having a carboxyl group, a sulfo group, a phenolic hydroxy group and the like in the side chain. When these polymers have an acid group, the solubility of the uncured portion is promoted during development.

このようなポリマーの重量平均分子量は、特に限定されないが、2,000〜100,000であることが好ましく、3,000〜30,000であることがより好ましい。また、酸基の数も特に限定されないが、反応性と保存性を両立するという観点から、酸価が50〜500mgKOH/gであることが好ましい。   The weight average molecular weight of such a polymer is not particularly limited, but is preferably 2,000 to 100,000, and more preferably 3,000 to 30,000. The number of acid groups is not particularly limited, but the acid value is preferably 50 to 500 mgKOH / g from the viewpoint of achieving both reactivity and storage stability.

不飽和結合を有する繰り返し単位を含む(メタ)アクリルポリマーと、酸基を有する繰り返し単位を含む(メタ)アクリルポリマーとを組み合わせて用いる場合、これらの配合比は特に限定されないが、現像の際の未硬化部分の溶解性確保と、硬化させる際の反応性とを両立させるという観点から8:2〜2:8であることが好ましい。   When a (meth) acrylic polymer containing a repeating unit having an unsaturated bond and a (meth) acrylic polymer containing a repeating unit having an acid group are used in combination, their blending ratio is not particularly limited, but during development It is preferably 8: 2 to 2: 8 from the viewpoint of ensuring both the solubility of the uncured portion and the reactivity at the time of curing.

さらには、不飽和結合を有する繰り返し単位と、酸基を有する繰り返し単位との両方を含む(メタ)アクリルポリマーを用いることも好ましい。このようなメタ)アクリルポリマーにおいても、不飽和結合の数および酸基の数は特に限定されないが、二重結合当量が10〜500g/eqm、酸価が5〜150mgKOH/gであることが好ましい。   Furthermore, it is also preferable to use a (meth) acrylic polymer containing both a repeating unit having an unsaturated bond and a repeating unit having an acid group. In such a meth) acrylic polymer, the number of unsaturated bonds and the number of acid groups are not particularly limited, but the double bond equivalent is preferably 10 to 500 g / eqm, and the acid value is preferably 5 to 150 mgKOH / g. .

また、前記ポリシロキサンと(メタ)アクリルポリマーとの配合比も特に限定されないが、硬化後の耐熱性および透明性の観点から(メタ)アクリルポリマーの配合比が多いことが好ましく、一方で硬化後の耐薬品性の観点からポリシロキサンの配合比が多いことが好ましい。このような理由からポリシロキサンと(メタ)アクリルポリマーの配合比は90:10〜10:90であることが好ましく、75:25〜25:75であることがより好ましい。   Further, the blending ratio of the polysiloxane and the (meth) acrylic polymer is not particularly limited, but it is preferable that the blending ratio of the (meth) acrylic polymer is large from the viewpoint of heat resistance and transparency after curing. From the viewpoint of chemical resistance, it is preferable that the compounding ratio of polysiloxane is large. For these reasons, the blending ratio of polysiloxane and (meth) acrylic polymer is preferably 90:10 to 10:90, and more preferably 75:25 to 25:75.

(III)(メタ)アクリロイル基を2つ以上含む化合物
本発明によるネガ型感光性組成物は(メタ)アクリロイル基を2つ以上含む化合物(以下、簡単のために(メタ)アクリロイル基含有化合物ということがある)を含んでなる。
ここで、(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基およびメタクリロイル基の総称である。この化合物は、前記ポリシロキサンおよび前記(メタ)アクリルポリマーなどと反応して架橋構造を形成することができる化合物である。ここで架橋構造を形成するために、反応性基であるアクリロイル基またはメタクリロイル基を2つ以上含む化合物が必要であり、より高次の架橋構造を形成するために3つ以上のアクリロイル基またはメタクリロイル基を含むことが好ましい。このような(メタ)アクリロイル基を2つ以上含む化合物としては、(α)2つ以上の水酸基を有するポリオール化合物と、(β)2つ以上の(メタ)アクリル酸と、が反応したエステル類が好ましく用いられる。このポリオール化合物(α)としては、飽和または不飽和脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ヘテロ環炭化水素、1級、2級、または3級アミン、エーテルなどを基本骨格とし、置換基として2つ以上の水酸基を有する化合物が挙げられる。このポリオール化合物は、本発明の効果を損なわない範囲で、その他の置換基、例えばカルボキシル基、カルボニル基、アミノ基、エーテル結合、チオール基、チオエーテル結合などを含んでいてもよい。好ましいポリオール化合物としては、アルキルポリオール、アリールポリオール、ポリアルカノールアミン、シアヌル酸、またはジペンタエリスリトールなどが挙げられる。ここで、ポリオール化合物(α)が3個以上の水酸基を有する場合、すべての水酸基がメタ(アクリル酸)と反応している必要は無く、部分的にエステル化されていてもよい。すなわち、このエステル類は未反応の水酸基を有していてもよい。このようなエステル類としては、トリス(2−アクリルオキシエチル)イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレン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、ポリテトラメチレン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、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,10−デカンジオールジアクリレートなどが挙げられる。これらのうち、反応性および架橋可能基の数の観点から、トリス(2−アクリルオキシエチル)イソシアヌレート、およびジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが好ましい。また、形成されるパターンの形状を調整するために、これらの化合物を2種類以上組み合わせることもできる。具体的には、(メタ)アクリロイル基を3つ含む化合物と(メタ)アクリロイル基を2つ含む化合物を組み合わせることができる。
(III) Compound containing two or more (meth) acryloyl groups The negative photosensitive composition according to the present invention is a compound containing two or more (meth) acryloyl groups (hereinafter referred to as a (meth) acryloyl group-containing compound for the sake of simplicity). In some cases).
Here, the (meth) acryloyl group is a general term for an acryloyl group and a methacryloyl group. This compound is a compound that can react with the polysiloxane and the (meth) acrylic polymer to form a crosslinked structure. Here, in order to form a crosslinked structure, a compound containing two or more acryloyl groups or methacryloyl groups which are reactive groups is necessary, and in order to form a higher order crosslinked structure, three or more acryloyl groups or methacryloyl groups are required. Preferably it contains a group. Examples of the compound containing two or more such (meth) acryloyl groups include esters in which (α) a polyol compound having two or more hydroxyl groups and (β) two or more (meth) acrylic acids have reacted. Is preferably used. As this polyol compound (α), a saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon, aromatic hydrocarbon, heterocyclic hydrocarbon, primary, secondary, or tertiary amine, ether or the like is used as a basic skeleton, and 2 as a substituent. Examples thereof include compounds having two or more hydroxyl groups. The polyol compound may contain other substituents such as a carboxyl group, a carbonyl group, an amino group, an ether bond, a thiol group, and a thioether bond as long as the effects of the present invention are not impaired. Preferred polyol compounds include alkyl polyols, aryl polyols, polyalkanolamines, cyanuric acid, or dipentaerythritol. Here, when a polyol compound ((alpha)) has a 3 or more hydroxyl group, it is not necessary for all the hydroxyl groups to react with meta (acrylic acid), and it may be esterified partially. That is, these esters may have an unreacted hydroxyl group. Such esters include tris (2-acryloxyethyl) isocyanurate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, tripentaerythritol octa (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipropylene glycol diacrylate , Tripropylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, polytetramethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, tricyclodecane dimethanol diacrylate, 1,9-nonanediol diacrylate, 1 , 6-hexanediol diacrylate, 1,10-decanediol diacrylate, and the like. Of these, tris (2-acryloxyethyl) isocyanurate and dipentaerythritol hexaacrylate are preferred from the viewpoint of reactivity and the number of crosslinkable groups. Moreover, in order to adjust the shape of the pattern to be formed, two or more of these compounds can be combined. Specifically, a compound containing three (meth) acryloyl groups and a compound containing two (meth) acryloyl groups can be combined.

このような化合物は、反応性の観点から相対的にポリマーよりも小さい分子であることが好ましい。このために、分子量が2000以下であることが好ましく、1500以下であることが好ましい。   Such a compound is preferably a molecule relatively smaller than the polymer from the viewpoint of reactivity. For this reason, it is preferable that molecular weight is 2000 or less, and it is preferable that it is 1500 or less.

このアクリロイル基含有化合物の配合量は、用いられるポリマーやアクリロイル基含有化合物の種類などに応じて調整されるが、樹脂との相溶性の観点から、ポリシロキサンおよび(メタ)アクリルポリマーの総重量100重量部に対して3〜50重量部であることが好ましい。また、これらのアクリロイル基含有化合物は、単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。   The blending amount of the acryloyl group-containing compound is adjusted according to the type of the polymer used and the acryloyl group-containing compound. From the viewpoint of compatibility with the resin, the total weight of polysiloxane and (meth) acrylic polymer is 100. It is preferable that it is 3-50 weight part with respect to a weight part. Moreover, these acryloyl group containing compounds may be used independently or may be used in combination of 2 or more types.

(IV)重合開始剤
本発明によるネガ型感光性組成物は重合開始剤を含んでなる。この重合開始剤は、放射線により酸、塩基またはラジカルを発生する重合開始剤と、熱によりにより酸、塩基またはラジカルを発生する重合開始剤とがある。
(IV) Polymerization initiator The negative photosensitive composition according to the present invention comprises a polymerization initiator. The polymerization initiator includes a polymerization initiator that generates an acid, a base, or a radical by radiation, and a polymerization initiator that generates an acid, a base, or a radical by heat.

重合開始剤は、パターンの形状を強固にしたり、現像のコントラストをあげることにより解像度を改良することができる。本発明に用いられる重合開始剤としては、放射線を照射すると分解して組成物を光硬化させる活性物質である酸を放出する光酸発生剤、塩基を放出する光塩基発生剤、ラジカルを放出する光ラジカル発生剤、また、熱により分解して組成物を熱硬化させる活性物質である酸を放出する熱酸発生剤、塩基を放出する熱塩基発生剤、ラジカルを放出する熱ラジカル発生剤等があげられる。ここで、放射線としては、可視光、紫外線、赤外線、X線、電子線、α線、またはγ線等を挙げることができる。   The polymerization initiator can improve the resolution by strengthening the pattern shape or increasing the contrast of development. As a polymerization initiator used in the present invention, a photoacid generator that releases an acid, which is an active substance that decomposes upon irradiation with radiation to photocure the composition, a photobase generator that releases a base, and a radical are released. Photo-radical generators, thermal acid generators that release acids that are active substances that decompose by heat to thermally cure the composition, thermal base generators that release bases, thermal radical generators that release radicals, etc. can give. Here, examples of the radiation include visible light, ultraviolet rays, infrared rays, X-rays, electron beams, α rays, and γ rays.

重合開始剤の添加量は、重合開始剤が分解して発生する活性物質の種類、発生量、要求される感度・露光部と未露光部との溶解コントラストにより最適量は異なるが、ポリシロキサンおよび(メタ)アクリルポリマーの総重量100重量部に対して、好ましくは0.001〜10重量部であり、さらに好ましくは0.01〜5重量部である。添加量が0.001重量部より少ないと、露光部と未露光部との溶解コントラストが低すぎて、添加効果を有さないことがある。一方、重合開始剤の添加量が10重量部より多い場合、形成される被膜にクラックが発生したり、重合開始剤の分解による着色が顕著になることがあるため、被膜の無色透明性が低下することがある。また、添加量が多くなると熱分解により硬化物の電気絶縁性の劣化やガス放出の原因となって、後工程の問題になることがある。
さらに、被膜の、モノエタノールアミン等を主剤とするようなフォトレジスト剥離液に対する耐性が低下することがある。
The amount of polymerization initiator added varies depending on the type of active substance generated by decomposition of the polymerization initiator, the amount generated, and the required sensitivity / dissolution contrast between exposed and unexposed areas. Preferably it is 0.001-10 weight part with respect to 100 weight part of total weights of a (meth) acrylic polymer, More preferably, it is 0.01-5 weight part. If the addition amount is less than 0.001 part by weight, the dissolution contrast between the exposed part and the unexposed part is too low, and the additive effect may not be obtained. On the other hand, when the amount of the polymerization initiator added is more than 10 parts by weight, cracks may occur in the formed film, or coloring due to decomposition of the polymerization initiator may become prominent. There are things to do. Further, when the amount added is increased, thermal decomposition may cause deterioration of the electrical insulation of the cured product or outgassing, which may cause a problem in the subsequent process.
Furthermore, the resistance of the coating to a photoresist stripping solution containing monoethanolamine or the like as a main ingredient may be reduced.

前記光酸発生剤の例としては、ジアゾメタン化合物、ジフェニルヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム塩、スルホニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、スルホンイミド化合物等が挙げられる。これら光酸発生剤の構造は、一般式(A)で表すことができる。
(A)
Examples of the photoacid generator include diazomethane compounds, diphenyliodonium salts, triphenylsulfonium salts, sulfonium salts, ammonium salts, phosphonium salts, sulfonimide compounds, and the like. The structure of these photoacid generators can be represented by general formula (A).
R + X (A)

ここで、Rは水素、炭素原子もしくはその他ヘテロ原子で修飾されたアルキル基、アリール基、アルケニル基、アシル基、およびアルコキシル基からなる群から選択される有機イオン、例えばジフェニルヨードニウムイオン、トリフェニルスルホニウムイオンを表す。 Here, R + represents an organic ion selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, an acyl group, and an alkoxyl group modified with hydrogen, a carbon atom or other hetero atom, such as diphenyliodonium ion, triphenyl Represents a sulfonium ion.

また、Xは、下記一般式で表されるいずれか対イオンであるものが好ましい。
SbY
AsY
PY6−p
BY4−q
GaY4−q
SO
(RSO
(RSO
COO
SCN
(式中、
Yはハロゲン原子であり、
は、フッ素、ニトロ基、およびシアノ基から選択された置換基で置換された、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数6〜20のアリール基であり、
は、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、
pは0〜6の数であり、
qは0〜4の数である。)
Further, X is preferably any counter ion represented by the following general formula.
SbY 6
AsY 6
R a p PY 6-p -
R a q BY 4-q
R a q GaY 4-q
R a SO 3
(R a SO 2 ) 3 C
(R a SO 2 ) 2 N
R b COO
SCN -
(Where
Y is a halogen atom,
R a is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, which is substituted with a substituent selected from fluorine, a nitro group, and a cyano group;
R b is hydrogen or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms;
p is a number from 0 to 6,
q is a number from 0 to 4. )

具体的な対イオンとしてはBF 、(C、((CF、PF 、(CFCFPF 、SbF 、(CGa、((CFGa、SCN、(CFSO、(CFSO、ギ酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、ノナフルオロブタンスルホン酸イオン、メタンスルホン酸イオン、ブタンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、p−トルエンスルホン酸イオン、およびスルホン酸イオンからなる群から選択されるものが挙げられる。 Specific counter ions include BF 4 , (C 6 F 5 ) 4 B , ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 B , PF 6 , (CF 3 CF 2 ) 3 PF 3 −. , SbF 6 , (C 6 F 5 ) 4 Ga , ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 Ga , SCN , (CF 3 SO 2 ) 3 C , (CF 3 SO 2 ) 2 N -, formate ions, acetate ions, trifluoromethanesulfonate ions, consisting nonafluorobutanesulfonate ion, methanesulfonate ion, butane sulfonic acid ion, benzenesulfonic acid ion, p- toluenesulfonate ion, and a sulfonate ion Those selected from the group can be mentioned.

本発明に用いられる光酸発生剤の中でも特に、スルホン酸類またはホウ酸類を発生させるものが良く、例えば、トリルクミルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸(ローディア社製PHOTOINITIATOR2074(商品名))、ジフェニルヨードニウムテトラ(パーフルオロフェニル)ホウ酸、カチオン部がスルホニウムイオン、アニオン部がペンタフルオロホウ酸イオンから構成されるものなどが挙げられる。
そのほか、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホン酸、トリフェニルスルホニウムカンファースルホン酸、トリフェニルスルホニウムテトラ(パーフルオロフェニル)ホウ酸、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロヒ酸、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホン酸、1−(4,7−ジブトキシ−1−ナフタレニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホン酸、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホン酸、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロヒ酸などが挙げられる。さらには、下記式で表される光酸発生剤も用いることができる。

Figure 2015018226
式中、
Aはそれぞれ独立に、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキルカルボニル基、炭素数6〜20のアリールカルボニル基、水酸基、およびアミノ基から選ばれる置換基であり、
pはそれぞれ独立に0〜5の整数であり、
は、フッ素化されたアルキルスルホネート基、フッ素化されたアリールスルホネート基、フッ素化されたアルキルボーレート基、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基などが挙げられる。これらの式に示されたカチオンおよびアニオンを相互に交換した化合物や、これらの式に示されたカチオンまたはアニオンと、前記した各種のカチオンまたはアニオンとを組み合わせた光酸発生剤を用いることもできる。例えば、式により表されたスルホニウムイオンのいずれかとテトラ(パーフルオロフェニル)ホウ酸イオンとを組み合わせたもの、式により表されたヨードニウムイオンのいずれかとテトラ(パーフルオロフェニル)ホウ酸イオンとを組み合わせたものも光酸発生剤として用いることができる。 Among the photoacid generators used in the present invention, those that generate sulfonic acids or boric acids are particularly preferable. For example, tricumyliodonium tetrakis (pentafluorophenyl) boric acid (PHOTINITITOR 2074 (trade name) manufactured by Rhodia), Examples thereof include diphenyliodonium tetra (perfluorophenyl) borate, a cation part composed of a sulfonium ion, and an anion part composed of a pentafluoroborate ion.
In addition, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonic acid, triphenylsulfonium camphorsulfonic acid, triphenylsulfonium tetra (perfluorophenyl) boric acid, 4-acetoxyphenyldimethylsulfonium hexafluoroarsenic acid, 1- (4-n-butoxynaphthalene- 1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonic acid, 1- (4,7-dibutoxy-1-naphthalenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonic acid, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonic acid, diphenyliodonium hexafluoroarsenic acid, etc. Can be mentioned. Furthermore, a photoacid generator represented by the following formula can also be used.
Figure 2015018226
Where
A is independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an alkylcarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an aryl having 6 to 20 carbon atoms. A substituent selected from a carbonyl group, a hydroxyl group, and an amino group;
p is each independently an integer of 0 to 5;
Examples of B include a fluorinated alkyl sulfonate group, a fluorinated aryl sulfonate group, a fluorinated alkyl borate group, an alkyl sulfonate group, and an aryl sulfonate group. A compound obtained by exchanging the cation and anion shown in these formulas with each other, or a photoacid generator combining the cation or anion shown in these formulas with the above-mentioned various cations or anions can also be used. . For example, a combination of any of the sulfonium ions represented by the formula and a tetra (perfluorophenyl) borate ion, a combination of any of the iodonium ions represented by the formula and a tetra (perfluorophenyl) borate ion Those can also be used as photoacid generators.

前記熱酸発生剤の例としては、各種脂肪族スルホン酸とその塩、クエン酸、酢酸、マレイン酸等の各種脂肪族カルボン酸とその塩、安息香酸、フタル酸等の各種芳香族カルボン酸とその塩、芳香族スルホン酸とそのアンモニウム塩、各種アミン塩、芳香族ジアゾニウム塩及びホスホン酸とその塩など、有機酸を発生させる塩やエステル等を挙げることができる。本発明で用いられる熱酸発生剤の中でも特に、有機酸と有機塩基からなる塩であることが好ましく、スルホン酸と有機塩基からなる塩が更に好ましい。   Examples of the thermal acid generator include various aliphatic sulfonic acids and salts thereof, various aliphatic carboxylic acids and salts thereof such as citric acid, acetic acid, and maleic acid, and various aromatic carboxylic acids such as benzoic acid and phthalic acid. Examples thereof include salts and esters that generate organic acids, such as salts thereof, aromatic sulfonic acids and ammonium salts thereof, various amine salts, aromatic diazonium salts, and phosphonic acids and salts thereof. Among the thermal acid generators used in the present invention, a salt composed of an organic acid and an organic base is preferable, and a salt composed of a sulfonic acid and an organic base is more preferable.

好ましいスルホン酸を含む熱酸発生剤としては、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−ドデシルベンゼンスルホン酸、1,4−ナフタレンジスルホン酸、メタンスルホン酸、などが挙げられる。これら酸発生剤は、単独又は混合して使用することが可能である。   Preferred thermal acid generators containing sulfonic acid include p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-dodecylbenzenesulfonic acid, 1,4-naphthalenedisulfonic acid, methanesulfonic acid, and the like. These acid generators can be used alone or in combination.

前記光塩基発生剤の例としては、アミド基を有する多置換アミド化合物、ラクタム、イミド化合物もしくは該構造を含むものが挙げられる。   Examples of the photobase generator include a polysubstituted amide compound having an amide group, a lactam, an imide compound, or a compound containing the structure.

前記熱塩基発生剤の例としては、N−(2−ニトロベンジルオキシカルボニル)イミダゾール、N−(3−ニトロベンジルオキシカルボニル)イミダゾール、N−(4−ニトロベンジルオキシカルボニル)イミダゾール、N−(5−メチル−2−ニトロベンジルオキシカルボニル)イミダゾール、N−(4−クロロ−2−ニトロベンジルオキシカルボニル)イミダゾールなどのイミダゾール誘導体、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、第三級アミン類、第四級アンモニウム塩、これらの混合物が挙げられる。   Examples of the thermal base generator include N- (2-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, N- (3-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, N- (4-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, N- (5 -Methyl-2-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, imidazole derivatives such as N- (4-chloro-2-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, third Secondary amines, quaternary ammonium salts, and mixtures thereof.

前記光ラジカル発生剤の例として、アゾ系、過酸化物系、アシルホスフィンオキサイド系、アルキルフェノン系、オキシムエステル系、チタノセン系開始剤が挙げられる。その中でもアルキルフェノン系、アシルホスフィンオキサイド系、オキシムエステル系開始剤が好ましく、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、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、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオニル)ベンジル]フェニル}−2−メチルプロパン−1−オン、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−1−ブタノン、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルフォリニル)フェニル]−1−ブタノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、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、1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)]、エタノン,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]−,1−(O−アセチルオキシム)等が挙げられる。   Examples of the photoradical generator include azo, peroxide, acylphosphine oxide, alkylphenone, oxime ester, and titanocene initiators. Of these, alkylphenone-based, acylphosphine oxide-based and oxime ester-based initiators are preferable, and 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2- Methyl-1-phenylpropan-1-one, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, 2-hydroxy-1- {4- [4- (2-hydroxy-2-methylpropionyl) benzyl] phenyl} -2-methylpropan-1-one, 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-Benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -1-butanone, 2- (dimethylamino -2-[(4-methylphenyl) methyl] -1- [4- (4-morpholinyl) phenyl] -1-butanone, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis (2,4,6- Trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide, 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime)], ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) ) -9H-carbazol-3-yl]-, 1- (O-acetyloxime) and the like.

前記熱ラジカル発生剤の例としては、2,2’−アゾビス(2−メチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。   Examples of the thermal radical generator include 2,2'-azobis (2-methylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and the like.

これら塩基発生剤、ラジカルは、酸発生剤と同様、単独又は混合して使用することが可能である。   These base generators and radicals can be used alone or as a mixture, like the acid generator.

(V)溶剤
本発明によるネガ型感光性組成物は溶剤を含んでなる。この溶剤は、前記ポリシロキサン、前記(メタ)アクリルポリマー、前記(メタ)アクリロイル基含有化合物、および必要に応じて添加される添加剤を均一に溶解または分散させるものであれば特に限定されない。本発明に用いることができる溶剤の例としては、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プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルなどのエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどのジエチレングリコールジアルキルエーテル類、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、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)、プロピ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プロピルエーテルアセテートなどのプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、メチルエチルケトン、アセトン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類、乳酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類、γ−ブチロラクトンなどの環状エステル類などが挙げられる。これらのうち、入手容易性、取扱容易性、およびポリマーの溶解性などの観点から、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類やエステル類を用いることが好ましい。かかる溶剤は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられ、その使用量は塗布方法や塗布後の膜厚の要求によって異なる。
(V) Solvent The negative photosensitive composition according to the present invention comprises a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it uniformly dissolves or disperses the polysiloxane, the (meth) acrylic polymer, the (meth) acryloyl group-containing compound, and an additive added as necessary. Examples of the solvent that can be used in the present invention include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, Diethylene glycol dialkyl ethers such as diethylene glycol dipropyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, ethylene glycol alkyl ether acetates such as methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monoethyl ether acetate, Propylene glycol alkyl ether acetates such as propylene glycol monopropyl ether acetate, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ketones such as methyl ethyl ketone, acetone, methyl amyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, ethanol, propanol, Examples include alcohols such as butanol, hexanol, cyclohexanol, ethylene glycol and glycerin, esters such as ethyl lactate, ethyl 3-ethoxypropionate and methyl 3-methoxypropionate, and cyclic esters such as γ-butyrolactone. Among these, it is preferable to use propylene glycol alkyl ether acetates and esters from the viewpoints of easy availability, easy handling, and polymer solubility. These solvents are used singly or in combination of two or more, and the amount used varies depending on the coating method and the requirements of the film thickness after coating.

ネガ型感光性組成物の溶剤含有率は、組成物を塗布する方法などに応じて任意に調整できる。例えば、スプレーコートによって組成物を塗布する場合は、ネガ型感光性組成物のうちの溶剤の割合が90重量%以上とすることもできる。また、大型基板の塗布で使用されるスリット塗布では通常60重量%以上、好ましくは70重量%以上である。本発明のネガ型感光性組成物の特性は、溶剤の量により大きく変わるものではない。   The solvent content of the negative photosensitive composition can be arbitrarily adjusted according to the method of applying the composition. For example, when the composition is applied by spray coating, the proportion of the solvent in the negative photosensitive composition can be 90% by weight or more. In the slit coating used for coating a large substrate, it is usually 60% by weight or more, preferably 70% by weight or more. The characteristics of the negative photosensitive composition of the present invention do not vary greatly depending on the amount of the solvent.

(VI)チオール基を含むケイ素化合物
本発明によるネガ型感光性組成物は、必要に応じて、チオール基を含むケイ素化合物を含んでなる。ここで主構造を形成するケイ素化合物は、ポリシロキサン、シルセスキオキサン、ポリシラザン、ポリシロキサザン、シラン、シラノールなど、特に限定されない。
また、無機化合物に限定されず、無機ケイ素化合物の水素を炭化水素基などで置換した有機ケイ素化合物や、シロキ基やシラノール基で置換された炭化水素を主体とした有機化合物も用いることができる。そして、これらの主構造を形成するケイ素化合物に対して、チオール基は直接、または任意の連結基を介して結合することができる。
(VI) Silicon compound containing thiol group The negative photosensitive composition according to the present invention comprises a silicon compound containing a thiol group, if necessary. Here, the silicon compound forming the main structure is not particularly limited, such as polysiloxane, silsesquioxane, polysilazane, polysiloxazan, silane, and silanol.
Moreover, it is not limited to an inorganic compound, The organic silicon compound which substituted the hydrogen of the inorganic silicon compound with the hydrocarbon group etc., The organic compound mainly having the hydrocarbon substituted by the siloxy group or the silanol group can also be used. And the thiol group can couple | bond with the silicon compound which forms these main structures directly or through arbitrary coupling groups.

具体的には、下記のような部分構造(a)および(b)を繰り返し単位に含む化合物を挙げることができる。
[SiR1.5] (a)
[Si(RSH)O1.5] (b)
(式中、Rは水素原子、置換されていてもよい炭素数1〜10の炭化水素基であり、Rは、単結合または炭素数1〜10の炭化水素鎖である。)
Specifically, the compound which contains the following partial structures (a) and (b) in a repeating unit can be mentioned.
[SiR 1 O 1.5 ] (a)
[Si (R 2 SH) O 1.5 ] (b)
(In the formula, R 1 is a hydrogen atom or an optionally substituted hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 2 is a single bond or a hydrocarbon chain having 1 to 10 carbon atoms.)

また、シリコーンオリゴマー、例えばX−41−1818、X−41−1810、またはX−41−1805(いずれも商品名、信越化学工業株式会社製)、あるいはシランカップリング剤、例えばKBM−802、またはKBM−803(いずれも商品名、信越化学工業株式会社製)を用いることもできる。これらのうち、組成物の主成分であるポリシロキサンとの相溶性や、反応による架橋性の観点から、ポリシロキサンまたはシルセスキオキサンにチオール基が結合したものが好ましい。   Also, a silicone oligomer such as X-41-1818, X-41-1810, or X-41-1805 (both trade names, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), or a silane coupling agent such as KBM-802, or KBM-803 (both trade names, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used. Of these, those in which a thiol group is bonded to polysiloxane or silsesquioxane are preferable from the viewpoint of compatibility with polysiloxane which is the main component of the composition and crosslinkability by reaction.

チオール基を含むケイ素化合物がポリマー状化合物である場合、その重量平均分子量は500〜10,000であることが好ましく、1,000〜5,000であることがより好ましい。また、化合物一分子あたりのチオール基の数も特に限定されないが、架橋構造を形成するために多いことが好ましく、また不必要な反応が進行することを防ぐために、一定値以下であることが好ましい。このような観点から、チオール基を含むケイ素化合物がポリマー状化合物である場合には、一当量あたりのチオール基が0.2〜3.5であることが好ましく、0.5〜3.2であることが好ましい。チオール基を含むケイ素化合物の配合量は、硬化後の耐薬品性を良好に保つために多いことが好ましく、保存安定性を保つために一定量以下であることが好ましい。これらの観点から、ポリシロキサンおよび(メタ)アクリルポリマーの総重量100重量部に対する配合量が0.5〜50重量部であることが好ましい。   When the silicon compound containing a thiol group is a polymer compound, the weight average molecular weight is preferably 500 to 10,000, and more preferably 1,000 to 5,000. In addition, the number of thiol groups per molecule of the compound is not particularly limited, but is preferably large in order to form a crosslinked structure, and is preferably not more than a certain value in order to prevent unnecessary reactions from proceeding. . From such a viewpoint, when the silicon compound containing a thiol group is a polymer compound, the thiol group per equivalent is preferably 0.2 to 3.5, and 0.5 to 3.2. Preferably there is. The compounding amount of the silicon compound containing a thiol group is preferably large in order to keep good chemical resistance after curing, and is preferably a certain amount or less in order to keep the storage stability. From these viewpoints, the blending amount of polysiloxane and (meth) acrylic polymer with respect to 100 parts by weight of the total weight is preferably 0.5 to 50 parts by weight.

(VII)添加剤
本発明によるネガ型感光性組成物は、必要に応じて、その他の添加剤を含んでもよい。
このような添加剤としては、現像液溶解促進剤、スカム除去剤、密着増強剤、重合阻害剤、消泡剤、界面活性剤、または増感剤などが挙げられる。
(VII) Additive The negative photosensitive composition according to the present invention may contain other additives as required.
Examples of such additives include a developer dissolution accelerator, a scum remover, an adhesion enhancer, a polymerization inhibitor, an antifoaming agent, a surfactant, or a sensitizer.

現像液溶解促進剤、またはスカム除去剤は、形成される被膜の現像液に対する溶解性を調整し、また現像後に基板上にスカムが残留するのを防止する作用を有するものである。
このような添加剤として、クラウンエーテルを用いることができる。クラウンエーテルとして、最も単純な構造を有するものは、一般式(−CH−CH−O−)で表されるものである。本発明において好ましいものは、これらのうち、nが4〜7のものである。
クラウンエーテルは、環を構成する原子総数をx、そのうちに含まれる酸素原子数をyとして、x−クラウン−y−エーテルと呼ばれることがある。本発明においては、x=12、15、18、または21、y=x/3であるクラウンエーテル、ならびにこれらのベンゾ縮合物およびシクロヘキシル縮合物からなる群から選択されるものが好ましい。より好ましいクラウンエーテルの具体例は、21−クラウン−7エーテル、18−クラウン−6−エーテル、15−クラウン−5−エーテル、12−クラウン−4−エーテル、ジベンゾ−21−クラウン−7−エーテル、ジベンゾ−18−クラウン−6−エーテル、ジベンゾ−15−クラウン−5−エーテル、ジベンゾ−12−クラウン−4−エーテル、ジシクロヘキシル−21−クラウン−7−エーテル、ジシクロヘキシル−18−クラウン−6−エーテル、ジシクロヘキシル−15−クラウン−5−エーテル、およびジシクロヘキシル−12−クラウン−4−エーテルである。本発明においては、これらのうち、18−クラウン−6−エーテル、15−クラウン−5−エーテルから選択されるものが最も好ましい。
その添加量はポリシロキサンおよび(メタ)アクリルポリマーの総重量100重量部に対して、0.05〜15重量部が好ましく、さらに0.1〜10重量部が好ましい。
The developer dissolution accelerator or scum remover adjusts the solubility of the coating film to be formed in the developer, and has a function of preventing scum from remaining on the substrate after development.
As such an additive, crown ether can be used. The crown ether having the simplest structure is represented by the general formula (—CH 2 —CH 2 —O—) n . Among these, those in which n is 4 to 7 are preferable in the present invention.
Crown ethers are sometimes called x-crown-y-ethers where x is the total number of atoms constituting the ring and y is the number of oxygen atoms contained therein. In the present invention, those selected from the group consisting of crown ethers where x = 12, 15, 18, or 21, y = x / 3, and benzo condensates and cyclohexyl condensates thereof are preferred. Specific examples of more preferred crown ethers include 21-crown-7 ether, 18-crown-6-ether, 15-crown-5-ether, 12-crown-4-ether, dibenzo-21-crown-7-ether, Dibenzo-18-crown-6-ether, dibenzo-15-crown-5-ether, dibenzo-12-crown-4-ether, dicyclohexyl-21-crown-7-ether, dicyclohexyl-18-crown-6-ether, Dicyclohexyl-15-crown-5-ether, and dicyclohexyl-12-crown-4-ether. In the present invention, among these, those selected from 18-crown-6-ether and 15-crown-5-ether are most preferable.
The addition amount is preferably 0.05 to 15 parts by weight, and more preferably 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total weight of the polysiloxane and the (meth) acrylic polymer.

密着増強剤は、本発明によるネガ型感光性組成物を用いて硬化膜を形成させたときに、焼成後にかかる応力によりパターンが剥がれることを防ぐ効果を有する。密着増強剤としては、イミダゾール類やシランカップリング剤などが好ましく、イミダゾール類では、2−ヒドロキシベンゾイミダゾール、2−ヒドロキシエチルベンゾイミダゾール、ベンゾイミダゾール、2−ヒドロキシイミダゾール、イミダゾール、2−メルカプトイミダゾール、2−アミノイミダゾールが好ましく、2−ヒドロキシベンゾイミダゾール、ベンゾイミダゾール、2−ヒドロキシイミダゾール、イミダゾールが特に好ましく用いられる。   The adhesion enhancer has an effect of preventing a pattern from being peeled off by a stress applied after firing when a cured film is formed using the negative photosensitive composition according to the present invention. As the adhesion enhancer, imidazoles and silane coupling agents are preferable. In imidazoles, 2-hydroxybenzimidazole, 2-hydroxyethylbenzimidazole, benzimidazole, 2-hydroxyimidazole, imidazole, 2-mercaptoimidazole, 2 -Aminoimidazole is preferable, and 2-hydroxybenzimidazole, benzimidazole, 2-hydroxyimidazole, and imidazole are particularly preferably used.

シランカップリング剤は、公知のものが好適に使用され、エポキシシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、メルカプトシランカップリング剤等が例示され、具体的には、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が好ましい。これらは単独または複数を組み合わせて使用することができ、その添加量はポリシロキサンおよび(メタ)アクリルポリマーの総重量100重量部に対して、0.05〜15重量部とすることが好ましい。   Known silane coupling agents are preferably used, and examples include epoxy silane coupling agents, amino silane coupling agents, mercapto silane coupling agents, and the like. Specifically, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane Methoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane and the like are preferable. These can be used singly or in combination, and the addition amount is preferably 0.05 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total weight of polysiloxane and (meth) acrylic polymer.

また、シランカップリング剤として、酸基を有するシラン化合物、シロキサン化合物などを用いることもできる。酸基としては、カルボキシル基、酸無水物基、フェノール性水酸基などが挙げられる。カルボキシル基やフェノール性水酸基のような一塩基酸基を含む場合には、単一のケイ素含有化合物が複数の酸基を有することが好ましい。   Moreover, as a silane coupling agent, a silane compound having an acid group, a siloxane compound, or the like can be used. Examples of the acid group include a carboxyl group, an acid anhydride group, and a phenolic hydroxyl group. When a monobasic acid group such as a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group is contained, it is preferable that a single silicon-containing compound has a plurality of acid groups.

このようなシランカップリング剤の具体例としては、下記の一般式(B):
Si(OR4−n (B)
で表わされる化合物、もしくはそれを重合単位とした重合体が挙げられる。このとき、XまたはRが異なる重合単位を複数組み合わせて用いることができる。
Specific examples of such silane coupling agents include the following general formula (B):
X n Si (OR 3) 4 -n (B)
Or a polymer having the same as a polymerization unit. At this time, a plurality of polymer units having different X or R 3 can be used in combination.

式中、Rとしては、炭化水素基、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基などのアルキル基が挙げられる。一般式(A)において、Rは複数含まれるが、それぞれのRは、同じでも異なっていてもよい。 In the formula, examples of R 3 include hydrocarbon groups such as methyl groups, ethyl groups, n-propyl groups, isopropyl groups, and n-butyl groups. In the general formula (A), a plurality of R 3 are included, but each R 3 may be the same or different.

Xとしては、ホスホニウム、ボレート、カルボキシル、フェノール、ペルオキシド、ニトロ、シアノ、スルホ、およびアルコール基等の酸基を持つもの、ならびに、これら酸基をアセチル、アリール、アミル、ベンジル、メトキシメチル、メシル、トリル、トリメトキシシリル、トリエトキシシリル、トリイソプロピルシリル、またはトリチル基等で保護されたもの、酸無水物基が挙げられる。   X includes an acid group such as phosphonium, borate, carboxyl, phenol, peroxide, nitro, cyano, sulfo, and an alcohol group, and these acid groups are acetyl, aryl, amyl, benzyl, methoxymethyl, mesyl, Examples include those protected with tolyl, trimethoxysilyl, triethoxysilyl, triisopropylsilyl, or a trityl group, and acid anhydride groups.

これらのうち、Rとしてメチル基、Xとしてカルボン酸無水物基をもつもの、例えば酸無水物基含有シリコーンが好ましい。より具体的には下記一般式(B−1)で表される化合物(X−12−967C(商品名、信越化学工業株式会社製))や、それに相当する構造をシリコーン等のケイ素含有重合体の末端又は側鎖に含む重合体が好ましい。また、ジメチルシリコーンの末端部にチオール、ホスホニウム、ボレート、カルボキシル、フェノール、ペルオキシド、ニトロ、シアノ、およびスルホ基等の酸基を付与した化合物も好ましい。このような化合物としては下記一般式(B−2)および(B−3)で表される化合物(X−22−2290ASおよびX−22−1821(いずれも商品名、信越化学工業株式会社製))が挙げられる。

Figure 2015018226
Of these, those having a methyl group as R 3 and a carboxylic acid anhydride group as X, such as an acid anhydride group-containing silicone, are preferred. More specifically, a compound represented by the following general formula (B-1) (X-12-967C (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)) or a silicon-containing polymer such as silicone having a structure corresponding thereto. The polymer contained in the terminal or side chain of is preferred. A compound in which an acid group such as thiol, phosphonium, borate, carboxyl, phenol, peroxide, nitro, cyano, or sulfo group is added to the terminal portion of dimethyl silicone is also preferable. As such compounds, compounds represented by the following general formulas (B-2) and (B-3) (X-22-2290AS and X-22-1821 (both trade names, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)) ).
Figure 2015018226

シランカップリング剤がシリコーン構造を含む場合、分子量が大きすぎると、組成物中に含まれるポリシロキサンとの相溶性が乏しくなり、現像液に対する溶解性が向上しない、膜内に反応性基が残り、後工程に耐えうる薬液耐性が保てない等の悪影響がある可能性がある。このため、ケイ素含有化合物の重量平均分子量は、5000以下であることが好ましく、4,000以下であることがより好ましい。なお、(B−1)に相当する重合体は、重量平均分子量が1,000以下であるような比較的小さなものが好ましいが、その他の繰り返し単位にシリコーン構造を含む重合体の場合には、重量平均分子量が1,000以上であることが好ましい。また、酸基を有するシラン化合物、シロキサン化合物などをシランカップリング剤として用いる場合、その添加量はポリシロキサンおよび(メタ)アクリルポリマーの総重量100重量部に対して、0.01〜15重量部とすることが好ましい。   When the silane coupling agent contains a silicone structure, if the molecular weight is too large, the compatibility with the polysiloxane contained in the composition will be poor, the solubility in the developer will not be improved, and reactive groups will remain in the film. There is a possibility that there is an adverse effect such as inability to maintain chemical resistance that can withstand subsequent processes. For this reason, it is preferable that the weight average molecular weight of a silicon containing compound is 5000 or less, and it is more preferable that it is 4,000 or less. In addition, the polymer corresponding to (B-1) is preferably a relatively small polymer having a weight average molecular weight of 1,000 or less, but in the case of a polymer containing a silicone structure in other repeating units, The weight average molecular weight is preferably 1,000 or more. Moreover, when using the silane compound which has an acid group, a siloxane compound, etc. as a silane coupling agent, the addition amount is 0.01-15 weight part with respect to 100 weight part of total weight of polysiloxane and a (meth) acrylic polymer. It is preferable that

重合阻害剤としては、ニトロン、ニトロキシドラジカル、ヒドロキノン、カテコール、フェノチアジン、フェノキサジン、ヒンダードアミン及びこれらの誘導体の他、紫外線吸収剤を添加することが出来る。その中でもカテコール、4−t−ブチルカテコール、3−メトキシカテコール、フェノチアジン、クロルプロマジン、フェノキサジン、ヒンダードアミンとして、TINUVIN 144、292、5100(BASF社製)、紫外線吸収剤として、TINUVIN 326、328、384−2、400、477(BASF社製)が好ましい。これらは単独または複数を組み合わせて使用することができ、その添加量はポリシロキサンおよび(メタ)アクリルポリマーの総重量100重量部対して、0.01〜20重量部とすることが好ましい。   As a polymerization inhibitor, in addition to nitrone, nitroxide radical, hydroquinone, catechol, phenothiazine, phenoxazine, hindered amine and derivatives thereof, an ultraviolet absorber can be added. Among these, TINUVIN 144, 292, 5100 (manufactured by BASF) as catechol, 4-t-butylcatechol, 3-methoxycatechol, phenothiazine, chlorpromazine, phenoxazine, hindered amine, TINUVIN 326, 328, 384 as ultraviolet absorbers 2,400,477 (made by BASF) are preferable. These can be used singly or in combination, and the addition amount is preferably 0.01 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total weight of polysiloxane and (meth) acrylic polymer.

消泡剤としては、アルコール(C18)、オレイン酸やステアリン酸等の高級脂肪酸、グリセリンモノラウリレート等の高級脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール(PEG)(Mn200〜10,000)、ポリプロピレングリコール(PPG)(Mn200〜10,000)等のポリエーテル、ジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フルオロシリコーンオイル等のシリコーン化合物、および下記に詳細を示す有機シロキサン系界面活性剤が挙げられる。これらは単独または複数を組み合わせて使用することができ、その添加量はポリシロキサンおよび(メタ)アクリルポリマーの総重量100重量部対して、0.1〜3重量部とすることが好ましい。 As the antifoaming agent, an alcohol (C 1 ~ 18), higher fatty acids such as oleic acid and stearic acid, higher fatty acid esters such as glycerol monolaurate, polyethylene glycol (PEG) (Mn200~10,000), polypropylene glycol ( PPG) (Mn 200 to 10,000) and the like, dimethyl silicone oil, alkyl-modified silicone oil, silicone compounds such as fluorosilicone oil, and organosiloxane surfactants described in detail below. These can be used singly or in combination, and the addition amount is preferably 0.1 to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total weight of polysiloxane and (meth) acrylic polymer.

また、本発明のネガ型感光性組成物には、必要に応じ界面活性剤を含んでもよい。界面活性剤は、塗布特性、現像性等の向上を目的として添加される。本発明で使用することのできる界面活性剤としては、例えば非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。   Further, the negative photosensitive composition of the present invention may contain a surfactant as necessary. The surfactant is added for the purpose of improving coating properties, developability and the like. Examples of the surfactant that can be used in the present invention include nonionic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants.

上記非イオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル類やポリオキシエチレン脂肪酸ジエステル、ポリオキシ脂肪酸モノエステル、ポリオキシエチレンポリオキシピロピレンブロックポリマー、アセチレンアルコール、アセチレングリコール、アセチレンアルコールのポリエトキシレート、アセチレングリコールのポリエトキシレートなどのアセチレングリコール誘導体、フッ素含有界面活性剤、例えばフロラード(商品名、住友スリーエム株式会社製)、メガファック(商品名、DIC株式会社製)、スルフロン(商品名、旭硝子株式会社製)、または有機シロキサン界面活性剤、例えばKP341(商品名、信越化学工業株式会社製)などが挙げられる。前記アセチレングリコールとしては、3−メチル−1−ブチン−3−オール、3−メチル−1−ペンチン−3−オール、3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオール、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、2,5−ジメチル−3−ヘキシン−2,5−ジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオールなどが挙げられる。   Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene oleyl ether and polyoxyethylene cetyl ether, and polyoxyethylene fatty acids. Acetylene glycol derivatives such as diesters, polyoxy fatty acid monoesters, polyoxyethylene polyoxypropylene block polymers, acetylene alcohol, acetylene glycol, polyethoxylates of acetylene alcohol, polyethoxylates of acetylene glycol, fluorine-containing surfactants, (Product name, manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), Megafuck (Product name, manufactured by DIC Corporation), Sulfron (Product name, Asahi Glass Co., Ltd.) Ltd.), or organosiloxane surfactants such as KP341 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). Examples of the acetylene glycol include 3-methyl-1-butyn-3-ol, 3-methyl-1-pentyn-3-ol, 3,6-dimethyl-4-octyne-3,6-diol, 2,4, 7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, 3,5-dimethyl-1-hexyne-3-ol, 2,5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol, 2,5 -Dimethyl-2,5-hexanediol etc. are mentioned.

またアニオン系界面活性剤としては、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸のアンモニウム塩または有機アミン塩、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸のアンモニウム塩または有機アミン塩、アルキルベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩または有機アミン塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸のアンモニウム塩または有機アミン塩、アルキル硫酸のアンモニウム塩または有機アミン塩などが挙げられる。   Anionic surfactants include alkyl diphenyl ether disulfonic acid ammonium salt or organic amine salt, alkyl diphenyl ether sulfonic acid ammonium salt or organic amine salt, alkylbenzene sulfonic acid ammonium salt or organic amine salt, polyoxyethylene alkyl ether sulfate. And ammonium salts and organic amine salts of alkyl sulfates.

さらに両性界面活性剤としては、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン、ラウリル酸アミドプロピルヒドロキシスルホンベタインなどが挙げられる。   Further, examples of amphoteric surfactants include 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolium betaine, lauric acid amidopropyl hydroxysulfone betaine, and the like.

これら界面活性剤は、単独でまたは2種以上混合して使用することができ、その配合量は、本発明のネガ型感光性組成物に対し、通常50〜10,000ppm、好ましくは100〜1,000ppmである。   These surfactants can be used alone or in admixture of two or more, and the blending amount thereof is usually 50 to 10,000 ppm, preferably 100 to 1 with respect to the negative photosensitive composition of the present invention. 1,000 ppm.

また、本発明のネガ型感光性組成物には、必要に応じ増感剤を添加することができる。
本発明のネガ型感光性組成物で好ましく用いられる増感剤としては、クマリン、ケトクマリンおよびそれらの誘導体、チオピリリウム塩、アセトフェノン類等、具体的には、p−ビス(o−メチルスチリル)ベンゼン、7−ジメチルアミノ−4−メチルキノロン−2、7−アミノ−4−メチルクマリン、4,6−ジメチル−7−エチルアミノクマリン、2−(p−ジメチルアミノスチリル)−ピリジルメチルヨージド、7−ジエチルアミノクマリン、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン、2,3,5,6−1H,4H−テトラヒドロ−8−メチルキノリジノ−<9,9a,1−gh>クマリン、7−ジエチルアミノ−4−トリフルオロメチルクマリン、7−ジメチルアミノ−4−トリフルオロメチルクマリン、7−アミノ−4−トリフルオロメチルクマリン、2,3,5,6−1H,4H−テトラヒドロキノリジノ−<9,9a,1−gh>クマリン、7−エチルアミノ−6−メチル−4−トリフルオロメチルクマリン、7−エチルアミノ−4−トリフルオロメチルクマリン、2,3,5,6−1H,4H−テトラヒドロ−9−カルボエトキシキノリジノ−<9,9a,1−gh>クマリン、3−(2’−N−メチルベンズイミダゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリン、N−メチル−4−トリフルオロメチルピペリジノ−<3,2−g>クマリン、2−(p−ジメチルアミノスチリル)−ベンゾチアゾリルエチルヨージド、3−(2’−ベンズイミダゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリン、3−(2’−ベンゾチアゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリン、並びに下記化学式で表されるピリリウム塩およびチオピリリウム塩などの増感色素が挙げられる。増感色素の添加により、高圧水銀灯(360〜430nm)などの安価な光源を用いたパターニングが可能となる。その添加量はポリシロキサンおよび(メタ)アクリルポリマーの総重量100重量部に対して、0.05〜15重量部が好ましく、さらに0.1〜10重量部が好ましい。

Figure 2015018226
Moreover, a sensitizer can be added to the negative photosensitive composition of this invention as needed.
Sensitizers preferably used in the negative photosensitive composition of the present invention include coumarins, ketocoumarins and derivatives thereof, thiopyrylium salts, acetophenones, etc., specifically, p-bis (o-methylstyryl) benzene, 7-dimethylamino-4-methylquinolone-2, 7-amino-4-methylcoumarin, 4,6-dimethyl-7-ethylaminocoumarin, 2- (p-dimethylaminostyryl) -pyridylmethyl iodide, 7- Diethylaminocoumarin, 7-diethylamino-4-methylcoumarin, 2,3,5,6-1H, 4H-tetrahydro-8-methylquinolidino- <9,9a, 1-gh> coumarin, 7-diethylamino-4-trifluoromethyl Coumarin, 7-dimethylamino-4-trifluoromethylcoumarin, 7-amino-4-trif Olomethylcoumarin, 2,3,5,6-1H, 4H-tetrahydroquinolidino- <9,9a, 1-gh> coumarin, 7-ethylamino-6-methyl-4-trifluoromethylcoumarin, 7- Ethylamino-4-trifluoromethylcoumarin, 2,3,5,6-1H, 4H-tetrahydro-9-carboethoxyquinolidino- <9,9a, 1-gh> coumarin, 3- (2′-N -Methylbenzimidazolyl) -7-N, N-diethylaminocoumarin, N-methyl-4-trifluoromethylpiperidino- <3,2-g> coumarin, 2- (p-dimethylaminostyryl) -benzothiazoli Ruethyl iodide, 3- (2′-benzimidazolyl) -7-N, N-diethylaminocoumarin, 3- (2′-benzothiazolyl) -7-N, N-diethylaminoc Phosphorus, as well as a sensitizing dye such as pyrylium salts and thiopyrylium salts represented by the following chemical formula. By adding a sensitizing dye, patterning using an inexpensive light source such as a high-pressure mercury lamp (360 to 430 nm) becomes possible. The addition amount is preferably 0.05 to 15 parts by weight, and more preferably 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total weight of the polysiloxane and the (meth) acrylic polymer.
Figure 2015018226

また、増感剤として、アントラセン骨格含有化合物を用いることもできる。具体的には、下記一般式(C)で表される化合物が挙げられる。

Figure 2015018226
式中、R31はそれぞれ独立にアルキル基、アラルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、アルコキシアルキル基、グリシジル基、およびハロゲン化アルキル基からなる群から選択される置換基を示し、
32はそれぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、スルホン酸基、水酸基、アミノ基、およびカルボアルコキシ基からなる群から選択される置換基を示し、
kはそれぞれ独立に0、1〜4から選ばれる整数である。 An anthracene skeleton-containing compound can also be used as a sensitizer. Specifically, the compound represented by the following general formula (C) is mentioned.
Figure 2015018226
In the formula, each R 31 independently represents a substituent selected from the group consisting of an alkyl group, an aralkyl group, an allyl group, a hydroxyalkyl group, an alkoxyalkyl group, a glycidyl group, and a halogenated alkyl group,
Each of R 32 independently represents a substituent selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a nitro group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, an amino group, and a carboalkoxy group;
k is an integer independently selected from 0 and 1-4.

このようなアントラセン骨格を有する増感剤は、特許文献2または3などにも開示されている。このようなアントラセン骨格を有する増感剤を使用する場合、その添加量はポリシロキサンおよび(メタ)アクリルポリマーの総重量100重量部に対して、0.01〜5重量部が好ましい。   Such a sensitizer having an anthracene skeleton is also disclosed in Patent Document 2 or 3 and the like. When such a sensitizer having an anthracene skeleton is used, the addition amount is preferably 0.01 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total weight of the polysiloxane and the (meth) acrylic polymer.

また、本発明によるネガ型感光性組成物には、必要に応じ安定剤を添加することができる。安定剤としては一般に用いられるものから任意に選択して用いることができるが、本発明による組成物においては、芳香族アミンが安定化の効果が高いために好ましい。このような芳香族アミンのうち、ピリジン誘導体が好ましく、特に2位および6位に比較的嵩高い置換基を有するものが好ましい。具体的には、下記のようなものが挙げられる。

Figure 2015018226
Moreover, a stabilizer can be added to the negative photosensitive composition according to the present invention as necessary. The stabilizer can be arbitrarily selected from those generally used, but in the composition according to the present invention, an aromatic amine is preferable because of its high stabilizing effect. Of such aromatic amines, pyridine derivatives are preferred, and those having relatively bulky substituents at the 2-position and the 6-position are particularly preferred. Specific examples include the following.
Figure 2015018226

硬化膜の形成方法
本発明による硬化膜の形成方法は、前記のネガ型感光性組成物を基板表面に塗布し、それを加熱硬化することを含んでなるものである。硬化膜の形成方法を工程順に説明すると以下の通りである。
Method for Forming Cured Film A method for forming a cured film according to the present invention comprises applying the above-mentioned negative photosensitive composition to the surface of a substrate and curing it by heating. The method for forming the cured film will be described in the order of steps as follows.

(1)塗布工程
まず、前記したネガ型感光性組成物を基板に塗布する。本発明における感光性組成物の塗膜の形成は、感光性組成物の塗布方法として従来知られた任意の方法により行うことができる。具体的には、浸漬塗布、ロールコート、バーコート、刷毛塗り、スプレーコート、ドクターコート、フローコート、スピンコート、およびスリット塗布等から任意に選択することができる。また組成物を塗布する基材としては、シリコン基板、ガラス基板、樹脂フィルム等の適当な基材を用いることができる。これらの基材には、必要に応じて各種の半導体素子などが形成されていてもよい。基材がフィルムである場合には、グラビア塗布も利用可能である。所望により塗膜後に乾燥工程を別に設けることもできる。また、必要に応じて塗布工程を1回または2回以上繰り返して、形成される塗膜の膜厚を所望のものとすることができる。
(1) Coating process First, the above-described negative photosensitive composition is coated on a substrate. Formation of the coating film of the photosensitive composition in this invention can be performed by the arbitrary methods conventionally known as a coating method of the photosensitive composition. Specifically, it can be arbitrarily selected from dip coating, roll coating, bar coating, brush coating, spray coating, doctor coating, flow coating, spin coating, slit coating, and the like. Moreover, as a base material which apply | coats a composition, suitable base materials, such as a silicon substrate, a glass substrate, and a resin film, can be used. Various semiconductor elements etc. may be formed in these base materials as needed. When the substrate is a film, gravure coating can also be used. If desired, a drying step can be separately provided after the coating. Further, if necessary, the coating process can be repeated once or twice or more to obtain a desired coating film thickness.

(2)プリベーク工程
ネガ型感光性組成物を塗布することにより、塗膜を形成させた後、その塗膜を乾燥させ、且つ塗膜中の溶剤残存量を減少させるため、その塗膜をプリベーク(前加熱処理)することが好ましい。プリベーク工程は、一般に50〜150℃、好ましくは90〜120℃の温度で、ホットプレートによる場合には10〜300秒間、好ましくは30〜120秒間、クリーンオーブンによる場合には1〜30分間実施することができる。
(2) Pre-baking step After forming a coating film by applying a negative photosensitive composition, the coating film is dried, and the coating film is pre-baked in order to reduce the amount of solvent remaining in the coating film. (Preheating treatment) is preferable. The pre-baking step is generally carried out at a temperature of 50 to 150 ° C., preferably 90 to 120 ° C., for 10 to 300 seconds when using a hot plate, preferably 30 to 120 seconds, and for 1 to 30 minutes when using a clean oven. be able to.

(3)露光工程
塗膜を形成させた後、その塗膜表面に光照射を行う。光照射に用いる光源は、パターン形成方法に従来使用されている任意のものを用いることができる。このような光源としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライド、キセノン等のランプやレーザーダイオード、LED等を挙げることができる。照射光としてはg線、h線、i線などの紫外線が通常用いられる。半導体のような超微細加工を除き、数μmから数十μmのパターニングでは360〜430nmの光(高圧水銀灯)を使用することが一般的である。中でも、液晶表示装置の場合には430nmの光を使用することが多い。このような場合に、本発明のネガ型感光性組成物に増感色素を組み合わせると有利であることは上述した通りである。
照射光のエネルギーは、光源や塗膜の膜厚にもよるが、一般に5〜2000mJ/cm、好ましくは10〜1000mJ/cmとする。照射光エネルギーが10mJ/cmよりも低いと十分な解像度が得られないことがあり、反対に2000mJ/cmよりも高いと、露光過多となり、ハレーションの発生を招く場合がある。
(3) Exposure process After forming a coating film, the coating film surface is irradiated with light. As the light source used for the light irradiation, any one conventionally used in the pattern forming method can be used. Examples of such light sources include high pressure mercury lamps, low pressure mercury lamps, metal halide, xenon lamps, laser diodes, LEDs, and the like. As irradiation light, ultraviolet rays such as g-line, h-line and i-line are usually used. Except for ultrafine processing such as a semiconductor, it is common to use light (high pressure mercury lamp) of 360 to 430 nm for patterning of several μm to several tens of μm. In particular, in the case of a liquid crystal display device, light of 430 nm is often used. In such a case, as described above, it is advantageous to combine a sensitizing dye with the negative photosensitive composition of the present invention.
The energy of the irradiation light, depending on the thickness of the light source and the coating film, generally 5~2000mJ / cm 2, preferably a 10~1000mJ / cm 2. If the irradiation light energy is lower than 10 mJ / cm 2 , sufficient resolution may not be obtained. Conversely, if the irradiation light energy is higher than 2000 mJ / cm 2 , overexposure may occur and halation may occur.

光をパターン状に照射するためには一般的なフォトマスクを使用することができる。そのようなフォトマスクは周知のものから任意に選択することができる。照射の際の環境は、特に限定されないが、一般に周囲雰囲気(大気中)や窒素雰囲気とすればよい。また、基板表面全面に膜を形成する場合には、基板表面全面に光照射すればよい。本発明においては、パターン膜とは、このような基板表面全面に膜が形成された場合をも含むものである。   A general photomask can be used to irradiate light in a pattern. Such a photomask can be arbitrarily selected from known ones. The environment at the time of irradiation is not particularly limited, but generally an ambient atmosphere (in the air) or a nitrogen atmosphere may be used. In addition, when a film is formed on the entire surface of the substrate, light irradiation may be performed on the entire surface of the substrate. In the present invention, the pattern film includes the case where a film is formed on the entire surface of the substrate.

(4)露光後加熱工程
露光後、露光個所に発生した反応開始剤により膜内のポリマー間反応を促進させるため、必要に応じて露光後加熱(Post Exposure Baking)を行うことができる。この加熱処理は、後述する加熱工程(6)とは異なり、塗膜を完全に硬化させるために行うものではなく、現像後に所望のパターンだけが基板上に残し、それ以外の部分が現像により除去することが可能となるように行うものである。したがって、本願発明において必須ではない。
(4) Post-exposure heating step After exposure, post-exposure baking can be performed as necessary in order to promote the interpolymer reaction in the film by the reaction initiator generated at the exposure site. Unlike the heating step (6) described later, this heat treatment is not performed to completely cure the coating film, but only a desired pattern is left on the substrate after development, and other portions are removed by development. It is done so that it can be done. Therefore, it is not essential in the present invention.

露光後加熱を行う場合、ホットプレート、オーブン、またはファーネス等を使用することができる。加熱温度は光照射によって発生した露光領域の酸が未露光領域まで拡散することは好ましくないため、過度に高くするべきではない。このような観点から露光後の加熱温度の範囲としては、40℃〜150℃が好ましく、60℃〜120℃が更に好ましい。組成物の硬化速度を制御するため、必要に応じて、段階的加熱を適用することもできる。また、加熱の際の雰囲気は特に限定されないが、組成物の硬化速度を制御することを目的として、窒素などの不活性ガス中、真空下、減圧下、酸素ガス中などから選択することができる。また、加熱時間は、ウエハ面内の温度履歴の均一性がより高く維持するために一定以上であることが好ましく、また発生した酸の拡散を抑制するためには過度に長くないことが好ましい。このような観点から、加熱時間は20秒〜500秒が好ましく、40秒〜300秒がさらに好ましい。   When heating after exposure, a hot plate, an oven, a furnace, or the like can be used. The heating temperature should not be excessively high because it is not desirable for the acid in the exposed areas generated by light irradiation to diffuse to the unexposed areas. From such a viewpoint, the range of the heating temperature after exposure is preferably 40 ° C to 150 ° C, more preferably 60 ° C to 120 ° C. Stepwise heating can be applied as needed to control the cure rate of the composition. The atmosphere during heating is not particularly limited, but can be selected from an inert gas such as nitrogen, a vacuum, a reduced pressure, and an oxygen gas for the purpose of controlling the curing rate of the composition. . Further, the heating time is preferably a certain value or more in order to maintain higher uniformity of temperature history in the wafer surface, and is preferably not excessively long in order to suppress the diffusion of the generated acid. From such a viewpoint, the heating time is preferably 20 seconds to 500 seconds, and more preferably 40 seconds to 300 seconds.

(5)現像工程
露光後、必要に応じて露光後加熱を行ったあと、塗膜を現像処理する。現像の際に用いられる現像液としては、従来、感光性組成物の現像に用いられている任意の現像液を用いることができる。本発明においてはポリシロキサンの溶解速度を特定するためにTMAH水溶液を用いるが、硬化膜を形成させるときに用いる現像液はこれに限定されない。好ましい現像液としては、水酸化テトラアルキルアンモニウム、コリン、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属メタ珪酸塩(水和物)、アルカリ金属燐酸塩(水和物)、アンモニア、アルキルアミン、アルカノールアミン、複素環式アミンなどのアルカリ性化合物の水溶液であるアルカリ現像液が挙げられ、特に好ましいアルカリ現像液は、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、または水酸化ナトリウム水溶液である。これらアルカリ現像液には、必要に応じ更にメタノール、エタノールなどの水溶性有機溶剤、あるいは界面活性剤が含まれていてもよい。
現像方法も従来知られている方法から任意に選択することができる。具体的には、現像液への浸漬(ディップ)、パドル、シャワー、スリット、キャップコート、スプレーなどの方法挙げられる。この現像によって、パターンを得ることができる、現像液により現像が行われた後には、水洗がなされることが好ましい。
(5) Development step After the exposure, if necessary, after the post-exposure heating, the coating film is developed. As a developing solution used in the development, any developing solution conventionally used for developing a photosensitive composition can be used. In the present invention, a TMAH aqueous solution is used to specify the dissolution rate of polysiloxane, but the developer used for forming a cured film is not limited thereto. Preferred developers include tetraalkylammonium hydroxide, choline, alkali metal hydroxide, alkali metal metasilicate (hydrate), alkali metal phosphate (hydrate), ammonia, alkylamine, alkanolamine, complex Examples include an alkaline developer that is an aqueous solution of an alkaline compound such as a cyclic amine, and a particularly preferred alkaline developer is an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution, an aqueous potassium hydroxide solution, or an aqueous sodium hydroxide solution. These alkaline developers may further contain a water-soluble organic solvent such as methanol and ethanol, or a surfactant, if necessary.
The developing method can be arbitrarily selected from conventionally known methods. Specific examples include immersion (dip) in a developer, paddle, shower, slit, cap coat, and spray. A pattern can be obtained by this development. After development with a developer, washing is preferably performed.

(6)加熱工程
現像後、得られたパターン膜を加熱することにより硬化させる。加熱工程に使う加熱装置には、前記した露光後加熱に用いたものと同じものを用いることができる。この加熱工程における加熱温度としては、塗膜の硬化が行える温度であれば特に限定されず、任意に定めることができる。ただし、シラノール基が残存すると、硬化膜の薬品耐性が不十分となったり、硬化膜の誘電率が高くなることがある。このような観点から加熱温度は一般的には相対的に高い温度が選択される。しかしながら、本発明によるネガ型感光性組成物は相対的に低温での硬化が可能である。具体的には360℃以下で加熱することで硬化させることが好ましく、硬化後の残膜率を高く保つために、硬化温度は300℃以下であることがより好ましく、150℃以下であることが特に好ましい。一方で、硬化反応を促進し、十分な硬化膜を得るために、硬化温度は70℃以上であることが好ましく、100℃以上がより好ましく、110℃以上が特に好ましい。また、加熱時間は特に限定されず、一般に10分〜24時間、好ましくは30分〜3時間とされる。なお、この加熱時間は、パターン膜の温度が所望の加熱温度に達してからの時間である。通常、加熱前の温度からパターン膜が所望の温度に達するまでには数分から数時間程度要する。
(6) Heating step After the development, the obtained pattern film is cured by heating. As the heating apparatus used for the heating process, the same apparatus as used for the post-exposure heating described above can be used. The heating temperature in this heating step is not particularly limited as long as it can cure the coating film, and can be arbitrarily determined. However, if the silanol group remains, the chemical resistance of the cured film may be insufficient, or the dielectric constant of the cured film may be increased. From such a viewpoint, the heating temperature is generally selected as a relatively high temperature. However, the negative photosensitive composition according to the present invention can be cured at a relatively low temperature. Specifically, it is preferable to cure by heating at 360 ° C. or lower, and in order to keep the residual film ratio after curing high, the curing temperature is more preferably 300 ° C. or lower, and 150 ° C. or lower. Particularly preferred. On the other hand, in order to accelerate the curing reaction and obtain a sufficient cured film, the curing temperature is preferably 70 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, and particularly preferably 110 ° C. or higher. The heating time is not particularly limited, and is generally 10 minutes to 24 hours, preferably 30 minutes to 3 hours. The heating time is a time after the temperature of the pattern film reaches a desired heating temperature. Usually, it takes about several minutes to several hours for the pattern film to reach a desired temperature from the temperature before heating.

こうして得られた硬化膜は、優れた透明性、耐薬品性、耐環境性等を達成することができる。例えば120℃で硬化させた膜の280℃における膜損失は5%以下であり、十分な耐熱性を備えており、また硬化膜の光透過率は95%以上、比誘電率も4以下を達成することができる。このため、従来使用されていたアクリル系材料にはない光透過率、比誘電率特性を有しており、フラットパネルディスプレー(FPD)など、前記したような各種素子の平坦化膜、低温ポリシリコン用層間絶縁膜あるいはICチップ用バッファーコート膜、透明保護膜などとして多方面で好適に利用することができる。   The cured film thus obtained can achieve excellent transparency, chemical resistance, environmental resistance and the like. For example, the film loss at 280 ° C. of the film cured at 120 ° C. is 5% or less, sufficient heat resistance is achieved, and the light transmittance of the cured film is 95% or more and the relative dielectric constant is 4 or less. can do. For this reason, it has light transmittance and relative dielectric constant characteristics that are not found in acrylic materials that have been used in the past, such as flat panel display (FPD) and other flattening films of various elements as described above, low-temperature polysilicon It can be suitably used in various fields as an interlayer insulating film for use, a buffer coat film for IC chips, a transparent protective film, and the like.

以下に実施例、比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例、比較例により何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples and comparative examples.

<実施例1>
プリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度が1,200Å/秒、重量平均分子量1,750のポリシロキサンS1、5.00%TMAH水溶液に対する溶解速度が500Å/秒、重量平均分子量2,700のポリシロキサンS2、ビニル基を有するアクリルポリマーA1−1(重量平均分子量12,000、二重結合当量24g/eq、酸価19mgKOH/g)、カルボキシル基を有するアクリルポリマーA2−1(重量平均分子量7,500、酸価120〜130mgKOH/g)を10:20:40:30の比で混合させてポリマー混合物を得た。このポリマー混合物に、(メタ)アクリロイル基含有化合物としてトリス(2−アクリルオキシエチル)イソシアヌレート(M1)、およびジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(M2)をそれぞれ25重量部および12重量部、重合開始剤としてIrgacure OXE−02(PI)を6.0重量部、チオール基を含有するケイ素化合物SQを8重量部添加した。ここで化合物SQは、チオール基を有するシルセスキオキサン様縮合物であり、ケイ素原子にブチレン基を介してチオール基が結合しており、チオール基当量は535g/eqである。また界面活性剤として信越化学工業株式会社製 KF−53を、0.3重量部加え、35%のPGMEA溶液に調整しネガ型感光性組成物を得た。なお、ここで各成分の配合比率(重合部)は、ポリシロキサンおよび(メタ)アクリルポリマーの総重量100重量部を基準とするものである。

Figure 2015018226
<Example 1>
Polysiloxane S1 having a dissolution rate in a 2.38% TMAH aqueous solution after pre-baking of 1,200 kg / second and a weight average molecular weight of 1,750, a dissolution rate in a 5.00% TMAH aqueous solution of 500 kg / second, and a weight average molecular weight of 2,700 Polysiloxane S2, vinyl polymer-containing acrylic polymer A1-1 (weight average molecular weight 12,000, double bond equivalent 24 g / eq, acid value 19 mgKOH / g), carboxyl group-containing acrylic polymer A2-1 (weight average molecular weight) 7,500, acid value 120-130 mgKOH / g) was mixed at a ratio of 10: 20: 40: 30 to obtain a polymer mixture. To this polymer mixture, 25 parts by weight and 12 parts by weight of tris (2-acryloxyethyl) isocyanurate (M1) and dipentaerythritol hexaacrylate (M2) as a (meth) acryloyl group-containing compound, respectively, as a polymerization initiator 6.0 parts by weight of Irgacure OXE-02 (PI) and 8 parts by weight of silicon compound SQ containing a thiol group were added. Here, compound SQ is a silsesquioxane-like condensate having a thiol group, in which a thiol group is bonded to a silicon atom via a butylene group, and the thiol group equivalent is 535 g / eq. Further, 0.3 part by weight of KF-53 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was added as a surfactant and adjusted to a 35% PGMEA solution to obtain a negative photosensitive composition. Here, the blending ratio (polymerization part) of each component is based on 100 parts by weight of the total weight of polysiloxane and (meth) acrylic polymer.
Figure 2015018226

このネガ型感光性組成物を、スピンコートにてシリコンウエハ上に塗布し、塗布後ホットプレート上70℃で90秒間プリベークし、1.5μmの膜厚になるように調整した。
プリベーク後の得られた膜はタックや粘着性がないことを確認したのち、i線露光機を用い20mJ/cmで露光し、2.38%TMAH水溶液に60秒間浸漬させ、30秒間純水によるリンスを行った。その結果、10μmのラインアンドスペース(L/S)パターンおよびコンタクトホール(C/H)パターンが抜けていることが確認された。パターン形成後、120℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、10μmのパターンが保持されていた。また、得られたパターンを60℃に加温したあと、3%KOH溶液に3分浸漬させ、パターンの有無を確認したところ、パターンの保持が確認された。また、組成物を室温23℃、湿度45%で保管したところ、一週間経過後の感度、パターン形状の変化は見られなかった。
This negative photosensitive composition was applied onto a silicon wafer by spin coating, and after application, pre-baked on a hot plate at 70 ° C. for 90 seconds to adjust the film thickness to 1.5 μm.
After confirming that the film obtained after pre-baking is not tacky or tacky, it was exposed at 20 mJ / cm 2 using an i-line exposure machine, immersed in a 2.38% TMAH aqueous solution for 60 seconds, and purified water for 30 seconds. Rinse by. As a result, it was confirmed that the 10 μm line and space (L / S) pattern and the contact hole (C / H) pattern were missing. After pattern formation, baking and curing were performed at 120 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a 10 μm pattern was retained. Moreover, after heating the obtained pattern to 60 degreeC, it was immersed in 3% KOH solution for 3 minutes, and when the presence or absence of the pattern was confirmed, holding | maintenance of the pattern was confirmed. Further, when the composition was stored at room temperature of 23 ° C. and humidity of 45%, changes in sensitivity and pattern shape after one week were not observed.

<実施例2〜13、比較例1〜4>
実施例1に対して、表1に示す通りに組成を変更したネガ型感光性組成物を調製し、実施例1と同様に評価した。得られた結果は表1に示す通りであった。

Figure 2015018226
表中:
アクリルポリマーA1−2:ビニル基を有するアクリルポリマー(重量平均分子量10,000、二重結合当量105g/eq、酸価20mgKOH/g)
アクリルポリマーA2−2:カルボキシル基を有するアクリルポリマー(重量平均分子量15,000、酸価120〜130mgKOH/g) <Examples 2 to 13 and Comparative Examples 1 to 4>
With respect to Example 1, a negative photosensitive composition having a composition changed as shown in Table 1 was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The obtained results were as shown in Table 1.
Figure 2015018226
In the table:
Acrylic polymer A1-2: Acrylic polymer having a vinyl group (weight average molecular weight 10,000, double bond equivalent 105 g / eq, acid value 20 mgKOH / g)
Acrylic polymer A2-2: Acrylic polymer having a carboxyl group (weight average molecular weight 15,000, acid value 120 to 130 mgKOH / g)

各特性の評価基準は以下の通りとした。
現像後の残渣
現像後の膜面を光学顕微鏡で観察して評価した。
A: 残渣なし
B: パターンの裾部に若干の残渣あり
C: 薄い層状の残渣あり
D: 厚い層状の残渣あり
現像後または硬化後の残膜率
現像前の膜厚と、現像後または硬化後の膜厚とを光学顕微鏡にて観察し、その変化率を評価した。
A: 90%以上
B: 70%以上
C: 50%以上
D: 50%未満
N/A: 測定不能(残膜なし)
膜面のべたつき
膜表面にプルーブを接触させ、目視にて観察した。
A: べたつきが無く、膜面に触れても曇りが認められない
B: 膜面に触れると若干の曇りが認められるものの実用可能なレベル
C: べたつきが多く、実用不可能
耐薬品性
パターンを60℃に加温したあと、3%KOH溶液に3分浸漬させ、パターンの有無を光学顕微鏡にて観察し、浸漬前後における膜の残存率を評価した。
A:90%以上
B:70%以上
C:50%以上
D:50%未満
N/A: 測定不能(残膜なし)
The evaluation criteria for each characteristic were as follows.
The film surface after the residue developed after development was evaluated by observing with an optical microscope.
A: No residue B: Some residue at the bottom of the pattern C: Thin layered residue D: Thick layered residue
Residual film ratio after development or curing The film thickness before development and the film thickness after development or after curing were observed with an optical microscope, and the rate of change was evaluated.
A: 90% or more B: 70% or more C: 50% or more D: Less than 50% N / A: Cannot be measured (no remaining film)
The probe was brought into contact with the sticky film surface of the film surface and observed visually.
A: There is no stickiness, and no fogging is recognized even when touching the film surface. B: Practical level although slight fogging is recognized when touching the film surface C: Many stickiness, impractical
After heating the chemical resistance pattern to 60 ° C., it was immersed in a 3% KOH solution for 3 minutes, the presence or absence of the pattern was observed with an optical microscope, and the remaining rate of the film before and after immersion was evaluated.
A: 90% or more B: 70% or more C: 50% or more D: less than 50% N / A: impossible to measure (no residual film)

Claims (14)

ポリシロキサン、(メタ)アクリルポリマー、(メタ)アクリロイル基を2つ以上含む化合物、重合開始剤、および溶剤を含んでなることを特徴とする、ネガ型感光性組成物。   A negative photosensitive composition comprising polysiloxane, a (meth) acrylic polymer, a compound containing two or more (meth) acryloyl groups, a polymerization initiator, and a solvent. (Ia)プリベーク後の膜が、5重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が3,000Å/秒以下である第一のポリシロキサンと
(Ib)プリベーク後の膜の、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が150Å/秒以上である第二のポリシロキサンと
を含む、請求項1に記載のネガ型感光性組成物。
(Ia) A film after pre-baking is soluble in a 5% by weight tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, and the dissolution rate thereof is 3,000 kg / sec or less, and (Ib) of the film after pre-baking. 2. The negative photosensitive composition according to claim 1, comprising a second polysiloxane having a dissolution rate with respect to an aqueous 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide solution of 150 kg / sec or more.
組成物中に含まれるポリシロキサンの重量平均分子量が5,000以下である、請求項1または2に記載のネガ型感光性組成物。   The negative photosensitive composition of Claim 1 or 2 whose weight average molecular weight of the polysiloxane contained in a composition is 5,000 or less. ポリシロキサンおよび(メタ)アクリルポリマーの総重量100重量部に対して前記(メタ)アクリロイル基を2つ以上含む化合物を3〜50重量部含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のネガ型感光性組成物。   The compound according to any one of claims 1 to 3, comprising 3 to 50 parts by weight of a compound containing two or more (meth) acryloyl groups based on 100 parts by weight of the total weight of polysiloxane and (meth) acrylic polymer. Negative photosensitive composition. 不飽和結合を有する繰り返し単位を含む(メタ)アクリルポリマーと、酸基を有する繰り返し単位を含む(メタ)アクリルポリマーとを含んでなる、請求項1〜4のいずれか1項に記載のネガ型感光性組成物。   The negative type according to any one of claims 1 to 4, comprising a (meth) acrylic polymer containing a repeating unit having an unsaturated bond and a (meth) acrylic polymer containing a repeating unit having an acid group. Photosensitive composition. チオール基を含有するケイ素化合物をさらに含んでなる、請求項1〜5のいずれか1項に記載のネガ型感光性組成物。   The negative photosensitive composition of any one of Claims 1-5 which further contains the silicon compound containing a thiol group. 前記チオール基を含有するケイ素化合物が、チオール基含有シロキサンを繰り返し単位として含むポリマーである、請求項6に記載のネガ型感光性組成物。   The negative photosensitive composition of Claim 6 whose silicon compound containing the said thiol group is a polymer which contains a thiol group containing siloxane as a repeating unit. ポリシロキサンおよび(メタ)アクリルポリマーの総重量100重量部に対して前記チオール基を含有するケイ素化合物を0.5〜50重量部含む、請求項6または7に記載のネガ型感光性組成物。   The negative photosensitive composition of Claim 6 or 7 which contains 0.5-50 weight part of silicon compounds containing the said thiol group with respect to 100 weight part of total weight of polysiloxane and a (meth) acrylic polymer. ポリシロキサンおよび(メタ)アクリルポリマーの総重量100重量部に対して0.001〜10重量部の重合開始剤を含んでなる、請求項1〜8のいずれか1項に記載のネガ型感光性組成物。   The negative photosensitive resin according to any one of claims 1 to 8, comprising 0.001 to 10 parts by weight of a polymerization initiator with respect to 100 parts by weight of the total weight of the polysiloxane and the (meth) acrylic polymer. Composition. 現像液溶解促進剤、スカム除去剤、密着増強剤、重合阻害剤、消泡剤、界面活性剤、および光増感剤からなる群から選択される添加剤をさらに含んでなる、請求項1〜9のいずれか1項に記載のネガ型感光性組成物。   The additive further comprising an additive selected from the group consisting of a developer dissolution accelerator, a scum remover, an adhesion enhancer, a polymerization inhibitor, an antifoaming agent, a surfactant, and a photosensitizer. The negative photosensitive composition of any one of 9. 請求項1〜10のいずれか1項に記載のネガ型感光性組成物を基板に塗布して塗膜を形成させ、塗膜を露光し、現像することを含んでなる、硬化膜の製造方法。   A method for producing a cured film, comprising applying the negative photosensitive composition according to claim 1 to a substrate to form a coating film, exposing the coating film, and developing the coating film. . 現像後に、塗膜を硬化させるために70℃以上360℃以下の温度で加熱する、請求項11に記載の硬化膜の製造方法。   The manufacturing method of the cured film of Claim 11 heated at the temperature of 70 degreeC or more and 360 degrees C or less in order to harden a coating film after image development. 請求項1〜10のいずれか1項に記載のネガ型感光性組成物から形成されたことを特徴とする硬化膜。   A cured film formed from the negative photosensitive composition according to claim 1. 請求項13に記載の硬化膜を具備してなることを特徴とする素子。   An element comprising the cured film according to claim 13.
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